研平成18〜20年度 公募型新事業創出プロジェクト研究事業研究成果報告書（電源立地特別交付金補助事業）

究
テ
ー
マ
:

窒
素
固
溶
に
よ
る
ス

福島県ハイテクプラザ研究報告書
��������� ������� �� ��������� ���������� ������

テ
ン
レ
ス
鋼
の
高
機
能

研究テーマ：窒素固溶によるステンレス鋼の高機能化に関する研究開発

化
に
関
す
る
研
究
開
発

平成21年3月

���������������������������������
������������������������������
������
�����������������������������
������������������������������� � � � � 18 � � � � � � 20 � � � � � 3 � � � � � � � � � � �������������������������������
��������������� 3 ��������������
�������
�����������������������������
������������������������������
������������������������������
�����������
�����������������������������
������������������������������
�����������������������
�����������������������������
������������������������������
����������������������������������
������������������������������
��������������������
� � 21 � 3 ������������� � � � � ���������������������������������

����������� ����������������������������� ��������������������������� � � � � � � � � �� � � �� � � � � � � � � � � ����������������������������� ���������

��������������������������

��������������������������������

�����

�

�

�

�

����
����
���������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
������������
���������������������������������������
����������������������������������������� � � � � � � � � � ���� � ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������� � � � � � � � � � � � � �� � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ����������������������������������������
����������������������������������������
������

����������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � �����������������������������������������
����������������������������������������� � � � � � � � � � � � � ������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ���������
��������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������� � � 1473K � � � � Fe-Cr-N � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 11% � � � � � � � � � �
1473K � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �−1−����������������������������������������� � � � 16% � � SUS430 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 0.4
� � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � 0.76% � � � � � � � � � � � � � � � � � �����������������������������������������
���������
���������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
��1 ��� 7 ���������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������
���������������

B
A���������
�����������

����������������

������������������

−2−

��

���� �� � � � ��� ����� � � � � ���������������

������
���������������������������������������
����������������������������������������
����������������������������������������

−3−

��

������������

������
��������������������������������������� � � � � � � � � SUS430L � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �����������������������
���������������������������������� � � SUS430 � � � SUS444 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � TEM� � � X � � � � � � � � � � � � � � � � � �������������������������������������� � � � � � � � MIM� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �����������������������
������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��������������������������������������

�����������������������������
��������������������������������
�������������������������������������

����������������
���� �� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � Fe-Cr � � � � � � � � � � � ������������������������

−4−�����������������
������

����������

����
�����
��������
�����
�����
����
��
�����
������
�����������
�������Ressearch for Higgh-performancce Stainless Stteel by Nitroggen Solid Soluution- ProductPof High Nitrogen
N
Stainlesss Steel by Sinteriing under Pressurrized Nitrogen Gaas -

� �
� �
� �
� �
� �

� � � � � ����������
���� ��� �� ��������������
���� ����
����������� ��������
�������� ������������������� �����������SUS430L����������������
��������
����������
��������
��������������
����������
������������
��������
��������
�������
��������
����������
��������
��������������
��������
���
���
���
�������
��������
��������������
��������
������������
��������
������
Keeywords: �����������������������
��������
��

�����
����
�������
������
��������
������������
������������
�
�8�
�����
�������
������
�SUS304����������������
������
��������
SUS430�22�3����
������
�������
��������������
������
��������
������������
������
�������
��������������
������
�������������
������
��������
������������
������
��������
������������
������
�������
��������������
������
��������
���������������1)��������
������������
������
��������
2)
3)
��(ESR)�
� ����
���� ��
�������
�����������

������

������������
������
������
����������
�������
������
������
��������������
������
������
�������������
������
��������
������
������
SUS430L���������
������
������
��������������������
SUS430����������
������
������
4)����������������� �������
�������
������
������
������������������������
��������
�������
������
������
��������
�������
������
�������
�
�1������
������
�����������
��������������
�����������
��������������
������
������
��������
�������
�����������
1�������
������
������
������
�������(���)����
�����������
��������
�������
������
������
��������
�������
������
������
��������
�������
�����������
��������
�������
������
������
��������
�������
������
������
��������

��������

�1� ������
��������
�����������
�������
������
�������
������
������
��������
������ ������
�SUS430L
�(F
Fe-16%Cr)�
�2�����
������������
�����������100�������((�����

−5−��������100�m)����(������10�m)���������������������
����������������100�m��������������������������
�����������������������
��������� �2.6mm�� �5.7mm���
�23mm)�600MPa����������N2+H2�
�873K������������������
�����������
����������������������
���10K/min�1473K������0.1�0.4��
�0.7MPa����������������(40��4�����8��)����(������)���
���0.7MPa������������40��������������������������
�����������������������
�(�50Pa)����40����8��������
���(������)�������1������
������������������������
����������������������� ����������������������
�����������������������
����������

�����������������������
����������������������M
���������������2.6mm���� 1 �����������
���(�����)
����

40M

4H

8H

��

FP01

�

FP03

0.1MPa

FP11

FP12

FP13

0.4MPa

FP41

FP42

FP43

0.7MPa

FP71

FP72

FP73

���(����X%���, ����8H)
����

0%

5%

10%

20%

0.1MPa

NP13

NP5FP1

NP10FP1

NP20FP1

0.4MPa

NP43

NP5FP4

NP10FP4

NP20FP4

0.7MPa

NP73

NP5FP7

NP10FP7

NP20FP7

��������
�������������������
�������
�����������������������
������������������ ����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
����������������������2�����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������������������
����������������������������
�������
�3��������������������
�����������������������
�1473K�������������������
�������������������SUS430
�����������������������
������������(�)��������(M)��������(�)�������������
������5)����������������

−6−

� 2 ������������������������
��
���

��

�����
����

40M

4H

8H

8H

0.1MPa

0.14

0.29

0.37

0.43

0.4MPa

0.25

0.52

0.65

0.73

0.7MPa

0.32

0.65

0.80

0.86
(���mass%)

(a)

(b)

� 2 �����������(����0.7MPa, 1473K�
8H)� (a) ������������� (b) �������(FP73)

5.7mm��������������
����0.4M
MPa����������8�������
��������
������������
������
������
�2���������
������
�������
��������������
������
����SUSS430

M������1mmm�����
������
������
���(�������)����������
�����8��������
�������
������
������
��������
�������
������
������
��
�����

M

�

�

�
M
�

�

�

M

�

M

�

�

�

� 3 ��
��������
��������
��������
���������0.1MPa; (aa) FP11� (b) FP12� (c) FP13� 0.4MPa; (d)FP
P41� (e) FP42� (f) FP43� 0.7M
MPa; (g) FP71� (h) FP72� (i) FP 73� ��(50PPa); (j) FP01� (kk) FP03. (10%�������� ������
��
��)

