JPWO2018043565A1 - Austenitic stainless steel - Google Patents

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Abstract

耐ポリチオン酸SCC性に優れ、かつ、クリープ延性にも優れるオーステナイト系ステンレス鋼を提供する。本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼は、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.20〜2.00%、P:0.040%以下、S:0.010%以下、Cr:16.0〜25.0%、Ni:10.0〜30.0%、Mo:0.1〜5.0%、Nb:0.20〜1.00%、N:0.050〜0.300%、sol.Al:0.0005〜0.100%、及びB:0.0010〜0.0080%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、式(1)を満たす化学組成を有する。
B+0.004−0.9C+0.017Mo≧0 (1)
ここで、式(1)の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
Provided is an austenitic stainless steel excellent in polythioic acid resistance to SCC and excellent in creep ductility. The austenitic stainless steel according to the present embodiment is, by mass%, C: 0.030% or less, Si: 0.10 to 1.00%, Mn: 0.20 to 2.00%, P: 0.040% S: 0.010% or less, Cr: 16.0 to 25.0%, Ni: 10.0 to 30.0%, Mo: 0.1 to 5.0%, Nb: 0.20 to 1% .00%, N: 0.050 to 0.300%, sol. Al: 0.0005 to 0.100%, and B: 0.0010 to 0.0080%, with the balance being Fe and impurities, and having a chemical composition satisfying the formula (1).
B + 0.004-0.9C + 0.017Mo 2 0 0 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted into each element symbol of the formula (1).

Description

本発明は、ステンレス鋼に関し、さらに詳しくは、オーステナイト系ステンレス鋼に関する。   The present invention relates to stainless steel, and more particularly to austenitic stainless steel.

火力ボイラ、石油精製及び石油化学用プラントの加熱炉管等のプラント設備に用いられる部材の中には、600〜700℃の高温で、かつ、硫化物及び/又は塩化物を含む腐食性流体を含む高温腐食環境で使用されるものがある。このようなプラント設備が定期点検等により停止したとき、空気、水分、硫化物スケールが反応して、部材表面にポリチオン酸が生成する。このポリチオン酸は、粒界における応力腐食割れ(以下、ポリチオン酸SCCという)を誘発する。したがって、上述の高温腐食環境で使用される部材には、優れた耐ポリチオン酸SCC性が求められる。   Among components used in plant equipment such as thermal boilers, heating furnace tubes of petroleum refining and petrochemical plants, corrosive fluids containing sulfides and / or chlorides at high temperatures of 600 to 700 ° C. Some are used in high temperature corrosive environments, including: When such plant equipment is shut down by periodic inspection, air, moisture, and sulfide scale react to form polythionic acid on the surface of the member. This polythioic acid induces stress corrosion cracking at grain boundaries (hereinafter referred to as polythioic acid SCC). Therefore, the members used in the above-mentioned high temperature corrosive environment are required to have excellent resistance to polythioic acid SCC.

耐ポリチオン酸SCC性を高めた鋼が、特開2003−166039号公報(特許文献1)及び国際公開第2009/044802号(特許文献2)に提案されている。ポリチオン酸SCCは、CrがM23型炭化物として粒界に析出し粒界近傍にCr欠乏層が形成されることにより発生する。そこで、特許文献1及び特許文献2では、C量を低減してM23型炭化物の生成を抑制して、耐ポリチオン酸SCC性を高めている。The steel which raised polythioic acid resistance SCC property is proposed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-166039 (patent document 1) and international publication 2009/044802 (patent document 2). Polythioic acid SCC is generated by the precipitation of Cr as M 23 C 6 type carbides at grain boundaries and the formation of a Cr-deficient layer near the grain boundaries. Therefore, in Patent Document 1 and Patent Document 2, the amount of C is reduced to suppress the formation of M 23 C 6 type carbides, thereby enhancing the resistance to polythioic acid SCC.

具体的には、特許文献1に開示されたオーステナイト系耐熱鋼は、質量%で、C:0.005〜0.03%未満、Si:0.05〜0.4%、Mn:0.5〜2%、P:0.01〜0.04%、S:0.0005〜0.005%、Cr:18〜20%、Ni:7〜11%、Nb:0.2〜0.5%、V:0.2〜0.5%、Cu:2〜4%、N:0.10〜0.30%、B:0.0005〜0.0080%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる。Nb及びVの含有量の合計が0.6%以上であり、鋼中のNb固溶量が0.15%以上である。さらに、N/14≧Nb/93+V/51、及びCr−16C−0.5Nb−V≧17.5を満足する。特許文献1では、C含有量を低減し、CrとC、Nb及びVとの関係を規定することにより、耐ポリチオン酸SCC性を高めている。   Specifically, the austenitic heat resistant steel disclosed in Patent Document 1 is, by mass%, C: 0.005 to less than 0.03%, Si: 0.05 to 0.4%, Mn: 0.5 ~ 2%, P: 0.01 to 0.04%, S: 0.0005 to 0.005%, Cr: 18 to 20%, Ni: 7 to 11%, Nb: 0.2 to 0.5% , V: 0.2 to 0.5%, Cu: 2 to 4%, N: 0.10 to 0.30%, B: 0.0005 to 0.0080%, the balance being Fe and unavoidable It consists of impurities. The total content of Nb and V is 0.6% or more, and the solid solution amount of Nb in the steel is 0.15% or more. Furthermore, N / 14 ≧ Nb / 93 + V / 51 and Cr-16 C-0.5 Nb-V ≧ 17.5 are satisfied. In Patent Document 1, the C content is reduced, and the relationship between Cr and C, Nb and V is defined to enhance the resistance to SIC resistance to polythioic acid.

特許文献2に開示されたオーステナイト系ステンレス鋼は、質量%で、C:0.04%未満、Si:1.5%以下、Mn:2%以下、Cr:15〜25%、Ni:6〜30%、N:0.02〜0.35%、Sol.Al:0.03%以下を含み、さらに、Nb:0.5%以下、Ti:0.4%以下、V:0.4%以下、Ta:0.2%以下、Hf:0.2%以下、及びZr:0.2%以下のうちの1種又は2種以上を含有し、残部がFe及び不純物からなる。不純物中において、P:0.04%以下、S:0.03%以下、Sn:0.1%以下、As:0.01%以下、Zn:0.01%以下、Pb:0.01%以下、及びSb:0.01%以下である。さらに、F1=S+{(P+Sn)/2}+{(As+Zn+Pb+Sb)/5}≦0.075、及び0.05≦Nb+Ta+Zr+Hf+2Ti+(V/10)≦1.7−9×F1を満足する。特許文献2では、C含有量を0.05%未満にすることで耐ポリチオン酸SCC性を高める。さらに、NbやTiといったC固定化元素を低減し、鋼中のP、S、Sn等の粒界脆化元素を低減することにより、溶接熱影響部(HAZ)における耐脆化割れ性を高める。   The austenitic stainless steel disclosed in Patent Document 2 contains, by mass%, C: less than 0.04%, Si: 1.5% or less, Mn: 2% or less, Cr: 15 to 25%, Ni: 6 to 6 30%, N: 0.02 to 0.35%, Sol. Al: 0.03% or less, Nb: 0.5% or less, Ti: 0.4% or less, V: 0.4% or less, Ta: 0.2% or less, Hf: 0.2% And at least one of Zr: 0.2% or less, with the balance being Fe and impurities. Among impurities, P: 0.04% or less, S: 0.03% or less, Sn: 0.1% or less, As: 0.01% or less, Zn: 0.01% or less, Pb: 0.01% Below, and Sb: 0.01% or less. Furthermore, F1 = S + {(P + Sn) / 2} + {(As + Zn + Pb + Sb) / 5} ≦ 0.075 and 0.05 ≦ Nb + Ta + Zr + Hf + 2Ti + (V / 10) ≦ 1.7-9 × F1 are satisfied. In patent document 2, polythionic acid-resistance SCC resistance is improved by making C content less than 0.05%. Furthermore, by reducing C fixing elements such as Nb and Ti and reducing grain boundary embrittlement elements such as P, S and Sn in the steel, the embrittlement cracking resistance in the heat affected zone (HAZ) is enhanced. .

特開2003−166039号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-166039 国際公開第2009/044802号WO 2009/044802

ところで、最近では、上述の高温腐食環境で使用される部材において、高いクリープ延性が求められている。プラント設備では、上述のとおり、設備を停止して定期点検を実施する場合がある。定期点検において、交換が必要な部材が調査される。このとき、クリープ延性が高ければ、定期点検時において、部材の変形の程度を確認して、部材の交換の判断基準とすることができる。   By the way, recently, high creep ductility is required for members used in the above-mentioned high temperature corrosive environment. In plant facilities, as described above, the facilities may be shut down and periodic inspections may be performed. In periodic inspections, members that need to be replaced are investigated. At this time, if the creep ductility is high, the degree of deformation of the member can be confirmed at the time of periodic inspection, and can be used as a determination criterion of replacement of the member.

特許文献1及び特許文献2では、耐ポリチオン酸SCC性の改善を目的としているものの、クリープ延性の向上については目的としていない。これらの特許文献で提案された鋼では、耐ポリチオン酸SCC性を高めるために、C含有量を低くしている。この場合、高いクリープ延性が得られない場合がある。   Patent Documents 1 and 2 aim to improve polythioic acid resistance to SCC, but do not aim to improve creep ductility. In the steels proposed in these patent documents, the C content is lowered to enhance polythioic acid resistance to SCC. In this case, high creep ductility may not be obtained.

本発明の目的は、耐ポリチオン酸SCC性に優れ、かつ、クリープ延性にも優れる、オーステナイト系ステンレス鋼を提供することである。   An object of the present invention is to provide an austenitic stainless steel which is excellent in polythioic acid resistance to SCC and excellent in creep ductility.

