JPS60169550A - 耐硫化水素性ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents
耐硫化水素性ステンレス鋼の製造方法Info
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- JPS60169550A JPS60169550A JP2675684A JP2675684A JPS60169550A JP S60169550 A JPS60169550 A JP S60169550A JP 2675684 A JP2675684 A JP 2675684A JP 2675684 A JP2675684 A JP 2675684A JP S60169550 A JPS60169550 A JP S60169550A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は硫化水素含有ガス処理用の機械部品の材料と
して好適な硫化水素応力腐食割れ耐性の大きなマルテン
ザイト系ステンレス鋼の改良に係る。
して好適な硫化水素応力腐食割れ耐性の大きなマルテン
ザイト系ステンレス鋼の改良に係る。
石油化学］、業その他において硫化水素を含有するガス
体を処理するコンプレソザ部品の材料は硬度が大きく、
かつ溶接性、靭性および副食性に優れ、応力腐食割れに
対しても強いことが必要であるが硫化水素応力腐食割れ
耐性は硬さ■■ＲＣ２２以下、降伏点が９００００ｐｓ
ｉ以下（６３，３ｋｇｆ／ ＋１１１ ”以下）で著し
く改善されることが知られており、米国石油ＩＫ／、会
（ＡＰＩ）のコンプレッサ材料規格ＡＰＩ・（ｉ１７（
１９７９）においても上記硬さおよび降伏点レヘル以下
であることを規定している。
体を処理するコンプレソザ部品の材料は硬度が大きく、
かつ溶接性、靭性および副食性に優れ、応力腐食割れに
対しても強いことが必要であるが硫化水素応力腐食割れ
耐性は硬さ■■ＲＣ２２以下、降伏点が９００００ｐｓ
ｉ以下（６３，３ｋｇｆ／ ＋１１１ ”以下）で著し
く改善されることが知られており、米国石油ＩＫ／、会
（ＡＰＩ）のコンプレッサ材料規格ＡＰＩ・（ｉ１７（
１９７９）においても上記硬さおよび降伏点レヘル以下
であることを規定している。
従来こ、１、うな硬さ及び降伏点の規定を満足するもの
としてＣｒ−Ｍｏ系の低合金鋼がインペラなどに使用さ
れているが、発銹し易く耐食性に劣るためステンレス鋼
製とすることが望まれている。
としてＣｒ−Ｍｏ系の低合金鋼がインペラなどに使用さ
れているが、発銹し易く耐食性に劣るためステンレス鋼
製とすることが望まれている。
これに対して−に記硬さおよび降伏点の規定を満足する
ものとして１３Ｃｒ系のマルテンサイトステンレス鋼が
挙げられる。しかしながらこのマルテンザイトステンレ
ス鋼は発銹のおそれがあり、この銹にダス］−が付着す
るとインペラの性能に影響を及ばずことが考えられので
、今後のノンテリーンスフリー思考型としては改善の余
地があること、更に１３Ｃｒ系は溶接性の点でも劣る等
の問題点がある。
ものとして１３Ｃｒ系のマルテンサイトステンレス鋼が
挙げられる。しかしながらこのマルテンザイトステンレ
ス鋼は発銹のおそれがあり、この銹にダス］−が付着す
るとインペラの性能に影響を及ばずことが考えられので
、今後のノンテリーンスフリー思考型としては改善の余
地があること、更に１３Ｃｒ系は溶接性の点でも劣る等
の問題点がある。
一方、溶接性が良好で耐食性に優れた析出硬化系のステ
ンレス鋼、例えば１７−ＩＰＨ（１７Ｃｒ −４Ｎ ｉ
