JPS5959863A - 溶接性と高温強度の良好なオ−ステナイト鋼 - Google Patents

溶接性と高温強度の良好なオ−ステナイト鋼

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JPS5959863A
JPS5959863A JP17227282A JP17227282A JPS5959863A JP S5959863 A JPS5959863 A JP S5959863A JP 17227282 A JP17227282 A JP 17227282A JP 17227282 A JP17227282 A JP 17227282A JP S5959863 A JPS5959863 A JP S5959863A
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Yoshiatsu Sawaraki
椹木 義淳
Kunihiko Yoshikawa
吉川 州彦
Hiroshi Teranishi
寺西 洋志
Minoru Miura
実 三浦
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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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】 この発明は、溶接性、高温強度そして耐食性がともにす
ぐれたオーヌテナイトステンレス鋼に関する。
高温環境下で使用されるボイラや化学プラント機器等の
装置用材料では、高温強度は勿論であるが、この外に耐
食性、溶接性が重視ちれる。
従来よりこの種用途には、主として18−8系のオース
テナイトヌテンレヌ鋼が汎用ちれてきたが、近年かかる
用途では、使用条件の苛酷化が著しく、要求てれる材料
性能が高度化し、その結実現用の上記18−8系では、
高rfl?t %度と面4食性がともに不十分となって
きた。
一般に、li割全食性改善はCrの増量によって達成さ
れる。ところでCrflを増すと、オーステナイト相を
維持するのVCNi flの増加を余儀なくちれること
となるが、このような高合金化では、面4食性の改善は
達せられるものの、高温強度とじてi”J:188系ヌ
テンレス鋼レベルを維持できればよい方で、多くの場合
、SUS 810鋼の例にみるように低下を来たす。そ
れ酒りか、か刀為る高合金化は、溶接性の劣化にもつな
がる傾向が否めない。
本発明台らは、耐食性の改善に必要fz Crの増量と
いう条件の下に、高温強度と溶接性を高める方法を見い
出すべく、鋭意実験、研究を行ない、その結果以下のよ
うな知見を得だ。
(Z)  Or増量下で、オースブナイト相維持に、 
Nj−に代えてNを使用すれば、Nの固溶強化によシ、
高温強度向上が得られるとともに、B、N’bf、単独
あるいは複合添加させることにより炭窒化物の微細分散
析出強化が得られ高温強度改善か□□□られる。
■ 不純物としての]:’、Sレベルを特定の条件下で
低く規制することにより、溶接性が向−ヒする。
すなわち本発明は以上の知見に基くものであって、その
要旨とするところは、co、ot〜0.20%、Si、
 3%以下、Mn l 9%以下、Cr20−80%、
N110〜30%、NO,04〜0.80%を含み、必
要に応じBo、001〜0.020%、N’b O,0
1〜1.0%の一方まだは双方を含有し、不純物として
のP。
Sが、Po、020%以下、S O,010%以下で、
かつ次式 %式% を満足し、残部Feと不可避的不純物からなるオーヌテ
ナイトステンレス鋼、にめる。この本発明鋼は、現用の
18−8系オーヌテナイト鋼や高Cr−M系の5US3
1.0鋼を凌ぐすぐれた高温強度を有し、かつ溶接性も
上記18−8系と同等以上を示し、しかも耐食性なま5
US810鋼と同等以上を示すものである。
以下、本発明における成分限定の理由について述べる。
C:耐熱鋼として必要な引張強δおよびクリープ破断強
度を確保するのに有効な成分で、0.01%以上必要で
あるが、0.20%を越えても固溶化処理状態で未固溶
の炭化物が残存することとなる詐りで高温強度に対する
効果の向上はなく、むしろ時効後の靭性に悪影響が出る
ので、0.01〜0.20%とした。
N:NはCと同様オーヌテナイト生成元素でろるととも
に高温強度改善に有効な元素であシ、その効果全発揮さ
せるには0.04%以上必要でるる。
しかし0.25タロを上廻ると多量の窒(ヒ物が生成し
時効後の靭性の低下を来すので、0.04〜0.80%
とした。
Sl:脱酸剤として、また耐酸化性を高めるのにも、有
効な元素であるが、3%を越えると溶接性が劣化し組織
も不安定になるので、3%以下とした。
M]1:脱酸および加工性改善に効果があり、同時K 
オー 、(テナイト生成にも有用であってN1の一部を
Mnで置換えることができる。1らに高温強度改善にも
有効で折)るが、過剰添加では附熱特姓の劣化を来だす
ので、10%以下とする必要がある。
Or ;高温強度、耐酸化性、面J食性の改善に侵れた
効果を示すが、20%未満では十分な耐食性が得られず
、まだ30%を越えると加工性が不足するとともに安定
した完全オーヌテナイト相を得軛くなるので、本発明で
は20〜30.96に限定した。
N1:安定なオーヌテナイト組織を得るために必須の元
素であり、NiおよびCrffjとの関係から決められ
るが、本発明では10〜30%が適当である。
B:炭化物の微細分散析出強化および粒界強化を通して
高温強度特性を改善するのに有効な元素であるが、0.
