(57)【要約】  侵食性のある塩化物含有溶液中でのピッチングおよび隙間腐食にとくに耐性を持つオーステナイト系ステンレス高合金鋼は、溶湯凝固時におけるMoの偏析傾向を有している。この問題は、重量％にてC：最大0.03、Si：0.5、Mn：最大6、Cr：28〜30、Ni：21〜24、(Mo+W/2)：4〜6％、そのうちW：最大0.7、N：0.5〜1.1、残部が鉄、および鋼の製造を起源とする通常含有量の不純物である組成を有するスーパーオーステナイト系ステンレス鋼によって解決される。
2008525643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
C：最大0.03、
Si：最大0.5、
Mn：最大6、
Cr：28〜30、
Ni：21〜24、
(Mo+W/2)：4〜6％、そのうちW：最大0.7、
N：0.5〜1.1、
Cu：最大1.0、
残部が鉄、および鋼の製造を起源とする通常含有量の不純物からなる組成を有することを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼において、該鋼はCを0.015〜0.025含有することを特徴とする鋼。
【請求項３】
請求項２に記載の鋼において、該鋼はCを0.020含有することを特徴とする鋼。
【請求項４】
請求項１に記載の鋼において、該鋼はSiを最大0.3、好ましくは最大0.25含有することを特徴とする鋼。
【請求項５】
請求項１に記載の鋼において、該鋼はMnを少なくとも4含有することを特徴とする鋼。
【請求項６】
請求項５に記載の鋼において、該鋼はMnを4.5〜5.5、好ましくは約5.0％含有することを特徴とする鋼。
【請求項７】
請求項１に記載の鋼において、該鋼はCrを28.0〜29.0、好ましくは28.5含有することを特徴とする鋼。
【請求項８】
請求項１に記載の鋼において、該鋼はNiを22〜23、好ましくは22.0〜22.6含有することを特徴とする鋼。
【請求項９】
請求項１に記載の鋼において、該鋼はMoを5〜6、好ましくは約5.5含有することを特徴とする鋼。
【請求項１０】
請求項９に記載の鋼において、該鋼はWを最大0.5、好ましくは最大0.3、最も好ましくは最大0.1含有することを特徴とする鋼。
【請求項１１】
請求項１に記載の鋼において、該鋼はNを少なくとも0.6含有することを特徴とする鋼。
【請求項１２】
請求項11に記載の鋼において、該鋼はNを0.6〜0.8含有することを特徴とする鋼。
【請求項１３】
請求項１に記載の鋼において、該鋼はCuを少なくとも0.5、好ましくは0.7〜0.8含有することを特徴とする鋼。
【請求項１４】
請求項１に記載の鋼において、該鋼は任意選択により、一つまたは複数の熱間延性を増大させる元素、たとえば
B:最大0.005、
Ce+La：最大0.1、
Al:最大0.05、
Ca：最大0.01、
Mg：最大0.01
を含有することを特徴とする鋼。
【請求項１５】
請求項１に記載の鋼において、該鋼は、Cr、Mo、およびNを、PRE=Cr+3.3Mo+1.65W+30Nで表されるPRE値が少なくとも60となる量含有することを特徴とする鋼。
【請求項１６】
請求項15に記載の鋼において、前記PRE値は、少なくとも64、好ましくは約66であることを特徴とする鋼。
【請求項１７】
請求項１に記載の鋼において、該鋼は、
Si：最大0.3、
(Mo+W/2)：5〜6、そのうちW：最大0.7、
N：0.6〜0.9を含有し、
1150〜1220℃の温度での熱処理後に該鋼は主に、オーステナイトからなり、有害な量の第２相が実質的にない均質なミクロ組織を有することを特徴とする鋼。
【請求項１８】
請求項１ないし17のいずれかに記載の組成を有する鋼から製造され、製造法に平板状または長尺状の製品を形成するための前記鋼の連続鋳造を含むことを特徴とする鋼材。
【請求項１９】
請求項18に記載の鋼材において、再溶融工程を経ることなく、該鋼材は、少なくとも加工度1：3にて最大50mmまでの最終寸法に熱間圧延でき、偏析レベルの低いミクロ組織を有することを特徴とする鋼材。
【請求項２０】