本発明によるオーステナイト系ステンレス鋼は、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.20〜2.00%、P:0.040%以下、S:0.010%以下、Cr:16.0〜25.0%、Ni:10.0〜30.0%、Mo:0.1〜5.0%、Nb:0.20〜1.00%、N:0.050〜0.300%、sol.Al:0.0005〜0.100%、B:0.0010〜0.0080%、Cu:0〜5.0%、W:0〜5.0%、Co:0〜1.0%、V:0〜1.00%、Ta:0〜0.2%、Hf:0〜0.20%、Ca:0〜0.010%、Mg:0〜0.010%、及び、希土類元素:0〜0.10%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、式(1)を満たす化学組成を有する。
B+0.004−0.9C+0.017Mo≧0 (1)
ここで、式(1)の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
The austenitic stainless steel according to the present invention is, by mass%, C: 0.030% or less, Si: 0.10 to 1.00%, Mn: 0.20 to 2.00%, P: 0.040% or less S: 0.010% or less, Cr: 16.0 to 25.0%, Ni: 10.0 to 30.0%, Mo: 0.1 to 5.0%, Nb: 0.20 to 1. 00%, N: 0.050-0.300%, sol. Al: 0.0005 to 0.100%, B: 0.0010 to 0.0080%, Cu: 0 to 5.0%, W: 0 to 5.0%, Co: 0 to 1.0%, V : 0 to 1.00%, Ta: 0 to 0.2%, Hf: 0 to 0.20%, Ca: 0 to 0.010%, Mg: 0 to 0.010%, and rare earth elements: 0 It contains about 0.10%, and the balance consists of Fe and impurities, and has a chemical composition that satisfies the formula (1).
B + 0.004-0.9C + 0.017Mo 2 0 0 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted into each element symbol of the formula (1).

本発明によるオーステナイト系ステンレス鋼は、耐ポリチオン酸SCC性に優れ、かつ、クリープ延性にも優れる。   The austenitic stainless steel according to the present invention is excellent in polythioic acid SCC resistance and excellent in creep and ductility.

本発明者らは、耐ポリチオン酸SCC性だけでなく、クリープ延性にも優れた鋼について調査及び検討を行った。   The present inventors investigated and examined a steel excellent not only in resistance to polythioic acid SCC but also in creep ductility.

C含有量を0.030%以下に低減すれば、高温腐食環境下での使用中において、M23型炭化物の生成が抑制され、粒界近傍でのCr欠乏層の生成が抑制される。本発明ではさらに、0.20〜1.00%のNbを含有することにより、CをNbで固定して、M23型炭化物の生成要因となる固溶C量をさらに低減する。本発明ではさらに、Moを0.1〜5.0%含有する。Moは、M23型炭化物の生成を抑制する。そのため、C欠乏層の生成が低減される。以上の対策により、耐ポリチオン酸SCC性を高めることができる。If the C content is reduced to 0.030% or less, the formation of M 23 C 6- type carbides is suppressed and the formation of a Cr-depleted layer near grain boundaries is suppressed during use in a high-temperature corrosive environment . In the present invention, by further containing 0.20 to 1.00% of Nb, C is fixed with Nb to further reduce the amount of solid solution C which is a factor of forming M 23 C 6 type carbide. In the present invention, further, 0.1 to 5.0% of Mo is contained. Mo suppresses the formation of M 23 C 6 type carbides. Therefore, the formation of the C deficient layer is reduced. By the above measures, resistance to polythioic acid SCC can be enhanced.

しかしながら、本発明者らが調査した結果、C含有量を0.030%以下に低減すれば、クリープ延性が低下することが判明した。その理由として、次の事項が考えられる。粒界に生成する析出物は、粒界強度を高める。粒界強度が高まれば、クリープ延性が高まる。しかしながら、C含有量を0.030%以下に低減すれば、粒界に生成する析出物(炭化物等)も低減する。その結果、粒界強度が得られにくく、クリープ延性が低下すると考えられる。   However, as a result of investigations by the present inventors, it was found that creep ductility is reduced if the C content is reduced to 0.030% or less. The following can be considered as the reason. The precipitates formed at the grain boundaries increase the grain boundary strength. If the grain boundary strength is increased, creep ductility is increased. However, if the C content is reduced to 0.030% or less, precipitates (such as carbides) formed at grain boundaries are also reduced. As a result, it is believed that the grain boundary strength is hardly obtained and the creep ductility is lowered.

そこで、本発明者らは、優れた耐ポリチオン酸SCC性及び優れたクリープ延性を両立できるオーステナイト系ステンレス鋼について、さらに検討を行った。B(ボロン)は上述の600〜700℃の高温腐食環境下において、結晶粒界に偏析して、粒界強度を高めることができると考えられる。   Therefore, the present inventors have further studied an austenitic stainless steel that is compatible with excellent polythioic acid resistance SCC resistance and excellent creep ductility. It is considered that B (boron) can be segregated at grain boundaries in the above-described high temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C. to enhance grain boundary strength.

そこで、本発明者らは、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.20〜2.00%、P:0.040%以下、S:0.010%以下、Cr:16.0〜25.0%、Ni:10.0〜30.0%、Mo:0.1〜5.0%、Nb:0.20〜1.00%、N:0.050〜0.300%、sol.Al:0.0005〜0.100%、B:0.0010〜0.0080%、Cu:0〜5.0%、W:0〜5.0%、Co:0〜1.0%、V:0〜1.00%、Ta:0〜0.2%、Hf:0〜0.20%、Ca:0〜0.010%、Mg:0〜0.010%、及び、希土類元素:0〜0.10%を含有し、残部がFe及び不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼であれば、優れた耐ポリチオン酸SCC性及び優れたクリープ延性を両立させることができると考えた。   Therefore, the present inventors, in mass%, C: 0.030% or less, Si: 0.10 to 1.00%, Mn: 0.20 to 2.00%, P: 0.040% or less, S: 0.010% or less, Cr: 16.0 to 25.0%, Ni: 10.0 to 30.0%, Mo: 0.1 to 5.0%, Nb: 0.20 to 1.00 %, N: 0.050-0.300%, sol. Al: 0.0005 to 0.100%, B: 0.0010 to 0.0080%, Cu: 0 to 5.0%, W: 0 to 5.0%, Co: 0 to 1.0%, V : 0 to 1.00%, Ta: 0 to 0.2%, Hf: 0 to 0.20%, Ca: 0 to 0.010%, Mg: 0 to 0.010%, and rare earth elements: 0 It was thought that if it is an austenitic stainless steel containing ~ 0.10% and the balance being Fe and impurities, it is possible to achieve both excellent resistance to polythioic acid SCC and excellent creep ductility.

しかしながら、上記化学組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼の耐ポリチオン酸SCC及びクリープ延性を調査した結果、優れた耐ポリチオン酸SCC性は得られるものの、優れたクリープ延性が必ずしも得られない場合があることがわかった。そこで、本発明者らはさらなる検討を行った。その結果、クリープ延性について、次のメカニズムが考えられることが分かった。   However, as a result of investigating polythioic acid resistance SCC and creep ductility of austenitic stainless steels having the above-mentioned chemical composition, although excellent polythionic acid resistance SCC can be obtained, it may not always be possible to obtain excellent creep ductility. all right. Therefore, the present inventors further studied. As a result, it was found that the following mechanism can be considered for creep ductility.

上述のとおり、本実施形態では、耐ポリチオン酸SCC性を高めるために、C含有量を0.030%以下にするだけでなく、0.20〜1.00%のNbを含有してCをNbに固定して、固溶Cを低減する。具体的には、Nbは、溶体化処理、又は、短時間での時効により、Cと結合してMX型炭窒化物として析出する。しかしながら、本実施形態の鋼材の使用環境(600〜700℃の高温腐食環境)において、MX型炭窒化物は準安定相である。そのため、上記化学組成を有する鋼材を600〜700℃の高温腐食環境において長時間使用した場合、NbのMX型炭窒化物は、安定相であるZ相(CrNbN)とM23型炭化物に変化する。このとき、粒界に偏析しているBが、M23型炭化物中の一部のCと置換され、M23型炭化物に吸収される。そのため、粒界に偏析しているB量が低減し、粒界強度が低下する。その結果、十分なクリープ延性が得られないと考えられる。As described above, in the present embodiment, in order to enhance the resistance to polythioic acid SCC, not only the C content is reduced to 0.030% or less, but 0.22 to 1.00% of Nb is contained and C is added. It fixes to Nb and reduces solid solution C. Specifically, Nb combines with C and precipitates as MX-type carbonitride by solution treatment or aging in a short time. However, in the use environment (high temperature corrosive environment of 600 to 700 ° C.) of the steel material of the present embodiment, the MX type carbonitride is a metastable phase. Therefore, when a steel material having the above chemical composition is used for a long time in a high temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C., MX type carbonitrides of Nb become stable phases Z phase (CrNbN) and M 23 C 6 type carbides. Change. In this case, the B that segregates at the grain boundaries, is replaced with a portion of the C of M 23 C 6 type carbide is absorbed by the M 23 C 6 type carbide. Therefore, the amount of B segregated in the grain boundaries is reduced, and the grain boundary strength is reduced. As a result, it is considered that sufficient creep ductility can not be obtained.

そこで、600〜700℃の高温腐食環境下での使用中において、粒界での偏析B量の低減を抑制する方法について、さらに検討を行った。その結果、次のメカニズムが考えられることが分かった。   Then, the method of suppressing the reduction of the amount of segregation B in a grain boundary was further examined during use under the high temperature corrosive environment of 600-700 ° C. As a result, it turned out that the following mechanism can be considered.

Moは上述のとおり、M23型炭化物の生成自体を抑制する。Moはさらに、M23型炭化物中の一部のMと置換され、M23型炭化物に固溶する場合がある。本明細書において、Moが固溶したM23型炭化物を、「Mo固溶M23型炭化物」と定義する。Mo固溶M23型炭化物はBを固溶しにくい。したがって、高温腐食環境下での使用中において、Nbを含有するMX型炭窒化物がZ相とM23型炭化物に変化した場合であっても、M23型炭化物がMo固溶M23型炭化物であれば、BのM23型炭化物への固溶を抑制でき、粒界での偏析B量の低減が抑制される。その結果、優れた耐ポリチオン酸SCC性及び優れたクリープ延性を両立させることができると考えられる。As described above, Mo suppresses the formation of M 23 C 6 type carbide itself. Mo is further replaced with a part of M of M 23 C 6 type carbide, which may be dissolved in M 23 C 6 type carbide. In the present specification, the M 23 C 6 type carbide in which Mo is solid-solved is defined as “Mo-solid solution M 23 C 6 type carbide”. Mo solid solution M 23 C 6 type carbides do not easily solidify B. Therefore, even when MX type carbonitride containing Nb is changed to Z phase and M 23 C 6 type carbide during use in a high temperature corrosive environment, M 23 C 6 type carbide is solid solution of Mo if the M 23 C 6 type carbide, it is possible to suppress the dissolution of the M 23 C 6 type carbides of B, reducing the segregation amount of B at the grain boundaries is suppressed. As a result, it is considered that both excellent polythioic acid resistance SCC resistance and excellent creep ductility can be achieved.

