(57)【要約】  １６．０％≦Ｃｒ≦２５．０％；８．０％≦Ｎｉ≦２５．０％；微量≦Ｍｏ≦６．０％；微量≦Ｃ≦０．０８％；微量≦Ｓｉ≦１．０％；微量≦Ｍｎ≦３．０％；微量≦Ｐ≦０．０４５％；微量≦Ｓ≦０．０３５％；微量≦Ｃｕ≦２．０％；微量≦Ｎ≦０．２％；微量≦Ｖ≦０．３％；微量≦Ｔｉ≦０．３％；微量≦Ｂ≦０．００５％；微量≦Ｗ≦３．０％；０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；不可避な製造時不純物；及び残部、鉄を有する熱間鍛造のためのマイクロ合金化された、オーステナイト系ステンレス鋼が開示される。
2016512573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の重量％での組成：
１６．０％≦Ｃｒ≦２５．０％；
８．０％≦Ｎｉ≦２５．０％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦３．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；
不可避な製造時不純物；及び
残部、鉄、
を有する熱間鍛造のためのマイクロ合金化された、オーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項２】
以下の重量％での組成：
１７．０％≦Ｃｒ≦１９．０％；
８．０％≦Ｎｉ≦１０．０％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；
不可避な製造時不純物；及び
残部、鉄、
を有する請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項３】
以下の重量％での組成：
１８．０％≦Ｃｒ≦２０．０％；
８．０％≦Ｎｉ≦１２．０％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０３％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；
不可避な製造時不純物；及び
残部、鉄、
を有する請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項４】
以下の重量％での組成：
１６．０％≦Ｃｒ≦１８．０％；
１０．０％≦Ｎｉ≦１２．５％；
２．０％≦Ｍｏ≦２．５％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦３．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００  ％；
不可避な製造時不純物；及び
残部、鉄、
を有する請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項５】
以下の重量％での組成：
１６．０％≦Ｃｒ≦１８．０％；
１０．０％≦Ｎｉ≦１４．０％；
２．０％≦Ｍｏ≦３．０％；
微量≦Ｃ≦０．０２％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；
不可避な製造時不純物；及び
残部、鉄、
を有する請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項６】
以下の重量％での組成：
１９．０％≦Ｃｒ≦２３．０％；
２３．０％≦Ｎｉ≦２５．０％；
４．０％≦Ｍｏ≦５．０％；
微量≦Ｃ≦０．０２％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；
不可避な製造時不純物；及び
残部、鉄、
を有する請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項７】
ニオブ（Ｎｂ）含有量が、０．０３０重量％以上、特に０．０３５重量％以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項８】
ニオブ（Ｎｂ）含有量が、０．０５０重量％以下、特に０．０４５重量％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項９】
炭素（Ｃ）含有量が、０．０５重量％未満、好ましくは０．０２重量％以下であることを特徴とする請求項１、２、３、又は５のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項１０】
クロム（Ｃｒ）含有量が、２３重量％未満であることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項１１】
リン（Ｐ）含有量が０．０４重量％以下であり、及び／又は硫黄（Ｓ）含有量が０．０３重量％以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項１２】
窒素（Ｎ）含有量が、０．１重量％以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のステンレス鋼のインゴットから、部品を鍛造する熱間鍛造法。
【請求項１４】
前記インゴットは５０トン以上、特に１００トン以上の当初重量を有することを特徴とする請求項１３に記載の熱間鍛造法。
【請求項１５】
