TWI598451B - 沃斯田系不銹鋼及沃斯田系不銹鋼之製造方法 - Google Patents

Description

沃斯田系不銹鋼及沃斯田系不銹鋼之製造方法

本發明係有關沃斯田系不銹鋼及沃斯田系不銹鋼之製造方法。

近幾年來，作為石化燃料之替代能源，已進行利用氫作為能源之輸送機器之實用化研究。該實用化時，必須同時具有能以高壓儲存、輸送氫之使用環境(以下亦稱為氫設備)之配備。氫設備係例如高壓氫氣用機器或液體氫用機器等。氫設備所用之材料要求有耐氫脆化特性。

國際公開第2004/083476號、國際公開第2004/083477號、國際公開第2004/110695號、國際公開第2012/132992號中揭示高強度之沃斯田系不銹鋼。該等文獻中，藉由高Mn化而提高N之溶解度，且藉由添加V或Nb，而活用藉由N之固熔強化及藉由氮化物之析出強化，進而藉由釘扎效果(pinning effect)之晶粒之微細 化，並嘗試高強度化。

使用沃斯田系不鏽鋼作為構造物時，基於成本面而要求可藉由熔接而組裝。日本特開平5-192785號公報、日本特開2010-227949號公報及前述國際公開第2004/110695號中，揭示積極活用Al、Ti及Nb，進行熔接後熱處理，而具有超過800MPa之拉伸強度之熔接接頭。

於國際公開第2013/005570號中揭示藉由管理熔接材料之N含量、熔接時之保護氣體(shield gas)及熔融池面積，而增大熔接金屬之N含量，即使不進行熔接後熱處理亦可獲得高強度之熔接接頭。

作為構造物使用之材料，除了要求耐氫脆化特性及強度以外，亦要求各種特性。例如使用該等材料作為配管時，根據構造物而定，而有進行冷彎曲加工、以各種條件實施熔接之情況。因此為了獲得健全之構造物，要求兼具有充分之延展性及優異之熔接性。

若活用上述專利文獻所記載之技術，則獲得耐氫脆化特性優異之高強度母材或熔接接頭。尤其，於國際公開第2004/083476號及國際公開第2004/083477號中，揭示具有斷裂伸長度超過30%之延展性之高強度沃斯田系不銹鋼。然而，高濃度含有作為合金元素之Nb積極地獲得其添加效果時，有熔接性降低、熔接施工時於熔接 熱影響部產生龜裂之情況。

國際公開第2012/132992號中，揭示於固熔化熱處理後實施冷加工後，藉由進行再度熱處理，而獲得具有800MPa以上強度之沃斯田系不銹鋼。然而，作為構造物使用時，難以對所有構件實施冷加工，更好為於熱加工後以實施固熔化熱處理之狀態獲得必要強度等之材料。

本發明之目的係提供強度、延展性及熔接性優異之沃斯田系不銹鋼。

本發明一實施形態之沃斯田系不銹鋼，其化學組成，以質量%表示，為C：0.005~0.07%，Si：0.1~1.2%，Mn：3.2~6.5%，Ni：9~14%，Cu及Co之至少1種之合計：0.005%以上且未達3%，Cr：19~24%，Mo：1~4%，Nb：0.05~0.4%，N：0.15~0.50%，Al：0.05%以下，P：0.03%以下，S：0.002%以下，O：0.02%以下，V：0~0.5%，Ti：0~0.5%，B：0~0.01%，Ca：0~0.05%，Mg：0~0.05%，REM：0~0.5%，其餘部分：Fe及雜質，作為電解萃取殘渣所分析之Nb量為0.01~0.3質量%。

依據本發明，獲得強度、延展性及熔接性優異之沃斯田系不銹鋼。

本發明人等針對對於以質量%表示含有C：0.005~0.07%，Si：0.1~1.2%，Mn：3.2~6.5%，Ni：9 ~14%，Cu及Co之至少1種之合計：0.005%以上且未達3%，Cr：19~24%，Mo：1~4%，Nb：0.05~0.4%，N：0.15~0.50%，Al：0.05%以下等之材料，實施熱加工及固熔化熱處理而製造之沃斯田系不銹鋼之強度及延展性進行調查，獲得以下見解。

沃斯田系不銹鋼之強度及延展性與作為電解萃取殘渣所分析之Nb量亦即含Nb之析出物之量有關係。含Nb之析出物係沃斯田系不銹鋼之製造時產生之Nb碳氮化物或Nb氮化物。

熱加工後，為了以固熔化熱處理之狀態獲得必要強度，作為電解萃取殘渣所分析之Nb量必須設為0.005質量%以上。另一方面，作為電解萃取殘渣所分析之Nb量若超過0.3質量%，則延展性降低。

即使是作為電解萃取殘渣所分析之Nb量為0.005質量%以上且具有必要強度之鋼，若熔接使用，亦有產生於接近熔融線之熔接熱影響部發生液化龜裂之其他問題之情況。此認為原因係作為電解萃取殘渣所分析之Nb量較少時，無法充分獲得藉由Nb之碳氮化物或氮化物之釘扎效果，而於熔接中使晶粒粗大化。為了抑制熔接時之液化龜裂，作為電解萃取殘渣所分析之Nb量必須設為0.01質量%以上。

因此，關於具有上述化學組成之沃斯田系不銹鋼，為了獲得優異強度、延展性及熔接性，作為電解萃取殘渣所分析之Nb量只要設為0.01~0.3質量%即可。

本發明人等進一步發現藉由根據材料之Nb含量調整熱加工後實施之固熔化熱處理之條件，可獲得更優異之延展性及熔接性。具體而言，可了解若於950~1300℃之固熔化熱處理溫度，以滿足下述式(1)之條件進行固熔化熱處理，則獲得優異之延展性及熔接性。

40×[%Nb]+100≦T×log(1.2+t/60)≦-200×[%Nb]+700…(1)

式(1)中，於[%Nb]中以質量%代入前述材料之Nb含量，於T中以℃代入固熔化熱處理溫度，於t以分鐘代入固熔化熱處理時間。

基於以上見解，而完成本發明。以下，針對本發明一實施形態之沃斯田系不銹鋼及其製造方法加以詳述。

[化學組成]

本實施形態之沃斯田系不銹鋼具有以下說明之化學組成。以下說明中，元素含量之「%」意指質量%。

C：0.005~0.07%

碳(C)係使沃斯田安定化之有效元素。進而，生成Nb之碳化物，亦有助於確保強度。為了充分獲得該效果，C含量必須為0.005%以上。然而，C含量過高時，過度生成Nb碳化物，而使鋼延展性降低。因此，C含量為0.005~0.07%。C含量之下限較好為0.01%，更好為 0.02%。C含量之上限較好為0.06%，更好為0.05%。

Si：0.1~1.2%以下

矽(Si)係作為脫氧劑之有效元素且係提高耐腐蝕性之有效元素。為了充分獲得該效果，Si含量有必要為0.1%以上。然而，Si含量過高時，沃斯田組織之安定性降低，並且鋼之延展性降低。因此，Si含量為0.1~1.2%。Si含量之下限較好為0.15%，更好為0.2%。Si含量之上限較好為1.1%，更好為1.0%。

Mn：3.2~6.5%

錳(Mn)係有助於製造時之脫氧並且亦為使沃斯田安定化之有效元素。Mn進而可增大N之溶解度，間接有助於提高強度。為了充分獲得該效果，Mn含量必須為3.2%以上。另一方面，Mn含量過高時，不僅該等效果飽和，於熔接時亦成為混凝而附著於熔接部，使耐腐蝕性降低。因此，Mn含量為3.2~6.5%。Mn含量之下限較好為3.4%，更好為3.5%。Mn含量之上限較好為6.3%，更好為6.0%。

Ni：9~14%

鎳(Ni)係用以獲得安定沃斯田之必須元素，提高層合缺陷能量，使氫環境下之脆化感受性降低。為了充分獲得該效果，Ni含量必須為9%以上。然而，Ni為昂貴元 素，故大量含有將導致成本增大。因此，Ni含量為9~14%。Ni含量之下限較好為9.5%，更好為10%。Ni含量之上限較好為13.5%，更好為13%。

