JPS5910426B2 - 耐隙間腐食性および熱間加工性にすぐれた完全オ−ステナイトステンレス鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐食性、特に塩素イオン存在下での耐隙間腐
食性および熱間加工性にすぐれた完全オーステナイトス
テンレス鋼に関する。

ステンレス鋼は耐食性および耐酸化性にすぐれているこ
とから、各種の重化学工業分野において安定した材料と
して汎用されている。

とりわけ、オーステナイト系ステンレス鋼は、他のステ
ンレス鋼に比し、加工性及び溶接性にすぐれるという特
長をそなえ、その適用分野は広い。しかしながら、既存
のオーステナイト系ステンレス鋼は、耐食性に関し、塩
素イオン（ ＣＡ− ）存在下で隙間腐食を生じやすい
という大きな問題がある。

この隙間腐食に対処するには、ＭＯ，Ｎ、Ｃｒ，Ｎｉ等
の合金元素の添加が有効であり、これら元素を多量に加
え高合金化することにより、耐隙間腐食性を高めること
は可能である。しかしながら、かかる高合金化は一方に
おいて鋼の熱間加工性を阻害するという欠点を伴なう。
とりわけＭＯおよびＮは、耐隙間腐食性の向上に大きな
効果を有する反面、ステンレス鋼母相に固溶して高温強
度を著しく高める元素でもあるため、低融点化合物の凝
集し易い結晶粒界が熱間加工時に破壊し易く、分塊圧延
、分塊鍛造、熱間押出しなど高渦における加工作業を著
しく困難にするという問題がある。このような事情から
、従来のオーステナイトステンレス鋼は、熱間加工性の
面より、ＭＯの使用量を少なくし、その代りにＣｒ含有
量を高めた高Ｃｒ−ＭＯ系鋼を指向することにより耐隙
間腐食性の向上が図られていた。しかし、耐隙間腐食性
に特に有効なＭＯｓＮ等の添加量が制限されるため、そ
の効果にも自ずと限界があり、いまなお十分な耐隙間腐
食性を保証するに到っていないのが実情である。そこで
本発明者等は、オーステナイト系ステンレス鋼の耐隙間
腐食性を更に一層改善するために、高ＭＯ一高Ｎ化を指
向し、なおこれに伴なう熱間加工性の劣化を防ぎ、耐隙
間腐食性と熱間加工性をともに備えたステンレス鋼を開
発すべく鋭意研究を重ねた結果、高温加工時の結晶粒界
割れは、鋼中の不純物であるＳ，ＯおよびＰの粒界偏析
に基づく脆弱化によるものであり、高ＭＯ一高Ｎ系鋼に
おいては、極低Ｓ化あるいはＡｌ，Ｍ’ｉｌないしＬａ
−Ｃｅの添加により高ＭＯ一高Ｎ化の弊害を防止し高湿
加工性を著しく改善し得ること、また溶接構造材を目的
とする場合の溶接部の耐隙間腐食性劣化を防止するには
、Ｃ含有量を一定値以下に規定するか、または高Ｃ材の
場合にはＴｉ、ＮｂないしＺｒ等の添加によりＣを安定
化することが有効であることを見出した。

本発明はかかる知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明は、Ｃ約０。

０８％以下、Ｓｉ約２．０％以下、Ｍｎ約５％以下、Ｃ
ｒ約１５〜２５％、Ｎｉ約８〜３０％、ＭＯ約４〜８楚
、Ａｔ約０．０１〜０．１％、Ｎ約０．１〜０．３５％
を含み、不純物Ｐを約０．０４％以下、Ｓを約０。

０１％以下に規制してなる完全オーステナイト系ステン
レス鋼を提供するものであり、従来の耐隙間腐食．性ス
テンレス鋼が高Ｃｒ−ＭＯＮ系鋼を指向したのに対し、
本発明は高ＭＯ＝Ｃｒ−Ｎ系鋼を指向することによって
耐隙間腐食性の顕著な向上を実現し、高ＭＯ化等に伴な
う熱間加工性の低化を極低Ｓ化あるいはＡＡの添加等に
よって解決し、なお必要に応じてＭ７、Ｌａ−Ｃｅ等を
合計量で約０．００５〜００１％添加することにより該
加工性を一層高め、更に溶接用途を目的とする場合には
、ＴＩ，Ｎｂ，Ｚｒ等を合計量で約０。

