(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
wt％で表して、
最大0.05％のＣ
最大0.8％のSi
0.3−４％のMn
28−35％のCr
３−７％のNi
１−４％のMo
0.36−0.55％のＮ
最大1.0％のCu
最大2.0％のＷ
最大0.010％のＳ
0.03−0.2％のCe
を含有し、残部がFeと不可避的な不純物であり、フェライト含有量が30−70体積％であり、
オーステナイト相のCr含有量を最適化するために、条件％Cr＋15×％Ｎ＞31を満たし、
酸化環境に対する抵抗を改良するために、条件％Cr＋％Mo−８×％Ｎ＞22を満たし、
製造時の金属間相の析出の危険を最小限度に抑制するために、条件％Cr＋4.1×％Mo＋1.4×％Ni−6.9×％Ｎ＜55、及び条件％Cr＋0.9×％Mn＋4.5×％Mo−12.9×％Ｎ＜35を満たし、且つ
アルゴン−酸素脱炭法による製造時の溶鋼に十分な窒素溶解度を得るために、条件4.5×％Cr＋２×％Mn＋1.1×％Mo−％Ni＞114を満たす、ことを特徴とする、二相系ステンレス鋼。
【請求項２】
Ｃ含有量が最大0.03wt％であることを特徴とする、請求項１に記載の鋼。
【請求項３】
Si含有量が最大0.5wt％であることを特徴とする、請求項１或いは２に記載の鋼。
【請求項４】
Crの含有量が29wt％と33wt％の間にあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項５】
Mo含有量が1.0wt％と3.0wt％の間にあることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項６】
Mo含有量が1.0wt％と2.0wt％の間にあることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項７】
Mn含有量が0.3wt％と1wt％の間にあることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項８】
フェライト含有量が30体積％と55体積％の間にあることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項９】
Cr含有量がオーステナイト相において少なくとも25wt％であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項１０】
Cr含有量がオーステナイト相において少なくとも27wt％であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の鋼。
【請求項１１】
請求項１−10のいずれか１項に記載の鋼を、尿素製造時に存在する環境のいずれか１つにおいて使用する方法。
【請求項１２】
請求項１−10のいずれか１項に記載の鋼が尿素プラントにおける要素ストリッパ管、口金、濃縮管、被溶接材料及び高圧管の少なくとも１種に使用されていることを特徴とする、請求項11に記載する使用方法。
【請求項１３】
請求項１−10のいずれか１項に記載の鋼を硝酸環境下で使用される化学部品の構造材料として使用する方法。
【請求項１４】
請求項１−10のいずれか１項に記載の鋼を、白液環境等の製紙パルプ工業において、使用する方法。
【請求項１５】
請求項１−10のいずれか１項に記載の鋼から主として成ることを特徴とする溶接用ワイヤ。
【発明の詳細な説明】
本発明は高含有量のCrとＮ及び低含有量のNiを有し、尿素合成用プラントの高圧構成要素の材料として基本的に企図されているフェライト−オーステナイトステンレス鋼に関する。しかし、これは良好な腐食抵抗や高強度が要求される他の目的にも適している。
デュプレックスステンレス鋼は二相が異なる組成を有するフェライト−オーステナイト組織によって特徴付けられている鋼である。最新のデュプレックス（二相）ステンレス鋼は主としてCr,Mo,Ni及びＮと合金化されたものである。このデュプレックス組織はCrとMoがフェライト相内で富んでおり、NiとＮがオーステナイト相内で富んでいることを意味する。最新デュプレックス鋼の大半は22−27％のCr、４−７％のNi、０−４％のMo及び0.1−0.3％のＮを含有している。これは材料に30−70％のフェライト相と残部のオーステナイト相を有する二相組織を与える。Mn,Cn,Si及びＷ等の他の元素も合金に特定の物性を与えるために存在する。
