JPS619557A - 耐応力腐食割れ性および耐孔食性に優れたオ−ステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents

耐応力腐食割れ性および耐孔食性に優れたオ−ステナイト系ステンレス鋼

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JPS619557A
JPS619557A JP13038184A JP13038184A JPS619557A JP S619557 A JPS619557 A JP S619557A JP 13038184 A JP13038184 A JP 13038184A JP 13038184 A JP13038184 A JP 13038184A JP S619557 A JPS619557 A JP S619557A
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JP
Japan
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less
stainless steel
stress corrosion
austenitic stainless
corrosion cracking
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Pending
Application number
JP13038184A
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English (en)
Inventor
Hayao Kurahashi
倉橋 速生
Yuji Sone
雄二 曽根
Kayoko Wada
和田 佳代子
Yoichi Nakai
中井 揚一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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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】 この発明は耐塩化物応力腐食割れ性および耐食性(%に
耐孔食性)に優れ九オーステナイト系ステンレス鋼に関
し、よシ詳しくは、上水、中水等、生活用水を使用する
貯湯槽や湯沸器の如く、生活環境に多い3.5%以下の
低濃度塩化物環境において使用するに適したオーステナ
イト系ステンレス鋼に関するものである。
周知の如< SUS 304鋼などのオーステナイト系
ステンレス鋼は、主合金成分のCrおよびNiによって
優れた耐食性を示すとともに、溶接性、加工性にも優れ
ているため、耐食性が要求される用途等に広く使用され
ている。しかしながらオーステナイト系ステンレス鋼は
、微量の(J″′′イオンむ比較的高温の上水や中水道
あるいは工業用水環境で応力腐食割れを起す場合があシ
、その対策に苦慮していたのが実情である。
そこで前述のような微量のC1−イオンを含む環境、す
なわち低濃度塩化物環境で使用される用途に対しては、
フェライト系ステンレス鋼が脚力腐食割れを生じ難いこ
とから、MOを添加して耐食性を高めたSUS 444
鋼等の高純度フェライト系ステンレス鋼が最近では使用
されることが多くなっている。しかしながらこの種の高
純度フェライト系ステンレス鋼は、コストが高いに加え
て、加工性や溶接性に劣る欠点があシ、そのため一般に
普及するには至っていない。したがって本来耐食性が優
れかつ加工性、溶接性も良好なオーステナイト系ステン
レス鋼の耐応力腐食割れ性を改善し、前述のような低濃
度塩化物環境で優れた耐応力腐食割れ性を示すようにし
たオーステナイト系ステンレス鋼の開発が強く望まれて
いた。
ところでオーステナイト系ステンレス鋼の耐応力腐食割
れ性の改善に関しては、従来から種々の研究がなされて
おシ、その場合の応力腐食割れ促進試験環境としては主
として高温高塩化物濃度の溶液が使用されていた。しか
しながらこのような環境下におけるステンレス鋼の応力
腐食割れに及ぼすMoやSi等の添加元素の効果は、使
用される塩化物の種類によって著しく異なることが知ら
れておシ、シたがってこのような高濃度塩化物溶液環境
での試験結果に基いて、生活環境に多い低濃度塩化物環
境で優れた耐応力腐食割れ性を示すステンレス鋼を開発
することは困難である。そこでこのような不利を克服し
、低濃度塩化物環境下において比較的短時間で再現性良
く耐応力腐食割れ性を調べることができる方法が、特開
昭57−47850号公報中に開示されている。この方
法は、スポット溶接試験片を3.5%以下の低濃度の食
塩水溶液の気液界面に浸漬するものであり、隙間構造と
気液界面における食塩の濃化現象を利用して、実環境に
おいて応力腐食割れが発生する場所の環境を短期間に再
現するものといえる。そしてこの方法を適用することに
よって、前記公報に記載されている如く、Cuを添加し
て低濃度塩化物環境で著しく耐応力腐食割れ性の優れた
オーステナイト系ステンレス鋼を開発するに至った。
しかしながらその後さらに実験を重ねて、隙間構造をも
たないTIG溶接パイプを3.5チ以下の濃度の食塩水
溶液の気液界面に浸漬してその応力腐食割れ性を調べた
ところ、Cuを添加したオーステナイト系ステンレス鋼
は、応力腐食割れは起こさないものの、耐孔食性に劣る
ことが判明した。このことは、スポット溶接試験片を用
いた試験では。
隙間腐食が優先的に起るため、孔食に関する情報が得ら
れなかったためと考えられる。
この発明は以上の事情を背景としてなされたものであシ
、低濃度塩化物環境下において耐応力腐食割れ性のみな
らず耐孔食性も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。
本発明者等は前述のようにCuを添加したオーステナイ
ト系ステンレス鋼におけ6Cuが応力腐食割れを防止す
る機構を詳細に検討した結果、Cuが孔食内での鋼の溶
解速度を促進していることによるものであることが判明
した。そしてこのことは、とシもなおさずCuが耐孔食
性を劣化させている原因でもあることが判萌した。そこ
で本発明者等は、Cuの応力腐食割れ防止効果を損なう
ことなく、SUS 304鋼なみの耐孔食性を有するオ
ーステナイト系ステンレス鋼を開発すべく鋭意実験・検
討を重ねた結果、Cuの添加と同時に、MoおよびNを
少量含有させることによって、低濃度塩化物環境下にお
いて優れた耐応力腐食割れ性と耐孔食性とが同時に得ら
れることを見出し、この発明をなすに至ったのである。
具体的には、本願の第1発明は、C≦006チ、St≦
1.0チ、MnS2.8%、S≦0.005%、6チ≦
Ni≦20%、16%≦Cr≦25%、1.5チ< C
u < 2.5%、0.2 % < Mo < 0.6
 % 、0.05 ’16<N<0.15%を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物よりなる耐応力腐食割
れ性および耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレ
ス鋼を提供する。
また本願の第2発明は、C≦0.06%、Si≦1、 
O% s MnS2.8 %、S≦0.005%、6%
≦Ni≦20チ、 16%≦Cr≦25%、 1.5 
fp (Cu〈2.5チ、02%(Mo < 0.6チ
、0.05%<N<0.15チを含み、かつTi 、 
Nb 、 Zrのうちから選ばれた1種もしくは2種以
上の元素をそれぞれ01〜10%の範囲で含有し、残部
がFeおよび不可避的不純物よりなる耐応力腐食割れ性
および耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を
提供する。
以下この発明についてさらに具体的に説明する。
この発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、耐応力腐
食割れ住改善のためのCuの添加と同時に少量のMoお
よびNを添加することによって、耐応力腐食割れ性を損
なうことなく耐孔食性を向上させたものであシ、このよ
うなCuとMo 、 Nの同時添加の効果は、本発明者
等がTIG溶接パイプを3.5%以下の濃度の食塩水溶
液の気液界面に2チ月浸漬させる実験を行なって、各種
合金元素が耐応力腐食割れ性および耐孔食性に及ぼす影
響を詳細に検討した結果見出されたものである。
次にこの発明における成分限定理由を説明する。
C: Cは少なければ少ない程、ステンレス鋼における
粒界腐食が生じ難くなるが、Cを少なくするためには製
造コストが上昇するから、耐応力腐食割れ性を損なわな
い範囲で上限を0.06%とした。
Si:Siは耐応力腐食割れ性の改善には特に関係しな
いが、通常の製鋼過程において脱酸のためにある程度必
要とされるから、機械的性質を損なわない範囲で上限を
10チとした。
Mn :  Mnは製鋼時の脱酸剤、脱硫剤として使用
されるが、過剰に含まれる場合には硫化物が鋼中に多量
に残存して孔食の核となるから、孔食性を劣化させるC
uを添加するこの発明の鋼の場合には、通常の鋼よりも
上限を下げて、0. s %以下とした。
S: Sは不純物として不可避的に混入する元素である
が、特に0.005%を越えれば鋼中に残留するマンガ
ン硫化物が孔食の起点とな、す、ステンレス鋼の耐孔食
性を劣化させるから、上限を0.005チとした。
Ni :  Niはオーステナイト相を保持するための
主要元素であシ、オーステナイト系ステンレス鋼とする
だめには6%以上が必要であるが、20%を越える添加
はコスト的に不利となるから、6〜20%の範囲内とし
た。
Cr :  Crはステンレス鋼の基本成分でアシ、ス
テンレス鋼としての耐食性を得るためには最低13チの
Crを必要とするが、さらに安定した耐食性を得るため
には16%以上のCrを必要とする。−万Crの添加量
が25%を越えれば、オーステナイト相を維持するため
に必要なN1量が増すだけでなく、Crの金属化合物の
析出によシ製造が困難となるから、16〜25チの範囲
に限定した。
Cu:Cuは耐応力腐食割れ性の向上に著しく効果があ
シ、その効果を充分に得るためには少なくとも1.5チ
を越えるCu添加が必要となるが、2.5%以上のCu
添加は著しく耐孔食性を劣化させるから、1.5%を越
え2.5チ未満の範囲に限定した。
Mo :  Moは耐孔食性の改善に効果のある元素で
あるが、そのためには0.2%を越える添加が必要であ
り、Moはその添加量を多くするほど耐食性の改善に効
果がある。しかしながら0.6%以上のMOを添加すれ
ば、Cuの応力腐食割れ防止効果を阻害してしまうから
、0.1%を越え06チ未溝の添加量とした。
N: Nはオーステナイト生成元素であって、同じくオ
ーステナイト生成元素であるMnの添加量を少くした分
だけ補なうとともに、同じくオーステナイト生成元素で
あるMOを少ない範囲に抑えた分を補なって、オーステ
ナイト相を充分に確保するために0.05チを越える量
が必要である。またNは耐孔食性を改善する元素である
が、0.15%以上となればCuの添加による耐応力腐
食割れ性を損なうから、0.05%を越え0.15%未
滴の範囲とする必要がある。
以上の各元素は第1発明のオーステナイト系ステンレス
鋼における必須元素であって、その他はFeおよび不可
避的不純物とされる。このような成分組成とすることに
よって、主として生活用水を対象とした、3.5%以下
の低濃度塩化物環境におけス耐広力産4+−制れ袢卦t
rメ耐石舎件の優れたオ−ステナイト系ステンレス鋼を
提供することができる。
また本願の第2発明の場合には、上記各元素に加えて、
Ti 、 Nb 、 Zrのうちから選ばれた1種また
は2種以上の元素を少量添加することによって、上述の
効果のほか、溶接部における粒界型応力腐食割れ防止効
果を改善し、オーステナイト系ステンレス鋼の使用範囲
をさらに拡大することができる。すなわち、Ti 、 
Nb 、 ZrはいずれもCとの結合力がCrよシ大き
いから、溶接部のCrが結晶粒界において炭化物を生成
してCr欠乏層を形成することを阻止し、その結果溶接
部での粒界型応力腐食割れを防止する効果を発揮する。
このようなTi。
Nb 、 Zrの効果は、それぞれ0.1%未満では充
分ではなく、また1、0チを越えればその効果が飽和し
てコスト上昇を招くだけであるから、それぞれ0.1〜
1.0%の範囲内とした。
以下にこの発明の実施例を比較例とともに記す。
第1表の鋼A−Gは、この発明の鋼成分に類似するが、
Mn 、 S 、 Cu 、 Mo 、 Nのうちの1
以上がこの発明の限定範囲を外れるものであシ、また鋼
H,Iは第1発明の成分範囲内のもの、鋼J−0は第2
発明の成分範囲内のものであシ、これら各鋼に対して次
のような試験方法によって耐応力腐食割れ性および耐孔
食性の比較試験を行なった。
すなわち、厚さ1.0 gの冷延板から直径25■のT
IG溶接パイプを製造し、この溶接パイプから長さ50
篩の試験片を切出し、脱脂処理後、塩素イオン濃度がt
 o o o ppm (食塩濃度換算0625チ)で
濃度が80℃の溶液の気液界面に、試験片の長手方向中
央が位置するように浸漬した。そして2チ月間浸漬後の
腐食減量にて耐孔食性を調べるとともに、力2−チェッ
クおよび顕微鏡観察して応力腐食割れの有無を判定した
。なおここで、上述の試験環境での腐食はすべて孔食と
考えられるから、腐食減量によシ耐孔食性を評価するこ
とができる。これらの試験結果を第1表に併せて示すO 第1表において、鋼Aは市販のSUS 304鋼であシ
、この場合Cuの含有量が0.11−とわずかであるた
め応力腐食割れを生じた。但し孔食による腐食減量は7
.6 tvと比較的小さく、他の鋼については鋼Aの腐
食減量を基準として耐孔食性を評価することができる。
Cuを1.26 %添加した鋼Bは、Moの添加によっ
て耐孔食性が良好となっているが、この程度のCu添加
量では応力腐食割れを生じた。一方Cuを1.75チ添
加したが、Mo 、 N量が少なくかつMn量が多い鋼
C1およびCuを1.65%添加したが、N量が少なく
かつS量が多い鋼りにおいては、いずれも耐応力腐食割
れ性は良好であったが、耐孔食性が著しく劣る。またC
uを1.7MとしたがMo量が過剰な鋼E1およびCu
を1.83%添加したがN量が過剰な鋼Fにおいては、
Cuの添加効果が損なわれて応力腐食割れが発生した。
さらに鋼GはCu 、 Mo 、 Nはこの発明の範囲
内であるが、Mn 、 S量が多いため耐孔食性が劣る
これに対しCu 、 Mo 、 N 、 Mn 、 S
量が本発明範囲内の鋼H,11およびそれにさらにTi
 、 Nb 。
Zrの1種以上を添加した鋼J〜0においては、応力腐
食割れが発生せず、また耐孔食性もSUS 304鋼(
4)よシ優れていることが明らかである。したがってこ
れらの試験結果から、Cuを添加したオーステナイト系
ステンレス鋼にあっては、優れた耐応力腐食割れ性と優
れた耐孔食性を得るためには、Mo 、 N 、 Mn
 、 Sをこの発明の範囲内とする必要があることが明
らかである。
以上の説明で明らかなように、第1発明の鋼は、Cu添
加オーステナイトステンレス鋼に適量のM。
およびNを添加するとともにMn 、 S量を適切な範
(社)に規制することによって、生活用水に多い低濃度
塩化物環境で優れた耐応力腐食割れ性と良好な耐孔食性
とを同時に発揮させることができたものであり、したが
って上水道や中水道などを対象とした貯湯槽や湯沸器等
の設備に最適であって、それらの耐久性を向上させるこ
とができるものである。
また第2発明の鋼は、第1発明のオーステナイト系ステ
ンレス鋼にさらに適量のTi 、 ?IJl)もしくは
2「を添力けることによって、溶i部での粒界型応力腐
食割れに対する抑制効果を高めることができたものであ
シ、この第2発明によれば、オーステナイト系ステンレ
ス鋼の利用分野をより一層拡大することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C0.06%(重量%、以下同じ)以下、Si1
    .0%以下、Mn0.8%以下、S0.005%以下、
    Ni6%以上20%以下、Cr16%以上25%以下、
    Cu1.5%を越え2.5%未満、Mo0.2%を越え
    0.6%未満、N0.05%を越え0.15%未満をそ
    れぞれ含有し、残部がFeおよび不可避的不純物よりな
    ることを特徴とする耐応力腐食割れ性および耐孔食性に
    優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
  2. (2)C0.06%以下、Si1.0%以下、Mn0.
    8%以下、S0.005%以下、Ni6%以上20%以
    下、Cr16%以上25%以下、Cu1.5%を越え2
    .5%未満、Mo0.2%を越え0.6%未満、N0.
    05%を越え0.15%未満を含有し、かつTi、Nb
    、Zrのうちから選ばれた1種以上の元素をそれぞれ0
    .1〜1.0%の範囲で含有し、残部がFeおよび不可
    避的不純物よりなることを特徴とする耐応力腐食割れ性
    および耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼
JP13038184A 1984-06-25 1984-06-25 耐応力腐食割れ性および耐孔食性に優れたオ−ステナイト系ステンレス鋼 Pending JPS619557A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6462443A (en) * 1987-09-02 1989-03-08 Nisshin Steel Co Ltd Austenitic stainless steel excellent in corrosion resistance in warm water
WO2011067979A1 (ja) 2009-12-01 2011-06-09 新日鐵住金ステンレス株式会社 耐応力腐食割れ性と加工性に優れた微細粒オーステナイト系ステンレス鋼板

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