JPS58224151A - 局部腐食抵抗性に優れる高マンガン鋼 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、局部腐食抵抗性に優れる高マンガン鋼に関
するものである。

近年核融合炉施設や磁気浮上式高速鉄道を始め、電磁気
機器または大電流遮断器、変圧器あるいはこれらの関連
の構造部材として、磁場の影響の少ない、安価な非磁性
鋼が強く要求されている。

これ妊伴い従来のオーステナイト系ステンレス鋼にかわ
る安価な非磁性鋼として高マンガン鋼が注目されその結
果、従来から知られている１８％Ｍｎ鋼（ハトフィール
ド鋼）の欠点を改善した新規な高マンガン鋼が開発され
つつある。このよう４　　　な高マンガン鋼はオーステ
ナイト系ステンレス鋼に比べて（１）安価である。（２
）加工や熱処坤などに対して非磁性状態が安定している
。（８）高強度が得られるなどの優れた特徴を有してい
る。

しかしこれらの鋼は、ステンレス鋼などに比べて一般に
耐食性、とくに耐応力腐食割れ性（以下耐ＳＣＣ性と略
記する）ならびに耐誘性および耐候性が劣っていて、高
マンガン鋼を構造用鋼としてや各種用途なかでも腐食環
境下で使用する場合には、耐ＳａＣ性、耐銹性および耐
候性の三つの欠点を同時に改善することが求められる。

ところで高マンガン鋼の耐誘性と耐候性については、Ｏ
ｒの添加によって改善され得ることが知られていたが、
耐ＳＣＣ性や耐粒界腐食性などの局部腐食忙対する耐食
性が、耐誘性および耐候性にあわせ改善された鋼につい
てはその類例を見るととができず、なお開発が待たれて
いたのである。

この発明は上記要望に応えるものであって、従来の高マ
ンガン鋼の欠点を除去、・改善して、耐ＳＣＣ性ならび
に耐粒界腐食性（これらを一括してこの明細書で局部腐
食抵抗性という）を、耐誘性　　　　“および耐候性に
あわせ改善し、構造用鋼をはじめ各種用途のうちとく忙
腐食環境Ｆ′において有利に使用することができる鋼を
提供するものである。

この発明の目的は、Ｃ：　０．０１〜０・８０重ｉ％（
以下単に霜で示す）　、　８１　：　０．２〜８・０％
。

Ｍｎ　：　１４・Ｏ〜８６．０％、およびＮ　：　０．
００６〜０４００％を含みかつ８．０〜７．０％のｃｒ
を、次式　・（％ｃｒ）＋５・（％Ｃ）く７％の条件下
に含有することにより、有利に充足され、場合によって
はさらにＮ１　＋　Ｃｕ　ｌ　ＭａならびＫ　Ｎｂ　、
　Ｖ　、　Ｔｉの各群のうち少くとも１種を含有させて
、耐誘性、耐候性ないしは強度性能の一層の向上を実現
する。

発明者らは、上記した目的を達成するために高マンガン
鋼組成につき研究・実験を繰り返した結果、旨マンガン
鋼の耐ＳＣＣ性、耐誘性および耐候性の改善に関してＯ
ｒを８〜７％の範囲でしかも（％Ｃｒ）＋ｊｉ・（％Ｃ
）く７％の条件を満足するように添加することにより著
しい効果があることを見い出・した。

すなわちＭｎレベル１７　、ｇ＋および８０％において
Ｓｌく１％％％　、　Ｐ　り０．０４％＋　８　＜０．
ＯＳ！％であって、とく忙ｃ：１％以下＊　Ｃｒ　：　
Ｉ　９％以下の種々な含有量とした組成の高マンガン鋼
を１溶製し、常法に従い熱間圧延にて最終的にφ闘厚み
に圧延した鋼板にｆｌ１５０°Ｃで８時間の時効処理を
施した後、２■厚み×１０ｆｉ巾Ｘ　７１）　Ｔ１１長
さの耐ＳＣＣ性試験片を多数作製した。ここに耐ＳＣＣ
性試験はＪＩＲＧＯＲ７６に準拠してシングルＵベンド
試験を、ＦＩＯｏＣの３．ｒ１％の人工海水中に８０日
浸漬して行い、その後割れの有無を顕微鏡観察にて判定
し、耐ＳＣＣ性を評価した。

