JPS59211556A - フエライト−オ−ステナイト系二相ステンレス鋼 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、特に高強度、高靭性、高耐食性が要求され
る大型部品の素材として好適なフェライト−オーステナ
イト系二相ステンレス鋼に関するものである。

（従来技術） 高強度、高靭性、高耐食性が要求される大型部品として
は、食品工業用や船舶用として使用される遠心分Ｉ１１
＃！の回転体がある。

従来、この種の回転体の素材としては、ＪＩＳに規定す
る５ＵＳ３１６，５ＵＳ６３０，５ＵＳ３２９Ｊ１等が
使用されているが、・５ＵＳ３１６では０．２％耐力が
３０ｋｇｆ／１ｌＩ１１２程度と低く、しかも耐局部腐
食性が良くないという問題を有し、５ＵＳ６３０は高強
度ではあるが耐食性が良くないという問題を有し、５Ｕ
Ｓ３２９Ｊ１では０．２％耐力は５０ｋｇｆ／ｍｍ２程
度と比較的良好であるが、耐食性が不十分であるという
問題を有していた。さらに、強度や耐食性のほかに、遠
心分離機の大型化に伴って、σ相の析出や熱間加工性も
問題とされるようになってきている。したがって、高強
度、高靭性、高耐食性を有し、しかもσ相の生成が抑制
され、熱間加工性にも優れ、大型の耐食部品の製造に適
した材料の開発が望まれていた。

（発明の目的） この発明は、上述した従来の問題点および要望に着目し
てなされたもので、高強度、高靭性、高１耐食性であっ
て、その上、σ相の生成が抑制され且つ熱間加工性にも
優れたフェライト−オーステナイト系二相ステンレス鋼
を提供することを目的としている。

（発明の構成） この発明によるフェライト−オーステナイト系二相ステ
ンレス鋼は、 Ｃ：０．１重量％以下、 ５ｉｌ１重量％以下、 Ｍｎ：２重量％以下、 Ｃｒ：２１〜２８重Ｉ−：％、 Ｎｉ：４〜７重量％、 Ｍｏ：１．５〜４重に％、 Ｂ：０．０００５〜０．００５重量％、Ｃｕ：１重量％
以下、 Ａ文＝０．５重量％以下、 Ｎ：０．４重量％以下 を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなり、σ相の生成
を抑制し、熱間加工性に優れたものであることを特徴と
している。

この発明によるフェライト−オーステナイト系二相ステ
ンレス鋼の成分範囲の限定理由は次のとおりである。

Ｃ：０．１重量％以下 Ｃは強力なオーステナイト化元素であるが、多すぎると
耐食性を劣化させ、また熱間加工性をも害する。そして
、とくに鍛造材ではその影響が大きいので０．１重量％
以下、より望ましくは０．０５重量％以下とする。

５ｉＨ１ｉ量％以下 Ｓｉは溶解・精錬時に脱酸元素として作用すると共に、
フェライト化元素であって耐酸化性を増大するが、１重
量％を超える多量の添加はσ相の析出を促進させるので
好ましくない。したがって、Ｓｉは１重量％以下とする
必要がある。

Ｍｎ：２重量％以下 Ｍｎは溶解・精錬時に脱酸元素として作用すると共に、
Ｓと化合して硫化物を生成し、熱間脆性の発生を防止す
るのに有効な元素である。また、オーステナイト化元素
としての働きもあり、金属組織相のバランスから２重量
％以下の範囲で添加する。

Ｃｒ：２１〜２８重量％ Ｃｒはフェライト化元素であり、耐食性を著しく改善す
るのに有効な元素である。したがって、一般的には１２
Ｑ量％以上含有させることが々ｆましいとされている。

しかし、この発明による鋼ではとくに強度の点でＮｉ、
Ｃｒ、Ｍｏの３成分が７ヘランスしたフェライト−オー
ステナイト系二相ステンレス鋼とする必要があり、この
理由からＣｒの下限を２１重量％とじている。他方、多
量に含有するとフェライト−オーステナイトの二相組織
からフェライトの単相組織となり、靭性の劣化を来たす
と共に、さらにはσ相の生成を促進するため、Ｃｒの上
限を２８重葦％とじている。

Ｎｉ：４〜７重量％ Ｎｉはオーステナイト化元素であり、靭性および耐食性
の改善にきわめて有効な元素であって、このためには４
重量％以上含有させることが必要である。しかし、多量
に含有するとσ相の生成を促進させるため、Ｎｉの」二
限を７重量％とする必要がある。