デュプレックスステンレス鋼はオーステナイトステンレス鋼に低価格で代替出来るものとして、なかんずくデュプレックスステンレス鋼のＮ含有量のために、しばしば使用される。従って、オーステナイト鋼に相当する腐食抵抗を具えたデュプレックスステンレス鋼がしばしば見い出される。この例は20％のCr、18％のNi、６％のMo及び0.2％のＮを有する、オーステナイト254SMOR（UNS S 31254）であり、これは25％のCr、７％のNi、４％のMo及び0.3％のＮを有するデュプレックス鋼SAF02507R（UNS S 32750）と同レベルの塩素含有環境において腐食抵抗を発揮する。
しかし、Sandvik 2RE69等のある種のオーステナイト鋼は、具体的には尿素工程で使用されるために開発されたものであって、これは尿素工程で使用するためにデュプレックスステンレス鋼の中では充分な対応性に大きく欠けている。この課題が本発明によって解決された。
デュプレックスステンレス鋼の合金化レベルには組織安定性によって上限がある。フェライト−オーステナイト組織は材料が475℃で脆化に敏感であり、且つ600−1000℃の温度範囲で金属間相の分離に敏感であることを意味している。金属間相の分離は基本的には高含有量のCrとMoによって促されるが、Ｎの添加によって抑制され得る。組織安定性に対するＮの作用効果は相対的に高い含有量のCrが組織安定性を低下させずに材料に合金になるように組込め得ることを意味している。しかし、Ｎ含有量には過剰に高い割合の有孔率をもたらす、溶鋼に対するその溶解度と、窒化物の析出を引き起こす合金における固溶体化とによって、その溶解度に限度がある。
溶鋼におけるＮの溶解度を高めるために、MnとCrの含有量は高めてもよい。しかし、Mnは金属間相が分離する危険性を高めるので、Mnは制限されるべきである。Ｎは強力なオーステナイト相促進剤であるので、Niの含有量はＮの含有量を高めることにより著しく低下させることが出来、それでもなおフェライト−オーステナイト組織を維持することが出来る。
尿素合成用プラントはオーステナイト鋼とデュプレックスステンレス鋼のための興味深い用途になっている。尿素は高圧、高温下におけるアンモニアと二酸化炭素の合成によって生成される。高圧部品における製造工程溶液は炭素鋼に対し非常に腐食性が高い。それ故に、特殊な鋼が大いに使用されているが、チタンとジルコニウムも使用される。しかし、後者は購入費と製造費の高いものになり、従ってその使用は制約される。
オーステナイトステンレス鋼は今日では尿素製造工程の高圧部品の材料として支配的である。頻繁に使用されている鋼はSandvik 3R60R U.G.であり、これは18％のCr、14％のNi及び2.7％のMoと注意深く調整されたフェライト含有量とによって特徴付けられている変性AISI 316L（UNS S 31603）である。最も需要のある用途では、25％Cr−22％Ni−２％Moタイプの鋼（UNS S 31050）が使用される。ステンレス鋼の使用要件は鋼の不動態が維持されることである。それ故に、尿素合成の製造工程溶液には酸素が添加される。従って、この添加は材料技術の観点のためにのみ必要であるに過ぎないが、同時にエネルギーと歩留りのロスをもたらし、しかもその含有量が高くなり過ぎると潜在的に安全性がおびやかされる。それ故に、製造工程技術の観点からは酸素の添加を低減する、可能ならば酸素を完全に排除することが望まれる。しかし、今日の製造工程（プロセス）では酸素の必要量を製造工程溶液に確実に存在させることは困難である。これは、例えば最も重要な熱交換器であるストリッパで生起する溶液の沸騰のケースである。
ある種の腐食も或る条件下ではCr25−Ni22−Mo2タイプ（UNS S 31050）の鋼で生起する。AISI 316L（UNS S 31603）の腐食は主として濃縮条件下で生じる。従って、充分な不動態は工程の全ての部分で維持され得ない。
材料品質が劣ると、それが尿素製造工程で腐食の原因になり、その結果は溶接に関連して攻撃される。不均一な材料は腐食の別の理由となる。これらの要因は良好な組織安定性が尿素溶液における、或いは良好な耐久力が要求されるその他の用途における良好な耐久力のための前提条件であることを示している。
炭素鋼の組成に関していえば、Crが腐食抵抗に有利な影響力を有していることは良く知られている。数多くの調査はオーステナイト鋼におけるNiは低含有量の酸素が製造工程溶液に存在する条件の下では有害なものである。これにより鋼のNi含有量が増大すると腐食速度が顕著に大きくなる。他方、低含有量のNiを含むフェライト鋼はこれらの条件下で非常に小さい量の腐食を被る。しかし、フェライト鋼には組織安定性が悪く、そのことが溶接と製造に関連する問題を生ぜしめる結果をもたらすので構造材料として大きな制約がある。
フェライト−オーステナイトステンレス鋼は幾つかの面から、基本的には尿素製造工程の材料として非常に興味のあるものである。これらの鋼の高強度は高圧部品にうまく利用され得るし、適度のニッケル含有量がこの鋼タイプを無酸素条件下の腐食に対し一層良好な抵抗を与える。従って、フェライト−オーステナイト鋼は高Cr含有量と低Ni含有量を、無酸素条件での尿素環境で良好な抵抗を発揮させるために有している。
本発明はCrとNiの高含有量とNiの低含有量を有して、基本的には尿素合成の高圧部品用に企図されているデュプレックスフェライト−オーステナイト鋼に関するものであるが、これは高合金オーステナイトステンレス鋼が腐食抵抗を有するために使用されているその他の環境における用途も見い出し得る。特に、良好な物性は次の用途で得られている：
−尿素プラントのストリッパ管
−尿素プラントの口金
−尿素プラントの濃縮管
−尿素プラントの被溶接材
−尿素プラントの高圧管
−硝酸製造工程（例えば、クーラコンデンサにおいて）
−製紙パルプ工業（例えば、白液のホワイトリカー環境において）
−溶接ワイヤ
本発明に係るスチール合金のその他の適当な用途はシームレ管、溶接管、フランジ、カップリング並びにシートメタルを製造する材料としてのものである。
この合金は、良好な組織安定性として高Cr含有量の状態で高含有量のＮを添加することによって達成されるものに特徴がある。
以下の記載は添付図の説明である。
図１（グラフ）はヒュイ試験（Huey test）による腐食に対するCrの影響を示す。
図２はヒュイ試験による腐食に対するMnの影響を示す。
図３はヒュイ試験による腐食に対するMoの影響を示す。
図４はヒュイ試験による腐食に対するＮの影響を示す。
図５はストライヒャー試験（Streicher test）による腐食に対するCrの影響を示す。
図６はストライヒャー試験による腐食に対するMnの影響を示す。
図７はストライヒャー試験による腐食に対するMoの影響を示す。
図８はストライヒャー試験による腐食に対するＮの影響を示す。
図９は分配係数％Crα／％Crγに対するＮの影響を示す。
図10は分配係数％Niα／％Niγに対するＮの影響を示す。
合金は重量％で、以下のものを含有する。
−Ｃ最大0.05
−Si最大0.8
−Mn0.3−４
−Cr28−35
−Ni3−10
−Mo1.0−4.0
−N0.2−0.6
−Cu最大1.0
−Ｗ最大2.0
−Ｓ最大0.010
−Ce0−0.2
残部Feと、常態量の不純物と、フェライト含有量:30−70％
炭素は本発明ではむしろ不純元素として考えており、フェライトとオーステナイトの両相において限定された溶解度を有している。この限定溶解度は炭化物の析出する危険が過剰に高いパーセントで存在し、結果として腐食抵抗が低減されることを意味する。それ故に、Ｃ含有量は最大0.05％、好ましくは最大0.03％、そして最も好ましくは最大0.02％に制限されるべきである。
シリコンはスチール製造におけるデスオキシデーション（desoxidation）添加物として利用され、製造時と溶接時に流動性を高める。過剰に高いSi含有量は金属間相の析出の傾向を強め、且つＮの溶解度を低下させる。この理由から、Si含有量は最大0.8％、好ましくは最大0.5％に制限されるべきである。
マンガンはオーステナイト相の安定化剤と考えられるので溶鋼でのＮの溶解度を高めるために且つNiを合金化元素として置換するために合金に添加される。本明細書において更に提示される調査はMnが腐食抵抗にマイナスに影響し、更に組織安定性を害することになり、その結果金属間相の析出の危険が増すことを示している。しかし、Mnとの合金化はＮの溶解度の増大とフェライト含有量を維持した常態でのNi含有量の低下の可能性とから有益であると考えられている。しかし、驚くべきことに、Mnはオーステナイト相安定効果としては無視出来る程のものしか有していないことが示されている。如何る理論的関係にも拘束されることなく、この理由は高Ｎ含有量がオーステナイト相からフェライト相にMnを再分配して、それによりＮ含有量の高いときにフェライト相とオーステナイト相の間でMn含有量にたいした相違が見られなくなることである。更に、合金における問題のCr含有量において溶鋼におけるＮ溶解度が非常に高いので、この溶解度がMnの高度合金化の起動力にならないことが示された。適当なものとしては、0.3と４％b.w.間のMn含有量が選定されるが、好ましくは0.3と１％b.w.の間の値である。
クロムは大半のタイプの腐食に対する抵抗を高める最も活性のある元素である。尿素合成では、Cr含有量は腐食抵抗にとって非常に重要であり、従ってCr含有量は組織安定性の見地から出来る限り最大化が計られるべきである。Cr含有量の増大は、常にオーステナイト相よりも高Cr含有量を有しているものであるフェライト相が過剰に高い割合であるときに析出に敏感であることを意味し、この敏感であることが主として金属間相の析出がフェライト内で、フェライト−フェライトにおいて及びフェライト−オーステナイトグレン境界で生起し得ることを意味している。それ故に、フェライト相からオーステナイト相へCrを再分配し、それにより相対的に抵抗の弱いオーステナイト相が増大した抵抗を得るようにし、そして一層大きなCr総量が組織安定性を阻害せずに合金化出来ることが望ましい。更にCrは溶鋼におけるＮの溶解度と合金における固溶度とを増大させる。充分に高いCr含有量のときには、溶鋼生成が次の事実によって活性化される。即ち、その事実は全部の窒素をAOD法（アルゴン−酸素脱炭法）において加えることも可能であることである。これはとりべ精錬において高価なFe−Cr−Ｎの添加を無しですますことが出来ることを意味する。オーステナイト相で充分な腐食抵抗を達成するために、Cr含有量はオーステナイト相において少なくとも25％、好ましくは少なくとも27％であるべきである。それ故に、総Cr含有量が少なくとも28％であることが望ましく、好ましくは少なくとも29％が望ましい。しかし、Mo,W,Si及びMnと併せて、クロムは金属間相の析出の危険度を高める。それ故にCr含有量は最大35％に、好ましくは最大33％に制限されるべきである。
ニッケルは主としてオーステナイト安定化元素として用いられており、本発明によればニッケル含有量は出来る限り低く抑えられるべきである。オーステナイト系ステンレス鋼が低酸素含有量の尿素環境において抵抗力が不良であることの重大な理由はNi含有量が比較的高いものであることと思われる。フェライト−オーステナイト系のステンレス鋼においてNiの含有量が低いのは低酸素含有量の尿素環境下でこのタイプの合金の抵抗力が良好であることに基本的理由があるものと推察される。Ｎによる合金化はフェライト相の含有量を維持したまゝで低含有量のNiを添加出来ることを意味している。しかし、オーステナイト相におけるNi含有量は尿素環境下の抵抗を制約する。このNi含有量はフェライト相と較べてオーステナイト相において大きい。更に以下に提示される調査は驚くべきことに、Ｎ含有量の増大がNi含有量の低減を可能にするだけでなく、そのNiがオーステナイト相からフェライト相に再分配されることを意味していることを示している。従って、このことは抵抗力の弱いオーステナイト相がＮ含有量が増加させられていたときに予期したものよりも低いNi含有量を得るので、尿素環境下で抵抗力が更に向上することを意味する。本発明では、３−10％、好ましくは３−７％のNi含有量が30−70％の範囲のフェライト含有量を達成するために要求される。
