JPS6120623B2 - - Google Patents
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- JPS6120623B2 JPS6120623B2 JP7587678A JP7587678A JPS6120623B2 JP S6120623 B2 JPS6120623 B2 JP S6120623B2 JP 7587678 A JP7587678 A JP 7587678A JP 7587678 A JP7587678 A JP 7587678A JP S6120623 B2 JPS6120623 B2 JP S6120623B2
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- steel
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本発明は高Mn耐熱鋼に関するもので、特に650
〜750℃ですぐれたクリープ破断強度を特徴とす
る高Mnオーステナイト耐熱鋼である。 従来、内燃機関、ガスタービン、化学工業等で
650〜750℃の温度範囲に用いられている耐熱鋼に
は、オーステナイト系のNi−Crステンレス、高
Mn耐熱鋼、超耐熱合金などがある。オーステナ
イト系ステンレス鋼のSUH310（0.2C−1Si−
1.5Mn−20Ni−25Cr）、SUH309（0.15C−0.5Si−
1.5Mn−13Ni−23Cr）、SUH330、インコロイ800
（0.07C−0.3Si−Mn−32Ni−20Cr−0.4Ti−
0.4Al）などは耐食耐酸化性は良好であるが、高
温強度が比較的弱いため負荷の小さいところに使
用される。高Mn耐熱鋼として知られている21−
4N鋼（0.55C−0.2Si−9Mn−4Ni−21Cr−0.4N）
は常温および高温の引張強さも高く安価ですぐれ
た材料であるが、クリープ破断強度が十分でなく
長時間使用される部品用としては問題がある。ま
たFe基、Ni基の超耐熱合金である例えばA286
（0.05C−0.2Si−0.3Mn−26Ni−15Cr−1.3Mo−
2.2Ti−0.25Al−0.3V）、インコネルX0.04C−
15Cr−1Nb−2.5Ti−0.9Al−7Fe−残Ni）などは
耐食耐酸化性、高温強度など極めてすぐれている
がNi含有量が多いため高価であり、更に活性な
Ti，Alなどを含むため真空溶解などの特殊な製
法が必要であるため高価な材料になる。 上述したように650〜750℃で使用される耐熱鋼
の場合、オーステナイト系ステンレス鋼は強度不
足、Fe基およびNi基の超耐熱合金は特性的には
極めてすぐれているが非常に高価であり、安価で
耐食耐酸化性が良く高温強度の高い材料の開発が
要望されている。 本発明の目的は高価なCo，Ｗを含まず、製造
が容易な材料で650〜750℃で高いクリープ破断強
度を有する鋼を得ることにあり、鋼を構成する各
成分を調整することにより、各成分間の相乗効果
をうまく組合わせることによつて安価な材料で高
い高温強度と良好な耐食耐酸化性のある鋼を得た
ものである。 高CrのMn鋼の場合、比較的Ni量が少ないため
フエライト相が現われやすくなり、このフエライ
トが現われると高温強度の低下、σ相による脆化
が生じるため好ましくなく、地としてはオーステ
ナイト単相にすることが必要で、このため本発明
鋼は前記したように各成分の組合せ調整、各成分
間の相乗効果の組合せによりオーステナイト単相
で高い高温強度と良好な耐食耐酸化性を有する鋼
を開発したのである。 次に成分限定理由について説明する。 Ｃは極めて強いオーステナイト生成元素で地を
オーステナイトにし、強度を上げるために必要な
元素であるが、0.15％以下だと本発明鋼の場合、
フエライトの析出が起り、0.5％を起えると常温
の強度を強くするが、クリープ破断強度を低くす
るため0.15〜0.50％とした。他成分との調整も必
要であるが、最も好ましくは0.2〜0.3％である。 Siは通常の鋼の脱酸に必要な量１％以下で十分
である。 Mnは本発明鋼において非常に重要な元素で、
Ｎとの組合せで強度向上、溶融塩（pbo，V2O5な
ど）に対する耐食性の改善に顕著な効果を与え
る。しかし4.5％未満だと、これらの効果はあま
り期待できない。またMnもオーステナイト生成
元素であるが、高Cr鋼のMn含有量を高くすると
σ相を析出しやすくなる。このためMnは4.5〜15
％とした。 Crは高温で使われる材料の場合、耐酸化性を
与え、しかも地に延性を与える唯一の元素で、本
発明鋼のように高Mn鋼のときには高いCr含有量
にしないと十分な耐酸化性が得られない。このた
