JPS62222048A

JPS62222048A - 時効後の極低温特性に優れたオ−ステナイト系ステンレス鋼

Info

Publication number: JPS62222048A
Application number: JP6273486A
Authority: JP
Inventors: Masao Shimada; 嶋田　雅生
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1987-09-30

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１本発明は時効後の極低温特性に優れたオーステナイト系
ステンレス鋼に関し、さらに詳しくは、超電導磁石の支
持体に代表される極低温用構造材料であって、使用に先
立って冷間加工、時効処理が行なわれる高強度の時効後
の極低温特性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼に
関する。

［従来技術］一般に、超電導磁石はＮｂＴｉ線より８テスラ程度の磁
界を発生できるが、それ以上の高磁界を発生させるため
にはＮ１ｇＳｎに代表される化合物超電導体を利用する
ことが有効であるとされている。

しかし、超電導体が化合物であるため可塑性が悪いとい
う問題があり、そのため、Ｎｂ、Ｓｎ生成前に支持材料
と共に加工を行なう導体製造工程または超電導磁石の製
造工程の最後に、Ｎｂ＊Ｓｎを６００〜ｂよって生成させ、Ｎｂ３Ｓｎの変形を最小に抑制してい
る。

また、構造材料は、Ｎｂ３Ｓｎの生成熱処理を同時に受
けるため、時効されて延性、靭性の劣化が生じ、この劣
化は極低温において特に顕著になるという問題がある。

このような極低温における特性の劣化に対して、Ｎｉを
多量に含有させたインフロイ合金等が使用されているが
、非常に高価であるので安価なステンレス鋼が望まれて
いる。

しかして、最近になってＮｉ、Ｃｒ系ステンレス鋼に■
を含有させて特性の改善を行なった例として特公昭６１
〜０００４１６号公報により提案されているが、この■
を含有させた鋼は時効前の冷間加工により極低温下にお
ける延性が大幅に劣化するという問題があり、この冷間
加工を考慮した特性改善が重要な技術的に解決すべき問
題である。

［発明が解決しようとする問題点１本発明は、上記に説明したような従来における極略温構
造用材料としての種々の問題点に鑑みなされたものであ
り、本発明者が鋭意研究を行なった結果、Ｎｂ＝Ｓｎ等
の化合物系超電導磁石の構造材料で冷間加工が行なわれ
た後で時効される材料として、極低温においても延性、
靭性に優れた高強度の時効後の極低温特性に優れたオー
ステナイト系ステンレス鋼を開発したのである。

［問題点を解決するための手段］本発明に係る時効後の極低温特性に優れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼は、（１）Ｃ０，０２Ｉｌｌｔ％以下、Ｓｉ０．１〜１．０
ｗｔ％、Ｍｎ　０．１〜２．Ｏｗｔ％、Ｎｉ　７〜１５
ｗｔ％、Ｃｒ　１２−２０ｗｔ％、Ｍｏ　０．５〜２．
５ｗｔ％、Ｎｂ　０．０１〜０．１８ｉｕｔ％、Ｎ　０
．０５〜０．２５ｗｔ％を含有し、かつ、Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋３０Ｃ＋３０Ｎ＞２／３（Ｃｒ＋Ｍｏ＋５ｉ−８）を満足し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを
特徴とする時効後の極低温特性に優れたオーステナイト
系ステンレス鋼を第１の発明とし、（２）　Ｃ０．０２
ｗｔ％以下、Ｓｉ　０．１〜１．Ｏｗｔ％、Ｍｎ　０．
１〜２．０ｗｔ％、Ｎｉ　７〜１５ｗｔ％、Ｃｒ　１２
〜２０ｗｔ％、Ｍｏ　０．５〜２．５ｗｔ％、Ｎｂ　０
．０１〜０．１８ｗｔ％、Ｎ　０．０５〜０．２５ｗｔ
％を含有し、さらに、Ｃａ、Ｃｅ、Ｚｒのうちから選んだ１種または２種以上
０．００１〜０．１ｕｓｔ％を含有し、かつ、Ｎｉ＋０．５Ｍ口Ｘ３０Ｃ＋３０Ｎ＞２／３（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｓｉ　　８）満足し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特
徴とする時効後の極低温特性に優れたオーステナイト系
ステンレス鋼を第２の発明とする２つの発明よりなるも
のである。