請求項19に記載の鋼材において、前記鋼は、
Si：最大0.3、
(Mo+W/2)：5〜6、そのうちW：最大0.7、および
N：06〜1.1
を含有し、
1150〜1220℃の温度で熱処理した後該鋼材は主に、有害な量の第２相が実質的にないオーステナイトからなるミクロ組織を有することを特徴とする鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、十分な強度、十分な衝撃強さ、すぐれた溶接性、およびすぐれた耐食性、とくにピッチング腐食およびすきま腐食に対する優れた耐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼に関する。また、本発明はオーステナイト系ステンレス鋼で製造された鋼材にも関する。
【先行技術】
【０００２】
6％を多少上まわるモリブデン(Mo)を含むステンレス、オーステナイト鋼Avesta 254 SMO（登録商標）、(US-A-4 078 920)が20年以上前に発売された時、耐食性および強度特性が当時の既存高合金鋼より相当すぐれていたため、かなりの技術的進歩がもたらされた。
【０００３】
本明細書においては、用語「含有量」および「パーセント」は常に「重量％」による含有量を表し、数値のみが示されている場合は重量％を表す。
【０００４】
ピッチングを受けやすいのがステンレス鋼の弱点である。クロム(Cr)、Mo、および窒素(N)元素がピッチングを防止し、この種の腐食に対して十分に保護された多数の鋼が存在することはよく知られている。そのような鋼はすきま腐食についても改善され、同じ元素によって同様の影響を受ける。スーパーオーステナイト鋼は格段に優れている。スーパーオーステナイト鋼は通常、PRE40超相当の耐ピッチング性を有する鋼として定義される。PREはよくCr%＋3.3×Mo%＋30×N％として定義される。過去30年間に多数のスーパーオーステナイト鋼について説明がなされてきたが、市販品として重要なものは少数である。これらの鋼として、上述の254 SMO (EN 1.4547, UNS S31254), 19-25hMo (EN 1.4529, UNS N08926) および AL-6XN (UNS N08367) (US-A-4 545 826, McCunn et al.)があげられる。
【０００５】
これらのスーパーオーステナイト鋼は、おおよそCr：20％、Mo：6％、N：0.20%を含み、PREが46超の6Mo鋼タイプであり、1980年代以降に使用されて大きな成功を収めている。
【０００６】
ピッチングに対するNの大きな効果によって、約0.2％以上の含有量を添加することに興味が惹かれる。伝統的に、含有量の多いNを鋼中に溶解させるためにマンガンの含有量を増やすことが行なわれてきた。そのような鋼の一例が、Cr：24％、Mn：6％、Mo：4.5％、およびN：0.4％を含み、上述の6Mo鋼 (DE-Cl-37 29 577、Thyssen Edelstahlwerke)と類似のPREレベルを持つ 4565 (EN 1.4565, UNS S34565)である。
【０００７】
さらに耐ピッチング性を向上させるため、Moの含有量を増やすことはもちろん有用である。鋼 Avesta 654 SMO（登録商標）、(EN UNS S 32654) においてこの増量が行なわれ、含有量はCr：24％、Mn：3.5％、Mo：7.3％、N：0.5％(US-A-5 141 705)である。この鋼は60超ものPREレベルを持ち、多くの点において最上のニッケル合金と同等の耐食性を有している。CrおよびMoの含有量が高いことによって、0.5％のNが適切なMn含有量で溶解可能である。高いN含有量によって、鋼にすぐれた延性とともに十分な強度がもたらされる。Moの一部をWで置き換えた654 SMOの同等品が鋼B66 (EN 1.4659, UNS S 31266) (US-A- 5 494 636、Dupoiron et al.)である。
【０００８】
