JPS5830365B2 - 耐食、耐酸化性のすぐれたオ−ステナイト・ステンレス鋼製品の製造方法 - Google Patents
耐食、耐酸化性のすぐれたオ−ステナイト・ステンレス鋼製品の製造方法Info
- Publication number
- JPS5830365B2 JPS5830365B2 JP15141578A JP15141578A JPS5830365B2 JP S5830365 B2 JPS5830365 B2 JP S5830365B2 JP 15141578 A JP15141578 A JP 15141578A JP 15141578 A JP15141578 A JP 15141578A JP S5830365 B2 JPS5830365 B2 JP S5830365B2
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- JP
- Japan
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- stainless steel
- austenitic stainless
- oxidation resistance
- oxidation
- atmosphere
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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
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
- C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、耐食、耐酸化性を著しく向上させたオース
テナイト・ステンレス鋼製品の製造方法に関する。
テナイト・ステンレス鋼製品の製造方法に関する。
ＳＵＳ ３０４，３１６，３２１．３４７等で代表され
るオーステナイト・ステンレス鋼は、耐食、耐熱材料と
して広く使用されているが、昨今の科学技術の進歩に伴
い、その使用条件は一段と苛酷なものとなっている。
るオーステナイト・ステンレス鋼は、耐食、耐熱材料と
して広く使用されているが、昨今の科学技術の進歩に伴
い、その使用条件は一段と苛酷なものとなっている。
たとえば、火力発電プラントにかげる蒸気温度、圧力の
増大や、重油生焚に伴う耐酸化性、耐高温腐食性の要求
、原子力発電プラントに釦ける耐応力腐食割れ性の要求
、各種化学プラントに釦ける高温並びに常温での耐食性
の要求等々、材料使用者側からの要望は極めて多岐にわ
たる。
増大や、重油生焚に伴う耐酸化性、耐高温腐食性の要求
、原子力発電プラントに釦ける耐応力腐食割れ性の要求
、各種化学プラントに釦ける高温並びに常温での耐食性
の要求等々、材料使用者側からの要望は極めて多岐にわ
たる。
経済的な事情が許すかぎり、使用条件がきびしくなげれ
ば、より高級な材料を用いるのがオーツドックスな解決
策であるが、発電プラントの熱交換器管のように多量に
用いられるものでは素材の価格上昇はプラント全体の大
巾なコスト・アップを招く。
ば、より高級な材料を用いるのがオーツドックスな解決
策であるが、発電プラントの熱交換器管のように多量に
用いられるものでは素材の価格上昇はプラント全体の大
巾なコスト・アップを招く。
又、原子力発電プラントのように材料の使用実績が重視
される分野では、既存の規格成分内で機械的性質等に影
響を与えずに、耐食、耐酸化性を向上させることが望！
しい。
される分野では、既存の規格成分内で機械的性質等に影
響を与えずに、耐食、耐酸化性を向上させることが望！
しい。
上記の如き実情を前提とし、本発明は、比較的簡易な方
法で、しかも材料の基本的な性質に何ら悪影響を及ぼさ
ずに、オーステナイト・ステンレス鋼製品の耐食、耐酸
化性を著しく向上させる方法を提案するものである。
法で、しかも材料の基本的な性質に何ら悪影響を及ぼさ
ずに、オーステナイト・ステンレス鋼製品の耐食、耐酸
化性を著しく向上させる方法を提案するものである。
本発明方法は、オーステナイト・ステンレス鋼製品の表
面に冷間加工を加えて表面層に体心立方構造組織を生じ
させ、次いでこれを酸素分圧１０１気圧以下の低酸素雰
囲気で加熱することを特徴とする。
面に冷間加工を加えて表面層に体心立方構造組織を生じ
させ、次いでこれを酸素分圧１０１気圧以下の低酸素雰
囲気で加熱することを特徴とする。
ここで、オーステナイト鋼製品とは、ＪＩＳ等に規定さ
れている前記のような鋼種をはじめ、通常常温でオース
テナイト単相となる鋼で製造された各種の製品を意味し
、その形状を問わない。
れている前記のような鋼種をはじめ、通常常温でオース
