JPS5938361A

JPS5938361A - 二相ステンレス鋳鋼

Info

Publication number: JPS5938361A
Application number: JP14824882A
Authority: JP
Inventors: Akio Kuhara; 久原　昭夫; Toshiaki Ishii; 利明石井
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1982-08-26
Filing date: 1982-08-26
Publication date: 1984-03-02

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】本発明は、フエライトーオーステナイト二相ステンレス
鋳鋼に関し、その耐食性並ひに機械的緒特性を改善した
ものである。

耐食用途には種々のステンレス鋳鋼が賞月されているが
、フエライトーオーステナイト二相ステンレス鋳鋼は、
一般耐食性にすくれるほか、フェライト相とオフステナ
イト相との特性か相まって、適度の強度と靭性を兼備し
、また溶接性も比較的良いことから、近年、各種化学工
業プラント、海水機器材料等として広く使用されている
。この二相ステンレス鋳鋼として、ＪＩＳ　　５Ｃ５１
３，５Ｃ３１４，５Ｃ５１６Ａなどが挙けられる。

しかしなから、上記従来材は、使用条件により耐応力腐
食割れ性に問題かあり、例えは、塩素イオン（Ｃｌ　）
を含む腐食環境中、引張応力の作用する条件のもとでは
、材料劣化かはやく、早期に破壊に到る欠点がある。こ
の欠陥は、実際の構造物では溶接部に発生し易く、実用
上極めてやっかいな問題となっている。

また、昨今各種用途での使用条件の苛酷化かす＼むにつ
れ、これに対処し、装置・機器材料としての安定性愉耐
久性を高めるためにも、全面腐食、孔食なとに対する抵
抗性や強度、耐衝撃特性など、化学的・機械的諸性能の
−そうの改善が望まれる。

本発明は上記実情に対処するためになされたものである
。

本発明の二相ステンレス鋳鋼は、ＣＯ，１％以下（重量
％、以下間し）、Ｓｉ０．２〜１．０％、Ｍｎ０、２〜
２．０％、Ｃｒ　２６．０〜３０．０％、Ｎ　ｉ　ｌ　
３．０％〜２４．０％、ＭＯ２０〜５０％、Ｃｕ　Ｏ，
５〜５．０％、残部Ｆｅおよび不純物からなり、なお必
要に応じて上記諸元素のはかＮｏ、０５〜０２％を含有
する化学成分組成を有するとともに、その金属組織が、
δ−フェライト相を面積率で５〜３０％含むδ−フエラ
イトーオーステナイトニ二相織を有するものである。

以下、本発明の成分限定理由について説明する。

Ｃ：Ｏ，１％以下Ｃは強度の向上をもたらすか、その一方Ｃｒ炭化物等と
しての析出により応力腐食割れか生じ易くなる。このた
め、０１％を上限とする。耐食性の面からは含有ｉ１１
はてきるたけ低いことが望ましい。

Ｓｉ：０．２〜１．０％Ｓｉは合金溶湯の脱酸元素であり、かつ鋳造性を高める
。鋳造性の点から、０２％以上の含有を要する。たＸ′
シ、含有量の増加につれ、靭性か悪くなるので、１．０
％を上限とする。

Ｍ　ｎ　：　０．２〜２．０％Ｍｎは合金溶湯の脱酸・脱硫元素であり、かつ鋳造性を
高める効果を有する。良好な鋳造性を得るために、０．
２％以上を必要とするが、含有量が多くなると、効果は
はヌ゛飽和し、また耐食性か悪くなるので、２．０％を
上限とする。

Ｃｒ　：　２６．０〜３０．０％Ｃｒはステンレス鋳鋼の基本成分の１ってあり、かつフ
ェライト生成元素として欠くことができない。その含有
量は、耐食性確保のため、少くとも２６０％を必要とす
る。含有量の増加とともにその効果も増加し、かつフェ
ライト相の生成により強度が高められるほか、応力腐食
割れに対する抵抗性も向上する。

しかし、ＯＦｉ量かあまり多くｌよると、靭性が低下す
るほか、δ−フェライト相の増大によってオーステナイ
ト相との量的バランスを失う。もちろん、二相組織にお
ける両相のバランスは、Ｃｒ含有量と、オーステナイト
生成元素であるＮ１の含有量との相対的な関係に依存す
るから、Ｎｉ含有量を高めることによって両相の／Ｎラ
ンスを回復させることは可能ではあるか、それては高価
な合金元素を多量に要することになり、経済性か著しく
損なわれる。よって、Ｃｒ含有量は３００Ｏを上限とす
る。

