JPH046783B2

JPH046783B2 -

Info

Publication number: JPH046783B2
Application number: JP21216887A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Nakayama; Kikuo Takizawa
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1987-08-25
Filing date: 1987-08-25
Publication date: 1992-02-06
Also published as: JPS6455362A

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞この発明は、Ni−Cr系SUS304ステンレス鋼を
ベースとしてその耐食性と被削性を改善し、特に
食品用機器の材料として好ましく利用することが
できるNi−Cr系ステンレス鋼に関するものであ
る。＜従来の技術＞ JISに定められたSUS304の化学成分は表１の
とおりである

【表】 SUS304は耐食性材料として広く用いられてい
るが、被削加工性が非常に悪い。快削性が要求さ
れる場合には、従来、耐食性を大幅に犠牲にして
意図的に硫化物系介在物（MnS）を生成させる
方法が一般的に採られている。MnSが被削性を
改善する例を第１図に示す。同図は高速度鋼
（SKH−51（φ4））によりドリル穴あけ加工をした
場合の工具寿命とＳ及びMn量との関係を示して
おり、実験に用いた試料の成分は表１の通りであ
る。これによると工具寿命はＳ量が増すと長くな
るが、Mn量にはほとんど影響されないことが分
かる。すなわち被削性はMnS量が多くなるにつ
れて向上するのである。しかしMnS量を多くす
ることは耐食性を大幅に悪くするため、耐食性を
特に重視する食品用機器の中で強腐食環境（例え
ば、塩化物環境や酸性飲料環境等）にも対応させ
るようにするには、さらにMnSの主成分である
鋼中のＳ及びMnの組成比Mn／Ｓ比を小さくし、
MnS中の固溶Cr量を多くすることが有効とされ
ている（「鉄と鋼」、70（1984）、P.741）。 Mn／Ｓ比を小さくすると耐食性が改善される
例を第２図で説明する。同図は３％の食塩水（30
℃）中でのMn／Ｓ比と孔食発生電位V′c100の関
係を示しており、実験に用いた試料の成分は表１
の通りである。これによるとMn／Ｓ比が小さい
試料ほどV′c100は貴となり、耐孔食性が優れて
いることがわかる。このように従来は、Ni−Cr系ステンレス鋼に
おいて耐食性と被削性とを改善するには、MnS
を生成しMn／Ｓ比を低下させる方法が採られて
いた。＜発明が解決しようとする問題点＞しかしながら上記したMnSの生成およびMn／
Ｓ比を小さくすることをバランスよく調整するこ
とによつて、耐食性を損わず被削性を改善するこ
とはある程度可能であるが、未だ充分満足できる
ものではなかつた。そこでこの発明は、SUS304をベースとして、
Cu、Mo、Biを一定量添加することで耐食性と被
削性の両方がさらに優れたNi−Cr系ステンレス
鋼を提供することを目的としてなされたものであ
る。＜問題点を解決するための手段＞この発明による耐食性および被削性を改善した
Ni−Cr系ステンレス鋼は、SUS304ステンレス鋼
を基本成分としてこれを一部変更した次のような
化学組成を有するものである：C0.08重量％以下、
Si1.0重量％以下、Mn0.7重量％以下、P0.04重量
％以下、S0.005重量％以下、Ni8.0〜12.0重量％、
Cr17.0〜20.0重量％、Mo0.40〜0.80重量％、
Cu0.10〜0.30重量％、Bi0.03〜0.12重量％、およ
び残部Fe。＜作用＞ Biは被削性を改善する元素であつて、0.03重量
％以下では被削性改善効果が少なく、一方0.12重
量％以上では鍛造性を害し、さらには孔食を発生