テナイト単相となる鋼で製造された各種の製品を意味し
、その形状を問わない。
その表面とは、酸化性、腐食性の雰囲気に接する面を意
味し、たとえばボイラ管等で内面の耐食、耐酸化性向上
を意図する場合には、内表面だけの処理でもよい。
味し、たとえばボイラ管等で内面の耐食、耐酸化性向上
を意図する場合には、内表面だけの処理でもよい。
体心立方構造（以下ＢＣＣと略記する）の組織とは、主
にマルテンサイトである。
にマルテンサイトである。
後述するように、ＢＣＣ組織はオーステナイト鋼製品の
表面冷間加工によって生成し、その量は加工度の大きい
表面部に多く、内部に入るに従って減少する。
表面冷間加工によって生成し、その量は加工度の大きい
表面部に多く、内部に入るに従って減少する。
その量は、市販のフェライトメーターによって通常表面
から２ａ以下の層の平均値として容易に測定できる。
から２ａ以下の層の平均値として容易に測定できる。
冷間加工の手段としては、表面層のみに所定量のＢＣＣ
組織を生成させるに十分な加工を与え得る方法を選ばな
ければならない。
組織を生成させるに十分な加工を与え得る方法を選ばな
ければならない。
その方法としては、本出願人がすでに提案した（特願昭
５３−１２５３０５号）ロールハンマーによル方法、シ
ョットヒーニング、冷間抽伸などが実用的である。
５３−１２５３０５号）ロールハンマーによル方法、シ
ョットヒーニング、冷間抽伸などが実用的である。
加工温度は低い程ＢＣＣ組織の生成は容易となる。
市販オーステナイトステンレス鋼でも、オーステナイト
安定化元素が相対的に少ないものは、常温での加工でよ
いが、逆にフェライト安定化元素の比率の低いものは、
加工時の局部的昇温を防止するためにも強制冷却下で加
工するのが望捷しい。
安定化元素が相対的に少ないものは、常温での加工でよ
いが、逆にフェライト安定化元素の比率の低いものは、
加工時の局部的昇温を防止するためにも強制冷却下で加
工するのが望捷しい。
事前に被処理製品を常温以下に冷却してから加工する方
法、或いは製品表面を水、冷却ガス等で冷却しつつ加工
する方法等が採用できる。
法、或いは製品表面を水、冷却ガス等で冷却しつつ加工
する方法等が採用できる。
冷間加工後の加熱処理は、酸素分圧１０−３気圧以下の
低酸素雰囲気中で行う。
低酸素雰囲気中で行う。
この処理は冷間加工を受けた製品の表面にＣｒ２Ｏ３を
主体とするＣｒリッチの保護被膜を生成させる。
主体とするＣｒリッチの保護被膜を生成させる。
オーステナイトステンレス鋼の耐食、耐酸化性は上記保
護被膜に依るものであり、通常のオーステナイト鋼製品
にあっても酸化雰囲気での使用の初期に、この被膜が形
成され、以後の酸化侵食の進展を防ぐ働きをする。
護被膜に依るものであり、通常のオーステナイト鋼製品
にあっても酸化雰囲気での使用の初期に、この被膜が形
成され、以後の酸化侵食の進展を防ぐ働きをする。
しかし、製品が本発明の処理をうけることなく、直ちに
酸素に富む雰囲気に接すると、Ｃｒだげでなく Ｆｅの
酸化がかこり表面酸化物は酸化鉄を多量に含むものとな
る。
酸素に富む雰囲気に接すると、Ｃｒだげでなく Ｆｅの
酸化がかこり表面酸化物は酸化鉄を多量に含むものとな
る。
Ｆｅの酸化を防ぐには、ＦｅＯの解離酸素圧よりも低い
酸素分圧の雰囲気で加熱するのがよいが、Ｃｒを約１６
φ以上含有するオーステナイト・ステンレス鋼では、酸
素分圧を１０−一圧以下とすればＦｅの酸化は抑制され
て、Ｃｒ２Ｏ３を主体とする緻密な保護膜が得られる。
酸素分圧の雰囲気で加熱するのがよいが、Ｃｒを約１６
φ以上含有するオーステナイト・ステンレス鋼では、酸
素分圧を１０−一圧以下とすればＦｅの酸化は抑制され
て、Ｃｒ２Ｏ３を主体とする緻密な保護膜が得られる。
このような雰囲気は大気と不活性ガス、Ｈ２とＨ２Ｏ。
ＣＯとＣＯ２の如き混合ガスを用いて容易に調整するこ
とができる。
とができる。
又、特殊な混合ガスを用いなくても、密閉した容器中で
加熱すると、加熱開始後直ちに酸素が消耗され、実質的
に上記の雰囲気で処理されることになる。
加熱すると、加熱開始後直ちに酸素が消耗され、実質的
に上記の雰囲気で処理されることになる。
管状体の内面のみの処理を行う場合などには、管端を閉
塞して空気の流通を絶って加熱することによっても目的
を達し得る。
塞して空気の流通を絶って加熱することによっても目的
を達し得る。
加熱温度は、高い程被膜の生成速度は犬きぐなる。
しかし、過度の昇温は製品の材質変化をもたらす訃それ
があるから３００〜１２００℃の範囲とするのがよい。
があるから３００〜１２００℃の範囲とするのがよい。
従って、成形加工や溶接後の応力除去焼鈍などの熱処理
を施こす製品にかいては、この熱処理の雰囲気を前記の
ように調整して、本発明の加熱処理と兼用させることも
可能である。