001%未満では効果が得られず、また過剰の添加は溶
接性の劣化を来たすので、」二限は0.020Xとした
Nb:炭窒化物を微細に分散析出することにょ9高温強
度の改善に大きく寄与するが、N含有量が多い場合には
俗体化処理状態で未固溶のN’b伏窒化物の昂が増加し
、高温強度改善の効果が減殺されるので、N量に応じて
添加mを調整する必要がめる。また過fllに添加する
のは、溶接性、更に高温強度の点からも好ましくない。
したがって、N’bは0.01〜1.0%に限定した。
P、Sニ一般鋼のp、sレベルはそれぞれ0.020〜
o、oao%、0.005−0.015%程度であるが
、本う′6明距jのような晶Cr高合金の成分系の場合
、上記111! 常レベルのP、S含有では、溶接時大
きな高温割れ感受性を示す。18−8系オーステナイト
鋼と同等レベルの溶接性をJi71i保するには、少な
くともPo、020%以下、S (1,01oX以下と
することが必須であり、更にPKついては0.010光
以下、SについてUo、005%以下に抑えるのが望ま
しい。これ汀、PおよびSの低減に溶接性の他、加工性
向上にも寄与するからである。史に18−8系と同等レ
ベルの溶接性が得られる限界のP、Sレベルは、溶18
・性を劣化させるB、N’b量との関連において変化す
ることから、次式を満足する範囲内にPおよびSレベル
を抑える必要がある。
206J−”<タロ’)+400SC先)+4N’b(
%)+150B(光)<7.0次に、本発明ケ実施例を
掲げて具体的にWjl!明する。
第1表に供試材化学成分を示す。像)〜(いは比較鋼で
あり、(1)〜(21)が本発明鋼である。これらの供
試利け、次のような手順で得だ。すなわち、大気中で2
5に9溶製を行い、鍛浩→冷間圧延を経たのら、比較鋼
9本発明鋼ともNb無添加れ11は1150’C,N’
b添加鋼は1200℃で溶体化処理を実施した。なお、
鋼中のP、Sレベルの調整は、溶解原料の配合比を変化
芒せることで11なっだ。
この各供試材について、700℃でのクリープ破断試1
険を行い、700℃、8000hでの破断強度を求めた
。また溶接性評価のだめに、パレストレイン試験および
T工G溶接による溶接割れ試験を行なった。パレストレ
イン試験とは、平板試i1+:、n片の上に溶加棒の使
用なしで溶接を施(〜、この溶接中[C一定半径の治具
に沿わせて歪を加え人為的に溶接部に割れを発生σせ、
その割れ長きでもって高温割れ感受性を評価するもので
ある。試験片板Jj7− iは8閂、溶接条件としてV
i200AX15V、(R接速度15ffl/min、
イ;]加歪2%で実施した。
T I (3(fi接による溶接割れ試験は、第1図に
示すように60°の開先をとった平板試験片を用い、1
80AX’15V、1 g cy/min (m接速度
)l/Cテ、溶加棒を使用しない溶接を行ない、ビード
割れ発生の有無を調べ、評価する方法によった。
結果は第2表VCまとめて示す。また第2図VCは、上
記ノベレヌトレイン試り検による溶接金属割れ長さの多
重回帰分析結果およびTlO2接による溶接割れ試験(
以下、TIG熔接試験と云う)結果を示す。図中、○、
υ印は高cr系(20〜30%)、△印は18−8系で
あり、○:T工G溶接試験でビード割れなし、O:同じ
くビード割れあり、をそれぞれ表わし、同記号への添字
は第1表の銅記号と列応している。
第2表−■ 第2表−■ 第2表および第2図に明かなように、本発明成分系の如
き高Crオーステナイト鋼において、溶接時の高2晶割
れ感受性ば、P、 S、 N’bおよびB量の影響を受
け、パレストレイン試験における溶接金属割れ長さは、
X値のバラメータで十分整理でき、このX卸が大きくな
るにつれ割れ感受性が略々1次的に増す傾向がある。そ
うしてこの場合、X値が7.0越えになると、TIG溶