Mo含有量の高い完全オーステナイトの鋼の一つの問題は、Moの偏析傾向が著しいことである。そのため、インゴットまたは連続鋳造鋳片に偏析領域が生じ、概して最終生産物にまで残留し、シグマ相等の金属間化合物相の析出を生じる。この現象は最も高度に合金化された鋼においてとくに顕著であり、後半の工程でこの影響を減じるための種々の手順が存在する。
【０００９】
偏析傾向のある鋼の連続鋳造法には、最終生産物に種々の問題を生じるマクロ偏析の危険性が存在する。合金元素によるマクロ偏析形態は鋳造中の固相と残留溶解物との間に分布し、固形化した素材の異なる領域間の組成の相違は固形化のための冷却、フローおよび方法に応じて発生する。連続鋳造法における中心偏析と同様、インゴットについてはいわゆるA偏析およびV偏析が一般的である。Moがとくに高い偏析傾向を持つ元素であることは明確であり、したがって最も高いMo含有量の鋼はしばしば厳しいマクロ偏析を示す。そのようなマクロ偏析は後続工程で除去することが困難であり、ほとんどの場合に金属間化合物相の析出を生ずる。そのような相は圧延時にラミネーションを生成し、また耐食性、靭性等の製品特性を損なうことがある。それゆえ、非常にMo含有量が多いスーパーオーステナイト鋼はしばしば、連続鋳造素材中に中心偏析を生じ、それによって最適特性の均質鋼板の製造可能性が著しく制限される。問題点は、とくに厚板について報告され、厚さ15mm超の鋼板は特性の低下なしにはほとんど製造できない。それゆえ、マクロ偏析を生成しにくく、かつより厚い鋼板の製造が可能な高合金オーステナイト系ステンレス鋼の必要性が存在する。
【発明の簡単な説明】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、とくにCr、Mo、およびNに関して高度に合金化した新しいオーステナイト系ステンレス鋼を得ることである。いわゆるスーパーオーステナイト鋼は非常に優れた耐食性および強度によって特徴づけられる。鋼は、シート、バー、パイプ等に加工された形で、化学工業、発電所、および種々の海水用途における侵食性環境での使用に適合するように作られる。
【００１１】
本発明は、とくに以下の応用分野で有利に利用できる材料を得ることを企図している。すなわち、
・オフショア工業（海水、酸性オイルおよびガス）内
・熱交換器および凝縮器（海水）用
・（海水）淡水化プラント用
・排ガス洗浄設備（酸性塩化物）用
・硫酸および燐酸（強酸）工場における排ガス凝縮（強酸）設備用
・オイルおよびガス（酸性オイルおよびガス）生成設備配管用
・セルロース漂白工場および塩素酸塩工場（それぞれ塩素化合物、酸化性酸および溶液）内設備および配管用
・タンカーおよびタンクローリ（あらゆる種類の薬品）用
である。
【００１２】
この目的は、重量％にて
C：最大0.03％、
Si：最大0.5％、
Mn：最大6％、
Cr：28〜30％、
Ni：21〜24％、
(Mo+W/2)：4〜6％、そのうちW：最大0.7％、
N：0.5〜1.1％、
Cu：最大1.0％、
残部が鉄、および鋼の製造工程を起源とする通常量の不純物からなる組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼によって達成される。
【００１３】
Moの含有量を制限し、合金中のCRを増量することによって、非常に良好な耐ピッチング性および顕著に構造的偏析傾向の低いスーパーオーステナイト鋼が得られることが明らかになった。
【００１４】
この鋼は、上述の合金元素に加えて少量の他の元素を、それらが上述した鋼の望ましい特性に悪影響を及ぼさないという条件で含有してもよい。この鋼は、たとえばホウ素をＢ含有量最大0.005％まで、熱間加工における鋼の延性をさらに増大させる目的で含有してもよい。この鋼がセリウムを含む場合には通常、他の希土類金属も鋼に含まれるが、それは、通常セリウムを含むそれらの元素が最大0.1％のミッシュメタルの形で加えられるためである。さらにカルシウムおよびマグネシウムを最大0.01％、またアルミニウムを最大0.05％（それぞれ元素として）、別の目的のために鋼に加えてもよい。
【００１５】
さまざまな合金材料を考慮すると、さらに以下のことが言える。
【００１６】
この鋼においては、炭素はたいていの場合に望ましくない元素と見なされるが、それは、炭素が溶湯中のNの溶解度を著しく低下させるからである。炭素はまた有害なCrカーバイドの析出傾向を増大させる。これらの理由から0.03％超の炭素含有量があってはならず、0.015〜0.025％が好ましく、0.020％が適量である。
【００１７】
珪素は金属間化合物相の析出傾向を増大させ、また前記鋼の溶湯中のNの溶解度を著しく低下させる。それゆえ、珪素含有量は最大で0.5％、好ましいのは最大0.3％、適量は最大0.25％である。
【００１８】
マンガンは、周知のように鋼中のNの溶解度に影響を及ぼすために前記鋼に加えられる。それゆえ、溶融相中のNの溶解度を増大させるため、最大6％、好ましくは最低4.0％、適量として4.5〜5.5％、最も好ましくは約5.0％の含有量のマンガンをこの鋼に加える。しかし、マンガンはCrと同様に炭素の活性を低下させ、それによって脱炭がより緩慢になるため、高含有量のマンガンは脱炭の問題を引き起こす。さらにマンガンは高い蒸気圧および酸素に対する高い親和力を持っているが、それは、マンガンの含有量が多い場合にはかなりの量のマンガンが脱炭によって失われることを意味している。マンガンはまた、ピッチングおよび隙間腐食に対する耐性を低下させる硫化物を形成し得ることも知られている。本発明の鋼の開発に関連した研究によって、オーステナイト中に溶解したマンガンが、マンガン硫化物が存在しなくても耐食性を損なうことも明らかになった。これらの理由により、マンガンの含有量は、最大6％、好ましくは最大5.5％、適量として約5.0％に制限される。
【００１９】
Crは、このステンレス鋼においてもすべてのステンレス鋼と同様にとくに重要な元素である。Crは一般に耐食性を向上させる。Crはまた、鋼中の他の元素よりも強力に溶解相中のNの溶解度を増大させる。それゆえ、Crの鋼中含有量は少なくとも28.0％とすべきである。
【００２０】
しかし、Crは、とくにMoおよび珪素と結合して金属間化合物相の析出傾向を増大させ、またNと結合して窒化物の析出傾向を増大させる。このことは、たとえば溶接および熱処理に影響を及ぼす。このためCrの含有量は、30％までに、好ましくは最大29.0％、適量として28.5％に制限される。
【００２１】
ニッケルはオーステナイト形成剤であり、他のオーステナイト形成剤とともに前記鋼にオーステナイト系ミクロ組織を生じさせるために加える。ニッケルの含有量を増やすと金属間化合物相の析出も減殺される。このため、ニッケルの鋼中含有量は少なくとも21％、好ましくは少なくとも22.0％とすべきである。
【００２２】
しかしニッケルは、溶融相においてNの鋼への溶解度を低下させ、固相におけるカーバイドの析出傾向も増大させる。さらに、ニッケルは高価な合金用元素である。そのため、ニッケルの含有量は最大24％、好ましくは最大23％、適量として最大22.6％Niに制限される。
【００２３】
Moは、耐食性、とくにピッチングおよび隙間腐食に対する耐食性を大きく増大させ、同時にその含有量の増加とともに溶融相におけるNの鋼への溶解度を増加させることから、この鋼の最も重要な元素の一つである。Moの含有量を増加すると、窒化物の析出傾向も低減される。それゆえ、前記鋼には4％超のMo、好ましくは少なくとも5％のMoを含有すべきである。しかし、Moがとくに偏析傾向の強い元素であることは立証済みである。偏析は後続工程での除去が困難である。さらに、Moは、たとえば溶接および熱処理における金属間化合物相の析出傾向を増大させる。これらの理由により、Moの含有量は6％を超えてはならず、約5.5％が好ましい。
【００２４】
このステンレス鋼にタングステンが含まれる場合は、タングステンがMoと相互作用するため、上述のMoの含有量はMo+W/2の合計含有量とし、すなわち実際のMo含有量を減らす必要がある。タングステンの最大含有量は0.7％W、好ましくは最大0.5％、適量として最大0.3％、さらに好ましいのは最大0.1％Wでさえある。
【００２５】
Nもまたこの鋼の重要な合金元素である。Nがピッチングおよび隙間腐食に対する耐性ならびに強度を大きく増加させる一方、良好な衝撃強さおよび加工性は維持される。Nは、コンバータでの脱炭中に空気およびNガスの混合物によって鋼に合金化できるため、同時に安価な合金元素でもある。
【００２６】
Nはまた、強力なオーステナイト安定化合金元素であり、それによっていくつかの利点がもたらされる。いくつかの合金元素は溶接によって激しく偏析する。これは、本発明による鋼において高い含有量で存在するMoには、とくに当てはまる。樹枝状結晶間領域において、Moの含有量はほとんどの場合に非常に高く、そのために金属間化合物相の析出の危険性が高くなる。本発明による鋼の研究中、オーステナイト安定度が非常に良好であるため、意外にも樹枝状結晶間領域はMo含有量が高いにもかかわらず、オーステナイト系ミクロ組織を保持することが明らかになった。良好なオーステナイト安定度は、たとえば溶加材なしの溶接において、極めて第２相の少ない溶着金属を生成し、それによってより高い延性および耐食性をもたらす有利な要因である。
【００２７】
この種の鋼において最も一般的な金属間化合物相はラーベス相、シグマ相、およびχ相である。これらすべての相は、N溶解度がごく低いかまたは零である。このため、Nはラーベス相、シグマ相、およびχ相の析出を遅らせることができる。それゆえ、Nの含有量が増えると金属間化合物相の析出に対する安定性が増大する。これらの理由により、前記鋼中のN含有量は少なくとも0.5％、好ましくは少なくとも0.6％Nとすべきである。
【００２８】
しかし、Nの含有量が高すぎると窒化物析出傾向が増大する。Nの含有量が高いとまた、熱間加工性も損なわれる。それゆえ、前記鋼のN含有量は1.1％を上まわらせず、好ましくは最大0.9％、さらにより好ましくは最大0.8％Nとすべきである。好ましいNの量は0.6〜0.8％Nの間にある。
【００２９】
特定のオーステナイト系ステンレス鋼において、銅によって特定の酸に対する耐食性が改善されることが知られている一方、銅の含有量が高すぎるとピッチングおよび隙間腐食に対する耐性が損なわれることがある。それゆえ、銅は前記鋼中に1.0％までのかなりの量が含有され得る。更なる研究によって、種々の媒体中における腐食特性に関して、銅の最適含有量範囲が存在することがわかった。このため銅は、少なくとも含有量0.5％、適量として0.7〜0.8％Cuの範囲内を加えるべきである。
【００３０】
セリウムは、周知のように熱間加工性を改善するため、任意選択で、たとえばミッシュメタルの形で前記鋼に加えてもよい。ミッシュメタルを加える場合、その鋼にはセリウムの他にAl、Ca、Mg等の希土類金属も含まれる。この鋼中において、セリウムはセリウム・オキシ・サルファイドを形成し、マンガン硫化物等の他の硫化物ほどには、耐食性を損なわない。このような理由により、セリウムおよびランタンは最大0.1％までのかなりの量をその鋼に含有してもよい。
【００３１】
上述のステンレス鋼の合金元素が互いにバランスし、鋼が、PRE=Cr+3.3Mo+1.65W+30Nで表されるPRE値が少なくとも60になるようなCr、Mo、およびN量を含むことが好ましい。このPRE値は、少なくとも64が適切であり、少なくとも66が最も好ましい。
【００３２】
特定の好ましい実施例において、このオーステナイト系ステンレス鋼は、重量％にて、
C：最大0.02、
Si：0.3、
Mn：5.0、
Cr：28.3、
Ni：22.3、
Mo：5.5、
Cu：0.75、
N：0.65、
残部が鉄、および鋼の製造工程を起源とする通常量の不純物である組成を有し、そして1150〜1220℃での熱処理を経て、鋼は、主にオーステナイトから成り、基本的に有害な量の第２相のない均質なミクロ組織を有する。
【００３３】
上述の組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼は、連続鋳造により平板状または長尺状の鋼材を形成するのに非常に適している。再溶融工程を経ることなく、それらの鋼は、低い偏析レベルで、少なくとも加工度1：3にて最大50mmまでの最終寸法に熱間圧延できる。1150〜1220℃の温度での熱処理を経て、それらの鋼は主にオーステナイトで形成され、有害な量の第２相が実質的にないミクロ組織を持つ。もちろん、この鋼は造塊、粉末法等の他の製造方法にも適している。