Cu及Co之至少1種之合計：0.005%以上且未達3%

Cu(銅)及Co(鈷)與Ni同樣係用以獲得安定沃斯田組織之有效元素。為了充分獲得該效果，Cu及Co之合計含量必須為0.005%以上。Cu及Co亦可僅含任一者，亦可含有兩者。然而，由於Cu及Co為昂貴元素，故大量含有將導致成本增大。且，Cu及Co含量若過剩，則鋼之延展性降低。因此，Cu及Co之含量合計為0.005%以上且未達3%。Cu及Co之含量合計下限較好為0.01%，更好為0.02%。Cu及Co之含量合計上限較好為2%，更好為1%。

Cr：19~24%

鉻(Cr)係用以確保在使用環境下之耐腐蝕性之必須元素。Cr進而可增大母材製造時之N溶解度，間接有助於提高強度。為了充分獲得此效果，Cr含量有必要為19%以上。然而，Cr含量過高時，沃斯田組織變不安定。因此，Cr含量為19~24%。Cr含量之下限較好為19.5%，更好為20%。Cr含量之上限較好為23.5%，更好為23%。

Mo：1~4%

鉬(Mo)係用以提高使用環境下之耐腐蝕性及提高強度之有效元素。為了充分獲得該效果，Mo含量必須為1%以上。然而，由於Mo為昂貴元素，故大量含有將導致成分增大。且Mo含量過高時，沃斯田組織變不安定。因此，Mo含量為1~4%。Mo含量之下限較好為1.2%，更好為1.5%。Mo含量之上限較好為3.8%，更好為3.5%。

Nb：0.05~0.4%

鈮(Nb)係於沃斯田中以微細碳氮化物或氮化物析出、提高強度之有效元素。且，微細析出之碳氮化物或氮化物可抑制熔接時熱影響部之晶粒之粗大化，並減低液化龜裂感受性。為了充分獲得其效果，Nb含量必須為0.05%以上。然而，Nb含量過高時，熔接熱影響部之龜裂感受性提高並且碳氮化物或氮化物大量析出，而使材料延展性降低。因此，Nb含量為0.05~0.4%。Nb含量下限較好為0.12%，更好為0.15%。Nb含量之上限較好為0.38%，更好為0.35%。

此處之Nb含量意指沃斯田系不銹鋼中所含之Nb總量。亦即，於沃斯田中固熔之Nb量與作為析出物存在之Nb之量之合計。又，本實施形態中，除了Nb含量以外，作為析出物存在之Nb量亦即作為電解萃取殘渣所分析之Nb量亦必須於規定範圍內。

N：0.15~0.50%

氮(N)係於沃斯田中固熔並且與Nb等形成微細碳氮化物或氮化物，有助於高強度化。N進而亦為對於沃斯田組織安定化有效之元素。為了充分獲得該等效果，N含量必須為0.15%以上。然而，N含量過高時，製造時之熱加工性降低並且Nb析出物過量析出，使鋼之延展性降低。因此，N含量為0.15~0.50%。N含量之下限較好為0.22%，更好為0.25%。N含量之上限較好為0.48%，更好為0.45%。

Al：0.05%以下

Al(鋁)與Si同樣係作為脫氧劑含有。然而，Al含量過高時，鋼的乾淨性劣化且熱加工性降低。因此，Al含量為0.05%以下。Al含量較好為0.04%以下，更好為0.03%以下。又，Al含量之下限並無必要特別設定，但極度減低時導致製鋼成本增大。因此，Al含量之下限較好為0.0005%，更好為0.001%。

本實施形態之沃斯田系不銹鋼之化學組成之其餘部分為Fe及雜質。此處所謂雜質係指自作為鋼之原料利用之礦石或碎片混入之元素或自製造過程之環境等混入之元素。

雜質中，P、S及O之含量分別限制於如下所述範圍。

P：0.03%以下

磷(P)於鋼中係以雜質含有。P含量過高時，製造時之熱加工性降低並且熔接時之熔接熱影響部之液化龜裂感受性提高。P含量越低越好，但極端減低時導致製造成本增大。因此，P含量為0.03%以下。P含量較好為0.025%以下，更好為0.02%以下。