そこで、上記化学組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼において、600〜700℃の高温腐食環境下での使用中において、Nbを含有するMX型炭窒化物がZ相とM23型炭化物に変化した場合であっても、Mo固溶M23型炭化物が生成することにより、粒界での偏析B量の低減を抑制できる化学組成をさらに検討した。その結果、Mo固溶M23型炭化物の生成による偏析B量の低減抑制には、上記化学組成中のBと、Cと、Moとが密接に関係することが分かった。そして、上記化学組成において、B、C及びMoが式(1)を満たせば、600〜700℃の高温腐食環境下での使用中においても、優れた耐ポリチオン酸SCC性及び優れたクリープ延性を両立させることができることが分かった。
B+0.004−0.9C+0.017Mo≧0 (1)
ここで、式(1)の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
Therefore, in the austenitic stainless steel having the above-mentioned chemical composition, the MX-type carbonitride containing Nb was changed to the Z phase and the M 23 C 6- type carbide during use in a high temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C. Even in this case, a chemical composition capable of suppressing a reduction in the amount of segregation B at grain boundaries was further examined by the formation of Mo solid solution M 23 C 6 type carbides. As a result, it was found that B, C, and Mo in the above-described chemical composition are closely related to the suppression of the reduction of the amount of segregation B due to the formation of Mo solid solution M 23 C 6 type carbide. And, when B, C and Mo satisfy the formula (1) in the above chemical composition, excellent SIC resistance against polythioic acid and excellent creep ductility even during use in a high temperature corrosive environment of 600 to 700 ° C. It turned out that it is possible to make it compatible.
B + 0.004-0.9C + 0.017Mo 2 0 0 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted into each element symbol of the formula (1).

本発明者らがさらに検討した結果、上記オーステナイト系ステンレス鋼に任意元素であるCuが含有される場合、Cuを5.0%以下含有すれば、優れたクリープ強度が得られつつ、クリープ延性も維持できるが、Cu含有量の上限を1.9%以下とすればさらに、クリープ強度を高めつつ、さらに高いクリープ延性を維持できることが分かった。その理由として、次の事項が考えられる。Cuは高温腐食環境下での使用中において、粒内に析出してCu相を形成する。Cu相はクリープ強度を高めるものの、クリープ延性を低下する場合がある。したがって、上記化学組成であって、式(1)を満たすオーステナイト系ステンレス鋼において、より好ましくは、Cu含有量は1.9%以下である。Cu含有量が1.9%以下であれば、優れたクリープ延性をより有効に維持できる。   As a result of further investigations by the present inventors, when Cu, which is an optional element, is contained in the austenitic stainless steel, if 5.0% or less of Cu is contained, excellent creep strength can be obtained and creep ductility is also obtained. Although it is maintainable, when the upper limit of Cu content is made into 1.9% or less, it turned out that high creep ductility can be maintained, improving creep strength further. The following can be considered as the reason. Cu precipitates in the grains to form a Cu phase during use in a high temperature corrosive environment. Although the Cu phase increases creep strength, it may reduce creep ductility. Therefore, in the austenitic stainless steel which has the above-mentioned chemical composition and satisfies the formula (1), more preferably, the Cu content is 1.9% or less. If the Cu content is 1.9% or less, excellent creep ductility can be more effectively maintained.

本発明者がさらに検討した結果、Mo含有量を0.5%以上とすれば、クリープ延性がさらに高まることが分かった。この理由は定かではないが、次の事項が考えられる。上記化学組成(式(1)を満たす)においてさらに、Mo含有量を0.5%以上とした場合、600〜700℃の高温腐食環境下での使用中において、Moはさらに、粒界に偏析したり金属間化合物を生成したりする。この粒界偏析や金属間化合物により、粒界強度がさらに高まる。その結果、クリープ延性がさらに高まる。したがって、好ましいMo含有量の下限は0.5%である。クリープ延性をさらに高めるための好ましいMo含有量の下限は0.8%であり、さらに好ましくは1.0%であり、さらに好ましくは2.0%である。   As a result of further investigation by the inventor, it was found that creep ductility is further enhanced if the Mo content is 0.5% or more. The reason is not clear, but the following can be considered. In the above chemical composition (satisfying the formula (1)), when the Mo content is 0.5% or more, Mo is further segregated at grain boundaries during use in a high temperature corrosive environment of 600 to 700 ° C. Form intermetallic compounds. Grain boundary strength is further enhanced by grain boundary segregation and intermetallic compounds. As a result, creep ductility is further enhanced. Therefore, the lower limit of the preferable Mo content is 0.5%. The lower limit of the preferable Mo content for further enhancing the creep ductility is 0.8%, more preferably 1.0%, further preferably 2.0%.

以上の知見に基づいて完成した本発明によるオーステナイト系ステンレス鋼は、質量%で、C:0.030%以下、Si:0.10〜1.00%、Mn:0.20〜2.00%、P:0.040%以下、S:0.010%以下、Cr:16.0〜25.0%、Ni:10.0〜30.0%、Mo:0.1〜5.0%、Nb:0.20〜1.00%、N:0.050〜0.300%、sol.Al:0.0005〜0.1000%、B:0.0010〜0.0080%、Cu:0〜5.0%、W:0〜5.0%、Co:0〜1.0%、V:0〜1.00%、Ta:0〜0.2%、Hf:0〜0.20%、Ca:0〜0.010%、Mg:0〜0.010%、及び、希土類元素:0〜0.10%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、式(1)を満たす化学組成を有する。
B+0.004−0.9C+0.017Mo≧0 (1)
ここで、式(1)の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
The austenitic stainless steel according to the present invention completed based on the above findings is, by mass%, C: 0.030% or less, Si: 0.10 to 1.00%, Mn: 0.20 to 2.00% , P: 0.040% or less, S: 0.010% or less, Cr: 16.0 to 25.0%, Ni: 10.0 to 30.0%, Mo: 0.1 to 5.0%, Nb: 0.20 to 1.00%, N: 0.050 to 0.300%, sol. Al: 0.0005 to 0.1000%, B: 0.0010 to 0.0080%, Cu: 0 to 5.0%, W: 0 to 5.0%, Co: 0 to 1.0%, V : 0 to 1.00%, Ta: 0 to 0.2%, Hf: 0 to 0.20%, Ca: 0 to 0.010%, Mg: 0 to 0.010%, and rare earth elements: 0 It contains about 0.10%, and the balance consists of Fe and impurities, and has a chemical composition that satisfies the formula (1).
B + 0.004-0.9C + 0.017Mo 2 0 0 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted into each element symbol of the formula (1).

上記化学組成は、質量%で、Cu:0.1〜5.0%、W:0.1〜5.0%、及びCo:0.1〜1.0%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The above chemical composition is selected from the group consisting of Cu: 0.1 to 5.0%, W: 0.1 to 5.0%, and Co: 0.1 to 1.0% by mass. It may contain species or two or more species.

上記化学組成は、質量%で、V:0.1〜1.00%、Ta:0.01〜0.2%、及びHf:0.01〜0.20%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The above chemical composition is selected from the group consisting of V: 0.1 to 1.00%, Ta: 0.01 to 0.2%, and Hf: 0.01 to 0.20% by mass. It may contain species or two or more species.

上記化学組成は、質量%で、Ca:0.0005〜0.010%、Mg:0.0005〜0.010%、及び、希土類元素:0.001〜0.10%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The chemical composition is selected from the group consisting of, by mass%, Ca: 0.0005 to 0.010%, Mg: 0.0005 to 0.010%, and a rare earth element: 0.001 to 0.10% It may contain one or two or more.

上記化学組成は、質量%で、Cu:0〜1.9%を含有してもよい。   The said chemical composition may contain Cu: 0-1.9% by mass%.

上記化学組成は、質量%で、Mo:0.5〜5.0%を含有してもよい。   The said chemical composition may contain Mo: 0.5-5.0% by mass%.

以下、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼について詳述する。元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。   Hereinafter, the austenitic stainless steel of the present embodiment will be described in detail. The term "%" with respect to an element means mass% unless otherwise noted.

[化学組成]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼の化学組成は、次の元素を含有する。
[Chemical composition]
The chemical composition of the austenitic stainless steel of the present embodiment contains the following elements.

C:0.030%以下
炭素(C)は不可避に含有される。Cは、600〜700℃の高温腐食環境下で本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼を使用中において、粒界にM23型炭化物を生成し、耐ポリチオン酸SCC性を低下する。したがって、C含有量は0.030%以下である。C含有量の好ましい上限は0.020%であり、さらに好ましくは0.015%である。C含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、上述のとおり、Cは不可避に含有されるため、工業生産上、Cは少なくとも、0.0001%は含有され得る。そのため、C含有量の好ましい下限値は0.0001%である。
C: 0.030% or less Carbon (C) is inevitably contained. While using the austenitic stainless steel of the present embodiment in a high temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C., C forms M 23 C 6 type carbides at grain boundaries and reduces the resistance to polythioic acid SCC. Therefore, the C content is 0.030% or less. The upper limit of the C content is preferably 0.020%, more preferably 0.015%. It is preferable that the C content be as low as possible. However, as described above, since C is contained inevitably, at least 0.0001% of C may be contained in industrial production. Therefore, the preferable lower limit of the C content is 0.0001%.

Si:0.10〜1.00%
シリコン(Si)は、鋼を脱酸する。Siはさらに、鋼の耐酸化性及び耐水蒸気酸化性を高める。Si含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Si含有量が高すぎれば、鋼中にシグマ相(σ相)が析出し、鋼の靭性が低下する。したがって、Si含有量は0.10〜1.00%である。Si含有量の好ましい上限は0.75%であり、さらに好ましくは0.50%である。
Si: 0.10 to 1.00%
Silicon (Si) deoxidizes the steel. Si further enhances the oxidation and steam oxidation resistance of the steel. If the Si content is too low, the above effect can not be obtained. On the other hand, if the Si content is too high, sigma phase (σ phase) precipitates in the steel and the toughness of the steel decreases. Therefore, the Si content is 0.10 to 1.00%. The upper limit of the Si content is preferably 0.75%, more preferably 0.50%.

Mn:0.20〜2.00%
マンガン(Mn)は鋼を脱酸する。Mnはさらに、オーステナイトを安定化して、クリープ強度を高める。Mn含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、鋼のクリープ強度が低下する。したがって、Mn含有量は0.20〜2.00%である。Mn含有量の好ましい下限は0.40%であり、さらに好ましくは0.50%である。Mn含有量の好ましい上限は1.70%であり、さらに好ましくは1.50%である。
Mn: 0.20 to 2.00%
Manganese (Mn) deoxidizes the steel. Mn further stabilizes austenite and enhances creep strength. If the Mn content is too low, the above effect can not be obtained. On the other hand, if the Mn content is too high, the creep strength of the steel decreases. Therefore, the Mn content is 0.20 to 2.00%. The preferable lower limit of the Mn content is 0.40%, and more preferably 0.50%. The upper limit of the Mn content is preferably 1.70%, more preferably 1.50%.

