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JP7538417B2 - Austenitic Stainless Steel - Google Patents
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本開示は、オーステナイト系ステンレス鋼材に関する。 This disclosure relates to austenitic stainless steel materials.

火力発電プラントに代表される発電プラントでは、COガスの排出抑制及び経済性の観点から、発電効率の向上が求められている。そのため、タービン蒸気圧力の高温化及び高圧化が進められている。発電プラントで使用される伝熱部材は、高温及び高圧の水蒸気に長時間晒される。伝熱部材はたとえば、火力発電用ボイラ、タービン及び蒸気管等の発電プラント用機器に用いられる配管である。高温の水蒸気に長時間晒されると、伝熱部材の表面に酸化スケールが生成する。伝熱部材の耐水蒸気酸化性が十分でない場合、伝熱部材の表面に多量の酸化スケールが生成する。ボイラの起動及び停止によって、伝熱部材は熱膨張及び熱収縮する。そのため、多量の酸化スケールが生成すれば、酸化スケールは剥離して配管の詰まりの原因となる。酸化スケールが多量に生成した場合はさらに、酸化スケールによって配管外部から配管内部への熱伝導が阻害される。そのため、配管内の温度を高く維持するために、外部からより多くの熱を与える必要がある。配管の温度上昇は、クリープ強度の低下を引き起こす。そのため、火力発電用ボイラ、タービン及び蒸気管等の発電プラント用機器に用いられる伝熱部材には、高い耐水蒸気酸化性が求められている。 In power plants, such as thermal power plants, there is a demand for improving power generation efficiency from the viewpoint of reducing CO2 gas emissions and economic efficiency. Therefore, the turbine steam pressure is being increased in temperature and pressure. Heat transfer members used in power plants are exposed to high-temperature and high-pressure steam for a long time. The heat transfer members are, for example, piping used in power plant equipment such as thermal power boilers, turbines, and steam pipes. When exposed to high-temperature steam for a long time, oxide scale is formed on the surface of the heat transfer member. If the heat transfer member does not have sufficient steam oxidation resistance, a large amount of oxide scale is formed on the surface of the heat transfer member. The heat transfer member thermally expands and contracts due to the start and stop of the boiler. Therefore, if a large amount of oxide scale is formed, the oxide scale peels off and causes clogging of the pipe. If a large amount of oxide scale is formed, the oxide scale further inhibits heat conduction from the outside of the pipe to the inside of the pipe. Therefore, in order to maintain a high temperature inside the pipe, it is necessary to provide more heat from the outside. The increase in temperature of the pipe causes a decrease in creep strength. For this reason, heat transfer members used in power plant equipment such as thermal power plant boilers, turbines, and steam pipes are required to have high resistance to steam oxidation.

発電プラント用途の鋼材として、オーステナイト系ステンレス鋼材が利用される。発電プラント用途のオーステナイト系ステンレス鋼材はたとえば、国際公開第2016/204005号(特許文献1)、特開2017-14576号公報(特許文献2)、特許第5000805号公報(特許文献3)、及び、特表2005-509751号公報(特許文献4)に開示されている。 Austenitic stainless steel materials are used as steel materials for power plant applications. Austenitic stainless steel materials for power plant applications are disclosed, for example, in International Publication No. 2016/204005 (Patent Document 1), JP 2017-14576 A (Patent Document 2), Japanese Patent No. 5000805 A (Patent Document 3), and JP 2005-509751 A (Patent Document 4).

特許文献1に開示された高Cr系オーステナイトステンレス鋼は、成分組成が、質量%で、C:0.03~0.12%、Si:0.10~1.00%、Mn:0.10~3.00%、P:0.030%以下、S:0.020%以下、Cr:21.50~28.00%、Ni:26.00超~35.00%、W:2.00超~5.00%、Co:0.80%以下、V:0.01~0.70%、Nb:0.15~1.00%、Al:0.001~0.040%、B:0.0001~0.0100%、N:0.010~0.400%を含有し、残部はFe及び不純物からなり、さらに、不純物元素であるTa、Nd、及びZrの含有量について、Ta+0.8Nd+0.5Zr:0.020~0.200%を満たす。不純物元素であるTa、Nd、及びZrの含有量を制限することにより、高温環境でのクリープ強度が高まる、と特許文献1には記載されている。 The high Cr austenitic stainless steel disclosed in Patent Document 1 has a composition, in mass%, of C: 0.03-0.12%, Si: 0.10-1.00%, Mn: 0.10-3.00%, P: 0.030% or less, S: 0.020% or less, Cr: 21.50-28.00%, Ni: over 26.00-35.00%, W: over 2.00-5.00%, Co: 0.80% It contains the following: V: 0.01-0.70%, Nb: 0.15-1.00%, Al: 0.001-0.040%, B: 0.0001-0.0100%, N: 0.010-0.400%, with the balance being Fe and impurities. Furthermore, the content of the impurity elements Ta, Nd, and Zr satisfies Ta + 0.8Nd + 0.5Zr: 0.020-0.200%. Patent Document 1 states that by limiting the content of the impurity elements Ta, Nd, and Zr, creep strength in high-temperature environments is increased.

特許文献2に開示されたオーステナイト系耐熱合金は、化学組成が、質量%で、C:0.04~0.14%、Si:0.05~1%、Mn:0.5~2.5%、P:0.03%以下、S:0.002%以下、Ni:23~32%、Cr:20~25%、W:1~5%、Nb:0.1~0.6%、V:0.1~0.6%、N:0.1~0.3%、B:0.0005~0.01%、Al:0.03%以下、O:0.02%以下、並びにSe、Te、Bi、Sn、Zn、及びPbの1種又は2種以上の合計:0.001~0.02%、残部:Fe及び不純物である。Se、Te、Bi、Sn、Zn、及びPbの1種又は2種以上の合計含有量を制限することにより、高温環境でのクリープ強度が高まる、と特許文献2には記載されている。 The austenitic heat-resistant alloy disclosed in Patent Document 2 has a chemical composition, in mass %, of C: 0.04-0.14%, Si: 0.05-1%, Mn: 0.5-2.5%, P: 0.03% or less, S: 0.002% or less, Ni: 23-32%, Cr: 20-25%, W: 1-5%, Nb: 0.1-0.6%, V: 0.1-0.6%, N: 0.1-0.3%, B: 0.0005-0.01%, Al: 0.03% or less, O: 0.02% or less, and the sum of one or more of Se, Te, Bi, Sn, Zn, and Pb: 0.001-0.02%, and the balance: Fe and impurities. Patent Document 2 states that creep strength in high-temperature environments is increased by limiting the total content of one or more of Se, Te, Bi, Sn, Zn, and Pb.

特許文献3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:0.04~0.10%、Si:0.4%以下、Mn:0.6%以下、Cr:20~27%、Ni:22.5~32%、Mo:0.5%以下、Nb:0.20~0.60%、W:0.4~4.0%、N:0.10~0.30%、B:0.002~0.008%、Al:0.003~0.05%、Cu:2.0~3.5%、Co:0.5~3%を含有し、残部がFe及び不純物からなる。Cu及びCoを含有することにより、高温環境でのクリープ強度が高まる、と特許文献3には記載されている。 The austenitic stainless steel disclosed in Patent Document 3 contains, by mass%, C: 0.04-0.10%, Si: 0.4% or less, Mn: 0.6% or less, Cr: 20-27%, Ni: 22.5-32%, Mo: 0.5% or less, Nb: 0.20-0.60%, W: 0.4-4.0%, N: 0.10-0.30%, B: 0.002-0.008%, Al: 0.003-0.05%, Cu: 2.0-3.5%, Co: 0.5-3%, and the balance is Fe and impurities. Patent Document 3 states that the inclusion of Cu and Co increases creep strength in high-temperature environments.

特許文献4に開示されたオーステナイト系ステンレス鋼は、質量%で、Cr:23.0~30.0%、Ni:25.0~35.0%、Mo:2.0~6.0%、Mn:1.0~6.0%、N:0~0.4%、C:0.05%以下、Si:1.0%以下、S:0.02%以下、Cu:3.0%以下、W:0~6.0%、Mg、Ce、Ca、B、La、Pr、Zr、Ti、Ndの族の1種以上の元素:2.0%以下、及び、残部がFe及び不純物からなる。Mg、Ce、Ca、B、La、Pr、Zr、Ti、Ndの族の1種以上の元素の合計含有量を2.0%以下にすることにより、酸性環境及び塩基性環境において、耐粒界腐食性を高めることができる、と特許文献4には記載されている。 The austenitic stainless steel disclosed in Patent Document 4 contains, in mass %, Cr: 23.0-30.0%, Ni: 25.0-35.0%, Mo: 2.0-6.0%, Mn: 1.0-6.0%, N: 0-0.4%, C: 0.05% or less, Si: 1.0% or less, S: 0.02% or less, Cu: 3.0% or less, W: 0-6.0%, Mg, Ce, Ca, B, La, Pr, Zr, Ti, and one or more elements of the Nd group: 2.0% or less, and the balance being Fe and impurities. Patent Document 4 states that by making the total content of one or more elements of the Mg, Ce, Ca, B, La, Pr, Zr, Ti, and Nd group 2.0% or less, the grain boundary corrosion resistance can be improved in acidic and alkaline environments.

国際公開第2016/204005号International Publication No. 2016/204005 特開2017-14576号公報JP 2017-14576 A 特許第5000805号公報Patent No. 5000805 特表2005-509751号公報Special Publication No. 2005-509751

ところで、発電プラントでは、650℃以上の高温環境において、上述のとおり、優れた耐水蒸気酸化性が求められる。特許文献1~4では、650℃以上の高温環境における耐水蒸気酸化性について検討されていない。 However, as mentioned above, power plants require excellent steam oxidation resistance in high-temperature environments of 650°C or higher. Patent documents 1 to 4 do not discuss steam oxidation resistance in high-temperature environments of 650°C or higher.

本開示の目的は、650℃以上の高温環境においても優れた耐水蒸気酸化性を有するオーステナイト系ステンレス鋼材を提供することである。 The objective of this disclosure is to provide an austenitic stainless steel material that has excellent steam oxidation resistance even in high-temperature environments of 650°C or higher.

本開示のオーステナイト系ステンレス鋼材は、
質量%で、
C:0.01~0.15%、
Si:0.01~1.00%、
Mn:2.00%以下、
P:0.040%以下、
S:0.010%以下、
Cr:20.0~25.0%、
Ni:23.0~32.0%、
Nb:0.10~1.00%、
Mo:0.01~2.50%、
W:2.5~6.0%、
Al:0.010~0.300%、
V:0.01~1.00%、
B:0.0005~0.0500%、
REM:0.001~0.100%、
N:0.15~0.35%、
Ti:0~0.100%、
Cu:0~1.00%、
Co:0~1.0%、
Zr:0~0.100%、
Ta:0~1.0%、
Re:0~5.0%、
Ca:0~0.0500%、
Mg:0~0.0500%、
Hf:0~1.0%、及び、
残部はFe及び不純物からなり、
ASTM E112-88に準拠して測定された前記オーステナイト系ステンレス鋼材の結晶粒度番号Dは、式(1)を満たし、
前記オーステナイト系ステンレス鋼材の表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満である。
2W/7-Mo+3D/4≧3.00 (1)
ここで、式(1)中のDには、結晶粒度番号が代入され、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。
The austenitic stainless steel material disclosed herein is
In mass percent,
C: 0.01-0.15%,
Si: 0.01-1.00%,
Mn: 2.00% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.010% or less,
Cr: 20.0-25.0%,
Ni: 23.0-32.0%,
Nb: 0.10-1.00%,
Mo: 0.01 to 2.50%,
W: 2.5-6.0%,
Al: 0.010-0.300%,
V: 0.01-1.00%,
B: 0.0005-0.0500%,
REM: 0.001-0.100%,
N: 0.15-0.35%,
Ti: 0 to 0.100%,
Cu: 0 to 1.00%,
Co: 0 to 1.0%,
Zr: 0 to 0.100%,
Ta: 0-1.0%,
Re: 0-5.0%,
Ca: 0-0.0500%,
Mg: 0 to 0.0500%,
Hf: 0 to 1.0%, and
The balance is Fe and impurities.
The grain size number D of the austenitic stainless steel material measured in accordance with ASTM E112-88 satisfies formula (1),
The oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface of the austenitic stainless steel material is less than 1.00 mass %.
2W/7-Mo+3D/4≧3.00 (1)
Here, the grain size number is substituted for D in formula (1), and the content (mass %) of the corresponding element is substituted for each element symbol in formula (1).

本開示によるオーステナイト系ステンレス鋼材は、650℃以上の高温環境においても優れた耐水蒸気酸化性を有する。 The austenitic stainless steel material disclosed herein has excellent steam oxidation resistance even in high-temperature environments of 650°C or higher.

図1は、化学組成が本実施形態の範囲内であり、かつ、表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満であるオーステナイト系ステンレス鋼材における、F1値と、耐水蒸気酸化性評価試験で得られた内層酸化スケール厚さ(μm)との関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the F1 value and the inner oxide scale thickness (μm) obtained in a steam oxidation resistance evaluation test for an austenitic stainless steel material having a chemical composition within the range of this embodiment and an oxygen concentration of less than 1.00 mass % at a depth of 1 μm from the surface.

本発明者らは、650℃以上の高温環境において、優れた耐水蒸気酸化性を有するオーステナイト系ステンレス鋼材について検討を行った。高温環境で耐水蒸気酸化性を高める場合、高温環境での鋼材の使用中において、鋼材表面にCrを含有する被膜を形成することが有効である。高温環境での使用中に鋼材表面にCrを均一に形成するためには、高温環境において、鋼材中のCrを表面に拡散しやすくすることが有効である。 The present inventors have investigated austenitic stainless steel materials having excellent steam oxidation resistance in high-temperature environments of 650° C. or higher. When improving steam oxidation resistance in high-temperature environments, it is effective to form a coating containing Cr 2 O 3 on the steel surface during use in the high-temperature environment. In order to uniformly form Cr 2 O 3 on the steel surface during use in the high-temperature environment, it is effective to make Cr in the steel easily diffuse to the surface in the high-temperature environment.