め下限を18％とした。Cr量が25％を越えると熱
間加工性を低下させると共にフエライトが析出し
がちになり、σ相もでやすくなるので18〜25％と
した。製造性、特性上からはCr含有量の最も望
ましいのは20〜23％である。 Niは地をオーステナイトにするために必要な
元素で、他成分との調整でオーステナイト地に保
持可能な限り低くするのが望ましい訳であるが、
地、強度、耐食、耐酸化性などとの関係より５％
以上必要である。Ni量が多くなると溶融塩に対
する耐食性が悪くなることと鋼が高価になるため
に15％以下にした。 Moは極めて強いフエライト生成元素で多量添
加するとフエライト、σ相を生成させ、また高価
な元素であるため鋼を高くするが、適量添加の場
合は地に固溶して強化し、使用中析出物を析出し
て高温強度、特にクリープ破断強度の改善に著し
い効果を示す。このためMoは１〜４％とした
が、材料コスト、特性などから好ましいのは1.5
〜2.5％である。 Nb，Ｖも強いフエライト生成元素で、しかも
高価な元素であるが、微量添加することにより、
Ｃ，Ｎ，Moなどとの相乗効果でクリープ破断強
度の改善に顕著な影響を示すため各々0.1〜1.0％
とした。 Ｂは微量添加により結晶粒界に偏析し、クリー
プ破断強度を著しく改善するが、0.005％以下だ
とその効果が少ないので下限を0.005％とし、量
が多くなるほど効果も大きいが、溶接性を悪くす
るため上限を0.10％とした。特に鍛造鋼の場合に
は、0.03％位まででないと熱間加工性を低下させ
るので、0.03％以上は鍛造鋼に使用するのが望ま
しい。 ＮはＣと並ぶ強いオーステナイト生成元素であ
が、Ｃと違つて粒界析出を起さず均一に地に析出
し、Mnとの組み合せで強度を高くする元素であ
る。特にNiの低いMn鋼の場合、地をオーステナ
イトにする上で極めて重要な元素で本発明鋼の場
合、地をオーステナイトにする上で極めて重要な
元素で本発明鋼の場合、地をオーステナイトにす
る上で極めて重要な元素で本発明鋼の場合、地を
完全なオーステナイトにするために0.20％は必要
であるが、0.60％を越えると衝撃値が低くなり材
料がもろくなるため0.20〜0.60％とした。特性上
最も好ましい添加量は0.3〜0.4％である。 以上述べたように本発明鋼は高価な元素の含有
量を低くし、Ｃ，Mn，Ni，Cr，Mo，Ｖ，Nb，
Ｎ，Ｂなどを適量配合することによつて、地を完
全なオーステナイトにし、各成分間の相乗効果を
利用して耐食耐酸化性が良く、高いクリープ破断
強度を有する安価な材料を提供するものである。 以下に本発明鋼の特性を実施例で説明する。 第１表に本発明による高Mn耐熱鋼の組成およ
び比較のための従来鋼の組成を示す。試料No.１〜
No.４は本発明鋼の成分ですべての試料とも完全な
オーステナイト組織を示している。試料No.５は21
−4N（商標名）として知られている高Mn耐熱鋼
の成分であり、試料No.６はLCN−155（商標名）
として知られている弱析出型の超耐熱合金であ
る。 第２表は本発明鋼と従来鋼との機械的特性、
PbOに対する耐食試験結果を示す。本発明鋼の常
温引張強度は約100Kg／mm2でNo.５（21−4N）より
低いが、常温の強度は硬さに依存し、この系統の
オーステナイト鋼の硬さはＣ，Ｎの含有量によつ
て決まるため、Ｃ，Ｎ量の低い本発明鋼の常温強
度の低いのは当然である。しかし、Ｃ，Ｎの更に
低いNo.６（LCN−155）に比べると約20Kg／mm2本
発明鋼が高い。高温強度は高温に加熱されたとき
の組織の安定性に関係するため、常温強度の高い
No.５に比べ本発明鋼の高温強度は逆に高くなり、
高温で組織安定であることがわかる。またNi，
Co，Ｗなど高価な元素を多く含んだNo.６よりも
高い高温強度を本発明鋼は示す。特に高温での組
織安定性を見る方法としてクリープ破断強度があ
る。図は700℃で行なつたクリープ破断試験結果
を示したもので、1000時間での強度をNo.５（21−
4N）と比較すると３〜７Kg／mm2程高く、それだ
け負荷を大きくとれ、高温上使用する材料の場合
極めて有利であり、同じ負荷で使用する場合には
寿命が長くなる。或は材料の節約が可能になり工
業上の利点が大きい。またNi，Co，Ｗなど高価
な原料を多量に含むNo.６と比較しても本発明鋼の
クリープ破断強度は高く、安価な原料を主体と
し、高価な原料を少量添加し、各成分間の相乗作
用により高温強度の著しい改善をはかつた本発明
鋼は650〜750℃の温度用の耐熱鋼として非常に有
用である。 第２表に溶融PbOに対する耐食試験結果も示し
てあるが、PbOに対する耐食性が最もすぐれてい
るとして自動車の弁用鋼として多量に使われてNo.
