JPWO2019151125A1 - フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
フェライト系ステンレス鋼 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2019151125A1 JPWO2019151125A1 JP2019526014A JP2019526014A JPWO2019151125A1 JP WO2019151125 A1 JPWO2019151125 A1 JP WO2019151125A1 JP 2019526014 A JP2019526014 A JP 2019526014A JP 2019526014 A JP2019526014 A JP 2019526014A JP WO2019151125 A1 JPWO2019151125 A1 JP WO2019151125A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- content
- less
- steel
- thermal fatigue
- stainless steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 65
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 65
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 25
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 14
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001068 laves phase Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017060 Fe Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002544 Fe-Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0226—Hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0236—Cold rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/008—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/005—Ferrite
Abstract
Description
Nb+Mo:2.3〜3.0% ・・・(1)
(式(1)中のNb、Moは、各元素の含有量(質量%)を示す。)
Nb+Mo:2.3〜3.0% ・・・(1)
(式(1)中のNb、Moは、各元素の含有量(質量%)を示す。)
本発明では、成分組成のバランスが非常に重要であり、上記のような成分組成の組み合わせとすることで、耐クリープ特性と熱疲労特性がSUS444より優れたフェライト系ステンレス鋼を得ることができる。上記成分組成における必須元素(C、Si、Mn、Ni、Al、Cr、Nb、Mo、N、Sb)の含有量の範囲が1つでも外れた場合は、所期した耐クリープ特性と熱疲労特性は得られない。
Cは、鋼の強度を高めるのに有効な元素であるが、0.020%を超えてCを含有すると、靭性および成形性の低下が顕著となる。また、本発明で重要なNbと結びつき生成する炭化物量が多くなることで、後述するNbの熱疲労特性と耐クリープ特性を向上させる効果が小さくなってしまう。よって、C含有量は0.020%以下とする。なお、C含有量は、成形性を確保する観点からは0.010%以下とすることが好ましい。より好ましくは、C含有量は0.008%以下とする。また、排気系部材としての強度を確保する観点からは、C含有量は0.001%以上とすることが好ましい。より好ましくは、C含有量は0.003%以上とする。さらに好ましくは、C含有量は0.004%以上とする。
Siは、耐酸化性向上のために必要な重要元素である。高温化した排ガス中での耐酸化性を確保するためには0.1%以上のSiの含有が必要である。一方、1.0%を超える過剰のSiの含有は、室温における加工性を低下させるため、Si含有量の上限は1.0%とする。好ましくは、Si含有量は0.20%以上とする。より好ましくは、Si含有量は0.30%以上とする。さらに好ましくは、Si含有量は0.40%以上とする。また、好ましくは、Si含有量は0.90%以下とする。より好ましくは、Si含有量は0.60%以下とする。
Mnは、酸化スケールの耐剥離性を高めることにより熱疲労特性を向上させる効果を有する。これらの効果を得るためには、0.05%以上のMnの含有が必要である。一方、Mnの0.60%を超える過剰な含有は、高温でγ相が生成しやすくなり、耐熱性を低下させる。よって、Mn含有量は0.05%以上0.60%以下とする。好ましくは、Mn含有量は0.10%以上とする。より好ましくは、Mn含有量は0.15%以上とする。また、好ましくは、Mn含有量は0.50%以下とする。より好ましくは、Mn含有量は0.40%以下とする。
Pは、鋼の靭性を低下させる有害な元素であり、可能な限り低減することが望ましい。よって、P含有量は0.050%以下とする。好ましくは、P含有量は0.040%以下である。より好ましくは、P含有量は0.030%以下である。
Sは、伸びやr値を低下させ、成形性に悪影響を及ぼすとともに、ステンレス鋼の基本特性である耐食性を低下させる有害元素でもあるため、できる限り低減することが望ましい。よって、本発明では、S含有量は0.008%以下とする。好ましくは、S含有量は0.006%以下である。