【実施した実験】
【００３４】
市販の鋼654SMO（登録商標）およびB66に加えて高Cr合金の実験用インゴットをそれぞれ2.2kg製造した。溶融には、保護ガスにNまたはアルゴンを用いる高周波誘導炉を利用した。詳細溶融データは表１に要約して示す。各実験において、装入番号V274、V275、V278、およびV279は28Cr鋼を示し、その組成は、大部分が本特許出願による鋼に相当している。実験用インゴットの寸法は、長さ約190mm、中央部径40mmであった。試料は、金属組織解析用の横断面、ピッチング調査用の縦方向の両方を採った。
【００３５】
【表１】
2008525643.tif 000003
【００３６】
金属組織分析
鋳造物および焼なましたインゴットから採った試料に表面研削、研磨、およびエッチング処理を施した。Bjoerk 溶液 (FeCl3-6H2O: 5 g+ CuCl2: 5 g + HCl: 100 ml + H2O: 150 ml + C2H5OH: 25 ml)をマクロ構造用エッチングに、修正V2A (H2O: 100 ml +HCl: 100ml + HNO3: 5ml +  FeCl3-6H2O: 6 g) をミクロ構造用エッチングに使用した。
【００３７】
試験したすべての装入物の化学組成を表２に示したが、その中で太字の数値データはすべて市販鋼の標準仕様から逸脱していることを示している。分析した試料はすべてインゴットの底部から採取した。装入番号V278およびV279については頂部および底部の両方を分析し、そのインゴットの均質な化学組成を示した。合金28CrはNの高い溶解度を有し、鋼中のNは0.72重量％を達成している。N含有量をさらに増やすことが可能であると思われる。この理由は、Crおよびマンガンの含有量の増加がNの溶解度に真に好影響をもたらしたものと考えられる。
【００３８】
【表２】
2008525643.tif 000004
【００３９】
分析したインゴットの横断面マクロ写真を図１に示し、その等軸領域の容積比率の測定結果を表３に示す。等軸領域は、装入番号V274、V276、V278、およびV279では全面的に発達しているが、他の装入物については等軸領域の比率は非常に低く、これは主に出湯温度の違いによって生じている。一般に、鋳造温度が上昇すると柱状晶領域が増加することになる。28Crのインゴット（V278および279）は中心線の偏析が微弱で、気泡がほとんどなく、良好な製造がなされている（インゴットの縦断面上で観察）。表３には金属間化合物相の量も示してあり、それはSEM-EDSによる分析（表４）に基づくシグマ相（σ相）である。表３にはビッカース硬さも含まれる。硬度測定は１kgの荷重を用いて金属組織試料面上で行なった。中心と表面との中間部での５回の測定から平均値を求めた。硬度は鋼中のN含有量に比例している。
【００４０】
【表３】
2008525643.tif 000005
【００４１】
【表４】
2008525643.tif 000006
【００４２】
鋳造組織を図２に示す。製造した各インゴットのσ相は、横断面の表面から中央までクロスインデクス測定（管理指示KF-10.3850/KFS315、Avesta法）により測定した(表３参照)。装入番号V272およびV276(654 SMO)は、どちらもN含有量が低すぎるためにσ相の含有量が高い。28Cr合金については、鋼の高いN含有量によってσ相の含有量はかなり減少している。しかし、N含有量が0.53重量％超になると、針状析出が粒界に形成されている。この析出は非常に薄いためその組成は決定できていない。それらはCr2N-窒化物で構成されているものと推定される。Acta Polytechnica Scandinavia, Me No. 128, Espoo 1988において、J. Tervoは、N含有量が0.55重量％超になると、654SMOにおいてCr2N-窒化物が析出することを報告している。この窒化物は主に、粒界に類似の外観で形成される。
【００４３】