系）の強度を上記規定値ツ、下に下げることによって溶
接性、耐食性に優れた硫化水素応力腐食割れ耐性の大き
なステンレス鋼を冑るごとが考えられたが、析出硬化元
素を含有するためいかなる熱処理を施しても」３記の硬
さと降伏点の規定を満足することができなかった。
ンレス鋼、例えば１７−ＩＰＨ（１７Ｃｒ −４Ｎ ｉ
系）の強度を上記規定値ツ、下に下げることによって溶
接性、耐食性に優れた硫化水素応力腐食割れ耐性の大き
なステンレス鋼を冑るごとが考えられたが、析出硬化元
素を含有するためいかなる熱処理を施しても」３記の硬
さと降伏点の規定を満足することができなかった。
これにり・１し本発明者は低Ｃ−１６Ｃｒ−５Ｎｉ系の
マルテンサイト系ステンレス鋼に焼入れトルー焼戻とを
組合−けた単純な熱処理によって、上記ＡＰＩ ・６１
７規格直下の硬さと降伏点を得ることに成功し、先にこ
れを提示した（特願昭５５−１７１０３１）。これにお
いては化学成分組成としζＣ，Ｓｔ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ
のみを規定しており、４Ｊｉ′出硬化性元素のＣｕ、焼
戻軟化抵抗を示ずＭｏ、Ｖ、或いは素地強化の性質のあ
るＮ等の影響を考慮していなかった。
マルテンサイト系ステンレス鋼に焼入れトルー焼戻とを
組合−けた単純な熱処理によって、上記ＡＰＩ ・６１
７規格直下の硬さと降伏点を得ることに成功し、先にこ
れを提示した（特願昭５５−１７１０３１）。これにお
いては化学成分組成としζＣ，Ｓｔ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ
のみを規定しており、４Ｊｉ′出硬化性元素のＣｕ、焼
戻軟化抵抗を示ずＭｏ、Ｖ、或いは素地強化の性質のあ
るＮ等の影響を考慮していなかった。
しかしながらその後の研究によって鋼の工業的な熔ｆＷ
でム：１ごれらの元素は不可避的に混入してきて、焼戻
硬さを下げ難くすることが判明し、この影響を含め°Ｃ
ＣｒＴ・Ｉすることが工業的生産に重要なことを知った
。
でム：１ごれらの元素は不可避的に混入してきて、焼戻
硬さを下げ難くすることが判明し、この影響を含め°Ｃ
ＣｒＴ・Ｉすることが工業的生産に重要なことを知った
。
本発明ＩＪ： ｊ−記の事情に鑑みて工業的生産の容易
な耐硫化水素応力腐食割れ性マルテンザイ１−ステンレ
ス鋼をＩＭ’ Ｕｋすることを目的とし、Ｃ（１，（１
２％以下、 Ｓｉ０．１〜０．９％、Ｍ ｒ＋ ０．１
−０．９％、 Ｎｉ３〜７ ％、Ｃｒ １４．５〜１７
．５％、 Δ１０．００５〜０．０５％ よりなり、不ＢＪ Ｍ元素が Ｐｏ、０１５％以下、３０．０１５％以下、ＣｕＯ，０
３％以下、ＭｏＯ，０３％以下、Ｖｏ、０３％以下、
ＮＯ，０１５％以下であって、深冷処理を含む熱処理に
よって焼戻マルテンサイトの基地に微細なデルタフェラ
イトが散在する金属組織を有し、ロックウェルＣ硬さ２
２以下、０，２％耐力５５〜６３．３ｋｇｆ／龍２の硫
化水素応力腐食割れ耐性の大きなマルテンザイト系ステ
ンレス鋼に係る。
な耐硫化水素応力腐食割れ性マルテンザイ１−ステンレ
ス鋼をＩＭ’ Ｕｋすることを目的とし、Ｃ（１，（１
２％以下、 Ｓｉ０．１〜０．９％、Ｍ ｒ＋ ０．１
−０．９％、 Ｎｉ３〜７ ％、Ｃｒ １４．５〜１７
．５％、 Δ１０．００５〜０．０５％ よりなり、不ＢＪ Ｍ元素が Ｐｏ、０１５％以下、３０．０１５％以下、ＣｕＯ，０
３％以下、ＭｏＯ，０３％以下、Ｖｏ、０３％以下、
ＮＯ，０１５％以下であって、深冷処理を含む熱処理に
よって焼戻マルテンサイトの基地に微細なデルタフェラ