この試験により得られた、耐ＳＣＣ性に及ぼす各成分の
効果を整理して第１図に示す。

図中○、ｅ印は１７％Ｍｎ鋼、口、■印は２４％Ｍｎ鋼
、そして△、ム印は８０％Ｍｎ鋼であり、○１ロ、Δ印
は８０Ｃの生じないものまた・、−。

ム印はＳＣ（’が生じたものである。

この結果高Ｍｎ鋼の耐ＳＣＣ性の食合はＣおよびＣｒ１
ｌによって次のように決定されることが示される。

すなわち、Ｃｒ綾が８．０％〜７．０％で、（％ｃｒ）
＋ｉ・（％Ｃ）く７％の条件をみたす場合に８ＣＣが生
じないことである。

以上の実験結果に従い、高マンガン鋼の耐ＳＣＣ性は、 ■Ｃｒの添加により向上するが、Ｃｒがｔ・る濃度以上
添加されると逆Ｋ、耐ＳＣＣ性が劣下することおよびこ
の耐ＳＣＣ性は、 ■Ｏｒばかりでなく、Ｃとの組成バランスによっても左
右されることによる。

なお上記■の耐ＳＣＣ性が劣下する理由はＣｒがある濃
度以上添加されるとＣｒの炭化物が粒界に生成、集積す
るようＫなり、その周囲にＣｒ欠乏層、が形成され、塩
素を含有する工業用水とか、塩水を含む湿潤な腐食環境
で使用される場合に上記Ｃｒ欠乏層にｓＣａや粒界腐食
などの局部腐食が発生するためである。

以下にこの発明の成分元素の限定理由忙ついて、４　　
説明する。

Ｃ：　　０．０１〜０．８０　％ Ｃはオーステナイト相を安定にして非磁性と１−るのに
有効であり、この目的のためには少くとも０．０１％以
上必要である。一方ＣがＯ，ＳＯ％を超スと合金元素の
炭化物を生じやすくなり、耐ＳＣＣ性が劣化するので０
．０１〜０・８０％の範囲に限定した。

８ｉ　　：　　ｏ、ｓ！　　〜８．０　％Ｓ１は脱酸元
素として必要であり、さらに高マンガン鋼においては耐
候性ならびに耐誘性の向上に特に大きい効果がある。後
者の目的のためには少なくとも０．２％以上の添加が必
要である。そして添加量の増加につれてその効果も増す
が、８・０％を超すと圧延時に割れを発生するようＫな
るので、０・２〜３・０％の範囲に限定した。

Ｍｎ　：　１４．０〜８Ｆ１．０％ 血はオーステナイト相を安定にして非磁性鋼とするのに
欠かせない元素であり、オーステナイト相を安定圧する
には少くとも１４．０％以上必要とする。しかし８５．
０％を超えると製造上の困難さが生じるため１４．０〜
ａｆｉ、０％の範囲に限定した。

Ｎ　　：　　０．００５　〜０＠２００　　％Ｎはオー
ステナイト相を安定化し、非磁性とする効果が大きく、
さらに強度上昇に対する寄与が大きい。

この目的のためＫは少くとも０．００５％の添加が必要
である。しかし０．Ｂ２Ｏ５を超えての添加は耐食性を
悪くするのでｏ、ｏｏａ〜０．２００％の範囲に限定し
た。

Ｃｒ：８．０〜７．０％でかつ、（％Ｃｒ）＋ｌＳ・（
％Ｃ）く７％ Ｃｒは耐誘性ならびに耐候性の向上に効果があることに
加えて適正な成分範囲において耐ＳＣＣ性の改善に著し
い効果のあることについての上記知見に従い、　Ｃｒ　
：　８−０〜７．０％を、（％Ｃｒ）−Ｆｅ・（％Ｃ）
く７％の条件に従って含有することが必要である。

Ｎ１く８％＋ｃｕくｇ％、　Ｍｏ　＜、　１−１ｓ％こ
れらの元素はとくに耐候性の改善に関し、同・−の作用
効果のある元素である。ここにＮ１は高価なのでコスト
上昇をおさえるため８％以下に限定する必要がある。ま
たＣｕは２％を超すと熱間加工性が劣化するため２％以
下に限定する。ＭＯは高価なことからＩＪ％以下に限定
する。