�

−7−

�
�����������
������
������
�������
������
�������
��
����
�����
�������
�������������
���������������(���)������
������������
������
�������
��������������
������
�������
�������������
������
�������
��������������
������������
��������������
������
�������
��������������
������
�������
��������������
������
�������
��������������
������
�������
��������������
������
�������
��������������
����
�4���������
������
�������
�������������
������
������
��

147
73K�8H���������
�����14473K���
��������������
�����������
��������
�������
������
������
��������������
����������(�����)����
������������
������
��������
�������
�3(k)���
������
��������������
������
������
��������������
������
������
��������
�������
������
������
���������
������
������
�������
������
��������������
������
������
��������
�������
������
������
��������������
������
����������
������
�����
�����
��
�����
���
�����������
�5�����
�������
������
������
��������������
������
������
��������
������ ������
�SUS430L��������
�������
������
������
�������4000MPa���
������
������
��������
������������
����1/2
��������
�������
���2��
������
�������
����0.7M
MPa����
������
������������
�����3�����
�������
������
������
�������������������
������
��������
�������
������
������
��
�0.1MPa��������
������
������
��������������
������
������
��������
���4(a)-(d))����������
��������
�������
���3(c)�
������
��������
�������
������
������
��������������
������
������
��������
�������
���NP20FP1��������������

������������

�������������� �����

������������

���
���
���
���
���
�
�

� 4 ����
����(���
��8H)�����
��������
��������.
0.1MPaa; (a) NP13� (b) NP5FP1� (c) NP10FP1� (d)NP20F
FP1� (e) FP13� 0.7MPa; (f) NP
P73� (g) NP5FP
P7�(h) NP1
10FP7� (i) NP20FP7� (j) FP73
3.

��

��

��

��

��

��� ��������

� 5 ������
�������������������
����
����

−8−

�������A/cm2 �������������
��������(����)����������
�����������������������

� 3 ������������������������
��������� ����
(MPa)
(%)

0.4MPa0.7MPa

����

�
����

����

����

430.0

28.4

NP13

429.6

1.4

NP5FP1240.2

1.5

NP10FP1

342.8

1.1

NP20FP1

NA

NA

FP13

782.0

2.2

����

������

NP43

415.9

2.6

�������

����

NP5FP4363.7

2.6

NP10FP4

383.5

3.1

449.2

5.8

FP43

548.0

3.4

NP73

476.4

1.6

NP5FP7375.2

4.2

NP10FP7

451.5

2.7

NP20FP7

516.7

5.3

FP73

747.0

7.8

����

���

���

FP03

NP20FP4

��������������� �����������

� 6 ������������������������
�����(0.1MPa�1473K�8H)

���� ��������

0.1MPa������

�������

�������

���

��

�
����

����

����

����

���

���

����������������������
����������������������
1M(1kmol/m3)� NaCl ���(40�)������
30 �������������#1200 ������
�������-700mV vs SSE(�/�������)� 10 ��������� 10 ��������
-700mV vs SSE ���������������
1000�A/cm2 ����������+20mV/min ��������
� 6-8 ���������� 0.1�0.7MPa ��������������������������
��������������� 0 ����������(Vcorr)����Vcorr �����������
���������������� Vcorr �����
��(+)�������������������
��������������(��)������
����������������������(�����)�������� 6 ��� FP13 ����

−9−

����
�� �����������

� 7 ������������������������
�����(0.4MPa�1473K�8H)
����������

�������

�������� ��������

��

����

���
���� ��������

�����������������������
�������������(FP13)��4(e)���
�����������������������
���������������������
0.4MPa���0.7MPa������������
�����������������������
�����������������������
��������������������
0.7MPa���������������(FP73)�
�����������

���

��

�
����

����

����

����

���

���

����
�� �����������

� 8 ������������������������
�����(0.7MPa�1473K�8H)

��(NaCl ������������������
�����)������������������
� 100�A/cm2 ����������������
�����(����)� V100 �������Vcorr�V100 ���������������������
�����������������������
���������������� 6-8 �����
�������������������
��� Vcorr ����������������
�������������������Vcorr ��� V100 ���������������Vcorr � V100���������������������� 4��������������� SUS430L ��������� SUS304L ��� SUS316L ���������(Vcorr�V100 ��� V100-Vcorr)�����
�����������������������
�����������������������
������������������� 4 ��������������������������
������������������������
�����������������������
�������������� 6-8 �������
���������� 0.1MPa ���������
������������������������ � � � � � � � 100K/s5) � � � � � � � �(1000K/s)����������������� Cr� 4 ������������������������
�������

��

0.1MPa0.4MPa0.7MPa

FP03

Vcorr

V100

V100-Vcorr

-427

-188

239

�����������������������
�����������������������
��������������Cr ��������
����������������� 100�A/cm2������������������ 6 ��������-200mV vs SSE �����������
�����������������������
���
0.1MPa � � � � � � � � � � � � � �
SUS316L ��������������

����� ����������������������
�(SUS430L)�����������������
�����������������������
�����������������
(1) �������������Fe-Cr�����
���������������������
���������������������
���������������������
���������������������
���������������������
���������
(2) ���������������������
���������������������
���������������������
����������������������
(3) �����������800MPa������
���������������������
���10%����������������
(4) �����������������������SUS316L���������������
����

NP13

-442

-325

117

NP5FP1

-312

-199

113

NP10FP1

-330

-221

109

NP20FP1

-408

-175

233

�����

FP13

-639

-23

616

1) ���������48(1)�pp.18-25�2008

NP43

-466

-438

28

2) ����������pp.12-13�2002

NP5FP4

-359

-302

57

3) ������������pp.139-141�2004

NP10FP4

-370

-268

102

4) �������������������18����

NP20FP4

-431

-289

142

FP43

-312

-103

209

NP73

-521

-497

24

NP5FP7

-506

-451

55

NP10FP7

-512

-449

63

NP20FP7

-546

-359

187

FP73

-301

-120

181

SUS304L(���)

-280

-37

243

SUS316L(���)

-344

39

383

�����pp.7-10�20075) H. Mitsui and S.Kurihana: ISIJ International �
pp.479-485� 2007(���mV vs SSE)