１〜１。

０楚併用することにより溶接部における耐隙間腐食性の
低下を有効に防止し、すぐれた塩素イオン存在下での耐
隙間腐食性と熱間加工性とをともに満足せしめたもので
ある。

次に、本発明における成分限定理由について説明する。

Ｃは、耐食性、特に溶接部の耐隙間腐食性に有害である
ので含有量は少ない方が好ましいが、約０。

０８％以下にすれば、耐隙間腐食性の劣化は実質上防止
できる。

従ってＣ約０。０８％を上限とし特に好ましくは約００
０２％以下とする。

Ｓｉは、耐孔食性及び耐酸性の改善に有効であるが。

過度に多いと熱間加工性を阻害する。よって約２．０楚
以下とする。Ｍｎは、製鋼過程での溶鋼脱酸元素として
使用されるほか、熱間加工性の改善及び本発明において
耐隙間腐食性向上元素として加えられるＮを安定化し、
有効に働かせるための成分として必要である。

但し、過度に多くなると孔食及び隙間腐食を促進するの
で約５％を上限として加えられる。Ｃｒは、耐孔食性、
耐隙間腐食性及び＝般耐食性の改善に欠くことのできな
い重要な成分である。その量が約１５％に満たないと、
耐孔食性及び耐隙間腐食性が十分でない。しかし、本発
明の特徴とする高ＭＯ系においてはＣｒ量が約２５％を
越えると、「σ脆化」を誘起し易くなる。従ってＣｒ量
は約１５〜２５％とする。Ｎｉは、耐酸性を向上させろ
元素であり、また本発明の指向する完全オーステナイト
鋼ではオーステイト生成元素として必要である。

このため他成分バランスを考慮し、約１８〜３０楚とす
る。ＭＯは、本発明鋼の特徴をなす成分であり、前記Ｃ
ｒ及びＮｉと共存することにより耐食性、特に耐孔食性
、耐隙間腐食性を向上させるが、約４矛に満たないと、
海水などの高Ｃｔ一濃度環境下におけろ耐隙間腐食性が
十分でない。含有量を多くすると共にその効果は増大す
るが、約８％を越えるとσ脆化を誘起し、熱間加工性が
劣化する。従ってＭＯは約４〜８％の範囲で加えられる
。なお、前述のようにＭＯはステンレス鋼母相に固溶し
高温強度を高めるため、熱間加工に比較的脆弱な結晶粒
界に変形が集中し、割れを生じ易くなる。このため、Ｍ
Ｏ約４％以上を含む本発明においては、後述のように極
低Ｓ化、またはＡｔ，Ｍ７等の添加により熱間加工性を
向上させ、上記弊害を防ぐ。Ａｔは、本発明鋼において
前記ＭＯの多量添加と関連し、熱間加工性を高めるため
の不可欠の元素である。

但し、過変に加えると耐食性を悪くするので、好ましく
は約０。０１〜０．１％の範囲で加えられる。

Ｎは、前記ＭＯ，Ｃｒ，Ｎｉとともに、耐食性、特に耐
隙間腐食性の向上に有効な成分である。

その効果は、添加量約０．１％未満では十分でなく、ま
た、約０．３５％を越えると鋼塊中に気泡を発生しやす
くなる。従って、約０。１〜０．３５％の範囲で添加さ
れろ。

Ｐは、通常鋼中に存在する不純物であるが、耐食性及び
熱間加工性に及ぼす弊害を防ぐため、約０。

０４％を上限としてその存在を許容する。

Ｓは、Ｐと同様通常鋼中に存在する不純物であるが、本
発明に於では、高ＭＯ一高Ｎ系鋼を指向することと関連
し、その許容上限値を厳しく規定した点に１つの特徴を
有する。すなわち、Ｓは結晶粒界に集積し、低融帯を形
成してその部分を脆弱化する傾向がある。しかるに本発
明ではＭＯおよびＮを比較的多量に含み、鋼の変形抵抗
が非常に大きくなるため、加工の際、変形が粒界に集中
し、その部分より割れを生じ易い。これを防止するため
、本発明では極低Ｓ化を図り、許容上限値を約０．０１
％に規定する。本発明においては、上記各元素のほか、
必要に応じて次のごとき元素を加えることができる。