Ｎｉ：１３．０〜２４，０％Ｎｉは強力なオーステナイト生成元素であり、かつ耐食
性の改善に極めて有効な元素である。その含有量は耐食
性の点から、少くとも１３．０％を要する。含有量の増
加とともるこその効果は増し、かつ靭性も向上する。ま
た、オーステナイト相の生成・増加により、金属組織に
おけるδ−フェライト相との量的バランスを左右する。

本発明では、二相組織に占めるδ−フェライト相を面積
率て５％以上（オーステナイト相９５％以下ｐとするた
めに、前記Ｃｒ含有量と関連し、Ｎ１含有量の上限を２
４０％に規定する。

Ｍ　ｏ　：　２．０〜５．０％Ｍｏは、耐食性、特に隙間腐食や孔食に対する抵抗性の
改善に極めて有効である。この効果を得るために、２０
％以上の含有を要する。たヌし、含有量かあまり多くな
ると、Ｃ相の析出により、鋳造時の脆化が著しくなるの
で、５０％を上限とする。

Ｃｕ　：　０．５〜５．０％Ｃｕはオーステナイト相の固溶強化、非酸化性酸に対す
る耐食性改善効果を有する。この効果を得るために、少
くとも０．５％の含有を必要とするが、あまり多くなる
と、金属間化合物の生成により靭性が低下するので、５
．０％以下とする。

Ｎ：０．０５〜０．２％Ｎは通常不純物として微量混入しているものであるが、
本発明では、強度向上を目的として必要に応じＮか添加
される。その含有量が０．０５％に満たないと効果が乏
しく、一方０．２％をこえると耐食性の低下を招く。よ
って、０．０５〜０．２％とする。

Ｐ、Ｓｌその他の不純物は、むろん可及的に低いことが
望ましいか、通常の溶製技術上不可避的に混入する範囲
内であれは支障ない。例えは、Ｐは０．０８％以下、Ｓ
は０．０８％以下の混入により本発明の趣旨が損なわれ
ることはないが、　好ましくはＰ００３％以下、５０．
０３％以下とする。

本発明合金は、鋳造後、溶体化処理を経てδ−フェライ
ト相とオーステナイト相の二相組織か与えられる。その
溶体化処理条件に特別の制限はなく、常法に従い、例え
ば温度１１００〜１３００°Ｃに加熱保持したのち急冷
（例えは、水冷）すれはよい。

本発明合金の二相組織におけるδ−フェライト相の占め
る割合は面積率で５％以上であり、これによって高度の
耐応力腐食割れ性が与えられる。

その面積率の増加とともに、応力腐食割れに対する抵抗
性が増し、かつ強度レベルも向上するが、あまり多くな
ると、靭性が低下するとともに、溶接等の入熱を受けた
ときの脆化が著しく、特に５００°Ｃ近傍の低温域での
靭性が悪化する。このため、δ−フェライト相の上限を
３０％（面積率）とするのである。

第１表に、二相組織におけるδ−フェライト量が、靭性
および硬度に及はす影響を、溶体化処理材と、時効処理
材とについて例示する。供試材は、Ｃ０，０２％、Ｓｉ
０．８％、Ｍｎ１．０％、Ｃｒ２８％、Ｎｉ１８％、Ｍ
ｏ３’Ａ、Ｃｕ２％、残部実質的にＦｅからなる組成を
基本組成とし、所要のδ−フェライト量に応じて、Ｓ　
ｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉの含有量を調整したものを使用し
た。溶体化処理材は、温度１２００°Ｃに加熱保持後、
水冷、時効処理材は、溶体化処理ののち、温度５００°
Ｃに２時間加熱保持したものである。靭性は、シャルピ
ー衝撃試験による吸収エネルギー（Ｖ　Ｅ　Ｏ）　ＣＫ
ｇｆ・ｍ〕、硬度はＨｖにて示す。

前記第１表に示されるように、δ−フェライト量５〜３
０％（面積率）において、溶体化処理材および時効処理
材ともに、すぐれた靭性を有し、かつ硬度も高いことが
わかる。なお、このδ−フエライ１−ｉ１の範囲におい
て、後記実施例にも示されるように、耐応力腐食割れ性
や耐孔食性等も良好である。