Ｍｏ：１．５〜４重量％ ＭＯは鋼の耐食性とくに耐孔食性を改善するのにきわめ
て有効な元素であり、このためには少なくとも１．５重
量％含有させる必要がある。しかし、４重量％を超える
多量の添加はσ相の生成を促進して脆化するので４重量
％以下とする必要がある。

Ｂ：０．０Ｏ０５〜０．００５重量％ Ｂは熱間加工性の改善に有効な元素であり、０．０００
５重量％以上の添加でこの効果が現われる。また、Ｂの
添加によって耐食性の改善をはかることもできる。しか
し、０．００５重最％を超えると低融点化合物が生成し
て脱化が起るので、０．００５重量％以下とする必要が
ある。

Ｃｕｒ１重量％以下 Ｃｕはオーステナイト化元素であり、基地を強化して強
度を向上させると共に、耐食性を改善するのにも寄与す
る元素である。しかし、多量の添加は熱間加工性を害す
るため、１重量％以下とする必要がある。

ＡＭ　：　０　、５重量％以下 ＡｆＬは溶解・精錬時の強力な脱酸元素であり、鋼の清
浄度を高めるのに有効であると同時に、さらにはＮと結
びついてＡＩＮを析出させ、フェライト相およびオース
テナイト相の結晶粒成長を抑制して細粒化させる効果を
有する元素である。しかし、多量に含有するとσ相の生
成を促進すると共に、前記した効果もなくなるので０．
５重量％以下とする必要がある。

Ｎ：０．４重量％以下 Ｎはオーステナイト化元素であり、耐食性および強度の
改善にきわめて有効な元素であるので、鋼塊にブローを
発生させない」−限値である０、４重量％以下の範囲で
含有させる。

この発明によるフェライト−オーステナイト系二相ステ
ンレス鋼は、上記したような化学成分範囲を有するもの
であるが、良好な強度を得る観点からはフェライト量が
３０％以上となるようにすることがより望ましい。

（実施例） 第１表に示す各種化学成分の供試鋼を溶製したのち造塊
し、以下に示すように、（１）σ相生成の有無、（２）
熱間加工性、（３）機械的性質および耐食性を調べた。

（１）σ相生成の有無 ここでは、各供試鋼Ｎｏ、１〜１３を１１００’０で１
時間保持した後、１５°ｂ （直径４００＋ｎ＋ｎの丸棒を水冷したときの中心部の
冷却速度にほぼ相当する。）で６００　’０まで冷却し
、その後水冷してσ相生成の有無を調べた。その結果を
第２表に示す。

第２表に示すように、本発明鋼Ｎｏ、　　１〜８ではい
ずれもσ相の生成が認められなかったのに対して、比較
鋼Ｎｏ、　９　（Ｎｉ　、Ｃｒが多過ぎる。）およびＮ
ｏ、　　１０　（Ｓ　ｉ　、Ｍｏが多過ぎる。）ではσ
相が生成していることが確認された。

（２）熱間加工性 ここでは、各供試＆ｒ４Ｎｏ、　　１〜８　、　ｌ　ｌ
〜ｌ　３を１１００℃で１時間保持したのち水冷する固
溶化熱処理を行ったものに対して、１１８０’０におけ
る破断ねん同値（試験片平行部：８φＸ３０文ｍｍ）を
測定した。その結果を同じく第２表に示す。

第２表 第２表に示すように、本発明鋼Ｎ０１１〜８は、従来の
フェライト−オーステナイト系二相ステンレス鋼である
比較鋼Ｎｏ、１１　（ＳＵＳ３２９Ｊｌ）に比べて、Ｂ
の添加効果によって破断ねん同値がかなり大きくなって
おり、熱間加工性が著しく優れていることが明らかであ
る。

（３）機械的性質および耐食性 ここでは、供試鋼Ｎｏ、　　１〜１１については、１１
００°Ｃで１時間保持したのち水冷する固溶化熱処理を
行い、供試鋼Ｎｏ、１２については。

１０５０°Ｃで１時間保持したのち水冷する固溶化熱処
理を行い、供試鋼Ｎｏ、１３については、１０５０°Ｃ
で１時間保持したのち水冷し、さらに４８０°Ｃで４時
間保持したのち空冷する熱処理を行って、その後各供試
鋼の機械的性質および耐食性を調べた。

このとき、機械的性質は、　ＪＩＳ　４　　号試験片を
用いた引張試験を行って、０．２％耐力、引張強さ、伸
びを測定し、ＪＩＳａ号試験片を用いたシャルピー衝撃
試験を行って衝撃値を測定した。

