JPS58193347A - 極低温特性にすぐれたオ−ステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
極低温特性にすぐれたオ−ステナイト系ステンレス鋼Info
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- JPS58193347A JPS58193347A JP7569782A JP7569782A JPS58193347A JP S58193347 A JPS58193347 A JP S58193347A JP 7569782 A JP7569782 A JP 7569782A JP 7569782 A JP7569782 A JP 7569782A JP S58193347 A JPS58193347 A JP S58193347A
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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】
本発明は極低温特性にすぐれたオーステナイト系ステン
レス鋼に係り、特！１ｃ５００〜８００℃のＮｂ、Ｓｎ
超電導体のワインドアンドリアクト析出熱処理後の液化
ヘリウム温度（４，２Ｋ）Ｋおける極低温特性にすぐれ
たオーステナイト系ステンレス鋼！／Ｃ＠する。
レス鋼に係り、特！１ｃ５００〜８００℃のＮｂ、Ｓｎ
超電導体のワインドアンドリアクト析出熱処理後の液化
ヘリウム温度（４，２Ｋ）Ｋおける極低温特性にすぐれ
たオーステナイト系ステンレス鋼！／Ｃ＠する。
超電導利用技術はいずれも世界各国において国家的規模
で開発研究が進められている大きな可能性をもった将来
技術であって、その中心は高性能の超電導磁石の開発に
あるといえる。
で開発研究が進められている大きな可能性をもった将来
技術であって、その中心は高性能の超電導磁石の開発に
あるといえる。
すなわち、線材の超電導体゛としては主としてＮｂＴｉ
合金の使用が考えられるが、これは液化ヘリウム′温度
（４，２Ｋ）以下において高磁場における臨界電流密度
が低下するため高々５テスラ級磁石への使用が想定され
る。それ以上の大容量超電導磁石の製作には次の２つが
考えられる。
合金の使用が考えられるが、これは液化ヘリウム′温度
（４，２Ｋ）以下において高磁場における臨界電流密度
が低下するため高々５テスラ級磁石への使用が想定され
る。それ以上の大容量超電導磁石の製作には次の２つが
考えられる。
（イ）液化Ｈｅの超流動を利用する。
―）超電導体としてＮｂ、８ｎ金属間化合物を使用する
。
。
しかし０）は技術的には可能であるがエネルギー収支上
問題がある。（ロ）はＮｂ、Ｓ！１が金属間化合物であ
るためＮｂＴｉ 化合物に比べ可塑性がきわめて悪い
という問題がある。これに対処する方法としてワイアド
ア７ドリアクト（Ｗｉｎｄ ａｎｄ Ｒｅａｃｔ ）
法が考えられており、金属陽およびａｎのフィラメン
トをコイル状に配置し、極低温構造材とともに組立加工
し、その後熱処理ｔＪＩｉしてＮｂ、Ｓｎを反応析出さ
せる。この場合、極低温構造材として用いられるオース
テナイト系ステンレス鋼が、このワインドアンドリアク
ト熱処理によって組織変化を起こしＪ磁石使用時の極低
温性能が熱処理を行わないときに比べて大幅に劣化する
という大問題がある。
問題がある。（ロ）はＮｂ、Ｓ！１が金属間化合物であ
るためＮｂＴｉ 化合物に比べ可塑性がきわめて悪い
という問題がある。これに対処する方法としてワイアド
ア７ドリアクト（Ｗｉｎｄ ａｎｄ Ｒｅａｃｔ ）
法が考えられており、金属陽およびａｎのフィラメン
トをコイル状に配置し、極低温構造材とともに組立加工
し、その後熱処理ｔＪＩｉしてＮｂ、Ｓｎを反応析出さ
せる。この場合、極低温構造材として用いられるオース