前記インゴットは、１３００℃〜１０５０℃の温度、特に１２５０℃〜１１５０℃の温度で熱間鍛造されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の熱間鍛造法。
【請求項１６】
前記熱間鍛造が、２４時間以上の時間、特に３６時間以上の時間、行われることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の熱間鍛造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きなサイズの部品の熱間鍛造用のステンレス鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に高温における強い機械的特性を有するとともに耐腐食性であるだけでなく、良好な超音波による検査可能性をも有する、大きなサイズの金属部品の生産に対する必要がある。
【０００３】
超音波透過性は、結晶粒サイズに大きく依存する。もし、この微細構造の特徴が大きくなりすぎると、透過性は消滅し、部品に含まれる場合のいくつかの欠陥はもはや検知できなくなる。さらに、引張の機械的特性は、結晶粒のサイズが大きくなりすぎると低下する。
【０００４】
例えば、原子炉のボイラーは、大きなサイズと複雑な形状（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を含んでいる。これら部品は、例えば非常に広い直径を有する分岐点を備える一次冷却回路の管状分岐とすることができる。
【０００５】
数十トンの鋼インゴットを熱間鍛造し、次いで鍛造物を機械加工することによって、大きなサイズの部品を得ることができる。
【０００６】
そうは言っても、そのような部品の熱間鍛造は、数日続くことがある長い期間に亘ってインゴットを高温に保持する必要がある。これは、結晶粒の過剰な成長を介して鋼の微細構造に影響する場合がある。部品の機械的特性と、その超音波検査に対する適合性とは、それによって不利となる。
【０００７】
これら性状を熱間鍛造の全体を通じて制御下に置くことは難しい。熱間鍛造の一日以上後、かつ極めて長い機械加工ステップの後に製造の最終段階で検知される部品の仕様との不一致は、部品が不合格となるという大きな損失を示す状況をもたらす場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ステンレス鋼の部品の熱間鍛造による製造を可能にすることが、本発明の目的の１つであり、これら部品は良好な超音波検査可能性を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明は、以下の重量％の組成を有する、熱間鍛造用のマイクロ合金化されたオーステナイト系ステンレス鋼を提案する。
１６．０％≦Ｃｒ≦２５．０％；
８．０％≦Ｎｉ≦２５．０％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦３．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％，
不可避的製造時不純物、及び残部鉄。
【００１０】
他の実施形態によれば、鋼は、以下のうちの１つ以上の特徴をそれだけで、若しくは技術的に可能ないずれかの組み合わせで備える。
‐ニオブ（Ｎｂ）の含有量が０．０３０重量％以上、特に０．０３５重量％以上である。
‐ニオブ（Ｎｂ）の含有量が０．０５０重量％未満、特に０．０４５重量％以下である。
‐炭素（Ｃ）の含有量が０．０５重量％未満、特に０．０２重量％以下である。
‐クロム（Ｃｒ）の含有量が２３重量％未満である
‐リン（Ｐ）含有量が０．０４重量％以下、及び／又は硫黄含有量が０．０３重量％以下である
‐窒素（Ｎ）含有量が０．１重量％以下である
‐鋼は以下の組成を重量％で有する
１６．０％≦Ｃｒ≦２５．０％；
８．０％≦Ｎｉ≦２５．０％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦３．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４％；
微量≦Ｓ≦０．０３％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．１％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％，
不可避的製造時不純物、及び残部鉄
‐鋼は以下の組成を重量％で有する
１７．０％≦Ｃｒ≦１９．０％；
８．０％≦Ｎｉ≦１０．０％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４％；
微量≦Ｓ≦０．０３％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．１％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；
不可避的製造時不純物、及び残部鉄
‐鋼は以下の組成を重量％で有する
１８．０％≦Ｃｒ≦２０．０％；
８．０％≦Ｎｉ≦１２．０％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０３％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４％；
