JPS62180043A

JPS62180043A - 耐熱衝撃割れ感受性、耐食性および機械的性質にすぐれるオ−ステナイト・フエライト２相ステンレス鋳鋼

Info

Publication number: JPS62180043A
Application number: JP1919986A
Authority: JP
Inventors: Masao Sato; 昌男佐藤; Yoshikimi Fujiwara; 最仁藤原; Rikio Nemoto; 根本　力男; Osamu Ando; 修安藤
Original assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1986-02-01
Filing date: 1986-02-01
Publication date: 1987-08-07
Also published as: JPH0218378B2

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】（産業上の用分野）本発明は２相ステンレス鋼とくに耐熱衝撃割れ感受性、
耐食性および機械的性質にすぐれるオーステナイト・フ
ェライト２相ステンレス鋳鋼に関し、各種化学プラント
、熱交プラン１〜の分野での素材として使用されるもの
である。

（従来の技術）従来、高耐食性２相ステンレス鋼に関するものとしては
特開昭５６−１４２８５５号として提案されたものがあ
り、そして高耐食２相ステンレス鋳鋼の製造技術に関す
るものとしては特開昭５９−１０７０１９号及び特開昭
５４−４１２１４号として開示されたものがある。また
２相ステンレス鋼について耐隙間腐食性の観点から成分
組成を検討したものとしては特開昭５２−７１６＠とし
て開示の技術がある。

（発明が解決しようとする問題点）上述した従来技術のうち上記特開昭５６−１４２８５５
号として開示の技術は、加工材としての熱間加工性を改
善ずべく成分組成を検討しているが、本発明で対象とし
ている原則的に加工しないＵｒ１４品の問題点について
は全く示唆していない。一方、上記特開昭５９−１０７
０１９号は、鋳鋼品を対争としσ相の析出を製造方法を
改善することによって解決する方法を提案しているが、
成分組成の詳細な吟味ないしは鋳鋼品の製造上の他の問
題点に対しての開示はない。

特開昭５４−４１２１４号は、２相ステンレス鋳鋼であ
るが、Ｍｎが２．０〜１０，０ｗｔ％と高く、耐食性に
関連して非常に重要なポイントとなるＳ。

オーステナイト量についての規制は全く見られず、一方
、特開昭５２−７１６号は耐隙間腐食性の観点より成分
を検討しているが、鋳鋼品の問題点については全く触れ
ていない。

本発明の目的は、従来の２相ステンレス鋳鋼が抱える下
記のような各種の問題点を、主として成分組成ならびに
組織の工夫により解決するところにある。すなわち、（１）補修時などに問題となる熱衝撃割れ感受性の低下
を図ることにある。これは鋳造後欠陥を溶融除去する際
にも極めて有利に作用する。

（２）浸硫および浸炭を防止すること、（３）靭性を著
しく劣化させるσ相が析出しにくくなるようにすること
、である。

（問題点を解決するための手段）上掲の目的は次のような本発明特有の着想の下で有利に
解決される。

（１）まず、耐熱衝撃割れ性に対しては、Ｓ≦０．００
５ｗｔ％（以下「％」で示す）、Ｎ≧０．７５％とし、
Ｂおよび希土類元素（以下ｒＲｃＭ」で示す）を添加す
ることに加え、オーステナイト量（以下「γ吊」で示す
）を４５％以上とするという相乗作用で対処覆る。

要するに、上記熱衝撃υｊれは欠陥除去時に、本来は２
相であった組織がフェライト単相になることに加え、Ｓ
が粒界をを脆化させることによって生じると考えられる
。これを防止するための合金設計として、不純物元素Ｓ
の低減及びオーステナイト相（以下「γ相」で示す）の
高温安定化のために、Ｎの添加を図リオーステナイト量
の範囲を定めた。そして、鋳型からの浸硫を防止するた
めにＢ、ＲＥＶを添加することが効果的である。従って
、この４種の成分組成のコントロールが重要で、その１
つが欠けても上記割れを防止することは不可能である。

