JPH0470382B2

JPH0470382B2 -

Info

Publication number: JPH0470382B2
Application number: JP60115346A
Authority: JP
Inventors: Manabu Tamura; Naoji Yamanochi; Hitoshi Hayakawa
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1985-05-30
Filing date: 1985-05-30
Publication date: 1992-11-10
Also published as: JPS61276948A

Description

[Detailed description of the invention]

「発明の目的」本発明は高温耐食性、高温強度に優れた熱間加
工高クロム合金鋼の創案に係り、高耐食性、高温
強度に優れた熱間加工高クロム合金鋼において高
温耐食性、高温強度のような特性を確保し、しか
も捩りや靱性などの熱間加工性を改善した鋼を提
供しようとするものである。産業上の利用分野高クロム合金鋼。従来の技術鋳造材も含めると強度と耐食性に優れた合金鋼
は多数あるが、鍛造材または管材になるとその数
は極めて限定される。これは多くの場合、鋳造で
きても熱間加工性が悪く、経済的に加工できない
ことが主たる理由として挙げられる。然してこれ
ら合金鋼の熱間加工性を改善するには以下のよう
な方法がある。 ESRなどの２次溶解を行う。脱酸、脱硫する。 Ca，Mgなどの微量元素を添加する。即ちについては今日においても種々のプロ
セス、設備などが開発されており、このの対
策を講じてもなお加工性が充分でない場合には
の対策が採られる。なお、高クロム合金について
はTi，Zrなどの元素を投入することが特公昭51
−46729号公報に発表されている。又特開昭53−
108821号公報においてもCr：30〜47％に対しNi，
Si，Mn，Ａ，Ｃなどの添加範囲を規定した鋼
が発表されている。発明が解決しようとする問題点上記のようにの方法は重要であるが、Ca，
Mgなどの軽元素は炉中へ安定して投入すること
が困難で、熱間加工性を確実に改善するには一層
の工夫を必要とする。特に高クロム合金系のものにおいては窒素が熱
間加工性を害することが知られている。前記した
特公昭51−46729号公報による元素を添加するな
らばいくらかの効果があるとしても充分でない。
高クロム合金鋼における耐熱性、高温強度性、耐
食性および溶接性などを損うことなしに熱間加工
性に優れたものを得ることは困難である。特開昭53−108821号公報のものは前記のように
Ni，Si，Mn，Ａ，Ｃなどを規定するとしても
その実施例において明確であるようにそれらの含
有量が高く、鋳放しで製造されるものであつて、
熱間圧延などの熱間加工のできないものであつ
た。「発明の構成」問題点を解決するための手段Ｃ：0.01〜0.2wt％、 Si：0.5wt％以下、 Mn：0.3wt％以下、 Cr：22〜38wt％、 Ni＋Co：30wt％を超え65wt％以下、 Mo＋Ｗ：0.1〜3.0wt％、 Ti＋Nb：0.03〜1.0wt％、Ａ：0.01〜0.3wt％、Ｓ：0.01wt％以下、 Zr＋Hf＋Ｙ：0.002〜0.2wt％、Ｎ：0.05wt％以下、Ｏ：0.015wt％以下、を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物から
成り、下記する式による加工性パラメータZeの
値が−0.02〜＋0.02の範囲内とされたことを特徴
とする高温耐食性、高温強度に優れた熱間加工高
クロム合金鋼。 Ze＝（zr＋Hf＋Ｙ）−2S＋Ｎ＋１／５Ｏ＋１／25
Ｃ／Ａ＋Ti＋Nb 作用各成分が前記組成範囲内に選ばれ、しかも加工
性パラメータZeが−0.02から＋0.02の範囲内とさ
れることによつて、この種高クロム合金の有する
高強度性および高耐食性を阻害することなしに、
その熱間加工性を大幅に改善する。即ち、特に
Si，Mn，Ａについて、それらの上限を0.5wt
％，0.3wt％，0.3wt％とすることにより高温条件
下で加工する鍛造、造管の如きを有利に実施せし
める。上記したような本発明について更に説明する
と、本発明においては高クロム合金鋼における耐
熱性、高温強度、耐食性および溶接性のような本
来の各特性を損うことなしに、熱間加工に有害な
酸素、珪素、マンガン、アルミニウムなどを制御
し、熱間加工性に優れた高クロム合金鋼を得しめ
るようにしたものである。即ち先ず本発明における成分組成限定理由につ
いて述べると以下の如くである。なお以下におい
てはwt％を単に「％」という。Ｃ：0.01〜0.20％。高温強度を得るためには最低0.01％は必要であ
るが、本発明のような高クロム合金においてはこ
のＣが溶接性を害すると共に加工性をも害するの
で0.20％を上限とする。 Si：0.5％以下。このSiは構成上特に必要な元素ではないが、溶
解時にスクラツプからの混入があり、溶接性およ
び相安定性の観点から0.5％を上限とする。 Mn：0.3％以下。このMnも構成上特に必要ではないが、やはり
スクラツプ利用時などに混入があり、耐酸化性の
観点から上限を0.3％とした。 Cr：22〜38％。優れた耐高温腐食性を確保するには22％以上が
必要である。然しこのCrが38％以上となると靱性、加工性
を著しく害するのでこれを上限とすることが必要
である。 Ni＋Co：30％を超え65％以下。 NiとCoは実質的に同じに作用し、これらのも
のは高クロム材のオーステナイト組織を安定化さ
せるために30％を超えることが必要である。然しこれらの元素を65％以上も用いることは経
済的でないからこれを上限とする。 Ti＋Nb：0.03〜1.0％。 Ti，Nbは微量で高温強度を上昇し、加工性を
も改善するので、0.03％以上を含有させることが
必要である。然し過度の添加は靱性を害するので
1.0％を上限とする。Ａ：0.01〜0.3％。脱ガス剤としてＡは必要であつて、最小0.01
％とすることが必要である。然し0.3％を超えて
含有すると靱性を害するのでこれを上限とするこ
とが必要である。 Zr＋Ｙ＋Hf：0.002〜0.2％。これらのものも略同じに作用し、極く微量の添
加によつても高温強度および熱間加工性を著しく
改善するので、少くとも0.002％は添加すること
が必要である。然し、0.2％以上の添加は溶接性
を損うので最大0.2％とすべきである。Ｓ：0.01％以下。本発明の目的とする加工性改善には極力少い方
が好ましく、0.01％以上は有害である。Ｎ：0.05％以下。高クロムのオーステナイト鋼においてはこのＮ
が熱間加工性を著しく害する。然して大気溶解す
るとかなりのＮが含有されるが、上限を0.05％と
すべきである。Ｏ：0.015％以下。本発明鋼の特徴である熱間加工性、高強度、高
耐食性等の各特性を確保するためには酸化物の除
去が不可欠であることから酸素の上限を0.015％
以下とすることが必要である。 Mo＋Ｗ：0.1〜3.0％ MoとＷも同じに作用する。高温強度を高める
ために最小0.1％は必要であるが、3.0％を超えて
含有させると相安定性を損うので、上限を3.0％
とする。残部はFeおよび不可避的不純物であるが、本
発明においては加工性パラメータZeが、Ze＝−
0.02〜＋0.02を満足させることが必要であり、こ
の加工性パラメータZeは次式によつて求められ
る。 Ze＝（Zr＋Hf＋Ｙ）−2S＋Ｎ＋１／５Ｏ＋１／25
Ｃ／Ａ＋Ti＋Nb 実施例本発明によるものの具体的な製造例およびその
比較例について説明すると以下の如くである。本発明者等が大気炉、真空炉を用い、溶製、熱
間圧延して得た本発明合金および比較合金の化学
組成は第１表の通りであり、又その熱間捩り試験
結果も併せてこの第１表に示した。即ち本発明合金は何れも加工性パラメータZe
が−0.02〜0.02の範囲内のものであつて、捩り試
験における破断回転数も８以上である。これに対
し比較合金は加工性パラメータZeが何れも上記