微量≦Ｓ≦０．０３％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．１％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％，
不可避的製造時不純物、及び残部鉄
‐鋼は以下の組成を重量％で有する
１６．０％≦Ｃｒ≦１８．０  ％；
１０．０％≦Ｎｉ≦１２．５  ％；
２．０％≦Ｍｏ≦２．５％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４％
微量≦Ｓ≦０．０３％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％，
不可避的製造時不純物、及び残部鉄
‐鋼は以下の組成を重量％で有する
１６．０％≦Ｃｒ≦１８．０％；
１０．０％≦Ｎｉ≦１４．０％；
２．０％≦Ｍｏ≦３．０％；
微量≦Ｃ≦０．０２％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４％；
微量≦Ｓ≦０．０３％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．１％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％，
不可避的製造時不純物、及び残部鉄
‐鋼は以下の組成を重量％で有する
１９．０％≦Ｃｒ≦２３．０％；
２３．０％≦Ｎｉ≦２５．０％；
４．０％≦Ｍｏ≦５．０  ％；
微量≦Ｃ≦０．０２％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
１．０％≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．１％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３  ％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％，
不可避的製造時不純物、及び残部鉄。
【００１１】
また、本発明は、上述のようなステンレス鋼のインゴットからの部品の熱間鍛造の方法に関する。
【００１２】
他の一の実施形態によれば、この方法は以下の特徴の１つ以上を単体で、若しくは技術的に可能な組み合わせで備える。
‐インゴットは５０トン以上、特に１００トン以上の最初の重量を有する。
‐インゴットは１３００℃〜１０５０℃の温度、特に１２５０℃〜１１５０℃の温度で熱間鍛造される。
‐熱間鍛造は、２４時間以上の時間、特に３５時間以上の時間行われる。
【００１３】
本発明及びその利点は、例として与えられた以下の記載を添付の図面を参照しつつ読むことでより良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ステンレス鋼のインゴットを熱間鍛造することによって大きなサイズの部品、より具体的には原子力発電所の一次パイプの管状要素を製造するための方法のステップを示す図である。
【図２】部品の製造中のステンレス鋼の温度を示すグラフである。
【００１５】
この製造方法は、従来のプロセス及び電炉鋼プラントに使用される装置（電炉、精錬装置、任意に再溶融装置）を使用するステンレス鋼を準備する予備ステップと、インゴット用鋳型へ液体金属を鋳造して、鍛造されるインゴット２を凝固させるステップと、を備える。
【００１６】
この製造方法は熱間加工するステップを備え、それによって、得られたインゴット２が熱間鍛造される。
【００１７】
大きな寸法の望ましい部品を得るために、インゴット２は数十トンの重量、具体的には５０トン以上、さらに具体的には１００トン以上の重量を有する。分岐接続部を設けられた原子炉のボイラーの一次入口又は出口を生産するためには、１５０トンを超えるインゴットが通常使用され、特に約１７０トンのインゴットが使用される。
【００１８】
図１に示された例においては、インゴット２は、２５６６ｍｍのオーダーの直径Ｄと、３７３５ｍｍのオーダーの高さとを有する円錐台形状である。
【００１９】
熱間加工プロセスは、インゴット２の１３００℃〜１０５０℃の当初温度へ加熱するステップと、連続する、インゴットを熱間鍛造するステップと、を備え、この熱間鍛造するステップにおいて、得られる部品のブランク４を形成する。
【００２０】
図１は熱間鍛造の種々のステップを示す。最終的に得られるブランク４は、可変の直径の細長い要素の形状である。例えば、直径は、１０５０ｍｍ〜２０００ｍｍで変化する。
【００２１】
製造プロセスは、機械加工するステップを最後に備え、それによってブランク４が機械加工され、例えばブランク４の中にダクト、特に一次ダクト及びこの一次ダクトの中に通じる分岐ダクトを形成する。部品の寸法を考慮すると、機械加工は通常、数日かかる。
【００２２】
図２は、熱間鍛造中の温度を時間の関数として示している。第１の曲線Ｃ１は、ブランクの芯部における温度の動向を示し、曲線Ｃ２はブランクの１／４深さにおける温度の動向を示し、曲線Ｃ３は、ブランクの１／２深さにおける温度を示し、曲線Ｃ４は表面の温度を示している。
【００２３】
数十トンのオーダーの重い重量のインゴットの熱間鍛造作業は長時間続く。典型的には、これら作業は２４時間以上、特に４８時間以上、時には約十日続く場合もある。
【００２４】
ブランクは、鍛造を通じて徐々に冷却され、その温度が低くなりすぎると再加熱される。
