JPS58199848A - フエライト系ステンレス鋼 - Google Patents
フエライト系ステンレス鋼Info
- Publication number
- JPS58199848A JPS58199848A JP8086282A JP8086282A JPS58199848A JP S58199848 A JPS58199848 A JP S58199848A JP 8086282 A JP8086282 A JP 8086282A JP 8086282 A JP8086282 A JP 8086282A JP S58199848 A JPS58199848 A JP S58199848A
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- JP
- Japan
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- stainless steel
- corrosion resistance
- toughness
- ferritic stainless
- corrosion
- Prior art date
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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】
本発明は耐海水腐食性にすぐれたフェライト系ステンレ
ス鋼に関するものである。
ス鋼に関するものである。
近年の海水利用の活発化に伴ない、安価で耐海水性に優
れた材料の開発への要請が高まっている。
れた材料の開発への要請が高まっている。
特に、海水使用の熱交チューブは従来Cu合金あるいは
T1が主に用いられているが、Cu合金は汚染海水によ
る腐食およびエロージョンの問題が、Tiは価格の問題
がそれぞれあシ、よシ適切な材料の開発が待たれている
。
T1が主に用いられているが、Cu合金は汚染海水によ
る腐食およびエロージョンの問題が、Tiは価格の問題
がそれぞれあシ、よシ適切な材料の開発が待たれている
。
一方、このような要請を背景に耐海水性ステンレス鋼の
開発が進められているが、現状では満足すべき材料特性
、経済性を具備するものはないといえる。海水環境でス
テンレス鋼を使用した場合、問題となる腐食形態は全面
腐食よりは孔食、隙間腐食といった局部腐食であり、こ
の対策が難しかったからである。
開発が進められているが、現状では満足すべき材料特性
、経済性を具備するものはないといえる。海水環境でス
テンレス鋼を使用した場合、問題となる腐食形態は全面
腐食よりは孔食、隙間腐食といった局部腐食であり、こ
の対策が難しかったからである。
ステンレス鋼の孔食および隙間腐食についての基礎的研
究はここ10年間程度、精力的に行なわれ、かなりの知
見が得られた。その結果、海水環境では孔食が発生しな
い環境側条件(pH%CI−濃度)でも隙間腐食は発生
し耐海水ステンレス鋼とじては耐隙間腐食性の改善が重
要であることが判明した。この材料側対策としてはCr
およびMo、特に珈添加量を増すことが有効であること
が知られている。そしてCr、 Mo添加量を増したオ
ーステナイト系、2相系およびフェライト系の種々のス
テンレス鋼が耐海水用ステンレス鋼として提案されてい
る。然し、オーステナイト系ではCrおよびM(4t−
増すと、オーステナイト単相を維持するための相バラン
ス上、高価なN1添加量を増やさなければならないとい
う欠点がある。また、2相系では熱間加工性あるいは溶
接性に劣るという2相系固有の問題がある。さらに、フ
ェライト系においてもCrおよびMO量を増すと脆化し
易くなり加工性、溶接性が低下する・という問題がある
。このように、ステンレス鋼の耐隙間腐食性を改善して
海水環境で使用できるようにするためにはCrおよびM
o添加量を増すことが有効であるL’の知見を基礎的研
究から得たものの、その工業的規模での実用化のために
は付随した種々の問題が残されているのが現状である。
究はここ10年間程度、精力的に行なわれ、かなりの知
見が得られた。その結果、海水環境では孔食が発生しな
い環境側条件(pH%CI−濃度)でも隙間腐食は発生
し耐海水ステンレス鋼とじては耐隙間腐食性の改善が重
要であることが判明した。この材料側対策としてはCr
およびMo、特に珈添加量を増すことが有効であること
が知られている。そしてCr、 Mo添加量を増したオ
ーステナイト系、2相系およびフェライト系の種々のス
テンレス鋼が耐海水用ステンレス鋼として提案されてい
る。然し、オーステナイト系ではCrおよびM(4t−
増すと、オーステナイト単相を維持するための相バラン
