JPS59226151A - 溶接性と熱間加工性に優れた高合金オ−ステナイト系ステンレス鋼 - 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】 （技術分野ン 高台金オーステナイト系ステンレス鋼につき、溶接性と
熱間加工性の改善に関してこの明細書で以下のべるとこ
ろは、高塩素イオン濃度、環境たとえば臨海発電所のコ
ンデンサチューブその他熱交換機、排煙脱硫装置の部品
類の如き使途に供される材料の品質改良についての開発
成果であって、高合金オーステナイト系ステンレス鋼の
属する技術の分野に位置している。

（問　題　点） 上に例示したような使途において近年ステンレス鋼に課
せられる使用環境条件は一段と厳しくなり、とくシこか
酷な腐食環境で使用されるケースが増加してきている。

すなわち以前は鉄基合金よりも高耐食性を有する、Ｎｉ
基合金やＴｉが使用されていたような分野にまでもステ
ンレス鋼の適用が要請されるに至っている。

このような厳しい腐食環境に使用されるステンレス鋼と
しては、一般にＧ’ｌ’　、　Ｎｉ　、ＭｏおよびＮの
含有量を高めることによって、高耐食性の確保を図る必
要があるところ、その高耐食性は、当然溶接部にも求め
られ、そこでこの種のオーステナイト系ステンレス鋼に
は、通常のオーステナイト系ステンレス鋼にはなかった
条件が伺は加えられることになる。

すなわち、オーステナイト系ステンレス鋼は通常溶接高
温割れが生じやすい鋼種であり、それを防止するための
一般的手法として溶接熱影響部に若干のフェライト相が
出現するように成分設計されている。しかしながら、こ
こで対象にするような高耐食性高合金オーステナイト系
ステンレス鋼においては、オーステナイトとフェライト
の２相組織となることは耐食性の面で明らかに不利であ
り、従って溶接熱影響部においてもオーステナイトの均
一相となる成分設計が基本的に要請される。

それ故溶接熱影響部に高温割れが生じやすく、特に厚物
を溶接する場合に重大な問題となっていたのである。

なお若干のフェライト相の存在は、熱間加工性を向上さ
せる効果もあるのに反してオーステナイト単相とする時
には熱間加工性が著しく低下し、とくに耐食性向上を目
指して高Ｎとした場合には、熱間圧延における割れ発生
が顕著になり製品歩留の低下による不利が甚しい。

ところで少量のフェライトが溶接割れや熱間加工性を向
上させる理由の詳細については未だに明らかにはなって
いないが、一般的には、フェライトはオーステナイトよ
り有害元素や不純物元素（Ｐ、Ｓ、Ｓｉ、Ｏなど）の固
溶度が大きいため、フェライト相の存在によって、有害
元素による低融点の液膜が少なくなり、影４」れにくく
なるものと考えるのが通常である。

（発明の端緒） さて以上のようなオーステナイト単相化による溶接性と
熱間加工性の低下の問題について発明者らは、とくにＯ
ｒ　、　Ｎｉ　、　ＭｏおよびＮの含有量の多い高耐食
性の高台金オーステナイト系ステンレス鋼において、Ａ
ｌとＯａおよび■の適当量を添加含有させることにより
、オーステナイト単相にあっても良好な溶接性と熱間加
工性をあわせ具備させ得ること、さらにはＡｌ、Ｏａ、
Ｖを複合添加した上にさらにＲＥＭ、Ｂの１種または２
種の適当量を添加すると、より一層の溶接性、熱間加工
性の向上がもたらされることを見出した。

（発明の目的） 上記知見に基き高濃度にＯｒ、Ｎ工、ＭＯおよびＮを含
有する高台金オーステナイト系ステンレス鋼において、
とくに１ｂｏａおよびＶの適切な複合含有、また場合に
よってはさらにｉＭ、’Ｂの１種または２種を含有する
ことによって有利に溶接性と熱間加工性を改善すること
がこの発明の目的である。