【００２５】
したがって、この熱間鍛造は、ブランク４が冷却される熱間加工ステップＥ１と、ブランクが加熱される再加熱ステップＥ２とを交互に備える多くのステップで行うことができる。図２は、それぞれが引き続く再加熱ステップを有する２つの鍛造ステップを示している。
【００２６】
この温度は、１０５０℃〜１３００℃のオーダーの再加熱温度と、部品の厚みで変化し、表面で７００℃のオーダーとすることができる鍛造終了温度と、の間にある。
【００２７】
これら熱間鍛造作業中には、ステンレス鋼は高温に長時間保持され、これは制御しにくいステンレス鋼の微細構造における不可逆的変化をもたらす場合があり、得られた部品が仕様に合致し、超音波試験を受けることができる、ということの不確実さを結果的に生じさせる。
【００２８】
特に、高温を長時間維持することは結晶粒成長を促進する。サイズが大きすぎる結晶粒は、製造の終わりでの鋼の機械的特性と、部品の機械的特性に影響を与える。さらに、大きすぎる結晶粒は、特に原子炉のボイラーの部品に対して必要とされるような超音波試験に適合できない。
【００２９】
本発明の方法に使用されるステンレス鋼は、熱間鍛造され、マイクロ合金化された、以下の重量％での組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼である：
１６．０％≦Ｃｒ≦２５．０％；
８．０％≦Ｎｉ≦２５．０％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦３．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４％；
微量≦Ｓ≦０．０３％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．１％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００  ％，
不可避的製造時不純物、及び残部として鉄。
【００３０】
このオーステナイ系トステンレス鋼は良好な機械的特性を有する、特に熱間鍛造のために長時間、高温に保持されたとしても結晶粒成長を回避しつつ、申し分のない降伏強度を有する。
【００３１】
１６重量％以上のクロム（Ｃｒ）含有量は、鋼にステンレスの特徴を付与する。１６重量％以上のクロム（Ｃｒ）含有量は、不動態保護フィルムを生成する。２５重量％以下のクロム含有量は、ステンレス鋼を弱化させる金属間化合物相の発生を制限することを可能にする。
【００３２】
モリブデン（Ｍｏ）もまた、ステンレスの特徴を鋼に付与する。モリブデンは、不動態フィルムの形成に寄与し、このフィルムを強化する。特に、モリブデンは対孔食性を増加させる。６重量％以下の含有量は、ステンレス鋼を弱化させる場合がある金属間化合物相の発生を防止する。
【００３３】
銅（Ｃｕ）は耐腐食性を強化する。銅は、不導体フィルムを安定化させる効果を有する
【００３４】
ニッケル（Ｎｉ）は、オーステナイト構造の発生を促進する。８重量％以上の含有量は、オーステナイト鋼が良好な機械特性、特に非常に良好な降伏強度と伸びとの折衷を有して得られることを可能にする。２５重量％以下の含有量は、費用のかかる元素であるニッケルの量を制限しつつ、クロムとニッケルとの間のバランスをとることを可能にする。
【００３５】
マンガン（Ｍｎ）は、硫黄析出物の形の硫黄の捕獲を可能にする。マンガンもまた、オーステナイト構造の発生を促進し、かつニッケルの量を制限することを可能にする。
【００３６】
タングステン（Ｗ）はモリブデンと同じ機能を有する。タングステンは任意である。モリブデンに加えてタングステンを使用することは、モリブデンの量を制限することを可能にする。タングステンは、０．５重量％以降の含有量で耐腐食性に対する大きな効果を有する。
【００３７】
炭素（Ｃ）の存在は不可避である。０．０８％以下、好ましくは０．０５％以下の濃度は、クロムからなる金属マトリックスを使い尽くして耐腐食性を減少させる炭化クロムの形成を制限することを可能にする。炭素はまた、幾らかの機械的特性を劣化させる危険がある、特に凝固（主に炭窒化物）の終わりにおけるニオブ（Ｎｂ）の炭窒化物の形成も制限する。
【００３８】
窒素（Ｎ）の存在は不可避である。窒素を０．１重量％以下に制限すると、炭窒化物の過剰形成、特にニオブの炭窒化物の過剰形成を制限することが可能となる。
【００３９】
シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、及び硫黄（Ｓ）は不可避であり、鋼製造のプロセスからもたらされる。
【００４０】
ニオブ（Ｎｂ）は結晶粒成長の制限を可能にする。ニオブが、鍛造（動的再結晶）中及び再加熱段階（静的再結晶）中の鋼の高温再結晶速度を減少させることが観察された。さらに、ニオブは、鋼を鍛造ずる際の高温に維持される長時間の間、結晶粒成長の速度を減少させる。大きなサイズの鍛造された部品の製造時間（典型的には、数日間）を考慮して、結晶粒の大きさへのこの緩和効果は最も有利である。
【００４１】
０．０１５重量％以上のニオブ含有量は、熱間鍛造中の、特に数十トンの重さの鋼インゴットからの部品の熱間鍛造の場合に、結晶粒成長の申し分のない制限を可能にする。有利には、ニオブ含有量は０．０３０重量％以上である。
【００４２】