本発明に係る時効後の極低温特性に優れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼について以下詳細に説明する。

先ず、本発明に係る時効後の極低温特性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼（以下本発明に係る鋼というこ
とがある。）の含有成分および成分割合について説明す
る。

Ｃはオーステナイトの安定化と耐力向上に必要な元素で
あるが、含有量が０．０２社％を越えるような多量の含
有であると時効中に炭化物を析出して延性、靭性を劣化
させるようになる。よって、Ｃ含有量は０，０２ｗｔ％
以下とする。

Ｓｉは脱酸のためと高温における耐酸化性を改善する元
素であり、含有量が０．１ｗｔ％未満ではこのような効
果は少なく、また、１，０ｗｔ％を越えて多量に含有さ
れると靭性を劣化させる。よって、Ｓｉ含有量は０．１
〜１．０ｗｔ％とする。

Ｍｎは脱酸のため少量は必要である。しかし、多量含有
させることも可能であるが、Ｎｉ、　Ｃｒ、Ｎ等とのバ
ランスを考慮する必要がある。そして、Ｍｎ含有量は靭
性が劣化しない範囲の０．１〜２，０ｗｔ％とする。

Ｎｉはオーステナイド安定化と延性、靭性の向上に有効
な元素で、特に、時効後または冷間加工十時効後におけ
る延性、靭性の劣化に対して有効であり、オーステナイ
トを確保するために７ｗｔ％以上は含有させることが必
要で、また、上記した効果は１５ｗｔ％を越えて含有さ
せると飽和し、かつ、コスト上昇を招く。よって、Ｎｉ
含有量は７〜１５ｗｔ％とする。

Ｃｒは耐蝕性の面から含有量は１２ｗｔ％以上とする必
要があり、し劣化、２０ｗｔ％を越えて多量に含有させ
るとオーステナイトを不安定にし、時効中に脆いσ相の
析出を起して靭性を劣化させる。よって、Ｃｒ含有量は
１２〜２０ｗｔ％とする。

Ｍｏは耐力を向上させるのに必要であり、かつ、Ｎｂが
含有されている場合時効中における原子拡散を抑制し、
耐時効性の向上に有効であり、含有量が０．５ｔｗｔ％
未満ではこのような効果は少なく、また、２．５…ｔ％
を越える多量の含有はコスト上昇につながる。よって、
Ｍｏ含有量は０．５〜２．５ｗｔ％とする。

Ｎｕｔは炭素、窒素を固定して有害なＣｒ炭窒化物が粒
界に析出するのを抑制するので耐時効性を高め、特に、
冷間加工材の粒界割れを防止する特性を有し、かつ、Ｍ
ｏとの共存含有によりこのような効果が顕著となり、含
有量が０．０１ｗｔ％未満では上記した効果は少なく、
また、０．１８ｕｔ％を越えて多量に含有させると強化
元素の窒素を消費して強度低下および靭性劣化を生じさ
せる。よって、Ｎｂ含有量は０．０１〜０．１８ｗｔ％
とする。

Ｎはオーステナイトを安定化し、かつ、耐力向上に有効
な元素であり、含有量が０．０５ｗｔ％未満ではこのよ
うな効果は少なく、また、０．２５１Ｉｌｔ％を越えて
多量に含有させると靭性の劣化と溶接欠陥の発生を招く
。よって、Ｎ含有量は０．０５〜０．２５ｗＬ％とする
。

Ｃａ、Ｃｅ、Ｚｒは鋼を清浄化し、介在物を微細化、球
状化し、靭性を向上させる元素であり、含有量が０．０
０１ｗｔ％未満ではこのような効果は少なく、また、０
．’１ｗｔ％を越えて多量に含有させると清浄化が低下
する。よって、Ｃａ、Ｃｅ、Ｚｒの含有量は０．００１
〜０，１ｗｔ％とする。

［実　施　例］次に、本発明に係る時効後の極低温特性に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼の実施例を説明する。