P:0.040%以下
燐(P)は不純物である。Pは鋼の熱間加工性及び靭性を低下する。したがって、P含有量は0.040%以下である。P含有量の好ましい上限は0.035%であり、さらに好ましくは0.032%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Pは不可避に含有され、工業生産上、Pは少なくとも、0.0001%は含有され得る。そのため、P含有量の好ましい下限値は0.0001%である。
P: 0.040% or less Phosphorus (P) is an impurity. P reduces the hot workability and toughness of the steel. Therefore, the P content is 0.040% or less. The upper limit of the P content is preferably 0.035%, more preferably 0.032%. The P content is preferably as low as possible. However, P is unavoidably contained, and for industrial production, P may be contained at least 0.0001%. Therefore, the preferable lower limit of P content is 0.0001%.

S:0.010%以下
硫黄(S)は不純物である。Sは鋼の熱間加工性及びクリープ延性を低下する。したがって、S含有量は0.010%以下である。S含有量の好ましい上限は0.005%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Sは不可避に含有され、工業生産上、Sは少なくとも、0.0001%は含有され得る。そのため、S含有量の好ましい下限値は0.0001%である。
S: 0.010% or less Sulfur (S) is an impurity. S reduces the hot workability and creep ductility of the steel. Therefore, the S content is 0.010% or less. The preferred upper limit of the S content is 0.005%. The S content is preferably as low as possible. However, S is contained inevitably, and in industrial production, S may be contained at least 0.0001%. Therefore, the preferable lower limit of S content is 0.0001%.

Cr:16.0〜25.0%
クロム(Cr)は鋼の耐ポリチオン酸SCC性を高める。Crはさらに、耐酸化性、耐水蒸気酸化性、耐高温腐食性等を高める。Cr含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Cr含有量が高すぎれば、鋼のクリープ強度及び靭性が低下する。したがって、Cr含有量は16.0〜25.0%である。Cr含有量の好ましい下限は16.5%であり、さらに好ましくは17.0%である。Cr含有量の好ましい上限は24.0%であり、さらに好ましくは23.0%である。
Cr: 16.0 to 25.0%
Chromium (Cr) enhances the polythioic acid resistance SCC of the steel. Cr further enhances oxidation resistance, water vapor oxidation resistance, high temperature corrosion resistance and the like. If the Cr content is too low, the above effect can not be obtained. On the other hand, if the Cr content is too high, creep strength and toughness of the steel will be reduced. Therefore, the Cr content is 16.0 to 25.0%. The preferable lower limit of the Cr content is 16.5%, more preferably 17.0%. The upper limit of the Cr content is preferably 24.0%, more preferably 23.0%.

Ni:10.0〜30.0%
ニッケル(Ni)はオーステナイトを安定化して、クリープ強度を高める。Ni含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Ni含有量が高すぎれば、上記効果が飽和し、さらに、製造コストが高くなる。したがって、Ni含有量は10.0〜30.0%である。Ni含有量の好ましい下限は11.0%であり、さらに好ましくは13.0%である。Ni含有量の好ましい上限は25.0%であり、さらに好ましくは22.0%である。
Ni: 10.0 to 30.0%
Nickel (Ni) stabilizes austenite and enhances creep strength. If the Ni content is too low, the above effect can not be obtained. On the other hand, if the Ni content is too high, the above effect is saturated and the manufacturing cost is further increased. Therefore, the Ni content is 10.0 to 30.0%. The lower limit of the Ni content is preferably 11.0%, more preferably 13.0%. The upper limit of the Ni content is preferably 25.0%, more preferably 22.0%.

Mo:0.1〜5.0%
モリブデン(Mo)は、600〜700℃の高温腐食環境下での使用中において、粒界にM23型炭化物が生成するのを抑制する。Moはさらに、600〜700℃での高温腐食環境下での使用中において、NbのMX型炭窒化物がM23型炭化物に変化するとき、M23型炭化物にBが固溶するのを抑制して、高温腐食環境下での粒界の偏析B量が低減するのを抑制する。これにより、高温腐食環境下において、十分なクリープ延性が得られる。Mo含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Mo含有量が高すぎれば、オーステナイトの安定性が低下する。したがって、Mo含有量は0.1〜5.0%である。Mo含有量の好ましい下限は0.2%であり、さらに好ましくは0.3%である。
Mo: 0.1 to 5.0%
Molybdenum (Mo) suppresses the formation of M 23 C 6 type carbides at grain boundaries during use in a high temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C. Mo further dissolves B in M 23 C 6 type carbide when MX type carbonitride of Nb changes to M 23 C 6 type carbide during use in a high temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C. To reduce the amount of segregation B at grain boundaries in a high temperature corrosive environment. Thereby, sufficient creep ductility can be obtained in a high temperature corrosive environment. If the Mo content is too low, the above effect can not be obtained. On the other hand, if the Mo content is too high, the stability of austenite decreases. Therefore, the Mo content is 0.1 to 5.0%. The preferable lower limit of the Mo content is 0.2%, and more preferably 0.3%.

Mo含有量が0.5%以上であればさらに、Moは粒界に偏析したり、金属間化合物を生成したりして、粒界強度をさらに高める。この場合、高温腐食環境下において、さらに優れたクリープ強度が得られる。したがって、Mo含有量のさらに好ましい下限は0.5%であり、さらに好ましくは0.8%であり、さらに好ましくは1.0%であり、さらに好ましくは1.5%であり、さらに好ましくは2.0%である。Mo含有量が1.5%以上であれば、クリープ強度も高める。Mo含有量の好ましい上限は4.5%であり、さらに好ましくは4.0%である。Mo含有量が1.5%以上であれば、クリープ強度も高める。   If the Mo content is 0.5% or more, Mo segregates in grain boundaries or forms intermetallic compounds to further enhance grain boundary strength. In this case, even better creep strength can be obtained in a high temperature corrosive environment. Therefore, a further preferable lower limit of the Mo content is 0.5%, more preferably 0.8%, further preferably 1.0%, further preferably 1.5%, further preferably It is 2.0%. If the Mo content is 1.5% or more, the creep strength is also enhanced. The preferable upper limit of the Mo content is 4.5%, and more preferably 4.0%. If the Mo content is 1.5% or more, the creep strength is also enhanced.

Nb:0.20〜1.00%
ニオブ(Nb)は、600〜700℃の高温腐食環境下での使用中において、Cと結合してMX型炭窒化物を生成し、鋼中の固溶C量を低減する。これにより、鋼の耐ポリチオン酸SCC性が高まる。生成したNbのMX型炭窒化物はまた、クリープ強度を高める。Nb含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Nb含有量が高すぎれば、δフェライトが生成し、鋼の長時間クリープ強度、靭性、及び、溶接性を低下する。したがって、Nb含有量は0.20〜1.00%である。Nb含有量の好ましい下限は0.25%である。Nb含有量の好ましい上限は0.90%であり、さらに好ましくは0.80%である。
Nb: 0.20 to 1.00%
Niobium (Nb) combines with C to form MX-type carbonitrides during use in a high temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C. to reduce the amount of solid solution C in the steel. This enhances the resistance to polythioic acid SCC of the steel. The formed Nb MX carbonitrides also enhance creep strength. If the Nb content is too low, the above effect can not be obtained. On the other hand, if the Nb content is too high, δ-ferrite is formed and the long-term creep strength, toughness and weldability of the steel are reduced. Therefore, the Nb content is 0.20 to 1.00%. The preferred lower limit of the Nb content is 0.25%. The preferable upper limit of the Nb content is 0.90%, and more preferably 0.80%.

N:0.050〜0.300%
窒素(N)はマトリクス(母相)に固溶してオーステナイトを安定化して、クリープ強度を高める。Nはさらに、粒内に微細な炭窒化物を形成し、鋼のクリープ強度を高める。つまり、Nは、固溶強化及び析出強化の両方でクリープ強度に寄与する。N含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、N含有量が高すぎれば、粒界でCr窒化物が形成され、溶接熱影響部(HAZ)での耐ポリチオン酸SCC性が低下する。N含有量が高すぎればさらに、鋼の加工性が低下する。したがって、N含有量は0.050〜0.300%である。N含有量の好ましい下限は0.070%である。N含有量の好ましい上限は0.250%であり、さらに好ましくは0.200%である。
N: 0.050 to 0.300%
Nitrogen (N) dissolves in the matrix (matrix phase) to stabilize austenite and enhance creep strength. N further forms fine carbonitrides in the grains to increase the creep strength of the steel. That is, N contributes to creep strength both in solid solution strengthening and precipitation strengthening. If the N content is too low, the above effect can not be obtained. On the other hand, if the N content is too high, Cr nitrides are formed at grain boundaries, and the resistance to SIC of polythioic acid in the heat-affected zone (HAZ) decreases. If the N content is too high, the workability of the steel is further reduced. Therefore, the N content is 0.050 to 0.300%. The preferable lower limit of the N content is 0.070%. The upper limit of the N content is preferably 0.250%, more preferably 0.200%.

sol.Al:0.0005〜0.100%
アルミニウム(Al)は鋼を脱酸する。Al含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Al含有量が高すぎれば、鋼の清浄度が低下し、鋼の加工性及び延性が低下する。したがって、Al含有量は0.0005〜0.100%である。Al含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.002%である。Al含有量の好ましい上限は0.050%であり、さらに好ましくは0.030%である。本実施形態においてAl含有量は、酸可溶Al(sol.Al)の含有量を意味する。
sol. Al: 0.0005 to 0.100%
Aluminum (Al) deoxidizes the steel. If the Al content is too low, the above effect can not be obtained. On the other hand, if the Al content is too high, the cleanliness of the steel decreases, and the workability and ductility of the steel decrease. Therefore, the Al content is 0.0005 to 0.100%. The preferred lower limit of the Al content is 0.001%, and more preferably 0.002%. The upper limit of the Al content is preferably 0.050%, more preferably 0.030%. In the present embodiment, the Al content means the content of acid-soluble Al (sol. Al).

