(57)【要約】【課題】高温水環境下で粒界破壊を伴う腐食に耐性を有するオーステナイトステンレス鋼を提供する。【解決手段】2005023353.tif 000005但し、Ｃ＋Ｎ≦０．１４０％の基本化学組成を有し、かつ、ＷとＭｏを下記の範囲で含有させる。０．５  ％≦Ｗ≦２．５  ％であって、Ｍｏ：１．０  〜３．０  ％、かつ    １／２≦Ｗ／Ｍｏ  ≦５／６    ・・・（１）または２．５  ％＜Ｗ≦４．０  ％であって、Ｍｏ≦０．５  ％                                                                            ・・・（２）【選択図】    図１
2005023353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０５０  ％以下、    Ｓｉ：０．９  ％以下、    Ｍｎ：０．０１〜２．０  ％、
Ｐ：０．０５％以下、        Ｓ：０．０１％以下、    Ｃｒ：１５〜３０％、
Ｎｉ：５．０  〜４０％、        Ａｌ：０．１０％以下、    Ｎ：０．００１  〜０．１４０  ％、
但し、Ｃ＋Ｎ≦０．１４０  ％
かつ、ＷとＭｏを下記の範囲で含有し、
０．５  ％≦Ｗ≦２．５  ％であって、
Ｍｏ：１．０  〜３．０  ％、かつ    １／２≦Ｗ／Ｍｏ  ≦５／６            ・・・（１）
または
２．５  ％＜Ｗ≦４．０  ％であって、
Ｍｏ≦０．５  ％                                                                                    ・・・（２）
残部がＦｅおよび不純物
からなる化学組成を有することを特徴とする高温水環境用オーステナイトステンレス鋼。
【請求項２】
前記化学組成が、質量％で、さらに、
Ｖ：０．００１  〜０．３  ％、Ｎｂ：０．００１  〜０．３  ％、Ｔａ：０．００１  〜１．０  ％、
Ｔｉ：０．００１  〜１．０  ％、Ｚｒ：０．００１  〜１．０  ％、Ｈｆ：０．００１  〜１．０  ％、
から成る群から選んだ１種または２種以上を含有する請求項１に記載のオーステナイトステンレス鋼。
【請求項３】
前記化学組成が、質量％で、さらに、Ｂ：０．０００１％〜０．０２０  ％を含有する請求項１または２に記載のオーステナイトステンレス鋼。
【請求項４】
前記化学組成が、質量％で、さらに、Ｃｕ：０．３  〜１．０  ％を含有する請求項１〜３のいずれかに記載のオーステナイトステンレス鋼。
【請求項５】
前記化学組成が、質量％で、さらに、Ｃｏ：０．３  〜５．０  ％を含有する請求項１〜４のいずれかに記載のオーステナイトステンレス鋼。
【請求項６】
前記化学組成が、質量％で、さらに、
Ｍｇ：０．０００１〜０．０１０  ％、Ｃａ：０．０００１〜０．０１０  ％、Ｌａ：０．０００１〜０．２０％、
Ｃｅ：０．０００１〜０．２０％、    Ｙ：０．０００１〜０．４０％、    Ｓｍ：０．０００１〜０．４０％、
Ｐｒ：０．０００１〜０．４０％、    Ｎｄ：０．０００１〜０．５０％、
から成る群から選んだ１種または２種以上を含有する請求項１〜５のいずれかに記載のオーステナイトステンレス鋼。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のオーステナイトステンレス鋼からなる高温水環境用鋼材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーステナイトステンレス鋼およびそれから成る鋼材、特に高温水環境下で使用されるオーステナイトステンレス鋼およびそれより成る鋼材に関する。
【０００２】