S：0.002%以下

硫(S)於鋼中係以雜質含有。S含量過高時，製造時之熱加工性降低並且鋼的延展性降低。S含量過高時進而熔接時之熔接熱影響部之液化龜裂感受性提高。S含量越低越好，但極端減低時導致製造成本增大。因此，S含量為0.002%以下。S含量較好為0.0018%以下，更好為0.0015%以下。

O：0.02%以下

氧(O)於鋼中係以雜質含有。O含量過高時，製造時之熱加工性降低並且鋼的乾淨性劣化而延展性降低。因此，O含量為0.02%以下。O含量較好為0.015%以下，更好為0.01%以下。O含量之下限並無必要特別設定，但極地減低將導致製鋼成本增大。因此，O含量之下限較好為0.001%，更佳為0.002%。

本實施形態之沃斯田系不銹鋼之化學組成，亦可代替上述Fe之一部分，而含有自V、Ti、B、Ca、 Mg及REM中選擇之1種以上之元素。V、Ti、B、Ca、Mg及REM均為任意元素。亦即本實施形態之沃斯田系不銹鋼之化學組成亦可不含V、Ti、B、Ca、Mg及REM之一部分或全部。

V：0~0.5%

釩(V)與Nb同樣係作為碳氮化物析出，提高鋼之強度。若至少含有V，可獲得該效果。然而，V含量過高時，碳氮化物過量析出，鋼的延展性降低。因此，V含量為0~0.5%。V含量之下限較好為0.001%，更好為0.005%，又更好為0.01%。V含量之上限較好為0.45%，更好為0.40%。

Ti：0~0.5%

鈦(Ti)與V、Nb同樣係作為碳氮化物析出，提高鋼之強度。若至少含有Ti，可獲得該效果。然而，Ti含量過高時，碳氮化物過量析出，鋼的延展性降低。因此，Ti含量為0~0.5%。Ti含量之下限較好為0.001%，更好為0.003%，又更好為0.005%。Ti含量之上限較好為0.45%，更好為0.40%。

B：0~0.01%

硼(B)係偏析於粒界並提高粒界固著力，有助於強度提高並且改善延展性。B又可抑制氫環境下之脆化。若 至少含有B，可獲得該效果。然而，B含量過高時，熔接熱影響部之液化龜裂感受性提高。因此，B含量為0~0.01%。B含量之下限較好為0.0001%，更好為0.0002%，又更好為0.0005%。B含量之上限較好為0.008%，更好為0.005%。

Ca：0~0.05%

鈣(Ca)改善鋼的熱加工性。若至少含有Ca，可獲得該效果。然而，Ca含量過高時，Ca與O鍵結，使鋼之乾淨性劣化且使熱加工性降低。因此，Ca含量為0~0.05%。Ca含量之下限較好為0.0001%，更好為0.0005%，又更好為0.001%。Ca含量之上限較好為0.03%，更好為0.01%。

Mg：0~0.05%

鎂(Mg)與Ca同樣改善鋼的熱加工性。若至少含有Mg，可獲得該效果。然而，Mg含量過高時，Mg與O鍵結，使鋼之乾淨性劣化且使熱加工性降低。因此，Mg含量為0~0.05%。Mg含量之下限較好為0.0001%，更好為0.0005%，又更好為0.001%。Mg含量之上限較好為0.03%，更好為0.01%。

REM：0~0.5%

稀土類元素(REM)與S之親和力強，改善鋼的熱加 工性。若至少含有REM，可獲得該效果。然而，REM含量過高時，REM與O鍵結，使鋼之乾淨性劣化且使熱加工性降低。因此，REM含量為0~0.5%。REM含量之下限較好為0.001%，更好為0.002%，又更好為0.005%。REM含量之上限較好為0.3%，更好為0.1%。

所謂「REM」為Sc、Y及鑭系之合計17元素之總稱，REM含量係指REM中之1種或2種以上元素之合計含量。且，REM一般係以混合金屬含有。因此只要例如於合金中添加混合金屬，使REM含量成為上述範圍即可。

[作為電解萃取殘渣所分析之Nb量]