−10 −������������������

����������

�������������������������
���������������������
Research for High-Performance Stainless Steel by Nitrogen Solid Solution-Microstructure of Stainless Steel by Nitrogen Solid Solution Treatment-����������� ����� ��� �� ����� ��� ������������ ����� ��� �� ������ SUS430 ���A ��B ����������������� 0.4MPa�0.7MPa��������1473K ����������������������������TEM�
��������XRD��������������� SUS430 ��������� Al ��� A ����������� Fe7Cr3 ��������� AlN ������������V �
�� B ��� Fe7Cr3 ��� A ������������ AlN ��������������
���� A ��B ������� Fe7Cr3 �����������A ������� AlN ��������������������������������������������
������������ B �����������������������������
������������������������������������SUS444 ������������������������ SUS430 ����������������
����������������� 0.4MPa�0.7MPa ���������� Cr ������
������������ Nb ����� Cr ����������������������
���������������Nb ��� SUS444 ��������������������
���SUS444 �����������������������������������
����� Cr �������Fe ������������
Key words:� SUS430�SUS444��������XRD�Cr ����TEM-EDX�������������
������������� 2 ���� A�B ������
� A ��� Al�B ��� V �������������
������������������������� ���������SUS444 �������� 3 ����Cr ��� 20.7%�Nb � 0.45%����
�������������������������XRD ���� Cu K�(CuK�1=0.54056nm�CuK�2=�������������������������
�������������������������� � �0.54439nm)�
� � � � � ����������� � � � � � � � � � �40kV�������� � � � � � � ��� 40mA ��������������������
�������
�������������������
�������� JEM-2000EX ��� JEM-4000EX ��������������
������������HNS�
������������� 200kV ��� 300kV �����
��������������� ���������
������������������ 0.12mm ������������������������������
������������������������
�������������������������
�������������������������
������ 95%-���� 5%������� 80%-���������������������������
�� 20%��������
�(High Nitrogen Stainless Steel HNSS)���������
�������������������������
���������� 3�4)�
� ��������� ��� ������ ����������
�����������������������
����������
SUS430 ��(A�B)�����������������
SUS430�������������������������
��
�����
����
(XRD)���������(TEM)�����������
1473K
8h
����
0.1�0.4�
X ����(EDX)��������(TEM-EDX)����
0.7MPa(A�B)
������������������� SUS444 �������������������

������ ����� ������ ������������

������
���������������� SUS430 ���������������������������� 1���� 2 ��������������������
��������������������A�B�� 2

−11 −

��

C

Si

Mn

P

S

Ni

Cr

Mo

Al

V

A

0.07

0.30

0.60

0.02

0.0

0.08

16.0

0.0

0.06

0.03

B

0.06

0.25

0.77

0.03

0.0

0.14

16.2

0.01

0.0

0.11

� �������� ������������
C

Si

Mn

P

Nb

Ni

Cr

Mo

Al

V

SUS444 0.007

0.12

0.21

0.02

0.45

0.20

20.7

1.96

0.02

0.02

��

������������������(A �)���
���������������Al ��� 0.06wt%��
���Al���������������������
��������(A �)��� 1473K������ 0.7MPa����� 8 ��������������������
� SUS430(A)�� TEM ������ 3 �����

�����������
���������������� �������������
(b)
(a)
����
��� SUS430(A)����������������
������������� 100�200nm ������
�������������(a)�����������
�����(b)�������������������
�������������������������
����� TEM-EDX ����� 1(b)��������
������ Cr � Fe ���������������� ���������������� ��������������
�TEM�������������
����� Cr7Fe3 ������������������ �7.SUS430(A)���������������������������
(a).������������������������
��������������� TEM-EDX �����
����������������������
(b).�������������������
����������� 50at% Al -50at%N �������
AlN �����������
� 3(a)��������������������
Cr-Fe ������ AlN ��������� TEM ��
Cr-Fe ���������������1473K-8 �������� 2 ��������������������
����������Cr��������������
����� Cr-Fe ������ AlN ���������
������������ 3(b)�����������
������ ������������������ TEM-EDX ���������������� 44.0at%Al-51.2at%N ���(a)(b)
�������������������������
���AlN)������ ��������������������� ��� ���������1.
(a)���������������������
SUS430(A)�����TEM������(����� ��������������������� ��� ��������
��),(b)�������������������
��������������������������
����������

����������
������������������ ����������������� � 4 � SUS430(B)����������������
���������SUS430(A)������������
������EDX �����������������
Cr ������������������SUS430(B)�
���������������� TEM-EDX �����

Al���

����

Cr���

Cr���

Al���
Al���
���

Cr���

�8.SUS430(B)�����TEM��������� ������������������ ��� �����
�������������������������
��������������������� ������������������������� �� ����
�6.
SUS430(A)�������������Al������� ����� ���� ��� �����
�Cr-Fe����TEM�����������������

−12 −��������� Fe(82.7at%)��� Cr(17.3at%)���
�� 2 ��������������������
(27.6at%Fe-72.3at%Cr)� SUS430(A) ���������
�������������A ��B ��������
��������� Cr7Fe3 � Cr �����������
������������������� ����������� ���������� ��� �����
� � 5 � SUS430(A)���������������
1473K ��������� 0.4MPa ��� 0.7MPa����� 8 ������������������� XRD �������������������(��)�� bcc ��������������������������
�������������������(��)� fcc ��������������������� 0.4 ���
0.7MPa ����������������(��)���
������(��)������������������
������������� �200��211 ������

SUS430(A)��

B=[001]fcc

g 200

(200)

(211)

(220)

�Fe

��������

SF

(200)

(311)

����

(111)

Intensity ( a. u. )

(110)

�Fe

�������������������������
���������������� �220 �������
������������������������
� 6 � 0.4MPa ���������� SUS430(A�B)�
XRD ��������A ��������������
����B ���������� CrN ��������
������������� SUS430 ��������
��������������������������
�����0.4MPa ��������(A)�TEM ������ 7 ���������������������
��������������������(��)��
�������������������������
�������������������������
�������������������������
������

0.7MPa8h� ������������� ��� �����
����������������������������������
������������������������

0.4MPa8h

30

40

50

60

70

80

90

2�(deg)� ��������� ������ ��� ����� ��� � ���������������

0.4MPa8h

CrN

000 110

(311)

(B)

30

40

(200)

50

g110

60
70
2�(deg)

(211)

(200)

(111)

(A)

(110)

Intensity ( a. u. )

�Fe
(220)

�Fe

80

90

� ������������� ��� �����
�����������������������������������
��������������������������
������������� ��������� ���������� ��� ����� ��� � �� ��� ������������

−13 −���������������� 8 �������
�������������������������
�����(bcc)������������������
������������������ XRD ���� 5������������������ SUS430(B)���
�����������
���������������� ������ ������
������ ����� �����������
� 9 � SUS444 �����������������
����� XRD ������������������
�������������������������
����������������0.4�0.7MPa ����������� CrN ����������������
������ 9 �������
� 0.4MPa ��������������������
� 10 ����XRD ����������������
��������� 10 ���������������
���������������
� 11 �� 0.4MPa ���������� SUS444 �
TEM-EDX �����TEM-EDX ���� 0.4MPa ��������������������������(at%)
� (Cr28.6Nb10.0Fe5.2)N54.4 �����
����� � ����� (at%)� Fe 71.3 Cr19.7 Mo1.5
Nb0.1N7.3 �����XRD ��������������
�������� fcc ��� Cr �����������
���
� 11 ������������ Cr �������
����������������
� 12 � 0.7MPa ����������������
0.4MPa ��������������
������������������������
�����(Cr41.4Nb4.8Fe2.8)N50.0 ������������
� Fe71.3 Cr19.7 Mo1.5 Nb0.1N3.2 ��������

20��
� ���������� ���������� ������ �����
�������������������������
���������� ���������� ���������� ������ � ������� ����������������

���

��
20��

� ��������� �������������� � ��� �������������
������� ���������� � ����������
�������� ���������� ���������� ������ ������
����������������������������

−14 −TEM-EDX �������������������
� 4 ����
�������������� Nb ������������������ Nb �������Cr ���������������� 13 � Fe-N-Cr-Mo-Nb����������
���������������� 1473K ������
���������������NbN ��������
CrN �����������������������
���������������� 14(a)�� 0.7MPa �������������� CrN ����������
��� 14(b)��������������������
400nm
�������������������������
� Cr ����������������[1-12]��� Cr� ������������� ���������� ������ �����
����[1-12]������������������� ��� ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

(a)

ppt

��(at%)

Fe

Cr

Nb

N

���

59.5

11.5

29.6

-

0.1MPa

5.2

11.7

67.5

12

0.4MPa

5.2

26.6

10.0

54.4

0.7MPa

2.8

41.4

4.8

50.5

(b)

�

112CrN//112�� �� ��������� ������ ����������
���������

220

CrN
111

� ������������� ���������� ������ ������ ��� ������������������� ��������
���� � ������������������� ��� ������������� �����������
������ ���������������� ��� �� ��� ��������������

� 15 � XPS ����� 0.7MPa ����������
�������������������������
������������� Cr �������Fe ������������������ 0.4MPa �������
����������

����������� ���������������� �������
������������������
������ �� ����� �� �������������

−15 −���SUS444 ���� Cr �����������Nb��������� SUS 430 ������������
���Nb ���������������������
�����

�����
� ����� 2 ������������������

SUS430 ���(A�B)��� SUS444 ���������
�������������������������
�� XRD�TEM�TEM-EDX ��� XPS ��������
�����������
(1)�������������������� SUS430
���(A�B)������� Cr-Fe ���������
�����Al ������ A ��� B �������
���(AlN)����������
(2)����������� XRD ����������
1473K-(0.4MPa�0.7MPa)-8h ������������
� SUS430 (A)������������������
��������������(B)���������
��������
(3) Nb ����� SUS444 �� 0.4�0.7MPa ������
����������� Cr ����������Nb����� SUS430 ���������������
��Nb �������������������

(4) XPS ��� SUS444 ���������������
������������������������
Cr �������Fe �������������� ������������������������
�������������������������
����������������

�������
� TEM-EDX �������������������
�������������������������
�����������������
�����1��������������������������
�������2005
2������������������HNS���������������� ����������2003
3������������������������
���������Vol.9�pp.65-92�2004
4������������������������
�������� 17 ���������������
����pp.48-50�2006−16 −��������������������
�����������

��������������������������
��������������������������
Research for High-performance Stainless Steel by Nitrogen Solid Solution-Application to a Orthodontics Tool of Nichel-free Stainless Steel-�������
����������

����
����

��

�

���������������������������������������
���������������������������������������
����������������
Key words:��������������������

���������������������������
������������������������
�������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
�������NH3 �����������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
���������������
�����������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������
�����������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������

������������������������
������������������������
���������������������������
������������������������
���������������������� ����� �������������������������
�������������������������

���������PVSGgr 20/20�������

�������������������������
������������������������
�������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
�������

−17 −�������

������������������
������������

���

���

���

���

���
�����

��

����

������������������������

����
���
���
����

��������

�������
�����������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
�������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
�������������������������
�������������������
�������������������������
����������������������������
�����������������������������
������������������������
������������������������
��������������������������������
����������������������������
������������������������
��������������

���

���

���

�
�

�

��

��

��

��

�������

��������������������������

�����������������������
������������������������
�������������������������

�����������������

�����������������������
������������ �����������������
���������������������
�����������������������
��������������������������������
��������
�������������������������
�����������������������������
�������������������������
�������������������
�����������������������
������������������������������
��������������������������

��������������������

�����������������������
������������������������
������������������������ �������������������������
�����������������������
�����������������������
������������������������
����������

−18 −������������������������
������������������������
��������������

��������������������

�����������������������
����������������
�������������������������
��������������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
�������������������
���������������������

�������
�����������������������
������������������������
�����������������������������
������������

����������������������

����������������������������
��������������������������
���������������������������
�������������������������
��������������������������� ����������
�������������������������
�����������������������
�����������������������
������������������������
������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������

−19 −���������������
����������������������������
������������������������
������������������������
��������������������
�����������������������
����������������

�����������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
����������

���

���

����������

��������������������������
����������������������
�����������������������
������������������������
����������
������������������������
�������������������������
����������������� �� �

���

�����

�� ���� ����

���

� ��

���

����������

�����������������������������
�����������������

−20 −

���

�������������������

����������������
���

�����

�� ���� ����

���

����

��� �

�������SUS430 ������������
�������FCC�� SUS430 ���������
������������������������
������������������������
������������

����
����

�����

�� ������ ��� ����

���

� ��

���

��������

���
���
���
�����

���

���
���

�
�

�

��

��

��

��

��

��

�������

����������������������

SUS430 �������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
�������������������

�����������������������

������� ���� ��� ����

���

� ��

��� �

�������
�����������������������
�������������������������
������������������������
������������� X ������ X �������������������������

���

���

����������

��������������������

Fe-Cr-X ������������� SUS430 ��������������SUS430 ��������
������������������������
������������������� SUS430 �������������������������

−21 −� C � D �������������������
�������������� SUS430 ������
������������

���������������������������
������������������������
������������������������
���������������������

������������
���������������

�����������������������
180 ������������������

����

���

������������

�������������������������
����������������������
�������
�����������������������
�������������������������
������������������������
����������������������������
�������������������������
������������������� SUS304
� SUS316L ������������������
��������������
�����������������������
������������������������
�����������������������
����1����������������������2005��
pp.3
2������� ����������������
���� �:���������� Ni ������
�����������J. Japan Ins. Metals, 70 �2006��
pp. 287-294