より詳述すれば、本発明は、高温水環境下で優れた機械的性質（強度・延性）と耐食性、特に粒界破壊を伴う応力腐食割れに対して優れた耐性を有するオーステナイトステンレス鋼とその鋼からなる配管、板、バルブ等の鋼材に関するものである。本発明にかかるオーステナイトステンレス鋼（  材）  は、主に原子力発電プラントや化学工業プラントなどの高温水環境下に曝される構造機器用鋼材、特に配管、板、バルブとして適している。
【０００３】
【従来の技術と問題点】
ＪＩＳ  ＳＵＳ  ３１６  系オーステナイトステンレス鋼は種々の腐食環境において、一般に耐食性、加工性、機械的性質に優れるため、化学、海水、原子力発電等各種プラントの構造材料として広く用いられている。しかしながら、オーステナイトステンレス鋼は全面腐食性に優れる反面、粒界腐食性が必ずしも十分でないという問題がある。
【０００４】
例えば、溶接部および溶接熱影響部において、固溶限を越えた鋼中Ｃが主に粒界部にＣｒ炭化物として析出すると、その周囲にＣｒ濃度の低下したＣｒ欠乏層が形成され、その部分が選択的に腐食（鋭敏化）されて、応力腐食割れが生じ易くなることが知られている。
【０００５】
これに対して、特許文献１ではＣ量の低減によりＣｒ欠乏層の生成を抑制し、Ｎ添加により強度を確保したステンレス鋼が開示されている。しかしながら、発明者らの検討によると、Ｎ添加は強度を上げる一方で粒界腐食性に悪影響を与えるＣｒ窒化物の形成を助長する場合があり、その場合には上述の炭化物の場合同様にＣｒ欠乏層が形成される恐れがあることが判明した。
【０００６】
この他にもＣｒ炭化物の析出を抑制してＣｒ欠乏層を生成させない方法として、Ｎｂ、Ｔｉ等のＭＣ型（Ｍ  は、Ｖ  、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）炭化物生成元素を添加する方法も広く知られている。さらにはＭｏ添加によって耐孔食性を向上させ、粒界腐食感受性を低減する方法も知られている。しかしながら、これらの添加元素は何れもＬａｖｅｓ  相、シグマ相等の金属間化合物の生成を助長するため、先の溶接部等では靱性の低下やある場合には耐食性の低下をもたらすことが明らかとなっている。
【０００７】
特許文献２では、硝酸環境中での耐食性に優れたＭｏ含有オーステナイトステンレス鋼が開示されている。ここでは、粒界腐食へ悪影響を及ぼす因子として従来考えられていた炭窒化物やシグマ相ではなく、Ｌａｖｅｓ  相とχ相の粒界析出に着目し、鋼中のＣ、Ｓｉ、Ｐ濃度を低減し、さらにＮｉ、Ｃｒ濃度を高めることでＬａｖｅｓ  相およびχ相の粒界析出を抑制して、硝酸環境中での耐粒界腐食性を向上できることが示されている。
【０００８】
しかしながら、この様な鋼においても長期間使用中に粒界部にごく微細な金属間化合物を析出して、粒界破壊を伴う応力腐食割れの一因になっていることが明らかとなり、その対策が必要となっている。
【０００９】
このような金属間化合物の析出を制御することによって鋼の性能を向上させる試みは、他の用途においても種々検討されており、例えば、高温においてクリープ強度を要求される耐熱材料についての例を以下に示す。
【００１０】
すなわち、特許文献３においては、耐水蒸気酸化性を向上させたオーステナイトステンレス鋼が開示されており、そのなかでＭｏ、Ｗが高温クリープ強度に有効な元素として使用されているが、何れも３％を超えて添加するとシグマ相の析出を促進することが記載されている。
【００１１】
特許文献４においては、ボイラ用過熱器として高温強度と耐水蒸気酸化性・耐高温腐食性に優れたオーステナイトステンレス鋼が開示されているが、ここでは高温強度の向上のため、Ｍｏ：０．０１  〜１％、Ｗ：２．０〜８．０  ％を添加して固溶強化とＬａｖｅｓ  相等の金属間化合物の析出強化を図っている。
【００１２】