（２）浸硫、浸炭に対しては、Ｂ、ＲＥＶを添加する一
方、Ｓ、Ｃについては耐食性を劣化させるだけでなく、
特にＳは上述したように熱衝撃割れを発生させるので極
低下することとする。

（３）σ相の析出に対しては、第３図に示すように、同
−ＭのＣｒ　、Ｍｏでもσ相析出速度はγ聞に大きく影
響するので、このγ吊を７５％以下とする。

（４）耐食性、特に２相ステンレス鋼の耐食性に関して
は、一般に相比で大きく異なるととが知られているが、
例えば、溶接等の高温加熱に際してフェライト単相とな
って耐孔食性を劣化させる。そこで、オーステナイトの
高温安定化への寄与が大きいＮに着目し、このＮを０．
１２％以上含有させて溶接時のフェライト単相化を防ぐ
ようにした。

上述した本発明着想の要点に対し、次のような事項を骨
子とする構成を課題解決手段として提案する。すなわち
、本発明は、Ｃ５０，０５％、Ｓｉ≦２．０％、Ｍｎ≦　１．５％、
Ｃｒ：２０〜３３％、Ｎｉ：３．０〜１０％、Ｍｏ　：
　　０，５〜６．０％、Ｐ≦０．０４％、８５０．００
５％、Ｎ：０．１２〜０．３０％、およびＷまたはＶの少なくとも一種を０．０３〜２．０％含有
し、あるいはまた上記の成分組成に加えて２．０％以下のＣ
ｕを含有し、さらに０．００１〜０．０２％の８および／またはｏ、
ｏｏｓ〜０．１％の希土類元素を含有し、残部が実質的
にＦｅよりなるものであって、マトリックス中の１間が
４５〜７５％であることを特徴とする耐熱ｖｋＪ撃割れ
感受性、耐食性および機械的性質にすぐれるオーステナ
イト・フェライト２相ステンレスｖＪ鋼である。

（作　用）次に、本発明２相ステンレス鋳鋼が上述のように限定さ
れる理由につき説明する。

Ｃ：　　０．０５％を超えると、α／γ粒界に炭化物が
析出し耐食性が劣化する。好ましくは０．０３％以下が
望ましい。

Ｓｉ　：耐食性に良いが、２．０％を超えるとσ相析出
などにより脆化するため、２．０％以下とすることが必
要である。

Ｍｎ　：　　１．５％より多いとび相の析出が促進され
るのでそれ以下とする。ただし、好ましくは１％以下が
よい。

Ｎｉ　ニオ−ステナイト生成元素であり、３．０％以上
を必要とする。一方１０％を超えると必要量以上の１世
が発生する。またコストアップになるので、３．０〜１
０％とする。

Ｃｒ二スフエライト生成元素あり、２０％より少ないと
耐食性が劣化する。３３％を超えるとσ相が析出し易く
、脆化するためこれを上限とするが、２１〜２７％がよ
り好ましい範囲である。

ＭＯ＝フェライト生成元素であり、０．５％より少ない
と耐局部腐食性が劣化するのでこれを上限とし、一方６
．０％より多いとσ相が析出し易くなり脆化して耐食性
が劣化するためこれを下限とするが、１〜４％がより好
ましい範囲である。

Ｗ、Ｖ：各々、フェライト生成元素であり、耐局部腐食
性を向上する。ただし、いずれが１種が０．０３％より
少ないと効果がない。

２．０％を超えると靭性が劣化し、またコストアップに
つながるので合計で２．０％以下とする。その好適範囲
は０．０５〜０．２４％である。

Ｂ、ＲＥＭ：いずれち浸硫、浸炭を防止する効果が大き
くいずれか１種は不可欠添加元素である。このうちＲＥ
ＭはＳのゲッターとして動き、Ｂは粒界等へのＳの偏析
を防止する働きをする。しかし、Ｂは０．００１％以下
では効果がなく、０．０２％より多いと耐食性を劣化さ
せる。またＲＥＶは０．１％より多く添加すると耐食性
が劣化するので、Ｂ：ｏ、ｏｏｉ〜０．０２％、　ＲＥ
Ｍ　：　　０．００５〜０．１に抑える必要がある。