し易くなり耐食性に悪影響を及ぼす。そのためこ
の発明においては0.03〜0.12重量％の範囲でBiを
使用するが、この範囲が工業的には最適である。 Cuは添加量が多すぎると耐有機酸腐食性を低
下させることがある。またCuの添加は非酸化性
酸に対する耐食性を増すが、この作用はMoとの
共存で顕著になる。したがつてその添加範囲を
0.10〜0.30重量％に定めれば、耐有機酸腐食性を
維持できるとともに、Mo添加の相乗効果にて、
種々の環境下での耐食性の向上に寄与できる。 Moの添加は一般に不働態域を拡げ耐食性を増
す。具体的には、酸、海水、中性塩化物溶液など
に対して耐食性の向上に寄与するが、0.40重量％
以下では耐食性に無効となる場合があり、また
0.80重量％以上では耐食性改善への効果が添加量
の割には少なくなり、さらにコスト高となるた
め、この発明における0.40〜0.80重量％が最適で
ある。ＳおよびMnについては、前述したようにこれ
らの量を低減すると耐食性が改善されるが、反面
において被削加工性を低下させる。この発明にお
いてはＳを0.005重量％以下、Mnを0.7重量％以
下として耐食性を改善する一方、被削性の低下は
被削性を改善する元素であるBiを添加すること
によつて補うことができる。 Niはオーステナイト（γ）系ステンレス鋼の
基本元素で、γ相を安定にする。強度面では靭性
の改善に寄与する。耐食性に関してはFe、Crに
比較して電気化学的に貴であるため、活性態域で
の腐食を抑制する。また、中性塩化物溶液や非酸
化性酸による腐食に対して、顕著な抵抗性を与
え、かつ不働態を強化する。したがつてこの発明
では、Niを8.0〜12.0重量％添加している。 Crはステンレス鋼の基本成分で、酸化性環境
下においてステンレス鋼の不働態化に寄与する。
すなわち、ステンレス鋼の耐食性はこの不働態皮
膜によつて維持されるものであり、Crはステン
レス鋼にとつて必須の元素である。したがつてこ
の発明では、Crを17.0〜20.0重量％添加してい
る。Ｃの値に関しては、JISにも規定されているよ
うに、材料の金属組織的安定性、機械的性質、耐
食性、製造コスト等の面から重要な意味がある。
すなわち、Ｃは強力なオーステナイト生成元素で
あり、侵入型に固溶して強度を増大させるために
固溶限界範囲内で多く添加する必要がある。しか
し、Ｃ量を過度に多くすると熱処理、溶接等の熱
的影響を受けた場合、Cr₂₃C₆、Cr₇C₃、NbC、
TiC等の炭化物を形成し、耐食性の低下につなが
る。特にCr炭化物が形成されるとマトリツクス
中のCr量を低減させ、耐食性を極端に低下させ
ることから、ある一定量以下に抑える必要があ
る。さらに、最も多く生産されているSUS304に
合わせてＣ量を決めた方が安価に製造できる点も
考慮して、Ｃ量は0.08重量％以下とする。 Siの値も、製造性、機械的性質、製造コスト等
の面で重要な意味がある。Si添加により引張強
さ、弾性限が増大し、また耐食性に関しても
SiO₂皮膜を形成し、耐食性が向上する。一方、
Siは協力なフエライト生成元素であり、オーステ
ナイトを不安定にさせる。圧延工程においてもSi
が多いと割れを生じる等の問題がでてくる。こう
したことを考慮すると、Si量はJISで規定されて
いる1.0重量％以下に抑えることが？？種々の材
料特性、製造コストの両面から最良となる。Ｐは有害な作用の多い元素である。Ｐが増加す
ると孔食感受性が増大し、さらにオーステナイト
の結晶粒界に偏析して粒界腐食の原因となる。ま
た応力腐食割れ性を害することかに極力少ない方
が良い。しかし、製鋼過程において極低Ｐ化する
ことは技術的にも難しい問題であり、コストも非
常に高くつく。こうした点を考慮すると、Ｐ量は
JISで規定されている0.04重量％以下とするのが
性能、コスト両面から最良となる。＜実施例＞表２の試料１〜４はそれぞれ４通りの鋼種につ
いての各化学組成を示しており、試料４は本発明
の実施例の組成である。そして

