JPH08239734A

JPH08239734A - オーステナイト系ステンレス鋳鋼

Info

Publication number: JPH08239734A
Application number: JP3948395A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Obara; 剛小原; Koichi Yamagishi; 浩一山岸; Yoshiyo Shiraishi; 佳代白石
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【構成】組成が重量％で、Ｃｒ２０〜３５、Ｎｉ１５
〜３５、Ｍｏ０．１〜１０、Ｃｏ０．０１〜０．１、Ｃ
ｕ０．５〜３、Ｎ０．０１〜０．５、Ｗ１〜８、Ｃ０．
１２以下、Ｓｉ３以下、Ｍｎ２以下、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、
Ｚｒ、Ｔａを少なくとも１種以上合計０．０２〜１また
は希土類元素を少なくとも１種以上合計０．０２〜０．
５、残部がＦｅおよび不可避不純物からなるオーステナ
イト系ステンレス鋳鋼。また、上記組成を遠心鋳造法に
より製造したオーステナイト系ステンレス鋳鋼。【効果】機械特性や、耐食性に優れたオーステナイト
系ステンレス鋼が提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は海水ポンプの回転体等の
耐局部腐食性ならびに強度、靭性が必要とされる装置部
材の構造用材料として好適なオーステナイト系ステンレ
ス鋳鋼に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】海水ポンプは、発電所、製鉄所、石油化
学コンビナートの冷却水用ポンプをはじめとして、大型
淡水化装置の取水、ブライル再循環用ポンプ等、様々な
分野で利用され重要な役割を担っており、信頼性、耐久
性が一層強く望まれている。従来、海水ポンプに最も一
般的に使用されているのはオーステナイト系ステンレス
鋼であり、ＳＣＳ１６、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６
Ｌが多く使用されている。

【０００３】しかし、これらのオーステナイト系ステン
レス鋼はポンプ内の澱み部や隙間部では孔食や隙間腐食
を発生しやすい。また、海水ポンプの大型化、高速化に
ともない海水ポンプ構造材料自体に高い強度、靭性が必
要とされてきているが、これらのオーステナイト系ステ
ンレス鋼では十分ではないのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は鋳鋼で、機械
特性が０．２％耐力４０ｋｇｆ／ｍｍ²以上、引張強さ
７５ｋｇｆ／ｍｍ²以上、衝撃値２５ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ²
以上で孔食、隙間腐食などの局部腐食に優れた耐食性を
示すオーステナイト系ステンレス鋼を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために種々の検討を行った結果、ＣｏとＷの
添加量を限定するとともにＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔａ
を少なくとも１種以上または希土類元素を少なくとも１
種以上添加することが有効であることを見出した。即
ち、本発明のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の第１の
ものは、組成が重量％で、Ｃｒ：２０〜３５％、Ｎｉ：
１５〜３５％、Ｍｏ：０．１〜１０％、Ｃｏ：０．０１
〜０．１％、Ｃｕ：０．５〜３％、Ｎ：０．０１〜０．
５％、Ｗ：１〜８％、Ｃ：０．１２％以下、Ｓｉ：３％
以下、Ｍｎ：２％以下、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔａを
少なくとも１種以上：合計０．０２〜１％、残部がＦｅ
および不可避不純物からなる。

【０００６】第２のものは、上記第１のものより好まし
いもので、組成が重量％で、Ｃｒ：２３〜２７％、Ｎ
ｉ：２０〜３０％、Ｍｏ：５〜８％、Ｃｏ：０．０１〜
０．１％、Ｃｕ：０．５〜１．５％、Ｎ：０．１５〜
０．２５％、Ｗ：１〜５％、Ｃ：０．０３％以下、Ｓ
ｉ：０．５〜１％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｔｉ、Ｎ
ｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔａを少なくとも１種以上：合計０．０
２〜１％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる。

【０００７】第３のものは、組成が重量％で、Ｃｒ：２
０〜３５％、Ｎｉ：１５〜３５％、Ｍｏ：０．１〜１０
％、Ｃｏ：０．０１〜０．１％、Ｃｕ：０．５〜３％、
Ｎ：０．０１〜０．５％、Ｗ：１〜８％、Ｃ：０．１２
％以下、Ｓｉ：３％以下、Ｍｎ：２％以下、希土類元素
を少なくとも１種以上：合計０．０２〜０．５％、残部
がＦｅおよび不可避不純物からなる。

【０００８】第４のものは、上記第３のものより好まし
いもので、組成が重量％で、Ｃｒ：２３〜２７％、Ｎ
ｉ：２０〜３０％、Ｍｏ：５〜８％、Ｃｏ：０．０１〜
０．１％、Ｃｕ：０．５〜１．５％、Ｎ：０．１５〜
０．２５％、Ｗ：１〜５％、Ｃ：０．０３％以下、Ｓ
ｉ：０．５〜１％以下、Ｍｎ：１．５％以下、希土類元
素を少なくとも１種以上：合計０．０２〜０．５％、残
部がＦｅおよび不可避不純物からなる。

【０００９】また、第５のものは、遠心鋳造法により製
造された上記第１、第２、第３および第４のオーステナ
イト系ステンレス鋳鋼である。

【００１０】

【作用】本発明ステンレス鋳鋼の組成の限定理由を次に
述べる。Ｃｒはステンレス鋼形成元素として欠かせない
ものであり、耐食性向上のための基本元素である。Ｃｒ
含有量が２０重量％（以下、重量％は単に「％」と示
す）未満では耐食性が低下し、３５％を超えると靭性が
低下する。従って、Ｃｒは２０〜３５％とした。好まし
くは、２３〜２７％の範囲が良い。

【００１１】Ｎｉは鋼の靭性と耐局部腐食性を向上させ
る。オーステナイト形成元素であり、オーステナイト相
の安定化元素としては欠かせない元素である。そのため
Ｎｉは１５〜３５％とする。好ましくは、２０〜３０％
の範囲が良い。

【００１２】Ｍｏは耐局部腐食性を向上させる。０．１
％未満で、耐局部腐食性が劣化する。１０％を超えると
靭性が低下し、コスト上昇を招くので、Ｍｏは０．１〜
１０％とする。好ましくは、５〜８％の範囲が良い。

【００１３】Ｃｕは非酸化性環境での耐食性を向上させ
る。０．５％未満ではその効果は少なく、３％を超える
と鋳造偏析をおこし強度低下を招く。従って、Ｃｕは
０．５〜３％とする。好ましくは、０．５〜１．５％の
範囲が良い。

【００１４】Ｎは耐局部腐食性を著しく向上させる。
０．０１％未満ではその効果がない。０．５％を超える
と窒素と結合力の強いＣｒと結合してクロム窒化物を生
じ耐食性が低下する。また、鋼中に気泡を生じ欠陥とな
ったりする。このためＮは０．０１〜０．５％とする。
好ましくは、０．１５〜０．２５％の範囲が良い。

【００１５】Ｃｏは耐局部腐食性を向上させるのに必須
で、伸びの向上に寄与する。０．０１％未満では耐局部
腐食性が充分でなく、０．１％を超えると耐力が低下す
るので、Ｃｏは０．０１〜０．１％とする。

【００１６】Ｗは耐力を著しく向上させる。また、耐局
部腐食性を向上させる。この効果は１％未満では充分で
なく、８％を超えると靭性が低下しコストも高くなる。
従って、Ｗは１〜８％とする。好ましくは、１〜５％の
範囲がよい。

【００１７】Ｃは含有量が多くなると、Ｃｒ炭化物を析
出し、延性、靭性、耐食性の低下を招く。このため、Ｃ
の上限は０．１２％とする。好ましくは、０．０３％以
下の範囲が良い。

【００１８】Ｓｉは溶鋼の脱酸、鋳造性確保のため、必
ず入る元素であり、耐食性も向上させる。しかし、含有
量が多くなると、σ相が析出して強度や耐食性が低下す
るので、Ｓｉは３％以下とする。好ましくは、０．５〜
１％の範囲が良い。

【００１９】Ｍｎは溶鋼の脱酸、脱硫のため添加され
る。ＭｎはＮの溶解度を大きくする作用があるが、含有
量が多いと耐食性劣化および脆化を招くので、２％以下
とする。好ましくは、１．５％以下の範囲が良い。

【００２０】Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔａは鋼中で炭化
物を形成することにより、Ｃｒ炭化物の形成を妨げ、Ｃ
ｒ欠乏層をなくすことにより耐食性を向上する。０．０
２％未満ではその効果がみられず、１％を超えると粗大
な析出物を形成し、機械特性、耐食性とも低下する。従
って０．０２〜１％とする。

【００２１】希土類元素は鋼中で酸化物を形成し、鋼中
の非金属介在物を減少させるので、鋼の耐食性、機械特
性を向上させる。０．０２％未満ではその効果はみられ
ず、０．５％を超えると粗大な析出物を形成し、耐食
性、機械特性とも低下させる。従って、希土類元素は
０．０２〜０．５％とした。添加する希土類元素として
は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ等の安価な元素が製品
の価格上望ましく、重希土類は高価なので望ましくな
い。また、希土類元素の混合物であるミッシュメタルを
使用することにより、より安価に製造できる。

【００２２】本発明のオーステナイト系ステンレス鋳鋼
を製造する方法として、通常の溶解鋳造法も採用できる
が、遠心鋳造法は、遠心力の作用によって緻密で非金属
介在物の少ない健全な製品を普通の溶解鋳造法よりも作
製し易いので、より好ましい製造方法である。

【００２３】

【実施例】次に実施例により本発明の特徴について述べ
る。高周波誘導大気溶解炉で所定の組成に溶解した溶湯
を、竪型遠心鋳造装置の回転数７５０ｒｐｍで回転して
いる直径５０ｃｍの円筒形鋳型に鋳造し、肉厚１５ｃｍ
の円筒形の鋳塊を得た。この鋳塊に１１５０℃、２時間
の熱処理を施し、引張試験片、衝撃試験片ならびに耐局
部腐食性評価用試験片を熱処理後の鋳塊から採取した。
引張試験はＪＩＳＺ２２０１の１４号試験片を用い常
温で行った。衝撃試験はＪＩＳＺ２２０２の４号試験
片を用い常温でのシャルピー衝撃値を測定した。また耐
局部腐食性は操業上、孔食よりも問題となる隙間腐食の
評価を行い判断した。隙間腐食試験は幅１５ｍｍ×厚さ
５ｍｍ×長さ４０ｍｍに切り出した試験片を両側からア
クリルジグで押さえ人工隙間を作製し、この試験片を３
５℃に保持した１０％ＦｅＣｌ₃・６Ｈ₂０溶液に７２時
間浸漬した後の腐食減量を測定した。得られた鋳鋼の組
成（重量％）を表１〜表４に、引張試験、衝撃試験、隙
間腐食試験の結果を表５〜表７に示す。表中の「Ｍ．
Ｍ．」は、ミッシュメタルを表す。

【００２４】

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【表５】

【表６】

【表７】表１〜表７から以下のことが分かる。即ち実施例１〜２
６では、いずれも０．２％耐力≧４０ｋｇｆ／ｍｍ²、
引張強さ≧７５ｋｇｆ／ｍｍ²、衝撃値≧２５ｋｇｆ・
ｍ／ｃｍ²を満足しているのに対し、比較例１〜８およ
び従来例１、２では、いずれも上記３条件のうち少なく
とも１つを満足していない。また、実施例１〜２６で
は、従来例よりも優れた耐局部腐食性を示している。

【００２５】

【発明の効果】本発明により、０．２％耐力４０ｋｇｆ
／ｍｍ²以上、引張強さ７５ｋｇｆ／ｍｍ²以上、衝撃値
２５ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ²以上の特性を持ち、かつ優れた
耐局部腐食性を示すオーステナイト系ステンレス鋳鋼を
提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】組成が重量％で、Ｃｒ：２０〜３５％、
Ｎｉ：１５〜３５％、Ｍｏ：０．１〜１０％、Ｃｏ：
０．０１〜０．１％、Ｃｕ：０．５〜３％、Ｎ：０．０
１〜０．５％、Ｗ：１〜８％、Ｃ：０．１２％以下、Ｓ
ｉ：３％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚ
ｒ、Ｔａを少なくとも１種以上：合計０．０２〜１％、
残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる高強度高靭性高
耐食性オーステナイト系ステンレス鋳鋼。
【請求項２】組成が重量％で、Ｃｒ：２３〜２７％、
Ｎｉ：２０〜３０％、Ｍｏ：５〜８％、Ｃｏ：０．０１
〜０．１％、Ｃｕ：０．５〜１．５％、Ｎ：０．１５〜
０．２５％、Ｗ：１〜５％、Ｃ：０．０３％以下、Ｓ
ｉ：０．５〜１％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｔｉ、Ｎ
ｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔａを少なくとも１種以上：合計０．０
２〜１％、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる高強
度高靭性高耐食性オーステナイト系ステンレス鋳鋼。
【請求項３】組成が重量％で、Ｃｒ：２０〜３５％、
Ｎｉ：１５〜３５％、Ｍｏ：０．１〜１０％、Ｃｏ：
０．０１〜０．１％、Ｃｕ：０．５〜３％、Ｎ：０．０
１〜０．５％、Ｗ：１〜８％、Ｃ：０．１２％以下、Ｓ
ｉ：３％以下、Ｍｎ：２％以下、希土類元素を少なくと
も１種以上：合計０．０２〜０．５％、残部がＦｅおよ
び不可避不純物からなる高強度高靭性高耐食性オーステ
ナイト系ステンレス鋳鋼。
【請求項４】組成が重量％で、Ｃｒ：２３〜２７％、
Ｎｉ：２０〜３０％、Ｍｏ：５〜８％、Ｃｏ：０．０１
〜０．１％、Ｃｕ：０．５〜１．５％、Ｎ：０．１５〜
０．２５％、Ｗ：１〜５％、Ｃ：０．０３％以下、Ｓ
ｉ：０．５〜１％以下、Ｍｎ：１．５％以下、希土類元
素を少なくとも１種以上：合計０．０２〜０．５％、残
部がＦｅおよび不可避不純物からなる高強度高靭性高耐
食性オーステナイト系ステンレス鋳鋼。
【請求項５】遠心鋳造法により製造された請求項１〜
請求項４に記載の高強度高靭性高耐食性オーステナイト
系ステンレス鋳鋼。