ニオブの含有量があまりにも高いと、特にインゴットの端部に向かう、ニオブの炭窒化物の大きなサイズの析出物の形成のリスクがある。そのような析出物は、鋼の機械的特性を劣化させるリスクがある。
【００４３】
０．１００重量％へ限定したニオブ含有量は、ニオブの単窒化析出物の形成の制限によって申し分のない細粒化を得ることを可能にする。好ましくは、ニオブ含有量は０．０５０％以下である。
【００４４】
一の特定の実施形態において、ニオブ含有量は０．０３０％〜０．０５０％であり、このニオブ含有量は、鋼の機械特性、特にその降伏強度を維持しつつ、申し分のない細粒化を可能にする。好ましい一の実施形態では、ニオブ含有量は０．０３５％〜０．０４５％である。一の特定の実施形態では、ニオブ含有量は約０．０４０％である。
【００４５】
バナジウム（Ｖ）及びチタン（Ｔｉ）は炭化物形成元素であり、炭素を捕捉し、クロムの炭化物の形成を制限するバナジウム炭化物又はチタン炭化物の析出を生じさせることができる。そのような析出物の形成は、ステンレス鋼の機械的特性、特に降伏強度（Ｒｍ）を増加させる。バナジウムは、０．０５重量％の含有量以降で大きな効果を有する。チタンは０．０２重量％以降で大きな効果を有する。
【００４６】
ボロン（Ｂ）は、鋼の機械的特性、特にその降伏強度における改良を可能にする。ボロンは、０．００１５重量％の含有量以降で大きな効果を有する。
【００４７】
一の実施形態において、ステンレス鋼は以下の重量％での組成を有する。
１７．０％≦Ｃｒ≦１９．０％；
８．０％≦Ｎｉ≦１０．０％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４％；
微量≦Ｓ≦０．０３％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．１％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；
不可避な製造時の不純物、及び残部、鉄
【００４８】
このステンレス鋼は、ＡＩＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｒｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）標準による３０４鋼に対応する。
【００４９】
一の実施形態では、ステンレス鋼は以下の重量％での組成を有する。
１８％≦Ｃｒ≦２０％；
８％≦Ｎｉ≦１２％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０３％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４％；
微量≦Ｓ≦０．０３％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．１％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％，
不可避な製造時の不純物、及び残部、鉄
【００５０】
このステンレス鋼は、ＡＩＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｒｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）標準による３０４Ｌ鋼に対応する。その組成は３０４鋼の組成とは特にその低い炭素含有量で異なる。３０４Ｌ鋼は、３０４鋼よりも高い耐腐食性を有する。
【００５１】
一の実施形態では、ステンレス鋼は以下の重量％での組成を有する。
１６．０％≦Ｃｒ≦１８．０％；
１０．０％≦Ｎｉ≦１２．５％；
２．０％≦Ｍｏ≦３％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４％；
微量≦Ｓ≦０．０３％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％，
不可避な製造時の不純物、及び残部、鉄
【００５２】
このステンレス鋼は、ＡＩＳＩ標準による３１６鋼に対応する。
【００５３】
一の実施形態では、ステンレス鋼は以下の重量％での組成を有する。
１６．０％≦Ｃｒ≦１８．０％；
１０．０％≦Ｎｉ≦１４．０％；
２．０％≦Ｍｏ≦３．０％；
微量≦Ｃ≦０．０２％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４％；
微量≦Ｓ≦０．０３％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．１％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％，
不可避な製造時の不純物、及び残部、鉄
【００５４】
このステンレス鋼は、ＡＩＳＩ標準による３１６Ｌ鋼に対応する。
【００５５】
一の実施形態では、ステンレス鋼は以下の重量％での組成を有する。
１９．０％≦Ｃｒ≦２３．０％；
２３．０％≦Ｎｉ≦２５．０％；
４．０％≦Ｍｏ≦５．０％；
微量≦Ｃ≦０．０２％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．１％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００  ％，
不可避な製造時の不純物、及び残部、鉄
【００５６】