接試験でビード割れがみられる。X値が7.0以下(本
発明範囲)でrよ、′P工G溶接試験でビード割れなし
の結果がイ)らil、パレストレイン試験におけるl@
接接金側割長さも、X値7.0越えの高Cr系(20〜
30%Cr ) (A)〜(ト)および(P)鋼より小
さな値を示し、18−8系オーヌテナイ1〜鋼の5US
804やS U 5316鋼に相当する比較鋼(財)、
(団、 (0)と同程度の割れ感受性が維持できる。
第3図は、第2表の試験結果に基くプロットNで、P、
B量と700℃X 3000hクリ一プ破断強度(0,
0510,07%C−25%Cr−’21 X’N1−
 0.18..6.2%N−0・470.5%N’b 
−0,00810,005%B系)を表わす。
クリープ破tJJr強度(シ)は、図にプロットした○
印の座標での値をその○印の添字の形で示してるる。○
卵内の記号は、第1表の鋼記号に苅応する。
同図より明らかなように、P、S−量によるクリープ破
断強度変化は特に認められず、第2表に示しカーように
本発明鋼(1)〜Q])はいずれも5US816鋼相当
の(財)、(N)鋼、5US804鋼相当の(0)鋼お
よびSUS 810鋼相当の<PJ鋼に比較して著しく
すぐれたクリープ破断強度を示しだ。
以上(/?X説明した如く本発明XiJは、18−8系
オー 7. y fイ1−鋼や高Cr−Nj−系(7)
 SUS 810鋼を遥かに凌ぐすぐれた高温強度に、
上記18−8系と同等以上の溶接性を併せ持ち、剛食姓
[5US310鋼と同等以上を示すものであり、とくに
ボイラや化学プラント機器切、高温機器に適用して耐久
性向上にきわめて有効なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、T I G溶接試験片を示す斜視図、第2N
は供試鋼のX値とバレヌトレイン試鹸および’J’ J
 G溶接試、験結果の関係を示す図、第3図は供試鋼の
P、S昂とクリープ破断強度(700℃。 aMoh)を表わす図、である。 出願人  住友金1萬工業(1/に式会社代理人弁理士
 生 形 元 重、:fHli・・ ゛第  2  図 x= 206(P%) +400(S 5’e)+4(
Nb%)+150(Elk)第  1  図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) C0,01−0,20%、Sl 3%以下、M
    ni%以下、Cr20−80%、Ni1O〜80%、N
    O,04−o、s o xt含ミ、不Mmとり、zのP
    、Sが、PO,020%以下、80.010%以下で、
    かつ7式、206P(%)+40O8(%)<7.0を
    満足し、残部ばFeおよび不可避的不純物からなること
    を特徴とする溶接性と高温強度の良好なオーステナイト
    鋼。 (2J  co、ot 〜o、2ox、Sj−3%以下
    、Ivln 1090以下、Cr2o−30%、N1t
    o−3o%、NO,04−0,80%を含み、’g ラ
    FCB O,001−0,020X、N’b O,01
    〜1.0%の一方または双方を含有し、不純物としての
    P 、 S カ、Po、020%以下、SO,010X
    以下で、かつ下式、 206P(%)+400S(%)+4 N’b (%)
    +150B(%)<7.0を満足し、残部Feおよび不
    可避的不純物からなることを特徴とする溶接性と高温強
    度の良好なオーステナイト鋼。
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Cited By (4)

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