本實施形態之沃斯田系不銹鋼作為電解萃取殘渣所分析之Nb量為0.01~0.3質量%。

材料中含有之Nb於固熔化熱處理過程中，係以微細碳氮化物或氮化物析出。微細析出之Nb之碳氮化物及/或氮化物可提高鋼的強度，同時有助於抑制熔接時熔接熱影響部之晶粒粗大化並減低液化龜裂感受性。為了獲得該效果，作為碳氮化物及/或氮化物析出之Nb量，亦即作為電解萃取殘渣所分析之Nb量必須為0.01質量%以上。然而，作為電解萃取殘渣所分析之Nb量過量時，鋼的延展性降低。因此作為電解萃取殘渣所分析之Nb量為0.01~0.3質量%。作為電解萃取殘渣所分析之Nb量下限較好為0.02質量%，更好為0.03質量%。作為電解萃取殘 渣所分析之Nb量上限較好為0.28質量%，更好為0.25質量%。

作為電解萃取殘渣所分析之Nb量可藉由材料之Nb含量及N含量固熔化熱處理之條件而調整。具體而言，材料之Nb含量及N含量越高，作為電解萃取殘渣所分析之Nb量越高。固熔化熱處理之溫度越低及/或保持時間越長，則作為電解萃取殘渣所分析之Nb量越高。因此，於固熔加熱處理之溫度較低及/或保持時間較短時，由於熱加工等、固熔化熱處理之前之步驟所生成之Nb之碳氮化物及/或氮化物未充分固熔，故該情況作為電解萃取殘渣所分析之Nb量亦變高。且，固熔化熱處理中之冷卻中，於使Nb之碳氮化物及/或氮化物析出之1100~600℃之溫度區域之冷卻速度越小，作為電解萃取殘渣所分析之Nb量越高。

作為電解萃取殘渣所分析之Nb量係如以下般測定。

自沃斯田系不銹鋼採取特定大小之試驗材。使用10體積%乙醯丙酮-1質量%氯化四甲基銨甲醇溶液作為電解液，藉由定電流電解法，以電流密度20~25mA/cm²將試驗材進行陽極溶解，作為殘渣萃取碳氮化物及氮化物。萃取之殘渣經酸分解後，進行ICP(高頻感應耦合電漿)發光分析，測定殘渣中之Nb質量。殘渣中之Nb質量除以試驗材溶解量，求出作為碳氮化物及/或氮化物存在之Nb量，亦即作為電解萃取殘渣所分析之Nb 量。

[製造方法]

以下，說明本發明一實施形態之沃斯田系不銹鋼之製造方法。本實施形態之沃斯田系不銹鋼係具備準備材料之步驟、使材料熱加工之步驟、及使經熱加工之材料固熔化熱處理之步驟。

首先，準備上述化學組成之材料。具體為例如熔製上述化學組成之鋼並精煉。

將材料熱加工。熱加工為例如熱壓延或熱鍛造。

使經熱加工之材料固熔化熱處理。具體而言，使材料於特定之固熔化熱處理溫度中保持特定之固熔化熱處理時間後，予以冷卻。藉此，使於熱加工等之際析出之粗大Nb之碳氮化物及/或氮化物固熔，於冷卻過程可作為微細之碳氮化物及/或氮化物再度析出。微細析出之Nb之碳氮化物及/或氮化物有助於鋼之強度及延展性提高。

固熔化熱處理溫度較好為950~1300℃。固熔化熱處理溫度未達950℃時，有熱加工時析出之Nb之碳氮化物及/或氮化物未充分固熔，而使作為電解萃取殘渣所分析之Nb量無法成為0.3質量%以下之情況。另一方面，固熔化熱處理溫度超過1300℃時，有晶粒粗大化且粒界之一部分開始熔融之情況。

固熔化熱處理之冷卻較好為水冷。固熔化熱處理後之冷卻中，於使Nb之碳氮化物及/或氮化物析出之1100~600℃之溫度區域之冷卻速度越小，作為電解萃取殘渣所分析之Nb量越高。該溫度區域之冷卻速度較好為0.5℃/秒以上，更好為1℃/秒以上。

固熔化熱處理較好以滿足下述式(1)之條件實施。

40×[%Nb]+100≦T×log(1.2+t/60)≦-200×[%Nb]+700…(1)

式(1)中，於[%Nb]中以質量%代入前述材料之Nb含量，於T中以℃代入固熔化熱處理溫度，於t以分鐘代入固熔化熱處理時間。又log(x)係x之常用對數。

T×log(1.2+t/60)小於40×[%Nb]+100時，粗大之Nb之碳氮化物及/或氮化物未充分固熔，於包含冷卻之過程中無法充分析出微細之碳氮化物及/或氮化物。因此，強度或延展性之提高效果變小。此係因為材料之Nb含量越高，為了使粗大之Nb之碳氮化物及/或氮化物固熔而需要高的溫度及/或長時間。因此，較好材料之Nb含量越高，T×log(1.2+t/60)之值越大。

另一方面，T×log(1.2+t/60)超過-200×[%Nb]+700時，晶粒之粗大化顯著，熔接時之液化龜裂感受性高。由於Nb係提高液化龜裂感受性之元素，故較好材料之Nb含量越高，T×log(1.2+t/60)之值越小。

本實施形態之沃斯田系不銹鋼之製造方法較 好於熱加工與固熔化熱處理之間，不實施冷加工。此係因為若實施冷加工，則於固熔化熱處理之升溫過程中生成誘發變形之析出物，而藉由固熔化熱處理需要高的溫度或長的時間。

以上說明本發明之實施形態。依據本實施形態，獲得強度、延展性及熔接性優異之沃斯田系不銹鋼。

上述實施形態僅係用以實施本發明之例示。因此，本發明不限定於上述實施形態，在不脫離其主旨之範圍內，可對上述實施形態適當變化而實施。

[實施例]

以下藉由實施例更具體說明本發明。本發明不限定於該等實施例。

將具有表1所示化學組成之鋼種A~F之材料進行實驗室熔解並澆鑄為錠塊後，藉由熱鍛造、熱壓延，製作板厚14mm之板材。隨後，實施使溫度及時間進行各種變化之固熔化熱處理。固熔化熱處理後之冷卻係進行水冷。經固熔化熱處理之板材以板壓12mm進行機械加工，作為供試材。又，表1之「-」表示該元素之含量為雜質等級。

[殘渣分析]

自各供試材採取10mm邊、長50mm之試驗材，以上述實施形態說明之方法測定作為電解萃取殘渣所分析之Nb量。

[拉伸試驗]

自各供試材採取平行部直徑8mm、平行部長55mm之於JIS Z2201(2013)所示之14A號圓棒試驗片，於常溫實施拉伸試驗。拉伸強度為氫設備所要求之690MPa以上者設為合格。其中，拉伸強度為800MPa以上者評價為拉伸強度特別優異。又，針對延展性，於拉伸試驗中之斷裂伸長度為35%以上者設為合格。其中，斷裂伸長度為40%以上者評價為延展性特別優異。

[低變形速度拉伸試驗]

對於拉伸試驗中合格之供試材，為了評價高壓氫環境下之耐氫脆化特性，而實施低變形速度拉伸試驗。具體而 言，自供試材採取板狀低變形速度拉伸試驗片，於大氣中及45MPa之高壓氫環境中實施低變形速度拉伸試驗。變形速度設為3×10^-5/秒。高壓氫環境中之斷裂縮徑值為大氣中之斷裂縮徑值之90%以上者設為合格。

[熔接試驗]

對於拉伸試驗及低變形速度拉伸試驗中合格之供試材實施用以評價熔接性之試驗。具體而言，準備寬50mm、長100mm之鋼板，於沿其長度方向之剖面，加工開槽角度30°、渠道厚度1mm之V開槽。將該鋼板，於厚度25mm、寬200mm、長200mm之JIS G 3106(2008)中規定之SM400B鋼板上，使用JIS Z 3224(2010)規定之被覆電弧熔接棒ENi6625，拘束熔接四周。隨後於開槽內使用JIS Z 3334(2011)規定之SNi6082相關焊線，於開槽內以電弧熱10~15kJ/cm進行層合熔接，製作熔接接頭。

自所製作之熔接接頭之5處以觀察面成為接頭之橫剖面(與熔接粒垂直之剖面)之方式採取試料。所採取之試料進行鏡面研磨、腐蝕後，藉由光學顯微鏡檢查，調查熔接熱影響部中有無龜裂。5個試料中，見到龜裂之試料數為1個以下者設為合格。其中，所有試料均未見到龜裂者評價為熔接性特別優異。

