JPS6033185B2 - 高腐食疲労強度二相ステンレス鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、腐食疲労強度にすぐれたオーステナィトフェ
ニライト相ステンレス鋼に関する。

腐食性環境で使用される材料としてステンレス鋼が広く
使用されているが、腐食と繰返し負荷が同時に作用する
使用条件で良好な耐久性を得るには、一母史耐食性のほ
かに、腐食疲労強度にもすぐれる材料でなければならな
い。高い腐食疲労強度が要求される例として、抄紙機に
用いられるサクションロールが挙げられる。このサクシ
ョンロ−ル材としては、従来ＪＩＳＳＯＳＩなどのマル
テンサイト系ステンレス鋼やＪＩＳＳＣＳＩ３、ＳＣＳ
Ｉ４などのオーステナィト系ステンレス鋼が使用されて
いるが、これらは腐食疲労強度が十分でなく、塩素イオ
ン（Ｃそ‐）を含む腐食環境下で比較的早期に疲労し、
長時間の安定した使用に耐え難いという問題がある。本
発明は、上記事情にかんがみてなされたものであり、Ｃ
ｒ−Ｎｊ−Ｆｅ系にＭｏ、Ｃｕ、ＷおよびＣｏを複合添
加するとともに、鋼組織をオーステナィトおよびフェラ
イトの二相となし、該両相の量比を特定することにより
、Ｃそ‐イオン等を含む腐食環境における疲労強度を著
しく高め、すぐれた耐久性を保証することに成功した。

すなわち、本発明は、Ｃ ０．１％以下ぐ％」は「重量
％」である。

以下同じ）、Ｓｉ２．０％以下、Ｍｎ２．０％以下、Ｐ
Ｏ．０４％以下、Ｓ Ｏ．０４％以下、Ｎｉ４．０〜
１０．０％、Ｃｒ２０．０〜２８．０％、Ｍｏｌ．０〜
５．０％、Ｃｕｌ．０〜４．０％、Ｗ Ｏ．２〜２．０
％、Ｃｏｏ．１〜１．０％、残部実質的にＦｅからなり
、かつオーステナィトとフェライトに二相組織を有し、
該組織におけるフェライト量が３０〜８０％である腐食
疲労強度にすぐれた二相ステンレス鋼を提供する。次に
、本発明鋼の成分限定理由につて説明する。Ｃ：０．１
％以下 基地への固溶、炭化物の析出等により強度が高められる
が、多量に含有されると、クロム炭化物（Ｃら３Ｃ６な
ど）の析出により、耐食性や轍性が劣化するので、上限
を０．１％とする。

Ｓｉ：２．０％以下 強力な脱酸剤であり、また鋳造性を改善するために加え
られるが、２．０％をこえると、鋼の腕化をまねくので
、２．０％以下とする。

Ｍｎ：２．０％以下 脱酸、脱硫を目的に加えられ、また鋳造性改善効果を有
するが、多量に含まれると、耐食性を損うので、２．０
％以下とする。

ＰおよびＳ：それぞれ０．０４％以下 いずれも不純元素であり、耐食性や機械的性質を劣化さ
せるので、可及的に低いことが望ましいが、工業的製法
の観点から、それぞれ０．０４％を上限として存在を許
容する。

Ｎｉ：４０〜１０．０％ 強力なオーステナィト生成元素であり、鋼組織に所要量
のオーステナィトを与えるために欠くことができず、ま
た靭性、耐食性の改善に顕著な効果を有する。

このために、少くとも４．０％の添加を要する。但し、
多量に含まれると、オーステナィト量が過多となり、オ
ーステナィトとフェライトの量的バランスを失する。本
発明鋼は、良好な腐食疲労強度を確保するためにフェラ
イト量が面積率で３０〜８０％の二相組織であることを
要するので、多量に添加は避けねばならない。むろん、
該両相の量比は、Ｃｒなどのフェライト生成元素との量
的割合に依存する。本発明は、この点より、Ｎｉ量の上
限を１０．０％とする。Ｃｒ：２０．０〜２８．０％ フェライト生成元素であり、ステンレス鋼として必要な
耐食性を発揮させるための重要な元素で、高強度、高耐
食性を確保するために少くとも２０．０％を要する。

但し、多量に含まれると、靭性が劣化するので、２８．
０％以下とする。Ｍｏ：１．０〜５．０％ フェライト生成元素であり、また耐食性、就中「耐孔食
性の改善に有効である。

１．０％に満たないと、その効果が十分でなく、一方５
．０％をこえると、鞠性の低下、。

相の析出促進による材質劣化をきたす。よって上記範囲
とする。Ｗ：０．２〜２．０％ フェライト生成元素であり、耐食性の改善に寄与する。

特に腐食疲労強度の向上に多大の効果を有し、Ｃｕ等と
複合添加されるとき、その効果は顕著にあられる。この
ため、少くとも０．２％の添加を要する。ただし、２．
０％をこえると、効果はほぼ飽和し、コスト上昇に対す
る効果が少くなり経済的に不利である。Ｃｕ：１．０〜
０．４％ オーステナイト生成元素であり、またオーステナィト相
の固熔強化、並びに非酸化性酸に対する耐食性の向上を
もたらす。