このステンレス鋼は、ＡＩＳＩ標準によるＡ９０４Ｌ鋼に対応する。この鋼は、特に高い耐腐食性、特に３０４、３０４Ｌ、３１６、３１６Ｌ鋼のそれより高い耐腐食性を有する。
【００５７】
上述の３０４、３０４Ｌ、３１６、３１６Ｌ、及び９０４Ｌに対応する異なる実施形態のそれぞれにおいて、ニオブの含有量は好ましくは０．０３０％以上、好ましくは０．００３５％であり、及び／又は０．０５０％以下、好ましくは０．０４５％である。一の特定の実施形態では、ニオブの含有量は約０．０４０％である。
【００５８】
下の表は、ニオブを含有するマイクロ合金化されたステンレス鋼の分析結果を表し、この鋼は結晶粒のサイズへのこの元素の有利な効果の証明を可能とした。この表は種それぞれの重量％での組成を示し、残部は鉄と不可避の製造不純物である。この表に記載されていない種（Ｂ、Ｗ、Ｐ・・・）は微量でしか含有されていない。
【００５９】
【表１】
2016512573.tif 000003
【００６０】
実施例１及び２は、本発明によるニオブを含有するマイクロ合金化された３０４Ｌグレードの鋼に対応し、実施例３は、本発明によるニオブを含有するマイクロ合金化された３１６Ｌグレードの鋼に対応し、実施例４は、本発明によるニオブを含有するマイクロ合金化された９０４Ｌグレードの鋼に対応する。
【００６１】
下の表は、比較のために従来のグレードを示す。
【００６２】
【表２】
2016512573.tif 000004
【００６３】
実施例１〜４は従来のグレードとはニオブの含有量で異なる。３つの合金のニオブ含有量は、炭素及び窒素の析出による鋼の安定化を得るのに必要とされる濃度よりずっと低いことがわかる。本発明のニオブマイクロ合金は、鍛造後の結晶粒サイズの微細化を目標としており、安定化を目標とするものではない。
【００６４】
参照例１は、実施例１と同じ組成の鋼であるが、実質的にニオブを欠いている。参照例２は、実施例３と同じ組成の鋼であるが、実質的にニオブを欠いている。参照例３は、実施例４と同じ組成の鋼であるが、実質的にニオブを欠いている。
【００６５】
実験室において行われた高温ねじり試験は、ニオブのマイクロ合金の好ましい結果：
‐動的および静的再結晶力学の減速
‐結晶粒成長の減速
の証明を可能にした。
【００６６】
【表３】
2016512573.tif 000005
【００６７】
上の表は、実施例１〜４による鋼の平均結晶粒サイズを、異なる熱処置１〜４の下で参照例１〜３と比較している。
【００６８】
この平均サイズは画像解析、すなわち結晶粒界が明示されている金属学的画像を読み取る自動的プロセスを介して好都合に測定される。別の可能な技能は、それもまた平均値を示す結晶粒のサイズ数（例えば、数１０は１０μｍに対応し、数８は２０μｍに対応する）を得るための、標準的な画像と微小構造の写真との目視の比較である。測定された数は次いで、マイクロメータで表される平均結晶粒サイズに変換される。
【００６９】
処理１は、動的再結晶に対応する。処理２は、１１００℃で３０分間の焼鈍（静的再結晶）である。処理３は、１１００℃で５時間の焼鈍（静的再結晶及び結晶粒成長）である。処理４は１１００℃で２０時間の焼鈍（静的再結晶及び結晶粒成長）である。
【００７０】
マイクロ合金化されていない鋼と比べると、同等の作業工程に従う場合、マイクロ合金化された鋼（実施例１、２、３、４）は少なくとも１つの結晶粒サイズ数だけ減少した結晶粒サイズを示している。したがって、オーステナイ系トステンレス鋼の非常に大きな、鍛造された部品において結晶粒サイズ数がゼロに近いということは、非常に大きな超音波透過性に関連した減少である。
【符号の説明】
【００７１】
２      インゴット
４      ブランク
【図１】
2016512573.tif 000006
【図２】
2016512573.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月12日(2015.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の重量％での組成：
１６．０％≦Ｃｒ≦２５．０％；
８．０％≦Ｎｉ≦２５．０％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦３．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；
不可避な製造時不純物；及び
残部、鉄、
を有する熱間鍛造のためのマイクロ合金化された、オーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項２】
以下の重量％での組成：
１７．０％≦Ｃｒ≦１９．０％；
８．０％≦Ｎｉ≦１０．０％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；
不可避な製造時不純物；及び
残部、鉄、
を有する請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項３】
以下の重量％での組成：
１８．０％≦Ｃｒ≦２０．０％；
８．０％≦Ｎｉ≦１２．０％；
微量≦Ｍｏ≦６．０％；
微量≦Ｃ≦０．０３％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；
不可避な製造時不純物；及び
残部、鉄、