特許文献５においては、高温強度に優れたオーステナイト系耐熱鋼用ＴＩＧ  溶接材料が開示されているが、ここではＭｏの含有量を出来るだけ低下させて（Ｍｏ≦０．５  ％）、Ｗを適量添加（１．５  〜４％）することによって、炭化物あるいは金属間化合物の析出・成長を遅くさせ、安定したクリープ強度を得ることが開示されている。
【００１３】
特許文献６は、クリープ破断強度に優れたオーステナイト系耐熱鋼管の製造方法が開示されているが、その中でＭｏ、Ｗ（何れも０．１  〜１０％）がともに固溶強化とＬａｖｅｓ  相析出などにより高温強度を高めることが記載されている。
【００１４】
以上のように耐熱材料においては、高温強度、なかでもクリープ強度を高める観点から、Ｍｏ、Ｗを多量添加してシグマ相・Ｌａｖｅｓ  相等の金属間化合物を積極的に析出させることが有効視されている。
【００１５】
ここに、本発明の課題は、高温水環境下で優れた機械的性質と、耐食性、特に粒界破壊を伴う腐食に耐性を有するステンレス鋼および鋼材を提供することである。
【００１６】
しかしながら、前述のような知見を基に本発明の課題とする高温水環境下で優れた機械的性質と耐食性、特に粒界破壊を伴う腐食に対して耐性を有する鋼を得ようとしても、有効な手段が見い出せないのが現状である。
【００１７】
【特許文献１】特公昭５７−２８７４０  号公報
【特許文献２】特開平６−１２２９４６号公報
【特許文献３】特公平４−５３９４３  号公報
【特許文献４】特開２０００−１２９４０３号公報
【特許文献５】特開２００１−３００７６３号公報
【特許文献６】特開２００２−２１２６３４号公報
【００１８】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、高温水環境下で長時間使用される種々のオーステナイトステンレス鋼の粒界破壊の要因を詳細に検討した結果、材料の化学組成および金属組織（ミクロ組織）との関係を明らかにすることで、次のような新しい知見を得た。すなわち、
（ｉ）オーステナイトステンレス鋼、例えばＳＵＳ３１６系鋼を高温純水環境下で長時間使用するとＦｅ、Ｍｏ、Ｃｒ等を主要構成元素とする金属間化合物（Ｌａｖｅｓ  、χ、μなど）が粒界近傍に析出し、粒界破壊抵抗が著しく低下する。これは、Ｃｒ、Ｍｏ等の耐食性元素が粒界部で濃化し、逆にその近傍でＣｒ、Ｍｏ等が欠乏する一種の鋭敏化により粒界部の劣化が起こる現象と、さらには金属間化合物の析出に伴って、Ｓ、Ｐ等の不純物元素が析出物と母相界面に析出・濃化され、粒界破壊強度を著しく低下させる現象とが重畳して起こることが明らかとなった。
【００１９】
（ｉｉ）  この様な場合、金属間化合物を析出させないような化学組成を選択することが考えられ、例えば、ＳＵＳ３１６系鋼と異なりＭｏを含まないＳＵＳ３４７系鋼を用いることが有効と考えられるが、ＳＵＳ３４７系鋼においても高温長時間での時効によってシグマ相が析出することが確認されており、同様な耐食性の劣化は免れない。
【００２０】
発明者らはこの金属間化合物の析出形態に及ぼす化学成分および熱処理の影響をさらに詳細に検討を重ねた結果、以下のような新しい知見を得るに至った。
すなわち、Ｍｏ含有オーステナイト系ステンレス鋼は、２５０  ℃〜８００  ℃程度の高温で長期間使用されると、通常、上記の金属間化合物が粒界に選択的に不均一析出するが、Ｗを下記の割合で複合添加した場合には、粒内に均一析出核生成し、粒界部には不均一析出しないため、上述の粒界破壊を伴う応力腐食割れを生じにくくなる。
【００２１】
従来、Ｗは金属間化合物の析出に対してはＭｏと同様な作用をすると考えられてきたが、発明者らの検討によればＷは金属間化合物の析出に対して平衡析出量を増大させ、高温域では時間的にも析出を早めるが、低温側では析出相の種類と析出形態を大きく変化させて、粒界析出を遅延させる効果を有することが判明した。