イトが散在する金属組織を有し、ロックウェルＣ硬さ２
２以下、０，２％耐力５５〜６３．３ｋｇｆ／龍２の硫
化水素応力腐食割れ耐性の大きなマルテンザイト系ステ
ンレス鋼に係る。
本発明においては降伏点及び硬さの上限については前記
ＡＰＩ・６１７規格の規定を準用し、また硫化水素応力
腐食割れ耐性が良好であれば規格上限近くの強度を有す
ることが設δ１−１−望ましいことば通例の通りである
から、実用上安定した材４５１強度を保証するため降伏
点（０，２％酬力）の下限は５５ ｋｇｒ ／ ｖａｎ
２とする。また化学組成は通例のとおり重賭％で示しで
ある。
ＡＰＩ・６１７規格の規定を準用し、また硫化水素応力
腐食割れ耐性が良好であれば規格上限近くの強度を有す
ることが設δ１−１−望ましいことば通例の通りである
から、実用上安定した材４５１強度を保証するため降伏
点（０，２％酬力）の下限は５５ ｋｇｒ ／ ｖａｎ
２とする。また化学組成は通例のとおり重賭％で示しで
ある。
次に化学成分組成について述べる。
Ｃは後述するように剛力を下げるためにその含有♀を少
なくすることが必要であり、焼入れ、焼戻によって耐力
を６３．３ ｋｇｒ ／ ａｍ”以下とするため不可避
元素の含有量を考慮し゛ζ０．０２％以下とすることが
必要である。
なくすることが必要であり、焼入れ、焼戻によって耐力
を６３．３ ｋｇｒ ／ ａｍ”以下とするため不可避
元素の含有量を考慮し゛ζ０．０２％以下とすることが
必要である。
Ｓｉは通例の通り脱酸のため添加するが、フェライト生
成元素であり、素地強化の効果もあるので、多くなると
靭性を損なうようになるから０．１〜０．９％とするこ
とが望ましい。
成元素であり、素地強化の効果もあるので、多くなると
靭性を損なうようになるから０．１〜０．９％とするこ
とが望ましい。
Ｍｎは脱酸および脱硫のため添加するが、オーステナイ
ト生成元素であり、多くなるとアノード／８解を加速し
、耐食性を損なうようになるので０．１〜０．９％とす
ることが望ましい。
ト生成元素であり、多くなるとアノード／８解を加速し
、耐食性を損なうようになるので０．１〜０．９％とす
ることが望ましい。
本発明の鋼は後述するように深冷処理を含む熱ｆｉ理に
よって焼戻マルテンサイトの基地にデルタフェライトが
細かに混在する三相組織を示すのであるが、組織状態図
によるとＮｉが３％未ｌａの場合Ｃｒ約約１亢 みとな／）溶接イ１１が劣る。またＮｉが３％未満でＣ
ｒ約１３〜１４．５％の場合はマルテンザイ１−の基地
中のデルタフエライｌ−が増加して硬さよりもむしろ耐
力を低下させるようになる。一方Ｎｉが７％を超え、同
時にＣｒ，Ａ＜１７．５％を超えるとオーステナイＩ・
が残留し、その量が多くなって硬さ及び剛力の低下が著
しくなるので好ましくない。
よって焼戻マルテンサイトの基地にデルタフェライトが
細かに混在する三相組織を示すのであるが、組織状態図
によるとＮｉが３％未ｌａの場合Ｃｒ約約１亢 みとな／）溶接イ１１が劣る。またＮｉが３％未満でＣ
ｒ約１３〜１４．５％の場合はマルテンザイ１−の基地
中のデルタフエライｌ−が増加して硬さよりもむしろ耐
力を低下させるようになる。一方Ｎｉが７％を超え、同
時にＣｒ，Ａ＜１７．５％を超えるとオーステナイＩ・
が残留し、その量が多くなって硬さ及び剛力の低下が著
しくなるので好ましくない。
したがってＮｉは３〜７％、望ましくは４〜６％とし、
Ｃｒは１４．５〜１７．５％、望ましくは１５．５〜１
７％とするのが適当である。またこのようにするとＪＩ
Ｓ−３ＵＳ６３０と同様な溶接性を得ることができる。
Ｃｒは１４．５〜１７．５％、望ましくは１５．５〜１