５（21−4N）と比べて同等以上であり、本発明
鋼は弁用鋼としてもすぐれた鋼である。 以上述べたように、本発明鋼は高価なCo，Ｗ
などを含まず、製造が容易で常温および高温の強
度が高く、特に650〜750℃でのクリープ破断強度
が高く、しかも溶融塩に対する耐食性、耐酸化性
にすぐれた鋼であり、650〜750℃用の耐熱鋼とし
て広範囲な用途に使用可能で工業上の効果は非常
に大なるものがある。
〜750℃ですぐれたクリープ破断強度を特徴とす
る高Mnオーステナイト耐熱鋼である。 従来、内燃機関、ガスタービン、化学工業等で
650〜750℃の温度範囲に用いられている耐熱鋼に
は、オーステナイト系のNi−Crステンレス、高
Mn耐熱鋼、超耐熱合金などがある。オーステナ
イト系ステンレス鋼のSUH310（0.2C−1Si−
1.5Mn−20Ni−25Cr）、SUH309（0.15C−0.5Si−
1.5Mn−13Ni−23Cr）、SUH330、インコロイ800
（0.07C−0.3Si−Mn−32Ni−20Cr−0.4Ti−
0.4Al）などは耐食耐酸化性は良好であるが、高
温強度が比較的弱いため負荷の小さいところに使
用される。高Mn耐熱鋼として知られている21−
4N鋼（0.55C−0.2Si−9Mn−4Ni−21Cr−0.4N）
は常温および高温の引張強さも高く安価ですぐれ
た材料であるが、クリープ破断強度が十分でなく
長時間使用される部品用としては問題がある。ま
たFe基、Ni基の超耐熱合金である例えばA286
（0.05C−0.2Si−0.3Mn−26Ni−15Cr−1.3Mo−
2.2Ti−0.25Al−0.3V）、インコネルX0.04C−
15Cr−1Nb−2.5Ti−0.9Al−7Fe−残Ni）などは
耐食耐酸化性、高温強度など極めてすぐれている
がNi含有量が多いため高価であり、更に活性な
Ti，Alなどを含むため真空溶解などの特殊な製
法が必要であるため高価な材料になる。 上述したように650〜750℃で使用される耐熱鋼
の場合、オーステナイト系ステンレス鋼は強度不
足、Fe基およびNi基の超耐熱合金は特性的には
極めてすぐれているが非常に高価であり、安価で
耐食耐酸化性が良く高温強度の高い材料の開発が
要望されている。 本発明の目的は高価なCo，Ｗを含まず、製造
が容易な材料で650〜750℃で高いクリープ破断強
度を有する鋼を得ることにあり、鋼を構成する各
成分を調整することにより、各成分間の相乗効果
をうまく組合わせることによつて安価な材料で高
い高温強度と良好な耐食耐酸化性のある鋼を得た
ものである。 高CrのMn鋼の場合、比較的Ni量が少ないため
フエライト相が現われやすくなり、このフエライ
トが現われると高温強度の低下、σ相による脆化
が生じるため好ましくなく、地としてはオーステ
ナイト単相にすることが必要で、このため本発明
鋼は前記したように各成分の組合せ調整、各成分
間の相乗効果の組合せによりオーステナイト単相
で高い高温強度と良好な耐食耐酸化性を有する鋼
を開発したのである。 次に成分限定理由について説明する。 Ｃは極めて強いオーステナイト生成元素で地を
オーステナイトにし、強度を上げるために必要な
元素であるが、0.15％以下だと本発明鋼の場合、
フエライトの析出が起り、0.5％を起えると常温
の強度を強くするが、クリープ破断強度を低くす
るため0.15〜0.50％とした。他成分との調整も必
要であるが、最も好ましくは0.2〜0.3％である。 Siは通常の鋼の脱酸に必要な量１％以下で十分
である。 Mnは本発明鋼において非常に重要な元素で、
Ｎとの組合せで強度向上、溶融塩（pbo，V2O5な
ど）に対する耐食性の改善に顕著な効果を与え
る。しかし4.5％未満だと、これらの効果はあま
り期待できない。またMnもオーステナイト生成
元素であるが、高Cr鋼のMn含有量を高くすると
σ相を析出しやすくなる。このためMnは4.5〜15
％とした。 Crは高温で使われる材料の場合、耐酸化性を
与え、しかも地に延性を与える唯一の元素で、本
発明鋼のように高Mn鋼のときには高いCr含有量
にしないと十分な耐酸化性が得られない。このた
め下限を18％とした。Cr量が25％を越えると熱
間加工性を低下させると共にフエライトが析出し
がちになり、σ相もでやすくなるので18〜25％と
した。製造性、特性上からはCr含有量の最も望
ましいのは20〜23％である。 Niは地をオーステナイトにするために必要な
元素で、他成分との調整でオーステナイト地に保