範囲を外れ、捩り試験結果も６以下である。 ``Object of the Invention'' The present invention relates to the creation of a hot-worked high chromium alloy steel with excellent high-temperature corrosion resistance and high-temperature strength. The objective is to provide a steel that maintains these properties and also has improved hot workability such as torsion and toughness. Industrial applications High chromium alloy steel. BACKGROUND ART There are many alloy steels with excellent strength and corrosion resistance, including cast materials, but when it comes to forged materials or pipe materials, the number is extremely limited. The main reason for this is that even if it can be cast, it has poor hot workability and cannot be economically processed. However, the following methods are available to improve the hot workability of these alloy steels. Perform secondary melting such as ESR. Deoxidizes and desulfurizes. Add trace elements such as Ca and Mg. In other words, various processes, equipment, etc. have been developed even today, and if workability is still not sufficient even after taking these measures, measures are taken. In addition, for high chromium alloys, it was recommended to add elements such as Ti and Zr according to the Special Publication Act of 1973.
It was announced in Publication No. -46729. Also, Unexamined Patent Publication 1973-
In Publication No. 108821, Cr: 30-47% and Ni,
Steels with specified addition ranges of Si, Mn, A, C, etc. have been announced. Problems to be solved by the invention Although the above method is important, Ca,
Light elements such as Mg are difficult to stably feed into the furnace, and further efforts are required to reliably improve hot workability. It is known that nitrogen impairs hot workability, especially in high chromium alloys. Addition of the elements disclosed in Japanese Patent Publication No. 51-46729 mentioned above may have some effect, but it is not sufficient.
It is difficult to obtain high chromium alloy steel with excellent hot workability without impairing heat resistance, high temperature strength, corrosion resistance, weldability, etc. The one published in Japanese Patent Application Laid-open No. 53-108821 is as mentioned above.
Even if Ni, Si, Mn, A, C, etc. are specified, as is clear from the examples, their content is high and the product is manufactured in an as-cast state.
It could not be subjected to hot processing such as hot rolling. "Structure of the invention" Means for solving the problem C: 0.01 to 0.2wt%, Si: 0.5wt% or less, Mn: 0.3wt% or less, Cr: 22 to 38wt%, Ni+Co: more than 30wt% and 65wt% Below, Mo+W: 0.1-3.0wt%, Ti+Nb: 0.03-1.0wt%, A: 0.01-0.3wt%, S: 0.01wt% or less, Zr+Hf+Y: 0.002-0.2wt%, N: 0.05wt% or less, O: High-temperature corrosion resistance characterized by containing 0.015wt% or less, the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities, and having a workability parameter Ze value in the range of -0.02 to +0.02 according to the following formula, Hot-worked high chromium alloy steel with excellent high-temperature strength. Ze=(zr+Hf+Y)-2S+N+1/5O+1/25
C/A+Ti+Nb Effect By selecting each component within the above composition range and setting the workability parameter Ze within the range of -0.02 to +0.02, this type of high chromium alloy has high strength and without impeding high corrosion resistance.
Its hot workability is greatly improved. That is, especially
For Si, Mn, and A, their upper limit is 0.5wt
%, 0.3wt%, 0.3wt%, it is possible to advantageously carry out processing such as forging and pipe making under high temperature conditions. To further explain the present invention as described above, the present invention eliminates the harmful effects of hot working without impairing the inherent properties of high chromium alloy steel such as heat resistance, high temperature strength, corrosion resistance and weldability. By controlling oxygen, silicon, manganese, aluminum, etc., it is possible to obtain high chromium alloy steel with excellent hot workability. That is, first, the reasons for limiting the component composition in the present invention are as follows. Note that wt% is simply referred to as "%" below. C: 0.01-0.20%. A minimum content of 0.01% is necessary to obtain high-temperature strength, but in high chromium alloys such as the present invention, this C impairs weldability and workability, so the upper limit is set at 0.20%. Si: 0.5% or less. This Si is not a particularly necessary element in the composition, but it is mixed in from scrap during melting, so from the viewpoint of weldability and phase stability, the upper limit is set at 0.5%. Mn: 0.3% or less. Although this Mn is not particularly necessary for the composition, it is often mixed in when scrap is used, so the upper limit was set at 0.3% from the viewpoint of oxidation resistance. Cr: 22-38%. A content of 22% or more is required to ensure excellent high-temperature corrosion resistance. However, if this Cr content exceeds 38%, toughness and workability will be significantly impaired, so it is necessary to set this as an upper limit. Ni + Co: more than 30% and less than 65%. Ni and Co act essentially in the same way, and more than 30% of these is required to stabilize the austenitic structure of high chromium materials. However, since it is not economical to use more than 65% of these elements, this is the upper limit. Ti+Nb: 0.03-1.0%. Ti and Nb increase high-temperature strength and improve workability even in small amounts, so it is necessary to contain them in amounts of 0.03% or more. However, excessive addition impairs toughness.
The upper limit is 1.0%. A: 0.01-0.3%. A is necessary as a degassing agent, with a minimum of 0.01
%. However, if the content exceeds 0.3%, the toughness will be impaired, so it is necessary to set this as the upper limit. Zr+Y+Hf: 0.002~0.2%. These substances act almost in the same way, and the high temperature strength and hot workability are significantly improved even when added in a very small amount, so it is necessary to add at least 0.002%. However, addition of more than 0.2% impairs weldability, so the maximum content should be 0.2%. S: 0.01% or less. In order to improve workability, which is the objective of the present invention, it is preferable to use as little as possible, and 0.01% or more is harmful. N: 0.05% or less. In high chromium austenitic steels, this N
significantly impairs hot workability. However, when dissolved in the atmosphere, a considerable amount of N is contained, but the upper limit should be set at 0.05%. O: 0.015% or less. In order to ensure the characteristics of the steel of the present invention, such as hot workability, high strength, and high corrosion resistance, it is essential to remove oxides, so the upper limit of oxygen content has been set at 0.015%.
It is necessary to do the following. Mo+W: 0.1 to 3.0% Mo and W act in the same way. A minimum content of 0.1% is necessary to increase high-temperature strength, but if it exceeds 3.0%, phase stability will be impaired, so the upper limit should be set at 3.0%.
shall be. The remainder is Fe and unavoidable impurities, but in the present invention, the workability parameter Ze is Ze=-
It is necessary to satisfy 0.02 to +0.02, and this workability parameter Ze is determined by the following formula. Ze=(Zr+Hf+Y)-2S+N+1/5O+1/25
C/A+Ti+Nb Examples Specific manufacturing examples of the present invention and comparative examples thereof are explained below. The chemical compositions of the present invention alloy and comparative alloy obtained by the inventors by melting and hot rolling using an atmospheric furnace and a vacuum furnace are shown in Table 1, and the hot torsion test results are also shown. The levers are shown in Table 1. That is, all the alloys of the present invention have a workability parameter Ze
is within the range of -0.02 to 0.02, and the number of rotations at break in the torsion test is also 8 or more. On the other hand, the workability parameter Ze of the comparative alloys is all outside the above range, and the torsion test results are also 6 or less.

【表】添附図面には上記したような捩り試験結果と加
工性パラメータZeの関係を図表として示すが、
この図から明かなようにZeが−0.02から0.02の範
囲において加工性が急激に改善されていることは
明かである。なお代表的に第１表における本発明合金Ａと従
来のSUS347およびインコロイ800について、そ
のクリープ破断性質と高温腐食性能を次の第２表
に示すが、本発明のものはそれらの何れにおいて
も優れていることは明かで、本発明によれば強
度、耐食性を損うことなしに加工性を大幅且つ的
確に向上し得ることが確認された。[Table] The attached drawing shows the relationship between the torsion test results and the workability parameter Ze as described above.
As is clear from this figure, it is clear that the workability is rapidly improved when Ze is in the range of -0.02 to 0.02. Table 2 below shows the creep rupture properties and high-temperature corrosion performance of alloy A of the present invention in Table 1, conventional SUS347, and Incoloy 800, and the material of the present invention is excellent in all of them. It is clear that the present invention can significantly and accurately improve workability without impairing strength or corrosion resistance.

【表】なお前記した特開昭53−108821号公報によるも
のと本発明によるものの靱性を対比検討すると、
特開昭53−108821による鋳放し材を700℃×100hr
の時効処理した後０℃のシヤルピー試験を行つた
ところ１Kgｍ程度であつたのに対し、本発明によ
る熱間圧延材を700℃×100hrの時効処理した後０
℃のシヤルピー試験を同じに実施した結果は何れ
も３Kgｍ以上であり、本発明によるものが使用中
の靱性において大幅に優れていることが確認され
た。「発明の効果」以上説明したような本発明によるときはこの種
の高クロム合金に関してその高強度性および高耐
食性のような特質性を損うことなく熱間加工性を
的確に改善向上せしめ、鋳造その他の経済的な熱
間加工により各種製品を有利に製造し得るもので
あつて、工業的にその効果の大きい発明である。[Table] When comparing the toughness of the product according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-open No. 108821/1982 and the product according to the present invention, it is found that
As-cast material according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-108821 at 700℃ x 100hr
When subjected to a shear py test at 0°C after aging treatment, it was about 1 kgm, whereas after aging treatment at 700°C x 100 hours of the hot rolled material according to the present invention,
The results of carrying out the same Charpy test at °C were all 3 Kgm or more, confirming that the material according to the present invention was significantly superior in toughness during use. "Effects of the Invention" According to the present invention as explained above, the hot workability of this type of high chromium alloy can be precisely improved without impairing its characteristics such as high strength and high corrosion resistance. Various products can be advantageously manufactured by casting or other economical hot working, and the invention is industrially highly effective.

[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の実施態様を示すものであつて、
本発明合金および比較合金についての加工性パラ
メータと1100℃における捩り試験結果を要約して
示した図表である。 The drawings illustrate embodiments of the invention,
1 is a chart summarizing the workability parameters and torsion test results at 1100°C for the alloys of the present invention and comparative alloys.

Claims

[Claims] 1C: 0.01 to 0.2wt%, Si: 0.5wt% or less, Mn: 0.3wt% or less, Cr: 22 to 38wt%, Ni+Co: more than 30wt% and 65wt% or less, Mo+W: 0.1 to 3.0 wt%, Ti + Nb: 0.03 to 1.0 wt%, A: 0.01 to 0.3 wt%, S: 0.01 wt% or less, Zr + Hf + Y: 0.002 to 0.2 wt%, N: 0.05 wt% or less, O: 0.015 wt% or less, Contains However, the remainder consists of Fe and unavoidable impurities, and the value of the workability parameter Ze according to the formula below is within the range of -0.02 to +0.02. Machined high chromium alloy steel. Ze=(Zr+Hf+Y)-2S+N+1/5O+1/25
C/A+Ti+Nb