JP7518343B2 - Duplex Stainless Steel - Google Patents
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Description
本開示は、二相ステンレス鋼材に関する。 This disclosure relates to duplex stainless steel materials.
油井やガス井（以下、油井及びガス井を総称して、単に「油井」という）は、腐食性ガスを含有した腐食環境となっている場合がある。ここで、腐食性ガスとは、炭酸ガス、及び／又は、硫化水素ガスを意味する。すなわち、油井で用いられる鋼材には、腐食環境における優れた耐食性が求められる。 Oil wells and gas wells (hereinafter, oil wells and gas wells will be collectively referred to simply as "oil wells") may be in a corrosive environment containing corrosive gases. Here, corrosive gas means carbon dioxide gas and/or hydrogen sulfide gas. In other words, the steel materials used in oil wells are required to have excellent corrosion resistance in corrosive environments.
これまでに、鋼材の耐食性を高める手法として、クロム（Ｃｒ）含有量を高め、Ｃｒ酸化物を主体とする不働態被膜を、鋼材の表面に形成する手法が知られている。そのため、優れた耐食性が求められる環境下では、Ｃｒ含有量を高めた二相ステンレス鋼材が用いられる場合がある。一方、フェライト相とオーステナイト相との二相組織を有する二相ステンレス鋼材は、塩化物を含有する水溶液中で問題となる、孔食及び／又はすきま腐食に対する耐食性（以下、「耐孔食性」という）に優れる。 To date, a method for improving the corrosion resistance of steel materials has been known in which the chromium (Cr) content is increased and a passive film mainly composed of Cr oxide is formed on the surface of the steel material. Therefore, duplex stainless steel materials with an increased Cr content are sometimes used in environments where excellent corrosion resistance is required. On the other hand, duplex stainless steel materials having a two-phase structure of ferrite and austenite phases have excellent corrosion resistance against pitting corrosion and/or crevice corrosion (hereinafter referred to as "pitting corrosion resistance"), which are problems in aqueous solutions containing chlorides.
近年さらに、海面下の深井戸についても、開発が活発になってきている。そのため、二相ステンレス鋼材の高強度化が求められてきている。すなわち、高強度と優れた耐孔食性とを両立する二相ステンレス鋼材が、求められてきている。 In recent years, there has been active development of deep wells below sea level. This has created a demand for duplex stainless steel materials with higher strength. In other words, there is a demand for duplex stainless steel materials that combine high strength with excellent pitting corrosion resistance.
特開平５－１３２７４１号公報（特許文献１）、特開平９－１９５００３号公報（特許文献２）、特開２０１４－０４３６１６号公報（特許文献３）、及び、特開２０１６－００３３７７号公報（特許文献４）は、高強度と優れた耐食性とを有する二相ステンレス鋼を提案する。 JP 5-132741 A (Patent Document 1), JP 9-195003 A (Patent Document 2), JP 2014-043616 A (Patent Document 3), and JP 2016-003377 A (Patent Document 4) propose duplex stainless steels that have high strength and excellent corrosion resistance.
特許文献１に開示されている二相ステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．００８％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４０％以下、Ｎｉ：５．０～９．０％、Ｃｒ：２３．０～２７．０％、Ｍｏ：２．０～４．０％、Ｗ：１．５超～５．０％、Ｎ：０．２４～０．３２％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる化学組成を有し、ＰＲＥＷ（＝Ｃｒ＋３．３（Ｍｏ＋０．５Ｗ）＋１６Ｎ）が４０以上である。この二相ステンレス鋼は、優れた耐食性と高強度とを発揮する、と特許文献１には記載されている。 The duplex stainless steel disclosed in Patent Document 1 has a chemical composition, by weight percent, of C: 0.03% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 1.5% or less, P: 0.040% or less, S: 0.008% or less, sol. Al: 0.040% or less, Ni: 5.0-9.0%, Cr: 23.0-27.0%, Mo: 2.0-4.0%, W: over 1.5% to 5.0%, N: 0.24-0.32%, with the balance being Fe and unavoidable impurities, and a PREW (= Cr + 3.3 (Mo + 0.5W) + 16N) of 40 or more. Patent Document 1 states that this duplex stainless steel exhibits excellent corrosion resistance and high strength.
特許文献２に開示されている二相ステンレス鋼は、重量％で、Ｃ：０．１２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｎｉ：３～１２％、Ｃｒ：２０～３５％、Ｍｏ：０．５～１０％、Ｗ：３超～８％、Ｃｏ：０．０１～２％、Ｃｕ：０．１～５％、Ｎ：０．０５～０．５％を含み、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる。この二相ステンレス鋼は、強度を低下させることなく、さらに優れた耐食性を備える、と特許文献２には記載されている。 The duplex stainless steel disclosed in Patent Document 2 contains, by weight, C: 0.12% or less, Si: 1% or less, Mn: 2% or less, Ni: 3-12%, Cr: 20-35%, Mo: 0.5-10%, W: over 3-8%, Co: 0.01-2%, Cu: 0.1-5%, N: 0.05-0.5%, with the balance being Fe and unavoidable impurities. Patent Document 2 states that this duplex stainless steel has excellent corrosion resistance without reducing strength.