持可能な限り低くするのが望ましい訳であるが、
地、強度、耐食、耐酸化性などとの関係より５％
以上必要である。Ni量が多くなると溶融塩に対
する耐食性が悪くなることと鋼が高価になるため
に15％以下にした。 Moは極めて強いフエライト生成元素で多量添
加するとフエライト、σ相を生成させ、また高価
な元素であるため鋼を高くするが、適量添加の場
合は地に固溶して強化し、使用中析出物を析出し
て高温強度、特にクリープ破断強度の改善に著し
い効果を示す。このためMoは１〜４％とした
が、材料コスト、特性などから好ましいのは1.5
〜2.5％である。 Nb，Ｖも強いフエライト生成元素で、しかも
高価な元素であるが、微量添加することにより、
Ｃ，Ｎ，Moなどとの相乗効果でクリープ破断強
度の改善に顕著な影響を示すため各々0.1〜1.0％
とした。 Ｂは微量添加により結晶粒界に偏析し、クリー
プ破断強度を著しく改善するが、0.005％以下だ
とその効果が少ないので下限を0.005％とし、量
が多くなるほど効果も大きいが、溶接性を悪くす
るため上限を0.10％とした。特に鍛造鋼の場合に
は、0.03％位まででないと熱間加工性を低下させ
るので、0.03％以上は鍛造鋼に使用するのが望ま
しい。 ＮはＣと並ぶ強いオーステナイト生成元素であ
が、Ｃと違つて粒界析出を起さず均一に地に析出
し、Mnとの組み合せで強度を高くする元素であ
る。特にNiの低いMn鋼の場合、地をオーステナ
イトにする上で極めて重要な元素で本発明鋼の場
合、地をオーステナイトにする上で極めて重要な
元素で本発明鋼の場合、地をオーステナイトにす
る上で極めて重要な元素で本発明鋼の場合、地を
完全なオーステナイトにするために0.20％は必要
であるが、0.60％を越えると衝撃値が低くなり材
料がもろくなるため0.20〜0.60％とした。特性上
最も好ましい添加量は0.3〜0.4％である。 以上述べたように本発明鋼は高価な元素の含有
量を低くし、Ｃ，Mn，Ni，Cr，Mo，Ｖ，Nb，
Ｎ，Ｂなどを適量配合することによつて、地を完
全なオーステナイトにし、各成分間の相乗効果を
利用して耐食耐酸化性が良く、高いクリープ破断
強度を有する安価な材料を提供するものである。 以下に本発明鋼の特性を実施例で説明する。 第１表に本発明による高Mn耐熱鋼の組成およ
び比較のための従来鋼の組成を示す。試料No.１〜
No.４は本発明鋼の成分ですべての試料とも完全な
オーステナイト組織を示している。試料No.５は21
−4N（商標名）として知られている高Mn耐熱鋼
の成分であり、試料No.６はLCN−155（商標名）
として知られている弱析出型の超耐熱合金であ
る。 第２表は本発明鋼と従来鋼との機械的特性、
PbOに対する耐食試験結果を示す。本発明鋼の常
温引張強度は約100Kg／mm2でNo.５（21−4N）より
低いが、常温の強度は硬さに依存し、この系統の
オーステナイト鋼の硬さはＣ，Ｎの含有量によつ
て決まるため、Ｃ，Ｎ量の低い本発明鋼の常温強
度の低いのは当然である。しかし、Ｃ，Ｎの更に
低いNo.６（LCN−155）に比べると約20Kg／mm2本
発明鋼が高い。高温強度は高温に加熱されたとき
の組織の安定性に関係するため、常温強度の高い
No.５に比べ本発明鋼の高温強度は逆に高くなり、
高温で組織安定であることがわかる。またNi，
Co，Ｗなど高価な元素を多く含んだNo.６よりも
高い高温強度を本発明鋼は示す。特に高温での組
織安定性を見る方法としてクリープ破断強度があ
る。図は700℃で行なつたクリープ破断試験結果
を示したもので、1000時間での強度をNo.５（21−
4N）と比較すると３〜７Kg／mm2程高く、それだ
け負荷を大きくとれ、高温上使用する材料の場合
極めて有利であり、同じ負荷で使用する場合には
寿命が長くなる。或は材料の節約が可能になり工
業上の利点が大きい。またNi，Co，Ｗなど高価
な原料を多量に含むNo.６と比較しても本発明鋼の
クリープ破断強度は高く、安価な原料を主体と
し、高価な原料を少量添加し、各成分間の相乗作
用により高温強度の著しい改善をはかつた本発明
鋼は650〜750℃の温度用の耐熱鋼として非常に有
用である。 第２表に溶融PbOに対する耐食試験結果も示し
てあるが、PbOに対する耐食性が最もすぐれてい
るとして自動車の弁用鋼として多量に使われてNo.
５（21−4N）と比べて同等以上であり、本発明
鋼は弁用鋼としてもすぐれた鋼である。 以上述べたように、本発明鋼は高価なCo，Ｗ
などを含まず、製造が容易で常温および高温の強
度が高く、特に650〜750℃でのクリープ破断強度
が高く、しかも溶融塩に対する耐食性、耐酸化性
にすぐれた鋼であり、650〜750℃用の耐熱鋼とし
て広範囲な用途に使用可能で工業上の効果は非常
に大なるものがある。
【表】
【表】
図は700℃のクリープ破断強度を求めた線図で
ある。
ある。
Claims (1)
- １ Ｃ 0.15％、Si １％以下、Mn 4.5〜15％、
Ni ５〜15％、Cr 18〜25％、Mo １〜４％、Ｖ
0.10〜1.0％、Nb 0.1〜1.0％、Ｎ 0.20〜0.60
％、Ｂ 0.005〜0.10％を含み、残部Feよりなり
650〜750℃で高いクリープ破断強度を有すること
を特徴とする高Mn耐熱鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7587678A JPS552775A (en) | 1978-06-22 | 1978-06-22 | High manganese heat resistant steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7587678A JPS552775A (en) | 1978-06-22 | 1978-06-22 | High manganese heat resistant steel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS552775A JPS552775A (en) | 1980-01-10 |
| JPS6120623B2 true JPS6120623B2 (ja) | 1986-05-23 |
Family
ID=13588907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7587678A Granted JPS552775A (en) | 1978-06-22 | 1978-06-22 | High manganese heat resistant steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS552775A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0463703U (ja) * | 1990-10-12 | 1992-05-29 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0672284B2 (ja) * | 1985-08-13 | 1994-09-14 | 関東特殊製銅株式会社 | 銅押出し用ライナー材 |
| IT1219414B (it) * | 1986-03-17 | 1990-05-11 | Centro Speriment Metallurg | Acciaio austenitico avente migliorata resistenza meccanica ed agli agenti aggressivi ad alte temperature |
| JP3073754B2 (ja) * | 1989-08-02 | 2000-08-07 | 日立金属株式会社 | エンジンバルブ用耐熱鋼 |
| JP2543417B2 (ja) * | 1989-12-05 | 1996-10-16 | トヨタ自動車株式会社 | 弁用鋼 |
| US5906791A (en) * | 1997-07-28 | 1999-05-25 | General Electric Company | Steel alloys |
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-
1978
- 1978-06-22 JP JP7587678A patent/JPS552775A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0463703U (ja) * | 1990-10-12 | 1992-05-29 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS552775A (en) | 1980-01-10 |
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