モリブデンは非常に活性のある元素であり、不動態の改良に用いられる。Cr,Nと共にMoは点食とすきま腐食に対する抵抗力を効果的に高める元素である。以下に提示される調査は驚くべきことに、本発明に係る合金のMo含有量の増大が腐食性環境下で抵抗力を向上させ、その結果Mo含有量が増大したときにヒュイ試験による腐食を低減せしめることになることを示している。更に、MoはＮの固溶度を高めることで窒化物が析出するという傾向を減じる。それ故に、Mo含有量は少くとも１％のものが望ましい。しかし、Mo含有量が高過ぎると、金属間相の析出する危険が、特にCr含有量も同時に高いものになっているならば、生れる。それ故に、Mo含有量は最大４％、好ましくは最大３％、特には最大２％に制限されるべきである。
窒素は合金において非常に活性の高い元素である。Ｎは強力なオーステナイト生成子であり、溶接後の被熱領域にオーステナイトの再構成度合を高める。ＮはCrとMoの分配に影響力があり、従ってＮの含有量が高まるとオーステナイト相内のCrとMoの相対的占有率を高める。このことは、一方ではオーステナイト相が腐食抵抗の高いものになり、他方では組織安定度を維持しながら合金に一層高い含有量のCrとMoを含有させることの出来ることを意味している。それは、オーステナイト相においてよりも析出する傾向にあるフェライト相におけるCrとMoの占有率が決められた割合のCrとMoにおいて相対的に低下するからである。オーステナイト相は合金内では相対的に抵抗力の弱いものであるので、この相は尿素環境下では優先的に攻撃を受ける。それ故に、高含有量のＮを含有させることは非常に有益である。それはこの高含有量のＮがフェライト相における金属間相に析出する危険を低減させると同時に腐食抵抗を高めるからである。更に、Ｎが金属間相の生成を抑制することは全てのオーステナイト系鋼においても良く知られている。従って、デュプレックス（二相）鋼では、析出に対する低下した敏感度は元素再分配により得られると共に、析出に対する低下した敏感度は合金化元素として存在する窒素により得られる。それ故に、Ｎは少なくとも0.20％、好ましくは少なくとも0.30％、特には少なくとも0.36％の含有量になるように添加されるべきである。Ｎ含有量はその上限が溶鋼における溶解度並びに窒素の析出が高過ぎるＮ含有量のときに生じることになる合金における固溶度によって決められる。更に、Ｎの含有量が高過ぎると、それに起因して溶接個所に孔が生成される。それ故に、Ｎ含有量は最大0.60％、好ましくは最大0.55％に制限されるべきである。
溶接個所では、窒素はオーステナイトの再分配度合を高め、これが溶接継合部の腐食抵抗とタフネス強度を劇的に向上させる。
銅は硫酸等の酸環境下の全般的な腐食抵抗を向上させる。しかし、Cuの高含有量は点食とすきま腐食を低減させる。更に問題の合金タイプではCuの固溶度は限定される。それ故に、Cuは最大1.0％に制約されるべきである。
タングステンは点食とすきま腐食に対する抵抗を高める。しかし、Ｗの高含有量は金属間相の析出の危険を、CrとMoの高含有量との組合せで高める。更に、Ｗの含有はスチールプラントのコスト高のハンドリングをもたらす。それ故にＷの量は最大2.0％に限定されるべきである。
硫黄は溶解容易な硫化物の生成によって腐食抵抗に対しマイナスに影響する。更に、熱間加工性は高含有量のＳによって阻害される。それ故に、Ｓの含有量は最大0.010％、好ましくは最大0.005％、特には最大0.001％に制限されるべきである。
セリウムは合金、例えばミッシュメタル（mish metal）の形態の合金に、その熱間加工性を向上させるために加えることが出来る。硫化マンガンとは逆に、Ceは腐食抵抗を阻害しないセリウムオキシサルファイドを生成する。それ故に、Ceは最大0.2％、好ましくは最大0.2％、好ましくは最大0.1％までの割合で合金に加え得る。Ceが添加されるならば、その含有量は少なくとも0.03％であるべきである。
合金のフェライト含有量は相組成、組織安定性、熱間加工性及び腐食抵抗を保証するために重要である。それ故に、フェライト含有量は30−70w.t.％、好ましくは30−55w.t.％の範囲内にあるべきである。