を施こす製品にかいては、この熱処理の雰囲気を前記の
ように調整して、本発明の加熱処理と兼用させることも
可能である。
本発明方法によって製造されたオーステナイトステンレ
ス鋼製品は、後の試験結果に具体的に示すとかり、表面
にＣｒ の高い緻密な保護被膜が形成されている。
ス鋼製品は、後の試験結果に具体的に示すとかり、表面
にＣｒ の高い緻密な保護被膜が形成されている。
従って、以後の使用中に釦ける酸化（大気中加熱による
酸化、過熱水蒸気等による酸化）、腐食（アルカリ硫酸
塩腐食、■−アタックなどのアッシュコロ−ジョン、そ
の他酸、アルカリによる腐食）［対するすぐれた耐食性
を示すとともに、応力腐食割れ感受性も従来のオーステ
ナイトステレス鋼製品に比べて小さい。
酸化、過熱水蒸気等による酸化）、腐食（アルカリ硫酸
塩腐食、■−アタックなどのアッシュコロ−ジョン、そ
の他酸、アルカリによる腐食）［対するすぐれた耐食性
を示すとともに、応力腐食割れ感受性も従来のオーステ
ナイトステレス鋼製品に比べて小さい。
このような効果は、冷間加工によって生成した表面層の
ＢＣＣ組織が、低酸素雰囲気中での加熱中にＣｒの表面
への拡散を促すこと、釦よび加熱雰囲気の調整により、
Ｆｅの酸化が抑制されＣｒｐ３主体の好渣しい保護層が
形成されること、の相乗的な作用に依るものと考えられ
る。
ＢＣＣ組織が、低酸素雰囲気中での加熱中にＣｒの表面
への拡散を促すこと、釦よび加熱雰囲気の調整により、
Ｆｅの酸化が抑制されＣｒｐ３主体の好渣しい保護層が
形成されること、の相乗的な作用に依るものと考えられ
る。
冷間加工によって生成したＢＣＣ組織は、後の加熱処理
によって消失するが、一旦上記の保護被膜が形成されれ
ば、以後の侵食は有効に防止される。
によって消失するが、一旦上記の保護被膜が形成されれ
ば、以後の侵食は有効に防止される。
以下、本発明の実施例を含む試験の結果に基いて具体的
に説明する。
に説明する。
第１表に示すオーステナイトステンレス鋼から５３φＸ
４．９２Ｘ５０（１−の管を作製し、その内表面にロー
ルハンマリングによって冷間加工を施した。
４．９２Ｘ５０（１−の管を作製し、その内表面にロー
ルハンマリングによって冷間加工を施した。
第１図は、この加工法を示す図で、１は試験片、２はロ
ール・・ンマー、３はその回転駆動用モーター、４は冷
却ボックス、５は冷却媒体導入口、６は搬送用ローラー
Ｔは測温用熱電対、である。
ール・・ンマー、３はその回転駆動用モーター、４は冷
却ボックス、５は冷却媒体導入口、６は搬送用ローラー
Ｔは測温用熱電対、である。
表面層のＢＣＣ組織の量は、主に加工時の温度を変える
ことによって調整した。
ことによって調整した。
なか、ＳＵＳ ３２１についてはショットピーニングに
よる冷間加工の例も加えた。
よる冷間加工の例も加えた。
第２表に表面層のＢＣＣ組織の量と加熱処理の条件、釦
よび６５０℃の小蒸気中に釦ける２００時間の酸化試験
後の内層スケール厚みを示す。
よび６５０℃の小蒸気中に釦ける２００時間の酸化試験
後の内層スケール厚みを示す。
ＢＣＣ量の増大に伴って、耐酸化性の向上していく傾向
が明もかであるが、特に平均ＢＣＣ量が１．０係付近か
らスケール厚みが急速に減少し、はぼ安定した耐酸化性
を示すことがわかる。
が明もかであるが、特に平均ＢＣＣ量が１．０係付近か
らスケール厚みが急速に減少し、はぼ安定した耐酸化性
を示すことがわかる。
第２表の表層部ＢＣＣ量は、市販のフェライトメーター
で測定したので、約２問深さ捷でに存在するＢＣＣ組織
の平均量として示される。
で測定したので、約２問深さ捷でに存在するＢＣＣ組織
の平均量として示される。
しかし、耐食、耐酸化性の向上に寄与するのは、製品の
極〈表面に近い部分のＢＣＣ組織であるから、表面から
数μ〜数１０μの深さ寸でに多量のＢＣＣ組織が生成し
ていれば上記平均ＢＣＣ量が１係よりも少なくなっても
十分な耐食、耐酸化性を示す。
極〈表面に近い部分のＢＣＣ組織であるから、表面から
数μ〜数１０μの深さ寸でに多量のＢＣＣ組織が生成し
ていれば上記平均ＢＣＣ量が１係よりも少なくなっても
十分な耐食、耐酸化性を示す。
な釦、ＳＵＳ ３２１の例に明らかなように、表層部に
ＢＣＣ組織を生成させたものでも、その後の加熱処理を
行っていないもの、又はその条件（酸素分圧）が本発明
の範囲にないものは耐酸化性が劣っている。
ＢＣＣ組織を生成させたものでも、その後の加熱処理を
行っていないもの、又はその条件（酸素分圧）が本発明
の範囲にないものは耐酸化性が劣っている。
第２図は、第２表のＳＵＳ ３２１の水蒸気中酸化試験
後の試料断面を示す顕微鏡写真の１例である。
後の試料断面を示す顕微鏡写真の１例である。
Ａは前処理なしで試験したもの、Ｂはロールハンマリン
グで１．１％のＢＣＣ組織を生成させ、次いで酸素分圧