Niは、鋼の靭性および耐酸化性を向上させる元素である。これらの効果を得るためには、Ni含有量は0.02%以上とする。耐酸化性が不十分であると、酸化スケールの生成量が多くなることによる素材断面積の減少や、酸化スケールの剥離により、熱疲労特性が低下する。一方、Niは強力なγ相形成元素であるため、過剰にNiを含有すると、高温でγ相を生成し、耐酸化性を低下させとともに熱膨張係数が大きくなることで熱疲労特性が低下する。よって、Ni含有量の上限は0.60%とする。好ましくは、Ni含有量は0.05%以上である。より好ましくは、Ni含有量は0.10%以上である。また、好ましくは、Ni含有量は0.40%以下である。より好ましくは、Ni含有量は0.30%以下である。
Alは、耐酸化性を向上させる効果を有する元素である。その効果を得るためにAlは0.001%以上の含有が必要である。一方、Alは熱膨張係数を高める元素でもある。熱膨張係数が大きくなると熱疲労特性が低下してしまう。さらに、鋼が著しく硬質化して加工性が低下してしまう。よって、Al含有量は0.25%以下とする。好ましくは、Al含有量は0.005%以上である。より好ましくは、Al含有量は0.010%超えである。さらに好ましくは、Al含有量は0.020%超えである。また、好ましくは、Al含有量は0.20%未満である。より好ましくは、Al含有量は0.08%未満である。
Crは、ステンレス鋼の特徴である耐食性、耐酸化性を向上させるのに有効な重要元素であるが、Cr含有量が18.0%未満では、900℃を超える高温域で十分な耐酸化性が得られない。耐酸化性が不十分であると、酸化スケール生成量が多くなり、素材の断面積の減少に伴い熱疲労特性も低下する。一方、Crは、室温において鋼を固溶強化し、硬質化および低延性化する元素であり、Cr含有量が20.0%を超えると、上記弊害が顕著となり、熱疲労特性も却って低下するため、Cr含有量の上限は20.0%とする。好ましくは、Cr含有量は18.5%以上である。また、好ましくは、Cr含有量は19.5%以下である。
Nbは、高温強度を上昇させて熱疲労特性、耐クリープ特性を向上させる本発明に重要な元素である。このような効果は、0.30%以上のNbの含有で認められる。Nb含有量が0.30%未満の場合は、高温における強度が不足し、優れた熱疲労特性、耐クリープ特性が得られない。しかし、0.80%を超えるNbの含有は、金属間化合物であるLaves相(Fe2Nb)等が析出しやすくなり、高温強度が低下し、熱疲労特性と耐クリープ特性はかえって低下するのみならず、脆化を促進する。よって、Nb含有量は0.30%以上0.80%以下とする。好ましくは、Nb含有量は0.40%以上である。より好ましくは、Nb含有量は0.45%以上である。さらに好ましくは、Nb含有量は0.50%超えである。また、好ましくは、Nb含有量は0.70%以下である。より好ましくは、Nb含有量は0.60%以下である。
Moは、鋼中に固溶し鋼の高温強度を向上させることで熱疲労特性、耐クリープ特性を向上させる有効な元素である。その効果は1.80%以上のMoの含有で現れる。Mo含有量が1.80%未満の場合は高温強度が不十分となり、優れた熱疲労特性、耐クリープ特性は得られない。一方、過剰なMoの含有は、鋼を硬質化させて加工性を低下させてしまうのみならず、Nbと同様にLaves相(Fe2Mo)として析出し、鋼中固溶Mo量は低減するため却って熱疲労特性は低下してしまう。また、熱疲労試験中に粗大なσ相として析出することで破壊の起点となり熱疲労特性が低下してしまう。よって、Mo含有量の上限は2.50%とする。好ましくは、Mo含有量は1.90%以上である。より好ましくは、Mo含有量は2.00%超えである。また、好ましくは、Mo含有量は2.30%以下である。より好ましくは、Mo含有量は2.10%以下である。
Nは、鋼の靭性および成形性を低下させる元素であり、0.015%を超えて含有すると、靭性および成形性の低下が顕著となるのみならず、Nb窒化物の形成により固溶Nb量が低下し、耐クリープ特性と熱疲労特性が低下する。よって、N含有量は0.015%以下とする。なお、Nは、靭性、成形性を確保する観点からは、できるだけ低減することが好ましく、N含有量は0.010%未満とすることが望ましい。
Sbは本発明において耐クリープ特性を向上させるために重要な元素である。Sbは鋼中に固溶し、高温での鋼のクリープ変形を抑制する。Sbは高温域においても炭窒化物やLaves相として析出せず、長期間の使用後にも鋼中に固溶し、クリープ変形を抑制するため耐クリープ特性を向上させることができる。この効果はSbの0.002%以上の含有で得られる。一方、Sbの過剰な含有は鋼の靭性、熱間加工性を低下させるため、製造時に割れが発生しやすくなるのみならず、熱間延性が低下することで熱疲労特性も低下する。したがって、Sb含有量の上限は0.50%とする。好ましくは、Sb含有量は0.005%以上である。より好ましくは0.020%以上である。また、好ましくは、Sb含有量は0.30%以下である。より好ましくは、Sb含有量は0.10%以下である。
上述したように、NbとMoは熱疲労特性、耐クリープ特性向上に有効な元素である。それぞれ0.30%以上、1.80%以上の含有でその効果が認められる。しかし、排ガスの高温化に対応するために200〜950℃間で昇温と降温を繰り返したときの熱疲労寿命がSUS444より優れる熱疲労特性、耐クリープ特性を実現するためには、両元素を所定の範囲で含有した上で、少なくともNb+Mo≧2.3%を満たす、すなわちNb+Mo量(NbとMoの合計含有量)を2.3%以上とする必要がある。これを満たさない場合は、たとえSbを所定量添加しても優れた耐クリープ特性が得られない。好ましくは、Nb+Mo>2.5%である。一方、Nb+Mo量が増加し過ぎると鋼が脆くなり、優れた熱疲労特性、耐クリープ特性は得られなくなる。そのため、Nb+Mo量の上限は3.0%とする。好ましくは、Nb+Mo量は2.7%以下である。
