高Cr系奥氏体不锈钢制造技术

一种高Cr系奥氏体不锈钢，其成分组成以质量％计含有：C：0.03～0.12％、Si：0.10～1.00％、Mn：0.10～3.00％、P：0.030％以下、S：0.020％以下、Cr：21.50～28.00％、Ni：大于26.00％且小于等于35.00％、W：大于2.00％且小于等于5.00％、Co：0.80％以下、V：0.01～0.70％、Nb：0.15～1.00％、Al：0.001～0.040％、B：0.0001～0.0100％、N：0.010～0.400％、Zr：0.001～0.200％、Nd：0.001～0.200％、Ta：0.001～0.200％、Ta+0.8Nd+0.5Zr：0.020～0.200％、Ti+Sn+Sb+Pb+As+Bi：0.025％以下、O：0.0090％以下，剩余部分含有Fe以及杂质。

High Cr system austenitic stainless steel

A high Cr austenitic stainless steel and its components in terms of mass%. Contains: C:0.03 ~ 0.12%, Si:0.10 ~ 1%, Mn:0.10 ~ 3%, P:0.030%, below S:0.020%, Cr:21.50 ~ 28%, Ni greater than 26% and less than or equal to 35%, W greater than 2% and less than or equal to 5%, Co:0.80%, V:0.01, ~ 0.70% Nb:0.15 ~ 1%, Al:0.001 ~ 0.040%, B:0.0001 ~ 0.0100%, N:0.010 ~ 0.400%, Zr:0.001 ~ 0.200%, Nd:0.001 ~ 0.200%, Ta:0.001 ~ 0.200%, Ta+0.8Nd+0.5Zr:0.020 ~ 0.200%, Ti+Sn+Sb+Pb+As+Bi:0.025%, O:0.0090%, Fe and the remaining portion containing impurities.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高Cr系奥氏体不锈钢
本专利技术涉及高Cr系奥氏体不锈钢。
技术介绍
在日本国内，锅炉的高温高压化从1990年代开始发展，蒸汽温度超过600℃的超超临界压力(USC：UltraSuperCriticalpower)锅炉成为了主流。另一方面，从地球环境对策的CO2减排的观点出发，以欧洲、中国为主，世界的锅炉当中也是高效率的USC锅炉被接连地建设。对于在锅炉内生成高温高压蒸汽的换热器管和锅炉的管道中所使用的原料钢而言，寄期望于高温强度高的钢材，近年来，各种的钢材正被开发。例如，专利文献1公开了一种高强度奥氏体不锈钢作为高Cr系奥氏体不锈钢，其高温强度优良，并且适合于以石油和煤为燃料的化学工业用容器材料、换热器材料、锅炉管道、快中子反应堆等的高温部材料。专利文献2公开了一种高温长时间侧的蠕变断裂强度优良的奥氏体不锈钢钢管，其适合作为在锅炉用钢管和高温压力容器等的高温高压环境下使用的材料。专利文献3公开了一种长期使用后加工性优良的高温用奥氏体不锈钢，其适合作为锅炉的过热器管和再热器管、化学工业用反应炉管等所使用的钢管的原材料，或者作为耐热耐压部件所使用的钢板、棒钢、锻钢件等的原材料。专利文献4公开了一种具有优良的耐高温腐蚀热疲劳开裂性的奥氏体不锈钢，其能够耐受要经受500℃以上的高温腐蚀并且经受重复热疲劳的环境，并适用于HRSG(热回收蒸汽发生器；HeatRecoverySteamGenerator)或新一代太阳能发电的换热器部件、或者发电锅炉用、化学工业用、原子能用等的耐热耐压部件所使用的管、板、棒、锻造件等。专利文献5公开了一种时效后韧性优良的高强度奥氏体不锈钢，其适用于超超临界燃煤火力发电和煤气化联合循环发电等所使用的高强度锅炉用钢管等。专利文献6公开了一种超超临界燃煤火力发电和煤气化联合循环发电等所使用的高强度奥氏体不锈钢。专利文献1：日本专利第2510206号公报专利文献2：日本特开2002-212634号公报专利文献3：日本专利第4946758号公报专利文献4：日本专利第5029788号公报专利文献5：日本专利第5661001号公报专利文献6：日本专利第5670103号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题一般来讲，在高温区域使用的换热器管的原料钢的成分组成的设计中，蠕变强度等高温强度以及高温耐腐蚀性、水蒸气氧化特性、热疲劳特性等受到重视，而在常温附近的耐腐蚀性(例如，在水中的耐腐蚀性)从一开始就没有被关注过。此外，在Cr含量为21.50质量％以上的高Cr不锈钢的情况下，认为应力腐蚀开裂本身就不会发生。但是，近年来，由于在焊接部、弯曲加工部等加热施工部分中的非均质的金属组织或者不均匀的碳化物等的析出而导致在常温以及低温(约350℃以下)的水中产生应力腐蚀开裂成为了重大的问题。例如，在锅炉的水压试验时或者在停止锅炉的运转的情况下，在换热器管的内部有水长时间滞留，从而有时应力腐蚀开裂显著发生。应力腐蚀开裂由于以下原因产生：由于在晶界附近的Cr系碳化物的析出或者Cr浓度的较低层(Cr缺乏层)的生成而导致晶界变得容易被选择性地腐蚀。以往，作为防止18Cr系奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂的方法，已知有如下方法：降低C量来抑制晶界Cr碳化物生成的方法(低碳化法)；为了抑制晶界Cr碳化物的生成，添加碳化物形成能力比Cr高的Nb和Ti来形成MC碳化物、从而固定C的方法(稳定化热处理法)；添加21.50％以上的Cr来抑制Cr缺乏层的生成、从而抑制晶界的选择腐蚀的方法(大量Cr添加法)；等等。但是，所有的方法都存在问题。由低碳化法或者稳定化热处理法得到的18Cr系奥氏体不锈钢在750℃以上的高温环境、由使用的燃料所形成的严酷的高温腐蚀环境下，耐氧化性、耐高温腐蚀性以及高温强度不充分，因此无法使用。因此，在上述高温环境、高温腐蚀环境下使用的奥氏体不锈钢需要通过大量Cr添加法来将Cr的含量提高到21.50质量％以上。但是，近年来，现有的高Cr系不锈钢以及现有技术所无法处理的特殊环境(严酷的应力腐蚀开裂环境)下产生的应力腐蚀开裂成为了问题。这种特殊环境(严酷的应力腐蚀开裂环境)中的应力腐蚀开裂由于以下设备等的要因而产生，该设备为：无法避免“材料的敏化”(即，由于晶界附近析出Cr系碳氮化物从而使得晶界附近的Cr浓度降低，其结果是导致容易产生晶间腐蚀的现象)、特殊的腐蚀环境因子(例如，管内混入海水)、大的残余应变(通过焊接、加工残留下来的残余应变)的设备。对于上述特殊环境(严酷的应力腐蚀开裂环境)所产生的高Cr系奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂，以往完全没有被考虑过，没有有效的现有技术，迫切希望新的材料的提案。此外，对于高Cr系奥氏体不锈钢还要求优良的高温强度。本专利技术的目的在于提供一种高Cr系奥氏体不锈钢，其是含有21.50质量％以上Cr的高Cr系奥氏体不锈钢，其在以往没有被考虑的特殊环境(严酷的应力腐蚀开裂环境)下也能够确保耐应力腐蚀开裂性、高温强度也优良。用于解决课题的手段用于解决上述课题的手段包含以下的方案。