特許文献３に開示されている二相ステンレス鋼は、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．００８％以下、Ｃｕ：０．２～２．０％、Ｎｉ：５．０～６．５％、Ｃｒ：２３．０～２７．０％、Ｍｏ：２．５～３．５％、Ｗ：１．５～４．０％、Ｎ：０．２４～０．４０％、及び、Ａｌ：０．０３％以下を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、σ相感受性指数Ｘ（＝２．２Ｓｉ＋０．５Ｃｕ＋２．０Ｎｉ＋Ｃｒ＋４．２Ｍｏ＋０．２Ｗ）が５２．０以下であり、強度指数Ｙ（＝Ｃｒ＋１．５Ｍｏ＋１０Ｎ＋３．５Ｗ）が４０．５以上であり、耐孔食性指数ＰＲＥＷ（＝Ｃｒ＋３．３（Ｍｏ＋０．５Ｗ）＋１６Ｎ）が４０以上である化学組成を有する。鋼の組織は、圧延方向に平行な厚さ方向断面において、表層から１ｍｍ深さまでの厚さ方向に平行な直線を引いた時、該直線に交わるフェライト相とオーステナイト相との境界の数が１６０以上である。この二相ステンレス鋼は、耐食性を損なうことなく高強度化でき、高加工度の冷間加工を組み合わせることで優れた耐水素脆化特性を発揮する、と特許文献３には記載されている。 The duplex stainless steel disclosed in Patent Document 3 contains, in mass percent, C: 0.03% or less, Si: 0.3% or less, Mn: 3.0% or less, P: 0.040% or less, S: 0.008% or less, Cu: 0.2-2.0%, Ni: 5.0-6.5%, Cr: 23.0-27.0%, Mo: 2.5-3.5%, W: 1.5-4.0%, N: 0.24-0.40%, and Al: 0. The chemical composition is such that the σ-phase susceptibility index X (=2.2Si+0.5Cu+2.0Ni+Cr+4.2Mo+0.2W) is 52.0 or less, the strength index Y (=Cr+1.5Mo+10N+3.5W) is 40.5 or more, and the pitting corrosion resistance index PREW (=Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N) is 40 or more. The structure of the steel is such that when a straight line parallel to the thickness direction from the surface layer to a depth of 1 mm is drawn in a thickness direction cross section parallel to the rolling direction, the number of boundaries between the ferrite phase and the austenite phase that intersect the straight line is 160 or more. This duplex stainless steel can be strengthened without impairing corrosion resistance, and by combining it with high-processing cold working, it exhibits excellent hydrogen embrittlement resistance, as described in Patent Document 3.
特許文献４に開示されている二相ステンレス鋼は、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．２～１％、Ｍｎ：０．５～２．０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４０％以下、Ｎｉ：４～６％未満、Ｃｒ：２０～２５％未満、Ｍｏ：２．０～４．０％、Ｎ：０．１～０．３５％、Ｏ：０．００３％以下、Ｖ：０．０５～１．５％、Ｃａ：０．０００５～０．０２％、Ｂ：０．０００５～０．０２％、残部がＦｅと不純物である化学組成を有し、金属組織が、フェライト相とオーステナイト相の二相組織にて構成され、シグマ相の析出がなく、かつ、面積率で、金属組織に占めるフェライト相の割合が５０％以下であり、３００ｍｍ2視野中に存在する粒径３０μｍ以上の酸化物個数が１５個以下である。この二相ステンレス鋼は、強度、耐孔食性及び低温靭性に優れる、と特許文献４には記載されている。 The duplex stainless steel disclosed in Patent Document 4 contains, in mass %, C: 0.03% or less, Si: 0.2 to 1%, Mn: 0.5 to 2.0%, P: 0.040% or less, S: 0.010% or less, Sol. The chemical composition is Al: 0.040% or less, Ni: 4 to less than 6%, Cr: 20 to less than 25%, Mo: 2.0 to 4.0%, N: 0.1 to 0.35%, O: 0.003% or less, V: 0.05 to 1.5%, Ca: 0.0005 to 0.02%, B: 0.0005 to 0.02%, with the balance being Fe and impurities, the metal structure is composed of a two-phase structure of a ferrite phase and an austenite phase, there is no precipitation of a sigma phase, the ratio of the ferrite phase to the metal structure is 50% or less in terms of area ratio, and the number of oxides with a grain size of 30 μm or more present in a 300 mm2 field of view is 15 or less. This duplex stainless steel is described in Patent Document 4 as being excellent in strength, pitting corrosion resistance, and low-temperature toughness.
上述のとおり、近年、従来よりも高強度を有し、優れた耐孔食性を示す二相ステンレス鋼材が要求されつつある。具体的に、６２１ＭＰａ以上の降伏強度を有し、かつ、優れた耐孔食性を示す二相ステンレス鋼材が求められつつある。そのため、上記特許文献１～４に開示された技術以外の他の技術によって、６２１ＭＰａ以上の降伏強度と、優れた耐孔食性とを有する、二相ステンレス鋼材が得られてもよい。 As mentioned above, in recent years, there has been a demand for duplex stainless steel materials that have higher strength than before and exhibit excellent pitting corrosion resistance. Specifically, there is a demand for duplex stainless steel materials that have a yield strength of 621 MPa or more and exhibit excellent pitting corrosion resistance. Therefore, duplex stainless steel materials that have a yield strength of 621 MPa or more and excellent pitting corrosion resistance may be obtained by techniques other than those disclosed in the above Patent Documents 1 to 4.
本開示の目的は、６２１ＭＰａ以上の降伏強度と、優れた耐孔食性とを有する、二相ステンレス鋼材を提供することである。 The objective of this disclosure is to provide a duplex stainless steel material that has a yield strength of 621 MPa or more and excellent pitting corrosion resistance.
本開示による二相ステンレス鋼材は、
質量％で、
Ｃ：０．０３０％以下、
Ｓｉ：０．２０～１．００％、
Ｍｎ：０．５０～７．００％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ａｌ：０．１００％以下、
Ｎｉ：４．２０～９．００％、
Ｃｒ：２０．００～３０．００％、
Ｍｏ：０．５０～２．００％、
Ｃｕ：１．５０～４．００％、
Ｎ：０．１５０～０．３５０％、
Ｖ：０．０１～１．５０％、
Ｎｂ：０～０．１００％、
Ｔａ：０～０．１００％、
Ｔｉ：０～０．１００％、
Ｚｒ：０～０．１００％、
Ｈｆ：０～０．１００％、
Ｗ：０～０．２００％、
Ｃｏ：０～０．５００％、
Ｓｎ：０～０．１００％、
Ｓｂ：０～０．１０００％、
Ｃａ：０～０．０２０％、
Ｍｇ：０～０．０２０％、
Ｂ：０～０．０２０％、
希土類元素：０～０．２００％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、式（１）を満たす化学組成と、
体積率で３０．０～７０．０％のフェライト、及び、残部がオーステナイトからなるミクロ組織とを有し、
降伏強度が６２１ＭＰａ以上であり、
面積が０．１０μｍ2以上のＣｕ析出物の面積率が１．００％以上である。
Ｃｒ＋３．３（Ｍｏ＋０．５Ｗ）＋１６Ｎ≧３０．０ （１）
ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「０」が代入される。
The duplex stainless steel material according to the present disclosure comprises:
In mass percent,
C: 0.030% or less,
Si: 0.20-1.00%,
Mn: 0.50-7.00%,
P: 0.040% or less,
S: 0.020% or less,
Al: 0.100% or less,
Ni: 4.20-9.00%,
Cr: 20.00-30.00%,
Mo: 0.50-2.00%,
Cu: 1.50-4.00%,
N: 0.150-0.350%,
V: 0.01-1.50%,
Nb: 0 to 0.100%,
Ta: 0-0.100%,
Ti: 0 to 0.100%,
Zr: 0 to 0.100%,
Hf: 0-0.100%,
W: 0-0.200%,
Co: 0-0.500%,
Sn: 0-0.100%,
Sb: 0 to 0.1000%,
Ca: 0-0.020%,
Mg: 0 to 0.020%,
B: 0 to 0.020%,
Rare earth elements: 0 to 0.200%, and
A chemical composition satisfying formula (1), with the balance being Fe and impurities;
A microstructure having a volume fraction of 30.0 to 70.0% ferrite and the remainder being austenite,
The yield strength is 621 MPa or more,
The area ratio of Cu precipitates having an area of 0.10 μm 2 or more is 1.00% or more.
Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N≧30.0 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in formula (1). When the corresponding element is not contained, "0" is substituted for the element symbol.
本開示による二相ステンレス鋼材は、６２１ＭＰａ以上の降伏強度と、優れた耐孔食性とを有する。 The duplex stainless steel material disclosed herein has a yield strength of 621 MPa or more and excellent pitting corrosion resistance.
まず、本発明者らは、６２１ＭＰａ以上の降伏強度と優れた耐孔食性とを有する二相ステンレス鋼材を、化学組成の観点から検討した。その結果、本発明者らは、質量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：０．２０～１．００％、Ｍｎ：０．５０～７．００％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．１００％以下、Ｎｉ：４．２０～９．００％、Ｃｒ：２０．００～３０．００％、Ｍｏ：０．５０～２．００％、Ｃｕ：１．５０～４．００％、Ｎ：０．１５０～０．３５０％、Ｖ：０．０１～１．５０％、Ｎｂ：０～０．１００％、Ｔａ：０～０．１００％、Ｔｉ：０～０．１００％、Ｚｒ：０～０．１００％、Ｈｆ：０～０．１００％、Ｗ：０～０．２００％、Ｃｏ：０～０．５００％、Ｓｎ：０～０．１００％、Ｓｂ：０～０．１０００％、Ｃａ：０～０．０２０％、Ｍｇ：０～０．０２０％、Ｂ：０～０．０２０％、希土類元素：０～０．２００％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する二相ステンレス鋼材であれば、６２１ＭＰａ以上の降伏強度と、優れた耐孔食性とを両立できる可能性があると考えた。 First, the inventors investigated duplex stainless steel materials having a yield strength of 621 MPa or more and excellent pitting corrosion resistance from the viewpoint of chemical composition. As a result, the inventors found that the following components, by mass%, were selected: C: 0.030% or less, Si: 0.20-1.00%, Mn: 0.50-7.00%, P: 0.040% or less, S: 0.020% or less, Al: 0.100% or less, Ni: 4.20-9.00%, Cr: 20.00-30.00%, Mo: 0.50-2.00%, Cu: 1.50-4.00%, N: 0.150-0.350%, V: 0.01-1.50%, Nb: 0-0.100%, Ta: 0-0.100%, Ti: 0-0. It was thought that a duplex stainless steel material with a chemical composition of 100%, Zr: 0-0.100%, Hf: 0-0.100%, W: 0-0.200%, Co: 0-0.500%, Sn: 0-0.100%, Sb: 0-0.1000%, Ca: 0-0.020%, Mg: 0-0.020%, B: 0-0.020%, rare earth elements: 0-0.200%, and the balance being Fe and impurities, could potentially achieve both a yield strength of 621 MPa or more and excellent pitting corrosion resistance.
ここで、上述の化学組成を有する二相ステンレス鋼材のミクロ組織は、フェライト及びオーステナイトからなる。具体的に、上述の化学組成を有する二相ステンレス鋼材のミクロ組織は、体積率が３０．０～７０．０％のフェライト、及び、残部がオーステナイトからなる。なお、本明細書において「フェライト及びオーステナイトからなる」とは、フェライト及びオーステナイト以外の相が、無視できるほど少ないことを意味する。 Here, the microstructure of the duplex stainless steel material having the above-mentioned chemical composition is composed of ferrite and austenite. Specifically, the microstructure of the duplex stainless steel material having the above-mentioned chemical composition is composed of ferrite with a volume fraction of 30.0 to 70.0%, and the remainder is composed of austenite. In this specification, "composed of ferrite and austenite" means that phases other than ferrite and austenite are negligibly small.
次に本発明者らは、上述の化学組成を有し、体積率が３０．０～７０．０％のフェライト及び残部がオーステナイトからなるミクロ組織を有する二相ステンレス鋼材の耐孔食性を高める手法を種々検討した。その結果、本発明者らは、二相ステンレス鋼材の化学組成がさらに、次の式（１）を満たせば、二相ステンレス鋼材の耐孔食性が高められることを知見した。
Ｃｒ＋３．３（Ｍｏ＋０．５Ｗ）＋１６Ｎ≧３０．０ （１）
ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「０」が代入される。
Next, the inventors investigated various methods for improving the pitting corrosion resistance of a duplex stainless steel material having the above-mentioned chemical composition and a microstructure consisting of 30.0 to 70.0% by volume of ferrite and the remainder being austenite, and as a result, the inventors discovered that the pitting corrosion resistance of a duplex stainless steel material can be improved if the chemical composition of the duplex stainless steel material further satisfies the following formula (1).
Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N≧30.0 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in formula (1). When the corresponding element is not contained, "0" is substituted for the element symbol.
Ｆｎ１＝Ｃｒ＋３．３（Ｍｏ＋０．５Ｗ）＋１６Ｎと定義する。Ｆｎ１は鋼材の耐孔食性に関する指標である。Ｆｎ１を高めれば、二相ステンレス鋼材の耐孔食性を高めることができる。すなわち、Ｆｎ１が低すぎれば、二相ステンレス鋼材の耐孔食性が低下する。したがって、本実施形態による二相ステンレス鋼材では、上述の化学組成を満たし、かつ、Ｆｎ１を３０．０以上とする。 Fn1 is defined as Cr + 3.3 (Mo + 0.5W) + 16N. Fn1 is an index related to the pitting corrosion resistance of steel material. Increasing Fn1 can improve the pitting corrosion resistance of duplex stainless steel material. In other words, if Fn1 is too low, the pitting corrosion resistance of duplex stainless steel material decreases. Therefore, the duplex stainless steel material according to this embodiment satisfies the above-mentioned chemical composition and has Fn1 of 30.0 or more.
次に本発明者らは、上述の化学組成を満たし、Ｆｎ１を３０．０以上とし、体積率が３０．０～７０．０％のフェライト及び残部がオーステナイトからなるミクロ組織を有する二相ステンレス鋼材について、耐孔食性を維持したまま、降伏強度を高める手法を種々検討した。その結果、本発明者らは次の知見を得た。 Next, the inventors investigated various methods for increasing the yield strength while maintaining pitting corrosion resistance for a duplex stainless steel material that satisfies the above-mentioned chemical composition, has an Fn1 of 30.0 or more, and has a microstructure with a volume fraction of 30.0 to 70.0% ferrite and the remainder being austenite. As a result, the inventors obtained the following findings.
二相ステンレス鋼材では、σ相に代表される金属間化合物が析出する場合がある。σ相が析出した二相ステンレス鋼材は、優れた耐孔食性が得られない。そこで二相ステンレス鋼材を製造する場合、後述する好ましい製造方法に記載のとおり、溶体化処理が実施される。その結果、従来の二相ステンレス鋼材においては、鋼材中の析出物が大幅に低減されてきた。 In duplex stainless steel materials, intermetallic compounds such as σ phase may precipitate. Duplex stainless steel materials in which σ phase precipitates do not have good pitting corrosion resistance. Therefore, when manufacturing duplex stainless steel materials, solution treatment is carried out as described in the preferred manufacturing method described below. As a result, the amount of precipitates in the steel material has been significantly reduced in conventional duplex stainless steel materials.
一方、鋼材中の析出物は、鋼材の降伏強度を高める。すなわち、従来低減されてきた析出物を、あえて増加させることにより、二相ステンレス鋼材の降伏強度を高められる可能性がある。しかしながら、上述のとおり、析出物の種類によっては、鋼材の耐孔食性を低下させる場合がある。そこで本発明者らは、耐孔食性を低下させにくい析出物を、選択的に析出させることができれば、二相ステンレス鋼材の耐孔食性を維持したまま、降伏強度を高められるのではないかと考えた。 On the other hand, precipitates in steel increase the yield strength of the steel. In other words, by deliberately increasing the precipitates, which have traditionally been reduced, it is possible to increase the yield strength of duplex stainless steel. However, as mentioned above, depending on the type of precipitate, the pitting corrosion resistance of the steel may be reduced. Therefore, the inventors of the present invention thought that if it were possible to selectively precipitate precipitates that are less likely to reduce pitting corrosion resistance, it might be possible to increase the yield strength of duplex stainless steel while maintaining its pitting corrosion resistance.
具体的に、本発明者らは、析出物のうち、銅（Ｃｕ）に着目した。Ｃｕは、鋼材中にＣｕ析出物として析出し、鋼材の降伏強度を高める。特に、面積が０．１０μｍ2以上のＣｕ析出物（以下、単に「粗大Ｃｕ」ともいう）が多く析出すれば、鋼材の耐孔食性を維持したまま、降伏強度を６２１ＭＰａ以上まで高められる可能性がある。 Specifically, the present inventors focused on copper (Cu) among the precipitates. Cu precipitates in the steel material as Cu precipitates, and increases the yield strength of the steel material. In particular, if a large number of Cu precipitates having an area of 0.10 μm 2 or more (hereinafter, simply referred to as "coarse Cu") precipitate, the yield strength of the steel material may be increased to 621 MPa or more while maintaining the pitting corrosion resistance of the steel material.
そこで本発明者らは、上述の化学組成を満たし、Ｆｎ１を３０．０以上とし、体積率が３０．０～７０．０％のフェライト及び残部がオーステナイトからなるミクロ組織を有する二相ステンレス鋼材における、粗大Ｃｕと降伏強度との関係について、詳細に調査及び検討を行った。具体的に図を用いて説明する。 The inventors therefore conducted detailed research and investigation into the relationship between coarse Cu and yield strength in duplex stainless steel materials that meet the above-mentioned chemical composition, have Fn1 of 30.0 or more, and have a microstructure with a volume fraction of 30.0 to 70.0% ferrite and the remainder being austenite. The details are explained using figures.
図１は、本実施例における粗大Ｃｕの面積率（％）と、鋼材の降伏強度（ＭＰａ）との関係を示す図である。図１は、後述する実施例のうち、上述の化学組成を満たし、Ｆｎ１を３０．０以上とし、体積率が３０．０～７０．０％のフェライト及び残部がオーステナイトからなるミクロ組織とを有する二相ステンレス鋼材について、粗大Ｃｕの面積率（％）と、降伏強度（ＭＰａ）とを用いて作成した。なお、粗大Ｃｕの面積率と降伏強度とは、後述する方法で求めた。また、図１に記載の実施例は、いずれも優れた耐孔食性を示した。 Figure 1 is a diagram showing the relationship between the area ratio (%) of coarse Cu and the yield strength (MPa) of the steel material in this example. Figure 1 was created using the area ratio (%) of coarse Cu and the yield strength (MPa) for a duplex stainless steel material that satisfies the above-mentioned chemical composition, has an Fn1 of 30.0 or more, and has a microstructure with a volume fraction of 30.0 to 70.0% ferrite and the remainder being austenite, among the examples described below. The area ratio of coarse Cu and the yield strength were determined by the method described below. All of the examples shown in Figure 1 showed excellent pitting corrosion resistance.
図１を参照して、上述の化学組成を満たし、Ｆｎ１を３０．０以上とし、体積率が３０．０～７０．０％のフェライト及び残部がオーステナイトからなるミクロ組織を有する二相ステンレス鋼材では、粗大Ｃｕの面積率が１．００％未満であれば、降伏強度が６２１ＭＰａ未満となることが明らかになった。一方、上述の鋼材においては、粗大Ｃｕの面積率が１．００％以上であれば、耐孔食性を維持したまま、降伏強度が６２１ＭＰａ以上となる。 Referring to Figure 1, it has been revealed that in a duplex stainless steel material that satisfies the above-mentioned chemical composition, has Fn1 of 30.0 or more, and has a microstructure consisting of ferrite with a volume fraction of 30.0 to 70.0% and the remainder being austenite, if the area fraction of coarse Cu is less than 1.00%, the yield strength will be less than 621 MPa. On the other hand, in the above-mentioned steel material, if the area fraction of coarse Cu is 1.00% or more, the yield strength will be 621 MPa or more while maintaining pitting corrosion resistance.
したがって、本実施形態による二相ステンレス鋼材では、上述の化学組成を満たし、Ｆｎ１を３０．０以上とし、体積率が３０．０～７０．０％のフェライト及び残部がオーステナイトからなるミクロ組織を有し、さらに、粗大Ｃｕの面積率を１．００％以上とする。その結果、本実施形態による二相ステンレス鋼材は、６２１ＭＰａ以上の降伏強度と、優れた耐孔食性とを有する。 Therefore, the duplex stainless steel material according to this embodiment satisfies the above-mentioned chemical composition, has Fn1 of 30.0 or more, has a microstructure with a volume fraction of 30.0 to 70.0% ferrite and the remainder being austenite, and further has an area fraction of coarse Cu of 1.00% or more. As a result, the duplex stainless steel material according to this embodiment has a yield strength of 621 MPa or more and excellent pitting corrosion resistance.
以上の知見に基づいて完成した本実施形態による二相ステンレス鋼材の要旨は、次のとおりである。 The gist of the duplex stainless steel material according to this embodiment, which was completed based on the above findings, is as follows:
［１］
質量％で、
Ｃ：０．０３０％以下、
Ｓｉ：０．２０～１．００％、
Ｍｎ：０．５０～７．００％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ａｌ：０．１００％以下、
Ｎｉ：４．２０～９．００％、
Ｃｒ：２０．００～３０．００％、
Ｍｏ：０．５０～２．００％、
Ｃｕ：１．５０～４．００％、
Ｎ：０．１５０～０．３５０％、
Ｖ：０．０１～１．５０％、
Ｎｂ：０～０．１００％、
Ｔａ：０～０．１００％、
Ｔｉ：０～０．１００％、
Ｚｒ：０～０．１００％、
Ｈｆ：０～０．１００％、
Ｗ：０～０．２００％、
Ｃｏ：０～０．５００％、
Ｓｎ：０～０．１００％、
Ｓｂ：０～０．１０００％、
Ｃａ：０～０．０２０％、
Ｍｇ：０～０．０２０％、
Ｂ：０～０．０２０％、
希土類元素：０～０．２００％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、式（１）を満たす化学組成と、
体積率で３０．０～７０．０％のフェライト、及び、残部がオーステナイトからなるミクロ組織とを有し、
降伏強度が６２１ＭＰａ以上であり、
面積が０．１０μｍ2以上のＣｕ析出物の面積率が１．００％以上である、
二相ステンレス鋼材。
Ｃｒ＋３．３（Ｍｏ＋０．５Ｗ）＋１６Ｎ≧３０．０ （１）
ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「０」が代入される。
[1]
In mass percent,
C: 0.030% or less,
Si: 0.20-1.00%,
Mn: 0.50-7.00%,
P: 0.040% or less,
S: 0.020% or less,
Al: 0.100% or less,
Ni: 4.20-9.00%,
Cr: 20.00-30.00%,
Mo: 0.50-2.00%,
Cu: 1.50-4.00%,
N: 0.150-0.350%,
V: 0.01-1.50%,
Nb: 0 to 0.100%,
Ta: 0-0.100%,
Ti: 0 to 0.100%,
Zr: 0 to 0.100%,
Hf: 0-0.100%,
W: 0-0.200%,
Co: 0-0.500%,
Sn: 0-0.100%,
Sb: 0 to 0.1000%,
Ca: 0-0.020%,
Mg: 0 to 0.020%,
B: 0 to 0.020%,
Rare earth elements: 0 to 0.200%, and
A chemical composition satisfying formula (1), with the balance being Fe and impurities;
A microstructure having a volume fraction of 30.0 to 70.0% ferrite and the remainder being austenite,
The yield strength is 621 MPa or more,
The area ratio of Cu precipitates having an area of 0.10 μm 2 or more is 1.00% or more;
Duplex stainless steel material.
Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N≧30.0 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in formula (1). When the corresponding element is not contained, "0" is substituted for the element symbol.
［２］
［１］に記載の二相ステンレス鋼材であって、
前記化学組成は、
Ｎｂ：０．００１～０．１００％、
Ｔａ：０．００１～０．１００％、
Ｔｉ：０．００１～０．１００％、
Ｚｒ：０．００１～０．１００％、
Ｈｆ：０．００１～０．１００％、及び、
Ｗ：０．００１～０．２００％からなる群から選択される１種以上の元素を含有する、
二相ステンレス鋼材。
[2]
The duplex stainless steel material according to [1],
The chemical composition is
Nb: 0.001-0.100%,
Ta: 0.001-0.100%,
Ti: 0.001 to 0.100%,
Zr: 0.001 to 0.100%,
Hf: 0.001 to 0.100%, and
W: Contains one or more elements selected from the group consisting of 0.001 to 0.200%;
Duplex stainless steel material.
［３］
［１］又は［２］に記載の二相ステンレス鋼材であって、
前記化学組成は、
Ｃｏ：０．００１～０．５００％、
Ｓｎ：０．００１～０．１００％、及び、
Ｓｂ：０．０００１～０．１０００％からなる群から選択される１種以上の元素を含有する、
二相ステンレス鋼材。
[3]
The duplex stainless steel material according to [1] or [2],
The chemical composition is
Co: 0.001 to 0.500%,
Sn: 0.001 to 0.100%, and
Sb: Contains one or more elements selected from the group consisting of 0.0001 to 0.1000%;
Duplex stainless steel material.
［４］
［１］～［３］のいずれか１項に記載の二相ステンレス鋼材であって、
前記化学組成は、
Ｃａ：０．００１～０．０２０％、
Ｍｇ：０．００１～０．０２０％、
Ｂ：０．００１～０．０２０％、及び、
希土類元素：０．００１～０．２００％からなる群から選択される１種以上の元素を含有する、
二相ステンレス鋼材。
[4]
[1] to [3], wherein the duplex stainless steel material is
The chemical composition is
Ca: 0.001-0.020%,
Mg: 0.001-0.020%,
B: 0.001 to 0.020%, and
Rare earth elements: containing one or more elements selected from the group consisting of 0.001 to 0.200%;
Duplex stainless steel material.
以下、本実施形態による二相ステンレス鋼材について詳述する。 The duplex stainless steel material according to this embodiment is described in detail below.
［化学組成］
本実施形態による二相ステンレス鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。元素に関する「％」は、特に断りがない限り、質量％を意味する。
[Chemical composition]
The chemical composition of the duplex stainless steel material according to the present embodiment contains the following elements: "%" for each element means mass % unless otherwise specified.
Ｃ：０．０３０％以下
炭素（Ｃ）は不可避に含有される。すなわち、Ｃ含有量の下限は０％超である。Ｃは結晶粒界にＣｒ炭化物を形成し、粒界での腐食感受性を高める。そのため、Ｃ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐孔食性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．０３０％以下である。Ｃ含有量の好ましい上限は０．０２８％であり、より好ましくは０．０２５％である。Ｃ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｃ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｃ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、より好ましくは０．００５％である。
C: 0.030% or less Carbon (C) is inevitably contained. That is, the lower limit of the C content is more than 0%. C forms Cr carbides at the grain boundaries and increases the corrosion sensitivity at the grain boundaries. Therefore, if the C content is too high, the pitting corrosion resistance of the steel material decreases even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the C content is 0.030% or less. The preferred upper limit of the C content is 0.028%, more preferably 0.025%. The C content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in the C content significantly increases the manufacturing cost. Therefore, when considering industrial production, the preferred lower limit of the C content is 0.001%, more preferably 0.005%.
Ｓｉ：０．２０～１．００％
シリコン（Ｓｉ）は鋼を脱酸する。Ｓｉ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｓｉ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の低温靱性及び熱間加工性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．２０～１．００％である。Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．２５％であり、より好ましくは０．３０％である。Ｓｉ含有量の好ましい上限は０．８０％であり、より好ましくは０．６０％である。
Si: 0.20-1.00%
Silicon (Si) deoxidizes steel. If the Si content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. If the Si content is too high, the low temperature toughness and hot workability of the steel material will decrease even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. The lower limit of the Si content is preferably 0.25%, and more preferably 0.30%. The upper limit of the Si content is preferably 0.80%, and more preferably 0.60%.
Ｍｎ：０．５０～７．００％
マンガン（Ｍｎ）は鋼を脱酸し、鋼を脱硫する。Ｍｎはさらに、鋼材の熱間加工性を高める。Ｍｎ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、ＭｎはＰ及びＳ等の不純物とともに、粒界に偏析する。そのため、Ｍｎ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温環境における鋼材の耐孔食性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．５０～７．００％である。Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．７５％であり、より好ましくは１．００％である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は６．５０％であり、より好ましくは６．２０％である。
Mn: 0.50-7.00%
Manganese (Mn) deoxidizes and desulfurizes the steel. Mn also improves the hot workability of the steel. If the Mn content is too low, the other element contents may be within the range of this embodiment. However, even if the Mn content is high, the above-mentioned effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, Mn segregates at grain boundaries together with impurities such as P and S. Therefore, if the Mn content is too high, the contents of other elements are not sufficient to achieve the effect of this embodiment. Even if the Mn content is within this range, the pitting corrosion resistance of the steel material in a high-temperature environment decreases. Therefore, the Mn content is 0.50 to 7.00%. The preferable lower limit of the Mn content is 0.75%. The upper limit of the Mn content is preferably 6.50%, more preferably 6.20%.