実施例第１表に示す含有成分および成分割合の鋼を通常の方法
により溶製、鋳造後に加工を行なって供試材を作製した
。

この供試材について極低温特性におよぼす冷間加工と時
効処理の影響を調査した。

各供試材は、１０５０″Ｃの温度において溶体化処理を
行ない、その後、直接時効処理を行なったものと１０％
の冷間加工を行なった後時効処理を行なった２種類の処
理材とした。

時効処理は７００℃×７５時間＋炉冷とした。

第１表において、Ａ、Ｂ％Ｃ，Ｄ鋼はＪＩＳのＳ　Ｕ　
Ｓ　３２１．５ｔＪＳ３４７．５ＵＳ３０４Ｌ、５ＵＳ
３１６Ｌを示し、Ｅ、Ｅ’　、Ｆ鋼は本発明に係る鋼を
示し、Ｇｌは本発明に係る鋼よりＮｂを多く含有してい
る鋼、Ｈ鋼は５ＵＳ３０４ＬＮｔ：Ｎｂが含有している
鋼、■鋼は５ＵＳ３１６ＬＮに■が含有して−する鋼を
示している。

各供試材の一２６９℃の温度、即ち、最も靭性劣化の大
きい温度における特性を調査した。

その結果を第２表に示す。

この第２表より次のことがわかる。

Ａ−Ｄｉｉｌ）Ｉは、時効に対して靭性劣化の小さいと
されているオーステナイト系ステンレス鋼であり、これ
らの鋼は破ｉ３靭性値に＋ｃが略１００ＭＰａ５以上で
あるが、粒界割れを生じ、耐力が５００ＭＰａ以下と低
いことが問題である。

本発明に係る鋼においては、耐力が１０００ＭＰａ以上
であり、さらに、破壊靭性値が１００ＭＰａ６以上を示
し、延性の目安である伸びも２０％以上であり、時効処
理前の冷間加工によｒ）延性、破壊靭性値の若干の低下
がみられるが、その程度は第２表に示すように僅かであ
り、″問題はない。

Ｇ−Ｉ鋼は、冷間加工を受けない場合には耐力、時効性
が良好であるが、冷間加工を受けた場合には破壊靭性値
または延性が劣化する問題がある。

即ち、Ｇ鋼は本発明に係る鋼よｒ）Ｎｂ含有量が多過ぎ
るため破壊靭性値が低くなっており、また、■鋼は延性
の劣化が特に大きいという問題がある。

に、ｃ・・破壊靭性値。

［発明の効果１以上説明したように、本発明に係る時効後の極低温特性
に優れたオーステナイト系ステンレス鋼は上記の構成で
あるから、冷間加工後に時効処理を行なっても極低温下
において高強度、高靭性を保持する優れた効果を有する
ものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃ０．０２ｗｔ％以下、Ｓｉ０．１〜１．０ｗｔ
％、Ｍｎ０．１〜２．０ｗｔ％、Ｎｉ７〜１５ｗｔ％、
Ｃｒ１２〜２０ｗｔ％、Ｍｏ０．５〜２．５ｗｔ％、Ｎ
ｂ０．０１〜０．１８ｗｔ％、Ｎ０．０５〜０．２５ｗ
ｔ％を含有し、かつ、Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋３０Ｃ＋３０Ｎ＞２／３（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｓｉ−８）を満足し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを
特徴とする時効後の極低温特性に優れたオーステナイト
系ステンレス鋼。
（２）Ｃ０．０２ｗｔ％以下、Ｓｉ０．１〜１．０ｗｔ
％、Ｍｎ０．１〜２．０ｗｔ％、Ｎｉ７〜１５ｗｔ％、
Ｃｒ１２〜２０ｗｔ％、Ｍｏ０．５〜２．５ｗｔ％、Ｎ
ｂ０．０１〜０．１８ｗｔ％、Ｎ０．０５〜０．２５ｗ
ｔ％を含有し、さらに、Ｃａ、Ｃｅ、Ｚｒのうちから選んだ１種または２種以上
０．００１〜０．１ｗｔ％を含有し、かつ、Ｎｉ＋０．５Ｍｎ×３０Ｃ＋３０Ｎ＞２／３（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｓｉ−８）満足し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特
徴とする時効後の極低温特性に優れたオーステナイト系
ステンレス鋼。