B:0.0010〜0.0080%
ボロン(B)は、600〜700℃での高温腐食環境下での使用中において、粒界に偏析し、粒界強度を高める。その結果、クリープ延性を高める。B含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、B含有量が高すぎれば、溶接性及び高温での熱間加工性が低下する。したがって、B含有量は0.0010〜0.0080%である。B含有量の好ましい下限は、0.0015%であり、さらに好ましくは0.0020%である。B含有量の好ましい上限は0.0060%未満であり、さらに好ましくは0.0050%である。
B: 0.0010 to 0.0080%
Boron (B) segregates at grain boundaries and enhances grain boundary strength during use in a high temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C. As a result, creep ductility is enhanced. If the B content is too low, the above effect can not be obtained. On the other hand, if the B content is too high, the weldability and the hot workability at high temperatures are reduced. Therefore, B content is 0.0010 to 0.0080%. The preferable lower limit of the B content is 0.0015%, and more preferably 0.0020%. The upper limit of the B content is preferably less than 0.0060%, more preferably 0.0050%.

本実施の形態によるオーステナイト系ステンレス鋼の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、オーステナイト系ステンレス鋼を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。   The balance of the chemical composition of the austenitic stainless steel according to the present embodiment consists of Fe and impurities. Here, when the austenitic stainless steel is manufactured industrially, the impurities are mixed from the ore as a raw material, scrap, or the manufacturing environment, etc., and adversely affect the austenitic stainless steel of the present embodiment. Means what is acceptable without giving.

[任意元素について]
本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼はさらに、Feの一部に代えて、Cu、W及びCoからなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、鋼のクリープ強度を高める。
[About any element]
The austenitic stainless steel according to the present embodiment may further contain one or more selected from the group consisting of Cu, W and Co, instead of part of Fe. All these elements increase the creep strength of the steel.

Cu:0〜5.0%
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Cuは600〜700℃の高温腐食環境での使用中において、粒内にCu相として析出して、析出強化により鋼のクリープ強度を高める。しかしながら、Cu含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性及び溶接性が低下する。したがって、Cu含有量は0〜5.0%である。クリープ強度をさらに有効に高めるためのCu含有量の好ましい下限は0.1%であり、さらに好ましくは2.0%であり、さらに好ましくは2.5%である。Cu含有量の好ましい上限は4.5%であり、さらに好ましくは4.0%である。一方、より優れたクリープ延性を維持するための好ましいCu含有量は0〜1.9%であり、さらに好ましくいCu含有量の上限は、1.8%である。
Cu: 0 to 5.0%
Copper (Cu) is an optional element and may not be contained. When it is contained, Cu precipitates as Cu phase in the grains during use in a high temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C. to enhance the creep strength of the steel by precipitation strengthening. However, if the Cu content is too high, the hot workability and weldability of the steel will be reduced. Therefore, the Cu content is 0 to 5.0%. The preferable lower limit of the Cu content to further effectively increase the creep strength is 0.1%, more preferably 2.0%, and still more preferably 2.5%. The upper limit of the Cu content is preferably 4.5%, more preferably 4.0%. On the other hand, the preferable Cu content for maintaining more excellent creep ductility is 0 to 1.9%, and the upper limit of the more preferable Cu content is 1.8%.

W:0〜5.0%
タングステン(W)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Wはマトリクス(母相)に固溶して、鋼のクリープ強度を高める。しかしながら、W含有量が高すぎれば、オーステナイトの安定性が低下し、鋼のクリープ強度や靭性が低下する。したがって、W含有量は0〜5.0%である。W含有量の好ましい下限は0.1%であり、さらに好ましくは0.2%である。W含有量の好ましい上限は4.5%であり、さらに好ましくは4.0%である。
W: 0 to 5.0%
Tungsten (W) is an optional element and may not be contained. When it is contained, W dissolves in the matrix (matrix phase) to increase the creep strength of the steel. However, if the W content is too high, the stability of austenite decreases and the creep strength and toughness of the steel decrease. Therefore, the W content is 0 to 5.0%. The preferable lower limit of the W content is 0.1%, more preferably 0.2%. The upper limit of the W content is preferably 4.5%, more preferably 4.0%.

Co:0〜1.0%
コバルト(Co)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Coはオーステナイトを安定化して、クリープ強度を高める。しかしながら、Co含有量が高すぎれば、原料コストが高まる。したがって、Co含有量は0〜1.0%である。Co含有量の好ましい下限は0.1%であり、さらに好ましくは0.2%である。
Co: 0 to 1.0%
Cobalt (Co) is an optional element and may not be contained. When contained, Co stabilizes austenite and enhances creep strength. However, if the Co content is too high, the raw material cost will increase. Therefore, the Co content is 0 to 1.0%. The preferable lower limit of the Co content is 0.1%, more preferably 0.2%.

本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼はさらに、Feの一部に代えて、V、Ta及びHfからなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、鋼の耐ポリチオン酸SCC性及びクリープ強度を高める。   The austenitic stainless steel according to the present embodiment may further contain one or more selected from the group consisting of V, Ta and Hf instead of part of Fe. All of these elements enhance the SIC resistance and the creep strength of the steel against polythioic acid.

V:0〜1.00%
バナジウム(V)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Vは、600〜700℃の高温腐食環境下での使用中において、Cと結合して炭窒化物を生成して、固溶Cを低減し、鋼の耐ポリチオン酸SCC性を高める。生成したV炭窒化物はまた、クリープ強度を高める。しかしながら、V含有量が高すぎれば、δフェライトが生成し、鋼のクリープ強度、靭性、及び溶接性が低下する。したがって、V含有量は0〜1.00%である。耐ポリチオン酸SCC性及びクリープ強度をさらに有効に高めるためのV含有量の好ましい下限は0.10%である。V含有量の好ましい上限は0.90%であり、さらに好ましくは0.80%である。
V: 0 to 1.00%
Vanadium (V) is an optional element and may not be contained. When contained, V combines with C to form carbonitrides during use in a high-temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C. to reduce solid solution C, and SIC resistance to steel polythionic acid Raise. The formed V carbonitrides also enhance creep strength. However, if the V content is too high, δ ferrite will be formed and the creep strength, toughness and weldability of the steel will be reduced. Therefore, the V content is 0 to 1.00%. The preferable lower limit of the V content for further effectively enhancing polythioic acid resistance SCC resistance and creep strength is 0.10%. The upper limit of the V content is preferably 0.90%, more preferably 0.80%.

Ta:0〜0.2%
タンタル(Ta)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Taは、600〜700℃の高温腐食環境下での使用中において、Cと結合して炭窒化物を生成して、固溶Cを低減し、鋼の耐ポリチオン酸SCC性を高める。生成したTa炭窒化物はまた、クリープ強度を高める。しかしながら、Ta含有量が高すぎれば、δフェライトが生成し、鋼のクリープ強度、靭性、及び溶接性が低下する。したがって、Ta含有量は0〜0.2%である。耐ポリチオン酸SCC性及びクリープ強度をさらに有効に高めるためのTa含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.02%である。
Ta: 0 to 0.2%
Tantalum (Ta) is an optional element and may not be contained. When contained, Ta combines with C to form carbonitrides during use in a high temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C. to reduce solid solution C, and to reduce SIC resistance to steel polythionic acid. Raise. The formed Ta carbo-nitrides also enhance creep strength. However, if the Ta content is too high, δ-ferrite is formed and the creep strength, toughness and weldability of the steel are reduced. Therefore, the Ta content is 0 to 0.2%. The preferable lower limit of the Ta content for further effectively enhancing the polythioic acid resistance SCC resistance and the creep strength is 0.01%, more preferably 0.02%.

Hf:0〜0.20%
ハフニウム(Hf)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Hfは、600〜700℃の高温腐食環境下での使用中において、Cと結合して炭窒化物を生成して、固溶Cを低減し、鋼の耐ポリチオン酸SCC性を高める。生成したHf炭窒化物はまた、クリープ強度を高める。しかしながら、Hf含有量が高すぎれば、δフェライトが生成し、鋼のクリープ強度、靭性、及び溶接性が低下する。したがって、Hf含有量は0〜0.20%である。Hf含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.02%である。
Hf: 0 to 0.20%
Hafnium (Hf) is an optional element and may not be contained. If contained, Hf combines with C to form carbonitrides during use in a high temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C. to reduce solid solution C, and SIC resistance to steel polythionic acid Raise. The Hf carbonitrides formed also increase the creep strength. However, if the Hf content is too high, δ ferrite will be formed and the creep strength, toughness and weldability of the steel will be reduced. Therefore, the Hf content is 0 to 0.20%. The lower limit of the Hf content is preferably 0.01%, more preferably 0.02%.

本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼はさらに、Feの一部に代えて、Ca、Mg及び希土類元素からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、鋼の熱間加工性及びクリープ延性を高める。   The austenitic stainless steel according to the present embodiment may further contain one or more selected from the group consisting of Ca, Mg and a rare earth element instead of part of Fe. All of these elements enhance the hot workability and creep ductility of the steel.

Ca:0〜0.010%
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Caは、O(酸素)及びS(硫黄)を介在物として固定し、鋼の熱間加工性及びクリープ延性を高める。しかしながら、Ca含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性及びクリープ延性を低下する。したがって、Ca含有量は0〜0.010%である。Ca含有量の好ましい下限は0.0005%であり、さらに好ましくは0.001%である。Ca含有量の好ましい上限は0.008%であり、さらに好ましくは0.006%である。
Ca: 0 to 0.010%
Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. When contained, Ca fixes O (oxygen) and S (sulfur) as inclusions to enhance the hot workability and creep ductility of the steel. However, if the Ca content is too high, the hot workability and creep ductility of the steel are reduced. Therefore, the Ca content is 0 to 0.010%. The preferable lower limit of the Ca content is 0.0005%, and more preferably 0.001%. The upper limit of the Ca content is preferably 0.008%, more preferably 0.006%.

Mg:0〜0.010%
マグネシウム(Mg)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Mgは、O(酸素)及びS(硫黄)を介在物として固定し、鋼の熱間加工性及びクリープ延性を高める。しかしながら、Mg含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性及び長時間クリープ延性を低下する。したがって、Mg含有量は0〜0.010%である。Mg含有量の好ましい下限は0.0005%であり、さらに好ましくは0.001%である。Mg含有量の好ましい上限は0.008%であり、さらに好ましくは0.006%である。
Mg: 0 to 0.010%
Magnesium (Mg) is an optional element and may not be contained. When contained, Mg fixes O (oxygen) and S (sulfur) as inclusions to enhance the hot workability and creep ductility of the steel. However, if the Mg content is too high, the hot workability and long-time creep ductility of the steel are reduced. Therefore, the Mg content is 0 to 0.010%. The preferable lower limit of the Mg content is 0.0005%, more preferably 0.001%. The upper limit of the Mg content is preferably 0.008%, more preferably 0.006%.