これらの効果および前記Ｗとの複合効果（腐食疲労強度
の向上）を得るために１．０％以上の添加を要するが、
多量に含まれると金属間化合物の析出により腕化などの
材質劣化をきたすので、４．０％を上限とする。Ｃｏ：
０．１〜１．０％オーステナィトの生成元素であり、ま
た強度の向上および腐食疲労強度の改善をもたらす。

特に腐食疲労強度改善効果は前記Ｃｕ、Ｗと複合添加さ
れるとき顕著である。これらの効果を得るために、少く
とも０．１％を要するが、１．０％をこえると効果はほ
ぼ飽和するので、実用上１．０％を上限とする。本発明
ステンレス鋼は上記規定の成分組成を有することにより
、組織的にはフェライト３０〜８０％の二相組織を形成
し、卓越した耐食性を備え、特に後記実施例にも示され
るように腐食疲労強度にすぐれるとともに、良好な機械
的諸性質を具備する。

本発明鋼は上記のように耐食性と機械的性質にすぐれる
が、特に用途上、高靭性を望む場合には、Ｃ量の１ぴ音
量とＳｉ量との和〔１に（％）十Ｓｉ（％）〕が２．０
％以下となるように、ＣおよびＳｉ量を制限することが
望ましく、これにより後記のように高い衝撃値を確保す
ることができる。

また、一般に二相ステンレス鋼では、強力なオーステナ
ィト生成元素であるＮを積極的に添加し、オーステナィ
トの固溶強化、耐食性の改善をはかることも行なわれて
いるが、多量の添加はブローホールの発生のみならず、
耐食性の悪化や材質の腕化を伴なうので、本発明鋼では
、これを不純物元素とし、含有量の上限を０．０８％に
規定する。

より好ましくは、０．０４％以下である。なお、本発明
ステンレス鋼は、銭鋼品等として好適に用いられ、溶解
・鋳造後の固溶化処理は常法に従って行なえばよい。次
に実施例を挙げて本発明鋼の材料特性を具体的に説明す
る。

実施例 第１表に示す各種成分組成のステンレス鋼を溶製・鋳造
し、１１００ｑｏｘがｒの固溶化処理・水冷を行ない、
得られた各供試鋼について耐食性および機械的性質を測
定した。

供試鋼Ｎｏ．１〜６は本発明鋼、Ｎｏ．１０１〜１０５
は比較のための二相ステンレス鋼（Ｎｏ．１０１はＪＩ
ＳＳＣＳＩＩ相当材）である。第２表に試験結果を示す
。表中の腐食疲労強度は、Ｃ夕‐１００皿ｐｍ、ＳＱ‐
‐２５岬ｐｍを含むｐＨ３の腐食環境中、荷重繰返し回
数１ぴサイクルの条件における回転曲げ疲労試験の破断
強度を示す。また、第１図に各供試鋼のＣおよびＳｉ量
〔１に（％）十Ｓｉ（％）〕と衝撃値の関係を示す。図
中のｒ・一は本発明鋼、「ｏ」は比較鋼である。第１表
供試鋼の化学成分組成（ｗｔ多）およびフェラィト量
（面積努）第２表 材料特性前記試験結果から明らかな
ように、本発明鋼は、塩素イオンを含む腐食環境中で、
比較鋼にくらべ約１．３〜２．４倍の疲労強度を示す。

ちなみに、比較鋼Ｎｏ．１０５はＷ等の含有量が不足し
ているため、またＮｏ．１０４は、Ｗ、Ｃｕ、Ｃｏ等の
元素をすべて含むが、Ｎｉ量が多過ぎ、二相のバランス
を失しているため、いづれもその腐食疲労強度は極めて
低い。また、本発明鋼は、強度、伸び、靭性等の機械的
性質についても、比較鋼と同等もしくはそれ以上である
ことが判る。

特に第１図に示すように、１庇（％）十Ｓｉ（％）が２
．０％以下となるように、ＣおよびＳｉ量を制限するこ
とにより、約１０ｋ９．ｍ／地以上の高い衝撃値を確保
することができる。以上のように、本発明に係るステン
レス鋼は、耐食性、特に腐食疲労強度にすぐれ、かつ良
好な機械的性質を備える。

本発明ステンレス鋼は、例えば製紙用サクションロール
などのように、腐食と疲労が同時に作用する環境中で従
来材を凌篤する耐久性を保証する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、衝撃値に及ぼすＣおよびＳｉ量〔１に（％）
十Ｓｉ（％）〕の影響を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃ０．１％以下、Ｓｉ２．０以下、Ｍｎ２．０％以
   下、Ｐ０．０４％以下、Ｓ０．０４％以下、Ｎｉ４．０
   〜１０．０％、Ｃｒ２０．０〜２８．０％、Ｍｏ１．０
   〜５．０％、Ｃｕ１．０〜４．０％、Ｗ０．２〜２．０
   ％、Ｃｏ０．１〜１．０％、Ｎ０．０８％以下、残部実
   質的にＦｅからなり、かつフエライト量が３０〜８０％
   のフエライト−オーステナイト二相組織を有することを
   特徴とする高腐食疲労強度二相ステンレス鋼。 ２ Ｃ量の１０倍量とＳｉ量の和〔１０Ｃ（％）＋Ｓｉ
   （％）〕が２．０％以下であることを特徴とする上記第
   １項に記載の高腐食疲労強度二相ステンレス鋼。