Tiは、CおよびNを固定して、耐食性や成形性を向上し、溶接部の粒界腐食を防止する元素であり、本発明では、必要に応じて含有することができる。Tiを含有することにより、TiがNbよりも優先的にCおよびNと結びつくため、高温強度に有効な鋼中固溶Nb量を確保することができ、耐熱性向上にも有効である。それらの効果は0.01%以上のTiの含有で得られる。一方、0.16%を超える過剰なTiの含有は、靭性の低下を招いて、例えば、熱延板焼鈍ラインで繰り返し受ける曲げ−曲げ戻しによって破断を起こしたりする等、製造性に悪影響を及ぼすようになる。また、Tiの炭窒化物を核としてNbの炭窒化物が析出しやすくなるため、高温強度に有効な鋼中固溶Nb量を却って低減させてしまい、熱疲労特性、耐クリープ特性が低下する。よって、Tiを含有する場合、Ti含有量は0.01〜0.16%とする。好ましくは、Ti含有量は0.03%以上である。また、好ましくは、Ti含有量は0.12%以下である。より好ましくは、Ti含有量は0.08%以下である。さらに好ましくは、Ti含有量は0.05%以下である。
Zrは耐酸化性を向上させる元素であり、本発明では、必要に応じて含有することができる。この効果は0.01%以上のZrの含有で得られる。しかし、Zr含有量が0.50%を超えると、Zr金属間化合物が析出して、鋼を脆化させる。よって、Zrを含有する場合は、Zr含有量は0.01〜0.50%とする。好ましくは、Zr含有量は0.03%以上である。より好ましくは、Zr含有量は0.05%以上である。また、好ましくは、Zr含有量は0.30%以下である。より好ましくは、Zr含有量は0.10%以下である。
Coは、鋼の靭性向上に有効な元素として知られている。この効果は0.01%以上のCoの含有で得られる。一方、過剰なCoの含有は鋼の靭性を却って低下させるため、Co含有量の上限は0.50%とする。よって、Coを含有する場合、Co含有量は0.01〜0.50%とする。好ましくは、Co含有量は0.03%以上である。また、好ましくは、Co含有量は0.30%以下である。
Bは、鋼の加工性、特に二次加工性を向上させるために有効な元素である。このような効果は、0.0002%以上のBの含有で得ることができる。一方、過剰なBの含有は、BNを生成して加工性を低下させる。よって、Bを含有する場合は、B含有量は0.0002〜0.0050%とする。好ましくは、B含有量は0.0005%以上である。より好ましくは、B含有量は0.0008%以上である。また、好ましくは、B含有量は0.0030%以下である。より好ましくは、B含有量は0.0020%以下である。
Vは、鋼の加工性向上に有効な元素であるとともに、耐酸化性の向上にも有効な元素である。これらの効果は、V含有量が0.01%以上で顕著となる。しかし、1.0%を超える過剰なVの含有は、粗大なV(C、N)の析出を招き、靭性を低下させるのみならず、表面性状を低下させる。よって、Vを含有する場合は、V含有量は0.01〜1.0%とする。好ましくは、V含有量は0.03%以上である。より好ましくは、V含有量は0.05%以上である。また、好ましくは、V含有量は0.50%以下である。より好ましくは、V含有量は0.20%以下である。
Wは、Moと同様に固溶強化により高温強度を大きく向上させる元素である。この効果は0.01%以上のWの含有で得られる。一方、過剰なWの含有は鋼を著しく硬質化するのみならず、製造時の焼鈍工程において強固なスケールが生成するため、酸洗時の脱スケールが困難になる。よって、Wを含有する場合は、W含有量は0.01〜5.0%とする。好ましくは、W含有量は0.05%以上である。また、好ましくは、W含有量は3.5%以下である。より好ましくは、W含有量は1.0%以下である。さらに好ましくは、W含有量は0.30%未満である。
Cuは鋼の耐食性を向上させる効果を有する元素であり、耐食性が必要な場合に含有する。その効果は0.01%以上のCuの含有で得られる。一方で0.40%を超えてCuを含有すると、酸化スケールが剥離しやすくなり、耐繰り返し酸化特性が低下する。そのため、Cuを含有する場合は、Cu含有量は0.01〜0.40%とする。好ましくは、Cu含有量は0.03%以上である。より好ましくは、Cu含有量は0.06%以上である。また、好ましくは、Cu含有量は0.20%以下である。より好ましくは、Cu含有量は0.10%以下である。
Snは、鋼の高温強度向上に有効な元素である。その効果は0.001%以上のSnの含有で得られる。一方、過剰なSnの含有は、鋼の脆化に伴い熱疲労特性を却って低下させる。そのため、Snを含有する場合には、Sn含有量は0.001〜0.005%とする。好ましくは、Sn含有量は0.001%以上0.003%以下である。
Caは、連続鋳造の際に発生しやすいTi系介在物析出によるノズルの閉塞を防止するのに有効な成分である。その効果は0.0002%以上のCaの含有で得られる。一方、表面欠陥を発生させず良好な表面性状を得るためには、Ca含有量は0.0050%以下とする必要がある。従って、Caを含有する場合は、Ca含有量は0.0002〜0.0050%とする。好ましくは、Ca含有量は0.0005%以上である。また、好ましくは、Ca含有量は0.0030%以下である。より好ましくは、Ca含有量は0.0020%以下である。
