JP3234284B2 - Austenitic stainless steel for flexible tubes with excellent resistance to high-temperature salt damage and high-temperature fatigue - Google Patents
Austenitic stainless steel for flexible tubes with excellent resistance to high-temperature salt damage and high-temperature fatigueInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は高温の塩、または、溶融
塩による腐食環境で繰り返し加熱冷却及び振動を受ける
ような用途において使用される高温疲労特性及び耐高温
塩害腐食性に優れたフレキシブルチューブ用オーステナ
イト系ステンレス鋼に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flexible tube excellent in high-temperature fatigue characteristics and high-temperature salt damage corrosion resistance used in applications where it is subjected to repeated heating, cooling and vibration in a corrosive environment caused by high-temperature salt or molten salt. about use austenite <br/> site stainless steel.
【0002】[0002]
【従来の技術とその問題点】自動車の排ガス浄化システ
ムに使用される材料は高温の排ガスにさらされるため
に、高温強度の他に耐高温酸化性、熱疲労特性などに優
れた材料が使用される。なかでもエンジンの振動を吸収
することを目的としたフレキシブルチューブは加工性の
観点からSUS304などのオーステナイト系ステンレス鋼が
使用されているが、フレキシブルチューブを覆っている
メッシュにNaClを主成分とする路面凍結防止剤が付
着し、これが原因となって、高温塩害腐食を起こし、未
浄化ガスの漏れなどの事故につながることがわかってい
る。2. Description of the Related Art Materials used in exhaust gas purification systems for automobiles are exposed to high-temperature exhaust gas, so that materials having excellent high-temperature strength, high-temperature oxidation resistance, and thermal fatigue characteristics are used. You. Among these, austenitic stainless steel such as SUS304 is used from the viewpoint of workability for the flexible tube intended to absorb engine vibration, but the mesh covering the flexible tube is mainly made of NaCl on the road surface. It has been found that anti-freezing agent adheres and causes high-temperature salt damage corrosion, leading to accidents such as leakage of unpurified gas.
【0003】このような高温塩害腐食に対してはSUS304
などの既存の汎用オーステナイト系ステンレス鋼では十
分な特性が得られない。これに対して、高温の塩害腐食
環境ではSiおよびMoを含有するオーステナイト系ス
テンレス鋼が良好な特性を示すことがわかっている。例
えば特開昭63-213643,特開平2-54741,特公平1-8695,特
開平3-191039ではいずれもSiおよびMoの効果につい
て述べられている。[0003] SUS304 for such high temperature salt corrosion
Sufficient properties cannot be obtained with existing general-purpose austenitic stainless steels such as On the other hand, it has been found that an austenitic stainless steel containing Si and Mo exhibits excellent characteristics in a high-temperature salt-corrosion environment. For example, JP-A-63-213643, JP-A-2-54741, JP-B-1-8695, and JP-A-3-91039 all describe the effects of Si and Mo.
【0004】一方、これらの合金についてフレキシブル
チューブに加工し、実際の車またはベンチテストで耐久
試験を行ったところ、一部の車種においては割れが生じ
た。この原因について検討した結果、割れは高温疲労に
よるものであることが明らかになった。車に搭載された
フレキシブルチューブは高温の排ガスによって温度が上
昇し、なおかつ、エンジンおよび路面走行による振動を
受けるために高温疲労を起こす。耐高温塩害腐食性に優
れていても高温疲労特性に劣っていれば、設計上、高い
応力を受ける場合には割れを起こし、ガス漏れを誘発す
ることが重要な問題であることが明らかになった。ま
た、逆に、高温疲労特性に優れていても耐高温塩害腐食
性に劣っていれば、腐食により板厚の減少が速くなり、
結果的に高い疲労応力を受けることになって加速的に割
れが発生しやすくなる。したがって、耐高温塩害腐食性
および高温疲労特性の両方に優れた鋼が強く要求される
ようになった。On the other hand, when these alloys were processed into flexible tubes and subjected to a durability test in an actual vehicle or bench test, cracks occurred in some vehicle models. As a result of examining the cause, it became clear that the cracks were caused by high temperature fatigue. The temperature of a flexible tube mounted on a vehicle rises due to high-temperature exhaust gas, and also causes high-temperature fatigue due to vibration caused by the engine and road surface running. Even if it has excellent resistance to high-temperature salt damage and corrosion, even if it is inferior in high-temperature fatigue characteristics, it is clear that it is important to design and crack under high stress and induce gas leakage. Was. Conversely, even if it has excellent high-temperature fatigue properties, if it is inferior to high-temperature salt damage corrosion resistance, the corrosion will reduce the thickness quickly,
As a result, a high fatigue stress is received, and cracks tend to occur at an accelerated rate. Therefore, a steel excellent in both high-temperature salt corrosion resistance and high-temperature fatigue properties has been strongly demanded.
【0005】前述の従来技術では高温強度の観点からN
b,Ti等を添加することが記載されているが、高周波
数の振動に高温で耐用できることについては配慮がなさ
れていない。したがって、耐高温塩害腐食性と同時に高
温疲労特性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が望
まれている。[0005] In the prior art described above, from the viewpoint of high temperature strength, N
It is described that b, Ti and the like are added, but no consideration is given to the ability to withstand high frequency vibrations at high temperatures. Therefore, an austenitic stainless steel excellent in high-temperature fatigue resistance as well as high-temperature salt damage corrosion resistance is desired.
【0006】本発明は以上の実情に鑑み、優れた耐高温
塩害腐食性の他に従来のフレキシブルチューブ用ステン
レス鋼にはない優れた高温疲労特性を有するオーステナ
イト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an austenitic stainless steel having excellent high-temperature fatigue corrosion characteristics in addition to excellent high-temperature salt corrosion resistance, which is not available in conventional stainless steel for flexible tubes. I do.
【0007】[0007]
【問題を解決するための手段】本発明はオーステナイト
系ステンレス鋼の耐高温塩害腐食性とともに高温疲労特
性を改善することを課題とし、耐高温塩害腐食性を維持
しつつ、優れた高温疲労特性を付与するためにはSiお
よびNbを限定添加することによって得られるという知
見を得た。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the high-temperature fatigue resistance as well as the high-temperature salt corrosion resistance of austenitic stainless steel. It has been found that, in order to provide, it can be obtained by limited addition of Si and Nb.
【0008】[0008]
【発明の構成】上記目的は C:0.03%超0.06%以下 Si:1〜4% Mn:0.5〜4% P:0.04%以下 S:0.005%以下 Ni:10〜17% Cr:14〜20% N:0.035%以下 Mo:1.5〜4% Nb:0.05〜0.5% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、か
つ、SiおよびNbの含有量合計が、式6≧Si%+1
0Mo%≧4を満足する高温疲労特性および耐高温塩害
腐食性に優れたフレキシブルチューブ用オーステナイト
系ステンレス鋼、または、上記の組成にさらにYまたは
REM(希土類元素)を1種または2種以上合計で0.01
〜0.15%を含有するフレキシブルチューブ用オーステナ
イト系ステンレス鋼によって達成される。The above object is as follows: C: more than 0.03% and 0.06% or less Si: 1 to 4% Mn: 0.5 to 4% P: 0.04% or less S: 0.005% or less Ni: 10 to 17% Cr: 14 to 20% N: 0.035% or less Mo: 1.5 to 4% Nb: 0.05 to 0.5%, the balance being Fe and unavoidable impurities, and the total content of Si and Nb is expressed by the formula 6 ≧ Si% + 1
Austenitic stainless steel for flexible tubes excellent in high-temperature fatigue properties and high-temperature salt corrosion resistance satisfying 0Mo% ≧ 4, or one or two or more kinds of Y or REM (rare earth element) in addition to the above composition 0.01
Austena for flexible tubes containing up to 0.15%
Achieved by kit-based stainless steel.
【0009】つぎに本発明において鋼組成の限定理由を
以下に説明する。 C:不可避的成分であり、侵入型元素として固溶強化す
ることにより、高温疲労特性を改善するのに有効であ
る。しかし、Cを過度に添加すると、脆化を引き起こ
し、また、加工性も低下するので上限は0.06% とする。
一方、Cの低減は精錬時間を長くし、製造コストを高く
するので好ましくなく、高温疲労強度を改善するために
も必要以上に低減するのは好ましくない。したがって、
0.03%を超えて含有するものとする。Next, the reasons for limiting the steel composition in the present invention will be described below. C: An unavoidable component, which is effective for improving high temperature fatigue properties by solid solution strengthening as an interstitial element. However, excessive addition of C causes embrittlement and lowers workability, so the upper limit is made 0.06%.
On the other hand, the reduction of C is not preferable because it increases the refining time and increases the production cost, and it is not preferable to reduce the amount more than necessary to improve the high temperature fatigue strength. Therefore,
It shall be contained in excess of 0.03%.
【0010】Si:耐高温塩害腐食性を改善するために
重要な元素の一つである。また、高温疲労特性を改善す
るためにも、非常に有効な元素である。この効果を得る
ためには1%以上の添加を必要とする。しかし、Siは
σ相の析出を促進し、鋼の靱性を低下させること、ま
た、熱間加工性、溶接性ならびに成形加工性を低下させ
るので上限を4%とした。Si: One of the important elements for improving high-temperature salt damage corrosion resistance. In addition, it is a very effective element for improving high temperature fatigue properties. To obtain this effect, addition of 1% or more is required. However, Si promotes the precipitation of the σ phase and lowers the toughness of the steel, and also lowers the hot workability, weldability and formability, so the upper limit was made 4%.
【0011】Mn:Mnは熱間加工性を改善する効果が
あるほか、溶接高温割れに有害なSを除去、減少させ
る。この効果を得るためには0.5%以上必要である。しか
し、Mnが高すぎると高温酸化特性に悪影響を及ぼし、
本出願鋼の耐高温酸化特性に対して悪影響を及ぼすた
め、最高4%までとする。Mn: Mn has an effect of improving hot workability, and also removes and reduces S which is harmful to welding hot cracking. To obtain this effect, 0.5% or more is required. However, if Mn is too high, it adversely affects high-temperature oxidation characteristics,
Since it has a bad influence on the high temperature oxidation resistance of the steel of the present application, the maximum content is set to 4%.
【0012】P:耐高温酸化特性に悪影響を及ぼすため
低いほうが好ましく、また、熱延板の靱性に悪影響を及
ぼすため0.04%以下とする。P: The content of P is preferably low because it has an adverse effect on the high-temperature oxidation resistance, and is 0.04% or less because it has an adverse effect on the toughness of the hot-rolled sheet.
【0013】S:溶接高温割れに対して有害であるので
可能な限り低い方が良いが、過度に低くすると製造コス
トの上昇を招くので、上限を0.005%とする。S: Since it is harmful to hot cracking of the weld, the lower the better, the better. However, an excessively low temperature causes an increase in the production cost, so the upper limit is made 0.005%.
【0014】Ni:オーステナイト系ステンレス鋼の基
本的元素の一つである。耐高温塩害腐食性を改善するの
に有効であり、また、本発明鋼ではSiおよびMoを添
加しているため、δフェライトを形成しやすく、熱間加
工性を悪くするので、成分バランスを考慮して、下限を
10%とした。しかし、多量に添加するとコストを高くす
るので上限を17%とした。Ni: One of the basic elements of austenitic stainless steel. It is effective in improving high-temperature salt damage corrosion resistance. In addition, since Si and Mo are added to the steel of the present invention, δ ferrite is easily formed and hot workability is deteriorated. And the lower limit
10%. However, since adding a large amount increases the cost, the upper limit is set to 17%.
【0015】Cr:ステンレス鋼の耐酸化性および耐食
性を維持するために最も基本的な元素である。14%未満
では高温の腐食性環境あるいは単なる耐高温酸化性の点
で十分な効果が得られない。また、20%をこえると組成
バランスの調整が困難になり、デルタフェライトが多く
なって、加工性の低下を招くので、上限を20%以下とし
た。Cr: The most basic element for maintaining the oxidation resistance and corrosion resistance of stainless steel. If it is less than 14%, a sufficient effect cannot be obtained in a high-temperature corrosive environment or a mere high-temperature oxidation resistance. On the other hand, if it exceeds 20%, it becomes difficult to adjust the composition balance, delta ferrite increases, and the workability deteriorates. Therefore, the upper limit was made 20% or less.
【0016】N:Cと同様に高温強度を向上させるのに
有効な成分であるが、過度に添加すると、加工性が低下
するので、0.035%以下とする。N: Like C, is an effective component for improving the high-temperature strength, but if added excessively, the workability is reduced. Therefore, the content is made 0.035% or less.
【0017】Mo:高温での腐食環境ならびに耐高温塩
害腐食性、高温強度に有効な元素であるので、積極的に
添加すべき元素である。1.5%未満では添加効果が小さ
いので、下限を1.5%以上とする。一方、Moは高価で
あり、また、σ相の析出を促進し、靱性の低下を招く。
また、4%をこえて添加すると熱間加工性の低下を来す
ので上限を4%とする。Mo: Mo is an element that should be positively added because it is an element effective in a high-temperature corrosion environment, high-temperature salt corrosion resistance, and high-temperature strength. If it is less than 1.5%, the effect of addition is small, so the lower limit is made 1.5% or more. On the other hand, Mo is expensive and promotes the precipitation of the σ phase, leading to a decrease in toughness.
Also, if added in excess of 4%, the hot workability will decrease, so the upper limit is 4%.
【0018】Nb:本発明において非常に重要な添加元
素である。NbはC,Nと結合して、微細な析出物を形
成し、鋼の高温強度を高める効果がある。とくに本用途
のような高温疲労強度を改善するためには非常に有効な
元素であり、SiおよびMoを複合で添加したオーステ
ナイト系ステンレス鋼において微量のNbを添加すると
著しく優れた高温疲労特性が得られる。この効果が得ら
れるためには0.05%以上の添加を必要とする。しかし、
過剰に添加すると加工性を劣化するので最高0.5%までの
添加とする。Nb: a very important additive element in the present invention. Nb combines with C and N to form fine precipitates and has the effect of increasing the high-temperature strength of steel. In particular, it is a very effective element for improving high-temperature fatigue strength as in this application. When a small amount of Nb is added to austenitic stainless steel to which Si and Mo are added in combination, extremely excellent high-temperature fatigue characteristics can be obtained. Can be To obtain this effect, 0.05% or more must be added. But,
If added in excess, the workability is degraded.
【0019】Y,REM:Y,REM(希土類元素)は
加熱冷却サイクルを受けた場合の酸化スケールの剥離抵
抗を高めるのに効果がある。これらの効果を得るために
はY,REMの合計で0.01%以上必要であり、逆にY,
REMを大量に添加すると、粒界にY,REMの酸化物
が大量に析出し、高温における粒界強度を低下させ、脆
化の原因となるので、上限を0.15%とする。Y, REM: Y, REM (rare earth element) is effective in increasing the peel resistance of the oxide scale when subjected to a heating / cooling cycle. To obtain these effects, the total of Y and REM must be 0.01% or more.
When a large amount of REM is added, a large amount of oxides of Y and REM precipitate at the grain boundaries, lowering the grain boundary strength at high temperatures and causing embrittlement. Therefore, the upper limit is set to 0.15%.
【0020】さらにSiとNbについては優れた高温疲
労特性を得るためにSi%+10Nb%の値が4以上になるよう
にする。しかし、SiおよびNbを過剰に添加すると加
工性を劣化させ、フレキシブルチューブのように過酷な
バルジ加工を要するものでは加工に耐えられなくなり、
割れを発生する。したがって、Si%+10Nb%の値を6以下
とする。Further, in order to obtain excellent high-temperature fatigue characteristics, the value of Si% + 10Nb% is set to 4 or more. However, excessive addition of Si and Nb deteriorates the workability, and it is not possible to endure the work with a material requiring severe bulging such as a flexible tube,
Cracks occur. Therefore, the value of Si% + 10Nb% is set to 6 or less.
【0021】[0021]
【発明の具体的開示】以下に本発明を具体的に示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be specifically described below.
【0022】上記の用途において最も重要である高温塩
害腐食性について検討した。基礎実験として表1に示す
鋼を真空溶解し、鍛造で30mmの厚さの板とし、1200℃で
2時間加熱した後、熱間圧延を行って板厚5mmとし、以
後、通常の焼鈍および冷間圧延を行うことにより、板厚
2mmとした。これを25mm×35mmの試験片に加工し、全面
を#400研磨して試験に供した。20℃の飽和食塩水中に供
試材を5分間浸漬した後、650℃で2時間加熱し、5分
間の空冷を行う処理を1サイクルとし、これを10サイク
ル実施する方法で、高温塩害腐食試験を行った。試験
後、ガラスビーズの吹き付けでスケールを除去して試験
片の重量を測定して、試験前の重量に対する単位面積当
たりの重量減少(腐食減量)で耐高温塩害腐食性を評価
した。その結果を図1および図2に示す。図1は耐高温
塩害腐食性に及ぼすSi量の影響を示している。この図
より、Siを添加することにより腐食減量が低減され、
耐高温塩害腐食性が改善されることがわかる。しかし、
2.5%以上のSiを添加しても顕著な改善効果は認められ
ない。図2は2.5%のSiを含有する鋼の腐食減量に及ぼ
すMoの影響を示している。この図よりSi含有鋼にM
oを添加することによって、耐高温塩害腐食性が著しく
改善され、優れた耐高温塩害腐食性が得られることがわ
かった。以上の結果をもとに耐高温塩害腐食性に優れて
いるE鋼について高温疲労試験を行った。高温疲労試験
は、圧延方向を長手方向とする短冊状の試験片の一端を
固定し、試験温度600℃で、他端毎分2500回の割合で±2
0mmの振幅を与える方法で行なった。その結果を図3に
示す。比較材には自動車排ガス浄化システムのフレキシ
ブルチューブとして汎用的に使用されており、耐高温塩
害腐食性は十分ではないが、高温疲労特性については良
好な特性を有しているといわれるSUSXM15J1を用いた。
この図に示されるように、破断サイクル数が106となる
応力を疲労限界応力とすると、SUSXM15J1が 27.5kgf/m
m2に対してE鋼は22kgf/mm2であり、高温疲労特性が劣
ることがわかった。フレキシブルチューブのようにシス
テムの設計によっては高温疲労特性が重要になる場合に
はE鋼のように耐高温塩害腐食性が優れていても高温疲
労特性が劣ると使用上問題を生じる可能性がある。そこ
で、SiおよびMo含有オーステナイト系ステンレス鋼
の高温疲労特性について検討を行った。表2に示す鋼に
ついて上述と同様に試験片を作製して600℃で高温疲労
試験を行い、疲労限界応力を測定した。SiおよびNb
量で高温疲労特性を整理した結果を図4に示す。SUSXM1
5J1の疲労限界応力である27.5kgf/mm2を超えるものを
○、27.5kgf/mm2以下であったものを●で示している。
この図より、Si%+10Nb%≧4を満足すると疲労限界応力
が27.5kgf/mm2を超えることがわかる。Siは高温塩害
腐食性を改善するために有効であるが、あわせて、固溶
強化によって鋼の強度上昇に寄与するものと考えられ、
とくに高温疲労のように歪速度の速い状況下において優
れた改善効果をもたらす。また、Nbは析出および固溶
によっても強度を改善する効果がある。したがって、S
iおよびNb量を規制して添加することによって、優れ
た高温疲労特性が得られる。The high-temperature salt damage corrosion, which is the most important in the above applications, was examined. As a basic experiment, the steel shown in Table 1 was vacuum melted, forged into a plate having a thickness of 30 mm, heated at 1200 ° C. for 2 hours, and then subjected to hot rolling to a plate thickness of 5 mm. By performing cold rolling, the sheet thickness was reduced to 2 mm. This was processed into a 25 mm × 35 mm test piece, and the entire surface was polished to # 400 and used for the test. The test material was immersed in a saturated saline solution at 20 ° C for 5 minutes, then heated at 650 ° C for 2 hours and air-cooled for 5 minutes as one cycle. Was done. After the test, the scale was removed by spraying glass beads, the weight of the test piece was measured, and the weight loss per unit area (corrosion loss) with respect to the weight before the test was evaluated for high-temperature salt damage corrosion resistance. The results are shown in FIGS. FIG. 1 shows the effect of the amount of Si on the high-temperature salt corrosion resistance. From this figure, it can be seen that the addition of Si reduces corrosion weight loss,
It can be seen that the high-temperature salt corrosion resistance is improved. But,
Even if 2.5% or more of Si is added, no remarkable improvement effect is observed. FIG. 2 shows the effect of Mo on the corrosion weight loss of steel containing 2.5% Si. According to this figure, M
It was found that by adding o, the high-temperature salt corrosion resistance was remarkably improved, and excellent high-temperature salt corrosion resistance was obtained. Based on the above results, a high-temperature fatigue test was performed on E steel having excellent resistance to high-temperature salt damage corrosion. The high temperature fatigue test is performed by fixing one end of a strip-shaped test piece whose longitudinal direction is the rolling direction, at a test temperature of 600 ° C., and at the other end at a rate of ± 2 at 2500 times per minute.
This was performed by a method giving an amplitude of 0 mm. The result is shown in FIG. As a comparison material, SUSXM15J1, which is widely used as a flexible tube for automobile exhaust gas purification systems and is said to have good resistance to high-temperature salt damage corrosion, but is said to have good high-temperature fatigue properties, is used. .
As shown in this figure, when the stress at which the number of fracture cycles is 106 is defined as the fatigue limit stress, SUSXM15J1 is 27.5 kgf / m
The steel E was 22 kgf / mm 2 with respect to m 2 , indicating that the high temperature fatigue properties were inferior. When high-temperature fatigue characteristics are important depending on the system design such as a flexible tube, even if the steel is excellent in high-temperature salt damage corrosion resistance like E steel, poor high-temperature fatigue characteristics may cause a problem in use. . Then, the high temperature fatigue properties of the austenitic stainless steel containing Si and Mo were examined. Test pieces were prepared for the steels shown in Table 2 in the same manner as described above and subjected to a high-temperature fatigue test at 600 ° C. to measure the fatigue limit stress. Si and Nb
FIG. 4 shows the results obtained by arranging the high temperature fatigue characteristics by the amount. SUSXM1
Those exceeding 27.5kgf / mm2 is the fatigue limit stress 5J1 ○, shows what was 27.5kgf / mm 2 or less ●.
From this figure, it is understood that the fatigue limit stress exceeds 27.5 kgf / mm 2 when Si% + 10Nb% ≧ 4 is satisfied. Si is effective for improving high-temperature salt damage corrosion, but is also considered to contribute to the increase in strength of steel by solid solution strengthening,
In particular, it provides an excellent improvement effect under high strain rate conditions such as high temperature fatigue. Nb also has the effect of improving strength by precipitation and solid solution. Therefore, S
By controlling the amounts of i and Nb and adding them, excellent high-temperature fatigue properties can be obtained.
【0023】[0023]
【表1】 [Table 1]
【0024】[0024]
【表2】 [Table 2]
【0025】フレキシブルチューブはバルジ加工を行う
ため、良好な加工性が要求される。そこで、これらの鋼
について引張試験を行い、伸びを測定した結果を図4に
数字を添付して示す。この結果より、SiおよびNbを
過剰に添加すると伸びが劣化する。フレキシブルチュー
ブのようなバルジ加工を行うためには、50%以上の伸び
が必要であることから、Si%+10Nb%の値を6以下に抑制
する必要がある。Since the flexible tube is subjected to bulging, good workability is required. Therefore, a tensile test was performed on these steels, and the elongation was measured. The results are shown in FIG. From this result, when Si and Nb are excessively added, elongation is deteriorated. In order to perform bulge processing like a flexible tube, elongation of 50% or more is required, so it is necessary to suppress the value of Si% + 10Nb% to 6 or less.
【0026】17Crー13Ni-2.5Si-2.5Moー0.2Nb添加鋼の高
温塩害腐食特性を調べるために650℃にて10サイクルの
高温塩害腐食試験を行なった。SUSXM15J1および17Crー13
Ni-2.5Si-2.5Mo鋼を比較材として実施した結果を図5に
示す。この図より17Crー13Ni-2.5Si-2.5Moー0.2Nb鋼は17C
rー13Ni-2.5Si-2.5Mo鋼よりもわずかに腐食減量が大きい
が、SUSXM15J1に対して腐食減量が約1/2であり、優れた
耐高温塩害腐食性を示すことがわかる。In order to examine the high-temperature salt-corrosion characteristics of 17Cr-13Ni-2.5Si-2.5Mo-0.2Nb-added steel, a high-temperature salt-corrosion test was performed at 650 ° C for 10 cycles. SUSXM15J1 and 17Cr-13
FIG. 5 shows the results obtained by using Ni-2.5Si-2.5Mo steel as a comparative material. From this figure, 17Cr-13Ni-2.5Si-2.5Mo-0.2Nb steel is 17C
Although the corrosion weight loss is slightly larger than that of r-13Ni-2.5Si-2.5Mo steel, the corrosion weight loss is about 1/2 that of SUSXM15J1, indicating excellent resistance to high-temperature salt damage corrosion.
【0027】以上の結果より、SiおよびMo含有オー
ステナイト系ステンレス鋼にNbを添加し、かつ、Si
およびNb量を規制することによって、優れた耐高温塩
害腐食性および高温疲労特性を有し、なおかつ、加工性
にも優れた鋼が得られることがわかった。From the above results, Nb was added to the austenitic stainless steel containing Si and Mo, and
It has been found that by regulating the amount of Nb and the amount of Nb, a steel having excellent high-temperature salt damage corrosion resistance and high-temperature fatigue characteristics and excellent workability can be obtained.
【0028】[0028]
【実施例】本発明を実施例と比較例によって具体的に説
明する。表3に用いた鋼の組成を示す。これらの鋼は真
空溶解で溶製され、鍛造を行った後、板厚30mmとし、熱
間圧延を行い、焼鈍および冷間圧延を実施することによ
って、板厚0.4mmとした。この供試材についてTIG溶接で
造管を行い、直径50mmのパイプにし、バルジ加工で長さ
400mmのフレキシブルチューブの形状に加工した。この
時点で、No.25およびNo.26鋼は加工割れが発生し、フレ
キシブルチューブに加工することができなかった。加工
が可能であったフレキシブルチューブについては飽和食
塩水に浸漬後、600℃で24時間加熱した後に加振耐久試
験を行った。加振耐久試験においては加熱温度を600℃
とし、チューブの一端を固定し、他端に毎分2500回の割
で±20mmの振幅を与える方法で破断を生じるまで行っ
た。なお、SUS304を基本比較材とし、試験鋼の破断サイ
クル数をSUS304の破断サイクル数で割った値で耐久性の
評価を行った。その結果を表3にあわせて示す。この評
価から、本発明鋼は耐久性が良好であり、SUS304の6倍
から8倍の破断寿命があるとがわかる。これに対して、
比較鋼は寿命が短くなっている。例えばNo.28鋼は耐高
温塩害腐食性が良好でないため、高温塩害腐食による板
厚減少が大きく、その結果、加振耐久試験において負荷
が大きくなり、寿命が短かくなったものと考えられる。
また、No.23鋼は耐高温塩害腐食性には優れており、高
温塩害腐食にによる板厚減少は小さいが、高温疲労特性
が劣っているために結果的に疲労寿命が短くなったもの
と考えられる。EXAMPLES The present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. Table 3 shows the composition of the steel used. These steels were smelted by vacuum melting, forged, and then reduced to a thickness of 30 mm, hot-rolled, annealed and cold-rolled to a thickness of 0.4 mm. This test material was pipe-formed by TIG welding to make a pipe with a diameter of 50 mm, and the length was bulged.
It was processed into a 400mm flexible tube shape. At this time, No. 25 and No. 26 steels were cracked and could not be processed into flexible tubes. The flexible tube that could be processed was immersed in a saturated saline solution, heated at 600 ° C. for 24 hours, and then subjected to a vibration durability test. Heating temperature is 600 ° C in vibration endurance test
The test was performed by fixing one end of the tube and applying an amplitude of ± 20 mm to the other end at a rate of 2500 times per minute until a break occurred. The durability was evaluated by using SUS304 as a basic comparative material and dividing the number of fracture cycles of the test steel by the number of fracture cycles of SUS304. The results are shown in Table 3. From this evaluation, it is understood that the steel of the present invention has good durability and has a breaking life of 6 to 8 times that of SUS304. On the contrary,
The comparative steel has a shorter life. For example, it is considered that, because No. 28 steel does not have good resistance to high-temperature salt damage, the reduction in sheet thickness due to high-temperature salt damage is large, and as a result, the load increased in the vibration durability test and the life was shortened.
In addition, No. 23 steel has excellent high-temperature salt damage corrosion resistance, and although the reduction in sheet thickness due to high-temperature salt damage corrosion is small, the fatigue life is shortened due to poor high-temperature fatigue properties. Conceivable.
【0029】[0029]
【表3】 [Table 3]
【発明の効果】本発明により、鋼の組成を限定すること
によって、優れた耐高温塩害腐食を示すとともに優れた
高温疲労特性を付与され、従来にない優れた耐熱性を有
するオーステナイト系ステンレス鋼が得られる。これに
より、例えば、自動車排ガス浄化システムのフレキシブ
ルチューブのような高温塩害及び高温疲労をあわせて受
けるような環境下でも十分に耐用できる鋼が提供され
る。According to the present invention, by limiting the composition of the steel, an austenitic stainless steel exhibiting excellent high-temperature salt corrosion resistance and excellent high-temperature fatigue characteristics and having unprecedented excellent heat resistance can be obtained. can get. Thus, for example, a steel that can be sufficiently used even in an environment that is subjected to high-temperature salt damage and high-temperature fatigue such as a flexible tube of an automobile exhaust gas purification system is provided.