希土類元素:0〜0.10%
希土類元素(REM)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、REMは、O(酸素)及びS(硫黄)を介在物として固定し、鋼の熱間加工性及びクリープ延性を高める。しかしながら、REM含有量が高すぎれば、鋼の熱間加工性及び長時間クリープ延性を低下する。したがって、REM含有量は0〜0.01%である。REM含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.002%である。REM含有量の好ましい上限は0.08%であり、さらに好ましくは0.06%である。
Rare earth element: 0 to 0.10%
The rare earth element (REM) is an optional element and may not be contained. When included, REM fixes O (oxygen) and S (sulfur) as inclusions to enhance the hot workability and creep ductility of the steel. However, if the REM content is too high, the hot workability and long-term creep ductility of the steel are reduced. Therefore, the REM content is 0 to 0.01%. The preferable lower limit of the REM content is 0.001%, and more preferably 0.002%. The upper limit of REM content is preferably 0.08%, more preferably 0.06%.

本明細書におけるREMは、Sc、Y、及び、ランタノイド(原子番号57番のLa〜71番のLu)の少なくとも1種以上を含有し、REM含有量は、これらの元素の合計含有量を意味する。   REM in the present specification contains at least one or more of Sc, Y, and lanthanoids (Lu of atomic number 57 to Lu of 71), and the REM content means the total content of these elements. Do.

[式(1)について]
上記化学組成はさらに、式(1)を満たす。
B+0.004−0.9C+0.017Mo≧0 (1)
式(1)中の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
[About formula (1)]
The above chemical composition further satisfies the formula (1).
B + 0.004-0.9C + 0.017Mo 2 0 0 (1)
The content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in the formula (1).

上述のとおり、本実施形態では、耐ポリチオン酸SCC性を高めるために、C含有量を0.030%以下にするだけでなく、0.20〜1.00%のNbを含有して、600〜700℃の高温腐食環境下での使用中にNbのMX型炭窒化物を生成し、固溶C量を低減する。しかしながら、NbのMX型炭窒化物は準安定相であるため、上記高温使用環境下での使用中において、Z相及びM23型炭化物に変化する。このとき、粒界に偏析しているBがM23型炭化物に固溶し、粒界でのB偏析量が低減する。その結果、クリープ延性が低下してしまう。As described above, in the present embodiment, in order to enhance the resistance to polythioic acid SCC, not only the C content is reduced to 0.030% or less, but 0.22 to 1.00% of Nb is contained and 600 During use in a high temperature corrosive environment at ~ 700 ° C, form MX type carbonitrides of Nb and reduce the amount of solid solution C. However, since the MX type carbonitride of Nb is a metastable phase, it changes to Z phase and M 23 C 6 type carbide during use in the above-mentioned high temperature use environment. At this time, B segregated in grain boundaries dissolves in the M 23 C 6 type carbide, and the amount of B segregation in grain boundaries is reduced. As a result, creep ductility is reduced.

しかしながら、MoがM23型C型炭化物に固溶して「Mo固溶M23型炭化物」を生成すれば、Mo固溶M23型炭化物にBは固溶しにくい。そのため、粒界でのB偏析量は維持され、優れた耐ポリチオン酸SCC性が得られるだけでなく、優れたクリープ延性が得られる。However, if Mo is generating a "Mo solid solution M 23 C 6 type carbides" a solid solution in the M 23 type C 6 type carbide, the Mo solid solution M 23 C 6 type carbides B is hardly dissolved. Therefore, the amount of B segregation at grain boundaries is maintained, and not only excellent resistance to polythioic acid SCC can be obtained, but also excellent creep ductility can be obtained.

F1=B+0.004−0.9C+0.017Moと定義する。F1は、高温腐食環境下で使用中の鋼中に生成する複数のM23型炭化物のうち、Mo固溶M23型炭化物の割合を示す指標である。F1が0以上であれば、高温腐食環境下での使用中において、鋼中に複数のM23型炭化物が生成しても、Mo固溶M23型炭化物の割合が高い。そのため、粒界に偏析しているBがM23型炭化物に固溶されにくく、粒界での偏析B量が維持される。そのため、優れた耐ポリチオン酸SCC性と優れたクリープ延性とを両立させることができる。したがって、F1は0(0.00000)以上である。好ましくは、F1は0.00100以上であり、さらに好ましくは0.00200以上であり、さらに好ましくは、0.00400以上であり、さらに好ましくは、0.00500であり、さらに好ましくは0.00800以上であり、最も好ましくは0.01000である。It is defined as F1 = B + 0.004-0.9C + 0.017Mo 2 . F1, among the plurality of the M 23 C 6 type carbide to produce in the steel in use in a high temperature corrosive environment, is an index showing the proportion of Mo solid solution M 23 C 6 type carbide. If F1 is 0 or more, even if a plurality of M 23 C 6 type carbides are formed in the steel during use in a high temperature corrosive environment, the proportion of Mo solid solution M 23 C 6 type carbides is high. Therefore, B segregated in the grain boundaries is hard to form a solid solution in the M 23 C 6 type carbide, and the amount of segregation B in the grain boundaries is maintained. Therefore, it is possible to achieve both excellent resistance to polythioic acid SCC and excellent creep ductility. Therefore, F1 is 0 (0.00000) or more. Preferably, F1 is 0.00100 or more, more preferably 0.00200 or more, still more preferably 0.00400 or more, still more preferably 0.00500, more preferably 0.00800 or more. And most preferably 0.01000.

好ましくは、上記オーステナイト系ステンレス鋼の化学組成がCuを含有する場合、上述のとおり、Cu含有量の上限は1.9%以下である。つまり、クリープ強度を高めつつ、さらに、優れたクリープ延性を得ることを考慮すれば、好ましいCu含有量は0%〜1.9%である。Cu含有量が1.9%以下であれば、Cu相の析出強化により優れたクリープ強度を得つつ、優れたクリープ延性を維持できる。   Preferably, when the chemical composition of the austenitic stainless steel contains Cu, as described above, the upper limit of the Cu content is 1.9% or less. That is, in consideration of obtaining excellent creep ductility while enhancing creep strength, the preferable Cu content is 0% to 1.9%. If the Cu content is 1.9% or less, excellent creep ductility can be maintained while obtaining excellent creep strength by precipitation strengthening of the Cu phase.

上記オーステナイト系ステンレス鋼の化学組成において、Mo含有量の下限は好ましくは0.5%である。この場合、600〜700℃の高温腐食環境下での使用中において、Moはさらに、粒界に偏析したり金属間化合物を生成したりする。この粒界偏析や金属間化合物により、粒界強度がさらに高まる。その結果、クリープ延性がさらに高まる。したがって、好ましいMo含有量の下限は1.0%である。なお、Mo含有量の下限が1.0%以上である場合、好ましいF1値は0.00500以上であり、さらに好ましくは、0.00800以上であり、さらに好ましくは、0.01000以上である。   In the chemical composition of the austenitic stainless steel, the lower limit of the Mo content is preferably 0.5%. In this case, during use in a high temperature corrosive environment at 600 to 700 ° C., Mo further segregates at grain boundaries and forms intermetallic compounds. Grain boundary strength is further enhanced by grain boundary segregation and intermetallic compounds. As a result, creep ductility is further enhanced. Therefore, the lower limit of the preferable Mo content is 1.0%. When the lower limit of the Mo content is 1.0% or more, the preferable F1 value is 0.00500 or more, more preferably 0.00800 or more, and still more preferably 0.01000 or more.

[製造方法]
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法の一例を説明する。本製造方法は、素材を準備する準備工程と、素材に対して熱間加工を実施して鋼材を製造する熱間加工工程と、必要に応じて熱間加工工程後の鋼材を冷間加工する冷間加工工程と、必要に応じて鋼材に対して溶体化処理を実施する溶体化処理工程とを備える。以下、製造方法について説明する。
[Production method]
An example of the method for producing an austenitic stainless steel of the present invention will be described. This manufacturing method cold-works the steel material after the hot-working process, if necessary, preparing the material, performing the hot-working on the material to produce the steel material, and if necessary It comprises a cold working step and a solution treatment step of carrying out a solution treatment on the steel if necessary. Hereinafter, the manufacturing method will be described.

[準備工程]
上述の化学組成であって、式(1)を満たす溶鋼を製造する。たとえば、電気炉やAOD(Argon Oxygen Decarburization)炉、VOD(Vacuum Oxygen Decarburization)炉を用いて、上記溶鋼を製造する。製造された溶鋼に対して、必要に応じて周知の脱ガス処理を実施する。脱ガス処理を実施した溶鋼から、素材を製造する。素材の製造方法はたとえば、連続鋳造法である。連続鋳造法により、連続鋳造材(素材)を製造する。連続鋳造材はたとえば、スラブ、ブルーム及びビレット等である。溶鋼を造塊法によりインゴットにしてもよい。
[Preparation process]
A molten steel satisfying the above-mentioned chemical composition and satisfying the formula (1) is manufactured. For example, the molten steel is manufactured using an electric furnace, an AOD (Argon Oxygen Decarburization) furnace, or a VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) furnace. A well-known degassing process is implemented with respect to the manufactured molten steel as needed. A raw material is manufactured from the molten steel which implemented the degassing process. The method of producing the material is, for example, a continuous casting method. A continuous casting material (material) is manufactured by a continuous casting method. The continuous cast materials are, for example, slabs, blooms and billets. The molten steel may be made into an ingot by the ingot method.

[熱間加工工程]
準備された素材(連続鋳造材又はインゴット)を熱間加工して、オーステナイト系ステンレス鋼材を製造する。たとえば、素材を熱間圧延して鋼板や棒鋼、線材を製造する。また、熱間押出や熱間穿孔圧延等によりオーステナイト系ステンレス鋼管を製造する。熱間加工の具体的な方法は特に限定されず、最終製品の形状に応じた熱間加工を実施すればよい。熱間加工の加工終了温度はたとえば、1050℃以上である。ここでいう加工終了温度とは、最終の熱間加工が完了した直後の鋼材の温度を意味する。
[Hot working process]
The prepared material (continuously cast material or ingot) is hot-worked to produce an austenitic stainless steel material. For example, the material is hot-rolled to produce steel plates, bars, and wires. In addition, an austenitic stainless steel pipe is manufactured by hot extrusion, hot piercing rolling, or the like. The specific method of hot working is not particularly limited, and hot working may be performed according to the shape of the final product. The finish temperature of hot working is, for example, 1050 ° C. or higher. The processing end temperature mentioned here means the temperature of the steel material immediately after the final hot working is completed.

[冷間加工工程]
熱間加工後のオーステナイト系ステンレス鋼材に対して、必要に応じて、冷間加工を実施してもよい。オーステナイト系ステンレス鋼材が棒鋼、線材、鋼管である場合、冷間加工はたとえば、冷間引抜や冷間圧延である。オーステナイト系ステンレス鋼材が鋼板である場合、冷間圧延等である。
[Cold working process]
If necessary, cold working may be performed on the austenitic stainless steel material after hot working. When the austenitic stainless steel material is a bar, wire or steel pipe, cold working is, for example, cold drawing or cold rolling. When the austenitic stainless steel material is a steel plate, it is cold rolling or the like.

[溶体化処理工程]
熱間加工後、又は冷間加工後、必要に応じて、溶体化処理を実施してもよい。溶体化処理工程では、組織の均一化、及び炭窒化物の固溶を行う。好ましい溶体化処理温度は次のとおりである。
[Solution treatment process]
After hot working or cold working, solution treatment may be performed if necessary. In the solution treatment process, homogenization of the structure and dissolution of carbonitride are performed. The preferred solution treatment temperature is as follows.

好ましい溶体化処理温度:1000〜1250℃
溶体化処理温度が1000℃以上であれば、Nbの炭窒化物が十分に固溶し、クリープ強度がさらに高まる。熱処理温度が1250℃以下であれば、Cの過剰な固溶を抑制でき、耐ポリチオン酸SCC性がさらに高まる。
Preferred solution treatment temperature: 1000 to 1250 ° C.
When the solution treatment temperature is 1000 ° C. or more, carbonitrides of Nb are sufficiently dissolved to further increase creep strength. When the heat treatment temperature is 1250 ° C. or less, excessive solid solution of C can be suppressed, and the resistance to SIC of polythioic acid further increases.

溶体化処理時における上記溶体化処理温度での保持時間は特に限定されないが、たとえば2分〜60分である。   The holding time at the above-mentioned solution treatment temperature at the time of solution treatment is not particularly limited, and is, for example, 2 minutes to 60 minutes.

なお、熱間加工工程により製造した鋼材に対して、上述の溶体化処理に代えて、熱間加工直後に急冷を行ってもよい。この場合、熱間加工の加工終了温度は、1000℃以上とするのが好ましい。熱間加工終了温度が1000℃以上であれば、Nbの炭窒化物が十分に固溶し、600〜700℃の高温腐食環境での使用中において、優れた耐ポリチオン酸SCC性及び優れたクリープ延性の両立が可能であり、かつ、高温環境下での使用中におけるNb炭窒化物の生成により、十分なクリープ強度も得られる。   In addition, it may replace with the above-mentioned solution treatment with respect to the steel materials manufactured by the hot-working process, and you may carry out rapid cooling immediately after hot working. In this case, the processing end temperature of the hot working is preferably 1000 ° C. or more. When the hot working end temperature is 1000 ° C. or more, carbonitrides of Nb are sufficiently dissolved, and excellent SIC resistance against polythioic acid and excellent creep during use in a high temperature corrosive environment of 600 to 700 ° C. The combination of ductility is possible, and the formation of Nb carbonitrides during use in a high temperature environment also provides sufficient creep strength.

なお、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼の形状は特に限定されない。本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼は、鋼板であってもよいし、鋼管であってもよいし、棒鋼又は線材であってもよいし、形鋼であってもよい。   The shape of the austenitic stainless steel of the present embodiment is not particularly limited. The austenitic stainless steel of the present embodiment may be a steel plate, a steel pipe, a bar steel or a wire rod, or a shaped steel.

表1の化学組成を有する溶鋼を製造した。   A molten steel having the chemical composition of Table 1 was produced.

Figure 2018043565
Figure 2018043565

表1中の「F1」欄には、各試験番号の鋼のF1値が記入される。また、「化学組成」欄中の「その他」欄の元素記号及び元素記号の手前に付された数値は、含有されている任意元素と、その含有量(質量%)を意味する。各試験番号の化学組成のうち、表1に記載の元素以外の残部は、Fe及び不純物であった。   In the “F1” column of Table 1, the F1 value of the steel of each test number is entered. In addition, the element symbol in the "other" column in the "chemical composition" column and the numerical value attached in front of the element symbol mean an optional element contained and its content (% by mass). Of the chemical compositions of the test numbers, the balance other than the elements listed in Table 1 was Fe and impurities.

溶鋼を用いて、外径120mm、30kgのインゴットを製造した。インゴットに対して熱間鍛造を実施して、厚さ40mmの鋼板とした。さらに、熱間圧延を実施して、厚さ15mmの鋼板とした。熱間圧延時の最終加工温度はいずれも1050℃以上であった。熱間圧延後の鋼板に対して、さらに、冷間圧延を実施して、厚さ10.5mm、幅50mm、長さ100mmの鋼板を製造した。冷間圧延後の各鋼板に対して、溶体化処理を実施した。各試験番号の鋼板の溶体化処理温度はいずれも1150℃であり、溶体化処理時間はいずれも10分であった。溶体化処理後の鋼板を水冷した。以上の工程により、オーステナイト系ステンレス鋼材を製造した。   Using molten steel, an ingot with an outer diameter of 120 mm and a weight of 30 kg was produced. The ingot was subjected to hot forging to obtain a steel plate having a thickness of 40 mm. Furthermore, hot rolling was performed to obtain a steel plate with a thickness of 15 mm. The final processing temperature at the time of hot rolling was 1050 ° C. or higher. The steel plate after hot rolling was further subjected to cold rolling to produce a steel plate having a thickness of 10.5 mm, a width of 50 mm, and a length of 100 mm. The solution treatment was performed on each steel plate after cold rolling. The solution treatment temperature of each steel plate of each test number was 1150 ° C., and the solution treatment time was 10 minutes. The steel plate after solution treatment was water-cooled. An austenitic stainless steel material was manufactured by the above steps.

製造されたオーステナイト系ステンレス鋼板の板厚をt(mm)と定義し、表面からt/4深さの任意の位置のサンプルを用いて、周知の成分分析法(C及びSについては燃焼−赤外線吸収法、Nについては高温離脱ガス分析法、その他の合金元素についてはICP分析法)を実施した。その結果、各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼板の化学組成は、表1と一致した。   The plate thickness of the manufactured austenitic stainless steel plate is defined as t (mm), and using a sample at any position from the surface at a depth of t / 4, the well-known component analysis method (combustion for infrared rays and infrared rays-infrared rays The absorption method, the high temperature desorbed gas analysis method for N, and the ICP analysis method for other alloy elements were performed. As a result, the chemical composition of the austenitic stainless steel plate of each test number was in agreement with Table 1.

[耐ポリチオン酸SCC性評価試験]
各試験番号の鋼板に対して、高温環境下での使用を想定して、600℃で5000時間の時効処理を実施した。この時効処理材から、厚み2mm、幅10mm、長さ75mmの板状試験片を採取した。JIS G 0576(2001)「ステンレス鋼の応力腐食割れ試験方法」に準じて、耐ポリチオン酸SCC性評価試験を実施した。具体的には、試験片を、内側半径5mmのポンチ周りに曲げてUベンド形とした。Uベンド形の試験片を、Wackenroder溶液(蒸留水中にSOガスを吹き込んで作成したHSO飽和水溶液に多量のHSガスを吹き込んだ溶液)中に常温で100時間浸漬した。浸漬後の試験片に対して、割れ発生の有無を倍率500倍で顕微鏡観察して、割れの有無を確認した。
[Polythionic acid resistant SCC evaluation test]
The steel plate of each test number was subjected to an aging treatment at 600 ° C. for 5000 hours, assuming use in a high temperature environment. From this aging-treated material, plate-like test pieces having a thickness of 2 mm, a width of 10 mm, and a length of 75 mm were collected. According to JIS G 0576 (2001) “Method for testing stress corrosion cracking of stainless steel”, the polythioic acid SCC resistance evaluation test was conducted. Specifically, the test piece was bent around a punch with an inner radius of 5 mm to form a U-bend. The U-bend test piece was immersed in a Wackenroder solution (a solution in which a large amount of H 2 S gas was blown into a H 2 SO 3 saturated aqueous solution prepared by blowing SO 2 gas into distilled water) at normal temperature for 100 hours. With respect to the test pieces after immersion, the occurrence of cracks was observed with a microscope at a magnification of 500 times to confirm the presence or absence of cracks.

割れが確認されなかった場合、耐ポリチオン酸SCC性に優れると判断した(表2中の「耐ポリチオン酸SCC性」欄において「E」(Excellent))。割れが1つでも確認された場合、耐ポリチオン酸SCC性が低いと判断した(表2中の「耐ポリチオン酸SCC性」欄において「NA」(Not Accepted))。   When a crack was not confirmed, it was judged to be excellent in polythioic acid SCC resistance ("E" (Excellent) in the "polythionic acid SCC resistance" column in Table 2). When even one crack was confirmed, it was judged that polythioic acid resistance SCC resistance is low ("NA" (Not Accepted) in "polythionic acid resistance SCC resistance" column in Table 2).

[クリープ延性及びクリープ強度評価試験]
各試験番号の鋼板から、JIS Z2271(2010)に準拠したクリープ破断試験片を作製した。クリープ破断試験片の軸方向に垂直な断面は円形であり、クリープ破断試験片の外径は6mmであり、平行部は30mmであった。平行部は鋼板の圧延方向と平行であった。作製されたクリープ破断試験片を用いて、JIS Z2271(2010)に準拠したクリープ破断試験を実施した。具体的には、クリープ破断試験片を750℃で加熱した後、クリープ破断試験を実施した。試験応力は45MPaとし、クリープ破断時間(時間)及びクリープ破断絞り(%)を求めた。
[Creep ductility and creep strength evaluation test]
The creep rupture test piece based on JIS Z2271 (2010) was produced from the steel plate of each test number. The cross section perpendicular to the axial direction of the creep rupture test piece was circular, the outer diameter of the creep rupture test piece was 6 mm, and the parallel portion was 30 mm. The parallel portion was parallel to the rolling direction of the steel plate. The creep rupture test based on JIS Z2271 (2010) was implemented using the produced creep rupture test piece. Specifically, the creep rupture test was carried out after the creep rupture test piece was heated at 750 ° C. The test stress was 45 MPa, and the creep rupture time (hour) and the creep rupture reduction (%) were determined.

クリープ強度に関して、クリープ破断時間が5000〜10000h以下の場合、クリープ強度に優れると判断した(表2中の「クリープ強度」欄において「G」(Good)で表記)。クリープ破断時間が10000時間を超える場合、クリープ強度が顕著に優れると判断した(表2中の「クリープ強度」欄において「E」(Excellent)で表記)。クリープ破断時間が5000時間未満の場合、クリープ強度が低いと判断した(表2中の「クリープ強度」欄において「NA」(Not Accepted)で表記)。クリープ破断時間がG又はEの場合、十分なクリープ強度が得られたと判断した。   With respect to creep strength, when the creep rupture time is 5000 to 10000 h or less, it is judged that the creep strength is excellent (denoted by "G" (Good) in the "creep strength" column in Table 2). When the creep rupture time exceeded 10000 hours, it was judged that the creep strength was remarkably excellent (denoted by "E" (Excellent) in the "creep strength" column in Table 2). When the creep rupture time was less than 5000 hours, it was judged that the creep strength was low (denoted by "NA" (Not Accepted) in the "creep strength" column in Table 2). When the creep rupture time was G or E, it was judged that sufficient creep strength was obtained.

クリープ延性に関して、クリープ破断絞りが20.0%〜30.0%以下の場合、クリープ延性が良好と判断した(表2中の「クリープ延性」欄において「P」(Passing)で表記)。クリープ破断絞りが30.0%を超え50.0%以下の場合、クリープ延性が優れると判断した(表2中の「クリープ延性」欄において「G」(Good)で表記)。さらに、クリープ破断絞りが50.0%を超える場合、クリープ延性が顕著に優れると判断した(表2中の「クリープ延性」欄において「E」(Excellent)で表記)。クリープ破断絞りが20.0%未満の場合、クリープ延性が低いと判断した(表2中の「クリープ延性」欄において「NA」(Not Accepted)。クリープ破断絞りが、P、G、又はEの場合、十分なクリープ延性が得られたと判断した。   With respect to creep ductility, when the creep rupture reduction was 20.0% to 30.0% or less, it was judged that the creep ductility was good (represented by "P" (Passing) in the "creep ductility" column in Table 2). It was judged that creep ductility is excellent when the creep rupture reduction is more than 30.0% and 50.0% or less (denoted by “G” (Good) in the “creep ductility” column in Table 2). Furthermore, when the creep rupture reduction exceeded 50.0%, it was judged that the creep ductility was remarkably excellent (denoted by “E” (Excellent) in the “creep ductility” column in Table 2). When the creep rupture reduction is less than 20.0%, it is judged that the creep ductility is low ("NA" (Not Accepted) in the "creep ductility" column in Table 2. The creep rupture restriction is P, G, or E) In the case, it was judged that sufficient creep ductility was obtained.

[試験結果]
表2に試験結果を示す。
[Test results]
Table 2 shows the test results.

Figure 2018043565
Figure 2018043565

表1及び表2を参照して、試験番号1〜16の鋼の化学組成中の各元素の含有量は適切であり、F1も式(1)を満たした。そのため、これらの試験番号の鋼板では、優れた耐ポリチオン酸SCC性が得られた。さらに、破断時間が5000時間以上であり、優れたクリープ強度が得られた。さらに、クリープ破断絞りが20.0%以上であり、優れたクリープ延性が得られた。さらに、試験番号2〜4、6〜12及び15では、Cuを含有したりMoを多く含有したりするため、クリープ破断試験における破断時間が試験番号1、5、13、14及び16よりも長く10000時間以上であり、卓越したクリープ強度が得られた。   Referring to Tables 1 and 2, the content of each element in the chemical composition of the steels of test numbers 1 to 16 was appropriate, and F1 also satisfied the formula (1). Therefore, in the steel plates of these test numbers, excellent resistance to polythioic acid SCC was obtained. Furthermore, the rupture time was 5000 hours or more, and excellent creep strength was obtained. Furthermore, the creep rupture reduction was 20.0% or more, and excellent creep ductility was obtained. Furthermore, in the test numbers 2 to 4, 6 to 12, and 15, the creep time in the creep rupture test is longer than the test numbers 1, 5, 13, 14 and 16 because it contains Cu and contains a large amount of Mo. It was over 10000 hours and excellent creep strength was obtained.

さらに、Cu含有量が1.9%以下を含有しかつMoを0.5%以上含有する試験番号3、4、及び、Cuを含有しなくてもMoを1.0%以上含有する試験番号5〜7、11、12では、十分なクリープ強度が得られつつ、かつ、卓越したクリープ延性も得られた。   Furthermore, Test Nos. 3 and 4 containing 1.9% or less of Cu and containing 0.5% or more of Mo, and Test Nos. Containing 1.0% or more of Mo even without Cu. In 5-7, 11 and 12, while sufficient creep strength was obtained, the outstanding creep ductility was also obtained.

一方、試験番号17及び18では、F1が式(1)を満たさなかった。その結果、クリープ破断絞りが20%未満となり、鋼のクリープ延性が低かった。Bの粒界偏析による粒界強化効果が十分に得られなかったためと考えられる。また、クリープ強度も低かった。   On the other hand, in the test numbers 17 and 18, F1 did not satisfy the formula (1). As a result, the creep rupture reduction was less than 20%, and the creep ductility of the steel was low. It is considered that the grain boundary strengthening effect by grain boundary segregation of B was not sufficiently obtained. Also, the creep strength was low.

試験番号19では、C含有量が高すぎた。その結果、耐ポリチオン酸SCC性が低かった。   In Test No. 19, the C content was too high. As a result, resistance to polythioic acid SCC was low.

試験番号20では、Cuを含有したため、クリープ強度が高かったものの、F1が式(1)を満たさなかった。その結果、クリープ破断絞りが20.0%未満となり、鋼のクリープ延性が低かった。   In Test No. 20, since it contained Cu, although creep strength was high, F1 did not satisfy Formula (1). As a result, the creep rupture reduction was less than 20.0%, and the creep ductility of the steel was low.

試験番号21では、Moを含有しなかった。さらに、F1が式(1)の下限未満であった。その結果、破断絞りが20.0%未満となり、鋼のクリープ延性が低かった。また、クリープ強度も低かった。   Test No. 21 contained no Mo. Furthermore, F1 was less than the lower limit of Formula (1). As a result, the reduction in area was less than 20.0%, and the creep ductility of the steel was low. Also, the creep strength was low.

試験番号22では、B含有量が低かった。その結果、クリープ破断絞りが20.0%未満となり、鋼のクリープ延性が低かった。また、クリープ強度も低かった。   In Test No. 22, the B content was low. As a result, the creep rupture reduction was less than 20.0%, and the creep ductility of the steel was low. Also, the creep strength was low.

試験番号23では、Nbを含有しなかった。その結果、耐ポリチオン酸SCC性が低かった。さらに、破断時間が5000時間未満となり、鋼のクリープ強度が低かった。   Test No. 23 contained no Nb. As a result, resistance to polythioic acid SCC was low. Furthermore, the rupture time was less than 5000 hours, and the creep strength of the steel was low.

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the embodiments described above are merely examples for implementing the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the above-described embodiment can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the invention.

Claims (5)

質量%で、
C:0.030%以下、
Si:0.10〜1.00%、
Mn:0.20〜2.00%、
P:0.040%以下、
S:0.010%以下、
Cr:16.0〜25.0%、
Ni:10.0〜30.0%、
Mo:0.1〜5.0%、
Nb:0.20〜1.00%、
N:0.050〜0.300%、
sol.Al:0.0005〜0.100%、
B:0.0010〜0.0080%、
Cu:0〜5.0%、
W:0〜5.0%、
Co:0〜1.0%、
V:0〜1.00%、
Ta:0〜0.2%、
Hf:0〜0.20%、
Ca:0〜0.010%、
Mg:0〜0.010%、及び、
希土類元素:0〜0.10%を含有し、残部がFe及び不純物からなり、
式(1)を満たす化学組成を有する、オーステナイト系ステンレス鋼。
B+0.004−0.9C+0.017Mo≧0 (1)
ここで、式(1)の各元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
In mass%,
C: 0.030% or less,
Si: 0.10 to 1.00%,
Mn: 0.20 to 2.00%,
P: 0.040% or less,
S: 0.010% or less,
Cr: 16.0 to 25.0%,
Ni: 10.0 to 30.0%,
Mo: 0.1 to 5.0%,
Nb: 0.20 to 1.00%,
N: 0.050 to 0.300%,
sol. Al: 0.0005 to 0.100%,
B: 0.0010 to 0.0080%,
Cu: 0 to 5.0%,
W: 0 to 5.0%,
Co: 0 to 1.0%,
V: 0 to 1.00%,
Ta: 0 to 0.2%,
Hf: 0 to 0.20%,
Ca: 0 to 0.010%
Mg: 0 to 0.010%, and
Rare earth element: containing 0 to 0.10%, the balance being Fe and impurities,
An austenitic stainless steel having a chemical composition satisfying the formula (1).
B + 0.004-0.9C + 0.017Mo 2 0 0 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted into each element symbol of the formula (1).
請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼であって、
前記化学組成は、
Cu:0.1〜5.0%、
W:0.1〜5.0%、及び
Co:0.1〜1.0%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、オーステナイト系ステンレス鋼。
The austenitic stainless steel according to claim 1, wherein
The chemical composition is
Cu: 0.1 to 5.0%,
The austenitic stainless steel containing 1 type, or 2 or more types selected from the group which consists of W: 0.1-5.0%, and Co: 0.1-1.0%.
請求項1又は請求項2に記載のオーステナイト系ステンレス鋼であって、
前記化学組成は、
V:0.1〜1.00%、
Ta:0.01〜0.2%、及び
Hf:0.01〜0.20%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、オーステナイト系ステンレス鋼。
The austenitic stainless steel according to claim 1 or 2, wherein
The chemical composition is
V: 0.1 to 1.00%,
An austenitic stainless steel containing one or more selected from the group consisting of Ta: 0.01 to 0.2% and Hf: 0.01 to 0.20%.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼であって、
前記化学組成は、
Ca:0.0005〜0.010%、
Mg:0.0005〜0.010%、及び、
希土類元素:0.001〜0.10%からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する、オーステナイト系ステンレス鋼。
The austenitic stainless steel according to any one of claims 1 to 3, wherein
The chemical composition is
Ca: 0.0005 to 0.010%,
Mg: 0.0005 to 0.010%, and
An austenitic stainless steel containing one or more selected from the group consisting of rare earth elements: 0.001 to 0.10%.
請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼であって、
前記化学組成は、
Cu:0〜1.9%を含有する、オーステナイト系ステンレス鋼。
The austenitic stainless steel according to claim 1, wherein
The chemical composition is
Cu: Austenitic stainless steel containing 0 to 1.9%.
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