７％とするのが適当である。またこのようにするとＪＩ
Ｓ−３ＵＳ６３０と同様な溶接性を得ることができる。
ＡＩは脱酸のため添加するが細粒作用があり、靭性改善
に有効である。しかしその量が多くなると鋼中の非金属
介在物による汚れの問題か生してくるので、０．００５
〜０．０５％とし、望ましくは０．０２〜０． （１３
５％とする。
に有効である。しかしその量が多くなると鋼中の非金属
介在物による汚れの問題か生してくるので、０．００５
〜０．０５％とし、望ましくは０．０２〜０． （１３
５％とする。
次に不可避元素について述べる。上記の化’？成分組成
の低Ｃ−１６Ｃｒ−５Ｎｉ鋼の焼戻ビッカース硬さの最
低値に及ばずＣｕ、ＭＯ，Ｖ、Ｎの影響を調査した結果
をＣ含有量に関連さ−ｌて示したのが第１図であり、横
軸にＣ含有量、縦Φ１１１には９５０℃焼入れ、６００
〜６１０℃焼戻のビッカース硬さが示しである。
の低Ｃ−１６Ｃｒ−５Ｎｉ鋼の焼戻ビッカース硬さの最
低値に及ばずＣｕ、ＭＯ，Ｖ、Ｎの影響を調査した結果
をＣ含有量に関連さ−ｌて示したのが第１図であり、横
軸にＣ含有量、縦Φ１１１には９５０℃焼入れ、６００
〜６１０℃焼戻のビッカース硬さが示しである。
図において上記の不可避元素を添加しない場合に０．０
２％Ｃ以下ではおよそ１Ｉｖ２１０〜２２８であり、０
含有量が増えても徐々に硬さを増し、０．０５％ＣでＩ
ｔ Ｖ ２３５であるのに対し、Ｃｕ。
２％Ｃ以下ではおよそ１Ｉｖ２１０〜２２８であり、０
含有量が増えても徐々に硬さを増し、０．０５％ＣでＩ
ｔ Ｖ ２３５であるのに対し、Ｃｕ。
Ｍｏ、Ｖを約０．０３％、Ｎを約０．０１５％添加した
場合には０．０２％Ｃ以下で１−１ ｖ ２３２〜２３
６であるのに、０．０３％ＣになるとＨｖ２５６（ＩＩ
Ｉマ０２２）に−に昇し、ＡＰＩ規格の−Ｊ二限に達し
てしまう。（１，（１３％のＣｕ、Ｍｏ、Ｖ、あるいは
０、０１５ ％のＮは前記したように工業的な′／８解
作蒸作業いて制御できる限界であるから、硬さＨＲＣ２
２を舘保するためにはＣを０．０２％以下とすることが
安仝Ｃあることが￥１する。換言すればＣを＋１．０２
％以Ｆとすれば、工業的に制御可能な０．０３％まで〔
、〕電Ｊ、 Ｍｏ、 Ｖ、或いは０．０１５％までＮの
含有がｊ′（容されることになる。
場合には０．０２％Ｃ以下で１−１ ｖ ２３２〜２３
６であるのに、０．０３％ＣになるとＨｖ２５６（ＩＩ
Ｉマ０２２）に−に昇し、ＡＰＩ規格の−Ｊ二限に達し
てしまう。（１，（１３％のＣｕ、Ｍｏ、Ｖ、あるいは
０、０１５ ％のＮは前記したように工業的な′／８解
作蒸作業いて制御できる限界であるから、硬さＨＲＣ２
２を舘保するためにはＣを０．０２％以下とすることが
安仝Ｃあることが￥１する。換言すればＣを＋１．０２
％以Ｆとすれば、工業的に制御可能な０．０３％まで〔
、〕電Ｊ、 Ｍｏ、 Ｖ、或いは０．０１５％までＮの
含有がｊ′（容されることになる。
Ｐ、Ｓに・ついＣいえば工業的熔解においていずれも０
．０２５％辺下に制御できるが、溶接性を改善し、さら
に腐食環境での孔食の発生を少なくするため１）、Ｓそ
れぞれ０．０１５％以下とする。
．０２５％辺下に制御できるが、溶接性を改善し、さら
に腐食環境での孔食の発生を少なくするため１）、Ｓそ
れぞれ０．０１５％以下とする。
−１−記の化学成分組成のステンレス鋼を焼戻マルテン
ザイトノ、（池に微細なデルタフエライｌ−が散在する
金属組織とし、かつＩ（ＲＣ２２ａ下、０．２％耐力５
５〜６３．３ ｋｇｆ ／ ｔａｘ２とする熱処理につ
いて述べれば次の通りである。