次に、実施例により本発明二相ステンレス鋳鋼の諸特性
につき具体的に説明する。

実施例第２表に示す各種成分組成を有するステンレス鋳鋼を溶
製し、鋳造して各供試材を得た。各供試材から試験片を
調製し、強度、硬度、靭性、耐応力腐食割れ性、耐孔食
性、耐全面腐食性等を測定した。供試材ＮＯ，１〜４は
本発明材、Ｎ０１５〜７は比較材である。比較材のうち
、ＮＯ，７はＪＩＳ　　５Ｃ５１６Ａである。いづれも
Ｎ含有量は０．０４％以下である。

機械的性質の測定は、溶体化処理材（１２００°Ｃ加熱
保持・水冷）と、時効処理材（５００’Ｃ＼２４、Ｈｒ
）とについて行った。その結果を第３表（溶体化処理材
）および第４表（時効処理材）に示す。

一方、腐食試験は、溶体化処理材（１２００°Ｃ加熱保
持・水冷）について行った。但し、応力腐食割れ試験片
は、溶体化処理後、鋭敏化処理（６５０°ＣＸ２Ｈｒ・
徐冷）を施したものを使用した。各腐食試験条件は次の
とおりてあり、その結果を第５表に示す。

（ｉ）　　応力腐食割れ試験耐応力腐食割れ性は、は５耐粒界腐食割れ性に対応し、
その良否で評価することかてきるのて、ＡＳＴＭ　　Ａ
２６２Ｅ法の規定に準処する粒界腐食試験を行い、その
結果に基ついて耐応力腐食割れ性を判定した。表中、「
耐応力腐食割れ性」欄の「○」は、曲げ試験で異常（ク
ラック発生）か認められなかったこと、「×」はクラッ
クか発生したことを意味する。

（ＩＩ）孔食試験１０％ＦｅＣｌ２＋０．０５規定ＨＣ／！孔食試験によ
り、５０°Ｃの試験溶液中に２４時間浸漬したときの腐
食速度（／／扉・ｈ）を測定した。

ａｌｌ）全面腐食試験ＪＩＳ　　ＧＯ５９１の規定による５％硫酸腐食試験に
おける腐食速度（ｙ／　７７１’・ｈ）を測定しｔ２）
第５表　腐食試験結果実施例２第６表に示す成分組成の供試材を用い、溶体化処理（１
２００°Ｃに加熱保持ののち、水冷）後の機械的性質と
耐食性を測定した。各供試材とも本発明材である。たゾ
し、ＮＯ，ｌはＮを添加したもの、Ｎ０９２はＮ含有量
か溶製技術上通常混入する程度のものである。各試験法
は前記実施例１のそれと同じである。結果を第７表およ
び第８表に示す。

前記試験結果から明らかなように、本発明材は、機械的
性質が良好で、高い強度を有すると同時に、耐衝撃特性
にすぐれ、溶体化処理後はもとより、高温長時間の時効
処理後にも高度の靭性を維持する。また、加工性を示す
伸ひ、絞りも良好である。

更に、腐食試験についても、鋭敏化処理後の粒界腐食割
れの発生はなく、応力腐食割れに対する抵抗性にすぐれ
ることが認められ、かつ耐孔食性や耐全面腐食性も良好
なことが判る。

なお、実施例２に示されるように、Ｎ含有量を高めるこ
とにより、靭性、加工性、などの機械的性質や耐食性を
それほど損わずに、強度が高められることも認められる
。

以上のように、本発明二相ステンレス鋳鋼は、機械的性
質並びに耐食性にすぐれているので、各種化学工業プラ
ントにおける配管パイプ材、チュービング材など、ある
いは海水機器材料などとして好適であり、従来材にまさ
る安定性と耐久性を得ることができる。

代理人　弁理士　宮崎新八部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃ０，１％以下（重量％、以下同じ）、ＳｉＯ，
２〜１．０％、Ｍｎ０．２〜２．０％、Ｃｒ２６．０〜
３００％、Ｎｉ１３．０〜２４，０％、Ｍｏ２．０〜５
．０％、Ｃｕ０．５〜５０％、残部Ｆｅおよび不可避の
不純物からなり、かつ金属組織におけるδ−フェライト
相の面積率が５〜３０％である二相ステンレス鋳鋼。
（２）ＣＯ，１％以下（重量％、以下同し）、ＳｉＯ，
２〜１．０％、ＭｎＯ２〜２０％、Ｃｒ２６．０〜らな
り、かつ金属組織におけるδ−フェライト相の面積率か
５〜３０％である二相ステンレス鋳詐