������

−22 −��������������������
����������

���������

��������������������������
�Ni �����������������������������
Research for High-performance Stainless Steel by Nitrogen Solid Solution-A study on an Application to a Watchcase of Nickel-free High Corrosion Resistance Stainless Steel-���������� � ��� ������������ ����� ��� ���������������������������������������
���������������� �� ����������������������
���������������������������������������
������������ ��������������������� ���������������
���������������������������������������
��������������������������� ���������� �� ����� �������������������� ��������������������������
����������� ��������������������������������
���������������������������������������
���������������������������������������
��������������������
Key words��������������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ���������������������������
�����������
�� Ni ����������
���������������Ni �������
�����������������������
������������������������
����������������������
����������������������
������������������
�����������������������
������������Ni ����������
�����������������������
������������������������
������������������������ ����������������������
�����������

�����������
����������������������
�������� ���������������������� �����������������������
����������������������
�����������������������
�����������������������

�����������������������
�������������
������������ 0.7MPa ������
�����������������������
��� 10�/min � 1473������������
���������������������
�������������������� ������������
�������������������������
����������������������
����������������������
������������������

����� �����
���
���
��

��

���

�������
�������
��������

������

������

������

�������

������

�����������

������

������

�������

������

�����������

�����

�����

������

������

����

���

���

���

��

���

��

�������
�������
��������

�����������

������

�����������

�����

�����

������

������

�����������

�����������

������

����

�����

��������������� ���������������������
��������
��������� ��������
�����������
����

�
−23 −

������������
���������������������������
������������������������
����������������������
����� ������ ���������������
���������������������������
��������
����������������������
�����������������������
�����������������������
���������������
�
�

��
��
��

��� ��������������� ����������

�������� ����������� �� � ��������� � ��������

������

�����

����

�� �� � ���� �����

�����������
��������������

�
�
�
�
�

���������

�����

�����

��������
�������
��������
�������
��������
�������

������� �����
������
�����������
������������������������������ ����������������������
���������������������������
�����������������������
������
����������������������
�������������������� �� �� �� � � � ����� � �� � ������ � � � � � � ��������������� � � � � ������ �� � � � ����� � � � � � � � ������������ � � � � � � � � ������ � � � ������

�������� � � � ������ � ��
������������������

��������������

−24 −

�

�
�
�
�
�
�
�
���������������
���������������������� �� ����������������������
�����������������������
������������������������
�����������������������
����������������������
����������������������
�����������������������
�����������������������
�������������
��������� � �
�

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

� � � ����������������� � � �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

�������������
�������������
��������

�������������
�������������
���������

�������������
�������������
���������
��������� ����������

�
�
�
�
�
�
�
�

������������
�������������
���������

�
�
�
�
�
�
�
�
�

�������������
�������������
���������

�������������
�������������
���������
��������� ����������

���������� ������� � �� � � ���������������
������������� ������

������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

−25 −

�����������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
������������������
��������������������� �� ����������� �������������
�����������������������
�������������������� �� ����������������������
�����������������������
����������������� ������������� ������ �����
������������������� ������
�����������������������
�����
�
�
�������
��

��

��

��
�
�
�
��

��

�

�
�� �� ��� ���� �� ���� ��� �� ���� �� ��� ���� ��� �� ���������
��

��

��

��

�
�
�
��

��

�

�
� �� � ��� �� �� ��� �� � �� � �� � �� �� � ��� �� �� ��� �� � �� � �� � �� � �� ��

�� �

� � �

� ������������ � ������������
����������� ��������������� �����������������������

���������������������
������������� ���������������
������������������������� �������������� �������������
�����������
����������������������
�������������������������� �������������������������� � �������
�������������� ����������� �������
������������� ���� � ���� ���� ����������������������
����������������������������
�����������������������
������������� �� �������������� ��������������������������
�����������������������
����������� ������ ��������
������������������������
��������������
���� ����������������
�

���

�

�����������

�������
�������

����������� �����������

����������� ����������� ������������� � � ���������
��������������������

−26 −

�����
���
�������
�������
������ �����
�
�� �
��
��
��

�������
����
����
��
��
��
��
��
���
��
��
��
��
��
��
��
��

�����������������������
���������
�������������� ��������� ���������������� ������ �������
��������������
����������������������
�����������������������
�����������������������
������������ ����������
������������������������

����

���

��

�

����

����

����

���

���

���

���

���

���

���������
���

����

���

�������������������������

�����������

������������

������������������������

����

���
���
���
���
��

���

�
�

���

����

����

���

���

���

���

���

���

�

���

���

����

�
����������

�������

����������������������������

�������������

�
����

���

������������

��

���

���

���

�
�

���

���

�

���

������������

��������������

��

���
���

�
����

����

����

���

���

���

���

���

���

�������

������������������������

����

���

����

�������������������������� � � � � ���� � � � � �������� � � � � �������� � � �

���
���
���
���
���
��

�������

�
�

���

���

���

���

�

������������

������������������������� ���� � � ��� �������� � � �����Pa
�������

��������� �������������

�������������������������
������ �������������������� �����

−27 −� � ���������
����� �����������

��������������������
����������������������
���� ���� ������������������
���������������������
����������������������
�����������������������
����������������������
������ �������������
������� ���� �������

������ ����������������������
����������� SUS430�SUS444�SUS190L�����������������������
�����������������������
������ Ni ���������������
�����������������������
(1)������������� ������ �����
����������������������
� SUS316L ���������������
(2)���������������������
�����Ni ����������������
������������������
(3)��������������������� ����������
������������������� ������
�����500HV ��������������
����������������������
������ Ni ��������������
�������������������

������� ���� �������

������������������������������
�������������� �����
�������������������������
���������������������
�������������������������
��������������� ������ ���������������������� �����
������������
������������
�������������
�����������������������
�����������������
������������
�������������
����������������������
�������

������� ���� �������

���� � � � � ���� � � � �����

���� ��������������������

−28 −�������������������

��������

��������������������������
���������������������
Research for High-performance Stainless Steel by Nitrogen Solid Solution
�Strength and Corrosion Resistance of High Nitrogen Sintered Stainless Steel-��������� �����
����������� ����� �� ����������������������������������������
����������������������������������������
������������������������� � ������� ������������
����������������������������������������
��������� ������ ����������������������������
���������������������������������������
Key words:�������������������������������
�����������

�����������������������
���������� SUS304L � SUS316L ����������������������������
����������������� 12%�����
��� SUS316L �����������������
���������������� SUS430L �������� 2�3 ������������
�����������������������������
������������������������
������������������
�����������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
�������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
�����������������
�����������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
��� Cr ��������������������

��������������
� 1 ���������������������
����� 1 �������������� 17%Cr������������ SUS430L ��������
12%Cr ������������ SUS410L ������ 20%Cr ������������������
���� SUS304L � SUS316L ����������
������������������������
� 2 �������������������100 ����������������100 �������
������ 100�m ����������� 10�m������������������������
������������� 100�m �������
�����������100 �����������
������������������������
�����������������������
����������� 600MPa ���������
������ JIS Z2550 ���������� 2 ����� �������������

−29 −

�

����������� ����������
� ���
�
��
SUS430L(17%Cr������������)

��
���
��

SUS410L(12%Cr�������������

���

20%Cr-0.2%Mo��������

��������������������������� � � ���������������������
�������������
�

��

�

��

SUS304L(�������������)

���

��

SUS316L(�������������)

���

��

� �����������������������

����������� ������������ ���������
��������������
������������������������
�������� � �����
�� ��������

�������� 873K������������
���������� 1473K �����������
������������������������
������������������������
�����������������
������������ �����������������������
�������������������� ������ ���������� ������ �������� ������ ����������� ����������
�������� ���������������
�������� ������
���������� ���������������������
�����������
������������������������
����������
��������������������������� ������������������� � ������������
���������
����������������������������
����������� ��� � ��������� � ������
�������������
������������������
���������
�������������������������� ��������� ��������������
���������� ����������������������������
�����������
��������������
������������������������
������������������������
������������
������������������������� ���� �� ���������������� ��������������������������
�������������������������� �����������������������
������������������������
������������
�����������������������
������� � �����
�

−30 −

��

������������������������
��������������
���� �� ������� �� ���������������������
�������� ��� ������
��������������� �����������������
������������� ��� � �����

�����
�����
����
����

��
� � � �� �

��
��
�
�

���

�

�

�

�

�

��

��

���

�����������

���������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�

�
�

� ��������� ������������������

�������������������� �����
������ �� ������ ������������
����� �� ������ ������������
����� �� ������������������
��������������������
�������������� �������������
������������������������
������������������������
�������������������������� � �����

���
���
���
���
���
�
�

���

�
���
����������

�����

��

��

�

���

��

� ��������� ������������� �� ����� ��������� ������������� �� ������ ��������� ������������������

��� �� ������������� �� �����
��������� ��������� ���������� �� �������� ��������������
����������� �� ����� ��������
���������� ����������������
������������������������
������������������������
������������������������
������������������������
��������������������������� �� �������������� ��������� ���������������������
������������������������
������������ ��������� �������
���������������� �� �������
������������������������
���������������������� ��������� ��������������������
�������������������������
������ ��������������������
������������������������
������������������������

−31 −������������
�������������
������ �� ���� ������ ���� �� �����
�����������������

���
���
���
���
���
���
�
�

���

�
���
����������

�����

��

�

��

���

��

�����������������������
���������������� ��������
������������������������
������������������������
�������� ���� ����������� ����������������� ������ �����
������������������������
������������������������
���������������� ���������
1473K-0.7MPa-8h ���������������
�������� �� ������������������ ����������������������� �������� 12 ����� ��������� ������������ �� ����������

������������

���Ar�����

����������
�������

��������������

������

���

���

���

���

�������

���Ar�����

���
���

���
���

�
�

�

��
������

�
�

���

�
���
����������

�����

��

��

�

��

��

���

� ��������� �� ������������ ��������� ������������ �� ����

�����
�����
����
����

�����
� � � � �� � � ��� � � �� ������������ �� �����
������������������������
������������������������
������������������������
�������������� ����������
������
������ ��������������������� �� �����

�����
�����
���
���
���
���
�
�

�

�

�

�

��

��

������������ ��������������������� �������������������������������

���������������� �� ������
������ ������������������������ ������ ������
�������������� � ��������������� � � � � � � � � � � � ���������������������������� �������
���������������������� �� ���������� ����������������
���� �� �������������������

−32 −�������
������� �� ������������ ������������������� �� � ������
������
�������� ��� ��� ������ ������������������ �� ��������� ������ ������� ��� �� ��������
������������������������
���������������������� ����������������������� ��� �����������
��������� ������������ ����������� � ����� � ������� ��������������� �� ����������� �������������� �������������
�����������������������
���������
�����������������������
����������������� � �������
������� ��������������������
������� �������������������
�������������������������
������� �� ��������� ���������� ������������ ������������
������� �������������
����������� ������������������
20%Cr �������������������
14 ������������ SUS430L ������
��������������� SUS430L ��������������� Ar ��������� 0.4
�0.7MPa �� 850MPa, Ar �������� 0.4�
0.7MPa �� 1000MPa ���������������
�����������������������
�����������������������
���������

��������� �����������
20%Cr ����������������������� �� ����������� ������� ��������� �����������
����������� ���������������
����� ���������������� �� ������ �������� ����������������
���������
����������������������
NaCl ��������-700mV vs SSE(�/�����)��������������� 1000�A/cm2 ������������ �� �������������
SUS430L �� Ar ���������������
SUS430L�FP�Ar��������� �������� ���������������

���������� ������� �����������
���� �� ��������� ������ �����
���� ��������� ������� ���������� �� �/��A/cm 2

����
���
��

���������

�����������
����

����

����

�
����

���

���

�����������

�����������

���
����

���/�mV�vs�SSE� ����������� �� �� ��������������

−33 −����� 0 ����������(Vcorr)�����
���������(Vcorr)������������
������������������������
����(��)����������� 100�A/cm2 ��������������������� V100 �����Vcorr�V100 ����������������
������� 16 � SUS430L �� Ar ������
�������� 17 � 20%Cr �� Ar �������
��������� ���������� �� �� �������������

(1)�����������������������
�����������������������
�����������������������
�������
(2) SUS430L ������������������
������� SUS304L�SUS316L �������
����������������������
SUS304L�SUS316L ��������������
��� 500MPa ������
(3) SUS430L ������������������
���������������������� ���������� ��� ���� ������������ � � � � � � � � � � � � � � � � � � �800MPa ������
(4)������������ SUS410L ���� Cr �
12%���������������������
����������������������
������������� SUS430L �� 17%Cr
��� Cr ��������
(5) 20%Cr ����������17%Cr ������
������� SUS430L ������������
��������������������
SUS430L ���� SUS430L ����������
��������������� 1000MPa ������(6) 0.1MPa ������� SUS430L ��� 0.1�
0.4MPa� � � � � � � Fe-20%Cr � SUS316L � � �
SUS304L ������������������ �������� �� �� �������������

0.1MPa ������� SUS430L ��� 0.1�
0.4MPa� � � � � � � Fe-20%Cr � SUS316L � � �
SUS304L �������������������
��������� 0.1MPa �����������
������

����
17%Cr ������������� SUS430L ���������12%Cr �������������
SUS410L ��� 20%Cr �������������
������������������������
�������������� SUS304L�SUS316L ���������������

−34 −�������������������
������

����������

Fe-Cr ��������������������
Solution Nitriding Treatment of Fe-Cr Alloys under Pressurized Nitrogen Gas
����������� ��� �� ��������������������������Fe-Cr �������������
����������������������������� Fe-Cr ������
1473 ��� 1573K �����������������������������
��������������������������������������
��������������������������������������
�������������������� 3at.%N ���������������
��������������������������������������
��
Key words:�

Ni ���������������������������������������

�����������������������������

�����������������������

��������2����������������

��������������(MRI)�������

������������������������

������������������������

������������������������

�������������SUS304�SUS316���������������������������

���Ni�������������������

���SN���������1����������

�������Ni����������������

������������������������

���������������1-6)�

���

���Ni�������������������

���������SN�������������

������������������������

����Fe-Cr�����������������

������������������������

������

�������������������������
������������������������

�������

������������������������

��������SUS430(Fe-16%Cr�1mm�)��

����������������0.5�������

�������Fe-(7, 20, 24)%Cr������Fe-(7�������������Ni��������1��

20�24)%Cr������(��: 99.9%)������

������������������������

��(��: 99.3%)������������35g��

������������������������

��������������������1273K�

�����Ni�����������������

3mm���������������������

������������������������

1mm����������������������

���������������(ESR)�5, 6)����

��1����

�����2-4)�����������(MA)�7)���

��SN����0.7MPa������������

������������������(SN)����

�������������10K/min�������

������������������������

������1473K���1574K��10K/min���������������������������

����0.1�0.2�0.4���0.7MPa�������

� 1 �����
SUS430(Fe-16%Cr)
Fe-7%Cr
Fe-20%Cr
Fe-24%Cr

C
0.06
<0.01
<0.01
<0.01

Si
0.39
0.045
0.042
0.049

Mn
0.77
<0.01
<0.01
<0.01

P
0.028
<0.01
<0.01
<0.01

−35 −

S
0.006
0.001
0.002
0.001

Ni
0.14
<0.01
<0.01
<0.01

Cr
16.21
6.50
20.20
24.05

Mo
0.014
<0.01
<0.01
<0.01

Fe
bal.
bal.
bal.
bal.

��������������������1473K�

Irvine�8) �Fe-12Cr������������(MS8h�1573K�4h����������(0.7MPa)�

�)�����������������������

�����������10%�����������

������MS�����������������M S ( K ) � 825 � 17 � [%Cr ] � 17 � [% Ni ]
� 474 � {[%C ] � [% N ]} � 33 � [% Mn] � (1)� 21� [% Mo] � 11� [% Si ] � 11� [%W ]����������������

����N�������������C�����

1473K��773K���100K/sec�����5������������������������������

�������������������

������������

Fe-16%Cr-0.43%N����MS��349K�����

������ �� ����������
�1������0.1�0.7MPa���1473K�8h�������������������������

SN�������Fe-16%Cr���Fe-24%Cr���

Fe-16%Cr-0.86%N���Fe-24%Cr-1.10%N���� � � � � � � 1(b) � � � � 1(c) � � � � � �������������������������

���������1(d)���Fe-24%Cr-1.82%N���������������������SN����������������������������

�������������1(a): Fe-16%Cr- 0.43%N

������Fe-C������Fe3C��������� � � � � � � � � (M) � � � � � � � � � �
Thermo-Calc � � � � � � � � 1473K � � � �
Fe-Cr-N������������(�2)��SN��

����������������3������
Fe-24%Cr-(0-2.5)%N � � � � � � � � � �

Fe-24%Cr-(1.0-2.5)%N����������+�������������(�)������������ �����������������Zener9)����
���������G(�������������
�����)������������������
������
� x � xe � D��G � 2�� 0
� x0 � l

� � �

(2)

����x0���xe���������������

�������l�����D�����������
����2��������������1000���
1100K����Fe-24%Cr-1.82%N�Cr2N�����
� 2� ����� Cr2N ���������
Temp.
1000 K
1100 K� 1� Fe-16%Cr(��)��� Fe-24%Cr(��)��������
(1473K×8h, ����; 0.1MPa(�), 0.7MPa(�))(a) Fe-16%Cr-0.43%N, (b) Fe-16%Cr-0.86%N, (c) Fe-24%Cr1.10%N, (d) Fe-24%Cr-1.82%N (mass%).

Fe-24%Cr-1.10%N
Cr2N
��
0.87240.12760.87230.1277Fe-24%Cr-1.82%N
Cr2N
��
0.79440.2056
0.79410.2059� 2� Fe-(0-30)%Cr-(0-3)%N 3 ����������� (a) 1473K� (b) 1573K.� � � � 3� Fe-24%Cr-(0-2.5)%N 3 ����������

−36 −�������Fe-24%Cr-1.10%N��������

������1(a)�����(1)���MS������

������������������������

���������Fe-24%Cr-0.22%N�(�+�)��

��1000K/sec�����1K/sec����������

��������(�4(c))�����2(b)���1573K

������������1473K-773K������

����Fe-Cr-N����������������

100K/sec��������������1(d)����

�����4(d)������Fe-24%Cr-1.31%N���������������������������

��������

�����������

� 3 Fe-Cr ��������.

�4�1573K������0.1�0.7MPa���SN�

Temp.

Cr / mass%

PN2 / MPa
Phases*N / mass%
0.14
M
0.11
0.66
M
0.25
0.14
M
0.43
0.22
M
0.59
16.21
0.40
A
0.73
0.66
A
0.86
0.14
A
0.76
0.22
A
0.86
20.20
0.40
A
1.06
0.66
A
1.22
0.14
A
1.10
0.22
A
1.24
24.05
0.40
A
1.48
0.66
A+nitride
1.82
0.12
M
0.089
6.50
0.38
M
0.16
0.66
M
0.21
0.12
M
0.35
16.21
0.21
M
0.47
0.65
M
0.66
0.12
F+A
0.15
0.21
A
0.65
20.20
0.65
A
0.96
0.12
F+A
0.22
24.05
0.21
A
0.94
0.65
A
1.31
*F: �����, �: �������, M: �������
6.50

������Fe-16%Cr���Fe-24%Cr�����
�������4(a): Fe-16%Cr-0.35%N����4(b):
1473K

1573K

� 4� Fe-16%Cr(��)��� Fe-24%Cr(��)��������
(1573K×8h, ����; 0.1MPa(�), 0.7MPa(�))(a) Fe-16%Cr-0.43%N, (b) Fe-16%Cr-0.86%N, (c) Fe-24%Cr1.10%N, (d) Fe-24%Cr-1.82%N (mass%).

� 4 �Fe ������������(1473 K).

