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JPH0570683B2 - - Google Patents
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JPH0570683B2 - - Google Patents

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JPH0570683B2
JPH0570683B2 JP61067948A JP6794886A JPH0570683B2 JP H0570683 B2 JPH0570683 B2 JP H0570683B2 JP 61067948 A JP61067948 A JP 61067948A JP 6794886 A JP6794886 A JP 6794886A JP H0570683 B2 JPH0570683 B2 JP H0570683B2
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JP61067948A
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Haruhiko Kajimura
Hiroo Nagano
Minoru Miura
Kazuhiro Ogawa
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Metallurgy (AREA)
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
<産業上の利用分野> この発明は、高温・高濃度の硝酸環境中におい
ても優れた耐食性を示す高Si含有二相ステンレス
鋼の熱間鍛造方法に関するものである。 <背景技術> 従来、硝酸製造装置等の高温の硝酸環境下で使
用される材料として25%Cr−20%Ni系の材料
(URANUS56:商品名)が用いられている。 しかし、中濃度から高濃度にかけての硝酸溶液
において、更にはCr6+イオンが存在する硝酸溶液
中においては慣用の25%Cr−20%Ni系の材料で
は耐硝酸性が十分とは言えなかつた。 そこで、最近では、このような高酸化性の環境
においてはSiを高めた17%Cr−14%Ni−4%Si
系や8%Cr−20%Ni−6%Si系の材料も提案さ
れている。 また、上記各材料でもやはり酸化剤であるCr6+
イオン存在下の熱濃硝酸環境における耐食性が不
十分であるとして、フエライト量を30〜70容量%
に調整した高Si含有25%Cr−20%Ni系二相ステ
ンレス鋼も提案された(特開昭60−33342号)。 しかしながら、これら高Si含有鋼は確かに酸化
性環境中において優れた耐食性を示すものではあ
つたが、一面、Si含有量が高い故に熱間加工性に
劣つており、熱間鍛造が非常に困難であるとの問
題を有していたのである。 ところで、二相ステンレス鋼は一般に高温にな
るほどフエライト量が増加して熱間加工性が向上
すると考えられており、1250℃前後の温度域に加
熱されて熱間鍛造が施されていた。 ところが、高Si二相ステンレス鋼では、極めて
注意深く上記温度に加熱しても十分な加工性を示
すことはなかつた。 また、「二相ステンレス鋼をフエライト単相域
にまで加熱すると“シワ疵”が発生するので、フ
エライト単相域にまで達しない程度の高温域で加
工するのが良い(特開昭55−89427号)」との提案
や、二相ステンレス鋼の熱間加工性を向上させる
手段としての「S及びP含有量を低減する方法
(特開昭52−138420号公報)」や、「N含有量を低
減してCa、Mg、Y、Ce、La等を添加・含有せ
しめる方法(特開昭54−127823号公報)」等の提
案もなされていた。 しかし、これら各手段はいずれもSi含有量が比
較的低い二相ステンレス鋼に対してのものであつ
て、高Si二相ステンレス鋼に対しては十分な効果
を発揮させ得ず、特にオーステナイト量が多いも
のでは高温域にフエライト単相領域が存在しない
にもかかわらず、高温加熱熱間鍛造を施すと疵が
多く発生すると言う不都合を生じたのである。 <問題点を解決するための手段> 本発明者等は、上述のような観点から、シワ疵
やワレ疵等を発生することのない、しかも工業的
に十分満足し得る生産性の確保が可能な高Si含有
二相ステンレス鋼の熱間鍛造手段を見出し、酸化
剤の存在する熱濃硝酸環境下においても優れた耐
食性を発揮する構造部材を安定かつ低コストで提
供すべく様々な実験・研究を重ねた結果、以下に
示される如き知見が得られたのである。即ち、 (a) 先にも述べたように、従来から二相鋼は高温
になるほどフエライト量が増加して熱間加工性
が向上するとされてきたが、高Si二相ステンレ
ス鋼にはこのような考え方は当て嵌まらず、鍛
造時の加熱温度が1200℃を越えると逆に鍛造作
業中の割れが急増するようになつて、特に前記
加熱温度が1300℃付近になると延性が0となり
事実上熱間鍛造が不可能になること、 (b) 高Si二相ステンレス鋼の熱間加工性が上述の
ような高温域で急激に劣化する理由は、このよ
うな材質の鋳塊は高Siであるが故にSiの偏析が
大きく、従つて該偏析部の融点が予想外に低く
なつていて、1200℃を越える温度域(従来実施
されていた熱間鍛造加熱温度は1250℃前後)に
加熱すると前記偏析部の融解に起因する延性低
下を引き起こす点にあること、 (c) ところが、このような高Si二相ステンレス鋼
に特定量のCaを添加・含有させると、酸化性
酸環境における耐食性に悪影響が及ぶことなく
高温側での延性が維持され、1220℃を越える温
度域になるまで延性の低下は起こらなくなるこ
と、 (d) 更に、上記Ca添加の高Si二相ステンレス鋼
では、これまでの常識とは異なつて、1100〜
1220℃と言う低い加熱温度の熱間鍛造によつて
も割れ等の疵発生を生じることなく鍛造作業を
終了することが出来、十分に満足出来る高品質
鍛造品(スラブ等)を安定して製造し得るこ
と。 この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であり、 C:0.02%以下(以降、成分割合を表す%は重
量%とする)、 Si:2〜5%、Mn:0.1〜2.0%、 Cr:20〜30%、Ni:5〜20%、 P:0.02%以下、S:0.006%以下、 N:0.05〜0.30%、O:0.005%以下 を含み残部が実質的にFeから成る二相ステンレ
ス鋼に、0.001〜0.020%のCaを添加・含有せし
め、熱間鍛造に際しその加熱温度を1110〜1220℃
の温度域として鍛造を実施することにより、ワレ
疵発生等の不都合を生じることなく、酸化剤が存
在する熱濃硝酸環境中においても十分な耐食性を
発揮する高Si二相ステンレス鋼の性状の良い鍛造
品を安定・確実に製造し得るようにした点、 に特徴を有するものである。 次いで、この発明の方法においてステンレス鋼
の成分割合及び熱間鍛造加熱温度を前記の如くに
限定した理由を説明する。 (A) ステンレス鋼の成分 C Cは、鋭敏化を促進して鋼の耐粒界腐食性
を向上させるので極力低減することが望まし
い元素であるが、その含有量を0.02%以下に
抑えることで上記不都合を実際上容認出来る
程度にまで減じることが出来ることから、C
含有量は0.02%以下と定めた。 Si Si成分にはCr6+イオンを含む硝酸溶液環境
下でのステンレス鋼の耐食性を向上させる作
用があるが、その含有量が2%未満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方、硝酸の
みが存在する溶液中での耐食性はSi量の増加
とともに劣化し、その実用上の許容限がSi含
有量で5%となることから、Si含有量は2〜
5%と定めた。しかし、好ましくは2.5%以
上の含有量を確保するのが良い。 Mn Mnは鋼の脱酸剤として有効な元素であ
り、そのためには0.1%以上の含有量を必要
とするが、2.0%を越えて含有させると熱間
加工性に悪影響を及ぼすことから、Mn含有
量は0.1〜2.0%と定めた。 Cr Cr成分には、高Si鋼の硝酸環境中におけ
る耐食性を改善する作用があるが(硝酸環境
中における耐食性を満足させるためには、Si
量と共にCr量をも増加させる必要がある)、
その含有量が20%未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方、30%を越えて含有さ
せると加工性の劣化やコストアツプを招くこ
とから、Cr含有量は20〜30%と定めた。 Ni Niはオーステナイト形成元素であり、二
相ステンレス鋼を実現して所望の耐食性を確
保するためには5%以上の含有量を必要とす
るが、20%を越えて含有せしめることは得ら
れる効果の割には目立つたコスト高を招くこ
とにつながるので、Ni含有量は5〜20%と
定めた。 P Pは耐粒界腐食性の観点から極力低減する
ことが望ましいが、実際上許容できる0.02%
以下をその含有量範囲と定めた。 S Sも、耐粒界腐食性及び熱間加工性の観点
から極力低減する必要のある不純物元素であ
るが、実際上許容できる0.006%以下をその
含有量範囲と定めた。 N NもNi成分と同様にオーステナイト形成
成分として有用なものであるが、その含有量
が0.05%未満ではその効果が不十分であつて
所望の耐食性を確保できず、一方、0.30%を
越えるN含有量の鋼を製造することは実際上
極めて困難であることから、N含有量は0.05
〜0.30%と定めた。 O Oは熱間加工性の観点から極力低減すべき
元素であるが、実際上許容できる0.005%以
下をその含有量範囲と定めた。 Ca Ca成分は、先にも説明したように高Si二
相ステンレス鋼の熱間加工性を改善し、熱間
鍛造下の温度領域を拡大する作用を有してい
るが、その添加量が0.001%未満では前記作
用に所望の効果が得られず、一方、0.020%
を越えて含有させると溶接性の劣化を招くこ
とから、Ca添加量は0.001〜0.020%と定め
た。 (B) 熱間鍛造加熱温度 熱間鍛造に際しての加熱温度が1220℃を越え
るとSi偏析に起因した高温延性低下が生じて高
温延性絞り値:80%以上を確保することが出来
ず、従つて安定した健全鍛造を実施出来なくな
り、一方、該温度が1100℃を下回ると鍛造時の
変形抵抗が増加して作業困難を招くことから、
熱間鍛造に際しての加熱温度は1100〜1220℃と
定めた。 続いて、この発明を実施例により具体的に説明
する。 <実施例> まず、高周波真空炉にて第1表に示す如き成分
組成のステンレス鋼を溶製し、各150Kgのインゴ
ツトを製造した。 次いで、得られたインゴツトの中心部から直径
7mm、長さ70mmの平行部を有する引張り試験片を
採取し、高温引張り試験に供した。なお、高温引
張り試験は、試験片を第2表に示す各温度に10分
間保持した後、引張り速度:300mm/minで実施
した。 この結果を第2表に併せて示した。 第2表に示される結果からも明らかな如く、こ
の発明で規定する条件を満たすものは十分満足で
きる熱間鍛造が可能であるところの「高温延性絞
り値:80%以上」を確保できるのに対して、本発
明で規定する条件を満たさないものは低い高温延
性しか示さず、良好な熱間鍛造を実施できないこ
とが分かる。特に、加熱温度が1300℃では高Si二
相ステンレス鋼の高温延性絞り値が0となつてお
り、またCa添加がなされていないものでは1200
の温度であつても延性が低く、熱間鍛造
【表】 (注) ※印は本発明の条件から外れていることを示し
ている。
【表】
【表】 (注) ※印は本発明の条件から外れて
いることを示す。
が困難であることを示している。 <総括的な効果> 以上に説明した如く、この発明によれば、これ
まで極めて困難であつた高Si二相ステンレス鋼の
熱間鍛造を安定かつ容易に実施することができ、
Cr6+イオンの存在する熱濃硝酸環境下でも優れた
耐食性を発揮する構造部材の安定供給が可能とな
るなど、産業上有用な効果がもたらされるのであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量割合にて C:0.02%以下、Si:2〜5%、 Mn:0.1〜2.0%、Cr:20〜30%、 Ni:5〜20%、P:0.02%以下、 S:0.006%以下、N:0.05〜0.30%、 O:0.005%以下 を含み残部が実質的にFeから成る二相ステンレ
    ス鋼に、0.001〜0.020%のCaを添加・含有せし
    め、熱間鍛造に際しその加熱温度を1100〜1220℃
    の温度域とすることを特徴とする、高Si二相ステ
    レンス鋼の熱間鍛造法。
JP61067948A 1986-03-26 1986-03-26 高Si二相ステンレス鋼の熱間鍛造法 Granted JPS62224632A (ja)

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