【００２２】
図１は、後述する本発明にかかる鋼について金属間化合物の析出温度と時間との関係を一般的傾向としてまとめたグラフである。
図１から分かるように、Ｍｏ含有の従来鋼に比較して、本発明にかかる（Ｍｏ  ＋Ｗ）含有鋼の場合、金属間化合物の析出は７００  ℃以下ではいずれも本発明の場合には、従来鋼と比較して比較的長時間側移行することが分かる。
【００２３】
かかる効果は、本発明の前提とする特定鋼組成とＭｏ＋Ｗ  の場合に初めて得られるのであって、後述の実施例においても比較例として示すように、その範囲を外れると、Ｍｏ＋Ｗ  の複合添加によって、そのような効果は発揮されない。
【００２４】
すなわち、本発明によれば、上記特定鋼組成と（Ｍｏ  ＋Ｗ）との組合わせによってはじめて金属間化合物は粒内に均一析出して核生成し、粒界部には不均一析出しないため、粒界破壊を伴う応力腐食割れを生じにくくなる。
【００２５】
さらに発明者らは、大型構造物等で使用前の固溶化処理後の冷却中に金属間化合物の析出が問題になる場合や、溶接部等で一旦溶融、あるいは高温に加熱された後に冷却されると、従来、γ粒界、あるいはδ／γ界面において金属間化合物の析出感受性が高まることが知られていたが、上記特定鋼組成の範囲でＭｏおよびＷを含有する場合には、同様に金属間化合物は粒内に均一核生成析出して、粒界部には不均一析出しないため、Ｓ、Ｐ等の不純物元素が粒界析出物と母相界面に排出・濃化されることなく、粒界破壊を伴う応力腐食割れを生じにくくなることも見出した。
【００２６】
ここに、本発明は次の通りである。
（１）質量％で、
Ｃ：０．０５０  ％以下、    Ｓｉ：０．９  ％以下、    Ｍｎ：０．０１〜２．０  ％、
Ｐ：０．０５％以下、        Ｓ：０．０１％以下、    Ｃｒ：１５〜３０％、
Ｎｉ：５．０  〜４０％、        Ａｌ：０．１０％以下、    Ｎ：０．００１  〜０．１４０  ％、
但し、Ｃ＋Ｎ≦０．１４０％
かつ、ＷとＭｏを下記の範囲で含有し、
０．５  ％≦Ｗ≦２．５  ％であって、
Ｍｏ：１．０  〜３．０  ％、かつ    １／２≦Ｗ／Ｍｏ  ≦５／６        ・・・（１）
または
２．５  ％＜Ｗ≦４．０  ％であって、
Ｍｏ≦０．５  ％                                                                                ・・・（２）
残部がＦｅおよび不純物
からなる化学組成を有することを特徴とする高温水環境用オーステナイトステンレス鋼。
【００２７】
（２）前記化学組成が、質量％で、さらに、
Ｖ：０．００１  〜０．３  ％、Ｎｂ：０．００１  〜０．３  ％、Ｔａ：０．００１  〜１．０  ％、
Ｔｉ：０．００１  〜１．０  ％、Ｚｒ：０．００１  〜１．０  ％、Ｈｆ：０．００１  〜１．０  ％、
から成る群から選んだ１種または２種以上を含有する上記（１）  に記載のオーステナイトステンレス鋼。
【００２８】
（３）前記化学組成が、質量％で、さらに、Ｂ：０．０００１％〜０．０２０  ％を含有する上記（１）  または（２）  に記載のオーステナイトステンレス鋼。
（４）前記化学組成が、質量％で、さらに、Ｃｕ：０．３  〜１．０  ％を含有する上記（１）  〜（３）  のいずれかに記載のオーステナイトステンレス鋼。
【００２９】
（５）前記化学組成が、質量％で、さらに、Ｃｏ：０．３  〜５．０  ％を含有する上記（１）  〜（４）  のいずれかに記載のオーステナイトステンレス鋼。
（６）前記化学組成が、質量％で、さらに、
Ｍｇ：０．０００１〜０．０１０  ％、Ｃａ：０．０００１〜０．０１０  ％、Ｌａ：０．０００１〜０．２０％、