【0030】[0030]
【図1】650℃で 10サイクルの高温塩害腐食試験を行
い、耐高温塩害腐食性に及ぼすSiの影響を示した図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing the effect of Si on high-temperature salt damage corrosion resistance by performing ten cycles of high-temperature salt damage corrosion tests at 650 ° C.
【図2】2.5%のSiを含有する鋼について650℃で10サ
イクルの高温塩害腐食試験を行い、耐高温塩害腐食性に
及ぼすMoの影響を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing the effect of Mo on high-temperature salt damage corrosion resistance by performing 10 cycles of high-temperature salt damage corrosion tests at 650 ° C. on steel containing 2.5% Si.
【図3】SUSXM15J1およびSi,Mo複合添加鋼につい
て600℃で高温疲労試験を行った結果を示した図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing the results of a high-temperature fatigue test performed at 600 ° C. on SUSXM15J1 and a composite steel containing Si and Mo.
【図4】高温疲労による疲労限界応力が27.5kgf/mm2を
超える場合を○、超えない場合を●で示し、高温疲労特
性に及ぼすSi,Nbの影響を示している。また、数字
は引張試験による伸びの値を示している。FIG. 4 shows the case where the fatigue limit stress due to high temperature fatigue exceeds 27.5 kgf / mm 2, and the case where the fatigue limit stress does not exceed 27.5 kgf / mm 2 , and shows the influence of Si and Nb on the high temperature fatigue characteristics. The numbers indicate the values of elongation by a tensile test.
【図5】650℃で 10サイクルの高温塩害腐食試験を行な
い、 17Crー13Ni-2.5Si-2.5Moー0.2Nb鋼の高温塩害腐食特
性について、SUSXM15J1および17Crー13Ni-2.5Si-2.5Mo鋼
を比較材として調べた結果を示している。Fig.5 High temperature salt corrosion test of 17Cr-13Ni-2.5Si-2.5Mo-0.2Nb steel at 10 cycles of 650 ° C and 10 cycles of high temperature salt corrosion test for SUSXM15J1 and 17Cr-13Ni-2.5Si-2.5Mo steel The result of having investigated as a comparative material is shown.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−54741(JP,A) 特開 昭54−56018(JP,A) 特開 昭60−230966(JP,A) 特開 昭64−73057(JP,A) 特開 昭58−71360(JP,A) 特開 平4−272132(JP,A) 特開 昭57−35667(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-2-544741 (JP, A) JP-A-54-56018 (JP, A) JP-A-60-230966 (JP, A) JP-A 64-64 73057 (JP, A) JP-A-58-71360 (JP, A) JP-A-4-272132 (JP, A) JP-A-57-35667 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C22C 38/00-38/60
Claims (2)
かつ、SiおよびNbの含有量合計が、下式を満足する
高温疲労特性および耐高温塩害腐食性に優れたフレキシ
ブルチューブ用オーステナイト系ステンレス鋼 6≧Si%+10Nb%≧41. C: more than 0.03% and 0.06% or less Si: 1 to 4% Mn: 0.5 to 4% P: 0.04% or less S: 0.005% or less Ni: 10 to 17% Cr: 14 to 20% N: 0.035 % Or less Mo: 1.5 to 4% Nb: 0.05 to 0.5%, the balance being Fe and unavoidable impurities,
And, the total content of Si and Nb is excellent in high-temperature fatigue characteristics and high-temperature salt corrosion resistance satisfies the following formula Flexi
Austenitic stainless steel for bull tube 6 ≧ Si% + 10Nb% ≧ 4
計で0.01〜0.15%を含有し、残部がFeおよび不可避的
不純物からなり、かつ、SiおよびNbの含有量合計
が、下式を満足する高温疲労特性および耐高温塩害腐食
性に優れたフレキ シブルチューブ用オーステナイト系ス
テンレス鋼。 6≧Si%+10Nb%≧42. C: more than 0.03% and 0.06% or less Si: 1 to 4% Mn: 0.5 to 4% P: 0.04% or less S: 0.005% or less Ni: 10 to 17% Cr: 14 to 20% N: 0.035 % Or less Mo: 1.5 to 4% Nb: 0.05 to 0.5% One or more of Y or REM (rare earth element) contains 0.01 to 0.15% in total, the balance being Fe and unavoidable impurities, and the content of Si and Nb sum, the high-temperature fatigue characteristics and high-temperature salt corrosion property superior flexible sheet for Blu tube austenitic stainless steel satisfies the following equation. 6 ≧ Si% + 10Nb% ≧ 4
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