JPS62243743A - 高温用オ−ステナイトステンレス鋼 - 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、高温用鋼に係り、特にクリープ破断強度に
優れたオーステナイトステンレス鋼に関するものである
。

〔従来の技術〕

１８ＸＣｒ　−８ＸＮ　ｉ　系オーステナイトステンレ
ス鋼は、高温強度に擾れＮｉ基合金等に比べ経済的であ
るため、ボイラーチューブ等の熱交換器及び化学工業の
反応管等に広く使用されている。

ところで近年ボイラーの蒸気条件の高温高圧化が検討さ
れており、このためより高温強度に優れた経済的な鋼の
開発が望まれている。

この系統のクリープ破断強度を改善する方法としては、
炭化物の析出が有効であり、Ｍ２３Ｃ６、或いはＴｉｅ
、ＮｂＣ等の炭化物による強化鋼が用いられている。更
にＭＯｌＷＳＣｕ等の添加も有効である。

炭化物による強化は、含有Ｃ量を増加させることでより
有効になるが、Ｃ量増加に伴い高温の溶体化処理が必要
であり、実際の製造、施工を考慮した場合１２００℃程
度が上限であり、炭化物による強化は何れも高価な元素
であるためその添加量の増加は経済的に不利である。

そのため比較的低温の溶体化処理で高いクリープ破断強
度が得られ、且つ経済的な鋼の開発が望まれている。

〔発明の解決すべき問題点〕

本発明は、従来技術の問題点を解決するためのものであ
り、現用鋼より格段に優れたクリープ破断強度、延性を
有し、高Ｎｉ合金に比べ経済性に富むオーステナイトス
テンレス鋼を開発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〕

本発明は、上記の問題点を解決するために詳細な検討を
行なった結果なされたものである。

本発明の第１発明鋼は、 重量基準ニテ、Ｃ；　０．０５〜０，１５％、　Ｓｉ；
１．ＯＸ以下、Ｍｎ；２．０Ｘ以下、Ｎ　ｉ　；　　７
〜１８％、　Ｃｒ　；　　１５〜２５Ｘ。

Ｔ−Ｎ、０．０３％以下、Ｐ、０．０３〜０．０８に及
びＴｌ；０．５Ｘ以下、Ｎｂ、１．０Ｘ以下のうち一種
又は二種を含有し、且つ（Ｔｉ＋Ｎｂ）　／Ｃ（原子比
）　、　０．２０〜０．８０を満足し、残部はＦｅ及び
不可避不純物からなる高温用オーステナイトステンレス
鋼であり、本発明の第２発明鋼は、 重量基準ニテ、Ｃ；　ｏ、ｏｓ〜ｏ、１ｓｘ、　Ｓｉ：
１．ＯＸ以下、ＭｎＢ２．Ｏ九以下、Ｎ　ｔ　；　　７
〜１８Ｘ　、　Ｃｒ　；　　１５〜２５”　−。

Ｔ−Ｎ；０．０３Ｘ以下、Ｐ　ｉ　０．０３〜０．０８
ｇ及びＴｌ；０．５ｚ以下、ＮｂＨｌ、ｏｘ以下のうち
一種又は二種を含有し、更ｔｃ　Ｂ　；　０．０１０Ｘ
以下、Ｚ　ｒ　；　ｏ、１ｏＸ以下のうち一種又は二種
を含有し、且つ（Ｔｉ＋Ｎｂ）　／Ｃ（原子比）　、　
０．２０〜０．８０を満足し、残部はＦｅ及び不可避不
純物からなる高温用オーステナイｉ・ステンレス鋼であ
る。

〔作用〕

本発明は、鋼中のＰの含有量を適正範囲に制限し、且つ
Ｔｉ、Ｎｂ量を制限することにより、と１２００℃以下
の溶体化処理においても現用鋼・の５ｕＳ３２１Ｈ，５
ＵＳ３４７Ｈより格段に優れたクリープ破断特性を有し
、その低特性が１８−８系オーステナイトステンレス鋼
と同等である鋼を見出したものである。

次に本発明合金組成の成分の限定理由について述べる。

Ｃ；　Ｏ，Ｏ５〜０．１５ｇ 高温用オーステナイトステンレス鋼のクリープ破断強度
を向上させるために有効な元素であるが、０．０話未満
では充分な効果が得られず、又０．１５ｇを超える過剰
添加は熱間加工性及び溶接性を損なうことから上記の範
囲とした。

Ｓｉ：１．ＯＸ以下 脱酸剤また耐酸化性改善のため添加されるが、１．０に
を超える添加ではシグマ相の析出が生し脆化するため１
ｙ以下とした。

ＭｎＢ２．Ｏに以下 脱酸効果、オーステナイト相の安定のため添加されるが
、２．鴎を超える添加は有効ではない。

Ｎ　　ｉ　　；　　７〜１８＊ オーステナイト単相を得るなめには、７に以上の含有が
必要であり、過剰の含有はデルタフェライト凝固しない
ため、上限を１８Ｘとしな。

Ｃｒ　；　　１５〜２５Ｘ 耐酸化性から１５ｇ以上必要であるが、２５にを超える
とオーステナイト単相とするためにＮｉ量を増加させる
必要があり、経済的でないため上限を２５２とした。

Ｔ−Ｎｉ０．０３Ｘ以下 過剰の添加は介在物としてのＴｉＮを増加させるため上
限を０．０３ｇとした。

Ｐ　Ｈ０，０３〜０．０８Ｘ この元素の添加は本発明の特徴の一つであり、０．０３
ｇ未満ではクリープ破断強度に対する効果が十分でなく
、また０、０８にを超えると溶接性を損なうためその範
囲を上記の範囲とした。