ザイトノ、（池に微細なデルタフエライｌ−が散在する
金属組織とし、かつＩ（ＲＣ２２ａ下、０．２％耐力５
５〜６３．３ ｋｇｆ ／ ｔａｘ２とする熱処理につ
いて述べれば次の通りである。
第２図の焼戻曲線によればＨＲＣ２２（Ｈｖ２５６）以
下となるのはＡｃ工変態点の６１０℃を中心として約６
００〜６４０℃の範囲である。しかしながら焼入月にた
いしてこの６１０℃前後で単一焼戻を行っただげではＩ
Ｉ ＲＣ２２以下になっ“ども逆変態オーステナイトの
析出のため耐力は低く、５０ ｋｇｆ ／ ｍｍ”以下
の値しか得られない。
下となるのはＡｃ工変態点の６１０℃を中心として約６
００〜６４０℃の範囲である。しかしながら焼入月にた
いしてこの６１０℃前後で単一焼戻を行っただげではＩ
Ｉ ＲＣ２２以下になっ“ども逆変態オーステナイトの
析出のため耐力は低く、５０ ｋｇｆ ／ ｍｍ”以下
の値しか得られない。
これを改善するため第１回焼戻として６２０℃×６時間
加熱、空冷した後、液体窒素（−１９６℃）に約１時間
浸漬して深冷処理（またはｇ−ブセロ処理ともいう）を
施し、逆変態オーステナイトをマルテンザイ１−に変態
させる。
加熱、空冷した後、液体窒素（−１９６℃）に約１時間
浸漬して深冷処理（またはｇ−ブセロ処理ともいう）を
施し、逆変態オーステナイトをマルテンザイ１−に変態
させる。
、 しかるの５第２回目の焼戻を行う。この焼戻温度ば
逆変態オーステナイトが析出し′ζ耐力を低下させるこ
とを防くため安全をみてＡｃ１変態点より約１０℃以下
とすることがＭ要であり、最適条件は５８０°Ｃ×１５
時間加熱、空冷である。
逆変態オーステナイトが析出し′ζ耐力を低下させるこ
とを防くため安全をみてＡｃ１変態点より約１０℃以下
とすることがＭ要であり、最適条件は５８０°Ｃ×１５
時間加熱、空冷である。
この方法に上ゲでＨＲＣ２２以下、０．２％耐力５５〜
Ｇ ３． ：（ｋ＋ｕ ／ ｍｍ２を保証することがで
きるトに、例えば−１２０℃の２ｍｍＶノツチシャルピ
ー値が７．５〜１１．１ ｋｇｆ ／龍２、破面遷移温
度が−１２２℃０） １ｒ１ｉ イ靭性を、また引張強
さ７４．３ｋｇｆ／婁園２、伸び２６％、絞り７６％、
両力／引張強さ比０．８１８の（荻れた機械的性質を得
ることができる。
Ｇ ３． ：（ｋ＋ｕ ／ ｍｍ２を保証することがで
きるトに、例えば−１２０℃の２ｍｍＶノツチシャルピ
ー値が７．５〜１１．１ ｋｇｆ ／龍２、破面遷移温
度が−１２２℃０） １ｒ１ｉ イ靭性を、また引張強
さ７４．３ｋｇｆ／婁園２、伸び２６％、絞り７６％、
両力／引張強さ比０．８１８の（荻れた機械的性質を得
ることができる。
第３図は本発明に係るステンレス鋼の所定熱処理後の％
ＪＱ微鏡＆ｌｌ織を示す写真であり、微ｉｔｎなデルタ
フエライ１−が分散する低炭素含有量の焼戻マル、テン
ザイト組織を示している。
ＪＱ微鏡＆ｌｌ織を示す写真であり、微ｉｔｎなデルタ
フエライ１−が分散する低炭素含有量の焼戻マル、テン
ザイト組織を示している。
以上説明したように本発明のステンレス鋼はＡＰＩ・６
１７思格の硬さ及び降伏点の規定を満足し、硫化水素応
力腐食割れに対する耐性に優れていると共に、規格上限
値近くの値を保証するうえに、優れた低温衝撃値および
機械的性質を自するのでコンプレソザ部品のように大き
な応力が作用する機械部品に好適である。
１７思格の硬さ及び降伏点の規定を満足し、硫化水素応
力腐食割れに対する耐性に優れていると共に、規格上限
値近くの値を保証するうえに、優れた低温衝撃値および
機械的性質を自するのでコンプレソザ部品のように大き
な応力が作用する機械部品に好適である。