固熔化熱處理條件及各試驗結果示於表2。

表2中，「Nb量(質量%)」表示材料之Nb 含量。「T(℃)」及「t(分鐘)」分別表示固熔化熱處理溫度及固熔化熱處理時間。fn1、fn2及fn3分別表示式(1)之左邊、中間及右邊。「殘渣Nb量(質量%)」表示作為電解萃取殘渣所分析之Nb量。

於「拉伸試驗」之欄中記載拉伸試驗結果。「拉伸強度」之欄中，「優」表示該供試材之拉伸強度為800MPa以上，「不可」表示未達690MPa。「伸長度」之欄中，「優」表示該供試材之斷裂伸長度為40%以上，「良」表示35%以上且未達40%，「不可」表示未達35%。

於「低變形速度拉伸試驗」之欄中記載低變形速度拉伸試驗之結果。該欄中「合格」表示該供試材中在高壓氫環境中之斷裂縮徑之值為大氣中之斷裂縮徑值之90%以上。

於「熔接試驗」之欄中記載熔接試驗之結果。該欄中，「優」表示5個試料均未見到龜裂，「良」表示僅1個試料見到龜裂，「不可」表示2個以上試料見到龜裂。

於「低變形速度拉伸試驗」及「熔接試驗」之欄中之「-」表示未實施該試驗。

如表2所示，代號A1~A19、B1~B6、B8~B13及C1~C12之供試材於拉伸試驗、低變形速度拉伸試驗及熔接試驗之任一者中均合格。尤其，代號A1、A3~A8、A11~A16、A18、A19、B1、B3~B5、B8~B11、 B13、C1~C6、C8~C11之供試材顯示拉伸試驗及熔接試驗兩者優異之結果。具體而言，拉伸強度為800MPa以上，斷裂伸長度為40%以上，5個試料均未見到龜裂。

代號A2、A10及B2之供試材之斷裂伸長度為35%以上且未達40%，與代號A1等比較時，延展性稍差。此認為係因為T×log(1.2+t/60)之值與材料之Nb含量之關係過低，無法充分固熔粗大之Nb之碳氮化物及/或氮化物之故。

代號A9、A17、B6、B12、C7及C12之供試材係5個中僅1個試料見到龜裂，與代號A等比較，熔接性稍差。此認為係因為T×log(1.2+t/60)之值與Nb含量之關係過高，因粒徑變大而使液化龜裂感受性提高之故。

代號B7雖然拉伸強度充分，但斷裂伸長度未達35%。此認為係因為作為電解萃取殘渣所分析之Nb量過高之故。作為電解萃取殘渣所分析之Nb量過高認為係因為固熔化熱處理之溫度低，而使冷卻起始溫度亦低，通過使析出物生成之溫度區域時之冷卻速度過小，而使析出物過量生成之故。

代號C13之拉伸強度未達690MPa。此認為係因為作為電解萃取殘渣所分析之Nb量過低之故。作為電解萃取殘渣所分析之Nb量過低認為係因為固熔化熱處理之溫度高，而使冷卻起始溫度亦高，通過使析出物生成之溫度區域時之冷卻速度過大，而抑制析出物生成之故。

代號D1及D2雖拉伸強度及延展性充分，但 5個中見到2個以上之試料龜裂。此認為係因為鋼種D之Nb含量過高，故而液化龜裂感受性高之故。

代號E1及E2雖拉伸強度充分，但斷裂伸長度未達35%。此認為係因為鋼種E之Cu及Co之合計含量過高之故。

代號F1及F2由於未含有Nb，故拉伸強度未達690MPa。

如以上可知，依據本發明獲得強度、延展性及熔接性優異之沃斯田系不銹鋼。

[產業上之可利用性]

依據本發明，獲得強度、延展性及熔接性優異之沃斯田系不銹鋼。因此本發明可較好地利用於高壓氫氣用機器或液體氫儲槽等之各種鋼材。

Claims (7)