を有する請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項４】
以下の重量％での組成：
１６．０％≦Ｃｒ≦１８．０％；
１０．０％≦Ｎｉ≦１２．５％；
２．０％≦Ｍｏ≦２．５％；
微量≦Ｃ≦０．０８％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦３．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００  ％；
不可避な製造時不純物；及び
残部、鉄、
を有する請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項５】
以下の重量％での組成：
１６．０％≦Ｃｒ≦１８．０％；
１０．０％≦Ｎｉ≦１４．０％；
２．０％≦Ｍｏ≦３．０％；
微量≦Ｃ≦０．０２％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；
不可避な製造時不純物；及び
残部、鉄、
を有する請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項６】
以下の重量％での組成：
１９．０％≦Ｃｒ≦２３．０％；
２３．０％≦Ｎｉ≦２５．０％；
４．０％≦Ｍｏ≦５．０％；
微量≦Ｃ≦０．０２％；
微量≦Ｓｉ≦１．０％；
微量≦Ｍｎ≦２．０％；
微量≦Ｐ≦０．０４５％；
微量≦Ｓ≦０．０３５％；
微量≦Ｃｕ≦２．０％；
微量≦Ｎ≦０．２％；
微量≦Ｖ≦０．３％；
微量≦Ｔｉ≦０．３％；
微量≦Ｂ≦０．００５％；
微量≦Ｗ≦３．０％；
０．０１５％≦Ｎｂ≦０．１００％；
不可避な製造時不純物；及び
残部、鉄、
を有する請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項７】
ニオブ（Ｎｂ）含有量が、０．０３０重量％以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項８】
ニオブ（Ｎｂ）含有量が、０．０３５重量％以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項９】
ニオブ（Ｎｂ）含有量が、０．０５０重量％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項１０】
ニオブ（Ｎｂ）含有量が、０．０４５重量％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項１１】
炭素（Ｃ）含有量が、０．０５重量％未満であることを特徴とする請求項１、２、３、又は５のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項１２】
炭素（Ｃ）含有量が、０．０２重量％以下であることを特徴とする請求項１、２、３、又は５のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項１３】
クロム（Ｃｒ）含有量が、２３重量％未満であることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼。
【請求項１４】
リン（Ｐ）含有量が０．０４重量％以下であり、及び／又は硫黄（Ｓ）含有量が０．０３重量％以下であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項１５】
窒素（Ｎ）含有量が、０．１重量％以下であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のステンレス鋼。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載のステンレス鋼のインゴットから、部品を鍛造する熱間鍛造法。
【請求項１７】
前記インゴットは５０トン以上の当初重量を有することを特徴とする請求項１６に記載の熱間鍛造法。
【請求項１８】
前記インゴットは１００トン以上の当初重量を有することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の熱間鍛造法。
【請求項１９】
前記インゴットは、１３００℃〜１０５０℃の温度で熱間鍛造されることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の熱間鍛造法。
【請求項２０】
前記インゴットは、１２５０℃〜１１５０℃の温度で熱間鍛造されることを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の熱間鍛造法。
【請求項２１】
前記熱間鍛造が、２４時間以上の時間、行われることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の熱間鍛造法。
【請求項２２】
前記熱間鍛造が、３６時間以上の時間、行われることを特徴とする請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の熱間鍛造法。
【国際調査報告】
2016512573.tif 000008
2016512573.tif 000009
2016512573.tif 000010
2016512573.tif 000011
2016512573.tif 000012
2016512573.tif 000013