ス上、高価なN1添加量を増やさなければならないとい
う欠点がある。また、2相系では熱間加工性あるいは溶
接性に劣るという2相系固有の問題がある。さらに、フ
ェライト系においてもCrおよびMO量を増すと脆化し
易くなり加工性、溶接性が低下する・という問題がある
。このように、ステンレス鋼の耐隙間腐食性を改善して
海水環境で使用できるようにするためにはCrおよびM
o添加量を増すことが有効であるL’の知見を基礎的研
究から得たものの、その工業的規模での実用化のために
は付随した種々の問題が残されているのが現状である。
ところで、ステンレス鋼の耐隙間腐食性と各種合金元素
の関係を現在までに得られている基礎的研究結果を基に
考察すると、高Cr含Moフェライト系ステンレス鋼が
経済的、材料特性的に最も合理的な系であると推定され
る。即ち、上述したようにステンレス鋼の耐隙間腐食性
に対する有効元素はCrおよびMoであり、該ステンレ
ス鋼に含有される高価な主合金元素はこの2元素である
からである。然し該ステンレス鋼の実用化が遅れていた
のは、フェライト組織の鋼に固有な延性−脆性遷移温度
が存在し、この温度を低下させるためのCおよびN等の
侵入型不純物元素の低下が困難であったこと、および高
Cr含M蝉ではσ相あるいはχ相が析出し易く脆化し易
いことによると考えられる。
の関係を現在までに得られている基礎的研究結果を基に
考察すると、高Cr含Moフェライト系ステンレス鋼が
経済的、材料特性的に最も合理的な系であると推定され
る。即ち、上述したようにステンレス鋼の耐隙間腐食性
に対する有効元素はCrおよびMoであり、該ステンレ
ス鋼に含有される高価な主合金元素はこの2元素である
からである。然し該ステンレス鋼の実用化が遅れていた
のは、フェライト組織の鋼に固有な延性−脆性遷移温度
が存在し、この温度を低下させるためのCおよびN等の
侵入型不純物元素の低下が困難であったこと、および高
Cr含M蝉ではσ相あるいはχ相が析出し易く脆化し易
いことによると考えられる。
オーステナイト系あるいは2相系ステンレス鋼において
高価なNiを多量に添加するのは耐食性改善の目的もあ
ろうが、主目的はフェライト系における脆化現象を回避
するためにオーステナイト組織を出現させることであろ
う。換言すれば、フェライト系の脆化がフェライト組織
のままで回避できれば、高価なNiの多量添加は必要な
いといえる。
高価なNiを多量に添加するのは耐食性改善の目的もあ
ろうが、主目的はフェライト系における脆化現象を回避
するためにオーステナイト組織を出現させることであろ
う。換言すれば、フェライト系の脆化がフェライト組織
のままで回避できれば、高価なNiの多量添加は必要な
いといえる。
本発明者はかかる観点より精力的な研究を行ない、本発
明に到ったものである。即ち、優れた耐隙間腐食性、靭
性、加工性を兼ね備えたフェライト系ステンレス鋼を開
発すべく研究を行なった結果、Cr量をM4との関係で
特定範囲に規制することが重要であるとの知見を得、重
量係でMo : 3.0〜42%、Cr:24%以上で
かツCr $ 6−2 MO)、C:0005%以下、
N : 0.015チ以下、O: 0.010%以下、
Si: 0.30 %以下、Mn:0.4%以下、P:
0.025%以下、S : 0.025%以下、M:
0.03〜1.0%、Nb−0,05チ〜0.25%、
残余が実質的にFeよりなるフェライト系ステンレス鋼
が、この目的を満たすことを見出だしたのである。
明に到ったものである。即ち、優れた耐隙間腐食性、靭
性、加工性を兼ね備えたフェライト系ステンレス鋼を開
発すべく研究を行なった結果、Cr量をM4との関係で
特定範囲に規制することが重要であるとの知見を得、重
量係でMo : 3.0〜42%、Cr:24%以上で
かツCr $ 6−2 MO)、C:0005%以下、
N : 0.015チ以下、O: 0.010%以下、
Si: 0.30 %以下、Mn:0.4%以下、P:
0.025%以下、S : 0.025%以下、M:
0.03〜1.0%、Nb−0,05チ〜0.25%、
残余が実質的にFeよりなるフェライト系ステンレス鋼
が、この目的を満たすことを見出だしたのである。
次に本発明鋼の種々の成分範囲の限定理由について説明
する。
する。
MO: 耐隙間腐食性、耐孔食性といった耐局部腐食
性の改善に有効な元素であり、その顕著な効果を期待す
るためには3チ以上の含有が必要である。然し、その含
有量が増すに従い、σ相、χ相等の金属間化合物が析出
し易くなり、加工性、靭性を劣化させるので、上限を4
2%とした。
性の改善に有効な元素であり、その顕著な効果を期待す
るためには3チ以上の含有が必要である。然し、その含