１０−３気圧の雰囲気で加熱した後に試験したものであ
る。
グで１．１％のＢＣＣ組織を生成させ、次いで酸素分圧
１０−３気圧の雰囲気で加熱した後に試験したものであ
る。
第２図Ｂに明らかなように、本発明め実施例に相当する
前処理を受けた試料では、前処理の低酸素雰囲気加熱中
に生成した薄いスケール（保護被膜）があるだけで、水
蒸気中での加熱では殆んどスケールの発生がない。
前処理を受けた試料では、前処理の低酸素雰囲気加熱中
に生成した薄いスケール（保護被膜）があるだけで、水
蒸気中での加熱では殆んどスケールの発生がない。
一方、前処理なしに小蒸気酸化をうけた試料Ａには、厚
いスケールが生成している。
いスケールが生成している。
以上の試験結果からも明らかなとかり、表層部に冷間加
工を施してＢＣＣ組織を、望１しくは平均量で１．０％
以上、生成させ、その後酸素分圧１０−３気圧以下の低
酸素雰囲気で加熱処理を行う本発明方法は、オーステナ
イトステンレス鋼製品の耐食、耐酸化性の向上に極めて
有効である。
工を施してＢＣＣ組織を、望１しくは平均量で１．０％
以上、生成させ、その後酸素分圧１０−３気圧以下の低
酸素雰囲気で加熱処理を行う本発明方法は、オーステナ
イトステンレス鋼製品の耐食、耐酸化性の向上に極めて
有効である。
第１図は、表層部に冷間加工を加える方法の１例を示す
図。 第２図は、酸化試験後の試料断面を示す顕微鏡写真、で
ある。
図。 第２図は、酸化試験後の試料断面を示す顕微鏡写真、で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ オーステナイト鋼製品の表面に冷間加工を加えて表
面層に体心立方構造組織を生じさせた後、酸素分圧が１
０１気圧以下の雰囲気で加熱することを特徴とする耐食
、耐酸化性のすぐれたオーステナイト鋼製品の製造方法
。 ２ オーステナイト鋼製品の表面を強制的に冷却して冷
間加工を加えることを特徴とする特許請求の範囲の第１
項記載のオーステナイトステンレス鋼製品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15141578A JPS5830365B2 (ja) | 1978-12-06 | 1978-12-06 | 耐食、耐酸化性のすぐれたオ−ステナイト・ステンレス鋼製品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15141578A JPS5830365B2 (ja) | 1978-12-06 | 1978-12-06 | 耐食、耐酸化性のすぐれたオ−ステナイト・ステンレス鋼製品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5579829A JPS5579829A (en) | 1980-06-16 |
| JPS5830365B2 true JPS5830365B2 (ja) | 1983-06-29 |
Family
ID=15518104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15141578A Expired JPS5830365B2 (ja) | 1978-12-06 | 1978-12-06 | 耐食、耐酸化性のすぐれたオ−ステナイト・ステンレス鋼製品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5830365B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2876708B1 (fr) * | 2004-10-20 | 2006-12-08 | Usinor Sa | Procede de fabrication de toles d'acier austenitique fer-carbone-manganese laminees a froid a hautes caracteristiques mecaniques, resistantes a la corrosion et toles ainsi produites |
| JP6780558B2 (ja) * | 2017-03-22 | 2020-11-04 | 日本製鉄株式会社 | Ｃｒ含有合金の腐食抑制方法 |
-
1978
- 1978-12-06 JP JP15141578A patent/JPS5830365B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5579829A (en) | 1980-06-16 |
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