Ｐ：０．０４０％以下
燐（Ｐ）は不可避に含有される。すなわち、Ｐ含有量の下限は０％超である。Ｐは粒界に偏析する。そのため、Ｐ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐孔食性が低下する。したがって、Ｐ含有量は０．０４０％以下である。Ｐ含有量の好ましい上限は０．０３５％であり、より好ましくは０．０３０％である。Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｐ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、より好ましくは０．００３％である。
P: 0.040% or less Phosphorus (P) is inevitably contained. That is, the lower limit of the P content is more than 0%. P segregates at grain boundaries. Therefore, if the P content is too high, the pitting corrosion resistance of the steel material decreases even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the P content is 0.040% or less. The preferred upper limit of the P content is 0.035%, more preferably 0.030%. The P content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in the P content significantly increases the manufacturing cost. Therefore, in consideration of industrial production, the preferred lower limit of the P content is 0.001%, more preferably 0.003%.
Ｓ：０．０２０％以下
硫黄（Ｓ）は不可避に含有される。すなわち、Ｓ含有量の下限は０％超である。Ｓは粒界に偏析する。そのため、Ｓ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐孔食性が低下する。したがって、Ｓ含有量は０．０２０％以下である。Ｓ含有量の好ましい上限は０．０１８％であり、より好ましくは０．０１６％である。Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｓ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、より好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％である。
S: 0.020% or less Sulfur (S) is inevitably contained. That is, the lower limit of the S content is more than 0%. S segregates at grain boundaries. Therefore, if the S content is too high, the pitting corrosion resistance of the steel material decreases even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the S content is 0.020% or less. The preferred upper limit of the S content is 0.018%, more preferably 0.016%. The S content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in the S content significantly increases the manufacturing cost. Therefore, in consideration of industrial production, the preferred lower limit of the S content is 0.0001%, more preferably 0.0003%, even more preferably 0.001%, and even more preferably 0.002%.
Ａｌ：０．１００％以下
アルミニウム（Ａｌ）は不可避に含有される。すなわち、Ａｌ含有量の下限は０％超である。Ａｌは鋼を脱酸する。一方、Ａｌ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物系介在物が生成して、鋼材の低温靱性が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．１００％以下である。Ａｌ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、より好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、より好ましくは０．０８５％である。なお、本明細書にいうＡｌ含有量は、「酸可溶Ａｌ」、つまり、ｓｏｌ．Ａｌの含有量を意味する。
Al: 0.100% or less Aluminum (Al) is inevitably contained. That is, the lower limit of the Al content is more than 0%. Al deoxidizes the steel. On the other hand, if the Al content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, coarse oxide-based inclusions are generated, and the low-temperature toughness of the steel material decreases. Therefore, the Al content is 0.100% or less. The preferred lower limit of the Al content is 0.001%, more preferably 0.005%, and even more preferably 0.010%. The preferred upper limit of the Al content is 0.090%, and more preferably 0.085%. The Al content in this specification means the content of "acid-soluble Al", that is, sol. Al.
Ｎｉ：４．２０～９．００％
ニッケル（Ｎｉ）は鋼材のオーステナイト組織を安定化する。すなわち、Ｎｉは安定したフェライト・オーステナイトの二相組織を得るために必要な元素である。Ｎｉはさらに、鋼材の耐孔食性を高める。Ｎｉ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｎｉ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、オーステナイトの体積率が高くなりすぎ、鋼材の降伏強度が低下する。したがって、Ｎｉ含有量は４．２０～９．００％である。Ｎｉ含有量の好ましい下限は４．２５％であり、より好ましくは４．３０％であり、さらに好ましくは４．３５％であり、さらに好ましくは４．４０％であり、さらに好ましくは４．５０％である。Ｎｉ含有量の好ましい上限は８．７５％であり、より好ましくは８．５０％であり、さらに好ましくは８．２５％であり、さらに好ましくは８．００％であり、さらに好ましくは７．７５％である。
Ni: 4.20-9.00%
Nickel (Ni) stabilizes the austenite structure of steel. In other words, Ni is an element necessary to obtain a stable ferrite-austenite two-phase structure. Ni also enhances the pitting corrosion resistance of steel. If the Ni content is too low, the above-mentioned effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of the other elements are within the range of this embodiment. Even within the range of the embodiment, the volume fraction of austenite becomes too high, and the yield strength of the steel material decreases. Therefore, the Ni content is 4.20 to 9.00%. is 4.25%, more preferably 4.30%, even more preferably 4.35%, even more preferably 4.40%, and even more preferably 4.50%. The upper limit of the amount is preferably 8.75%, more preferably 8.50%, even more preferably 8.25%, even more preferably 8.00%, and even more preferably 7.75%. be.
Ｃｒ：２０．００～３０．００％
クロム（Ｃｒ）は鋼材の耐孔食性を高める。具体的に、Ｃｒは酸化物として鋼材の表面に不働態被膜を形成する。その結果、鋼材の耐孔食性が高まる。Ｃｒはさらに、鋼材のフェライト組織の体積率を高める。十分なフェライト組織を得ることで、鋼材の耐孔食性が安定化する。Ｃｒ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｃｒ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｃｒ含有量は２０．００～３０．００％である。Ｃｒ含有量の好ましい下限は２０．５０％であり、より好ましくは２１．００％であり、さらに好ましくは２１．５０％である。Ｃｒ含有量の好ましい上限は２９．５０％であり、より好ましくは２９．００％であり、さらに好ましくは２８．００％である。
Cr:20.00~30.00%
Chromium (Cr) enhances the pitting corrosion resistance of steel. Specifically, Cr forms a passive film on the surface of steel as an oxide. As a result, the pitting corrosion resistance of steel is improved. Cr also enhances the The volume fraction of the ferrite structure is increased. By obtaining a sufficient ferrite structure, the pitting corrosion resistance of the steel material is stabilized. If the Cr content is too low, the other element contents are within the range of this embodiment, and On the other hand, if the Cr content is too high, the hot workability of the steel material is reduced even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. The Cr content is 20.00 to 30.00%. The lower limit of the Cr content is preferably 20.50%, more preferably 21.00%, and further preferably 21.50%. The upper limit of the content is preferably 29.50%, more preferably 29.00%, and further preferably 28.00%.