有量が増すに従い、σ相、χ相等の金属間化合物が析出
し易くなり、加工性、靭性を劣化させるので、上限を4
2%とした。
Cr: ステンレス鋼の耐食性の担い手である不働態
皮膜の主形成元素であり、24%以上の含有が必要であ
る。一方、その含有量が増すに従い、Mo含有量とも関
係してσ相、χ相の析出によシ耐食性、加工性、靭性が
劣化する。このため、Mo含有量との関係においテcr
≦(36−2Mo ) %と限定した。
皮膜の主形成元素であり、24%以上の含有が必要であ
る。一方、その含有量が増すに従い、Mo含有量とも関
係してσ相、χ相の析出によシ耐食性、加工性、靭性が
劣化する。このため、Mo含有量との関係においテcr
≦(36−2Mo ) %と限定した。
C; フェライト系ステンレス鋼ではCの固溶量は極め
て小さく、また原子半径が小さいため拡散速度が大きい
。このため、通常の熱処理条件として用いられている高
温での焼鈍後の水冷処理のような冷却速度の大きい場合
でも、冷却途中にCrやMoの炭化物が粒界に析出する
。この粒界炭化物が析出すると加工性、靭性が低下し、
さらに粒界析出物の近傍で耐食性に有効なCr、 Mo
の欠乏層が形成されると耐食性も低下する。従って、≠
XC含有量は少ない程望ましいが、 工業的規模での低限の困難性を考慮し、0.005qb
以下と限定した。
て小さく、また原子半径が小さいため拡散速度が大きい
。このため、通常の熱処理条件として用いられている高
温での焼鈍後の水冷処理のような冷却速度の大きい場合
でも、冷却途中にCrやMoの炭化物が粒界に析出する
。この粒界炭化物が析出すると加工性、靭性が低下し、
さらに粒界析出物の近傍で耐食性に有効なCr、 Mo
の欠乏層が形成されると耐食性も低下する。従って、≠
XC含有量は少ない程望ましいが、 工業的規模での低限の困難性を考慮し、0.005qb
以下と限定した。
N : NもCと同じ理由で含有量が少ない程望ましい
。然し、工業的規模での低減の困難性を考慮し、0.0
15 %以下と限定した。
。然し、工業的規模での低減の困難性を考慮し、0.0
15 %以下と限定した。
0 : 鋼中ではそのほとんどが非金属介在物として存
在し、切欠き作用によって靭性に有害である。このため
%0.010%以下と限定した。
在し、切欠き作用によって靭性に有害である。このため
%0.010%以下と限定した。
SI: 固溶硬化によって靭性を低下させると共に、
加工性、靭性に有害なσ相の析出を促進するので、 0
.3(EJ以下と限定した。
加工性、靭性に有害なσ相の析出を促進するので、 0
.3(EJ以下と限定した。
Mn: 加工性、靭性に有害であるので、04%以下
と限定した。
と限定した。
P : 加工性、靭性に有害であるので0.025%以
下と限定した。 ′ S : 0と同様に鋼中で非金属介在物を形成し、靭性
に有害であるので、0.025 %以下と限定した。
下と限定した。 ′ S : 0と同様に鋼中で非金属介在物を形成し、靭性
に有害であるので、0.025 %以下と限定した。
M二 Mは溶解精錬時に脱酸剤として作用し、0含有量
を上述のように0.010%以下とするためには少なく
とも0.03%含有させることが必要である。然し、1
襲より多く含有すると加工性、靭性に有害な475℃脆
性を促進する。このため、0.03〜10%と限定した
。
を上述のように0.010%以下とするためには少なく
とも0.03%含有させることが必要である。然し、1
襲より多く含有すると加工性、靭性に有害な475℃脆
性を促進する。このため、0.03〜10%と限定した
。
Nb: 耐食性、加工性、靭性に有害なC,NをNb
の炭化物、窒化物あるいは炭窒化物として固定し、これ
らの特性を改善する効果があシ、このためには001以
上の含有が必要である。然し、0.251よシ多く含有
すると金属間化合物の析出によシ靭性が低下する。
の炭化物、窒化物あるいは炭窒化物として固定し、これ
らの特性を改善する効果があシ、このためには001以
上の含有が必要である。然し、0.251よシ多く含有
すると金属間化合物の析出によシ靭性が低下する。
このため、0.05〜0.259Jと限定した。この範
囲にNFIA加量を限定すると、炭・窒化物が析出し易
い600〜9501:の温度範囲を徐冷、あるいはこの
温度範囲に保持した場合に、顕著な靭性改善効果が現わ
れる。
囲にNFIA加量を限定すると、炭・窒化物が析出し易
い600〜9501:の温度範囲を徐冷、あるいはこの
温度範囲に保持した場合に、顕著な靭性改善効果が現わ
れる。
以下、実施例によって本発明の詳細な説明する。
実施例1゜
表1に組成を示す材料をVIPにて溶製し、約2 Kg
の300インゴツトを得た。これを熱間鍛造、冷間圧延