Ｃｕ　：上記の各成分に加えてさらに添加する元素で、
耐応力腐食割れ性、耐全面腐食性、耐隙間腐食性、冷間
加工性を向上させる元素であり、２．０％を超えると耐
局部腐食性を劣化させる傾向が出るので２．０％以下と
する。しかし、より好ましい範囲は０．５〜１．４％で
ある。

ｐ　　：　　０．０４％より多いと、溶接補修などの熱
衝撃割れ性を高める。

Ｓ：　　０．００５％を超えると熱衝撃割れ性を高め耐
塩酸性を著しく劣化させる。

Ｎ　：Ｃと同様、強力なオーステナイト生成元素であり
、特に高温でのγ相安定元素である。

溶接ＨＡＺ部などにＪ３ける相安定や熱由撃割れ感受性
を低め、さらにγ相の耐食性を向上させ、２相合金の耐
食性をアップさせる。その含有量が０．１２％を下回る
とこれらの効果が弱くなる。一方、０．３％を超えると
ブローホールなど製造上の問題が生ずる。従って、０．
１２〜０．３％とする。好ましくは０．７５〜０．２％
が望ましい範囲である。

（実施例）第１表に示す各種成分組成を有するステンレス鋳鋼を、
１６ｋｇ大気誘導炉にて溶製し、第１図に示す用型試験
片（Ｗ　７５ｍｍｘ　ｌ　２００ｍｍ　ｘ　Ｉ」１７０
ｍｍ　）に鋳造した。

各試験片（以下これをＴ、Ｐという）を１０５０℃３時
間水冷の固溶化熱処理を施し、第１図に示す通りに引張
り試験用Ｔ、Ｐ１、シャルピー衝撃値試験用Ｔ、Ｐ３、
腐食試験用Ｔ、Ｐ２を採取し、各試験に供した。また、
耐熱衝撃割れ試験は側面の鋳肌で行った。

（ｉ）耐熱衝撃割れ試験鋳肌を酸素・アセチレンガスにて直径３０ｍｍ、深さｉ
ｏｍ＋ｎになるまで溶かした後、カラーチェックにより
割れの有無を調べた。これらの結果を第２表に示ず。

（ｉｉ　）　＊械的性質各試料の１０５０℃溶体化処理後の機械的性質を第２表
に示す。

（ｉｉｉ　）耐孔食試験１０％塩化第２鉄溶液４０℃に４時間浸漬したときの腐
食度（（］　／ｍ　２　・ｈ）を測定した。

試験は溶体化処理のままと、ＴＩＧ溶接（溶加棒を使用
）のままについて行った。その結果を第３表に示す。

（ｉＶ　）耐全面腐食ＪＩＳ　　ＧＯ５９１の規定による５％硫酸腐食試験に
おける腐食部（ｇ／ｌｌ１２・ｈ）を測定した。その結
果を第３表に示す。

第３表上記試験結果より明らかなように、耐熱衝撃割れ性はγ
量とＳ量、さらにＢ、ＲＥＶに大きく影響されることが
わかる。本発明合金はいずれも割れを発生しないが、γ
間≦４５％、あるいはγ世≧５０％であってもＳ≧０．
００５％の場合、あるいはγ怨≧５０％、Ｓ≦０．００
５％でもＢ又はＲＥＭを含まないものには割れが発生す
る。次に強度についてはすべて良好であるが、比較合金
Ｎｏ、１１のみ靭性が劣化している。これはσ相脆化に
よるものであり、本発明者らは同じＣｒ　、ＭＯ添加量
でもσ相析出速度はα／γ相比に大きく影響されること
を見い出した。そこで各試験片を８５０℃に加熱しσ相
が析出する時間を調べたものを第２図に示す。