<1>一种高Cr系奥氏体不锈钢，其成分组成以质量％计为：C：0.03～0.12％、Si：0.10～1.00％、Mn：0.10～3.00％、P：0.030％以下、S：0.020％以下、Cr：21.50～28.00％、Ni：大于26.00％且小于等于35.00％、W：大于2.00％且小于等于5.00％、Co：0.80％以下、V：0.01～0.70％、Nb：0.15～1.00％、Al：0.001～0.040％、B：0.0001～0.0100％、N：0.010～0.400％、Zr：0.001～0.200％、Nd：0.001～0.200％、Ta：0.001～0.200％、Ta+0.8Nd+0.5Zr：0.020～0.200％、Ti：0.010％以下、Sn：0.010％以下、Sb：0.010％以下、Pb：0.001％以下、As：0.001％以下、Bi：0.001％以下、Ti+Sn+Sb+Pb+As+Bi：0.025％以下、O：0.0090％以下、Cu：4.00％以下、Mo：2.00％以下、Ca：0.20％以下、Mg：0.20％以下、Nd以外的镧系元素、Y、Sc、Hf以及Re中的一种或两种以上：总量为0.20％以下、以及剩余部分：由Fe以及杂质构成。<2>根据<1>所述的高Cr系奥氏体不锈钢，其中，所述成分组成以质量％计含有Co：0.01～0.80％。<3>根据<1>或<2>所述的高Cr系奥氏体不锈钢，其中，所述成分组成以质量％计含有Cu：0.01～4.00％、Mo：0.01～2.00％、Ca：0.0001～0.20％以及Mg：0.0005～0.20％中的1种或2种以上。<4>根据<1>～<3>中任一项所述的高Cr系奥氏体不锈钢，其中，所述成分组成以质量％计含有Nd以外的镧系元素、Y、Sc、Hf以及Re中的1种或2种以上的总量为0.001～0.20％。<5>根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高Cr系奥氏体不锈钢，其成分组成以质量％计为：C：0.03～0.12％、Si：0.10～1.00％、Mn：0.10～3.00％、P：0.030％以下、S：0.020％以下、Cr：21.50～28.00％、Ni：大于26.00％且小于等于35.00％、W：大于2.00％且小于等于5.00％、Co：0.80％以下、V：0.01～0.70％、Nb：0.15～1.00％、Al：0.001～0.040％、B：0.0001～0.0100％、N：0.010～0.400％、Zr：0.001～0.200％、Nd：0.001～0.200％、Ta：0.001～0.200％、Ta+0.8Nd+0.5Zr：0.020～0.200％、Ti：0.010％以下、Sn：0.010％以下、Sb：0.010％以下、Pb：0.001％以下、As：0.001％以下、Bi：0.001％以下、Ti+Sn+Sb+Pb+As+Bi：0.025％以下、O：0.0090％以下Cu：4.00％以下、Mo：2.00％以下、Ca：0.20％以下、Mg：0.20％以下、Nd以外的镧系元素、Y、Sc、Hf以及Re中的1种或2种以上：总量为0.20％以下、以及剩余部分：由Fe以及杂质构成。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.15 JP 2015-1205921.一种高Cr系奥氏体不锈钢，其成分组成以质量％计为：C：0.03～0.12％、Si：0.10～1.00％、Mn：0.10～3.00％、P：0.030％以下、S：0.020％以下、Cr：21.50～28.00％、Ni：大于26.00％且小于等于35.00％、W：大于2.00％且小于等于5.00％、Co：0.80％以下、V：0.01～0.70％、Nb：0.15～1.00％、Al：0.001～0.040％、B：0.0001～0.0100％、N：0.010～0.400％、Zr：0.001～0.200％、Nd：0.001～0.200％、Ta：0.001～0.200％、Ta+0.8Nd+0.5Zr：0.020～0.200％、Ti：0.010％以下、Sn：0.010％以下、Sb：0.010％以下、Pb：0.001％以下、As：0.001％以下、Bi：0.001％以下、Ti+Sn+Sb+Pb+As+B...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊势田敦朗，仙波润之，冈田浩一，平田弘征，小野敏秀，田中克树，浜口友彰，净德佳奈，
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