Mgは、スラブの等軸晶率を向上させ、加工性や靭性の向上に有効な元素である。本発明のようにNbやTiを含有する鋼においては、MgはNbやTiの炭窒化物の粗大化を抑制する効果も有する。その効果は0.0002%以上のMgの含有で得られる。Ti炭窒化物が粗大化すると、脆性割れの起点となるため靭性が大きく低下する。Nb炭窒化物が粗大化すると、Nbの鋼中固溶量が低下するため、熱疲労特性の低下に繋がる。一方、Mg含有量が0.0050%超えとなると、鋼の表面性状を悪化させてしまう。よって、Mgを含有する場合は、Mg含有量は0.0002〜0.0050%とする。好ましくは、Mg含有量は0.0003%以上である。より好ましくは、Mg含有量は0.0004%以上である。また、好ましくは、Mg含有量は0.0030%以下である。より好ましくは、Mg含有量は0.0020%以下である。
上記のようにして得た各冷延焼鈍板から図1に示す形状の試験片を切り出し、900℃で応力15MPaを負荷するクリープ試験を行った。破断までにかかった時間を元に、下記のように評価した。比較として行ったSUS444(従来例No.28)については、破断までにかかった時間は5.5hrであった。
○:6hr≦破断時間<10hr
×:破断時間<6hr
上記評価で、◎と○を合格、×を不合格とした。得られた結果を表1に示す(表1中のクリープ900℃参照)。
熱疲労試験は、図3に示すように、上記試験片を拘束率0.5で拘束しながら、200℃と950℃の間で昇温・降温を繰り返す条件で行った。このとき、昇温速度は5℃/秒とし、降温速度は2℃/秒とした。そして、200℃、950℃での保持時間はそれぞれ30秒とした。なお、上記の拘束率については、図3に示すように、拘束率η=a/(a+b)として表すことができ、aは(自由熱膨張ひずみ量−制御ひずみ量)/2であり、bは制御ひずみ量/2である。また、自由熱膨張ひずみ量とは機械的な応力を一切与えずに昇温した場合のひずみ量であり、制御ひずみ量とは試験中に生じているひずみ量の絶対値を示す。拘束により材料に生じる実質的な拘束ひずみ量は、(自由熱膨張ひずみ量−制御ひずみ量)である。
○:800サイクル以上1000サイクル未満(合格)
×:800サイクル未満(不合格)
上記評価で、◎、○を合格、×を不合格とした。得られた結果を表1に示す(表1中の熱疲労寿命950℃参照)。
Claims (4)
- 質量%で、
C:0.020%以下、
Si:0.1〜1.0%、
Mn:0.05〜0.60%、
P:0.050%以下、
S:0.008%以下、
Ni:0.02〜0.60%、
Al:0.001〜0.25%、
Cr:18.0〜20.0%、
Nb:0.30〜0.80%、
Mo:1.80〜2.50%、
N:0.015%以下、
Sb:0.002〜0.50%
を含有し、かつ、以下の式(1)を満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するフェライト系ステンレス鋼。
Nb+Mo:2.3〜3.0% ・・・(1)
(式(1)中のNb、Moは、各元素の含有量(質量%)を示す。) - 前記成分組成は、質量%で、さらに、
Ti:0.01〜0.16%、
Zr:0.01〜0.50%、
Co:0.01〜0.50%、
B:0.0002〜0.0050%、
V:0.01〜1.0%、
W:0.01〜5.0%、
Cu:0.01〜0.40%、
Sn:0.001〜0.005%
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼。 - 前記成分組成は、質量%で、さらに、
Ca:0.0002〜0.0050%、
Mg:0.0002〜0.0050%
のうちから選ばれる1種または2種を含有する請求項1または2に記載のフェライト系ステンレス鋼。 - エンジンからの排ガスによって700℃以上まで昇温するエキゾーストマニホールドに使用される請求項1から3のいずれかに記載のフェライト系ステンレス鋼。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018015830 | 2018-01-31 | ||
JP2018015830 | 2018-01-31 | ||
PCT/JP2019/002413 WO2019151125A1 (ja) | 2018-01-31 | 2019-01-25 | フェライト系ステンレス鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6624347B1 JP6624347B1 (ja) | 2019-12-25 |
JPWO2019151125A1 true JPWO2019151125A1 (ja) | 2020-02-06 |
Family
ID=67479296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019526014A Active JP6624347B1 (ja) | 2018-01-31 | 2019-01-25 | フェライト系ステンレス鋼 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210032731A1 (ja) |
EP (1) | EP3719164A4 (ja) |
JP (1) | JP6624347B1 (ja) |
KR (1) | KR102508125B1 (ja) |
CN (1) | CN111684092A (ja) |
TW (1) | TWI722377B (ja) |
WO (1) | WO2019151125A1 (ja) |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3903855B2 (ja) | 2002-06-14 | 2007-04-11 | Jfeスチール株式会社 | 室温で軟質かつ耐高温酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼 |
EP1818421A1 (fr) * | 2006-02-08 | 2007-08-15 | UGINE & ALZ FRANCE | Acier inoxydable ferritique dit à 19% de chrome stabilisé au niobium |
CN101437974B (zh) * | 2006-05-09 | 2011-07-13 | 新日铁住金不锈钢株式会社 | 耐腐蚀性优良的不锈钢、耐间隙腐蚀性和成形性优良的铁素体系不锈钢、以及耐间隙腐蚀性优良的铁素体系不锈钢 |
JP4998719B2 (ja) * | 2007-05-24 | 2012-08-15 | Jfeスチール株式会社 | 打ち抜き加工性に優れる温水器用フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 |
JP5387057B2 (ja) * | 2008-03-07 | 2014-01-15 | Jfeスチール株式会社 | 耐熱性と靭性に優れるフェライト系ステンレス鋼 |
JP5320034B2 (ja) * | 2008-11-14 | 2013-10-23 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 加熱後耐食性に優れた自動車排気系部材用省Mo型フェライト系ステンレス鋼 |
CN101962740B (zh) * | 2009-07-23 | 2013-03-27 | 宝山钢铁股份有限公司 | 汽车尾气排放系统用铁素体不锈钢及其制造方法 |
JP5609571B2 (ja) * | 2010-11-11 | 2014-10-22 | Jfeスチール株式会社 | 耐酸化性に優れたフェライト系ステンレス鋼 |
EP2692891B1 (en) * | 2011-03-29 | 2021-05-05 | NIPPON STEEL Stainless Steel Corporation | Welded structure obtained by tig welding ferrite stainless steel exhibiting excellent corrosion resistance and strength in weld zones |
CN102277538B (zh) * | 2011-07-27 | 2013-02-27 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种含锡铁素体不锈钢板及其制造方法 |
KR101673217B1 (ko) * | 2012-09-25 | 2016-11-07 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 페라이트계 스테인리스강 |
US20150376732A1 (en) * | 2013-02-04 | 2015-12-31 | Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation | Ferritic stainless steel sheet which is excellent in workability and method of production of same |
CN104968818B (zh) * | 2013-03-06 | 2017-09-08 | 新日铁住金不锈钢株式会社 | 耐热性优良的铁素体系不锈钢板 |
EP2980274B8 (en) * | 2013-03-29 | 2020-04-22 | NIPPON STEEL Stainless Steel Corporation | Ferritic stainless steel sheet having excellent brazeability, heat exchanger, ferritic stainless steel sheet for heat exchangers, ferritic stainless steel, ferritic stainless steel for members of fuel supply systems, and member of fuel supply system |
JP6295155B2 (ja) * | 2014-07-22 | 2018-03-14 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | フェライト系ステンレス鋼およびその製造方法、並びにフェライト系ステンレス鋼を部材とする熱交換器 |
CN106795608B (zh) * | 2014-10-31 | 2018-06-19 | 新日铁住金不锈钢株式会社 | 铁素体系不锈钢钢板、钢管及其制造方法 |
ES2922207T3 (es) * | 2014-10-31 | 2022-09-09 | Nippon Steel Stainless Steel Corp | Acero inoxidable a base de ferrita con alta resistencia a la corrosión provocada por gases de escape y condensación y altas propiedades de soldadura fuerte y método de fabricación del mismo |
WO2016117458A1 (ja) * | 2015-01-19 | 2016-07-28 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | 加熱後耐食性に優れた排気系部材用フェライト系ステンレス鋼 |
JP6744740B2 (ja) * | 2016-03-28 | 2020-08-19 | 日鉄ステンレス株式会社 | 排気マニホールド用フェライト系ステンレス鋼板 |
