奥氏体系不锈钢以及奥氏体系不锈钢的制造方法技术

提供一种强度、延展性、以及焊接性优异的奥氏体系不锈钢。奥氏体系不锈钢的化学组成以质量％计为C：0.005～0.07％、Si：0.1～1.2％、Mn：3.2～6.5％、Ni：9～14％、Cu和Co的至少1种的合计：0.005％以上且不足3％、Cr：19～24％、Mo：1～4％、Nb：0.05～0.4％、N：0.15～0.50％、Al：0.05％以下、P：0.03％以下、S：0.002％以下、O：0.02％以下、V：0～0.5％、Ti：0～0.5％、B：0～0.01％、Ca：0～0.05％、Mg：0～0.05％、REM：0～0.5％、余量：Fe和杂质，以电解萃取残渣的形式分析得到的Nb量为0.01～0.3质量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】奥氏体系不锈钢以及奥氏体系不锈钢的制造方法
本专利技术涉及一种奥氏体系不锈钢以及奥氏体系不锈钢的制造方法。
技术介绍
近年来，使用氢作为能量替代以化石燃料作为能量的运输设备的实用化研究在不断发展。为了实现该实用化，需要同时保证能够在高压下存储、运输氢气的使用环境(下文中，亦称为氢气设备)。氢气设备例如为高压氢气用设备、液氢用设备等。作为用于氢气设备中的材料，要求具有耐氢脆特性。国际公开公报第2004/083476号、国际公开公报第2004/083477号、国际公开公报第2004/110695号、国际公开公报第2012/132992号中公开了一种高强度的奥氏体系不锈钢。这些文献中尝试了通过高Mn化，提高N的溶解度，且通过添加V、Nb，利用N带来的固溶强化、氮化物带来的析出强化、以及钉扎效应带来的晶粒的微细化，实现高强度化。将奥氏体系不锈钢作为结构物使用时，从成本角度出发，要求能够通过焊接进行组装。日本特开平5-192785号公报、日本特开2010-227949号公报以及前述的国际公开公报第2004/110695号中公开了一种通过积极利用Al、Ti和Nb，进行焊接后热处理而具有超过800MPa的拉伸强度的焊接接头。国际公开公报第2013/005570号中公开一种通过管理焊接材料的N含量，焊接时的保护气体，以及熔池面积，使焊接金属的N含量增加，即使不进行焊接后热处理，也能够得到高强度的焊接接头。
技术实现思路
作为结构物使用的材料，除了耐氢脆特性、强度以外，还要求具有各种各样的特性。例如，将这些材料作为配管使用时，有时需要根据结构物不同，通过冷加工进行弯曲加工，或者在各种各样的条件下进行焊接。因此，为了得到完整的结构物，需要兼具充分的延展性和优异的焊接性。若活用上述的专利文献中记载的技术，可以得到耐氢脆特性优异的高强度的母材或焊接接头。尤其是，国际公开公报第2004/083476号和国际公开公报第2004/083477号中公开了一种断裂伸长率超过30％的具有延展性的高强度的奥氏体系不锈钢。但是，若高浓度地含有Nb作为合金元素，想要积极地获得其的添加效果的话，有时会出现焊接性下降，焊接实施时在焊接热影响区上产生裂纹的情况。国际公开公报第2012/132992号中公开了在固溶热处理后实施冷加工后，通过再次进行热处理，可以得到具有800MPa以上的强度的奥氏体系不锈钢。但是，作为结构物使用时，对所有的部件进行冷加工是困难的，更优选在热加工后进行完固溶热处理的状态下即可得到必要的强度等的材料。本专利技术的目的在于提供一种强度、延展性、以及焊接性优异的奥氏体系不锈钢。根据本专利技术的一个实施方式的奥氏体系不锈钢的化学组成以质量％计为C：0.005～0.07％、Si：0.1～1.2％、Mn：3.2～6.5％、Ni：9～14％、Cu和Co的至少1种的合计：0.005％以上且不足3％、Cr：19～24％、Mo：1～4％、Nb：0.05～0.4％、N：0.15～0.50％、Al：0.05％以下、P：0.03％以下、S：0.002％以下、O：0.02％以下、V：0～0.5％、Ti：0～0.5％、B：0～0.01％、Ca：0～0.05％、Mg：0～0.05％、REM：0～0.5％，余量：Fe和杂质，以电解萃取残渣的形式分析得到的Nb量为0.01～0.3质量％。根据本专利技术，可以得到强度、延展性、以及焊接性优异的奥氏体系不锈钢。具体实施方式本专利技术人等通过对含有以质量％计C：0.005～0.07％、Si：0.1～1.2％、Mn：3.2～6.5％、Ni：9～14％、Cu和Co的至少1种的合计：0.005％以上且不足3％、Cr：19～24％、Mo：1～4％、Nb：0.05～0.4％、N：0.15～0.50％、Al：0.05％以下等的原材料，进行热加工和固溶热处理而制造得到的奥氏体系不锈钢的强度和延展性进行调查，得到了下述见解。奥氏体系不锈钢的强度和延展性与以电解萃取残渣的形式分析得到的Nb量、即含有Nb的析出物的量有关系。含有Nb的析出物，是在奥氏体系不锈钢的制造时生成的Nb碳氮化物、Nb氮化物。为了在热加工后进行完固溶热处理的状态下得到必要的强度，需要使以电解萃取残渣的形式分析得到的Nb量为0.005质量％以上。但是，若以电解萃取残渣的形式分析得到的Nb量超过0.3质量％，延展性会降低。即使是以电解萃取残渣的形式分析得到的Nb量为0.005质量％以上、具有必要的强度的钢，在焊接使用时，也可能会出现在接近熔合线的焊接热影响区上产生液化裂纹这样的例外问题。可以认为其原因在于，以电解萃取残渣的形式分析得到的Nb量少时，无法得到充分的由Nb的碳氮化物、氮化物带来的钉扎效应，焊接过程中晶粒粗大化。为了抑制焊接时的液化裂纹，需要使以电解萃取残渣的形式分析得到的Nb量为0.01质量％以上。因此，在具有上述的化学组成的奥氏体系不锈钢中，为了得到优异的强度、延展性、以及焊接性，只要使以电解萃取残渣的形式分析得到的Nb量为0.01～0.3质量％即可。本专利技术人等进一步发现，通过根据原材料的Nb含量，调整热加工后实施的固溶热处理的条件，可以得到更优异的延展性和焊接性。具体地，发现若以950～1300℃的固溶热处理温度按照满足下述式(1)的条件进行固溶热处理，可以得到优异的延展性和焊接性。40×[％Nb]+100≤T×log(1.2+t/60)≤-200×[％Nb]+700…(1)式(1)中，所述原材料的Nb含量以质量％的形式代入[％Nb]中，固溶热处理温度以℃的形式代入T中，固溶热处理时间以分钟的形式代入t中。基于上述的发现，完成了本专利技术。下面对根据本专利技术的一个实施方式的奥氏体系不锈钢及其制造方法进行详细说明。[化学组成]根据本实施方式的奥氏体系不锈钢，具有下述说明的化学组成。下述说明中，元素含量的“％”表示质量％。C：0.005～0.07％碳(C)是有助于稳定化奥氏体的元素。并且，能够生成Nb的碳化物，也有助于确保强度。为了充分得到该效果，需要使C含量为0.005％以上。但是，若C含量过高，则会生成过剩的Nb碳化物，钢的延展性降低。因此，C含量为0.005～0.07％。C含量的下限优选为0.01％，进一步优选为0.02％。C含量的上限优选为0.06％，进一步优选为0.05％。Si：0.1～1.2％以下硅(Si)是作为脱氧剂有效的元素，同时还有助于提高耐腐蚀性的元素。为了充分得到该效果，需要使Si含量为0.1％以上。但是，若Si含量过高，则会使奥氏体组织的稳定性降低的同时，使钢的延展性也降低。因此，Si含量为0.1～1.2％。Si含量的下限优选为0.15％，进一步优选为0.2％。Si含量的上限优选为1.1％，进一步优选为1.0％。Mn：3.2～6.5％锰(Mn)是一种有助于制造时的脱氧，同时亦有助于稳定化奥氏体的元素。Mn还间接地有助于提高N的溶解度，提高强度。为了充分得到该效果，需要使Mn含量为3.2％以上。但是，若Mn含量过高，则不仅这些效果会饱和，而且在焊接时会变成烟尘附着于焊接部上，使耐腐蚀性降低。因此，Mn含量为3.2～6.5％。Mn含量的下限优选为3.4％，进一步优选为3.5％。Mn含量的上限优选为6.3％，进一步优选为6.0％。Ni：9～14％镍(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种奥氏体系不锈钢，其化学组成以质量％计为C：0.005～0.07％、Si：0.1～1.2％、Mn：3.2～6.5％、Ni：9～14％、Cu和Co的至少1种的合计：0.005％以上且不足3％、Cr：19～24％、Mo：1～4％、Nb：0.05～0.4％、N：0.15～0.50％、Al：0.05％以下、P：0.03％以下、S：0.002％以下、O：0.02％以下、V：0～0.5％、Ti：0～0.5％、B：0～0.01％、Ca：0～0.05％、Mg：0～0.05％、REM：0～0.5％、余量：Fe和杂质，以电解萃取残渣的形式分析得到的Nb量为0.01～0.3质量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.30 JP 2015-1926761.一种奥氏体系不锈钢，其化学组成以质量％计为C：0.005～0.07％、Si：0.1～1.2％、Mn：3.2～6.5％、Ni：9～14％、Cu和Co的至少1种的合计：0.005％以上且不足3％、Cr：19～24％、Mo：1～4％、Nb：0.05～0.4％、N：0.15～0.50％、Al：0.05％以下、P：0.03％以下、S：0.002％以下、O：0.02％以下、V：0～0.5％、Ti：0～0.5％、B：0～0.01％、Ca：0～0.05％、Mg：0～0.05％、REM：0～0.5％、余量：Fe和杂质，以电解萃取残渣的形式分析得到的Nb量为0.01～0.3质量％。2.根据权利要求1所述的奥氏体系不锈钢，所述化学组成含有选自以质量％计为V：0.001～0.5％、Ti：0.001～0.5％、B：0.0001～0.01％、Ca：0.0001～0.05％、Mg：0.0001～0.05％、REM：0.001～0.5％组成的组中的1种或2种以上的元素。3.根据权利要求1或2所述的奥氏体系不锈钢，所述奥氏体系不锈钢常温下具有690MPa以上的拉伸强度和35％以上的断裂伸长率。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：平田弘征，净德佳奈，大村朋彦，中村润，照沼正明，小薄孝裕，上山正树，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP