JPH0770700A - 高耐力高耐食性オーステナイト系ステンレス鋳鋼 - Google Patents
高耐力高耐食性オーステナイト系ステンレス鋳鋼Info
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明の技術的構成は、重量％にてC:0.1%以
下、Si:2.0%以下、Mn:4.0〜15.0%、Ni:4.0〜10.0%、Cr:
15.0〜23.0%、Mo:0.2〜4.0%、N:0.1〜0.4%を含有し、残
部実質的にFeからなる成分組成を有している。又、上記
合金にはCu:3.0%以下、W:3.0%以下、Co:3.0%以下、Nb:
2.0%以下、Ti:0.5%以下のいずれか１種又は２種以上含
むことも可能であることを特徴とする高温強度・高耐食
性オーステナイト系ステンレス鋳鋼にある。 【目的】 上記の如き技術的構成とすることにより本発
明のオーステナイト系ステンレス鋳鋼では高温での強度
がSCS13やSCS14の２倍近くあり、かつ靭性の劣化がほと
んど起こらず、さらに耐食性についてもSCS13やSCS14と
同等である、高耐力高耐食性オーステナイト系ステンレ
ス鋳鋼を提供するものである。
下、Si:2.0%以下、Mn:4.0〜15.0%、Ni:4.0〜10.0%、Cr:
15.0〜23.0%、Mo:0.2〜4.0%、N:0.1〜0.4%を含有し、残
部実質的にFeからなる成分組成を有している。又、上記
合金にはCu:3.0%以下、W:3.0%以下、Co:3.0%以下、Nb:
2.0%以下、Ti:0.5%以下のいずれか１種又は２種以上含
むことも可能であることを特徴とする高温強度・高耐食
性オーステナイト系ステンレス鋳鋼にある。 【目的】 上記の如き技術的構成とすることにより本発
明のオーステナイト系ステンレス鋳鋼では高温での強度
がSCS13やSCS14の２倍近くあり、かつ靭性の劣化がほと
んど起こらず、さらに耐食性についてもSCS13やSCS14と
同等である、高耐力高耐食性オーステナイト系ステンレ
ス鋳鋼を提供するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温かつ腐食環境下で使
用され、特に高強度・高靭性を要する装置の構成材料と
して適しており、具体的には石油・天然ガス油井用配管
材、石油精製装置の重油脱硫用配管材、高温回転体（た
とえば遠心分離機やスクリーンなど）用材料などに好適
なオーステナイト系ステンレス鋳鋼に関する。
用され、特に高強度・高靭性を要する装置の構成材料と
して適しており、具体的には石油・天然ガス油井用配管
材、石油精製装置の重油脱硫用配管材、高温回転体（た
とえば遠心分離機やスクリーンなど）用材料などに好適
なオーステナイト系ステンレス鋳鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のオーステナイト系ステンレス鋳鋼
としてはJIS G5121のSCS13及びSCS14などが知られてい
る。しかし、これらの鋼種は高温とくに300℃以上では
強度低下が著しく、これらの温度域では使用範囲が極め
て限られてくる。また、オーステナイト中にフェライト
を晶出させたオーステナイト・フェライト二相ステンレ
ス鋳鋼（SCS10及びSCS11など）は500℃までの強度はオ
ーステナイト系ステンレス鋳鋼と比較し著しく高いが、
300℃〜500℃までの温度域ではフェライト相が脆化し靭
性が著しく低下する。さらに、鍛造品においてはJIS G4
304のSUS201及び202などが知られているが、耐食性がSC
S13およびSCS14よりも劣るため、腐食性環境では使用で
きない。
としてはJIS G5121のSCS13及びSCS14などが知られてい
る。しかし、これらの鋼種は高温とくに300℃以上では
強度低下が著しく、これらの温度域では使用範囲が極め
て限られてくる。また、オーステナイト中にフェライト
を晶出させたオーステナイト・フェライト二相ステンレ
ス鋳鋼（SCS10及びSCS11など）は500℃までの強度はオ
ーステナイト系ステンレス鋳鋼と比較し著しく高いが、
300℃〜500℃までの温度域ではフェライト相が脆化し靭
性が著しく低下する。さらに、鍛造品においてはJIS G4
304のSUS201及び202などが知られているが、耐食性がSC
S13およびSCS14よりも劣るため、腐食性環境では使用で
きない。
【０００３】このため従来これらの温度域で高強度・高
靭性を必要とする場合にはNi基合金あるいはTi合金など
の高価な材料が使用されており、コスト的にもかなり負
担が大きく、より低コストで高強度・高靭性の材料が各
方面より要請されている。
靭性を必要とする場合にはNi基合金あるいはTi合金など
の高価な材料が使用されており、コスト的にもかなり負
担が大きく、より低コストで高強度・高靭性の材料が各
方面より要請されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
背景に鑑み、300℃以上でSCS13、およびSCS14と同等以
上の耐食性を有し、かつ高温強度および靭性を著しく高
めた材料を低コストで提供するためになされたものであ
る。
背景に鑑み、300℃以上でSCS13、およびSCS14と同等以
上の耐食性を有し、かつ高温強度および靭性を著しく高
めた材料を低コストで提供するためになされたものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は前述の如き従
来品の欠点を解決するため種々検討、実験の結果、本発
明の開発に成功したものであり、本発明の技術的構成
は、重量％にてC:0.1%以下、Si:2.0%以下、Mn:4.0〜15.
0%、Ni:4.0〜10.0%、Cr:15.0〜23.0%、Mo:0.2〜4.0%、
N:0.1〜0.4%を含有し、残部実質的にFeからなる成分組
成を有している。又、上記合金にはCu:3.0%以下、W:3.0
%以下、Co:3.0%以下、Nb:2.0%以下、Ti:0.5%以下のいず
れか１種又は２種以上含むことも可能であることを特徴
とする高温強度・高耐食性オーステナイト系ステンレス
鋳鋼にある。
来品の欠点を解決するため種々検討、実験の結果、本発
明の開発に成功したものであり、本発明の技術的構成
は、重量％にてC:0.1%以下、Si:2.0%以下、Mn:4.0〜15.
0%、Ni:4.0〜10.0%、Cr:15.0〜23.0%、Mo:0.2〜4.0%、
N:0.1〜0.4%を含有し、残部実質的にFeからなる成分組
成を有している。又、上記合金にはCu:3.0%以下、W:3.0
%以下、Co:3.0%以下、Nb:2.0%以下、Ti:0.5%以下のいず
れか１種又は２種以上含むことも可能であることを特徴
とする高温強度・高耐食性オーステナイト系ステンレス
鋳鋼にある。
【０００６】上記の如き技術的構成とすることにより本
発明のオーステナイト系ステンレス鋳鋼では高温での強
度がSCS13やSCS14の２倍近くあり、かつ靭性の劣化がほ
とんど起こらず、さらに耐食性についてもSCS13やSCS14
と同等である、高耐力高耐食性オーステナイト系ステン
レス鋳鋼を提供するものである。
発明のオーステナイト系ステンレス鋳鋼では高温での強
度がSCS13やSCS14の２倍近くあり、かつ靭性の劣化がほ
とんど起こらず、さらに耐食性についてもSCS13やSCS14
と同等である、高耐力高耐食性オーステナイト系ステン
レス鋳鋼を提供するものである。
【０００７】本発明において前記各組成成分および組成
範囲を限定した理由を以下に説明する。
範囲を限定した理由を以下に説明する。
【０００８】C：0.1%以下 Cはオーステナイト生成元素であり、マトリックス中に
固溶すると強度を著しく高める作用がある。ただしＣの
固溶量は極わずかであり、過剰に添加するとCr,Nb,Tiな
どと炭化物を形成し耐食性の劣化や靭性の低下を招く。
よってＣの含有量は本発明合金の最大固溶量である0.1%
以下とした。
固溶すると強度を著しく高める作用がある。ただしＣの
固溶量は極わずかであり、過剰に添加するとCr,Nb,Tiな
どと炭化物を形成し耐食性の劣化や靭性の低下を招く。
よってＣの含有量は本発明合金の最大固溶量である0.1%
以下とした。
【０００９】Si：2.0%以下 Siは溶鋼精錬の際に脱酸剤として用いられると共に、鋳
造性を改善する効果がある。ただし、2.0%を越えて含有
するとフェライト相の生成を促進し、かつ靭性や溶接性
も損なわれる。よってSiの含有量は2.0%以下とした。
造性を改善する効果がある。ただし、2.0%を越えて含有
するとフェライト相の生成を促進し、かつ靭性や溶接性
も損なわれる。よってSiの含有量は2.0%以下とした。
【００１０】Mn：4.0〜15.0% Mnは本発明合金の特徴的元素である。Mnはこの種の合金
の場合、一般にはSiと同様に溶鋼精錬の際に脱酸剤とし
て用いられる。但し、MnはNiと同様にオーステナイト生
成元素であり、かつNの固溶量を高める作用がある。本
発明合金においてはMnを4.0%以上とすることによりNiの
低減およびNの多量添加が可能となり、コストの低減や
強度向上の大幅な改善が可能となる。但し、15.0%を越
えると加工硬化性も大きくなり、加工性が低下する。よ
ってMnは4.0〜15.0%とした。
の場合、一般にはSiと同様に溶鋼精錬の際に脱酸剤とし
て用いられる。但し、MnはNiと同様にオーステナイト生
成元素であり、かつNの固溶量を高める作用がある。本
発明合金においてはMnを4.0%以上とすることによりNiの
低減およびNの多量添加が可能となり、コストの低減や
強度向上の大幅な改善が可能となる。但し、15.0%を越
えると加工硬化性も大きくなり、加工性が低下する。よ
ってMnは4.0〜15.0%とした。
【００１１】Ni：4.0〜10.0% Niはオーステナイトを安定化させるとともに耐食性をも
向上させる効果があり、本発明合金においても不可欠な
元素である。本発明合金においてSCS13やSCS14などと同
等以上の耐食性を得るためには、少なくとも4.0%以上必
要である。また、Niは多いほど耐食性を向上させるが高
価な元素でありNiを必要以上添加することはコストの上
昇を招く。よってNiは4.0〜10.0%とする。
向上させる効果があり、本発明合金においても不可欠な
元素である。本発明合金においてSCS13やSCS14などと同
等以上の耐食性を得るためには、少なくとも4.0%以上必
要である。また、Niは多いほど耐食性を向上させるが高
価な元素でありNiを必要以上添加することはコストの上
昇を招く。よってNiは4.0〜10.0%とする。
【００１２】Cr：15.0〜23.0% CrもNiと同様、耐食性を得るためには不可欠な元素であ
り、含有量が多いほど耐食性は向上する。しかし多量に
含有するとフェライト相を生成しやすくなり、高温での
脆化を招く。本発明合金においてはその含有量はNiやMn
およびNなどのバランス、さらには使用環境によって決
定されるが、15.0%未満ではSCS13やSCS14などと同等の
耐食性が得られず、また23.0%を越えるとフェライト相
が多量に生成する。よってCrは15.0〜23.0%とする。
り、含有量が多いほど耐食性は向上する。しかし多量に
含有するとフェライト相を生成しやすくなり、高温での
脆化を招く。本発明合金においてはその含有量はNiやMn
およびNなどのバランス、さらには使用環境によって決
定されるが、15.0%未満ではSCS13やSCS14などと同等の
耐食性が得られず、また23.0%を越えるとフェライト相
が多量に生成する。よってCrは15.0〜23.0%とする。
【００１３】Mo：0.2〜4.0% Moは耐孔食性および耐すきま腐食性を顕著に改善すると
ともに、耐全面腐食性をも改善する元素であり、SCS14
では2.0〜3.0%含有されている。本発明合金においてもM
oは耐局部腐食性向上に有効な元素があるが、その効果
はNとの相乗作用により0.2%以上で顕著に現れてくる。
ただし4.0%を越えるとフェライト相が生成しやすくな
り、高温での脆化を招く。よってMoは0.2〜4.0%とす
る。
ともに、耐全面腐食性をも改善する元素であり、SCS14
では2.0〜3.0%含有されている。本発明合金においてもM
oは耐局部腐食性向上に有効な元素があるが、その効果
はNとの相乗作用により0.2%以上で顕著に現れてくる。
ただし4.0%を越えるとフェライト相が生成しやすくな
り、高温での脆化を招く。よってMoは0.2〜4.0%とす
る。
【００１４】N：0.1〜0.4% Nはオーステナイト生成元素であり、かつ耐局部腐食性
を顕著に改善する元素である。さらに強度改善にも著効
を示し、本発明合金においては不可欠な元素である。た
だし、0.1%以下では組織、耐食性および強度において本
発明合金の特性を得るには不十分である。また、0.4%を
越えると合金中でNガスとして気泡を生成し、健全な合
金が得られない。よってNは0.1〜0.4%とする。
を顕著に改善する元素である。さらに強度改善にも著効
を示し、本発明合金においては不可欠な元素である。た
だし、0.1%以下では組織、耐食性および強度において本
発明合金の特性を得るには不十分である。また、0.4%を
越えると合金中でNガスとして気泡を生成し、健全な合
金が得られない。よってNは0.1〜0.4%とする。
【００１５】Cu：3.0%以下 Cuはオーステナイト生成元素であるとともに非酸化性酸
に対する耐食性にも効果がある。ただし、3.0%を越えて
添加すると粒界に偏析し粒界脆化を招くとともに溶接性
も著しく低下させる。よってCuは3.0%以下とする。
に対する耐食性にも効果がある。ただし、3.0%を越えて
添加すると粒界に偏析し粒界脆化を招くとともに溶接性
も著しく低下させる。よってCuは3.0%以下とする。
【００１６】W：3.0%以下 Wはマトリックス中に固溶すると耐食性や強度を改善す
る。ただしWは高価な元素であり、3%を越えて添加して
もコスト上昇に見合うだけの効果が得られず、かつ機械
加工性をも低下させる。よってWは3.0%以下とする。
る。ただしWは高価な元素であり、3%を越えて添加して
もコスト上昇に見合うだけの効果が得られず、かつ機械
加工性をも低下させる。よってWは3.0%以下とする。
【００１７】Co：3.0%以下 CoもWと同様マトリックス中に固溶すると耐食性や強度
を改善する。また、Coはオーステナイト生成元素でもあ
る。ただし3%を越えて添加してもコスト上昇に見合うだ
けの効果が得られない。よってCoは3.0%以下とする。
を改善する。また、Coはオーステナイト生成元素でもあ
る。ただし3%を越えて添加してもコスト上昇に見合うだ
けの効果が得られない。よってCoは3.0%以下とする。
【００１８】Nb：2.0%以下 Nbは強炭化物生成元素であり、合金中のCと結合しNb炭
化物を生成する。Nb炭化物の生成は合金の耐粒界腐食性
を改善し、溶接部などの局部腐食を防止するのに効果が
ある。ただし、2.0%を越えて添加するとNb炭化物が過剰
に生成し、靭性の低下を招く。よってNbは2.0%以下とす
る。
化物を生成する。Nb炭化物の生成は合金の耐粒界腐食性
を改善し、溶接部などの局部腐食を防止するのに効果が
ある。ただし、2.0%を越えて添加するとNb炭化物が過剰
に生成し、靭性の低下を招く。よってNbは2.0%以下とす
る。
【００１９】Ti：0.5%以下 TiもNbと同様に強炭化物生成元素であり、合金中のＣと
結合しTi炭化物を生成する。ただしTiはNとも結合しや
すく0.5%を越えて添加するとTi窒化物として析出し、耐
食性のみならず強度低下をも招く。よってTiは0.5%以下
とする。本発明合金は上記の成分元素を含有し、残部は
実質的にFeからなる。ただし、P、Sその他溶製技術上不
可避的に混入する不純物は、通常この種の合金に許され
る範囲内においては構わない。つぎに実施例を挙げて本
発明の特徴を明らかにする。
結合しTi炭化物を生成する。ただしTiはNとも結合しや
すく0.5%を越えて添加するとTi窒化物として析出し、耐
食性のみならず強度低下をも招く。よってTiは0.5%以下
とする。本発明合金は上記の成分元素を含有し、残部は
実質的にFeからなる。ただし、P、Sその他溶製技術上不
可避的に混入する不純物は、通常この種の合金に許され
る範囲内においては構わない。つぎに実施例を挙げて本
発明の特徴を明らかにする。
【００２０】
【実施例】高周波誘導溶解炉にて表１に示す合金を溶製
し、JIS G0307のＡ号試験片用鋳型（砂型）に鋳造し
た。各合金は1100〜1150℃で４時間保持後水冷する溶体
化処理を実施し、各試験に供した。溶体化処理後のフェ
ライト量をフェライトスコープにて測定した結果も表１
に併せて示す。
し、JIS G0307のＡ号試験片用鋳型（砂型）に鋳造し
た。各合金は1100〜1150℃で４時間保持後水冷する溶体
化処理を実施し、各試験に供した。溶体化処理後のフェ
ライト量をフェライトスコープにて測定した結果も表１
に併せて示す。
【００２１】 表２は450℃における各合金の引張特性、溶体化処理材
および溶体化処理後475℃で1000時間時効した後の室温
でのシャルピー衝撃試験結果である。本発明合金は従来
のオーステナイト系ステンレス鋳鋼（SCS13、SCS14な
ど）に比べ著しく強度が高く、オーステナイト・フェラ
イト二相ステンレス鋳鋼に匹敵する。また、時効後の靭
性においても本発明合金はほとんど劣化しない。
および溶体化処理後475℃で1000時間時効した後の室温
でのシャルピー衝撃試験結果である。本発明合金は従来
のオーステナイト系ステンレス鋳鋼（SCS13、SCS14な
ど）に比べ著しく強度が高く、オーステナイト・フェラ
イト二相ステンレス鋳鋼に匹敵する。また、時効後の靭
性においても本発明合金はほとんど劣化しない。