また化学組成においても不可避元素を工業的に制御可能
な範囲まで含有することを許容するので工業的生産も容
易であり、熱処理も格別田作ではないので、各種機械部
品に使用することができ、実用上きわめて大きな効果が
得られる。
な範囲まで含有することを許容するので工業的生産も容
易であり、熱処理も格別田作ではないので、各種機械部
品に使用することができ、実用上きわめて大きな効果が
得られる。
第１図は不可避元素の含有量とＣ含有量の関係が硬さに
及はず影響を示すグラフ、第２図は第１回目の焼戻温度
と硬さとの関係を示すグラフ、第３図は本発明に係るス
テンレス鋼の熱処理後の金属組織を示す顕微鏡写真であ
る。 出願人代理人 弁理士 鴨志１）次男 ０、（％） 第 ｌ 図 第１叩目の坑医温瓜、（・Ｃ） 第２図 第３図
及はず影響を示すグラフ、第２図は第１回目の焼戻温度
と硬さとの関係を示すグラフ、第３図は本発明に係るス
テンレス鋼の熱処理後の金属組織を示す顕微鏡写真であ
る。 出願人代理人 弁理士 鴨志１）次男 ０、（％） 第 ｌ 図 第１叩目の坑医温瓜、（・Ｃ） 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＣＯ，０２％以下、 ＳｉＯ，１〜０．９％、Ｍｎ ０
．１〜０．９％、 Ｎｉ ３〜７ ％、Ｃｒ １４．５
〜１７．５％、 Ａ１ ０．００５〜０．０５％ よりなり、不可避元素が Ｐｏ、０１５％以下、Ｓ ０．０１５％以下、Ｃｕ０．
０３％以下、Ｍｏ ０．０３％以下、Ｖｏ、０３％以下
、 ＮＯ，０１５％以下であって、深冷処理を含む熱処
理によって焼戻マルテンサイ１−の基地に微細なデルタ
フェライトが散在する金属組織を有し、ロックウェルＣ
硬さ２２以下、０．２％耐力５５〜６３．３ｋｇｆ／關
２の硫化水素応力腐食割れ耐性の大きなマルテンリーイ
ト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2675684A JPS60169550A (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | 耐硫化水素性ステンレス鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2675684A JPS60169550A (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | 耐硫化水素性ステンレス鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60169550A true JPS60169550A (ja) | 1985-09-03 |
Family
ID=12202120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2675684A Pending JPS60169550A (ja) | 1984-02-15 | 1984-02-15 | 耐硫化水素性ステンレス鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60169550A (ja) |
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- 1984-02-15 JP JP2675684A patent/JPS60169550A/ja active Pending
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