（発明の構成） 上記目的は次の串項を骨子とする成分調整により、有利
に達成される。

Ｌ　　Ｏ：　　０．０６・重量％以下、Ｓｉ　：　　０
．１〜１．０重量％、Ｍｎ　；　２．０重量％以下、Ｃ
ｒ＋１５〜８５重量％、Ｎｉ：１０−−４０重ｉ％、Ｍ
Ｏ：　０．５〜７重量％およびＮ　：　０．０５〜０．
４取敏％を含み、が、つ、Ａｌ　＋　０．０１〜０．１
重量％、　Ｏａ　：　０．Ｏｇ　１〜０．０２重量％、
および■：０゜０５〜１．０重量％を含有し、残部は実
質的にＦｅと不可避混入不純物の組成に成ることを特徴
とする、溶接性と熱間加工性に優れた高合金オーステナ
イト系ステンレ鋼。（以下第１発明という） ｌＧ？０．０６重量％以下、Ｓｉ　：　０．１〜１．０
重Ｍ％、Ｍｎ　：　２．０重錠％以下、Ｏｒ：１５〜８
５重量％、Ｎｉ：１０−４０　車量％、ＭＯ：　　０．
５〜７重量％およびＮ：　０，０５〜０．４重量％を含
み、かつ、ＡＪ　：　０．０１〜０．１重量％、ｃａ　
：　ｏ、ｏｏ１〜０．０２重量％、およびＶ　：　０．
０５〜１゜０重量％を含有し、さらに０．１重量％以下
のＲＥＭおよび０．０１重凰％以下のＢよりなる群から
選んだ少くとも１捕を含み、残部は実質的にＦｅと不可
避混入不純物の組成に成ることを特徴とする、溶接性と
熱・間加工性に優れた高台金オーステナイト系ステンレ
ス鋼。（以下第２発明という）ここに上記のように合金
成分範、囲を限定する技術的理由についてまず説明する
。

０　：　０．０６　重量％以下（成分化につき以下単に
％で示す） Ｃは０．０６％を越えると耐食性を著しく害するのでそ
の上限を０．０６％とする。Ｃを低くしても耐食性、熱
間加工性を害さないので、特に下限を規制する必要はな
い。

Ｓｉ　　：　　０．１〜１．０　％ Ｓｉは通常脱酸剤として添加される元素であるが、１．
０％を越えると高温での熱間加工性を害するのみならず
、熱間圧延での圧延負荷が増大して製造上好ましくない
。従ってその上限を１．０％とした。また、Ｓｌは０．
１％未満のとき製鋼工程でのＱｒ歩留が著しく低下する
ので、その下限を０．１％とした。

Ｍｎ　：　２．０％以下 Ｍｎは脱炭に役立ちまた鋼中Ｓと結びつきＭｎＳとして
熱間加工性改善に寄与するが耐食性を低下させる有害作
用を伴うのでそのうれいのない上限を２．０％とした。

なお、Ｍｎは低くても材質上とくに影響を及ぼさないの
で、下限を規制する必要はない。

Ｃｒ：１５〜８５％ Ｏｒは耐食性に対して非常に有効な元素である。しかし
１５％未満では十分な効果が生じないので、その下限を
１５％とし、一方Ｑｒは耐食性の点からは多ければ多い
ほど好ましいが、・　３５％を越えると後述のＡ１．Ｏ
ａおよび■の複合添加を行ったとしても熱間加工性の著
しい低下を来たして製品歩留の低下をもたらすのでその
上限を８５％とした。

Ｎｉ　：　１０〜４０　％ Ｎｉも耐食性向上に対し有効な元素である。

しかし１０５未満では十分な効果をあられさないので、
その下限を１０％とし、また４０％を越えると、後述の
ＡＪ、ＧａおよびＶを添加しても、熱間加工性が低下す
るのでその上限を４０％とした。