により加工し、最終的に3tX40〜50W闇の銅帯を
得た。次に、900℃X10jEIl、WQおよび90
0℃X120m1l、WQの熱処理を施し、腐食試験に
供した。
の300インゴツトを得た。これを熱間鍛造、冷間圧延
により加工し、最終的に3tX40〜50W闇の銅帯を
得た。次に、900℃X10jEIl、WQおよび90
0℃X120m1l、WQの熱処理を施し、腐食試験に
供した。
腐食試験の供試材は20WX30LX3を個の寸法で一
1L320 :f−メリー研磨仕上げしてアセトンで脱
脂洗浄し、内径10 mm 、巾4順、厚さ1簡のシリ
コンゴム製バンド2本づつを第1図のように装着して供
試した。このようにすると、試験片とゴムバンドの隙間
で腐食が発生し易く耐隙間腐食性の評価が可能である。
1L320 :f−メリー研磨仕上げしてアセトンで脱
脂洗浄し、内径10 mm 、巾4順、厚さ1簡のシリ
コンゴム製バンド2本づつを第1図のように装着して供
試した。このようにすると、試験片とゴムバンドの隙間
で腐食が発生し易く耐隙間腐食性の評価が可能である。
試験液は10 % Fe C1s・6H20水溶液を用
い、35℃にて45時間試験した。そして試験前後の重
量変化より腐食度を求めた。
い、35℃にて45時間試験した。そして試験前後の重
量変化より腐食度を求めた。
腐食試験の結果を表2および第2図に示した。
図中のプロットの表示は次のとおりである。
これらの結果より、腐食度0.1g/lr/・hr未滴
の良好な耐食性を得るためには3係以上のMOおよび2
4係C1 以上の論を同時に含有することが必要であることが判る
。一方、Cr>(36−2Mo )%になると900℃
X IQMR%WQの熱処理状態での腐食度は0.1
g7m’−hr未満であるが、900℃×120頭、W
Qの熱処理状態では腐食度が01g/lr?・hr以上
となり、耐食性が低下する。また、M槍有量が本発明範
囲より少ない試料随13は逆に、900℃x1o=、W
Qの熱処理状態での耐食性に劣るが900℃X120m
、WQの熱処理状態では0.1g/d−hr未溝の腐食
度である。
の良好な耐食性を得るためには3係以上のMOおよび2
4係C1 以上の論を同時に含有することが必要であることが判る
。一方、Cr>(36−2Mo )%になると900℃
X IQMR%WQの熱処理状態での腐食度は0.1
g7m’−hr未満であるが、900℃×120頭、W
Qの熱処理状態では腐食度が01g/lr?・hr以上
となり、耐食性が低下する。また、M槍有量が本発明範
囲より少ない試料随13は逆に、900℃x1o=、W
Qの熱処理状態での耐食性に劣るが900℃X120m
、WQの熱処理状態では0.1g/d−hr未溝の腐食
度である。
実施例2゜
実施例1で用いた試料のうち、MOが3%以上でかつ′
Crが24%以上の試料についてンヤルビー衝撃試験を
行ない、延性−脆性遷移温度(DBTT )を求めた。
Crが24%以上の試料についてンヤルビー衝撃試験を
行ない、延性−脆性遷移温度(DBTT )を求めた。
熱処理条件は実施例1と同じにした。試験片はJIS−
Z−22024号試験片に準じた厚さ3mmのものを用
いた。
Z−22024号試験片に準じた厚さ3mmのものを用
いた。
結果を表3および第3図に示した。第3図において90
0℃X120#=+1.WQの熱処理状態でのDBTT
が100℃未満の場合は白丸、100℃以上の場合は黒
丸で示した。900℃XIQm、WQの熱処理状態では
Nb含有量が本発明範囲よシ少ないNo13を除いて、
いずれもDBTTが0℃以下である。然し、900℃X
120−m、WQの熱処理状態ではCr、 Mo量によ
ってDBTTが大きく変化している。即ち、MOを42
%を超えて含有していたシ、Crを(36−2Mo )
%を超えて含有していると、90′o℃X12Qa、
WQの熱処理状態でのDBTTが100℃以上になって
いる。MOが4.2%以下でかつCrが(36−2Mo
)チ以下であれば900℃×120調、WQでのDB
TTが100℃より低い。
0℃X120#=+1.WQの熱処理状態でのDBTT
が100℃未満の場合は白丸、100℃以上の場合は黒
丸で示した。900℃XIQm、WQの熱処理状態では
Nb含有量が本発明範囲よシ少ないNo13を除いて、
いずれもDBTTが0℃以下である。然し、900℃X
120−m、WQの熱処理状態ではCr、 Mo量によ
ってDBTTが大きく変化している。即ち、MOを42
%を超えて含有していたシ、Crを(36−2Mo )
%を超えて含有していると、90′o℃X12Qa、
WQの熱処理状態でのDBTTが100℃以上になって
いる。MOが4.2%以下でかつCrが(36−2Mo
)チ以下であれば900℃×120調、WQでのDB