CN109688934A (zh) * | 2016-08-01 | 2019-04-26 | 戈尔丹斯医疗公司 | 超声引导的血脑屏障的打开 |
CN109563597A (zh) * | 2016-09-02 | 2019-04-02 | 杰富意钢铁株式会社 | 铁素体系不锈钢 |
-
2019
- 2019-01-25 JP JP2019526014A patent/JP6624347B1/ja active Active
- 2019-01-25 CN CN201980010962.6A patent/CN111684092A/zh active Pending
- 2019-01-25 KR KR1020207022119A patent/KR102508125B1/ko active IP Right Grant
- 2019-01-25 EP EP19746936.4A patent/EP3719164A4/en active Pending
- 2019-01-25 WO PCT/JP2019/002413 patent/WO2019151125A1/ja unknown
- 2019-01-25 US US16/966,711 patent/US20210032731A1/en not_active Abandoned
- 2019-01-29 TW TW108103350A patent/TWI722377B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200100833A (ko) | 2020-08-26 |
TWI722377B (zh) | 2021-03-21 |
KR102508125B1 (ko) | 2023-03-08 |
CN111684092A (zh) | 2020-09-18 |
JP6624347B1 (ja) | 2019-12-25 |
TW201934778A (zh) | 2019-09-01 |
WO2019151125A1 (ja) | 2019-08-08 |
EP3719164A1 (en) | 2020-10-07 |
EP3719164A4 (en) | 2020-10-07 |
US20210032731A1 (en) | 2021-02-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6075349B2 (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
JP5700175B2 (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
JP4702493B1 (ja) | 耐熱性に優れるフェライト系ステンレス鋼 | |
KR101878245B1 (ko) | 내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 | |
JP5234214B2 (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
CN108026623B (zh) | 铁素体系不锈钢 | |
JP5152387B2 (ja) | 耐熱性と加工性に優れるフェライト系ステンレス鋼 | |
CN104364404B (zh) | 铁素体系不锈钢 | |
JP5900715B1 (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
JP5900714B1 (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
JP6908179B2 (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
JP6624345B1 (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
JP6624347B1 (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
JP7468470B2 (ja) | フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 | |
JP5958412B2 (ja) | 熱疲労特性に優れたフェライト系ステンレス鋼 | |
JP2023037686A (ja) | フェライト系ステンレス鋼 | |
JP2024030778A (ja) | フェライト系ステンレス冷延焼鈍鋼板、その素材となる冷延鋼板および前記冷延焼鈍鋼板の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190522 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20190522 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20190612 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132 Effective date: 20190723 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191029 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191111 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6624347 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |