JPS58167723A - ステンレス鋼材の加工方法 - Google Patents
ステンレス鋼材の加工方法Info
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- JPS58167723A JPS58167723A JP5181282A JP5181282A JPS58167723A JP S58167723 A JPS58167723 A JP S58167723A JP 5181282 A JP5181282 A JP 5181282A JP 5181282 A JP5181282 A JP 5181282A JP S58167723 A JPS58167723 A JP S58167723A
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- Japan
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- stainless steel
- steel material
- phase
- melting
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ステンレス鋼材の加工方法に関し、特にオー
ステナイト系ステンレス鋼材の耐応力腐食割れ性等を改
善するものである。
ステナイト系ステンレス鋼材の耐応力腐食割れ性等を改
善するものである。
オーステナイト系ステンレス鋼は、一般耐食性はもちろ
ん、耐熱性、加工性等にもすぐれ、かつ非磁性を有する
等の特徴があり、各種化学工業用をはじめ、原子力関係
、その他種々の分野で広く使用されている。しかしなが
ら、その反面、使用条件により粒界腐食（以下、「■Ｇ
Ｃｊとも言う）や応力腐食割れ（以下、ＥＳＯＯＪとも
言う）を生じ易い欠点がある。ＩＧＯはオーステナイト
結晶粒近傍に２けるＣｒ炭化物の析出に伴うＯｒ欠乏領
域の発生に起因し、ＳＣＣは腐食と引張応力の相乗作用
下に発生するもので、これら欠陥は実際の構造物では溶
接部、特に溶接熱影響部に現れ易く、実用上鏝もやっか
いな問題となっている。
ん、耐熱性、加工性等にもすぐれ、かつ非磁性を有する
等の特徴があり、各種化学工業用をはじめ、原子力関係
、その他種々の分野で広く使用されている。しかしなが
ら、その反面、使用条件により粒界腐食（以下、「■Ｇ
Ｃｊとも言う）や応力腐食割れ（以下、ＥＳＯＯＪとも
言う）を生じ易い欠点がある。ＩＧＯはオーステナイト
結晶粒近傍に２けるＣｒ炭化物の析出に伴うＯｒ欠乏領
域の発生に起因し、ＳＣＣは腐食と引張応力の相乗作用
下に発生するもので、これら欠陥は実際の構造物では溶
接部、特に溶接熱影響部に現れ易く、実用上鏝もやっか
いな問題となっている。
上記対策として、オーステナイト系に代え、フェライト
相（δ相）を数％以上（面積率、以下同じ）を含むオー
ステナイト−フェライト混合組織の二相ステンレス鋼の
適用が考えられる（もつとも、前記オーステナイト系も
オーステナイト単相の場合のほか、フェライト相を含む
混相の場合もあるが、その量は数％以下とされている）
。二相ステンレス鋳鋼、例えばＡ８ＴＭ Ａ３５１
ＧｒＯＦ８はフェライト相を数％〜３０％含み、溶接部
の耐ＳＣＣ性にすぐれていることがよく知られている。
相（δ相）を数％以上（面積率、以下同じ）を含むオー
ステナイト−フェライト混合組織の二相ステンレス鋼の
適用が考えられる（もつとも、前記オーステナイト系も
オーステナイト単相の場合のほか、フェライト相を含む
混相の場合もあるが、その量は数％以下とされている）
。二相ステンレス鋳鋼、例えばＡ８ＴＭ Ａ３５１
ＧｒＯＦ８はフェライト相を数％〜３０％含み、溶接部
の耐ＳＣＣ性にすぐれていることがよく知られている。
しかし、フェライト相は強磁性であるため、非磁性が必
要な用途への適用が制限され、また５００°Ｃ近傍の温
度に長時間さらされる使用条件下では、急激な脆化現象
、所謂４７５°Ｃ脆性の問題がある。
要な用途への適用が制限され、また５００°Ｃ近傍の温
度に長時間さらされる使用条件下では、急激な脆化現象
、所謂４７５°Ｃ脆性の問題がある。
そこで近時は、オーステナイト系ステンレス鋼を母材と
し、耐ＳＣＣ性等の必要な部分の表面に肉盛溶接で二相
組織の合金層を被覆させる方法、あるいは溶接材にあっ
ては、溶接される部分をあらかじめ、δフエライト相析
出温度（約１３５０’Ｃ）以上に加熱し急冷することに
より二相組織とする方法が提案されている。しかし、前
者（肉盛溶接）の方法では、肉感溶接部分の事前の切削
加工、溶接後の余盛り・凹凸の切削仕上げ加工を必要と
し、かつ肉盛り作業自体煩瑣であり、多大の手間と費用
を余儀なくされる。一方、後者（加熱急冷法）では、鋼
材の加熱郡全体が二相組織化して二相の欠点（４７５°
Ｃ脆性、非磁性の消失）が現れるばづ）りか、加熱によ
る結晶粒の粗大化が生じ、結局母材本来の特性が失なわ
れてしまう。
し、耐ＳＣＣ性等の必要な部分の表面に肉盛溶接で二相
組織の合金層を被覆させる方法、あるいは溶接材にあっ
ては、溶接される部分をあらかじめ、δフエライト相析
出温度（約１３５０’Ｃ）以上に加熱し急冷することに
より二相組織とする方法が提案されている。しかし、前
者（肉盛溶接）の方法では、肉感溶接部分の事前の切削
加工、溶接後の余盛り・凹凸の切削仕上げ加工を必要と
し、かつ肉盛り作業自体煩瑣であり、多大の手間と費用
を余儀なくされる。一方、後者（加熱急冷法）では、鋼
材の加熱郡全体が二相組織化して二相の欠点（４７５°
Ｃ脆性、非磁性の消失）が現れるばづ）りか、加熱によ
る結晶粒の粗大化が生じ、結局母材本来の特性が失なわ
れてしまう。
本発明に係るステンレス鋼材の加工法は、上記問題を解
消したものであり、その特徴とするところは、オーステ
ナイト系ステンレス鋼材の表層部を溶融させたのち急冷
することにより、該表層部にオーステナイトーフエライ
ト二相ステンレス鋼組織を与えることにある。
消したものであり、その特徴とするところは、オーステ
ナイト系ステンレス鋼材の表層部を溶融させたのち急冷
することにより、該表層部にオーステナイトーフエライ
ト二相ステンレス鋼組織を与えることにある。
本発明方法によれば、オーステナイト系ステンレス鋼の
本来の特長を損なわずに、その表層部のみに二相ステン
レス鋼の特長である良好な耐ＳＣＣ性等を付与すること
ができる。
本来の特長を損なわずに、その表層部のみに二相ステン
レス鋼の特長である良好な耐ＳＣＣ性等を付与すること
ができる。
本発明の対象とするオーステナイト系ステンレス鋼と言
うのは、金属組織的には、オーステナイト単−相のほか
、少量（数％以下）のフェライト相が混在するものを包
含する。また、「鋼」は鋳鋼をも含むものとする。
うのは、金属組織的には、オーステナイト単−相のほか
、少量（数％以下）のフェライト相が混在するものを包
含する。また、「鋼」は鋳鋼をも含むものとする。
本発明方法に２けるステンレス鋼材の表層部の溶融は、
例えばＴＩＧ溶接法などの非消耗電極式アーク溶接法に
より行われる。アーク溶接法によれば、鋼材表面の急速
な加熱により表層部を効率良く溶融させることができる
。むろん、溶融を目的とするから、溶接棒（溶加材、充
填材）は使用せず、非消耗電極と鋼材間に発生するアー
ク熱を鋼材表面に作用させるだけでよい。溶接棒を使用
しないから、鋼材の化学成分の変動は生じない。
例えばＴＩＧ溶接法などの非消耗電極式アーク溶接法に
より行われる。アーク溶接法によれば、鋼材表面の急速
な加熱により表層部を効率良く溶融させることができる
。むろん、溶融を目的とするから、溶接棒（溶加材、充
填材）は使用せず、非消耗電極と鋼材間に発生するアー
ク熱を鋼材表面に作用させるだけでよい。溶接棒を使用
しないから、鋼材の化学成分の変動は生じない。
特に、ＴＩＧ溶接によれば、不活性ガス雰囲気により溶
融層が大気から遮断されるので、溶融層における合金元
素の酸化ロスを防止し、鋼材本来の成分組成を保持する
とともに、美麗な表面状態を得ることができる。
融層が大気から遮断されるので、溶融層における合金元
素の酸化ロスを防止し、鋼材本来の成分組成を保持する
とともに、美麗な表面状態を得ることができる。
上記加熱により所定の表層部を溶融したのち急冷させれ
ば、その表層部に二相ステンレス鋼組織が形成される。
ば、その表層部に二相ステンレス鋼組織が形成される。
得られる二相組織に２けるδフエライト量は、冷却速度
に依存し、冷却速度がはやい程、増加する。その量は、
耐ＳＣＣ性等の点から、数％以上、好ましくは約５％以
上であるが、通常的６０％をこえる必要はない。もつと
も、用途によりこれを越えるδフエライト量を形成する
こともできる。むろん、その量は冷却速度により容易に
制御される。
に依存し、冷却速度がはやい程、増加する。その量は、
耐ＳＣＣ性等の点から、数％以上、好ましくは約５％以
上であるが、通常的６０％をこえる必要はない。もつと
も、用途によりこれを越えるδフエライト量を形成する
こともできる。むろん、その量は冷却速度により容易に
制御される。
二相組織を有する表層部の層厚、従って溶融すべき層厚
は、通常的ｉｆｆを越える必要はなく、例えば０．１〜
ｉｎのごく薄い層厚であってよい。溶融層厚がこの程度
の範囲であれば、特別の強制冷却を施こさずとも、自然
冷却によって上記のフェライト量を形成することができ
る。
は、通常的ｉｆｆを越える必要はなく、例えば０．１〜
ｉｎのごく薄い層厚であってよい。溶融層厚がこの程度
の範囲であれば、特別の強制冷却を施こさずとも、自然
冷却によって上記のフェライト量を形成することができ
る。
鋼材の表層部の二相組織の形成は、必ずしも全表面にわ
たる必要はなく、鋼材の用途・使用条件により一部の領
域に限定して行えばよい。例えば、パイプ、その他の溶
接構造材であって、溶接部の耐ＳＣＣ性改善を目的とす
るときは、第１図に示すように、鋼材（１）（１）の開
先部領域、すなわち溶接金属（２）、融合部（３）Ｐよ
び溶接熱影響部（４）をカバーする領域の表層部に）を
溶融して二相組織を与えれば目的を達することができる
。むろん、図示のごとき片側面に限らず、必要なら表裏
両側面の表層部を二相組織にすればよい。
たる必要はなく、鋼材の用途・使用条件により一部の領
域に限定して行えばよい。例えば、パイプ、その他の溶
接構造材であって、溶接部の耐ＳＣＣ性改善を目的とす
るときは、第１図に示すように、鋼材（１）（１）の開
先部領域、すなわち溶接金属（２）、融合部（３）Ｐよ
び溶接熱影響部（４）をカバーする領域の表層部に）を
溶融して二相組織を与えれば目的を達することができる
。むろん、図示のごとき片側面に限らず、必要なら表裏
両側面の表層部を二相組織にすればよい。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例１
供試材：Ａ８ＴＭ Ａ３５１ Ｇｒ ｃＦｓ （１
８Ｃｒ−８Ｎｉ、Ｃ５０，０８％）の４Ｂスケジユール
１００のパイプ（遠心鋳造→溶体化処理→機械加工にて
製作）。オーステナイト単−相組織。
８Ｃｒ−８Ｎｉ、Ｃ５０，０８％）の４Ｂスケジユール
１００のパイプ（遠心鋳造→溶体化処理→機械加工にて
製作）。オーステナイト単−相組織。
上記パイプの溶接開先部に相当する管端部の内向約２５
１ｇ長さにわたり、溶接棒を使用しないでＴＩＧ溶接（
但し、溶接電流１００Ａ）にて表面を溶融させた。溶融
層厚は約０．３ｆｌである。
１ｇ長さにわたり、溶接棒を使用しないでＴＩＧ溶接（
但し、溶接電流１００Ａ）にて表面を溶融させた。溶融
層厚は約０．３ｆｌである。
上記溶融・冷却処理後の表層部の金属組織Ｆｉ第２図（
倍率４００）に示すとおりであり、その二相組織に２け
るフェライト量は約５％である。なお、その表向は美麗
で、凹凸は殆んどなく、機械加工は不要である。
倍率４００）に示すとおりであり、その二相組織に２け
るフェライト量は約５％である。なお、その表向は美麗
で、凹凸は殆んどなく、機械加工は不要である。
実施例２
供試材：５ｌＪｓ８０４鋼板（（３０，０７２％、８ｉ
０．８％、Ｍｎ０．７８％、Ｃｒ１７．４８％、Ｎｉ８
．４３％）、板厚１ＯＨ１フェライト量ｏ、１〜０．５
％。
０．８％、Ｍｎ０．７８％、Ｃｒ１７．４８％、Ｎｉ８
．４３％）、板厚１ＯＨ１フェライト量ｏ、１〜０．５
％。
上記鋼板の表面を、溶接棒を用いずにＴＩＧ溶接（但し
、溶接電流９５Ａ）にて溶融させた。溶融層厚は約０．
４Ｍである。
、溶接電流９５Ａ）にて溶融させた。溶融層厚は約０．
４Ｍである。
上記溶融・冷却処理後の表層部におけるフェライト量は