Ｔｉ、Ｎｂ これらの元素は炭化物を形成しクリープ破断強度の向上
に有効な元素であるが、（Ｔｉ＋Ｎｂ）／Ｃ（原子比）
が０・２未満では効果が十分でなく、Ｏ，ａを超えると
クリープ破断延性が低下するのでその範囲を０．２〜０
８に限定し、各元素の上限はクリープ破断強度の向上効
果を考慮し夫々の範囲を０．５ｚ及び１．０にに限定し
た。Ｔｉ及びＮｂはこれらのうち一種又は二種を添加す
ることが出来る。

Ｂ、Ｚｒ 前記の添加元素の他に、第２発明鋼においては、破断強
度、及び延性の改善を目的として、これらの元素を更に
一種又は二種を必要に応じ添加することが出来る。夫々
のＩＩＮ囲は、０，０ＩＯＸ及び０．１０ｇを超えて添
加しても効果が向上しないのでその範囲を０．０１０Ｘ
以下及び０．１０％以下とする。

次に本発明の実施例について述べる。

〔実施例〕

本実施例に供した本発明鋼並びに比較鋼の化学成分並び
に機械的特性を次表に示す。

表に示した＆１〜１８の鋼（本発明＃Ｉ＆１〜９．比較
鋼８１１０〜１８）を溶製し、１０ｋｇ鋼塊としたのち
熱間圧延で１２鴎ｔの板にした。この板を表に示した温
度で溶体化処理を行い、クリープ破断試験片、パレスト
レイン試験用素材を採取した。

クリープ破断試験は６５０℃、応力２０ｋｇ、ｆ／鴫２
で行い、溶接性を評価するバし・スＩ−Ｌ−イノ試験は
ＴＩＧで入熱１９．３　ｋ　Ｊ　／　ｃｍ、付加ｉ［１
，５２で行い全割れ長さを測定し、溶接割れ感受性を評
価した。

表に示り、　タＨａ　１４．１５ハ現用＋７）　５ＵＳ
３２１１（、５ＯＳ３４７Ｈ鋼であるが破断時間は５０
０時間以下であるのに対して、本発明鋼は何れも１００
０時間以上の破断時間であり、優れたクリープ破断強度
を示すことが認められる。

本発明鋼の特徴であるＰ量に関しては、Ｐ量の少ない比
較鋼Ｎａ１Ｏば破断時間が短く、Ｐ量の多い比較鋼Ｈａ
ｌｌは破断時間は十分長いが、破断延　。

性が低（、更に溶接割れ感受性が増大している。

このことから本発明鋼のＰ量はＱ、０３ｊｌ；〜０．０
８ｗｔＸが好ましいことが判る。

また（Ｔｉ＋Ｎｂ）／Ｃ（原子比）については、比較鋼
＆１２で示すようにこの比が０．２未満の場合は破断時
間は十分でな（，０，１１０を超えると比較鋼隘１３の
場合、破断時間は長いが破断延性の低下が著しい。

従って（Ｔｉ＋Ｎｂ）／Ｃ（原子比）を０．２０〜Ｏ，
ａＯの範囲にすることが必要があることは明らかである
。

本発明鋼は１１５０℃の溶体化処理で現用鋼より格段と
優れたクリープ破断強度を示しており、現用鋼で本発明
鋼と同等近い破断強度を得るためには比較鋼＆１６で示
すように、１２００℃以上の溶体化処理を必要とする。

本発明ｔＲ４５，６に示すように適量のＢ、Ｚｒを添加
することによりクリープ破断強度、延性とも改善される
ことは表より明らかである。

〔発明の効果〕

本発明のオーステナイトステンレス鋼は、実施例に明ら
かなように、低廉な元素の微量添加のため経済的であり
且つ現用鋼より格段と曖れたクリープ破断強度を有し、
その他特性が現用鋼と同等の効果を奏するものである。

手続補正書（自発） 昭和６１年５月２１日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量基準にて、Ｃ；０．０５〜０．１５％、Ｓｉ
   ；１．０％以下、Ｍｎ；２．０％以下、Ｎｉ；７〜１８
   ％、Ｃｒ；１５〜２５％、Ｔ−Ｎ；０．０３％以下、Ｐ
   ；０．０３〜０．０８％及びＴｉ；０．５％以下、Ｎｂ
   ；１．０％以下のうち一種又は二種を含有し、且つ（Ｔ
   ｉ＋Ｎｂ）／Ｃ（原子比）；０．２０〜０．８０を満足
   し、残部はＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴と
   する高温用オーステナイトステンレス鋼。
2. （２）重量基準にて、Ｃ；０．０５〜０．１５％、Ｓｉ
   ；１．０％以下、Ｍｎ；２．０％以下、Ｎｉ；７〜１８
   ％、Ｃｒ；１５〜２５％、Ｔ−Ｎ；０．０３％以下、Ｐ
   ；０．０３〜０．０８％及びＴｉ；０．５％以下、Ｎｂ
   ；１．０％以下のうち一種又は二種を含有し、更にＢ；
   ０．０１０％以下、Ｚｒ；０．１０％以下のうち一種又
   は二種を含有し、且つ（Ｔｉ＋Ｎｂ）／Ｃ（原子比）；
   ０．２０〜０．８０を満足し、残部はＦｅ及び不可避不
   純物からなることを特徴とする高温用オーステナイトス
   テンレス鋼。