ＭＯ：　０゜５〜７％ ＭＯは耐食性、特に耐陳間ＩＮ食′性を向上させるのに
極めて有効な元素である。ここに０．５％未満では耐食
性の増強に十分に奏効しないのでその下限を０．５％と
し、また、ＭＯが７％を越えると高価となるのみならず
、後述のＡｌ、ＧａおよびＶの複合添加を行っても熱間
加工性が低下するので、その上限を７％とした。

Ｎ　　：　　０．０　５〜０．４　％ Ｎは耐食性、特に耐孔食性を向上させるのに非常に有効
な元素である。とはいえ０．０５％未満では耐食性増強
の寄与が不十分であるから、その下限を０．０５％とし
、そして耐食性の点からはＮは多い方が好ましいが、０
．４％を越えると熱間加工性が著しく低下するし、また
オーステナイト相に固溶し得る限界にも達するので、そ
の上限を０．４％とした。

上に述べた高台金オーステナイト系ステンレス・鋼の基
本組成においてこの発明に従う１．ＯａおよびＶの添加
は、溶接性と熱間加工性の改善目的を遂げるための骨子
であり、これら８成分をそれぞれ適当量複合含有させた
場合にのみ、オーステナイト単−相でも良好な溶接性と
熱間加工性を確保することができる。

これら３成分のうち１つでも欠落すると溶接性と熱間加
工性が低下してこの発明の目的には適合しない。

溶接性と熱間加工性向上の点から、ＡＪ　Ｏ，０１％以
上、Ｏａ　Ｏ，００１％以上そして■０゜０５％以上の
含有が必要である。またＡｊは０゜１％、Ｑａが０．０
２％をそれぞれ越えると介在物が増加し、耐食性に悪影
響を与えるので、それぞれ上限を、Ａ、／につぎ０．１
％、Ｑａは０゜０２％とした。またＶについては１％を
越えると高温強度が増大することによる熱間加工性の低
下を伴うこととなるので、上限を１％とした。

以上は第１発明の必須組成成分範囲の限定理由であるが
、次に第２発明にあってはＲＥＭおよびＢのうち少くと
も一方を含有することが不可欠である。

ＲＥＭおよびＢは何れも熱間加工性を改善するのに有効
な成分であり、それぞれ０．１％以下、　０．０１％以
下にて、とくに好ましくは、おのおの０゜００５％以上
、０００００５％以上の適当量を添加することによって
、第１発明に比しさらに熱間加工性を改善することがで
きる点で同一の作用効果をもたらす。なおＲＥＭについ
ては０．１％を越えると介在物が増加するため、これを
上限とし、またＢについては０．０１％をこえ乞と溶接
部の耐食性に悪影響が生じるのでこれを上限とする０ ちなみにＢは熱間加工性を改善する力（、溶接ＩＪれに
は有害とする見解がなし）わ（すで（まなｌ／１力号こ
の発明のようにＡｔ％　Ｏａおよび■を上言己のよう（
こ複合含有させた場合には、すて（こ溶接性力く改善さ
れているため、適当な量での添加４こよって熱…：ｌ　
ｊＪ［］工性をさらに向上させ得るので有利である。

玉揚した各発明において不可避混入不純物Ｃｔ主にＳ、
Ｐであり次の限度で許容さ謔する。

Ｓ：Ｓは熱間７ＪＩ］工性と溶接性を低下させる有害な
元素でありとくに０．０１％を越えるとしＡ力）番０Ａ
ｌ　％　Ｑａ　％　■の複合添加を行っても、熱間圧延
および溶接において割れを生じるようしこなるので０゜
０１％を許容限度とした。もちろんＳしまイ氏・い程好
ましい。

Ｐ：ＰもＳと同じく熱間加工性と溶接性を害する元素で
あり、０．０４％を越えると、Ａｌ、Ｏａ。

■の複合添加を行ってもその悪影響を除去することがで
きなくなるので、許容限度（ま０．０４％である。Ｐも
低い程好ましいのはいうまでもない。

以上のべたところにおいて、ｌ！　：　０゜０１〜０゜
１％、Ｏａ　：　０．’００１〜０．０２　％およびＶ
　：　０．０５−１゜０％の成分範囲をすべて満す場合
、ならび（こ７ＪＤえてＲＥＭ＜０．１　％、Ｂ＜０．
０１　％の何れかを満たす場合に限って玉揚の目的に適
合することが、次に示す実施例の成績から明らかである
。