約３．６〜６．２％である。
約３．６〜６．２％である。
上記供試材ｐよび非処理材から試片（５ｆｆ厚さｘｔｏ
ｓｅｗ幅×７０ＩＯ長さ）を採取し、それぞれ次のごと
き粒界腐食試験を行なった。まず、試片を６５０°ＣＸ
２Ｈｒの鋭敏化処理に付したのち、表面をパフ研磨し、
ついでＪＩ８ ００５７５ 硫酸・硫酸銅試験液中に
て１６時間連続煮沸する。
ｓｅｗ幅×７０ＩＯ長さ）を採取し、それぞれ次のごと
き粒界腐食試験を行なった。まず、試片を６５０°ＣＸ
２Ｈｒの鋭敏化処理に付したのち、表面をパフ研磨し、
ついでＪＩ８ ００５７５ 硫酸・硫酸銅試験液中に
て１６時間連続煮沸する。
次に、内径半径７．５日、曲げ角度的２０の曲げ加工を
行う。各試片の曲げ表面をカラーチェックした結果、非
処理材試片では多数の割れが発生したのに対し、本発明
による。処理を施した試片では割れの発生は認められな
かった。これを確認するため、各試片の曲げ部側面を顕
微鏡観察した結果を第８図（非処理材）および第４図（
処理材）に示す（いづれも、しゆう酸エツチング。倍率
５０）。
行う。各試片の曲げ表面をカラーチェックした結果、非
処理材試片では多数の割れが発生したのに対し、本発明
による。処理を施した試片では割れの発生は認められな
かった。これを確認するため、各試片の曲げ部側面を顕
微鏡観察した結果を第８図（非処理材）および第４図（
処理材）に示す（いづれも、しゆう酸エツチング。倍率
５０）。
第４図中、上半部は溶融処理をうけた部分で、黒い散点
状のものがδフェライト相であり、下半部は母材のま＼
のオーステナイト相でろる。第３図に示す非処理材では
ＩＧＯを受けているのに対し、第４図の本発明処理材に
はＩＯＣは認められず、本発明の処理により耐ＩＧＣ性
等が高められることが判る。
状のものがδフェライト相であり、下半部は母材のま＼
のオーステナイト相でろる。第３図に示す非処理材では
ＩＧＯを受けているのに対し、第４図の本発明処理材に
はＩＯＣは認められず、本発明の処理により耐ＩＧＣ性
等が高められることが判る。
以上のように、本発明によれば、オーステナイト系ステ
ンレス鋼材に、その本来の特性、例えば耐食性、耐熱性
、加工性等を損わずに、すぐれた耐ＳＣＣ性や耐ＩＧＯ
性を付与することができる。
ンレス鋼材に、その本来の特性、例えば耐食性、耐熱性
、加工性等を損わずに、すぐれた耐ＳＣＣ性や耐ＩＧＯ
性を付与することができる。
本発明方法は、鋼材の表層部を溶融・冷却させるだけで
よく、肉盛溶接法のごとき煩られしさは全くなく、かつ
安価である。また、鋼材の表層部のみ二相組織化するの
で、実用上４７５°Ｃ脆性の問題はなく、かつ非磁性用
途への適用も何ら制限されない。本発明方法は、化学プ
ラント、重油脱硫プラント、原子力発電プラントなどに
おける配管材料、バルブ、ポンプケースの内面、あるい
はエルボ等のフィッティング類の継手部内面、その他各
種部材に適用して、その耐久性、安定性を高めることが
できる。
よく、肉盛溶接法のごとき煩られしさは全くなく、かつ
安価である。また、鋼材の表層部のみ二相組織化するの
で、実用上４７５°Ｃ脆性の問題はなく、かつ非磁性用
途への適用も何ら制限されない。本発明方法は、化学プ
ラント、重油脱硫プラント、原子力発電プラントなどに
おける配管材料、バルブ、ポンプケースの内面、あるい
はエルボ等のフィッティング類の継手部内面、その他各
種部材に適用して、その耐久性、安定性を高めることが
できる。
第１図は溶接部゛近傍の断面説明図、第２図は本発明に
よる処理が施された鋼材表層部の金属組織を示す図面代
用顕微鏡写真（倍率４００）ζ 第３図および第４図は
鋼材の粒界腐食試験後の断面組織を示す図面代用顕微鏡
写真（いづれも倍率５０）であり、第８図は非処理材、
第４図は本発明処理材である。 ｌ：鋼材、２：溶接金属、４：溶接熱影響部、Ａ：溶融
表層部。 代理人 弁理士 宮 崎 新八部
よる処理が施された鋼材表層部の金属組織を示す図面代
用顕微鏡写真（倍率４００）ζ 第３図および第４図は
鋼材の粒界腐食試験後の断面組織を示す図面代用顕微鏡
写真（いづれも倍率５０）であり、第８図は非処理材、
第４図は本発明処理材である。 ｌ：鋼材、２：溶接金属、４：溶接熱影響部、Ａ：溶融
表層部。 代理人 弁理士 宮 崎 新八部
Claims (4)
- （１）オーステナイト系ステンレス鋼材の表層部を溶融
させたのち急冷することによね、該表層部をオーステナ
イトーフエライト二相ステンレス鋼組織とすることを特
徴とするステンレス鋼材の加工方法。 - （２）非消耗電極式アーク溶接法により、溶接棒を使用
せずに、アーク熱にて表層部を溶融させることを特徴と
する上記第（１）項に記載のステンレス鋼材の加工方法
。 - （３）溶接法がＴＩＧ溶接法であることを特徴とする上
記第（２）項に記載のステンレス鋼材の加工方法。 - （４）溶融される表層部の層厚がｌ■以下であることを
特徴とする上記第（１）項ないしは第（３）のいずれか
１つに記載のステンレス鋼材の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5181282A JPS58167723A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | ステンレス鋼材の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5181282A JPS58167723A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | ステンレス鋼材の加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58167723A true JPS58167723A (ja) | 1983-10-04 |
Family
ID=12897316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5181282A Pending JPS58167723A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | ステンレス鋼材の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58167723A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108025385A (zh) * | 2015-09-08 | 2018-05-11 | 日新制钢株式会社 | 奥氏体系不锈钢板的焊接方法 |
| CN113373292A (zh) * | 2020-03-09 | 2021-09-10 | 精工爱普生株式会社 | 钟表用部件的制造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5113312A (ja) * | 1974-07-24 | 1976-02-02 | Hitachi Ltd | Oosutenaitokeisutenresukono seizoho |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP5181282A patent/JPS58167723A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5113312A (ja) * | 1974-07-24 | 1976-02-02 | Hitachi Ltd | Oosutenaitokeisutenresukono seizoho |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108025385A (zh) * | 2015-09-08 | 2018-05-11 | 日新制钢株式会社 | 奥氏体系不锈钢板的焊接方法 |
| CN113373292A (zh) * | 2020-03-09 | 2021-09-10 | 精工爱普生株式会社 | 钟表用部件的制造方法 |
| CN113373292B (zh) * | 2020-03-09 | 2023-12-26 | 精工爱普生株式会社 | 钟表用部件的制造方法 |
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