Ｃｅ：０．０００１〜０．２０％、    Ｙ：０．０００１〜０．４０％、    Ｓｍ：０．０００１〜０．４０％、
Ｐｒ：０．０００１〜０．４０％、    Ｎｄ：０．０００１〜０．５０％、
から成る群から選んだ１種または２種以上を含有する上記（１）  〜（５）  のいずれかに記載のオーステナイトステンレス鋼。
【００３０】
（７）上記（１）  〜（６）  のいずれかに記載のオーステナイトステンレス鋼からなる高温水環境用鋼材。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明のオーステナイトステンレス鋼の化学組成とその限定理由について、以下に詳しく説明する。
【００３２】
Ｃは、不純物として含有される。０．０５０  ％を超えて含有する場合、オーステナイトステンレス鋼では多量添加によりＭ２３Ｃ６  型炭化物（ＭはＣｒ、Ｍｏ、Ｆｅなど）の析出によって粒界破壊を伴う応力腐食割れ性を助長する。そのため、その添加量を０．０５０  ％以下とする。好ましくはＣ：  ０．０２０  ％以下である。さらに強度・靱性等の向上のためＮを多量添加する必要がある場合にはそれに応じてＣ量を低減する必要があり、Ｃ＋Ｎ：  ０．１４０  ％以下の範囲内に制限する。
【００３３】
Ｓｉは、ある種の環境での耐食性向上に有効な元素として知られているが、多量に含有されるとＮｉ、Ｃｒなどと金属間化合物を形成したり、μ相｛Ｆｅ７Ｍｏ（Ｗ）６  ｝などの金属間化合物の生成を助長して、靱性を著しく低下させる場合がある。そのため、Ｓｉの含有量は０．９  ％以下、好ましくは０．６  ％以下とする。また前述した耐食性を期待する場合はＳｉの含有量を０．００１  ％以上とするのが好ましい。
【００３４】
Ｍｎは微量では脱酸や脱硫剤として効果があるばかりでなく、安価なオーステナイト安定化元素として多量添加される場合もある。本発明鋼においてはＣｒ、Ｎｉ、Ｎなどとの適正な組み合わせによって、高強度化と延性・靱性の向上にも寄与する。そのため、Ｍｎは０．０１％以上添加するが、２．０  ％を超えると熱間加工性や耐候性が低下する場合があるため、０．０１％〜２．０  ％とする。
【００３５】
Ｃｒは、本発明の効果が効果的に発揮される例えば高温水環境のような使用環境における耐食性を向上させる元素として必須のため１５％以上必要であるが、多量添加すると粒界破壊を伴う応力腐食割れや延性・靱性に有害なＣｒＮ  、Ｃｒ２Ｎ等の窒化物、Ｍ２３Ｃ６  型炭化物を多量生成し易くなるため、上限は３０％であり、Ｃｒの含有量は、１５〜３０％とする。
【００３６】
Ｎｉはオーステナイト安定化元素として添加される。耐食性の観点から５．０  ％以上含有するが、コストの点から４０％を越える添加は好ましくないため、５．０  ％〜４０％とする。
【００３７】
Ｍｏ、Ｗは、本発明の意図する高温水環境下において不働態皮膜の安定化に効果があり、耐孔食性や耐全面腐食性を維持するために添加される。但し、Ｆｅ、Ｃｒ等と金属間化合物（Ｌａｖｅｓ  、χ、μなど）として粒界に析出すると、粒界破壊を伴う応力腐食割れの要因となる。これを抑制するためには、
０．５  ％≦Ｗ≦２．５  ％のとき、
Ｍｏ：１．０  〜３．０  ％の範囲で、かつ    １／２≦Ｗ／Ｍｏ  ≦５／６  ・・・（１）
２．５  ％＜Ｗ≦４．０  ％のとき、
Ｍｏ≦０．５  ％                                                                                            ・・・  （２）
の範囲で含有させることによって、金属間化合物は粒内に均一核生成析出して、粒界部には不均一析出せず、粒界破壊を伴う応力腐食割れを抑制することが可能となる。２．５  ％＜Ｗ≦４．０  ％の時、Ｍｏの含有量は、好ましくは０．００１  ％以上である。