本発明は基本的には尿素環境において良好な腐食抵抗を有する合金を提供することを目的としている。Crはその含有量の増大で不動態特性を向上させるという事実の結果として腐食抵抗の改良にとって最も有効な元素であるので、Cr含有量は出来る限り大きくするべきである。しかし、Crの特定含有量においては組織安定性が損われる。この理由はオーステナイト相よりCrとMoの含有量が高いフェライト相が析出する性向を呈し、それにより主として金属間相がフェライト相に、或いはフェライト−フェライト相間やフェライト−オーステナイト相間のグレン境界で析出する。しかし、合金にＮを含有させることにより、CrとMoはオーステナイト相に再分配される。
オーステナイト相のCr含有量を最適化するためには、好ましくは次の条件を満足させるべきである（通常通り、全ての割合は重量％である）。
％Cr＋15・％Ｎ＞31:特に＞33
酸化環境に対する抵抗を更に改良するためには、次の条件を満すのが有益である。
％Cr＋％Mo−８・％Ｎ＞22
製造時に金属間相の析出の危険を最小限度に抑制するためには、組成は次の関係によって反映されるのが好ましい。
％Cr＋4.1・％Mo＋1.4・％Ni−6.9・％Ｎ＜55
そして特には次の関係によって反映されるのが好ましい。
％Cr＋0.9・％Mn＋4.5・％Mo−12.9・％Ｎ＜35
AOD製造時の溶鋼における充分な窒素溶解度を得るための条件を更に改良するためには、次の条件を満すのが好ましい。
4.5×％Cr＋２×％Mn＋1.1×％Mo−％Ni＞114
例
多数のテストチァージを熱間鍛造されて棒状に押出された170kgの鋳造インゴットによって提供された。このインゴット材料は大半の腐食試験のために更に固溶化熱処理の前に冷間圧延された。
表１は重量％で表したテストチァージの組成を示している。
0003647861.tif 000002
合金１−９は統計テスト計画（STP）の原理に従って提供された。この原理によれば、Cr,Mn,Mo及びＮを系統的方法で変化させることにより異なる結果パラメータに対する上記４種の元素の影響について情報が与えられる。フェライト相含有量はNiでバランスをとることにより全部の合金において40−50％の範囲に維持された。
機械的特性
材料の機械的特性は良好であった。１例は表２に与えられており、そこでは合金No.10の機械的特性が提示されている。
0003647861.tif 000003
この表から材料が良好な延性を有していることが明らかである。この延性は引張り破断時の高値によって表される（A5）。この材料は更に良好な衝撃強さを低温度においても有している。復帰温度は−50℃より低い。
組織安定性
合金は金属間相或いは窒化物の析出を伴うことなく製造することが出来、そして溶接することが出来るようにするために、合金組織の充分に安定していることが非常に重要である。合金の高Ｎ含有量は合金に対しそれが高度の合金化レベルにあるにも拘わらず、その組織安定性の要件を調整することが出来る。この理由は、窒素が金属間相の生成を抑制すると共に、この窒素がCrとMoをフェライト相からオーステナイト相に再分配するからである。
表３は或るテストチァージの組織に対し完全焼ナマシの処理が与える影響を示している。この処理では合金の冷却速度は変化させたが加熱温度は150℃／分、完全焼ナマシ温度は1020℃、保持時間は３分であった。金属間相の占有率は点食の算出によって測定された。
0003647861.tif 000004
明らかに、合金13は合金10よりも析出に敏感であり、これは窒素含有量が合金13より小さいことに依る。合金３は金属間相の析出を伴わない場合には140℃／分の冷却速度にはすることが出来るが、17.5℃／分にはすることが出来ない。この理由は、合金10と同じ組織安定性となるために合金のCr含有率を大きくしたときに窒素含有量が小さくなり過ぎるからである。しかし、合金３は140℃／分の冷却速度が製造時の可能な最低冷却速度に相当するので、製造可能である。
腐食試験