実施例 表１に示す化学組成にて各供試鋼を、高周波真空溶解炉
で溶製し、５０＃ｒ９鋼塊を得た。改番ここれらの鋼塊
を公知の条件にて熱間圧延し、１２−厚の熱延板をつく
り、さらに熱延および冷却を行し）２　ｍｍ厚の冷延焼
針板とした。

まず溶接性の評価試験として、２鰭厚の冷延焼鈍板をＴ
ＩＧなめ付は溶接を行い、パレストレイン試験によって
生じる割れの個数を測定し成績を比軸した。

溶接条件は、溶接速度１５０　ｉ＋／ｍｉｎ　、電流１
５０Ａ％電圧１１ｖ１表トーチＡｒシールド１５　ｌ／
ｍｉｎ。

裏シールド無し、である。

一方、熱間加工性の評価試験としてグリ−プル高速引張
試験を行った。すなわち鋼塊より１０闘φの試験片を作
製し、１３００℃ｘ　５　ｍｉｎ保持後、２０°Ｃ／ｍ
ｉｎで１０５０°Ｃまで冷却し、１０５０゛Ｃに到達し
た瞬間に１００　ｓｍ／Ｂの速度で引張試験を行った。

試験後の熱間加工性の評価は、試験片の断面収縮率を測
定しその成績を比較した。

表　　２ ※溶接性（パレストレイン試験） 割れ個数　○：なし　６８１〜９個　×：１０個以上※
※熱間加工性（グリ−プル試験） 断面収縮率○：６０％以上　△：４０〜６０％×：４０
％以下 以上のようにして得られた溶接性及び熱間加工性につい
ての試験結果は表２に示すとおりである。

結果かられかるように、Ａｌ、　ＯａおよびＶを複合含
有する場合と、さらにＲＩＭ　、　Ｂの少くとも一方を
含有する場合に限り溶接性および熱間加工性の改善効果
に見るべきものがある。

（発明の効果） 高合金オーステナイト系スｔンレス鋼の溶接性と熱間加
工性に顕著な改善効果が達成できる。

特許出願人　　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　Ｏ：　　０．０６重Ｍ％以下、　Ｓｉ：０，１〜１
   ．０重Ｎ％、Ｍｎ：２．０重量％以下、Ｃｒ７１５〜３
   ５重量％、Ｎｉ：１０〜４０重量％、　　ＭＯ：　０．
   ５〜７重量％　およびＮ　：　０，０５〜０．４重量％
   を含み、かつへｌ二０．０１〜０．１重量％、Ｏａ　：
   　０．００１〜０．０２重量％、およびＶ　：　０．０
   ５〜１．０重量％を含有し、残部は実質的にＢ’ｅと不
   可避混入不純物の組成に成ることを特徴とする、溶接性
   と熱間加工性に優れた高台金オーステナイト系ステンレ
   ス鋼。 区　０　：　０．０６重量％以下、　Ｓｉ：０．１〜１
   ．０重量％、Ｍｎ：２．０ｆｆｉ量％以下、　　Ｇｒ：
   １５〜３５重量％Ｎｉ　：　１０〜４０重量％、　　Ｎ
   ｏ　：　０．５〜７重量％およびＮ　：　０．０５〜０
   ．４重量％を含み、かつＡｔ　：　０．０１〜０．１重
   景％、Ｏａ＝　０．００１〜０．０２重量％、およびｖ
   ：０．０５〜１．０重量％を含有し、さらに０．１重量
   ％以下のＲＥＭおよび０．０１重量％以下のＢよりなる
   群から選んだ少くとも１種を含み、 残部は実質的なＦｅと不可避混入不純物の組成に成るこ
   とを特徴とする、溶接性と熱間加工性に優れた高合金オ
   ーステナイト系ステンレス鋼。