テナイト系ステンレス鋼が、このワインドアンドリアク
ト熱処理によって組織変化を起こしＪ磁石使用時の極低
温性能が熱処理を行わないときに比べて大幅に劣化する
という大問題がある。
本発明の目的は、この従来技術の問題点を解決し、ワイ
ンドアンドリアクト熱処理の実施後においても極低温特
性にすぐれたオーステナイト系ステンレス鋼を提供する
Ｋある。
ンドアンドリアクト熱処理の実施後においても極低温特
性にすぐれたオーステナイト系ステンレス鋼を提供する
Ｋある。
本発明のこの目的は次の２発明によって達成される。
第１発明の要旨とするところは次のとおりである。すな
わち１重量比にてＣ：ｏ、ｏ１〜０，１０％。
わち１重量比にてＣ：ｏ、ｏ１〜０，１０％。
Ｓｉ：０．３〜１．０％、 Ｍｎ ： ０．５〜２．０
％、 Ｎｉ ：６．０〜２０．０％、Ｃｒ ： １４．
０〜２６．０％、Ｎ＋０．０５〜０．３０％を含み残部
が実質的にＦｅより成る鋼にお埴て、更Ｋ Ｏ，２％以
上でありかつ下記（１）式を満足する■を含有すること
を特徴とする極低温特性にすぐれたオーステナイト系ス
テンレス鋼である。
％、 Ｎｉ ：６．０〜２０．０％、Ｃｒ ： １４．
０〜２６．０％、Ｎ＋０．０５〜０．３０％を含み残部
が実質的にＦｅより成る鋼にお埴て、更Ｋ Ｏ，２％以
上でありかつ下記（１）式を満足する■を含有すること
を特徴とする極低温特性にすぐれたオーステナイト系ス
テンレス鋼である。
（Ａ−１，５）％くＶ＜（Ａ＋０．５）％ ・（１）但
し Ａ＝ ０．０５ Ｃｒ （ｘ）＋ ４．０ （Ｃ十
Ｎ ） （Ｘ）第２発明の要旨とするところは第１発明
と同一成分の他に更ＫＭｏ１ＴｉおよびＮｂのいずれか
１種を含む極低温特性にすぐれたオーステナイト系
−。
し Ａ＝ ０．０５ Ｃｒ （ｘ）＋ ４．０ （Ｃ十
Ｎ ） （Ｘ）第２発明の要旨とするところは第１発明
と同一成分の他に更ＫＭｏ１ＴｉおよびＮｂのいずれか
１種を含む極低温特性にすぐれたオーステナイト系
−。
ステンレス鋼である。
従来のオーステナイト系ステンレス鋼を溶体化処理後、
５００〜８００℃ＯＮｂ、Ｓｎ析出熱処理温度で熱処理
を行い、４．２にで極低温性質を調査したところ例外な
く延性と靭性が大幅に低下し、また超電導磁石構造材料
として要求される耐力も３０ｋｆ／−程度であって不十
分であることが分った。
５００〜８００℃ＯＮｂ、Ｓｎ析出熱処理温度で熱処理
を行い、４．２にで極低温性質を調査したところ例外な
く延性と靭性が大幅に低下し、また超電導磁石構造材料
として要求される耐力も３０ｋｆ／−程度であって不十
分であることが分った。
この延性および靭性の極端な低下は主として析出熱処理
中に生ずるＣｒ縦化物およびセメンタイトの粒界析出に
よるものでありｈｉた耐力不足は固溶強化不足によるも
のであることを知見したので種々実験的検討を重ねぇ結
果、前者についてはＣｒ、Ｃ，Ｎ含有量から計算される
パラメータＡ−０，０ｓ Ｃｒ Ｋ） ＋４．０ （ｃ
’＋Ｎ ） （％）に対応して■を （Ａ １．！５ ） ％＜、 Ｖ≦（Ａ＋０．５ ）
％ ・・・α）の範囲添加することにより、ｔた後者に
ついてはＣよりもむしろＮを大量に添加することによｐ
問題を解決できることを見い出しえ。本発明はこの知見
に基づいてなされ喪ものである。
中に生ずるＣｒ縦化物およびセメンタイトの粒界析出に
よるものでありｈｉた耐力不足は固溶強化不足によるも
のであることを知見したので種々実験的検討を重ねぇ結
果、前者についてはＣｒ、Ｃ，Ｎ含有量から計算される
パラメータＡ−０，０ｓ Ｃｒ Ｋ） ＋４．０ （ｃ
’＋Ｎ ） （％）に対応して■を （Ａ １．！５ ） ％＜、 Ｖ≦（Ａ＋０．５ ）
％ ・・・α）の範囲添加することにより、ｔた後者に
ついてはＣよりもむしろＮを大量に添加することによｐ
問題を解決できることを見い出しえ。本発明はこの知見