ASTMA262、プラクテイスＣのヒュイ試験は酸化環境下の合金の抵抗力を測定し、材料が正しく熱処理されているかを試験するための確立した方法である。可能な析出、例えば結晶粒界の炭化クロムの析出はヒュイ試験において腐食速度を増大させる。尿素環境用の材料はヒュイ試験において低い腐食速度となることを要求する仕様に多くの場合適用されるものであり、基本的には、酸化プロセス環境での１概念の材料挙動を与えるものと考えられる。表４は固溶化熱処理条件（1040℃/20分/H2O）下の合金のヒュイ試験における腐食速度を示している。
0003647861.tif 000005
合金１−９はヒュイ試験における腐食速度に対するCr,Mn,N及びMoの影響度を計算するために使用出来る。グラフの図１−４は元素の影響をグラフ上に表している次の関係が得られる。
腐食（mm/年）＝0.285−0.0080％Cr−0.0080％Mo＋0.0007％Mn＋0.065％Ｎ
ヒュイ試験における抵抗力に対するCrとMoの有利な効果とMnとＮの不利な結果はこれから明らかになる。Ｎの結果はフェライト相からオーステナイト相にＮがCrを再分配する事実によって説明される。これはCr含有量がフェライト相において減じ、それ故に腐食速度が増大することを意味している。驚くべき事実はヒュイ試験における抵抗力にとって有効であるということである。Moがヒュイ試験で腐食を増大させるのは既に知られたことである。これは明らかにCrとＮが高含有量である二相系スチールのためには役立たないものである。
ヒュイ試験に類似のASTMA262、プラクテイスＢに係るストライヒャー試験（Streicher test）は酸化環境下の材料の抵抗力を試験する方法である。図５−８は元素の影響をグラフ上に表している。これらのグラフから、Crが抵抗にとって非常に有利に働くものであり、そしてMoも幾分有利であるが、ＮとMnは不利であることは明らかである。
点食、すきま腐食及び応力腐食のような局部腐食に対する抵抗は例えば高含有量の塩素が問題の原因になり得る熱交換器のために材料が使用可能になるために重要なものである。一般に、二相系ステンレス鋼はフェライト−オーステナイト組織自体によって説明されるが、またこれらの鋼材の非常に優れた不動態によっても説明される、非常に高い抵抗を有している。
点食はステンレス鋼にとってしばしば問題となるものであり、本発明はこの問題を高度に克服するように対処するものである。腐食が生起するまで５℃の間隔で温度を上昇させる改変標準規格ASTMG48Aの方法により臨界点食温度（CPT）を測定することは、海水中の腐食抵抗を試験する普通の方法である。点食の始まる温度は下の表５に見られる。この表には、臨界点食温度（CPT）が６％FeCl3において与えられている。
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合金10の相対的に高いＮ含有量は合金13より優れた点食抵抗力を与える。合金４はMn含有量が相対的に高いために合金10より劣る抵抗力を有している。Mnは易溶性の硫化マンガンが生成されるという事実によって点食抵抗を低下させることが出来る。
含有されている元素の本発明によるバランスは良好な組織安定性、良好な機械的特性及び高度の腐食抵抗を得るために非常に注意深く実行された。図９はフェライト相におけるCr配分（Crα）とオーステナイト相におけるCr配分（Crγ）に及ぼす影響を示している。Crがフェライト相からオーステナイト相にＮ含有量の増大したときに移転することが理解出来る。図10はフェライト相（Niα）とオーステナイト相（Niγ）の間のNi配分に及ぼす影響を示している。驚くべきことに、NiがＮ含有量の増大することでオーステナイト相からフェライト相に移動させられることを示している。
表６は本発明に係る２種の合金の相組成を重量％の表現で以って示している。
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Ｎの高含有量がNiの含有量の低いときにオーステナイト相に相対的にCrの高い含有量を与えることが理解出来る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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