Ｎｂ　、　Ｖ　、　Ｔｉ　：　ＩＪ％以下これらの元素
は、それぞれ固溶ならびに析出効果により耐候性ならび
に耐誘性に悪影響を及ぼすことなく強さを上昇させるの
に同一の作用効果のある元素である。これらの元素はい
ずれも高価なのでその上限をＩ−Ｆ１％とした。

〔実施例〕

表１は８種の従来＠　（＋Ａ）　、　（Ｂｌ　、　Ｉｃ
Ｉ　）とｉｒ＋４の発明鋼および４種の比較′ｌ１４（
ｆａ）　、　ｌｂｌ　、　ｉｃｌ　、　（ｄ）　）　（
７）組成を示したものである。

ここで従′来鋼（Ｎは標準１８％Ｍｎ　＠　、　（Ｂ）
は２４％Ｍｎ鋼、（Ｃ）は８０％Ｍｎ鋼である。さらに
発明鋼（ｚｌ　〜（４目家、Ｃを０．ｆ１％含有した１
８％Ｍｎ鋼であり、　１５１〜（９）はＣを０．２％含
有した２Φ％Ｍｎ鋼である。（１ｏ）、（１１）は２４
％Ｍｎ鋼であり、（１ｓ）〜（１５）は、３１％Ｍｎ鋼
である。一方比較鋼はＣを０．６％含有した１８％Ｍｎ
ｆｌ’４　（Ｌａ＞　＋１ｂ））と８１％Ｍｎ　ａ　（
ｆｃ）　、　（ｄｉ　）であり、いずれもＣｒ量または
（％Ｃｒ）＋３・（％Ｃ）値が適正範囲からはずれてい
る。

これらの＠種に対して真空溶解により溶製した鋼塊を１
２００〜ｓｏｏ”ｃの範囲で分塊圧延した後さらに１２
００〜７００℃の範囲で熱間圧延を行い最終的に４闘厚
みの鋼板を製造した。

この鋼板についての耐ＳＣＣ性試験は、すでに述べたの
と同じく、６５０″Ｃで８時間の時効処理を各供試鋼板
に施した後で比較した。

また熱間圧延ままの鋼板に対してＪＩＳ　Ｚ　２８７１
に基ずく塩水噴霧試験による耐誘性試験および工場地帯
での大気畢露試験による耐誘性試験を行つた。

これらの結果は表２にまとめて示すとおりである。

ここで塩水噴で４試験結果は、４分間噴錫試験稜の発銹
率が１０％未満を良としＯ印で示し、発銹嵩１０％以上
を悪としＸ印で示した。さらに耐候性試験結果は１年間
の暴露試験後の腐食減量をＷｖ／ｃｒＩＬ２当りで示し
た。

表から分るように発明＠（１）〜（１５）はいずれも耐
ＳＣＣ性試験、塩水噴霧試験、大気暴露試験の結果は従
来鋼に比べて大幅に改善されていることが示される。

次にこの発明の高マンガン鋼についてＮｉ　＊　Ｃｕｔ
Ｍｏを添加することによりそれぞれ第２図、第８図およ
び第４図に示すように耐候性が高まることが示された。

ｇｗ図は０．６％Ｃ−１８％Ｍｎ−Ｌ５％Ｃｒ鋼および
０．２％Ｃ−２Φ％Ｍｎ　−６％ｃｒ鋼を基本鋼として
Ｎ１の含有量を種々にかえた鋼塊を溶製し、熱間圧延を
経て得られた供試鋼板について大気暴露試験を１年間行
った後の腐食減量を求め示したものである。

この結果Ｎｉ　Ｋより耐候性が高められることが示され
た。

＃８図は、０・６％Ｃ−１８％地−８％Ｃｒ鋼と０４％
Ｃ−１４％Ｍｎ　−５％Ｃｒ鋼を基本鋼としてＣｕの含
有蓋を種々かえた鋼塊を溶製し、第２図に述べたのと同
様の試験を行った結果である。この結果Ｃｕ　Ｋより耐
候性が高められることが示された。

ｔｌ、＋図は第８図同様の基本鋼に、ＭＯの含有量を種
々かえた鋼塊を溶製し、！ｓ２図に述べたのと同様の試
験を行った結果である。この結果ＭＯにより耐候性が高
められることが示された。