に基づいてなされ喪ものである。
これを次の基礎実験によって説明する。第１嵌に示す２
つのオーステナイト系ステンレス鋼をそれぞれ７００℃
Ｘ ５０ ｈｒの析出熱処理を実施し、熱処理前後の４
．２ＫＫおける引張試験を行いその応カー伸びの関係を
調査し友。
つのオーステナイト系ステンレス鋼をそれぞれ７００℃
Ｘ ５０ ｈｒの析出熱処理を実施し、熱処理前後の４
．２ＫＫおける引張試験を行いその応カー伸びの関係を
調査し友。
第 １ 表
なお供試鋼ＡＩは従来の通常のオーステナイト系ステン
レス鋼で６．り、Ａ２は＆１の成分にＮおよびｖｔ−適
量添加した本発明の成分を有するオーステナイト系ステ
ンレス鋼である。
レス鋼で６．り、Ａ２は＆１の成分にＮおよびｖｔ−適
量添加した本発明の成分を有するオーステナイト系ステ
ンレス鋼である。
その調査結果の引張層性曲線を、供試鋼Ａ１については
１１１１図に、雇２については第２図にそれぞれ示し友
、第１図において従来鋼は熱処理後。
１１１１図に、雇２については第２図にそれぞれ示し友
、第１図において従来鋼は熱処理後。
耐力と伸びが大幅に低下しているが、嬉２図の本発明鋼
においては、Ｎ、Ｖの添加により熱処理後においても耐
力、延性がすぐれていることが分る。
においては、Ｎ、Ｖの添加により熱処理後においても耐
力、延性がすぐれていることが分る。
なシこの場合、オーステナイト系ステンレス鋼と・して
は単１ｃｓＵｓ３０４系のみＫとどまらず。
は単１ｃｓＵｓ３０４系のみＫとどまらず。
Ｍｏ、ＴＩ、Ｎｂなどの１種を含有する系についても所
期の目的が達成しうることを確認し九。
期の目的が達成しうることを確認し九。
次に本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の成分限定
理由について説明する。
理由について説明する。
Ｃ＋
Ｃは鋼の強度を増すため必要であるが、ｏ、ｉ。
％を越すと極低温靭性ｌｌＣ悪影響があり、０．０１％
未満では強度と磁気特性が劣化するので０．０１〜０．
１０％の範囲に限定した。
未満では強度と磁気特性が劣化するので０．０１〜０．
１０％の範囲に限定した。
Ｓｉ：
Ｓｉは脱酸に必要であり０．３′％未満では脱酸が十分
できないので下限を０．３％、また１、０％を越すと極
低温靭性が劣化するので上限ｆｔ１．０％に限定し九。
できないので下限を０．３％、また１、０％を越すと極
低温靭性が劣化するので上限ｆｔ１．０％に限定し九。
Ｒｄｎ＋
ＭｎもＳｔと同様に脱酸に６ｂ１！で６Ｊ、脱酸のため
０．５％以上必要であるが、２．０％を越すと極低温靭
性が劣化するので０．５〜ＬＯＸの範囲に限定し喪。
０．５％以上必要であるが、２．０％を越すと極低温靭
性が劣化するので０．５〜ＬＯＸの範囲に限定し喪。
Ｎｉはオーステナイト系ステンレス鋼を特徴づける元素
であり、６．０％未満ではオーステナイトが維持できな
くなると同時に靭性や耐食性が損なわれ、２０．０％を
越すとコストの上昇管まねくので６．０〜２０．０％の
範囲に限定し友。
であり、６．０％未満ではオーステナイトが維持できな
くなると同時に靭性や耐食性が損なわれ、２０．０％を
越すとコストの上昇管まねくので６．０〜２０．０％の
範囲に限定し友。
Ｃｒ：
Ｃｒもオーステナイト系ステンレス鋼を％微ツける元素
であり、１４．０％未満では耐食性が劣化し％２６．０
％を越すと析出熱処理による材質劣化に対するＶ添加改
善作用の効果が望めなくなるので１４．０〜２６．０％
の範囲に限定し九。
であり、１４．０％未満では耐食性が劣化し％２６．０
％を越すと析出熱処理による材質劣化に対するＶ添加改
善作用の効果が望めなくなるので１４．０〜２６．０％
の範囲に限定し九。
Ｎ：
Ｎは強度上必要であるが、０．０５％未満では極低温に
おける・耐力増加の効果がなく、１九〇、３０％を越す
と靭性が劣化すると共に熱間加工性が害されるので０．