1. 一種沃斯田系不銹鋼，其化學組成，以質量%表示，為C：0.005~0.07%，Si：0.1~1.2%，Mn：3.2~6.5%，Ni：9~14%，Cu及Co之至少1種之合計：0.005%以上且未達3%，Cr：19~24%，Mo：1~4%，Nb：0.05~0.4%，N：0.15~0.50%，Al：0.05%以下，P：0.03%以下，S：0.002%以下，O：0.02%以下，V：0~0.5%，Ti：0~0.5%，B：0~0.01%，Ca：0~0.05%，Mg：0~0.05%，REM：0~0.5%，其餘部分：Fe及雜質，作為電解萃取殘渣所分析之Nb量為0.01~0.3質量 %。
2. 如請求項1之沃斯田系不銹鋼，其前述化學組成，以質量%表示，含有選自下述所成之群之1種或2種以上之元素：V：0.001~0.5%，Ti：0.001~0.5%，B：0.0001~0.01%，Ca：0.0001~0.05%，Mg：0.0001~0.05%，REM：0.001~0.5%。
3. 如請求項1之沃斯田系不銹鋼，其中前述沃斯田系不銹鋼具有於常溫下為690MPa以上之拉伸強度與35%以上之斷裂伸長度。
4. 如請求項2之沃斯田系不銹鋼，其中前述沃斯田系不銹鋼具有於常溫下為690MPa以上之拉伸強度與35%以上之斷裂伸長度。
5. 如請求項1~4中任一項之沃斯田系不銹鋼，其中前述沃斯田系不銹鋼係使用於高壓氫氣機器或液體氫機器。
6. 一種沃斯田系不銹鋼之製造方法，其係如請求項1~4中任一項之沃斯田系不銹鋼之製造方法，且包含下述步驟：準備其化學組成以質量%表示，為下述組成之材料之步驟：C：0.005~0.07%，Si：0.1~1.2%，Mn：3.2~ 6.5%，Ni：9~14%，Cu及Co之至少1種之合計：0.005%以上且未達3%，Cr：19~24%，Mo：1~4%，Nb：0.05~0.4%，N：0.15~0.50%，Al：0.05%以下，P：0.03%以下，S：0.002%以下，O：0.02%以下，V：0~0.5%，Ti：0~0.5%，B：0~0.01%，Ca：0~0.05%，Mg：0~0.05%，REM：0~0.5%，其餘部分：Fe及雜質，熱加工前述材料之步驟，於950~1300℃之固熔化熱處理溫度以滿足下述式(1)之條件固熔化熱處理前述經熱加工之材料之步驟，前述熱加工與前述固熔化熱處理之間，未實施冷加工，40×[%Nb]+100≦T×log(1.2+t/60)≦-200×[%Nb]+700…(1)式(1)中，於[%Nb]中以質量%代入前述材料之Nb含量，於T中以℃代入固熔化熱處理溫度，於t以分鐘代入固熔化熱處理時間。
7. 一種沃斯田系不銹鋼之製造方法，其係如請求項5之沃斯田系不銹鋼之製造方法，且包含下述步驟：準備其化學組成以質量%表示，為下述組成之材料之步驟：C：0.005~0.07%，Si：0.1~1.2%，Mn：3.2~6.5%，Ni：9~14%，Cu及Co之至少1種之合計：0.005%以上且未達3%，Cr：19~24%，Mo：1~4%，Nb：0.05~0.4%，N：0.15~0.50%，Al：0.05%以下，P： 0.03%以下，S：0.002%以下，O：0.02%以下，V：0~0.5%，Ti：0~0.5%，B：0~0.01%，Ca：0~0.05%，Mg：0~0.05%，REM：0~0.5%，其餘部分：Fe及雜質，熱加工前述材料之步驟，於950~1300℃之固熔化熱處理溫度以滿足下述式(1)之條件固熔化熱處理前述經熱加工之材料之步驟，前述熱加工與前述固熔化熱處理之間，未實施冷加工，40×[%Nb]+100≦T×log(1.2+t/60)≦-200×[%Nb]+700…(1)式(1)中，於[%Nb]中以質量%代入前述材料之Nb含量，於T中以℃代入固熔化熱處理溫度，於t以分鐘代入固熔化熱處理時間。