ＭグまたはＬａ−Ｃｅの添加は、高ＭＯ一高Ｎ系におい
て、前記Ａｔの添加、Ｓの上限規定とともに、熱間加工
性の改善に有効な働きをなす。但し、過度に加えると鋼
塊欠陥を生ずるので、Ｍ７とＬａ−Ｃｅの一方または双
方を合計で約０．００５〜０．１楚の範囲で加えられる
。なお、その添加は、Ａ，ｆｆ添加後に行なうのが歩留
上有利である。Ｎｂ，ＴｉまたはＺｒは、耐食性、特に
溶接部の耐隙間腐食性の改善に有効である。この耐食性
改善効果は、これら元素がＣと結合し、Ｃｒ炭化物の生
成（Ｃｒ炭化物の形成はＣｒの耐食性効果を減殺する）
を抑制し、Ｃｒを有効に働かせることによるものである
。従って、Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒの添加量は鋼中Ｃの安定化
に必要な量であればよく、これらのうち１種もしくは２
種以上が合計約０．１〜１．０％となるように加えられ
る。溶接部の耐隙間腐食性は、前述の如くＣ量と強い関
係があり、Ｃ量を約０．０２％以下に規制すれば、特に
Ｎｂ等を併用することなく耐隙間腐食性の劣化を防ぐこ
とも可能であり、このＣ約０．０２％以下の極低Ｃ化は
、溶鋼中へのＡｒガスの吹込み（ＡＯＤ処理）や真空脱
ガス処理（ＶＯ．Ｄ処理）によって容易に行なうことが
できる。しかし、小規模溶製（たとえば、溶鋼量１０Ｔ
以下）の場合に、ＡＯＤやＶＯ．Ｄ処理を行うことは経
済的でなく、かかる場合には、Ｎｂ等の添加により耐隙
間腐食性の低下を防ぐことが有利である。次に実施例を
挙げて本発明鋼について具体的に説明する。

実施例１（耐隙間腐食性の比較） 第１表喝示の各供試鋼（供試，％１〜８；本発明鋼、扁
９〜１２；比較材）の冷間圧延鋼板に［１１００℃×３
０分→水冷１の固溶化熱処理およびその後「６７７℃×
１時間→空冷」の鋭敏化熱処理を施したのち、機械加工
により、５０ｍｍＸ１００ｍｍＸ２ｇの試験片を切出し
、添付図面に示すように、該試験片１の中央部を２枚の
テフロン製ワツシャ一２ではさみつけ、ボルト３とナッ
ト４を用い、チタン製ワツシャ５を介して固定すること
により隙間腐食試験片を作製した。

この試験片を、室温〜８０℃の各温度に保持した人工海
水中に３ケ月間浸漬し、その時の隙間腐食の発生の有無
によって耐隙間腐食性を評価した。なお、同試験は各供
試鋼につき２回行なった。その結果を第２表に示す。同
表中、「熱処理」欄のＲＡＪは溶体化処理材、ＲＢＪは
溶体化処理後、鋭敏化処理を施こしたものであり、「○
」印は、隙間腐食が発生せず、「×」印は発生したこと
を意味さ第２表に示す結沫φろ明らかなように、本発明
鋼は、海水中、室温から８０℃に到るいづれの湿度にお
いても隙間腐食は生じないことが認められる。一方、比
較鋼Ａ９（Ｓ（ＪＳ３ｌ６Ｌ鋼相当）は温度の高低にか
かわらず隙間腐食を生じており、扁１０やＡｌｌ鋼のよ
うにＭＯやＮを少量含むものは若干改善され室温では生
じないものの、含有量が少ないため、約４０℃以上にな
るとやはり発生している。また、／１６１２鋼のように
ＭＯおよびＮを十分含有しても、Ｃ量が高く、しかもＮ
ｂ，ＺｒＴｉ等を含まないものは、固溶化状態Ａでは問
題ないものの、鋭敏化処理材では約５０゜Ｃ以上におい
て隙間腐食を防ぎ得す、本発明鋼に及ばないことが認め
られる。実施例２（熱間加工性の比較） 前記第１表唱示の各供試鋼の９０ｋｇ丸型鋼塊を熱間鍛
造し、得られた素材から機械加工により引張型試験片（
平行部径１０．．φ）を切出し、１０００〜１２５０゜
Ｃの各温度で高温捩回試験を行ない、破断するまでの捩
り回数でそれぞれの熱間加工性を評価した。