鋼材に含有される元素のうち、Wは、650℃以上の高温環境において、Crの拡散を促進する。一方、Moは、650℃以上の高温環境において、Crの拡散を抑制する。そこで、本発明者らは、650℃以上の高温環境において、Crが拡散しやすい化学組成を検討した。その結果、質量%で、C:0.01~0.15%、Si:0.01~1.00%、Mn:2.00%以下、P:0.040%以下、S:0.010%以下、Cr:20.0~25.0%、Ni:23.0~32.0%、Nb:0.10~1.00%、Mo:0.01~2.50%、W:2.5~6.0%、Al:0.010~0.300%、V:0.01~1.00%、B:0.0005~0.0500%、REM:0.001~0.100%、N:0.15~0.35%、Ti:0~0.100%、Cu:0~1.00%、Co:0~1.0%、Zr:0~0.100%、Ta:0~1.0%、Re:0~5.0%、Ca:0~0.0500%、Mg:0~0.0500%、Hf:0~1.0%、及び、残部はFe及び不純物からなる化学組成を有する鋼材であれば、650℃以上の高温環境において優れた耐水蒸気酸化性が得られる可能性があると考えた。 Among the elements contained in steel, W promotes the diffusion of Cr in high-temperature environments of 650°C or higher. On the other hand, Mo suppresses the diffusion of Cr in high-temperature environments of 650°C or higher. Therefore, the inventors investigated chemical compositions that facilitate the diffusion of Cr in high-temperature environments of 650°C or higher. As a result, the following contents were found in mass %: C: 0.01-0.15%, Si: 0.01-1.00%, Mn: 2.00% or less, P: 0.040% or less, S: 0.010% or less, Cr: 20.0-25.0%, Ni: 23.0-32.0%, Nb: 0.10-1.00%, Mo: 0.01-2.50%, W: 2.5-6.0%, Al: 0.010-0.300%, V: 0.01-1.00%, B: 0.0005-0.0500%, REM: 0.001-0. . 100%, N: 0.15-0.35%, Ti: 0-0.100%, Cu: 0-1.00%, Co: 0-1.0%, Zr: 0-0.100%, Ta: 0-1.0%, Re: 0-5.0%, Ca: 0-0.0500%, Mg: 0-0.0500%, Hf: 0-1.0%, and the balance being Fe and impurities, it was thought that there was a possibility that a steel material with a chemical composition consisting of excellent steam oxidation resistance in a high-temperature environment of 650°C or higher could achieve this.

しかしながら、上述の化学組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼材であっても、650℃以上の高温環境において十分な耐水蒸気酸化性が得られない場合があることが判明した。そこで、本発明者らは、耐水蒸気酸化性を高める方法について、さらに検討を行った。その結果、上述の化学組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼材において、表面から1μm深さ位置での酸素濃度を1.00質量%未満とすることが有効であることを知見した。表面から1μm深さ位置での酸素濃度は、表面の酸化スケールの有無を意味する。表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満であれば、オーステナイト系ステンレス鋼材の表面に酸化スケールが実質的に存在していない。この場合、650℃以上の高温環境において、鋼材表面でのCrの生成が酸化スケールにより阻害されない。そのため、高温環境において、鋼材表面にCrが均一に生成しやすくなる。 However, it was found that even an austenitic stainless steel material having the above-mentioned chemical composition may not have sufficient steam oxidation resistance in a high-temperature environment of 650°C or higher. Therefore, the present inventors further studied a method for improving steam oxidation resistance. As a result, it was found that it is effective to make the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface less than 1.00 mass% in an austenitic stainless steel material having the above-mentioned chemical composition. The oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface means the presence or absence of oxide scale on the surface. If the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface is less than 1.00 mass%, the oxide scale is substantially not present on the surface of the austenitic stainless steel material. In this case, the generation of Cr 2 O 3 on the steel surface is not inhibited by the oxide scale in a high-temperature environment of 650°C or higher. Therefore, Cr 2 O 3 is easily generated uniformly on the steel surface in a high-temperature environment.

本発明者らはさらに、上述の化学組成を有し、かつ、鋼材表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満であるオーステナイト系ステンレス鋼材において、オーステナイト結晶粒の結晶粒度番号Dが式(1)を満たせば、650℃以上の高温環境における耐水蒸気酸化性が顕著に高まることを知見した。
2W/7-Mo+3D/4≧3.00 (1)
ここで、式(1)中のDには、結晶粒度番号が代入され、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。
The present inventors further discovered that in an austenitic stainless steel material having the above-mentioned chemical composition and in which the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the steel surface is less than 1.00 mass%, if the grain size number D of the austenite grains satisfies formula (1), then the steam oxidation resistance in a high-temperature environment of 650° C. or higher is significantly improved.
2W/7-Mo+3D/4≧3.00 (1)
Here, the grain size number is substituted for D in formula (1), and the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in formula (1).

F1=2W/7-Mo+3D/4は、650℃以上の高温環境での鋼材表面のCrの形成度合いを示す指標である。上述のとおり、Wは高温環境においてCrの拡散を促進する。Moは高温環境においてCrの拡散を抑制する。そして、結晶粒度番号Dが大きいほど、つまり、結晶粒が微細であるほど、高温環境においてCrの拡散が促進される。結晶粒が微細であれば、結晶粒界の面積が増大する。結晶粒界はCrの拡散経路になると考えられる。そのため、結晶粒度番号Dが大きいほど、Crの拡散経路が増加し、Crの拡散が促進され、650℃以上の高温環境での鋼材表面のCrが形成されやすいと考えられる。 F1=2W/7-Mo+3D/4 is an index showing the degree of formation of Cr 2 O 3 on the steel surface in a high-temperature environment of 650°C or higher. As described above, W promotes the diffusion of Cr in a high-temperature environment. Mo suppresses the diffusion of Cr in a high-temperature environment. The larger the grain size number D, that is, the finer the crystal grains, the more the diffusion of Cr is promoted in a high-temperature environment. If the crystal grains are fine, the area of the grain boundary increases. It is considered that the grain boundary becomes a diffusion path for Cr. Therefore, it is considered that the larger the grain size number D, the more the diffusion path of Cr increases, the more the diffusion of Cr is promoted, and the more likely Cr 2 O 3 is formed on the steel surface in a high-temperature environment of 650°C or higher.

図1は、表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満であるオーステナイト系ステンレス鋼材における、F1値と、後述の耐水蒸気酸化性評価試験で得られた内層酸化スケール厚さ(μm)との関係を示す図である。内層酸化スケール厚さが薄いほど、650℃以上の高温環境における耐水蒸気酸化性が高いことを意味する。 Figure 1 shows the relationship between the F1 value and the inner oxide scale thickness (μm) obtained in the steam oxidation resistance evaluation test described below for an austenitic stainless steel material with an oxygen concentration of less than 1.00 mass% at a depth of 1 μm from the surface. The thinner the inner oxide scale thickness, the higher the steam oxidation resistance in a high-temperature environment of 650°C or higher.

図1を参照して、F1値が3.00になるまでは、F1値が増大しても、内層酸化スケール厚さが厚い状態が続く。一方、F1値が3.00以上となると、内層酸化スケール厚さが顕著に低下する。以上の結果に基づいて、本発明者らは、化学組成が上述の範囲内であり、かつ、表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満であるオーステナイト系ステンレス鋼材において、F1を3.00以上とすれば、650℃以上の高温環境において、耐水蒸気酸化性が顕著に高まることを見いだした。 Referring to FIG. 1, even if the F1 value increases, the thickness of the inner oxide scale remains thick until the F1 value reaches 3.00. On the other hand, when the F1 value reaches 3.00 or more, the thickness of the inner oxide scale decreases significantly. Based on the above results, the inventors have found that in an austenitic stainless steel material whose chemical composition is within the above-mentioned range and whose oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface is less than 1.00 mass%, if F1 is set to 3.00 or more, the steam oxidation resistance is significantly improved in a high-temperature environment of 650°C or more.

本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材は、上記知見に基づいて完成したものであり、次の構成を有する。 The austenitic stainless steel material of this embodiment was developed based on the above findings and has the following configuration:

[1]
オーステナイト系ステンレス鋼材であって、
質量%で、
C:0.01~0.15%、
Si:0.01~1.00%、
Mn:2.00%以下、
P:0.040%以下、
S:0.010%以下、
Cr:20.0~25.0%、
Ni:23.0~32.0%、
Nb:0.10~1.00%、
Mo:0.01~2.50%、
W:2.5~6.0%、
Al:0.010~0.300%、
V:0.01~1.00%、
B:0.0005~0.0500%、
REM:0.001~0.100%、
N:0.15~0.35%、
Ti:0~0.100%、
Cu:0~1.00%、
Co:0~1.0%、
Zr:0~0.100%、
Ta:0~1.0%、
Re:0~5.0%、
Ca:0~0.0500%、
Mg:0~0.0500%、
Hf:0~1.0%、及び、
残部はFe及び不純物からなり、
ASTM E112-88に準拠して測定された前記オーステナイト系ステンレス鋼材の結晶粒度番号Dは、式(1)を満たし、
前記オーステナイト系ステンレス鋼材の表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満である、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
2W/7-Mo+3D/4≧3.00 (1)
ここで、式(1)中のDには、結晶粒度番号が代入され、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。
[1]
An austenitic stainless steel material,
In mass percent,
C: 0.01-0.15%,
Si: 0.01-1.00%,
Mn: 2.00% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.010% or less,
Cr: 20.0-25.0%,
Ni: 23.0-32.0%,
Nb: 0.10-1.00%,
Mo: 0.01-2.50%,
W: 2.5-6.0%,
Al: 0.010-0.300%,
V: 0.01-1.00%,
B: 0.0005-0.0500%,
REM: 0.001-0.100%,
N: 0.15-0.35%,
Ti: 0 to 0.100%,
Cu: 0 to 1.00%,
Co: 0-1.0%,
Zr: 0 to 0.100%,
Ta: 0 to 1.0%,
Re: 0-5.0%,
Ca: 0-0.0500%,
Mg: 0 to 0.0500%,
Hf: 0 to 1.0%, and
The balance is Fe and impurities.
The grain size number D of the austenitic stainless steel material measured in accordance with ASTM E112-88 satisfies formula (1),
The oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface of the austenitic stainless steel material is less than 1.00 mass%.
Austenitic stainless steel.
2W/7-Mo+3D/4≧3.00 (1)
Here, the grain size number is substituted for D in formula (1), and the content (mass %) of the corresponding element is substituted for each element symbol in formula (1).

[2]
[1]に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材であって、
前記結晶粒度番号Dは2.50~8.00である、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
[2]
The austenitic stainless steel material according to [1],
The grain size number D is 2.50 to 8.00;
Austenitic stainless steel.

[3]
[1]又は[2]に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材であって、
鋼材表面の算術平均粗さRaは10.00μm以下である、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
[3]
The austenitic stainless steel material according to [1] or [2],
The arithmetic mean roughness Ra of the steel surface is 10.00 μm or less.
Austenitic stainless steel.

[4]
[1]~[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材であって、
Ti:0.001~0.100%、
Cu:0.01~1.00%、
Co:0.1~1.0%、
Zr:0.001~0.100%、
Ta:0.1~1.0%、及び
Re:0.1~5.0%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
[4]
An austenitic stainless steel material according to any one of [1] to [3],
Ti: 0.001 to 0.100%,
Cu: 0.01 to 1.00%,
Co: 0.1 to 1.0%,
Zr: 0.001 to 0.100%,
Contains one or more elements selected from the group consisting of Ta: 0.1 to 1.0% and Re: 0.1 to 5.0%;
Austenitic stainless steel.

[5]
[1]~[4]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材であって、
Ca:0.0001~0.0500%、及び、
Mg:0.0001~0.0500%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
[5]
An austenitic stainless steel material according to any one of [1] to [4],
Ca: 0.0001 to 0.0500%, and
Mg: Contains one or more elements selected from the group consisting of 0.0001 to 0.0500%;
Austenitic stainless steel.

[6]
[1]~[5]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材であって、
Hf:0.1~1.0%を含有する、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
[6]
An austenitic stainless steel material according to any one of [1] to [5],
Hf: 0.1 to 1.0%;
Austenitic stainless steel.

以下、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材について詳述する。元素に関する「%」は、特に断りがない限り質量%を意味する。 The austenitic stainless steel material of this embodiment will be described in detail below. "%" for elements means mass % unless otherwise specified.

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

C:0.01~0.15%
炭素(C)は、オーステナイト系ステンレス鋼材の高温環境での使用中において、炭化物を形成して鋼材のクリープ強度を高める。C含有量が0.01%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、C含有量が0.15%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温環境での使用中において炭化物が粗大化して、クリープ強度が低下する。したがって、C含有量は0.01~0.15%である。C含有量の好ましい下限は0.02%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.04%である。C含有量の好ましい上限は0.14%であり、さらに好ましくは0.13%であり、さらに好ましくは0.12%である。
C: 0.01-0.15%
Carbon (C) forms carbides during use of austenitic stainless steel in high temperature environments, enhancing the creep strength of the steel. If the C content is less than 0.01%, the contents of other elements are Even if the content of the other elements is within the range of this embodiment, the above-mentioned effect cannot be sufficiently obtained. However, during use in a high-temperature environment, the carbides become coarse and the creep strength decreases. Therefore, the C content is 0.01 to 0.15%. The preferred lower limit of the C content is 0.02%. The upper limit of the C content is preferably 0.14%, more preferably 0.13%, and even more preferably 0. It is 12%.

Si:0.01~1.00%
シリコン(Si)は、製造工程において、鋼を脱酸する。さらに、Si含有量を過剰に低減すれば、製造コストが高くなる。したがって、Si含有量は0.01%以上である。一方、Si含有量が1.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Si含有量は0.01~1.00%である。Si含有量の好ましい下限は0.02%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.15%であり、さらに好ましくは0.20%である。Si含有量の好ましい上限は0.90%であり、さらに好ましくは0.85%であり、さらに好ましくは0.80%であり、さらに好ましくは0.75%である。
Si: 0.01~1.00%
Silicon (Si) deoxidizes steel during the manufacturing process. Furthermore, excessive reduction in the Si content increases manufacturing costs. Therefore, the Si content is 0.01% or more. If the Si content exceeds 1.00%, the hot workability of the steel material decreases even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. The lower limit of the Si content is preferably 0.02%, more preferably 0.03%, still more preferably 0.10%, and still more preferably 0.15%. The upper limit of the Si content is preferably 0.90%, more preferably 0.85%, still more preferably 0.80%, and still more preferably 0.75%. %.

Mn:2.00%以下
マンガン(Mn)は不可避に含有される。つまり、Mn含有量は0%超である。MnはSiと同様に、製造工程において、鋼を脱酸する。Mnはさらに、Sと結合してMnSを形成して、鋼材の熱間加工性を高める。しかしながら、Mn含有量が2.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、オーステナイト系ステンレス鋼材の高温環境での使用中において、鋼材の表面に、Cr及びMnを含有するスピネル型酸化物(Cr-Mnスピネル型酸化物)を形成する。Cr-Mnスピネル型酸化物は、高温環境での使用中の鋼材の表面において、Crの生成を阻害し、鋼材の耐水蒸気酸化性を低下する。したがって、Mn含有量は2.00%以下である。Mn含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.30%であり、さらに好ましくは0.50%であり、さらに好ましくは0.70%である。Mn含有量の好ましい上限は1.90%であり、さらに好ましくは1.85%であり、さらに好ましくは1.80%であり、さらに好ましくは1.75%であり、さらに好ましくは1.60%である。
Mn: 2.00% or less Manganese (Mn) is inevitably contained. That is, the Mn content is more than 0%. Mn, like Si, deoxidizes the steel in the manufacturing process. Mn further combines with S to form MnS, improving the hot workability of the steel. However, if the Mn content exceeds 2.00%, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, a spinel type oxide containing Cr and Mn (Cr-Mn spinel type oxide) is formed on the surface of the steel during use in a high-temperature environment of the austenitic stainless steel material. The Cr-Mn spinel type oxide inhibits the generation of Cr 2 O 3 on the surface of the steel during use in a high-temperature environment, and reduces the steam oxidation resistance of the steel. Therefore, the Mn content is 2.00% or less. The lower limit of the Mn content is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, more preferably 0.10%, more preferably 0.30%, more preferably 0.50%, and more preferably 0.70%. The upper limit of the Mn content is preferably 1.90%, more preferably 1.85%, more preferably 1.80%, more preferably 1.75%, and more preferably 1.60%.