【表】試料１〜試料３は試料４と耐食性及び被削性に
ついて比較するために調整した鋼種で、試料１は
SUS303系でBiを含有しておらず、試料２は
SUS304系でMo、Cu、Biを含有しておらず、ま
た試料３はMo、Cu、Bi含有のSUS304系である
が、本発明の組成範囲外にある。 (1) 耐全面腐食性の改善第３図は試料１〜４の希硫酸（５％、沸騰）
中での腐食速度を示しており、本発明にかかわ
る試料４は他の３つの試料と比べて腐食速度が
小さく、耐食性が著しく向上している。特に
Mo、Cu、Biを含有した試料３は試料４と比べ
てすこぶる大きな腐食速度を示しており、この
ことは単にMo、Cu、Biを添加するだけではな
く、各化学成分を本発明のごとく調整すること
の重要性を示している。第４図は試料１〜４の希硫酸（５％硫酸、30
℃）中でのアノード分極曲線である。図中〜
にて示す試料１から試料４までの各不働態化
限界電流密度（icrit）の大きさは＜＜＜
にて示す関係にあり、試料４の場合が最も小
さい。したがつて本発明にかかわる試料４は活
性態電位域での溶解抵抗が最も大きいために耐
食性が最も良い。第５図は試料１〜４の希塩酸（0.05、0.1、
0.2、0.5％の各塩酸、沸騰）中での腐食速度を
示しており、本発明にかかわる試料４は0.5％
塩酸中の場合でのみ腐食が認められる。これに
対してSUS304系でも試料２、３は0.1％塩酸中
でも腐食しており、本発明による化学組成の範
囲は耐食性の面で非常に有効である。第６図は試料１〜４の乳酸（50％乳酸、沸
騰）中での腐食速度を示す。傾向が第３図の硫
酸中での腐食の場合と類似しているが、ここで
も本発明にかかわる試料４の腐食速度は他の３
つの試料と比べて著しく小さいことが分かる。以上のデータから、耐全面腐食性において本
発明にかかわる試料４は、優れた耐食性を有し
ていることが明らかである。 (2) 耐孔食性の改善第７図は、試料１〜４の食塩溶液（３％食
塩、30℃）中における孔食発生電位（V′c100）
を測定した結果である。一般にこの値の高い方
が、孔食を発生しにくいことを意味する。本発
明にかかわる試料４は平均値で0.335Vであり、
他の３つの試料は全て0.3V以下である。これ
により試料４が最も耐孔食性に優れていること
が分かる。 (3) 被削性の改善第８図は、試料１〜４に対して高速度鋼
（SKH−51（φ4））によりドリル穴あけ加工をし
た場合の工具寿命を示している。Biを添加し
た試料３、４に対する工具寿命は、Bi無添加
の試料２に対する工具寿命の３倍もあり、快削
性元素Biを添加すると、無添加の場合と比べ
て著しく被削性が改善されることが分かる。し
かも本発明にかかわる試料４は、快削鋼の
SUS303系の試料１と比べても工具寿命に大差
がなく、試料４は耐食性に加えて被削性をも改
善されている。＜発明の効果＞以上の説明からわかるようにこの発明のステン
レス鋼は、SUS304ステンレス鋼の耐食性と被削
性の両方を大幅に改善でき、耐食性を重視する食
品用機器の材料として特に好ましく使用できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は穴あけ加工による工具寿命とＳ及び
Mn量との関係図、第２図は食塩水中における
Mn／Ｓ比と孔食発生電位との関係図、第３図は
希硫酸中における試料１〜４と腐食速度との関係
図、第４図は希硫酸中における試料１〜４のアノ
ード分極特性図、第５図は希塩酸中における試料
１〜４と腐食速度との関係図、第６図は乳酸中に
おける試料１〜４と腐食速度との関係図、第７図
は食塩溶液中における試料１〜４と孔食発生電位
との関係図、第８図は穴あけ加工による工具寿命
と試料１〜４との関係図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１ C0.08重量％以下、Si1.0重量％以下、Mn0.7
重量％以下、P0.04重量％以下、S0.005重量％以
下、Ni8.0〜12.0重量％、Cr17.0〜20.0重量％、
Mo0.40〜0.80重量％、Cu0.10〜0.30重量％、
Bi0.03〜0.12重量％、および残部がFeからなるこ
とを特徴とする耐食性および被削性を改善した
Ni−Cr系ステンレス鋼。