【００３８】
Ｎは、オーステナイト安定化と固溶強化に寄与する元素であり、そのためには０．００１  ％以上添加するが、０．１４０  ％を越えて添加すると加工性が低下するため、０．００１  ％〜０．１４０  ％とする。但し、Ｃ添加量が多い場合にはＣ＋Ｎ≦０．１４０  ％の範囲に抑制する。
【００３９】
Ａｌの含有量は、０．１０％以下とする。Ａｌは、脱酸剤として重要な元素であるが、本発明鋼においては０．１０％を越える多量残留はシグマ相等の金属間化合物の生成を助長するため、望ましくない。
【００４０】
さらに、本発明鋼は、不可避的に含まれる不純物として、重量％で、Ｐ：０．０５０  ％以下、Ｓ：０．０１０  ％以下を含有しても鋼の一般的性能に顕著な劣化は認められない。何れも本来は靱性等に悪影響を及ぼす元素として知見されているが、他の化学組成との組み合わせで、この程度の不純物含有は問題ないレベルと見なされる。
【００４１】
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆは、立方晶系炭窒化物を形成して高強度化に寄与するため必要に応じて少なくとも１種添加するが、これら炭窒化物は多量析出すると金属間化合物の粒内均一析出の妨げとなるため、本発明鋼にあってはそれらの含有をＶ、Ｎｂは０．００１  ％〜０．３  ％、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆはそれぞれ０．００１  〜１．０  ％とする。
【００４２】
Ｂは、析出物の微細化とオーステナイト結晶粒径の微細化に寄与するため、必要に応じて０．０００１％以上添加するが、同時に多量添加では低融点の化合物を形成して熱間加工性を低下させる場合があるため、その上限を０．０２０  ％とする。
【００４３】
ＣｕはＭｏと同様にステンレス鋼表面に形成される不働態皮膜の安定化に効果があり、Ｍｏ量の低減による耐孔食性および全面腐食性を補うことのできる重要な元素であり、必要に応じて０．３  ％以上添加する。但し、１．０  ％を越えると長時間使用時に延性低下をもたらす場合があるため、０．３  ％〜１．０  ％とする。
【００４４】
Ｃｏはオーステナイト安定化元素であり、必要に応じて０．３  ％以上添加する。しかし、コストの点から多量添加は不要のため、０．３  〜５％とする。
Ｍｇ、Ｃａ、および遷移金属の中でＬａ、Ｃｅ、Ｙ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｎｄは本発明鋼の成分範囲内では鋼鋳造時の凝固割れを防止する働きと、長期間使用後の延性低下を低減する効果を有するため、必要に応じて１種以上をＭｇ：０．０００１〜０．０１０  ％、Ｃａ：０．０００１〜０．０１０  ％、Ｌａ：０．０００１〜０．２０％、Ｃｅ：０．０００１〜０．２０％、Ｙ：０．０００１〜０．４０％、Ｓｍ：０．０００１〜０．４０％、Ｐｒ：０．０００１〜０．４０％、Ｎｄ：０．０００１〜０．５０％の何れか１種以上を添加しても良い。
【００４５】
本発明は、さらに別の面では、上述のようなオーステナイトステンレス鋼から製造される例えば高圧高温水の環境下で使用される配管、板、バルブなどを構成する鋼材である。かかる鋼材は、通常の熱間圧延法あるいは熱間圧延による製管法、鍛造法、あるいは単なる鋳造法によって製造することができ、そのような鋼材自体およびその製造法自体は本発明においても特に制限されない。
【００４６】
次に、実施例によって本発明の作用効果をさらに具体的に説明する。
【００４７】
【実施例】
本例では、表１に示す化学組成（質量％）の本発明にかかるオーステナイトステンレス鋼と従来鋼、比較鋼のそれぞれについて、５０Ｋｇ真空誘導溶解炉を用いて溶解・造塊し、次いで１２００℃で４時間均熱後、１０００℃以上にて熱間鍛造して、厚さ２５ｍｍ×幅８０ｍｍの板状とした。
【００４８】
その後、固溶化処理として１０５０℃で２０分加熱保持後に水冷し、その後，  厚さ１５ｍｍまで冷間圧延を行い、再度固溶化処理として１０５０℃で２０分加熱保持後に水冷して供試材とした。
【００４９】
得られた供試材から直径４ｍｍ、ＧＬ２０ｍｍの引張試験片を切り出し、室温大気中にて、引張強度、降伏強さ、伸びを測定した。また、一部の供試材は４００  ℃において１０００時間加熱後、空冷の時効処理を行ってから、透過型電子顕微鏡にて金属間化合物の析出形態を調査した。
【００５０】
さらに時効材について粒界破壊を伴う応力腐食割れ感受性を模擬する目的で１０％しゅう酸腐食試験（ＪＩＳ  Ｇ  ０５７１）を実施し、腐食面のミクロ組織を光学顕微鏡にて４００  倍で観察して、粒界に溝のない組織を「○：耐食性良好」、溝のある組織を「×：耐食性不良」とした。
【００５１】
また、５０℃の塩化第二鉄腐食試験（ＪＩＳ  Ｇ  ０５７８）にて耐孔食性を評価し、孔食のないものを「○」、孔食のあるものを「×」とした。
これらの結果を表２にまとめて示すが、表２には、引張試験、耐食性試験の結果も併せて示す。
【００５２】
表２から明らかなように、本発明鋼Ｎｏ．１−２０  は室温にて強度ＴＳ≧５３０ＭＰａ、ＹＳ≧２１０ＭＰａ以上、伸び３０％以上で十分な強度および延性を有し、４００  ℃時効材ではいずれも金属間化合物が粒内均一少量析出しており、その結果、粒界破壊を伴う応力腐食割れ、孔食に対して優れた耐性を有していることが明らかとなった。
【００５３】
一方、従来鋼ａ、ｂ、さらには比較鋼ｃ〜ｍは、化学成分等が本発明で規定する範囲から外れている鋼であるが、強度、伸び、あるいは耐粒界腐食性・耐孔食性の何れかが不芳であった。
【００５４】
比較鋼ｃ、ｄ、ｇ、ｈ  、ｌ  、ｍ  においては、ＭｏおよびＷ  が本発明の望ましい範囲内にあるが、Ｃ、Ｎ、Ｓｉのいずれか、あるいは  （Ｃ＋Ｎ）  が本発明の範囲外であり、その場合には、金属間化合物の粒内均一析出が阻害されて、耐粒界腐食性が損なわれている。
【００５５】
次に、本発明の範囲内のＣｒ、Ｎｉ量を含有するオーステナイトステンレス鋼に種々含有量のＭｏおよびＷを配合した一連の鋼種について、上述の実施例と同様にして４００  ℃×１０００時間の時効材を得、このときの金属間化合物の析出形態を透過型電子顕微鏡で調査した。
【００５６】
図２は、このときの結果を、ＷおよびＭｏ量によって整理したグラフであり、本発明にかかる範囲内のＭｏおよびＷの場合には、粒内均一少量析出が見られることが分かる。
【００５７】
【表１】
2005023353.tif 000003
【００５８】
【表２】
2005023353.tif 000004
【００５９】
【発明の効果】
以上詳しく説明した通り、本発明によって、高温水環境下において粒界破壊を伴う腐食に耐性を有するオーステナイトステンレス鋼が得られ、化学、海水、原子力発電等の各種プラントの構造部材として優れた効果を発揮する高温水環境用オーステナイトステンレス鋼および鋼材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明鋼とＭｏ単独含有の従来鋼の金属間化合物析出温度−時間曲線の模式的説明図である。
【図２】Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｏ／Ｗ鋼の４００  ℃×１０００ｈ  時効材における金属間化合物の析出形態の変化とＷ  およびＭｏ含有量との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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