以上のとおり、この発明は、耐誘性および耐候性忙合せ
、耐ＳａＣ性や耐粒界腐食性などの局部腐食に対する耐
食性に優れる高マンガン鋼であり、−殻構造用鋼とくＫ
、海水や塩素を含む腐食環境下で使用する構造材料に適
用される。さらに通常の非磁性材料として、トランス用
側板および磁気的影響を嫌う装置、例えば、消磁装置や
精密計測機器周辺材料としても適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、１７％Ｍｎ　争、　２４％Ｍｎ鋼および８０
％Ｍｎ鋼の耐ＳＣＣ性の良否に及ぼすＣおよびＯｒの影
響を示す図表、 第２図は、０．６％Ｃ−１８％Ｍｎ−３，ｆｉ％Ｃｒ鋼
。 ０．２％Ｃ−２４％Ｍｎ　−Ｆ１％Ｃｒ＠の腐食減量に
及ぼすＮ１含有所の影響を示す図表、 第３図は、０．６％Ｃ−１８％Ｍｎ　−８％Ｃｒ鋼。 ０．２％Ｃ−２４％Ｍｎ　−１５％Ｃｒ鋼の腐食減量に
及ぼすＣｕ含有督の影響を示す図表、 第４図は、第３図同様の基本′１１１の腐食減！１ｒ、
ＶＣ及ぼすＭｏ含有址の彩管を示す図表である。 特許出願人　川崎製鉄株式会社 ｉ７）層　１−′４ Ｃｐ　ｔｒｙ、ノ 第２図 第３図 Ｃｕ（％） 第４図 Ｎｏ　（努）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　Ｃ：　０．０１〜０．８０重量％、　８１　：
   　０．２〜８．０重量％、　Ｍｎ　：　１４．Ｏ〜３Ｒ
   １０重１）％およびＮ　：　０．００５〜ｏ、ｇｏｏ重
   量％を含み、かつ８・θ〜フ・０重量％のＣｒを、次式 １式％） の条件〜下に含有し、残部実質的にＦｅの組成になるこ
   とを特徴とする局部腐食抵抗性に優れる高マンガン鋼。 亀　Ｃ：　０．０１〜０．８０重葉％、　Ｓｉ　：　０
   ．２〜８．０重量％、　Ｍｎ　：　１４．Ｏ〜δＲ，０
   重量％およびＮ　：　０．００５〜０．２００重量％を
   含みかつ、８．０〜７．０重景％０Ｃｒを、次式 １式％） の条件下に含有し、さらに、８重量％以下のＮ１と、２
   重量％以下のＣｕおよびＩＪ重量％以下のＭｏのうちか
   ら選んだ少くとも１種を含み、残部実質的にＦｅの組成
   になることを特徴とする局部腐食抵抗性に優れる高マン
   ガン鋼。 ＆Ｃ：０・０１〜０・８０重量％、　８１　：　０．２
   〜８．０重量％、　Ｍｎ　：　１１０〜８ｆｉ、０重景
   ％およびＮｅｏ・００５〜ｏ、ｇｏｏ重邊％を含みかつ
   ８，０〜７．０重量％のＣｒを１次式 ％式％） の条件下に含有し、さらにそれぞれ１．１）重量％以下
   のＮｂ　、　ＶおよびＴ１のうち少くともｌ柚を含み、
   残部実質的にＦｅの組成になることを特徴とする局部腐
   食抵抗性に優れる高マンガン鋼。 ４Ｃ：０．０１〜０．８０重量％、　６１　：　０１ｇ
   〜８．０重量％＋　Ｍｎ　：　ｉ＋、ｏ　”−８５＊０
   重量％およびＮ　：　０．００５・〜０．２００重葉％
   を含みかつ。 ８・θ〜７・０重量％のＣｒを、次式 １式％） の条件下に’Ｓ有し、さらに８重量％以下のＮ１と、２
   重量％以下のＣｕおよび１．５　＊量％以下のＭｏのう
   ちから選んだ少くともＩＷＬならびＫそれぞれ１・６重
   量％以下のＮｂ　、　ＶおよびＴ１のうち少くとも１種
   を含み、残部実質的Ｋ　Ｆｅの組成になることを特徴と
   する局部腐食抵抗性に優れる高マンガン鋼。