TTが100℃より低い。
表3.衝撃試験結果
このように本発明鋼は熱間加工、熱処理あるいは溶接等
の時、900℃付近に長時間保持されたりあるいはこの
温度付近を徐冷されたシしても、室温での靭性低下が少
なく加工性が良好であり、かつ耐隙間腐食性が良好であ
るといえる。
の時、900℃付近に長時間保持されたりあるいはこの
温度付近を徐冷されたシしても、室温での靭性低下が少
なく加工性が良好であり、かつ耐隙間腐食性が良好であ
るといえる。
第1図は腐食試験片を示す図である。
1・・・・・・試験片
2・・・・・・試験片保持用穴
3・・・・・・ゴムバンド
第2図は腐食試験結果を示す図、第3図は衝撃試験結果
を示す図である。 特許出願人 昭和電工株式会社 川崎製鉄株式会社 代理人弁蒜士菊地精−
を示す図である。 特許出願人 昭和電工株式会社 川崎製鉄株式会社 代理人弁蒜士菊地精−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 重量褒で Mo : 3,0〜42q6 Cr:24%以上でかつ Cr≦(36−2Mo) %
C:0.005q6以下 N :0.O15/1 0 :0.010 tt Si:0,30 tt Mn : 0,4 // P :0.025 u S :0.025 tt kl:003〜10% Nb:0.05〜025チ 残余が実質的にFeよシなるフェライト系ステンレス鋼
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8086282A JPS58199848A (ja) | 1982-05-15 | 1982-05-15 | フエライト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8086282A JPS58199848A (ja) | 1982-05-15 | 1982-05-15 | フエライト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58199848A true JPS58199848A (ja) | 1983-11-21 |
JPS6153422B2 JPS6153422B2 (ja) | 1986-11-18 |
Family
ID=13730144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8086282A Granted JPS58199848A (ja) | 1982-05-15 | 1982-05-15 | フエライト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58199848A (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4850917A (ja) * | 1971-10-26 | 1973-07-18 | ||
JPS51139516A (en) * | 1970-06-15 | 1976-12-01 | Du Pont | Ferritic feecrrmo alloy |
JPS55158254A (en) * | 1979-05-26 | 1980-12-09 | Nisshin Steel Co Ltd | Nb stabilized ferritic stainless steel with superior local corrosion resistance |
-
1982
- 1982-05-15 JP JP8086282A patent/JPS58199848A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51139516A (en) * | 1970-06-15 | 1976-12-01 | Du Pont | Ferritic feecrrmo alloy |
JPS4850917A (ja) * | 1971-10-26 | 1973-07-18 | ||
JPS55158254A (en) * | 1979-05-26 | 1980-12-09 | Nisshin Steel Co Ltd | Nb stabilized ferritic stainless steel with superior local corrosion resistance |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6153422B2 (ja) | 1986-11-18 |
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