試験結果を第３表に示す。上記第３、表において、ＳＵ
Ｓ３ｌ６Ｌ鋼相当の比較鋼Ａ９（ＭＯおよびＮ含量が他
の鋼に比し低い）が、良好な熱間加工性を有するのは当
然であるが、比較鋼，％１０〜１２のようにＭＯあるい
はＮの含有量の高い鋼種の熱間加工性は低く、特に約１
２５０のＣにおいて著しく劣っている。これに対し、本
発明鋼／１６１〜８は、ＭＯおよびＮを多量に含むにも
かかわらず、１２５０℃においても極めて高く、／Ｉ６
９鋼のＳＵＳ３ｌ６Ｌ鋼とくらべても殆んど遜色のない
ことが窮められる。このことは、熱間加工温度範囲が広
く、熱間加工が容易に行なえることを意味する。以上の
ように、本発明鋼は、ＭＯおよびＮの複合効果により、
耐食性、特に耐酸性等のほかに、海水中での耐孔食性、
耐隙間腐食性にすぐれ、かつ広範囲の温度において良好
な熱間加工性をそなえる。

従って、海水熱交換用伝熱管材料、排煙脱硫装置用機器
材料、その他各種用途において好適な材料として使用す
ることができる。図面の簡串な説明 添付図面は隙間腐食試験片の側面図である。

１・・・供試片、２・・・テフロン製ワツシャ、３・・
・ボルト、４・・・ナット、５・・・チタン製ワツシャ
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃ０．０８％以下、Ｓｉ２．０％以下、Ｍｎ５．０
   ％以下、Ｃｒ１５〜２５％、Ｎｉ８〜３０％、Ｍｏ４〜
   ８％、Ａｌ０．０１〜０．１０％、Ｎ０．１０〜０．３
   ５％を含み、Ｐ０．０４％以下、Ｓ０．０１％以下に規
   制し、残部鉄及び不可避的不純物から成る塩素イオン存
   在下での耐隙間腐食性および熱間加工性にすぐれた完全
   オーステナイトステンレス鋼。 ２ Ｃ０．０８％以下、Ｓｉ２．０％以下、Ｍｎ５．０
   ％以下、Ｃｒ１５〜２５％、Ｎｉ８〜３０％、Ｍｏ４〜
   ８％、Ａｌ０．０１〜０．１０％、Ｎ０．１０〜０．３
   ５％およびＭｇもしくはＬａ−Ｃｅの１種ないし２種を
   合計０．００５〜０．１％含み、Ｐ０．０４％以下、Ｓ
   ０．０１％以下に規制し、残部鉄及び不可避的不純物か
   ら成る塩素イオン存在下での耐隙間腐食性および熱間加
   工性にすぐれた完全オーステナイトステンレス鋼。 ３ Ｃ０．０８％以下、Ｓｉ２．０％以下、Ｍｎ５．０
   ％以下、Ｃｒ１５〜２５％、Ｎｉ８〜３０％、Ｍｏ４〜
   ８％、Ａｌ０．０１〜０．１０％、Ｎ０．１０〜０．３
   ５％およびＮｂ、ＴｉもしくはＺｒの１種ないしは２種
   以上を合計０．１〜１．０％含み、Ｐ０．０４％以下、
   Ｓ０．０１％以下に規制し、残部鉄及び不可避的不純物
   から成る塩素イオン存在下での耐隙間腐食性および熱間
   加工性にすぐれた完全オーステナイトステンレス鋼。 ４ Ｃ０．０８％以下、Ｓｉ２．０％以下、Ｍｎ５．０
   ％以下、Ｃｒ１５〜２５％、Ｎｉ８〜３０％、Ｍｏ４〜
   ８％、Ａｌ０．０１〜０．１０％、Ｎ０．１０〜０．３
   ５％、ＭｇもしくはＬａ−Ｃｅの１種ないし２種を合計
   ０．００５〜０．１％およびＮｂ、ＴｉもしくはＺｒの
   １種ないし２種以上を合計０．１〜１．０％含み、Ｐ０
   ．０４％以下、Ｓ０．０１％以下に規制し、残部鉄及び
   不可避的不純物から成る塩素イオン存在下での耐隙間腐
   食性および熱間加工性にすぐれた完全オーステナイトス
   テンレス鋼。