������������������
Fe-Cr���������N2����������
��
N(in �-Fe)=1/2N2 :K � a N / PN , K ' � [% N ] / PN
2

� � �
2

(3)

���������������������
� 5� Fe-Cr ���������. (a) 1473K� (b) 1573K(Sievert'z law)�����K���K'��������

Fe-16%-0.66%N����������������

���������������������� �N�

−37 −���������fN��������N�����
������������
log f N � e[NCr ][%Cr ] � rN[ Cr ][%Cr ]2������������������������

(5)

� � �

� e[NMn][%Mn] � rN[ Mn][%Mn]2

3at.%N����������������(7)���

(4)

� � �

a N � f N [%N ]�������������������
�6������1473K����Fe-Cr�����

�����������Sievert's law�������

� w[NCr , Mn][%Cr ][%Mn]������������������������

���������������������������

���

�����

������ ��� ����� ����������
�����N����X(���Y)��������

�������������������������

������������������������

��������������1������2������������� ���� � ���������Mn���

������������������������

K�K'���������������

��������������������

������������������SUS430�������7(a)�����������������

��fN�������3�������������

���������������������(��log K � log K '�e[%Cr ] � r�e[ Mn ]N[ Cr ]N[ Mn ]
N�w[ Cr ]
N[%Mn] � r

[ Cr , Mn ]N

2[%Cr ]
2

[%Mn]

(6)

� � �

12at.%(�3mass%)����Fe-N���������

[%Cr ][%Mn]log[% N ] � log PN 2 � log K � e[NCr ][%Cr ] � rN[ Cr ][%Cr ]2
� e[NMn ][% Mn] � rN[ Mn ][% Mn]2
�w

[ Cr , Mn ]
N

� (7)

[%Cr ][% Mn]

�5����3�1473K���1573K������
���������������������(7)��
����������K�Fe-N����������

� 7 FCC ������ N �����(���)��������10)���������������
log K �652
� 2.093 ,T1473 K : �1.650 � � �
1573 K : �1.678(8)1473K������ ����� �Tsuchiyama������4��������11,12)��5(a)������
����

����

1473K�������������������13)�

Fe-N����������������������
��������Sievert's law ���������
����������5(b)���1573K������
�PN2�0�������������������

� 8� logK ���������(1473K)

������������

� 9� logK ���������(1473K)
� 6 ������(7)����������(1473K)−38 −������������)������������
������������������7(a)����

� � � � � � � ���� � � � �� � ��� � ��� ����� �(�0.7mass%)�������6�������

��������7(b)��������������� ���������������������� �����
���(5)�(7)���������������
log f N � e[NN ][% N ] � e[NCr ][%Cr ] � rN[ Cr ][%Cr ]2� � (9)� e[ Mn][%Mn] � r [ Mn][%Mn]2
N

�w

N

[ Cr , Mn ]N[%Cr ][%Mn]log K � log K '�e[NN ][% N ] � e[NCr ][%Cr ] � rN[Cr ][%Cr ]2
� e[NMn ][%Mn] � rN[ Mn ][% Mn]2
� w[NCr , Mn ][%Cr ][%Mn]�(10)log[% N ] � log PN 2 � log K � e [% N ][N ]N

� e[NCr ][%Cr ] � rN[ Cr ][%Cr ]2

� � �

(11)

� e[NMn ][% Mn] � rN[ Mn ][% Mn]2
� w[NCr , Mn ][%Cr ][% Mn][%N]��0.7mass%������N-N�������
������������������������
����� ����� �������������������
�������������

�8��(10)������1473K����logK�����������������(8)��-1.650���
�������������������1473K��
���� 10 (a) N-N �������� 1223K ��� 1273K ������������(b)�����

���� �0.120����������Fe��N�������C���������� � �������������
�����9��������(11)���������

���������������

����10(a)���������1223K���
1273K��������������������
��������������� ������������
0.150���0.143����������������
������� ������������10(b)�����
��������������
217� � � �(12)e [NN ] �
� 0.0273
T��������� ���� ���� ������������
������� � � �� �����Cr������(10)�����
�����logK���Cr������������
� � 1473K � � � 1573K � � � � Cr � � ���� � ��� ���������11����1473K�������
���

���

��(�(10)��3�����)������� ����������Tsuchiyama������������

1573K����logK����� ������(8)��
� 1.678 ����(10)��0.111����������
��������������11(b)���������
� 11

���
Cr ������ � � �� �������. (a) 1473K� (b) 1573K.

1573K������ ����� ����� � 9.2 � 10 �2
��� 1.13 � 10 �3 ���������������
����

−39 −

����

Steel-Thermodynamics, Akademie Verlag, Berlin,(1990), 133.

0.1MPa������Fe-20%Cr���Fe-24%Cr�������������������������

�����������������������SN����13) T. Masumoto, M. Naka and Y. Imai: J. Jpn. Inst. Met.,
34(1970), 195.
14) H. Mitsui and S. Kurihana: ISIJ International, (2007),
479.

����������Fe-Cr�����������
������������������������
��
(1)������Fe-Cr���������1473K�
��1573K����������������
����������������������
���������������������
����������������������
���������������

(2)���������������������
������������������3at.%N���������������������
���������������������
���������

(3)�������������������������� �1473K����0.120���������
��������������������
217
e [NN ] �
� 0.0273
T�������17����������(����B) (ID:17760588)���������������14)�
�����1) K. Endo, Y. Abiko, M. Suzuki, H. Ohno and T. Kaku:
Zairyo-to-Kankyou, 47(1998), 570.
2) J. Menzel, W. Kirschner and G. Stein: ISIJ Int.,36(1996),893.
3) G. Balachandran, M. L. Bhatia, N. B. Ballal and P. K.
Rao: ISIJ Int., 40(2000), 478.
4) D. Kuroda, T. Hanawa, T. Hibaru, S. Kuroda and M.
Kobayashi: Mater. Trans., 44(2003), 1577.
5) T. Tsuchiyama, H. Ito, K. Kataoka and S. Takaki:
Metall. Mater. Trans. A, 34A(2003), 2591.
6) N. Nakamura and S Takaki: ISIJ Int., 36(1996), 922.
7) T. Tsuchiyama, H. Uchida, K. Kataoka and S. Takaki:
ISIJ Int., 42(2002), 1438.
8) K. J. Irvine, D. J. Crowe and F. B. Pickering: J. Iron
Steel Inst., 195(1960), 386.
9) C. Zener: Trans. AIME, 167(1946), 550.
10) T. Mori, E. Ichise, Y. Niwa and M. Kuga: J. Jpn. Inst.
Met., 31(1967), 887.
11) Y. Imai: Nitrogen-Alloyed Steels-Fundamentals andApplications, AGNE, Tokyo, (1994), 31.
12) J. Kunze: Nitrogen and Carbon in Iron and

−40 −

�

�

�����������������������������
����������
�������������������
���� �� ���������������

−41 −���������������

Technical Reports of Fukushima Technology Centre������������������
��������������������������

������������
� 963-0215

���������������� �����������
TEL.024-959-1737���������
FAX.024-959-1761�

�����������
����� �����

�����������������������������������������

−42 −