P:0.040%以下
燐(P)は不可避に含有される不純物である。つまり、P含有量は0%超である。Pは、鋼材の溶接性及び熱間加工性を低下する。P含有量が0.040%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の溶接性及び熱間加工性が十分に得られない。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0.030%である。P含有量の過剰な低減は、鋼材の製造コストを引き上げる。したがって、通常の工業生産を考慮すれば、P含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.003%である。
P: 0.040% or less Phosphorus (P) is an impurity that is inevitably contained. That is, the P content is more than 0%. P reduces the weldability and hot workability of the steel material. If the P content exceeds 0.040%, the weldability and hot workability of the steel material cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the P content is 0.040% or less. The preferred upper limit of the P content is 0.035%, and more preferably 0.030%. Excessive reduction of the P content increases the manufacturing cost of the steel material. Therefore, in consideration of normal industrial production, the preferred lower limit of the P content is 0.001%, and more preferably 0.003%.

S:0.010%以下
硫黄(S)は不可避に含有される不純物である。つまり、S含有量は0%超である。Sは、鋼材の溶接性及び熱間加工性を低下する。S含有量が0.010%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の溶接性及び熱間加工性が十分に得られない。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0.009%であり、さらに好ましくは0.008%である。S含有量の過剰な低減は、鋼材の製造コストを引き上げる。したがって、通常の工業生産を考慮すれば、S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。
S: 0.010% or less Sulfur (S) is an unavoidably contained impurity. That is, the S content is more than 0%. S reduces the weldability and hot workability of the steel material. If the S content exceeds 0.010%, the weldability and hot workability of the steel material cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the S content is 0.010% or less. The preferred upper limit of the S content is 0.009%, more preferably 0.008%. Excessive reduction of the S content increases the manufacturing cost of the steel material. Therefore, in consideration of normal industrial production, the preferred lower limit of the S content is 0.001%, more preferably 0.002%.

Cr:20.0~25.0%
クロム(Cr)は、オーステナイト系ステンレス鋼材の高温環境での使用中において、耐水蒸気酸化性を高める。具体的には、650℃以上の高温環境での使用中において、Crは、鋼材の表面にCr(クロミア)を形成する。鋼材の表面にCrが均一に形成されれば、鋼材の耐水蒸気酸化性が高まる。Cr含有量が20.0%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Cr含有量が25.0%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、オーステナイトの安定性が低下する。この場合、高温環境での使用中において、クリープ強度が低下する。したがって、Cr含有量は20.0~25.0%である。Cr含有量の好ましい下限は20.5%であり、さらに好ましくは21.0%であり、さらに好ましくは21.5%である。Cr含有量の好ましい上限は24.5%であり、さらに好ましくは24.0%であり、さらに好ましくは23.5%である。
Cr:20.0~25.0%
Chromium (Cr) enhances the steam oxidation resistance of austenitic stainless steels when used in high-temperature environments. Specifically, when used in high-temperature environments of 650° C. or higher, Cr forms on the surface of the steel. If Cr2O3 is uniformly formed on the surface of the steel material, the steam oxidation resistance of the steel material will be improved. If the Cr content is less than 20.0 % , other On the other hand, if the Cr content exceeds 25.0%, the above-mentioned effect cannot be sufficiently obtained even if the content of the other elements falls within the range of the present embodiment. Even if the Cr content is within the range of 20.0 to 25.0%, the stability of austenite decreases. In this case, creep strength decreases during use in high temperature environments. Therefore, the Cr content is 20.0 to 25.0%. The lower limit of the amount is preferably 20.5%, more preferably 21.0%, and even more preferably 21.5%. The upper limit of the Cr content is preferably 24.5%, more preferably 24.0%, and further preferably 23.5%.

Ni:23.0~32.0%
ニッケル(Ni)は、オーステナイトを安定化する。Niはさらに、オーステナイト系ステンレス鋼材の高温環境での使用中において、鋼材の耐水蒸気酸化性を高める。Ni含有量が23.0%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ni含有量が32.0%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ni含有量は23.0~32.0%である。Ni含有量の好ましい下限は23.5%であり、さらに好ましくは24.0%であり、さらに好ましくは24.5%であり、さらに好ましくは25.0%である。Ni含有量の好ましい上限は31.5%であり、さらに好ましくは31.0%であり、さらに好ましくは30.5%であり、さらに好ましくは30.0%である。
Ni: 23.0-32.0%
Nickel (Ni) stabilizes austenite. Ni also enhances the steam oxidation resistance of austenitic stainless steel materials during use in high-temperature environments. If the Ni content is less than 23.0%, On the other hand, if the Ni content exceeds 32.0%, the above-mentioned effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of the other elements are within the range of this embodiment. Even if the Ni content is within this range, the hot workability of the steel material is reduced. Therefore, the Ni content is 23.0 to 32.0%. The preferable lower limit of the Ni content is 23.5%, and The upper limit of the Ni content is preferably 31.5%, more preferably 31.0%. , more preferably 30.5%, and even more preferably 30.0%.

Nb:0.10~1.00%
ニオブ(Nb)は、オーステナイト系ステンレス鋼材の高温環境での使用中において、Nと結合して窒化物を形成する。Nbはさらに、Ni及びFeと結合して、Laves相(Fe(Nb、W))及び/又はガンマダブルプライム相(γ’’相(NiNb))に代表される金属間化合物を形成する。これらの析出物は、高温環境での使用中において、粒内及び粒界に析出する。その結果、鋼材のクリープ強度が高まる。Nb含有量が0.10%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Nb含有量が1.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上述の金属間化合物が過剰に多く生成する。この場合、鋼材の靱性及び熱間加工性が低下する。したがって、Nb含有量は0.10~1.00%である。Nb含有量の好ましい下限は0.12%であり、さらに好ましくは0.14%であり、さらに好ましくは0.18%であり、さらに好ましくは0.20%である。Nb含有量の好ましい上限は0.95%であり、さらに好ましくは0.90%であり、さらに好ましくは0.85%である。
Nb: 0.10-1.00%
Niobium (Nb) combines with N to form nitrides during use of austenitic stainless steel materials in high-temperature environments. Nb further combines with Ni and Fe to form the Laves phase (Fe 2 (Nb, These precipitates form intermetallic compounds, typically the γ'' phase ( Ni3Nb ) and/or the γ'' phase (Ni3Nb) during use in high temperature environments. As a result, the creep strength of the steel material is increased. If the Nb content is less than 0.10%, the above effect is sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. On the other hand, if the Nb content exceeds 1.00%, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above-mentioned intermetallic compounds are generated in excessive amounts. The toughness and hot workability of the steel material are reduced. Therefore, the Nb content is 0.10 to 1.00%. The lower limit of the Nb content is preferably 0.12%, more preferably 0.14%, still more preferably 0.18%, and still more preferably 0.20%. is 0.95%, more preferably 0.90%, and even more preferably 0.85%.

Mo:0.01~2.50%
モリブデン(Mo)は、母相であるオーステナイトに固溶して、固溶強化により、高温環境で使用中の鋼材のクリープ強度を高める。Moはさらに、高温環境において微細な金属間化合物を生成して、析出強化により、高温環境で使用中の鋼材のクリープ強度を高める。Mo含有量が0.01%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Mo含有量が2.50%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温環境においてCrの拡散を抑制し、高温環境での鋼材表面のCrの形成を抑制する。その結果、鋼材の耐水蒸気酸化性が低下する。したがって、Mo含有量は0.01~2.50%である。Mo含有量の好ましい下限は0.03%であり、さらに好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。Mo含有量の好ましい上限は2.45%であり、さらに好ましくは2.40%であり、さらに好ましくは2.35%であり、さらに好ましくは2.30%である。
Mo: 0.01~2.50%
Molybdenum (Mo) dissolves in the parent austenite phase and increases the creep strength of steel materials used in high-temperature environments through solution strengthening. Mo also forms fine intermetallic compounds in high-temperature environments. Therefore, the creep strength of the steel material during use in a high-temperature environment is improved by precipitation strengthening. If the Mo content is less than 0.01%, the above-mentioned On the other hand, if the Mo content exceeds 2.50%, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the diffusion of Cr is suppressed in a high-temperature environment, and the effect is not sufficiently obtained. The Mo content is 0.01 to 2.50 %. The Mo content suppresses the formation of Cr2O3 on the steel surface in the environment. As a result, the steam oxidation resistance of the steel decreases. The lower limit is preferably 0.03%, more preferably 0.05%, and even more preferably 0.10%. The upper limit of the Mo content is preferably 2.45%, more preferably 2.40%, further preferably 2.35%, and further preferably 2.30%.

W:2.5~6.0%
タングステン(W)は、母相であるオーステナイトに固溶して、固溶強化により、高温環境で使用中の鋼材のクリープ強度を高める。Wはさらに、高温環境においてLaves相(FeW)等の微細な金属間化合物を生成して、析出強化により、高温環境で使用中の鋼材のクリープ強度を高める。Wはさらに、高温環境においてCrの拡散を促進し、高温環境での鋼材表面のCrの形成を促進する。その結果、鋼材の耐水蒸気酸化性が高まる。W含有量が2.5%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、W含有量が6.0%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性及び熱間加工性が低下する。したがって、W含有量は2.5~6.0%である。W含有量の好ましい下限は2.6%であり、さらに好ましくは2.7%であり、さらに好ましくは2.8%である。W含有量の好ましい上限は5.8%であり、さらに好ましくは5.5%であり、さらに好ましくは5.3%であり、さらに好ましくは5.0%である。
W: 2.5-6.0%
Tungsten (W) dissolves in the parent austenite phase and increases the creep strength of steel materials used in high-temperature environments through solution strengthening. W also forms Laves phase (Fe 2 W) etc. in high-temperature environments. W forms fine intermetallic compounds of Cr, which enhances the creep strength of steels in use at high temperatures through precipitation strengthening. W also promotes the diffusion of Cr in high temperature environments, and reduces the amount of Cr on the surface of steels in high temperature environments. As a result, the steam oxidation resistance of the steel material is improved. If the W content is less than 2.5%, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, On the other hand, if the W content exceeds 6.0%, the toughness and hot workability of the steel material are deteriorated even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the W content is 2.5 to 6.0%. The lower limit of the W content is preferably 2.6%, more preferably 2.7%, and even more preferably 2.8%. %. The upper limit of the W content is preferably 5.8%, more preferably 5.5%, further preferably 5.3%, and further preferably 5.0%.

Al:0.010~0.300%
アルミニウム(Al)は、Si及びMnと同様に、製造工程において鋼を脱酸する。Al含有量が0.010%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Al含有量が0.300%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、非金属介在物が多量に生成する。この場合、鋼材の熱間加工性及び高温環境でのクリープ強度が低下する。したがって、Al含有量は0.010~0.300%である。Al含有量の好ましい下限は0.015%であり、さらに好ましくは0.020%であり、さらに好ましくは0.025%である。Al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%であり、さらに好ましくは0.150%であり、さらに好ましくは0.100%である。
Al: 0.010-0.300%
Aluminum (Al), like Si and Mn, deoxidizes the steel during the manufacturing process. If the Al content is less than 0.010%, the other element contents can be within the range of this embodiment. On the other hand, if the Al content exceeds 0.300%, a large amount of nonmetallic inclusions is generated even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. In this case, the hot workability and creep strength in a high-temperature environment of the steel material are reduced. Therefore, the Al content is 0.010 to 0.300%. The preferable lower limit of the Al content is 0.015%. The upper limit of the Al content is preferably 0.250%, more preferably 0.200%, and even more preferably 0.025%. It is preferably 0.150%, and more preferably 0.100%.

V:0.01~1.00%
V(バナジウム)は、オーステナイト系ステンレス鋼材の高温環境での使用中において、Nと結合してV窒化物を形成する。V窒化物は、高温環境での鋼材のクリープ強度を高める。V含有量が0.01%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、V含有量が1.00%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温環境においてV窒化物が粗大化する。この場合、鋼材のクリープ延性が低下する。したがって、V含有量は0.01~1.00%である。V含有量の好ましい下限は0.02%であり、さらに好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは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%であり、さらに好ましくは0.70%である。
V:0.01~1.00%
Vanadium (V) combines with N to form V nitrides during use of austenitic stainless steel in high-temperature environments. V nitrides increase the creep strength of steel in high-temperature environments. V content If the V content is less than 0.01%, the above-mentioned effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, V nitrides will coarsen in a high temperature environment. In this case, the creep ductility of the steel material will decrease. Therefore, the V content should be 0.01 to 1 The preferred lower limit of the V content is 0.02%, more preferably 0.05%, and even more preferably 0.10%. The preferred upper limit of the V content is 0.90%. %, more preferably 0.80%, and even more preferably 0.70%.

B:0.0005~0.0500%
ボロン(B)は、結晶粒界に偏析して、高温環境において、Laves相に代表される金属間化合物及び炭化物の粒界での微細析出を促進する。B含有量が0.0005%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、B含有量が0.0500%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温環境での使用中の鋼材のクリープ強度及びクリープ延性が低下する。したがって、B含有量は0.0005~0.0500%である。B含有量の好ましい下限は0.0010%であり、さらに好ましくは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0.0400%であり、さらに好ましくは0.0300%であり、さらに好ましくは0.0200%であり、さらに好ましくは0.0100%であり、さらに好ましくは0.0070%であり、さらに好ましくは0.0050%であり、さらに好ましくは0.0048%であり、さらに好ましくは0.0046%であり、さらに好ましくは0.0045%である。
B: 0.0005-0.0500%
Boron (B) segregates at the grain boundaries and promotes fine precipitation of intermetallic compounds, such as the Laves phase, and carbides at the grain boundaries in high-temperature environments. If the B content is more than 0.0500%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of the other elements are within the range of this embodiment. Even within the range of the embodiment, the creep strength and creep ductility of the steel material during use in a high temperature environment are reduced. Therefore, the B content is 0.0005 to 0.0500%. The lower limit is 0.0010%, more preferably 0.0015%, and further preferably 0.0020%. The upper limit of the B content is preferably 0.0400%, more preferably 0.0300%, still more preferably 0.0200%, still more preferably 0.0100%, and still more preferably 0.0070%. %, more preferably 0.0050%, more preferably 0.0048%, more preferably 0.0046%, and even more preferably 0.0045%.

希土類元素(REM):0.001~0.100%
希土類元素(REM)は、Sを硫化物として固定し、鋼材の熱間加工性を高める。REMはさらに、鋼材表面に形成されるCrの鋼材表面への密着性を高める。REM含有量が0.001%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、REM含有量が0.100%を超えれば、他の元素含有量が本実施の範囲内であっても、酸化物等の介在物が過剰に多くなり、鋼材の溶接性が低下する。したがって、REM含有量は0.001~0.100%である。REM含有量の好ましい下限は0.003%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。REM含有量の好ましい上限は0.090%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.070%であり、さらに好ましくは0.050%である。
Rare earth elements (REM): 0.001-0.100%
Rare earth elements (REM) fix S as sulfides and improve the hot workability of steel. REM also improves the adhesion of Cr2O3 formed on the steel surface to the steel surface. If the REM content is less than 0.001%, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Even if the contents of other elements are within the ranges of the present embodiment, the amount of inclusions such as oxides will be excessively large, and the weldability of the steel material will decrease. Therefore, the REM content is set to 0.001 to 0.100. The preferred lower limit of the REM content is 0.003%, more preferably 0.005%, and even more preferably 0.010%. The preferred upper limit of the REM content is 0.090%. The content of C is preferably 0.080%, more preferably 0.070%, and even more preferably 0.050%.

本明細書において、REMとは、Sc、Y及びランタノイドの合計17元素の総称である。本実施形態の鋼材に含有されるREMがこれらの元素のうちの1種である場合、REM含有量は、含有されている元素の含有量を意味する。本実施形態に含有されるREMが2種以上である場合、REM含有量は、それらの元素の総含有量を意味する。REMは、一般的にミッシュメタルに含有される。たとえば、製鋼工程において、ミッシュメタルを鋼材に添加して、REM含有量が上記の範囲となるように調整してもよい。 In this specification, REM is a general term for 17 elements in total: Sc, Y, and lanthanides. When the REM contained in the steel material of this embodiment is one of these elements, the REM content means the content of the element contained. When the REM contained in this embodiment is two or more types, the REM content means the total content of those elements. REM is generally contained in misch metal. For example, misch metal may be added to the steel material in the steelmaking process to adjust the REM content to be within the above range.

N:0.15~0.35%
窒素(N)は、オーステナイト系ステンレス鋼材の高温環境での使用中において、V又はNbと結合して窒化物を形成する。これらの窒化物は、高温環境での使用中において、クリープ強度を高める。Nはさらに、鋼材中に固溶して、鋼材の強度を高める。Nはさらに、オーステナイトを安定化する。N含有量が0.15%未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、N含有量が0.35%を超えれば、窒化物が過剰に多く生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性及び熱間加工性が低下する。したがって、N含有量は0.15~0.35%である。N含有量の好ましい下限は0.16%であり、さらに好ましくは0.17%であり、さらに好ましくは0.18%である。N含有量の好ましい上限は0.32%であり、さらに好ましくは0.31%であり、さらに好ましくは0.30%である。
N: 0.15-0.35%
Nitrogen (N) combines with V or Nb to form nitrides during use of austenitic stainless steels in high-temperature environments. These nitrides increase creep strength during use in high-temperature environments. N also dissolves in the steel material to increase the strength of the steel material. N also stabilizes austenite. If the N content is less than 0.15%, the contents of other elements are not affected by the present invention. Even if the N content is within the range of the above-mentioned form, the above-mentioned effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the N content exceeds 0.35%, an excessive amount of nitrides is formed. In this case, Even within the range of this embodiment, the toughness and hot workability of the steel material are reduced. Therefore, the N content is 0.15 to 0.35%. The preferable lower limit of the N content is 0.16 %, more preferably 0.17%, and even more preferably 0.18%. The upper limit of the N content is preferably 0.32%, more preferably 0.31%, and even more preferably is 0.30%.

本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材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、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材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材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 material of this embodiment is composed of Fe and impurities. Here, impurities refer to substances that are mixed in from raw materials such as ore, scrap, or the manufacturing environment when the austenitic stainless steel material of this embodiment is industrially manufactured, and are acceptable within a range that does not adversely affect the austenitic stainless steel material of this embodiment.

[任意元素(Optional Elements)について]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、次の第1群~第3群から選択される1元素以上を含有してもよい。以下、第1群~第3群について説明する。
第1群:
Ti:0~0.100%
Cu:0~1.00%
Co:0~1.0%
Zr:0~0.100%
Ta:0~1.0%
Re:0~5.0%
第2群:
Ca:0~0.0500%
Mg:0~0.0500%
第3群
Hf:0~1.0%
[Regarding optional elements]
The chemical composition of the austenitic stainless steel material of this embodiment may further contain, in place of a portion of Fe, one or more elements selected from the following Groups 1 to 3. Groups 1 to 3 will be described below.
Group 1:
Ti: 0~0.100%
Cu: 0-1.00%
Co: 0 to 1.0%
Zr: 0-0.100%
Ta: 0 to 1.0%
Re: 0 to 5.0%
Group 2:
Ca: 0-0.0500%
Mg: 0-0.0500%
Group 3 Hf: 0-1.0%

[第1群(Ti、Cu、Co、Zr、Ta、Re)]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材はさらに、Feの一部に代えて、Ti、Cu、Co、Zr、Ta、及び、Reからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、高温環境での使用中において、鋼材のクリープ強度を高める。
[Group 1 (Ti, Cu, Co, Zr, Ta, Re)]
The austenitic stainless steel material of the present embodiment may further contain one or more elements selected from the group consisting of Ti, Cu, Co, Zr, Ta, and Re in place of a portion of Fe. All of the above elements are optional and increase the creep strength of the steel during use in high temperature environments.

Ti:0~0.100%
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ti含有量は0%であってもよい。含有される場合、Tiは、オーステナイト系ステンレス鋼材の高温環境での使用中において、Nと結合して窒化物を形成する。Ti窒化物は、鋼材の高温環境での使用中において、クリープ強度を高める。Tiが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ti含有量が0.100%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ti窒化物が粗大化して、高温環境での使用中において、鋼材のクリープ延性が低下する。したがって、Ti含有量は0~0.100%である。Ti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%であり、さらに好ましくは0.005%である。Ti含有量の好ましい上限は0.090%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.070%である。
Ti: 0~0.100%
Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained. In other words, the Ti content may be 0%. If contained, Ti is added to the austenitic stainless steel material during use in a high-temperature environment. In this case, Ti bonds with N to form nitrides. Ti nitrides increase the creep strength of steel materials during use in high-temperature environments. The above effect can be obtained to some extent if even a small amount of Ti is contained. However, If the Ti content exceeds 0.100%, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, Ti nitrides become coarse, and the creep ductility of the steel material is deteriorated during use in a high-temperature environment. Therefore, the Ti content is 0 to 0.100%. The lower limit of the Ti content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, and even more preferably 0.005%. The upper limit of the Ti content is preferably 0.090%, more preferably 0.080%, and further preferably 0.070%.

Cu:0~1.00%
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Cu含有量は0%であってもよい。含有される場合、Cuは、高温環境での使用中において、鋼材中にCu相として析出する。Cu相は高温環境で使用中の鋼材のクリープ強度を高める。Cuが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Cu含有量が1.00%を超えれば、原料コストが高くなる。したがって、Cu含有量は0~1.00%である。Cu含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。Cu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%であり、さらに好ましくは0.70%であり、さらに好ましくは0.60%であり、さらに好ましくは0.50%である。
Cu: 0-1.00%
Copper (Cu) is an optional element and may not be contained. In other words, the Cu content may be 0%. When contained, Cu is added to the steel material during use in a high-temperature environment. Cu precipitates as the Cu phase. The Cu phase increases the creep strength of steel materials used in high-temperature environments. Even if only a small amount of Cu is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Cu content exceeds 1.00%, If Cu is added, the raw material cost will be high. Therefore, the Cu content is 0 to 1.00%. The lower limit of the Cu content is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, and even more preferably The upper limit of the Cu content is preferably 0.90%, more preferably 0.80%, still more preferably 0.70%, and still more preferably 0.60%. , and more preferably 0.50%.

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。つまり、Co含有量は0%であってもよい。含有される場合、Coは鋼材の組織を安定化して、高温環境で使用中の鋼材のクリープ強度を高める。Coが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Co含有量が1.0%を超えれば、原料コストが高くなる。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含有量の好ましい上限は0.9%であり、さらに好ましくは0.8%であり、さらに好ましくは0.7%である。
Co: 0 to 1.0%
Cobalt (Co) is an optional element and may not be contained. That is, the Co content may be 0%. When contained, Co stabilizes the structure of the steel material and increases the creep strength of the steel material during use in a high-temperature environment. If even a small amount of Co is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, if the Co content exceeds 1.0%, the raw material cost becomes high. Therefore, the Co content is 0 to 1.0%. The preferred lower limit of the Co content is 0.1%, and more preferably 0.2%. The preferred upper limit of the Co content is 0.9%, and more preferably 0.8%, and more preferably 0.7%.

Zr:0~0.100%
ジルコニウム(Zr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Zr含有量は0%であってもよい。含有される場合、Zrは、N及びOと結合してZr窒化物又はZr酸化物を形成する。これらの窒化物及び酸化物は、微細炭窒化物の析出核となり、高温環境での使用中の鋼材のクリープ強度を高める。Zrが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Zr含有量が0.100%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Zr窒化物及びZr酸化物が多量に生成する。この場合、鋼材の熱間加工性及び溶接性が低下する。したがって、Zr含有量は0~0.100%である。Zr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%であり、さらに好ましくは0.003%である。Zr含有量の好ましい上限は0.090%であり、さらに好ましくは0.080%であり、さらに好ましくは0.050%であり、さらに好ましくは0.040%である。
Zr: 0-0.100%
Zirconium (Zr) is an optional element and may not be contained. In other words, the Zr content may be 0%. When contained, Zr combines with N and O to form Zr nitride or Zr oxides are formed. These nitrides and oxides become nuclei for the precipitation of fine carbonitrides, and increase the creep strength of steel materials during use in high-temperature environments. Even a small amount of Zr can achieve the above effects. However, if the Zr content exceeds 0.100%, a large amount of Zr nitrides and Zr oxides are produced even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. In this case, the hot workability and weldability of the steel material are deteriorated. Therefore, the Zr content is 0 to 0.100%. The lower limit of the Zr content is preferably 0.001%, and more preferably 0.002%. %, and more preferably 0.003%. The upper limit of the Zr content is preferably 0.090%, more preferably 0.080%, still more preferably 0.050%, and still more preferably is 0.040%.

Ta:0~1.0%
タンタル(Ta)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ta含有量は0%であってもよい。含有される場合、Taは炭窒化物の微細化を促進する。その結果、高温環境での使用中における鋼材のクリープ強度を高める。Taが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ta含有量が1.0%を超えれば、析出物が過剰に多く生成して、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。したがって、Ta含有量は0~1.0%である。Ta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%であり、さらに好ましくは0.3%である。Ta含有量の好ましい上限は0.9%であり、さらに好ましくは0.8%であり、さらに好ましくは0.7%である。
Ta: 0 to 1.0%
Tantalum (Ta) is an optional element and may not be contained. That is, the Ta content may be 0%. When contained, Ta promotes refinement of carbonitrides. As a result, the creep strength of the steel material during use in a high-temperature environment is increased. If even a small amount of Ta is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, if the Ta content exceeds 1.0%, excessively large amounts of precipitates are generated, and the toughness of the steel material decreases even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the Ta content is 0 to 1.0%. The preferred lower limit of the Ta content is 0.1%, more preferably 0.2%, and more preferably 0.3%. The preferred upper limit of the Ta content is 0.9%, more preferably 0.8%, and more preferably 0.7%.

Re:0~5.0%
レニウム(Re)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Re含有量は0%であってもよい。含有される場合、Reは鋼材に固溶して、高温環境での使用中における鋼材のクリープ強度を高める。Reが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Re含有量が5.0%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Re含有量は0~5.0%である。Re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%であり、さらに好ましくは0.5%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。Reの好ましい上限は4.8%であり、さらに好ましくは4.6%である。
Re: 0 to 5.0%
Rhenium (Re) is an optional element and may not be contained. That is, the Re content may be 0%. When contained, Re dissolves in the steel material and increases the creep strength of the steel material during use in a high-temperature environment. If even a small amount of Re is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, if the Re content exceeds 5.0%, the hot workability of the steel material decreases even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the Re content is 0 to 5.0%. The preferred lower limit of the Re content is 0.1%, more preferably 0.2%, more preferably 0.5%, more preferably 1.0%, more preferably 1.5%, and more preferably 2.0%. The preferred upper limit of Re is 4.8%, more preferably 4.6%.

[第2群(Ca、Mg)]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材はさらに、Feの一部に代えて、Ca及びMgからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の熱間加工性を高める。
[Group 2 (Ca, Mg)]
The austenitic stainless steel material of the present embodiment may further contain one or more elements selected from the group consisting of Ca and Mg in place of a portion of Fe. All of these elements are optional elements, Improves the hot workability of steel.

Ca:0~0.0500%
カルシウム(Ca)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ca含有量は0%であってもよい。含有される場合、Caは、Sを硫化物として固定して、鋼材の熱間加工性を高める。Caはさらに、鋼を脱酸する。Caが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ca含有量が0.0500%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性及び熱間加工性が低下する。したがって、Ca含有量は0~0.0500%である。Caの好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%であり、さらに好ましくは0.0020%であり、さらに0.0050%であり、さらに好ましくは0.0100%である。Ca含有量の好ましい上限は0.0400%である。
Ca: 0-0.0500%
Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. In other words, the Ca content may be 0%. When contained, Ca fixes S as sulfides and improves the strength of the steel material. Improves hot workability. Ca also deoxidizes the steel. Even if even a small amount of Ca is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Ca content exceeds 0.0500%, the other elements Even if the content is within the range of this embodiment, the toughness and hot workability of the steel material are reduced. Therefore, the Ca content is 0 to 0.0500%. The preferable lower limit of Ca is 0.0001%. and more preferably 0.0005%, more preferably 0.0010%, more preferably 0.0020%, more preferably 0.0050%, and even more preferably 0.0100%. The preferred upper limit of the Ca content is 0.0400%.