また、耐食性は、耐全面腐食について、高さｉｏｍｓ、
幅１５ｍｍ、長さ１５ｍｍの試験片をＪＩＳＧ　　０５
９１に準じて沸騰した５％Ｈ２ＳＯ４中に６時間浸漬し
、浸漬後の腐食減量を測定することにより調べ、１射孔
食について、前記と同寸法の試験片を３５℃の５０ｇＦ
ｅＣｊＬｓ　’　６Ｈ２０／文の水溶液中に４８時間浸
漬し、浸漬後の腐食減量を測定することにより調べ、耐
すきま腐食について、直径１５ｍｍ、長さ２０ｍｍの試
験片に合成ゴム製の０−リングをはめ、この状態で３５
℃の２％ＦｅＣＪ１．＠　６Ｈ２０水溶液中に９６時ｍ
１浸漬し、浸漬後の腐食減量を測定することにより調べ
た。

＆Ｎ３表に示すように、機械的性質について、従来のフ
ェライト−オーステナイト系二相ステンレス鋼である比
較鋼Ｎｏ、１１およびオーステナイト系ステンレス鋼で
ある比較鋼Ｎｏ、１２は、０．２％耐力がいずれも５０
ｋｇｆ　／ａｍ２以下であるのに対して、本発明鋼Ｎｏ
、　１〜８の０．２％耐力はいずれも５０　ｋｇｆ、　
／　ｍｍ”を超えており、高強度であることが明らかで
ある。また、従来の析出硬化系ステンレス鋼である比較
鋼Ｎｏ、１３は、本発明鋼に比べて高強度ではあるが延
性および靭性に劣っていることが明らかである。

一方、耐食性について、従来の二相ステンレス鋼である
比較鋼Ｎｏ、１１およびオーステナイト系ステンレス鋼
である比較鋼Ｎｏ、１２に比べて、本発明鋼Ｎｏ、　　
１〜８はいずれも耐全面腐食性および耐孔食性が優れて
おり、酎すき間層食性は格段に優れていることが明らか
である。また、従来の高強度ステンレス鋼である比較鋼
Ｎｏ、１３に比べて耐全面腐食性、耐孔食性および耐す
き間層食性とも格段に優れていることが明らかである。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によるフェライト−
オーステナイト系二相ステンレス鋼は、その化学成分が
、 Ｃ：０．１重量％以下、 Ｓｉ：１重量％以下、 Ｍｎ：２重量％以下、 Ｃｒ：２１〜２８重量％、 Ｎｉ　：４〜７重量％、 Ｍｏ：１．５〜４重量％、 Ｂ：０．０００５〜０．００５重量％、Ｃｕｒ１重量％
以下、 Ａ見二０．５重量％以下、 Ｎ：０．４重量％以下 を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなるものであるか
ら、σ相の生成が抑制され、従来のフェライト−オース
テナイト系二相ステンレス鋼およびオーステナイト系ス
テンレス鋼に比べて強度および靭延性に優れ、耐食性に
も優れており、従来の析出硬化系高強度ステンレス鋼に
比べて靭延性に優れ、耐食性も格段に優れており、さら
には、熱間加工性にも優れているという著しくすぐれた
特性をそなえており、高強度、高靭性、高耐食性であっ
て、σ相の生成がなく、熱間加工性にも優れたフェライ
ト−オースティナイト系二相ステンレス鋼を得ることが
でき、とくに遠心分離機の回転体などの大型の耐食部品
の素材としても好適に使用することができるという著大
なる効果を有している。

特許出願人　　大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士　小　　塩　　　豊

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　Ｃ：　０　、１重量％以下、 ５ｉｌ１重量％以下、 Ｍｎ：２重量％以下、 Ｃｒ：２１〜２８重量％、 Ｎｉ：４〜７重量％、 Ｍｏ：１．５〜４重量％、 Ｂ：０．０Ｏ０５〜０．００５重量％、Ｃ：ｕ：１重量
   ％以下、 Ａ文二０．５重量％以下、 Ｎ：０．４重量％以下 を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなり、σ相の生成
   を抑制し、熱間加工性に優れたことを特徴とするフェラ
   イト−オーステナイト系二相ステンレス鋼。
2. （２）Ｃ：０．０５重量％以下である特許請求の範囲第
   （１）項記載の７エライトーオーステナイト系二相ステ
   ンレス鋼。