０５〜０．３０％の範囲に限定した。
おける・耐力増加の効果がなく、１九〇、３０％を越す
と靭性が劣化すると共に熱間加工性が害されるので０．
０５〜０．３０％の範囲に限定した。
Ｖ：
■は析出熱処理による極低温特性劣化を抑制すｂ本発明
における最も特徴的な元素であシ、その効果は機構的Ｋ
Ｃｒ％Ｃ％Ｎとの相互作用を受けるためにパラメーｆｉ
Ａ−０，０５Ｃｒ（Ｘ）＋４．０（（’−ｃＮ）（
ｘ）を用いてその範囲を限定する必要が６９゜（Ａ−１
，！Ｓ）％および０．２ Ｘ未満では所要の改善効果が
発揮できず、 （Ａ＋０．５ ） Ｘを越して含有す
ると改善効果は飽和してそれ寝増加しないにかかわらず
被剛性の低下とコストアップを生ずるので。
における最も特徴的な元素であシ、その効果は機構的Ｋ
Ｃｒ％Ｃ％Ｎとの相互作用を受けるためにパラメーｆｉ
Ａ−０，０５Ｃｒ（Ｘ）＋４．０（（’−ｃＮ）（
ｘ）を用いてその範囲を限定する必要が６９゜（Ａ−１
，！Ｓ）％および０．２ Ｘ未満では所要の改善効果が
発揮できず、 （Ａ＋０．５ ） Ｘを越して含有す
ると改善効果は飽和してそれ寝増加しないにかかわらず
被剛性の低下とコストアップを生ずるので。
■の下限を０．２％および（Ａ−１，５）％以上、上限
を（Ａ＋０．５ ） Ｘ以下に限定した。
を（Ａ＋０．５ ） Ｘ以下に限定した。
上記限定量をもって析出熱旭理後にすぐれ九極低温特性
を示すオーステナイト系ステンレス鋼を得ることができ
る。
を示すオーステナイト系ステンレス鋼を得ることができ
る。
実施例
第２表に化学成分を示す本発明例、従来例ならびに本発
明の限定条件かられずかに逸脱し九参考例について２通
常の電気炉で溶製した後、炉外真空精錬炉において精錬
し九〇ち分塊、熱延、冷延を注意深く行い仕上連！！焼
鈍を経て１．５−の最終製品とし喪。
明の限定条件かられずかに逸脱し九参考例について２通
常の電気炉で溶製した後、炉外真空精錬炉において精錬
し九〇ち分塊、熱延、冷延を注意深く行い仕上連！！焼
鈍を経て１．５−の最終製品とし喪。
これらの冷延鋼板を７００℃Ｘ ５０ ｈｒの析出処理
を行い、析出処理前後の液化Ｈｅ＠ｔ（４，２Ｋ）Ｋお
ける極低温特性シよび析出処理前の熱間加工性および機
械加工性の調査結果を嬉３１ＩＫ示した。
を行い、析出処理前後の液化Ｈｅ＠ｔ（４，２Ｋ）Ｋお
ける極低温特性シよび析出処理前の熱間加工性および機
械加工性の調査結果を嬉３１ＩＫ示した。
なお熱間加工性はくさび型試片忙よる熱延実験九より調
査し５機械加工性は打抜および被削性試験によシ評価し
た。なお極低温特性は４．２に、熱間加工性は熱延温度
、および機械加工性は室温においてそれぞれ調査した。
査し５機械加工性は打抜および被削性試験によシ評価し
た。なお極低温特性は４．２に、熱間加工性は熱延温度
、および機械加工性は室温においてそれぞれ調査した。
第３表において明らかなとおり、従来例ム３〜６の析出
熱処理前の耐力は３０〜４０ｋｅ／−であり、少くとも
６０ ｋｐ／ｍＪ以上という要求を満足させるのは離し
い、更に析出熱処理後の伸び、衝撃値が極端に低下して
いる。これに対し本発明例は析出熱処理前後の耐力がい
ずれも７０輪輪縁−上あり、熱処理後も伸びおよび衝撃
値の劣化が殆んど見られず、しかも透磁率も熱ＩＩ＆理
前後で変化せず比較的低値で僚友れている。また熱間加
工性や機械加工性も良好でなんら問題がない。
熱処理前の耐力は３０〜４０ｋｅ／−であり、少くとも
６０ ｋｐ／ｍＪ以上という要求を満足させるのは離し
い、更に析出熱処理後の伸び、衝撃値が極端に低下して
いる。これに対し本発明例は析出熱処理前後の耐力がい
ずれも７０輪輪縁−上あり、熱処理後も伸びおよび衝撃
値の劣化が殆んど見られず、しかも透磁率も熱ＩＩ＆理
前後で変化せず比較的低値で僚友れている。また熱間加
工性や機械加工性も良好でなんら問題がない。
しかるに本発明の限定条件をわずかに満足していない参
考例においては、１１３がＮが過少のため耐力が不足し
、４１４はＶが下限より低い九め析出熱処理後の延性お
よび靭性の劣化が著しい。
考例においては、１１３がＮが過少のため耐力が不足し
、４１４はＶが下限より低い九め析出熱処理後の延性お
よび靭性の劣化が著しい。
また蔦１５はＮが過剰のため熱間加工性が不良となり、
Ａ１６は■が上限より多く機械加工性が不良となってい
る。
Ａ１６は■が上限より多く機械加工性が不良となってい
る。
本発明は上記実施例からも明らかな如く、オーステナイ
ト系ステンレス鋼の成分を限定し５％にＣｒ、Ｃ，Ｎと
の関連においてＶを限定添加することにより、５００〜
８００℃の超電導体の析出熱処理後の液化Ｈｅ温度にお
ける極低温特性にすぐれたオーステナイト系ステンレス
鋼を得ることができた。
ト系ステンレス鋼の成分を限定し５％にＣｒ、Ｃ，Ｎと
の関連においてＶを限定添加することにより、５００〜
８００℃の超電導体の析出熱処理後の液化Ｈｅ温度にお
ける極低温特性にすぐれたオーステナイト系ステンレス
鋼を得ることができた。
また本発明は超電導利用技術の将来から考えて次の如き
広い応用が期待できる。
広い応用が期待できる。
（イ）粒子加速器や超電導発電機用超電導磁石構造材料
のみならず、 Ｎｂ、８ｍ析出熱処理を要する種々の超
電導磁石用構造材料として適用できる。
のみならず、 Ｎｂ、８ｍ析出熱処理を要する種々の超
電導磁石用構造材料として適用できる。
（ロ） Ｎｂ、Ｓ！！超電導体以外の例えばＶ、Ｇａや
Ｎｂ、Ｇｅなどの将来製の超電導体にも応用できる。
Ｎｂ、Ｇｅなどの将来製の超電導体にも応用できる。
（う 超電導利用技術一般のほか、ＩＩＬ化水素利用技
術、液化天然ガスなどの構造材として溶接後低温で使用
される場合にも適用で書る。
術、液化天然ガスなどの構造材として溶接後低温で使用
される場合にも適用で書る。
添付図面は７００℃Ｘ ５０ ｈｒの析出熱処理前後の
４．２Ｋにおける引張塑性曲線を比較して示したもので
、第１図は従来鋼、第２図は本発明鋼の場合である。 代理人 中 路 武 雄
４．２Ｋにおける引張塑性曲線を比較して示したもので
、第１図は従来鋼、第２図は本発明鋼の場合である。 代理人 中 路 武 雄
Claims (1)
- （１） 重量比にてＣ：０．０１〜０．１０％、Ｓｌ
：０、３〜１．０％、 Ｍｎ ： ０．５〜２．０％、
Ｎｉ：６．０〜２０．０％、Ｃｒ ｒ １４．０〜２６
．０％、Ｎ：０．０５〜０．３０％を含み残部が実質的
ＷＣＦｅより成る鋼において、更Ｋ Ｏ，２％以上であ
りかつ下記ａ）式を満足する■を含有することを特徴と
する極低温特性にすぐれたオーステナイト系ステンレス
鋼。 （Ａ−１，５）％≦Ｖ＜（Ａ＋０．５）％ ・・・（
１）但し Ａ＝ ０．０５ Ｃｒ （％） ＋４．０
（Ｃ＋Ｎ ） （Ｘ’：Ｑ）重量比忙てＣ：０．０１〜
０．１０％、Ｓｉ ：０、３〜１．０％、Ｍｎ ： ０
．５〜２．０％、 Ｎｉ ： ６．０〜２０．０％、
Ｃｒ ＋ １４．０〜２６．０％、Ｎ：０．０５〜０．
３０％の他に更にＭｏ、ＴｉおよびＮｂのいずれか１種
を含み残部が実質的にＦｅより成る鋼において、更に０
．２％以上であｐかつ下記（１）式を満足するＶを含有
することを特徴とする極低温特性にすぐれ九オーステナ
イトステンレス鋼、（Ａ−１，ｓ）ＸくＶく（Ａ＋ｏ、
ｓ）Ｘ −（１）但し Ａ＝ ０．０５ Ｃｒ （
