JPS61250149A - 耐高温酸化性に優れたオ−ステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、耐高温酸化性に優れたオーステナイト系ス
テンレス鋼に関するものである。

［従来の技術および発明が解決しようとする問題点］ 従来、検討されてきた耐熱鋼として代表的なものに、フ
ェライト系では、ＪＩＳ　　ＦＣＨ−１゜ＦＣＨ−２な
どのＦｅ　−Ｏｒ−ＡＭ系合金があり、また、オーステ
ナイト系では、５ＵＳ３０９，５ＵＳ３１０などのステ
ンレス鋼がある。

前者のＦｅ　−Ｃｒ−Ａｌｌ系合金は、表面にＣｒ　２
０ａ　　Ａ　’ｌｚ　Ｏｓを主成分とする保護被膜を生
成するため、耐酸化性や酸化スケールの耐剥離性に優れ
ている。しかしながら、これらのフェライト系合金は、
オーステナイト系鋼に比べ、高温強度が著しく低く、溶
接性や加工性に劣るなどの欠点を有している。

他方、後者のオーステナイト系ステンレス鋼は、耐酸化
性や酸化スケールの耐剥離性にやや劣るが、優れた高温
強度と加工性を有している。

これに対し、近年、オーステナイト系ステンレス鋼の耐
酸化性や酸化スケールの耐剥離性改善のため、Ａｎや３
ｉの添加、さらにはＹ、Ｃｅ。

Ｌａなとの希土類元素（金ｌ１Ｉ）を複合添加する試み
がなされているが、必ずしも十分な効果を得ていないの
が実情である。

そこで、この発明は、優れた耐酸化性や酸化スケールの
耐剥離性を備える、耐高温酸化性に優れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼を提供することを目的とするものであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 上述したような状況の下、本願発明者は、長期間にわた
って研究を重ねてきた結果、オーステナイト系ステンレ
ス鋼に希土類元素の酸化物ならびにアルミニウムおよび
／または珪素の少なくとも１種以上の酸化物を複合添加
することにより、従来の希土類元素あるいはアルミニウ
ムや珪素をそのまま添加するものに比べて、さらに優れ
た耐酸化性および酸化スケールの耐剥離性を有する材料
の開発に成功した。

すなわち、この発明のオーステナイト系ステンレス鋼は
、希土類元素の酸化物を重量比で０．１〜２．０％、な
らびにアルミニウムおよび／または珪素の少なくとも１
種の酸化物をＭ量比で０゜１〜４．０％複合添加された
ことを特徴とするものであり、それによって耐高温酸化
性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が提供される
。

上述の希土類元素、アルミニウムおよび珪素の各酸化物
の添加方法としては、 （１）　オーステナイト系ステンレス鋼の合金粉末また
は各成分の金属粉末と上述の各酸化物粉末とを混合また
はメカニカル７０イングする方法や、 （２）　オーステナイト系ステンレス鋼の溶湯中に、窒
素またはアルゴンなどの不活性ガスのインジェクション
を行ない、このガス中に上述の各酸化物粉末を搬送し、
投入する方法 がある。なお、前者の方法（１）については、高温強度
に優れたスーパーアロイの製法として既に知られている
が、オーステナイト系ステンレス鋼を対象としたものは
ない。

次に、この発明における酸化物添加量の限定理由につい
て説明する。

希土類元素酸化物は、酸化速度の低減ならびに酸化皮膜
の剥離抑制効果をもたらす重要な成分である。また、Ａ
ｕや３ｉの酸化物も、上記の効果をもたらすが、希土類
元素酸化物と複合添加することにより、その効果はさら
に向上する。

第１図に市販鋼５ＵＳ３０４に種々の量のＹ２Ｏ、を添
加したものについて、また、第２図には、０．９６％の
Ｙ　ｚ　Ｏ＝を添加したものにさらにＡｌ２Ｏ−または
５ｉ０２を種々の量で添加した材料について、それぞれ
、１０００℃で２００時間加熱したときの酸化増量を示
す。

これら第１図および第２図から明らかなように、上記の
効果を得るには、希土類元素の１種または２種以上の酸
化物を最低０．１重量％含有する必要がある。ただし、
希土類元素酸化物を２．０重量％を越えて含有しても、
効果はあまり変わらず、また、加工が困難となるため、
２．０重量％を上限として含有することが好ましい。ま
た、さらにＡ　１１０．やｓｔ　０２を複合添加すると
、その効果はさらに向上している。しかしながら、０．
１重量５未満では、この効果があまり得られていないの
で、下限を０．１１１％とする。また、４゜０重量％を
越えて含有しても、耐酸化性はさほど改良されない上、
加工性も著しく害されるので、上限を４．０重量％とす
る。

ｒ実施例］ 次に、この発明の特性について実施例を挙げて説明する
。次の表は、供試材の化学成分（重量％）を示す。

（以下余白） 第３図は、上記表に示した本発明鋼および比較鋼を、６
００〜１２００℃の大気中で２００時間酸化実験を行な
った結果を示したものであり、酸化増量をｇ／１１’の
単位で表わしたものである。

第３図から明らかなように、希土類元素および、１１や
Ｓｉの各酸化物を複合添加したもの（本発明鋼Ａ、Ｂ、
Ｃ）は、比較鋼り、Ｅ、さらには、希土類元素の金属を
添加した比較鋼Ｆ、、Ｇや希土類元素の酸化物を単独で
添加した比較鋼Ｈに比べ、酸化増量が著しく減少してお
り、本発明鋼における希土類元素の酸化物ならびにアル
ミニウムおよび珪素の少なくとも１種の酸化物の複合添
加による効果が非常に大きいことを示している。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明のオーステナイト系ステ
ンレス鋼は、従来のアルミニウムや珪素あるいは希土類
元素の金属の添加、ざらには公知ではないが比較例とし
て挙げた希土類元素の酸化物の添加による耐高温酸化性
改善よりも、著しく効果の大きいものであり、極めて有
利な耐高温酸化性のオーステナイト系ステンレス鋼とし
て利用され得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、市販鋼５ＬＩＳ３０４にＹ２Ｏ，の添加型を
種々変化させた材料を、１０００℃、２００時間加熱し
たときの酸化増ｍを示すグラフである。 第２図は、市販鋼５ＵＳ３０４に０．９６重量％のＹ　
２０−を添加した材料にざらに種々の量のＡＱ、２０．
またはＳｉＯ□を複合添加した材料を、１０００℃、２
００時間加熱したときの酸化増量を示すグラフである。 第３図は、本発明鋼および比較鋼を、６００〜１２００
℃で２００時間加熱したときの酸化増量を示すグラフで
ある。 晃１図 Ｙ２Ｏ，ｔ−（ｗ竜−／、） 第　２　図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）オーステナイト系ステンレス鋼において、希土類
   元素の酸化物の１種または２種以上を重量比で０．１〜
   ２．０％添加し、さらに重量比で０．１〜４．０％のア
   ルミニウムおよび／または珪素の少なくとも１種以上の
   酸化物を複合添加してなることを特徴とする、耐高温酸
   化性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
2. （２）希土類元素の酸化物は、イットリウム、セリウム
   、ランタンからなる群より選ばれた少なくとも１種の酸
   化物である、特許請求の範囲第１項記載の耐高温酸化性
   に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
3. （３）希土類元素ならびにアルミニウムおよび／または
   珪素の少なくとも１種の各酸化物の添加方法として、オ
   ーステナイト系ステンレス鋼の合金粉末または各成分の
   金属粉末と、前記酸化物粉末とを、混合またはメカニカ
   ルアロイングすることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の耐高温酸化性に優れたオーステ
   ナイト系ステンレス鋼。
4. （４）希土類元素ならびにアルミニウムおよび／または
   珪素の少なくとも１種の各酸化物の添加方法として、不
   活性ガスインジェクション法により、オーステナイト系
   ステンレス鋼の溶湯中へ搬送・投入することを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項または第２項記載の耐高温酸
   化性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
5. （５）不活性ガスインジェクション法で用いられる不活
   性ガスは、窒素またはアルゴンである、特許請求の範囲
   第４項記載の耐高温酸化性に優れたオーステナイト系ス
   テンレス鋼。