Mg:0~0.0500%
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。つまり、Mg含有量は0%であってもよい。含有される場合、Mgは、Sを硫化物として固定して、鋼材の熱間加工性を高める。Mgが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Mg含有量が0.0500%を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性及び熱間加工性が低下する。したがって、Mg含有量は0~0.0500%である。Mgの好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%であり、さらに好ましくは0.0020%であり、さらに好ましくは0.0050%である。Mg含有量の好ましい上限は0.0400%であり、さらに好ましくは0.0300%である。
Mg: 0-0.0500%
Magnesium (Mg) is an optional element and may not be contained. In other words, the Mg content may be 0%. When Mg is contained, Mg fixes S as sulfides and improves the strength of the steel material. The hot workability is improved. If even a small amount of Mg is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Mg content exceeds 0.0500%, the contents of other elements within the range of this embodiment are Even if Mg is present, the toughness and hot workability of the steel material will decrease. Therefore, the Mg content is 0 to 0.0500%. The preferable lower limit of Mg is 0.0001%, and more preferably 0.0005%. The upper limit of the Mg content is preferably 0.0400%, more preferably 0.0010%, more preferably 0.0020%, and even more preferably 0.0050%. It is 0.0300%.

[第3群(Hf)]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材はさらに、Feの一部に代えて、Hfを含有してもよい。
Hf:0~1.0%
ハフニウム(Hf)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Hf含有量は0%であってもよい。含有される場合、Hfは、Ta、Zr及びREMの作用を高める。Hfが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Hf含有量が1.0%を超えれば、非金属介在物が多量に生成する。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性、熱間加工性及び溶接性が低下する。したがって、Hf含有量は0~1.0%である。Hf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%であり、さらに好ましくは0.3%である。Hf含有量の好ましい上限は0.9%であり、さらに好ましくは0.8%である。
[Third Group (Hf)]
The austenitic stainless steel material of this embodiment may further contain Hf in place of a portion of Fe.
Hf: 0 to 1.0%
Hafnium (Hf) is an optional element and may not be contained. That is, the Hf content may be 0%. When contained, Hf enhances the action of Ta, Zr and REM. If even a small amount of Hf is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Hf content exceeds 1.0%, a large amount of nonmetallic inclusions is generated. In this case, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the toughness, hot workability and weldability of the steel material are reduced. Therefore, the Hf content is 0 to 1.0%. The preferable lower limit of the Hf content is 0.1%, more preferably 0.2%, and more preferably 0.3%. The preferable upper limit of the Hf content is 0.9%, and more preferably 0.8%.

[式(1)について]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材ではさらに、ASTM E112-88に準拠して測定されたオーステナイト系ステンレス鋼材の結晶粒度番号Dが、式(1)を満たす。
2W/7-Mo+3D/4≧3.00 (1)
ここで、式(1)中のDには、結晶粒度番号が代入され、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。
[Regarding formula (1)]
Furthermore, in the austenitic stainless steel material of this embodiment, the grain size number D of the austenitic stainless steel material measured in accordance with ASTM E112-88 satisfies formula (1).
2W/7-Mo+3D/4≧3.00 (1)
Here, the grain size number is substituted for D in formula (1), and the content (mass%) of the corresponding element is substituted for each element symbol in formula (1).

F1=2W/7-Mo+3D/4と定義する。F1は、高温環境での鋼材表面のCrの形成度合いを示す指標である。上述のとおり、Wは高温環境でのCrの拡散を促進する。Moは高温環境でのCrの拡散を抑制する。そして、結晶粒度番号Dが大きいほど、Crの拡散が促進される。 It is defined as F1 = 2W/7 - Mo + 3D/4. F1 is an index showing the degree of Cr2O3 formation on the steel surface in a high temperature environment. As described above, W promotes the diffusion of Cr in a high temperature environment. Mo suppresses the diffusion of Cr in a high temperature environment. And, the larger the grain size number D, the more the diffusion of Cr is promoted.

F1が3.00以上であれば、高温環境において、Crが十分に拡散する。そのため、高温環境でのオーステナイト系ステンレス鋼材の使用中において、鋼材表面にCrが均一に生成しやすくなる。その結果、オーステナイト系ステンレス鋼材の高温環境での耐水蒸気酸化性が十分に高まる。F1の好ましい下限は3.10であり、さらに好ましくは3.20であり、さらに好ましくは3.30であり、さらに好ましくは3.50であり、さらに好ましくは3.80である。F1は計算値の小数第三位を四捨五入して得られた値(つまり、小数第二位の値)である。 If F1 is 3.00 or more, Cr is sufficiently diffused in a high-temperature environment. Therefore, Cr2O3 is easily generated uniformly on the steel surface during use of the austenitic stainless steel material in a high-temperature environment. As a result, the steam oxidation resistance of the austenitic stainless steel material in a high-temperature environment is sufficiently improved. The preferable lower limit of F1 is 3.10, more preferably 3.20, more preferably 3.30, more preferably 3.50, and more preferably 3.80. F1 is a value obtained by rounding off the second decimal place of the calculated value (i.e., the value to the second decimal place).

[オーステナイト系ステンレス鋼材の結晶粒度番号Dについて]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の結晶粒度番号Dは、次の方法で求めることができる。オーステナイト系ステンレス鋼材の厚さ中央位置から1個のサンプルを採取する。オーステナイト系ステンレス鋼材が鋼管である場合、肉厚中央位置からサンプルを採取する。オーステナイト系ステンレス鋼材が鋼板である場合、板幅中央位置であって、かつ、板厚中央位置から、サンプルを採取する。オーステナイト系ステンレス鋼材が棒鋼である場合、長手方向に垂直な断面の中心位置からサンプルを採取する。
[Regarding grain size number D of austenitic stainless steel material]
The grain size number D of the austenitic stainless steel material of this embodiment can be determined by the following method. Take one sample from the center position of the thickness of the austenitic stainless steel material. If the austenitic stainless steel material is a steel pipe, take a sample from the center position of the wall thickness. If the austenitic stainless steel material is a steel plate, take a sample from the center position of the plate width and the center position of the plate thickness. If the austenitic stainless steel material is a steel bar, take a sample from the center position of a cross section perpendicular to the longitudinal direction.

採取したサンプルの表面のうち、オーステナイト系ステンレス鋼材の長手方向に垂直な断面を、観察面とする。観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨後の観察面を、塩酸及び硝酸の混合溶液を用いて腐食して、観察面のオーステナイトの結晶粒界を現出させる。腐食された観察面の任意の3視野を観察して、ASTM E112-88に準拠して、次の式に基づいて、オーステナイト結晶粒の結晶粒度番号を求める。各視野の面積は0.75mmとする。3視野の結晶粒度番号の算術平均値を、結晶粒度番号Dと定義する。
結晶粒度番号D=-3.2877-6.6439log10
ここで、Lは結晶粒内を横切る試験線の1結晶粒当たりの平均線分長(mm)である。
Of the surfaces of the collected samples, a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the austenitic stainless steel material is taken as the observation surface. The observation surface is mirror-polished. The mirror-polished observation surface is corroded using a mixed solution of hydrochloric acid and nitric acid to reveal the austenite grain boundaries on the observation surface. Three arbitrary fields of view on the corroded observation surface are observed, and the grain size number of the austenite grains is determined based on the following formula in accordance with ASTM E112-88. The area of each field is 0.75 mm2 . The arithmetic average value of the grain size numbers of the three fields of view is defined as the grain size number D.
Grain size number D = -3.2877-6.6439log 10 L
Here, L is the average line segment length (mm) per crystal grain of the test line crossing the crystal grain.

オーステナイト系ステンレス鋼材の結晶粒度番号Dを求めるためには、上述の各視野(0.75mm)における未再結晶領域が面積率で20%未満であることが前提である。つまり、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材において、上述の3つの視野の各々において、未再結晶領域の面積率が20%未満であれば、結晶粒度番号を決定できる。上述の3視野のうち1視野でも結晶粒度番号が測定できない場合、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の結晶粒度番号Dを決定できない。 In order to obtain the grain size number D of the austenitic stainless steel material, it is a prerequisite that the area ratio of the unrecrystallized region in each of the above-mentioned fields (0.75 mm2 ) is less than 20%. In other words, in the austenitic stainless steel material of this embodiment, if the area ratio of the unrecrystallized region in each of the above-mentioned three fields is less than 20%, the grain size number can be determined. If the grain size number cannot be measured in even one of the above-mentioned three fields, the grain size number D of the austenitic stainless steel material of this embodiment cannot be determined.

なお、ミクロ組織中における未再結晶領域の面積率は次の方法で測定できる。上述の結晶粒度番号Dを決定するときに用いる視野(面積は0.75mm)において、コントラストにより、未再結晶領域と、未再結晶領域以外の領域とは明確に区別可能である。そこで、各視野において、未再結晶領域の面積を求める。未再結晶領域の面積と、視野面積(0.75mm)とに基づいて、未再結晶領域の面積率(%)を求める。 The area ratio of the unrecrystallized region in the microstructure can be measured by the following method. In the visual field (area 0.75 mm2 ) used to determine the above-mentioned grain size number D, the unrecrystallized region and the region other than the unrecrystallized region can be clearly distinguished by contrast. Therefore, the area of the unrecrystallized region is calculated in each visual field. The area ratio (%) of the unrecrystallized region is calculated based on the area of the unrecrystallized region and the visual field area (0.75 mm2 ).

[鋼材表層の酸素濃度について]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材ではさらに、オーステナイト系ステンレス鋼材の表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満である。要するに、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材では、表面に酸化スケールが実質的に存在していない。
[Oxygen concentration on the surface of steel material]
Furthermore, in the austenitic stainless steel material of this embodiment, the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface of the austenitic stainless steel material is less than 1.00 mass %. In other words, in the austenitic stainless steel material of this embodiment, substantially no oxide scale is present on the surface.

オーステナイト系ステンレス鋼材の表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%以上である場合、鋼材表面に酸化スケールが存在していることを意味する。ここで、酸化スケールとは、Fe酸化物、及び/又はFe-Crスピネル酸化物からなる。表面に酸化スケールが存在すれば、高温環境で使用中のオーステナイト系ステンレス鋼材の表面において、酸化スケールがCrの形成を阻害する。この場合、Crが鋼材表面に均一に生成しにくい。その結果、高温環境における鋼材の耐水蒸気酸化性が低下する。 When the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface of an austenitic stainless steel material is 1.00 mass% or more, it means that an oxide scale is present on the surface of the steel material. Here, the oxide scale consists of Fe oxides and/or Fe-Cr spinel oxides. If an oxide scale is present on the surface, the oxide scale inhibits the formation of Cr 2 O 3 on the surface of the austenitic stainless steel material during use in a high-temperature environment. In this case, Cr 2 O 3 is unlikely to be formed uniformly on the steel material surface. As a result, the steam oxidation resistance of the steel material in a high-temperature environment is reduced.

オーステナイト系ステンレス鋼材の表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満であれば、鋼材表面において酸化スケールが実質的に存在していない。この場合、高温環境で使用中のオーステナイト系ステンレス鋼材の表面において、Crが均一に生成しやすくなる。その結果、高温環境における鋼材の耐水蒸気酸化性が高まる。 When the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface of the austenitic stainless steel material is less than 1.00 mass%, substantially no oxide scale is present on the steel surface. In this case, Cr2O3 is easily generated uniformly on the surface of the austenitic stainless steel material during use in a high-temperature environment. As a result, the steam oxidation resistance of the steel material in a high-temperature environment is improved.

[酸素濃度の測定方法]
オーステナイト系ステンレス鋼材の表面から1μm深さ位置での酸素濃度は、次の方法で測定できる。オーステナイト系ステンレス鋼材の表面を含むサンプルを採取する。採取したサンプルの表面のうち、オーステナイト系ステンレス鋼材の表面に相当する面を、観察面とする。観察面に対して、深さ方向にX線電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy:以下、XPSという)の深さ方向分析を実施する。このとき、ビーム径を100μmとして、深さ方向に48nmピッチで深さ方向分析を実施する。深さ方向分析では、酸素濃度(質量%)を測定する。観察面から1μm深さ位置での酸素濃度(質量%)を測定する。上記方法により、オーステナイト系ステンレス鋼材の表面の3箇所で、表面から1μm(=1008nm)深さ位置での酸素濃度(質量%)を求める。求めた酸素濃度の算術平均値を、そのオーステナイト系ステンレス鋼材の表面から1μm深さ位置での酸素濃度(質量%)と定義する。
[Method of measuring oxygen concentration]
The oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface of the austenitic stainless steel material can be measured by the following method. A sample including the surface of the austenitic stainless steel material is collected. The surface of the collected sample that corresponds to the surface of the austenitic stainless steel material is used as the observation surface. A depth direction analysis is performed on the observation surface in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (hereinafter referred to as XPS). At this time, the beam diameter is set to 100 μm, and the depth direction analysis is performed at a pitch of 48 nm in the depth direction. In the depth direction analysis, the oxygen concentration (mass %) is measured. The oxygen concentration (mass %) at a depth of 1 μm from the observation surface is measured. By the above method, the oxygen concentration (mass %) at three points on the surface of the austenitic stainless steel material is determined at a depth of 1 μm (= 1008 nm) from the surface. The arithmetic average value of the determined oxygen concentrations is defined as the oxygen concentration (mass %) at a depth of 1 μm from the surface of the austenitic stainless steel material.

本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の表面から1μm深さ位置での酸素濃度の好ましい上限は0.80質量%であり、さらに好ましくは0.50質量%であり、さらに好ましくは0.30質量%であり、さらに好ましくは0.10質量%であり、さらに好ましくは0.05質量%であり、さらに好ましくは0.01質量%である。 The preferred upper limit of the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface of the austenitic stainless steel material of this embodiment is 0.80 mass%, more preferably 0.50 mass%, more preferably 0.30 mass%, more preferably 0.10 mass%, more preferably 0.05 mass%, and even more preferably 0.01 mass%.

[好ましい結晶粒度番号D]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材のオーステナイト結晶粒の結晶粒度番号Dは、好ましくは、2.50~8.00である。結晶粒度番号Dが2.50以上であれば、高温環境においてCrが鋼材内部から鋼材表面に向かって拡散するための経路(粒界)が十分に形成されている。そのため、高温環境においてCrがさらに拡散しやすくなり、高温環境において、鋼材表面にCrがさらに均一に生成しやすくなる。また、結晶粒度番号Dが8.00以下であれば、高温環境でのクリープ強度を高く維持できる。したがって、好ましい結晶粒度番号Dは、2.50~8.00である。結晶粒度番号Dのさらに好ましい下限は2.55であり、さらに好ましくは2.60であり、さらに好ましくは2.65であり、さらに好ましくは2.70である。結晶粒度番号Dのさらに好ましい上限は7.80であり、さらに好ましくは7.50である。
[Preferred Grain Size Number D]
The grain size number D of the austenitic grains of the austenitic stainless steel material of this embodiment is preferably 2.50 to 8.00. If the grain size number D is 2.50 or more, a path (grain boundary) for Cr to diffuse from the inside of the steel material to the steel material surface in a high temperature environment is sufficiently formed. Therefore, Cr is more easily diffused in a high temperature environment, and Cr 2 O 3 is more easily generated uniformly on the steel material surface in a high temperature environment. In addition, if the grain size number D is 8.00 or less, the creep strength in a high temperature environment can be maintained high. Therefore, the preferred grain size number D is 2.50 to 8.00. A more preferred lower limit of the grain size number D is 2.55, more preferably 2.60, more preferably 2.65, and even more preferably 2.70. A more preferred upper limit of the grain size number D is 7.80, and even more preferably 7.50.

[好ましい算術平均粗さRa]
本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材ではさらに、鋼材表面の好ましい算術平均粗さRaが10.00μm以下である。
[Preferable arithmetic average roughness Ra]
In the austenitic stainless steel material of this embodiment, the arithmetic mean roughness Ra of the steel material surface is preferably 10.00 μm or less.

鋼材表面の粗さは、Crが形成される表面積に相当する。鋼材表面の算術平均粗さRaが10.00μm以下であれば、鋼材の表面が平坦であり、表面積が小さい。この場合、Crの形成がさらに容易になる。その結果、高温環境での鋼材の耐水蒸気酸化性がさらに高まる。 The roughness of the steel surface corresponds to the surface area on which Cr2O3 is formed. If the arithmetic mean roughness Ra of the steel surface is 10.00 μm or less, the surface of the steel is flat and has a small surface area. In this case, the formation of Cr2O3 becomes easier. As a result, the steam oxidation resistance of the steel in a high-temperature environment is further improved.

[算術平均粗さRaの測定方法]
オーステナイト系ステンレス鋼材表面の算術平均粗さRaは、JIS B 0601(2013)に規定された算術平均粗さの測定方法により測定する。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼材の表面において、任意の10箇所を測定箇所とする。各測定箇所において、鋼材の長手方向に延びる評価長さで、算術平均粗さRaを測定する。評価長さは、基準長さ(カットオフ波長)の5倍とする。算術平均粗さRaの測定は、レーザー測定式の粗さ計を用いて行い、測定速度は、0.5mm/秒とする。求めた10個の算術平均粗さRaのうち、最大の算術平均粗さRa、2番目に大きい算術平均粗さRa、最小の算術平均粗さRa、及び、2番目に小さい算術平均粗さRaを除いた、6個の算術平均粗さRaの算術平均値を、「算術平均粗さRa」(μm)と定義する。
[Method of measuring arithmetic mean roughness Ra]
The arithmetic mean roughness Ra of the austenitic stainless steel surface is measured by the arithmetic mean roughness measurement method specified in JIS B 0601 (2013). Specifically, 10 arbitrary locations are measured on the surface of the austenitic stainless steel. At each measurement location, the arithmetic mean roughness Ra is measured over an evaluation length extending in the longitudinal direction of the steel. The evaluation length is 5 times the reference length (cutoff wavelength). The arithmetic mean roughness Ra is measured using a laser measurement type roughness meter, and the measurement speed is 0.5 mm/sec. Of the 10 arithmetic mean roughnesses Ra obtained, the arithmetic mean value of the six arithmetic mean roughnesses Ra excluding the maximum arithmetic mean roughness Ra, the second maximum arithmetic mean roughness Ra, the minimum arithmetic mean roughness Ra, and the second minimum arithmetic mean roughness Ra is defined as the "arithmetic mean roughness Ra" (μm).

本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材表面の算術平均粗さRaのさらに好ましい上限は9.50μmであり、さらに好ましくは9.00μmであり、さらに好ましくは8.50μmであり、さらに好ましくは8.00μmである。算術平均粗さRaの下限は特に限定されない。しかしながら、工業生産を考慮すれば、算術平均粗さRaの好ましい下限は0.10μmであり、さらに好ましくは0.50μmであり、さらに好ましくは0.80μmである。 The more preferred upper limit of the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the austenitic stainless steel material of this embodiment is 9.50 μm, more preferably 9.00 μm, more preferably 8.50 μm, and even more preferably 8.00 μm. The lower limit of the arithmetic mean roughness Ra is not particularly limited. However, taking industrial production into consideration, the preferred lower limit of the arithmetic mean roughness Ra is 0.10 μm, more preferably 0.50 μm, and even more preferably 0.80 μm.

以上の説明のとおり、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材では、上述の化学組成を有し、結晶粒度番号Dが式(1)を満たす。さらに、表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満である。そのため、高温環境において、優れた耐水蒸気酸化性が得られる。 As explained above, the austenitic stainless steel material of this embodiment has the above-mentioned chemical composition, and the grain size number D satisfies formula (1). Furthermore, the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface is less than 1.00 mass %. Therefore, excellent steam oxidation resistance is obtained in high-temperature environments.

[製造方法]
上述の本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法を説明する。以降に説明するオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法は、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法の一例である。したがって、上述の構成を有するオーステナイト系ステンレス鋼材は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法の好ましい一例である。
[Production method]
A method for producing the austenitic stainless steel material of the present embodiment described above will be described. The method for producing the austenitic stainless steel material described below is one example of the method for producing the austenitic stainless steel material of the present embodiment. Therefore, the austenitic stainless steel material having the above-mentioned configuration may be produced by a production method other than the production method described below. However, the production method described below is a preferred example of the method for producing the austenitic stainless steel material of the present embodiment.

本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法は、素材を準備する工程(準備工程)と、素材に対して熱間加工を実施して中間鋼材を製造する工程(熱間加工工程)と、熱間加工工程後の中間鋼材に対して酸洗処理を実施した後冷間加工を実施する工程(冷間加工工程)と、冷間加工後の中間鋼材に対して、溶体化処理を実施する工程(溶体化処理工程)と、溶体化処理工程後の中間鋼材に対して酸洗処理を実施して、表面のスケールを除去する工程(酸洗処理工程)とを含む。以下、各工程について説明する。 The manufacturing method of the austenitic stainless steel material of this embodiment includes a process of preparing a material (preparation process), a process of performing hot working on the material to produce an intermediate steel material (hot working process), a process of performing pickling on the intermediate steel material after the hot working process and then performing cold working (cold working process), a process of performing solution treatment on the intermediate steel material after the cold working process (solution treatment process), and a process of performing pickling on the intermediate steel material after the solution treatment process to remove surface scale (pickling treatment process). Each process will be described below.

[準備工程]
準備工程では、上述の化学組成を有する素材を準備する。素材は第三者から供給されてもよいし、製造してもよい。素材はインゴットであってもよいし、スラブ、ブルーム、ビレットであってもよい。素材を製造する場合、次の方法により、素材を製造する。上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。製造された溶鋼を用いて、造塊法によりインゴットを製造する。製造された溶鋼を用いて、連続鋳造法によりスラブ、ブルーム、ビレット(円柱素材)を製造してもよい。製造されたインゴット、スラブ、ブルームに対して熱間加工を実施して、ビレットを製造してもよい。たとえば、インゴットに対して熱間鍛造を実施して、円柱状のビレットを製造し、このビレットを素材(円柱素材)としてもよい。この場合、熱間加工開始直前の素材の温度は特に限定されないが、たとえば、900~1300℃である。
[Preparation process]
In the preparation step, a material having the above-mentioned chemical composition is prepared. The material may be supplied from a third party or may be manufactured. The material may be an ingot, a slab, a bloom, or a billet. When manufacturing the material, the material is manufactured by the following method. Molten steel having the above-mentioned chemical composition is manufactured. The manufactured molten steel is used to manufacture an ingot by an ingot casting method. The manufactured molten steel may be used to manufacture a slab, a bloom, or a billet (cylindrical material) by a continuous casting method. The manufactured ingot, slab, or bloom may be subjected to hot working to manufacture a billet. For example, hot forging may be performed on an ingot to manufacture a cylindrical billet, and this billet may be used as the material (cylindrical material). In this case, the temperature of the material immediately before the start of hot working is not particularly limited, but is, for example, 900 to 1300°C.

[熱間加工工程]
熱間加工工程では、素材に対して熱間加工を実施して、所定の形状の中間鋼材を製造する。中間鋼材はたとえば鋼管であってもよいし、鋼板であってもよいし、棒鋼であってもよい。
[Hot processing process]
In the hot working step, hot working is performed on the raw material to produce an intermediate steel material having a predetermined shape. The intermediate steel material may be, for example, a steel pipe, a steel plate, or a steel bar.

熱間加工を実施する前に、素材を加熱する。素材の加熱温度は特に限定されないが、たとえば、900~1300℃である。 Before hot working, the material is heated. The heating temperature of the material is not particularly limited, but is, for example, 900 to 1300°C.

中間鋼材が鋼管である場合、熱間加工工程では、次の加工を実施する。素材として、円柱素材を準備する。機械加工により、円柱素材の中心軸に沿った貫通孔を形成する。貫通孔が形成された円柱素材に対して、ユジーンセジュルネ法に代表される熱間押出を実施して、中間鋼材(鋼管)を製造する。熱間押出に代えて、マンネスマン法による穿孔圧延を実施して、鋼管を製造してもよい。この場合、素材を、穿孔機を用いて穿孔圧延する。穿孔圧延された素材をさらに、マンドレルミル、レデューサ、サイジングミル等により熱間圧延して中間鋼材(鋼管)にする。 When the intermediate steel material is a steel pipe, the following processing is carried out in the hot working process. A cylindrical material is prepared as the material. A through hole is formed along the central axis of the cylindrical material by machining. The cylindrical material with the through hole is subjected to hot extrusion, typically the Ugine-Séjournet process, to produce the intermediate steel material (steel pipe). Instead of hot extrusion, piercing and rolling according to the Mannesmann process may be carried out to produce the steel pipe. In this case, the material is pierced and rolled using a piercing machine. The pierced and rolled material is further hot rolled using a mandrel mill, reducer, sizing mill, etc. to produce the intermediate steel material (steel pipe).

中間鋼材が鋼板である場合、熱間加工工程では、次の熱間圧延を実施する。一対のワークロールを備える1又は複数の圧延機を用いる。素材に対して圧延機を用いて熱間圧延を実施して、鋼板を製造する。 When the intermediate steel material is a steel plate, the hot working process involves the following hot rolling: one or more rolling mills equipped with a pair of work rolls are used. The material is hot rolled using the rolling mill to produce the steel plate.

中間鋼材が棒鋼である場合、熱間加工工程では、たとえば、粗圧延工程と、仕上げ圧延工程とを含む。粗圧延工程では、素材を熱間圧延してビレットを製造する。粗圧延工程はたとえば、分塊圧延機を用いる。分塊圧延機の下流に連続圧延機が設置されている場合、分塊圧延後のビレットに対してさらに、連続圧延機を用いて熱間圧延を実施して、さらにサイズの小さいビレットを製造してもよい。連続圧延機では、たとえば、一対の水平ロールを有する水平スタンドと、一対の垂直ロールを有する垂直スタンドとが交互に一列に配列される。仕上げ圧延工程では、粗圧延工程後のビレットを周知の温度(900~1300℃)で再加熱する。仕上げ圧延工程では、加熱後のビレットに対して、連続圧延機を用いて熱間圧延を実施して、棒鋼を製造する。 When the intermediate steel material is a steel bar, the hot working process includes, for example, a rough rolling process and a finish rolling process. In the rough rolling process, the material is hot rolled to produce a billet. For example, a blooming mill is used for the rough rolling process. If a continuous rolling mill is installed downstream of the blooming mill, the billet after blooming may be further hot rolled using the continuous rolling mill to produce a smaller billet. In the continuous rolling mill, for example, a horizontal stand having a pair of horizontal rolls and a vertical stand having a pair of vertical rolls are alternately arranged in a row. In the finish rolling process, the billet after the rough rolling process is reheated at a known temperature (900 to 1300°C). In the finish rolling process, the heated billet is hot rolled using the continuous rolling mill to produce a steel bar.

なお、熱間加工工程として熱間鍛造を実施して、中間鋼材(鋼管、鋼板、棒鋼)を製造してもよい。熱間鍛造はたとえば、鍛伸鍛造である。 Note that hot forging may be carried out as a hot working process to produce intermediate steel products (steel pipes, steel plates, steel bars). Hot forging is, for example, stretch forging.

[冷間加工工程]
冷間加工工程では、中間鋼材に対して、酸洗処理を実施した後、冷間加工を実施する。中間鋼材が鋼管又は棒鋼である場合、冷間加工はたとえば、冷間抽伸である。中間鋼材が鋼板である場合、冷間加工はたとえば、冷間圧延である。冷間加工工程における減面率は特に限定されないが、たとえば、10~90%である。
[Cold working process]
In the cold working step, the intermediate steel material is subjected to pickling treatment and then cold working. When the intermediate steel material is a steel pipe or a steel bar, the cold working is, for example, cold drawing. When the intermediate steel material is a steel plate, the cold working is, for example, cold rolling. The reduction in area in the cold working step is not particularly limited, but is, for example, 10 to 90%.

[溶体化処理工程]
溶体化処理工程では、冷間加工工程後の中間鋼材に対して、溶体化処理を実施する。溶体化処理により、中間鋼材中の析出物を固溶する。溶体化処理工程ではさらに、鋼材中のオーステナイト結晶粒を調整する。
[Solution treatment process]
In the solution treatment process, the intermediate steel material after the cold working process is subjected to solution treatment. The solution treatment dissolves precipitates in the intermediate steel material. The solution treatment process also adjusts the austenite grains in the steel material.

溶体化処理は、次の方法で実施する。炉内雰囲気が大気雰囲気である熱処理炉内に、冷間加工工程後の中間鋼材を装入する。ここでいう大気雰囲気は、大気を構成する気体である窒素を体積で78%以上、酸素を体積で20%以上含有する雰囲気を意味する。大気雰囲気の炉内において、中間鋼材を次の溶体化処理温度T1で加熱し、溶体化処理温度T1で保持時間t1保持する。
溶体化処理温度T1:1150℃以上
保持時間t1:1分以上
The solution treatment is carried out by the following method. The intermediate steel material after the cold working process is charged into a heat treatment furnace in which the atmosphere inside the furnace is an air atmosphere. The air atmosphere here means an atmosphere containing 78% or more by volume of nitrogen, which is a gas that constitutes the air, and 20% or more by volume of oxygen. In the furnace in the air atmosphere, the intermediate steel material is heated to the next solution treatment temperature T1, and is held at the solution treatment temperature T1 for a holding time t1.
Solution treatment temperature T1: 1150°C or higher Holding time t1: 1 minute or longer

溶体化処理温度T1が1150℃未満である場合、又は、保持時間t1が1分未満である場合、熱処理中のオーステナイトの再結晶化が不十分となる。そのため、ミクロ組織中の未再結晶領域の割合が増大する。この場合、高温環境での耐水蒸気酸化性が低下する。なお、この場合、ミクロ組織中の未再結晶領域の割合が増大するため、結晶粒度番号Dも決定できない。したがって、溶体化処理温度T1は1150℃以上であり、保持時間t1は1分以上である。なお、溶体化処理温度T1の上限、及び、保持時間t1の上限は特に限定されない。しかしながら、溶体化処理温度T1が高すぎる場合、又は、保持時間t1が長すぎる場合、結晶粒度番号Dが小さくなり(つまり、粗粒になり)、式(1)を満たさなくなる場合がある。したがって、溶体化処理温度T1及び保持時間t1は式(1)を満たす範囲で適宜調整すればよい。溶体化処理温度T1の好ましい下限は1160℃であり、さらに好ましくは1170℃であり、さらに好ましくは1180℃である。保持時間tの好ましい下限は2分であり、さらに好ましくは3分である。 If the solution treatment temperature T1 is less than 1150 ° C. or the holding time t1 is less than 1 minute, the recrystallization of austenite during heat treatment is insufficient. Therefore, the proportion of unrecrystallized regions in the microstructure increases. In this case, the steam oxidation resistance in a high-temperature environment decreases. In this case, the proportion of unrecrystallized regions in the microstructure increases, so the grain size number D cannot be determined. Therefore, the solution treatment temperature T1 is 1150 ° C. or higher, and the holding time t1 is 1 minute or higher. The upper limit of the solution treatment temperature T1 and the upper limit of the holding time t1 are not particularly limited. However, if the solution treatment temperature T1 is too high or the holding time t1 is too long, the grain size number D may become small (i.e., coarse grains) and may not satisfy formula (1). Therefore, the solution treatment temperature T1 and the holding time t1 may be appropriately adjusted within a range that satisfies formula (1). The preferred lower limit of the solution treatment temperature T1 is 1160°C, more preferably 1170°C, and even more preferably 1180°C. The preferred lower limit of the holding time t is 2 minutes, and even more preferably 3 minutes.

好ましくは、溶体化処理温度T1及び保持時間t1は次のとおりである。
溶体化処理温度T1:1150~1300℃
保持時間t1:1~30分
Preferably, the solution treatment temperature T1 and holding time t1 are as follows:
Solution treatment temperature T1: 1150 to 1300°C
Holding time t1: 1 to 30 minutes

溶体化処理温度T1が1300℃以下であり、かつ、保持時間t1が30分以内であれば、結晶粒度番号Dが2.50以上となる。したがって、溶体化処理温度T1の好ましい上限は1300℃であり、保持時間t1の好ましい上限は30分である。溶体化処理温度T1の好ましい上限は1290℃であり、さらに好ましくは1280℃である。保持時間tの好ましい上限は28分であり、さらに好ましくは25分であり、さらに好ましくは22分である。 If the solution treatment temperature T1 is 1300°C or less and the holding time t1 is 30 minutes or less, the grain size number D will be 2.50 or more. Therefore, the preferred upper limit of the solution treatment temperature T1 is 1300°C, and the preferred upper limit of the holding time t1 is 30 minutes. The preferred upper limit of the solution treatment temperature T1 is 1290°C, and more preferably 1280°C. The preferred upper limit of the holding time t is 28 minutes, more preferably 25 minutes, and even more preferably 22 minutes.

[酸洗処理工程]
酸洗処理工程では、溶体化処理後の中間鋼材に対して、酸洗処理を実施する。酸洗処理により、中間鋼材の表面に形成された酸化スケールを除去する。上述のとおり、酸洗処理工程前の中間鋼材の表面に形成された酸化スケールは、主としてFe酸化物、及び/又はFe-Crスピネル酸化物からなる。酸洗処理を実施して、中間鋼材の表面から酸化スケールを十分に除去して、鋼材表面から1μm深さ位置での酸素濃度を1.00質量%未満とする。
[Pickling treatment process]
In the pickling process, the intermediate steel material after the solution treatment is subjected to pickling. The oxide scale formed on the surface of the intermediate steel material is removed by the pickling process. As described above, the oxide scale formed on the surface of the intermediate steel material before the pickling process is mainly composed of Fe oxides and/or Fe-Cr spinel oxides. The pickling process is performed to sufficiently remove the oxide scale from the surface of the intermediate steel material, so that the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the steel material surface is less than 1.00 mass%.

酸洗溶液として、硝酸及び弗酸の混合溶液を用いる。混合溶液はたとえば、体積%で5.0~8.0%の硝酸と、体積%で5.0~8.0%の弗酸とを含む水溶液である。 A mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid is used as the pickling solution. The mixed solution is, for example, an aqueous solution containing 5.0 to 8.0% by volume of nitric acid and 5.0 to 8.0% by volume of hydrofluoric acid.

酸洗処理での上述の酸洗溶液への浸漬時間t2(以下、酸洗時間という)は、次の条件とする。
酸洗時間t2:1.0時間以上
The immersion time t2 in the above-mentioned pickling solution in the pickling treatment (hereinafter referred to as pickling time) is set to the following condition.
Pickling time t2: 1.0 hours or more

酸洗時間t2が1.0時間未満である場合、鋼材表面から酸化スケールが十分に除去できない。そのため、オーステナイト系ステンレス鋼材の表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%以上となる。酸洗時間t2が1.0時間以上であれば、オーステナイト系ステンレス鋼材の表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満となる。 If the pickling time t2 is less than 1.0 hour, the oxide scale cannot be sufficiently removed from the steel surface. As a result, the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface of the austenitic stainless steel material will be 1.00 mass% or more. If the pickling time t2 is 1.0 hour or more, the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface of the austenitic stainless steel material will be less than 1.00 mass%.

好ましくは、酸洗処理工程において、酸洗溶液の温度T2(以下、浴温という)、及び、酸洗時間t2を次の条件とする。
浴温T2:常温~40℃
酸洗時間t2:1.0~5.0時間
Preferably, in the pickling treatment step, the temperature T2 of the pickling solution (hereinafter referred to as the bath temperature) and the pickling time t2 are set to the following conditions.
Bath temperature T2: Room temperature to 40°C
Pickling time t2: 1.0 to 5.0 hours

浴温T2が40℃以下であれば、酸洗処理後の鋼材表面の算術平均粗さRaは10μm以下になる。また、酸洗時間t2が1.0~5.0時間である場合、酸洗処理後の鋼材表面の算術平均粗さRaは10.00μm以下になる。その結果、オーステナイト系ステンレス鋼材の耐水蒸気酸化性がさらに高まる。 If the bath temperature T2 is 40°C or less, the arithmetic mean roughness Ra of the steel surface after pickling treatment will be 10 μm or less. Furthermore, if the pickling time t2 is 1.0 to 5.0 hours, the arithmetic mean roughness Ra of the steel surface after pickling treatment will be 10.00 μm or less. As a result, the steam oxidation resistance of the austenitic stainless steel material is further improved.

以上の製造工程により、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材が製造される。本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材では、上述の化学組成を有し、結晶粒度番号Dが式(1)を満たす。さらに、表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満である。そのため、高温環境において、優れた耐水蒸気酸化性が得られる。結晶粒度番号Dが2.50~8.00である場合、さらに優れた耐水蒸気酸化性が得られる。鋼材表面の算術平均粗さがRaは10.00μm以下であれば、さらに優れた耐水蒸気酸化性が得られる。 The austenitic stainless steel material of this embodiment is manufactured by the above manufacturing process. The austenitic stainless steel material of this embodiment has the above-mentioned chemical composition, and the grain size number D satisfies formula (1). Furthermore, the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface is less than 1.00 mass %. Therefore, excellent steam oxidation resistance is obtained in a high-temperature environment. If the grain size number D is 2.50 to 8.00, even better steam oxidation resistance is obtained. If the arithmetic mean roughness Ra of the steel surface is 10.00 μm or less, even better steam oxidation resistance is obtained.

以下、実施例により本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の効果をさらに具体的に説明する。以下の実施例での条件は、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例である。したがって、本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材はこの一条件例に限定されない。 The effects of the austenitic stainless steel material of this embodiment will be explained in more detail below using examples. The conditions in the following examples are one example of conditions adopted to confirm the feasibility and effects of the austenitic stainless steel material of this embodiment. Therefore, the austenitic stainless steel material of this embodiment is not limited to this one example of conditions.

表1に示す化学組成を有する溶鋼を、真空溶解炉を用いて製造した。 Molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was produced using a vacuum melting furnace.

Figure 0007538417000001
Figure 0007538417000001

表1中の「-」は、対応する元素含有量が検出限界未満であったことを意味する。表1中の試験番号の溶鋼を用いて、円柱状のインゴットを製造した。インゴットを1220℃で3時間加熱した。加熱後のインゴットに対して熱間鍛造を実施して、円柱状のビレットを製造した。機械加工により、円柱状のビレットの中心軸に貫通孔を形成した。貫通孔が形成された円柱状のビレットに対して、熱間押出を実施して、中間鋼材(鋼管)を製造した。熱間押出前のビレットの温度は、1200℃であった。熱間押出後の中間鋼材に対して、冷間引抜を実施して、直径45mm、肉厚9.5mmの中間鋼材(鋼管)を製造した。 "-" in Table 1 means that the corresponding element content was below the detection limit. A cylindrical ingot was produced using the molten steel with the test number in Table 1. The ingot was heated at 1220°C for 3 hours. The heated ingot was hot forged to produce a cylindrical billet. A through hole was formed in the central axis of the cylindrical billet by machining. The cylindrical billet with the through hole was hot extruded to produce an intermediate steel material (steel pipe). The temperature of the billet before hot extrusion was 1200°C. The intermediate steel material after hot extrusion was cold drawn to produce an intermediate steel material (steel pipe) with a diameter of 45 mm and a wall thickness of 9.5 mm.

得られた中間鋼材に対して、表2に示す溶体化処理温度T1及び保持時間t1で溶体化処理を実施した。溶体化処理後の中間鋼材に対して、表2に示す浴温T2及び酸洗時間t2で酸洗処理を実施した。なお、酸洗溶液は、体積%で5.0~8.0%の硝酸と、体積%で5.0~8.0%の弗酸とを含む水溶液であった。以上の工程により、各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材を製造した。 The resulting intermediate steel material was subjected to solution treatment at the solution treatment temperature T1 and holding time t1 shown in Table 2. The intermediate steel material after solution treatment was subjected to pickling treatment at the bath temperature T2 and pickling time t2 shown in Table 2. The pickling solution was an aqueous solution containing 5.0 to 8.0% by volume of nitric acid and 5.0 to 8.0% by volume of hydrofluoric acid. Austenitic stainless steel materials with each test number were manufactured using the above process.

Figure 0007538417000002
Figure 0007538417000002

[評価試験]
各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材に対して、次の評価試験を実施した。
[Evaluation test]
The following evaluation tests were carried out on the austenitic stainless steel materials with each test number.

[表面酸素濃度測定試験]
各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材(鋼管)の表面を含むサンプルを採取した。採取したサンプルの表面のうち、オーステナイト系ステンレス鋼材の表面に相当する面を、観察面とした。観察面に対して、深さ方向にXPSの深さ方向分析を実施した。このとき、ビーム径を100μmとして、深さ方向に48nmピッチで深さ方向分析を実施した。深さ方向分析では、観察面から1μm深さ位置での酸素濃度(質量%)を測定した。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼材の表面の任意の3箇所で、表面から1μm深さ位置での酸素濃度(質量%)を求めた。求めた酸素濃度の算術平均値を、そのオーステナイト系ステンレス鋼材の表面から1μm深さ位置での酸素濃度(質量%)と定義した。得られた酸素濃度(質量%)を、表2中の「酸素濃度(質量%)」欄に示す。
[Surface oxygen concentration measurement test]
A sample including the surface of the austenitic stainless steel material (steel pipe) of each test number was collected. The surface of the collected sample corresponding to the surface of the austenitic stainless steel material was used as the observation surface. An XPS depth direction analysis was performed on the observation surface in the depth direction. At this time, the beam diameter was set to 100 μm, and the depth direction analysis was performed at a pitch of 48 nm in the depth direction. In the depth direction analysis, the oxygen concentration (mass%) at a depth position of 1 μm from the observation surface was measured. Specifically, the oxygen concentration (mass%) at a depth position of 1 μm from the surface was obtained at three arbitrary points on the surface of the austenitic stainless steel material. The arithmetic average value of the obtained oxygen concentration was defined as the oxygen concentration (mass%) at a depth position of 1 μm from the surface of the austenitic stainless steel material. The obtained oxygen concentration (mass%) is shown in the "Oxygen concentration (mass%)" column in Table 2.

[結晶粒度番号D測定試験]
各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材の結晶粒度番号Dを次の方法で求めた。オーステナイト系ステンレス鋼材(鋼管)の肉厚中央位置から1個のサンプルを採取した。採取したサンプルの表面のうち、オーステナイト系ステンレス鋼材の長手方向に垂直な断面を、観察面とした。観察面を鏡面研磨した。鏡面研磨後の観察面を、塩酸及び硝酸の混合溶液を用いて腐食して、観察面のオーステナイトの結晶粒界を現出させた。腐食された観察面の任意の3視野(各視野面積は0.75mm)を観察して、ASTM E112-88に準拠して、次の式に基づいて、オーステナイト結晶粒の結晶粒度番号を求めた。3視野の結晶粒度番号の算術平均値を、結晶粒度番号Dと定義した。
結晶粒度番号D=-3.2877-6.6439log10
ここで、Lは結晶粒内を横切る試験線の1結晶粒当たりの平均線分長(mm)である。
得られた結晶粒度番号Dを表2に示す。
[Grain size number D measurement test]
The grain size number D of the austenitic stainless steel material of each test number was obtained by the following method. One sample was taken from the center position of the wall thickness of the austenitic stainless steel material (steel pipe). Of the surfaces of the taken sample, a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the austenitic stainless steel material was used as the observation surface. The observation surface was mirror-polished. The mirror-polished observation surface was corroded using a mixed solution of hydrochloric acid and nitric acid to reveal the austenite grain boundaries on the observation surface. Three arbitrary fields (each field area of 0.75 mm 2 ) of the corroded observation surface were observed, and the grain size number of the austenite grains was obtained based on the following formula in accordance with ASTM E112-88. The arithmetic average value of the grain size numbers of the three fields was defined as the grain size number D.
Grain size number D = -3.2877-6.6439log 10 L
Here, L is the average line segment length (mm) per crystal grain of the test line crossing the crystal grain.
The resulting grain size numbers D are shown in Table 2.

[算術平均粗さRaの測定試験]
各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材(鋼管)の表面の算術平均粗さRaを、JIS B 0601(2013)に規定された算術平均粗さの測定方法により測定した。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼材の表面において、任意の10箇所を測定箇所とした。各測定箇所において、鋼材の長手方向に延びる評価長さで、算術平均粗さRaを測定した。評価長さは、基準長さ(カットオフ波長)の5倍とした。算術平均粗さRaの測定は、レーザー測定式の粗さ計(KEYENCE社製VR-3000 G2)を用いて行い、測定速度は、0.5mm/秒とした。求めた10個の算術平均粗さRaのうち、最大の算術平均粗さRa、2番目に大きい算術平均粗さRa、最小の算術平均粗さRa、及び、2番目に小さい算術平均粗さRaを除いた、6個の算術平均粗さRaの算術平均値を、「算術平均粗さRa」と定義した。得られた算術平均粗さRa(μm)を表2の「Ra(μm)」欄に示す。
[Measurement test of arithmetic mean roughness Ra]
The arithmetic mean roughness Ra of the surface of the austenitic stainless steel material (steel pipe) of each test number was measured by the arithmetic mean roughness measurement method specified in JIS B 0601 (2013). Specifically, 10 arbitrary locations were measured on the surface of the austenitic stainless steel material. At each measurement location, the arithmetic mean roughness Ra was measured over an evaluation length extending in the longitudinal direction of the steel material. The evaluation length was 5 times the reference length (cutoff wavelength). The arithmetic mean roughness Ra was measured using a laser measurement type roughness meter (VR-3000 G2 manufactured by KEYENCE) at a measurement speed of 0.5 mm/sec. Of the ten arithmetic mean roughnesses Ra thus obtained, the maximum arithmetic mean roughness Ra, the second maximum arithmetic mean roughness Ra, the minimum arithmetic mean roughness Ra, and the second minimum arithmetic mean roughness Ra were excluded, and the arithmetic mean of the six arithmetic mean roughnesses Ra was defined as the "arithmetic mean roughness Ra." The obtained arithmetic mean roughnesses Ra (μm) are shown in the "Ra (μm)" column of Table 2.

[耐水蒸気酸化性評価試験]
各試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材(鋼管)の内表面(管内表面)を含む試験片を採取した。試験片のサイズは、肉厚方向(t方向)に約3mm、鋼材の長手方向(l方向)に25mm、肉厚方向と鋼材の長手方向に垂直な方向(w方向)に10mmであった。試験片を100%水蒸気雰囲気中に、650℃で1000時間保持した。水蒸気雰囲気の溶存酸素量を100ppbとした。100%水蒸気雰囲気中に、650℃で1000時間保持した後の試験片を、l方向に垂直に切断した。切断面(t方向とw方向とを含む面、つまり、鋼管の長手方向に垂直な断面)を観察面とした。観察面を鏡面研磨した。鏡面研磨後の観察面のうち、管内表面近傍の任意の10視野を選択した。各視野において、管内表面からの内層酸化スケール厚さ(内層酸化スケール深さ)を測定した。10視野での内層酸化スケール厚さの算術平均値を、その試験番号のオーステナイト系ステンレス鋼材での内層酸化スケール厚さ(μm)と定義した。得られた内層酸化スケール厚さを、表2中の「内層酸化スケール厚さ(μm)」欄に示す。
[Steam oxidation resistance evaluation test]
A test piece including the inner surface (pipe inner surface) of the austenitic stainless steel material (steel pipe) of each test number was taken. The size of the test piece was about 3 mm in the wall thickness direction (t direction), 25 mm in the longitudinal direction of the steel material (l direction), and 10 mm in the direction perpendicular to the wall thickness direction and the longitudinal direction of the steel material (w direction). The test piece was held in a 100% water vapor atmosphere at 650°C for 1000 hours. The dissolved oxygen content of the water vapor atmosphere was set to 100 ppb. The test piece after being held in a 100% water vapor atmosphere at 650°C for 1000 hours was cut perpendicular to the l direction. The cut surface (a surface including the t direction and the w direction, i.e., a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel pipe) was used as the observation surface. The observation surface was mirror-polished. Among the observation surfaces after mirror polishing, any 10 fields of view near the pipe inner surface were selected. In each field of view, the inner layer oxide scale thickness (inner layer oxide scale depth) from the pipe inner surface was measured. The arithmetic mean value of the inner oxide scale thicknesses in the 10 visual fields was defined as the inner oxide scale thickness (μm) of the austenitic stainless steel material of that test number. The obtained inner oxide scale thicknesses are shown in the "Inner oxide scale thickness (μm)" column in Table 2.

[試験結果]
表2を参照して、試験番号1~18、26、27、30、31、39~46では、化学組成が適切であり、かつ、製造条件も適切であった。そのため、試験番号1~18、26、27、30、31、39~46のオーステナイト系ステンレス鋼材では、式(1)を満たし、かつ、表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満であった。その結果、試験番号1~18、26、27、30、31、39~46では、内層酸化スケール厚さが12.00μm未満と薄く、耐水蒸気酸化性に優れていた。
[Test Results]
With reference to Table 2, the chemical compositions and manufacturing conditions were appropriate for test numbers 1 to 18, 26, 27, 30, 31, and 39 to 46. Therefore, the austenitic stainless steel materials of test numbers 1 to 18, 26, 27, 30, 31, and 39 to 46 satisfied formula (1) and had oxygen concentrations of less than 1.00 mass% at a depth of 1 μm from the surface. As a result, the inner oxide scale thicknesses of test numbers 1 to 18, 26, 27, 30, 31, and 39 to 46 were thin, less than 12.00 μm, and had excellent steam oxidation resistance.

なお、試験番号1~18、26、27、30、31、及び、43~46は、試験番号39~42と比較して、結晶粒度番号Dが2.50~8.00の範囲内であるか、又は、算術平均粗さRaが10.00μm以下であった。そのため、試験番号1~18、26、27、30、31、及び、43~46では、試験番号39~42よりも、内層酸化スケール厚さが薄かった。 Compared to test numbers 39 to 42, test numbers 1 to 18, 26, 27, 30, 31, and 43 to 46 had grain size numbers D in the range of 2.50 to 8.00, or arithmetic mean roughness Ra of 10.00 μm or less. Therefore, test numbers 1 to 18, 26, 27, 30, 31, and 43 to 46 had thinner inner oxide scale thicknesses than test numbers 39 to 42.

また、試験番号1~18では、結晶粒度番号Dが2.50~8.00の範囲内であり、かつ、算術平均粗さRaが10.00μm以下であった。そのため、試験番号26、27、30、31、及び、43~46と比較して、内層酸化スケール厚さがさらに薄かった。 In addition, in test numbers 1 to 18, the grain size number D was within the range of 2.50 to 8.00, and the arithmetic mean roughness Ra was 10.00 μm or less. Therefore, the thickness of the inner oxide scale was even thinner than in test numbers 26, 27, 30, 31, and 43 to 46.

一方、試験番号19及び20では、溶体化処理温度T1が低すぎた。そのため、未再結晶領域の面積率が20%を超える視野が存在し、結晶粒度番号Dが特定できなかった。その結果、内層酸化スケール厚さが12.00μm以上であり、耐水蒸気酸化性が低かった。 On the other hand, in test numbers 19 and 20, the solution treatment temperature T1 was too low. As a result, there were fields where the area ratio of the unrecrystallized region exceeded 20%, and the grain size number D could not be identified. As a result, the thickness of the inner oxide scale was 12.00 μm or more, and the steam oxidation resistance was low.

試験番号21及び22では、溶体化処理温度T1が高く、結晶粒度番号Dが小さくなり、F1が式(1)を満たさなかった。その結果、内層酸化スケール厚さが12.00μm以上であり、耐水蒸気酸化性が低かった。 In test numbers 21 and 22, the solution treatment temperature T1 was high, the grain size number D was small, and F1 did not satisfy formula (1). As a result, the thickness of the inner oxide scale was 12.00 μm or more, and the steam oxidation resistance was low.

試験番号23及び24では、溶体化処理温度T1での保持時間t1が短すぎた。そのため、未再結晶領域の面積率が20%を超える視野が存在し、結晶粒度番号Dが特定できなかった。その結果、内層酸化スケール厚さが12.00μm以上であり、耐水蒸気酸化性が低かった。 In test numbers 23 and 24, the holding time t1 at the solution treatment temperature T1 was too short. As a result, there were fields of view where the area ratio of the unrecrystallized region exceeded 20%, and the grain size number D could not be identified. As a result, the thickness of the inner oxide scale was 12.00 μm or more, and the steam oxidation resistance was low.

試験番号25では、溶体化処理温度T1での保持時間t1が長く、結晶粒度番号Dが小さくなり、F1が式(1)を満たさなかった。その結果、内層酸化スケール厚さが12.00μm以上であり、耐水蒸気酸化性が低かった。 In test number 25, the holding time t1 at the solution treatment temperature T1 was long, the grain size number D was small, and F1 did not satisfy formula (1). As a result, the thickness of the inner oxide scale was 12.00 μm or more, and the steam oxidation resistance was low.

試験番号28及び29では、酸洗処理での酸洗時間t2が短すぎた。そのため、表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%以上であった。その結果、内層酸化スケール厚さが12.00μm以上であり、耐水蒸気酸化性が低かった。 In test numbers 28 and 29, the pickling time t2 in the pickling process was too short. As a result, the oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface was 1.00 mass% or more. As a result, the thickness of the inner oxide scale was 12.00 μm or more, and the steam oxidation resistance was low.

試験番号32及び33では、Cr含有量が低すぎた。そのため、内層酸化スケール厚さが12.00μm以上であり、耐水蒸気酸化性が低かった。 In test numbers 32 and 33, the Cr content was too low. As a result, the thickness of the inner oxide scale was 12.00 μm or more, and the steam oxidation resistance was low.

試験番号34及び35では、Mo含有量が高すぎた。そのため、内層酸化スケール厚さが12.00μm以上であり、耐水蒸気酸化性が低かった。 In test numbers 34 and 35, the Mo content was too high. As a result, the thickness of the inner oxide scale was 12.00 μm or more, and the steam oxidation resistance was low.

試験番号36では、W含有量が低すぎた。そのため、内層酸化スケール厚さが12.00μm以上であり、耐水蒸気酸化性が低かった。 In test number 36, the W content was too low. As a result, the thickness of the inner oxide scale was 12.00 μm or more, and the steam oxidation resistance was low.

試験番号37及び38では、F1が式(1)を満たさなかった。そのため、内層酸化スケール厚さが12.00μm以上であり、耐水蒸気酸化性が低かった。 In test numbers 37 and 38, F1 did not satisfy formula (1). As a result, the thickness of the inner oxide scale was 12.00 μm or more, and the steam oxidation resistance 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 above describes an embodiment of the present invention. However, the above-described embodiment is merely an example for implementing the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the above-described embodiment can be modified as appropriate within the scope of the spirit of the present invention.

Claims (6)

オーステナイト系ステンレス鋼材であって、
質量%で、
C:0.01~0.15%、
Si:0.01~1.00%、
Mn:2.00%以下、
P:0.040%以下、
S:0.010%以下、
Cr:20.0~25.0%、
Ni:23.0~32.0%、
Nb:0.10~1.00%、
Mo:0.01~2.50%、
W:2.5~6.0%、
Al:0.010~0.300%、
V:0.01~1.00%、
B:0.0005~0.0500%、
REM:0.001~0.100%、
N:0.15~0.35%、
Ti:0~0.100%、
Cu:0~1.00%、
Co:0~1.0%、
Zr:0~0.100%、
Ta:0~1.0%、
Re:0~5.0%、
Ca:0~0.0500%、
Mg:0~0.0500%、
Hf:0~1.0%、及び、
残部はFe及び不純物からなり、
ASTM E112-88に準拠して測定された前記オーステナイト系ステンレス鋼材の結晶粒度番号Dは、式(1)を満たし、
前記オーステナイト系ステンレス鋼材の表面から1μm深さ位置での酸素濃度が1.00質量%未満である、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
2W/7-Mo+3D/4≧3.00 (1)
ここで、式(1)中のDには、結晶粒度番号が代入され、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。
An austenitic stainless steel material,
In mass percent,
C: 0.01-0.15%,
Si: 0.01-1.00%,
Mn: 2.00% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.010% or less,
Cr: 20.0-25.0%,
Ni: 23.0-32.0%,
Nb: 0.10-1.00%,
Mo: 0.01-2.50%,
W: 2.5-6.0%,
Al: 0.010-0.300%,
V: 0.01-1.00%,
B: 0.0005-0.0500%,
REM: 0.001-0.100%,
N: 0.15-0.35%,
Ti: 0 to 0.100%,
Cu: 0 to 1.00%,
Co: 0-1.0%,
Zr: 0 to 0.100%,
Ta: 0 to 1.0%,
Re: 0-5.0%,
Ca: 0-0.0500%,
Mg: 0 to 0.0500%,
Hf: 0 to 1.0%, and
The balance is Fe and impurities.
The grain size number D of the austenitic stainless steel material measured in accordance with ASTM E112-88 satisfies formula (1),
The oxygen concentration at a depth of 1 μm from the surface of the austenitic stainless steel material is less than 1.00 mass%.
Austenitic stainless steel.
2W/7-Mo+3D/4≧3.00 (1)
Here, the grain size number is substituted for D in formula (1), and the content (mass %) of the corresponding element is substituted for each element symbol in formula (1).
請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材であって、
前記結晶粒度番号Dは2.50~8.00である、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
2. The austenitic stainless steel material according to claim 1,
The grain size number D is 2.50 to 8.00;
Austenitic stainless steel.
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材であって、
鋼材表面の算術平均粗さRaは10.00μm以下である、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
The austenitic stainless steel material according to claim 1 or 2,
The arithmetic mean roughness Ra of the steel surface is 10.00 μm or less.
Austenitic stainless steel.
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材であって、
Ti:0.001~0.100%、
Cu:0.01~1.00%、
Co:0.1~1.0%、
Zr:0.001~0.100%、
Ta:0.1~1.0%、及び
Re:0.1~5.0%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
The austenitic stainless steel material according to any one of claims 1 to 3,
Ti: 0.001 to 0.100%,
Cu: 0.01 to 1.00%,
Co: 0.1 to 1.0%,
Zr: 0.001 to 0.100%,
Contains one or more elements selected from the group consisting of Ta: 0.1 to 1.0% and Re: 0.1 to 5.0%;
Austenitic stainless steel.
請求項1~請求項4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材であって、
Ca:0.0001~0.0500%、及び、
Mg:0.0001~0.0500%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
The austenitic stainless steel material according to any one of claims 1 to 4,
Ca: 0.0001 to 0.0500%, and
Mg: Contains one or more elements selected from the group consisting of 0.0001 to 0.0500%;
Austenitic stainless steel.
請求項1~請求項5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材であって、
Hf:0.1~1.0%を含有する、
オーステナイト系ステンレス鋼材。
The austenitic stainless steel material according to any one of claims 1 to 5,
Hf: 0.1 to 1.0%;
Austenitic stainless steel.
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012001749A (en) 2010-06-15 2012-01-05 Sanyo Special Steel Co Ltd High strength austenitic heat-resistant steel
WO2016204005A1 (en) 2015-06-15 2016-12-22 新日鐵住金株式会社 HIGH-Cr AUSTENITIC STAINLESS STEEL
JP2019183193A (en) 2018-04-03 2019-10-24 日本製鉄株式会社 Austenite stainless steel

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