この図より、σ相脆化を防止するためにはγ吊（％）を
最大７５％に規定する必要のあることがわかった。

耐孔食性は、溶体化処理のままでは比較合金Ｎｏ、１１
を除きすべて０．１（（１／ｍ　２−１＋　）以下とす
ぐれている。比較合金Ｎｏ、１１はσ相析出のため耐孔
食性が悪い。溶接部の耐孔食性はＮ≧０．７５％を含む
本発明合金は溶体化処理材と変らないが、Ｎ＜０．７５
％では劣化している。これは溶接による加熱のため、）
−Ｉ　Ａ　Ｚ部がフェライト単相になったためでありＮ
はこれを防止する効果が大きい。

またＣｕ添加は耐全面腐食性を向上させることが明らか
であった。

（発明の効果）以上説明したように本発明２相ステンレス鋳鋼は、従来
製造上重要な問題であった欠陥補修時の熱衝撃割れを防
止することができ、溶接のままでも耐食性に優れている
。しかも機械的性質にも浸れているため、各種化学プラ
ント等の鋳造品として最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋳込みＴ、Ｐの形状と各試験片採取位置を示
す斜視図、第２図は、耐熱衝撃割れ性に及ぼすγ邑％、Ｓ。Ｂ、ＲＥＭの影響を示すグラフ、第３図は、８５０℃におけるσ相析出時間とγ吊％の関
係を示ずグラフ、ｍ４図は、腐食試験に用いた試験片の斜視図である。１・・・引張り試験片　　２・・・腐食試験片３・・・
シャルピー衝撃試験片４・・・耐熱衝撃割れ試験位置特許出願人　　　日本冶金工業株式会社（％）９

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｃ≦０．０５ｗｔ％、Ｓｉ≦２．０ｗｔ％、Ｍｎ≦
１．５ｗｔ％、Ｃｒ：２０〜３３ｗｔ％、Ｎｉ：３．０
〜１０ｗｔ％、Ｍｏ：０．５〜６．０ｗｔ％、Ｐ≦０．
０４ｗｔ％、Ｓ≦０．００５ｗｔ％、Ｎ：０．１２〜０
．３０ｗｔ％、およびＷまたはＶの少なくとも一種を０．０３〜２．０ｗｔ％含有し、さらに０．００１〜０．０２ｗｔ％のＢおよび／または
０．００５〜０．１ｗｔ％の希土類元素を含有し、残部
が実質的にＦｅよりなるものであって、マトリックス中
のオーステナイト量が４５〜７５ｗｔ％であることを特
徴とする耐熱衝撃割れ感受性、耐食性および機械的性質
にすぐれるオーステナイト・フェライト２相ステンレス
鋳鋼。２、Ｃ≦０．０５ｗｔ％、Ｓｉ≦２．０ｗｔ％、Ｍｎ≦
１．５ｗｔ％、Ｃｒ：２０〜３３ｗｔ％、Ｎｉ：３．０
〜１０ｗｔ％、Ｍｏ：０．５〜６．０ｗｔ％、Ｃｕ≦２
．０ｗｔ％、Ｐ≦０．０４ｗｔ％、Ｓ≦０．００５ｗｔ
％、Ｎ：０．１２〜０．３０ｗｔ％、およびＷまたはＶの少なくとも一種を０．０３〜２．０ｗｔ％含有し、さらに０．００１〜０．０２ｗｔ％のＢおよび／または
０．００５〜０．１ｗｔ％の希土類元素を含有し、残部
が実質的にＦｅよりなるものであって、マトリックス中
のオーステナイト量が４５〜７５ｗｔ％であることを特
徴とする耐熱衝撃割れ感受性、耐食性および機械的性質
にすぐれるオーステナイト・フェライト２相ステンレス
鋳鋼。