図３は、いくつかの代表的な合金について、焼なましによって実現されたミクロ組織を示す。装入番号V272〜V277の組織において、σ相が維持されている。偏析効果のため、用いた焼なまし温度(1180℃)は、金属間化合物相を取り除くにはまだ低すぎるのかもしれない。基本的に金属間化合物相、たとえばσ相のないミクロ組織は、上述の測定法によるクロスインデクス測定において0.6超の値をとってはならない。しかし、28Cr合金についての実験では、固溶化焼なましの後、針状相は消失していた。高N含有の装入物（V278およびV279）については、全面オーステナイト組織が得られた。
【００４４】
TIGスポット溶接による再溶融
各インゴットについて出湯温度が変動したため、（本発明による）28Cr合金と654SMOおよびB66との偏析レベルを個々に直接比較することは困難であった。そのため、28Crの各試料、ならびに654SMOおよびB66の原板それぞれについてTIGスポット溶接による再溶融を行なった。同一の溶接パラメータ（I=100 A、V=11 V、T=5 秒、保護アルゴンガス流量 10 l/分、および同一アーク長さ）を用いた。
【００４５】
28Cr合金の偏析レベルを654SMOおよびB66の偏析レベルとそれぞれ比較した。表５に示すように分配係数Kを決定した。SiおよびMoは最も高い係数の合金元素、すなわち最も偏析を生じる合金元素である。Wについての指数は明らかに低いが、それでもCrに対する指数よりは高い。そのため、有益なことは、Crの含有量を高くし、そうすれば最も低い偏析傾向を呈し、かつMoおよび珪素の含有量を非常に低く保つことである。この点において、タングステンは中間のレベルにある。
【００４６】
【表５】
2008525643.tif 000007
【００４７】
腐食試験
インゴットの縦断面表面付近の底部から各２個の試料を採り、1180℃、40分にて固溶化焼なましした後、水焼入れを行なった。その後、320番のサンドペーパーで研磨した試料表面上のピッチング温度を測定した。分析はASTM G510の基準に従って3M NaBr溶液中で行なった。0℃から94℃までの温度測定の間中、ポテンショスタットを使用して+700mV SCEで電流密度を観察した。限界ピッチング温度（CPT）は、電流密度が100μA/cm2を超える温度、すなわち局所的なピッチングが初めて発生する時点の温度として定義した。ピッチング試験の結果を表６に示す。
【００４８】
【表６】
2008525643.tif 000008
【００４９】
この試験結果から28Cr（V278〜V279）の耐ピッチング性は高く、場合によっては市販の鋼より優れていることがわかる。
【００５０】
結論
高レベルのCrおよびマンガンによって、28Cr合金の良好なN溶解度が達成される。より高いCr含有量に基づくこの良好なN溶解度によって、概してPRE値を654 SMOと同一レベルに維持しながらMo含有量を低減することができる。
【００５１】
N含有量の増加によってσ相は顕著に低減される。とくにN含有量0.67〜0.72重量％の範囲において、28Cr合金は鋳造段階ですでに粒界に形成される針状窒化物の非常に少ない全面オーステナイト組織を呈し、ほとんどσ相は存在しない。1180℃、40分間の固溶化焼なましを経て、窒化物は完全に除去される。
【００５２】
好ましいN含有量の28Cr合金は654SMOおよびB66と同様に良好なピッチング耐性を有している。
【００５３】
したがって、本発明によるオーステナイト系ステンレス鋼は、各種加工形態、たとえば化学工業、エネルギープラント、各種シーショア用途に使用される鋼板、棒鋼、および鋼管として非常に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】各種インゴット断面のマクロ写真である。
【図２】各種鋳造合金の顕微鏡写真である。
【図３】完全焼なまし（1180℃、30分）および水焼入れ後の代表的な鋳造合金の顕微鏡写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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