【００２２】 表３は30℃、3.5%NaCl水溶液中での孔食電位測定結果で
ある。本発明合金は従来のオーステナイト系ステンレス
鋳鋼と同等以上の耐孔食性を示し、かつ鍛造品SUS202よ
りも耐孔食性が優れていることが明らかである。
ある。本発明合金は従来のオーステナイト系ステンレス
鋳鋼と同等以上の耐孔食性を示し、かつ鍛造品SUS202よ
りも耐孔食性が優れていることが明らかである。
【００２３】
【００２４】
【発明の効果】本発明合金は表２および表３に示したよ
うに高温での強度がSCS13やSCS14の２倍近くあり、かつ
靭性の劣化がほとんど起こらない。さらに耐食性につい
てもSCS13やSCS14と同等以上である。これはNi基合金や
Ti合金に匹敵する特性であり、しかもコスト的にはSCS1
3やSCS14とほとんど差がない。
うに高温での強度がSCS13やSCS14の２倍近くあり、かつ
靭性の劣化がほとんど起こらない。さらに耐食性につい
てもSCS13やSCS14と同等以上である。これはNi基合金や
Ti合金に匹敵する特性であり、しかもコスト的にはSCS1
3やSCS14とほとんど差がない。
【００２５】従って本発明合金は従来Ni基合金やTi合金
を使用していた高温用構造部材の代替材料として好適で
ある。
を使用していた高温用構造部材の代替材料として好適で
ある。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量%にてC:0.1%以下、Si:2.0%以下、M
n:4.0〜15.0%、Ni:4.0〜10.0%、Cr:15.0〜23.0%、Mo:0.
2〜0.4%、残部Fe及び不可避の不純物からなる高耐力高
耐食オーステナイト系ステンレス鋳鋼。 - 【請求項２】 重量％にC:0.1%以下、Si:2.0%以下、Mn:
4.0〜15.0%、Ni:4.0〜10.0%、Cr:15.0〜23.0%、Mo:0.2
〜4.0%、N:0.1〜0.4%、さらにCu:3.0%以下、W:3.0%以
下、Co:3.0%以下、Nb:2.0%以下、Ti:0.5%以下、のいず
れか１種または２種以上を含有し、残部Fe及び不可避の
不純物からなる高耐力高耐食性オーステナイト系ステン
レス鋳鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21585693A JPH0770700A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 高耐力高耐食性オーステナイト系ステンレス鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21585693A JPH0770700A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 高耐力高耐食性オーステナイト系ステンレス鋳鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0770700A true JPH0770700A (ja) | 1995-03-14 |
Family
ID=16679412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21585693A Pending JPH0770700A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 高耐力高耐食性オーステナイト系ステンレス鋳鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770700A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1993
- 1993-08-31 JP JP21585693A patent/JPH0770700A/ja active Pending
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