９１；）＋４．０ （Ｃ＋Ｎ ） （％）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7569782A JPS58193347A (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | 極低温特性にすぐれたオ−ステナイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7569782A JPS58193347A (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | 極低温特性にすぐれたオ−ステナイト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58193347A true JPS58193347A (ja) | 1983-11-11 |
| JPS61416B2 JPS61416B2 (ja) | 1986-01-08 |
Family
ID=13583659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7569782A Granted JPS58193347A (ja) | 1982-05-06 | 1982-05-06 | 極低温特性にすぐれたオ−ステナイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58193347A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4675156A (en) * | 1984-08-20 | 1987-06-23 | Nippon Steel Corporation | Structural austenitic stainless steel with superior proof stress and toughness at cryogenic temperatures |
| JP2008045177A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Daido Steel Co Ltd | 高強度高弾性型ステンレス鋼及びステンレス鋼線 |
| WO2014203302A1 (ja) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | 株式会社Ihi | 析出硬化型ステンレス鋼及びステンレス鋼部品 |
-
1982
- 1982-05-06 JP JP7569782A patent/JPS58193347A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4675156A (en) * | 1984-08-20 | 1987-06-23 | Nippon Steel Corporation | Structural austenitic stainless steel with superior proof stress and toughness at cryogenic temperatures |
| JP2008045177A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Daido Steel Co Ltd | 高強度高弾性型ステンレス鋼及びステンレス鋼線 |
| WO2014203302A1 (ja) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | 株式会社Ihi | 析出硬化型ステンレス鋼及びステンレス鋼部品 |
| JP5974380B2 (ja) * | 2013-06-17 | 2016-08-23 | 株式会社Ihi | 析出硬化型ステンレス鋼及びステンレス鋼部品、並びに析出硬化型ステンレス鋼の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61416B2 (ja) | 1986-01-08 |
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