Ｍｏ：０．５０～２．００％
モリブデン（Ｍｏ）は鋼材の耐孔食性を高める。Ｍｏはさらに、鋼に固溶して、鋼材の降伏強度を高める。Ｍｏはさらに、鋼中で微細な炭化物を形成して、鋼材の降伏強度を高める。Ｍｏ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｍｏ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｍｏ含有量は０．５０～２．００％である。Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．６０％であり、より好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．８０％である。Ｍｏ含有量の好ましい上限は２．００％未満であり、より好ましくは１．８５％であり、さらに好ましくは１．５０％である。
Mo: 0.50-2.00%
Molybdenum (Mo) improves the pitting corrosion resistance of steel. Mo also dissolves in steel to increase the yield strength of steel. Mo also forms fine carbides in steel to increase the yield strength of steel. If the Mo content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of the other elements are within the range of this embodiment. Even if the content is within the range of this embodiment, the hot workability of the steel material is reduced. Therefore, the Mo content is 0.50 to 2.00%. The preferred lower limit of the Mo content is 0. The upper limit of the Mo content is preferably less than 2.00%, more preferably 1.85%, and more preferably 0.60%, more preferably 0.70%, and further preferably 0.80%. More preferably, it is 1.50%.
Ｃｕ：１．５０～４．００％
銅（Ｃｕ）は鋼材中に粗大Ｃｕとして析出し、鋼材の降伏強度を高める。Ｃｕ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｃｕ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｃｕ含有量は１．５０～４．００％である。Ｃｕ含有量の好ましい下限は１．６０％であり、より好ましくは１．８０％であり、さらに好ましくは１．９０％であり、さらに好ましくは２．００％であり、さらに好ましくは２．５０％である。Ｃｕ含有量の好ましい上限は３．９０％であり、より好ましくは３．７５％であり、さらに好ましくは３．５０％である。
Cu: 1.50-4.00%
Copper (Cu) precipitates as coarse Cu in the steel material, increasing the yield strength of the steel material. If the Cu content is too low, the above effect is not sufficient even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. On the other hand, if the Cu content is too high, the hot workability of the steel material is reduced even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. The lower limit of the Cu content is preferably 1.60%, more preferably 1.80%, further preferably 1.90%, and further preferably 2.00%. The upper limit of the Cu content is preferably 3.90%, more preferably 3.75%, and further preferably 3.50%.
Ｎ：０．１５０～０．３５０％
窒素（Ｎ）は鋼材のオーステナイト組織を安定化する。すなわち、Ｎは安定したフェライト・オーステナイトの二相組織を得るために必要な元素である。Ｎはさらに、鋼材の耐孔食性を高める。Ｎ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｎ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の低温靭性及び熱間加工性が低下する。したがって、Ｎ含有量は０．１５０～０．３５０％である。Ｎ含有量の好ましい下限は０．１７０％であり、より好ましくは０．１８０％であり、さらに好ましくは０．１９０％である。Ｎ含有量の好ましい上限は、０．３４０％であり、より好ましくは０．３３０％である。
N: 0.150-0.350%
Nitrogen (N) stabilizes the austenite structure of steel. In other words, N is an element necessary to obtain a stable ferrite-austenite two-phase structure. N also increases the pitting corrosion resistance of steel. If the N content is too low, the above-mentioned effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of the other elements are within the range of this embodiment. Even if the N content is within the range of the embodiment, the low temperature toughness and hot workability of the steel material are reduced. Therefore, the N content is 0.150 to 0.350%. The preferable lower limit of the N content is 0.170 %, more preferably 0.180%, and further preferably 0.190%. A preferred upper limit of the N content is 0.340%, and more preferably 0.330%.
Ｖ：０．０１～１．５０％
バナジウム（Ｖ）は鋼材の降伏強度を高める。Ｖ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｖ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性及び熱間加工性が低下する。したがって、Ｖ含有量は０．０１～１．５０％である。Ｖ含有量の好ましい下限は０．０２％であり、より好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。Ｖ含有量の好ましい上限は１．２０％であり、より好ましくは１．００％である。
V: 0.01-1.50%
Vanadium (V) increases the yield strength of steel. If the V content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. If the amount is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the strength of the steel material becomes too high, and the low-temperature toughness and hot workability of the steel material decrease. The lower limit of the V content is preferably 0.02%, more preferably 0.03%, and further preferably 0.05%. The upper limit is 1.20%, and more preferably 1.00%.
本実施形態による二相ステンレス鋼材の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。ここで、化学組成における不純物とは、二相ステンレス鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本実施形態による二相ステンレス鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 The remainder of the chemical composition of the duplex stainless steel material according to this embodiment is composed of Fe and impurities. Here, impurities in the chemical composition refer to substances that are mixed in from raw materials such as ore, scrap, or the manufacturing environment when industrially manufacturing duplex stainless steel material, and are acceptable to the extent that they do not adversely affect the duplex stainless steel material according to this embodiment.
［任意元素］
上述の二相ステンレス鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、及び、Ｗからなる群から選択される１種以上の元素を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の強度を高める。
[Optional element]
The chemical composition of the above-mentioned duplex stainless steel material may further contain, in place of a portion of Fe, one or more elements selected from the group consisting of Nb, Ta, Ti, Zr, Hf, and W. All of these elements are optional elements and increase the strength of the steel material.
Ｎｂ：０～０．１００％
ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｎｂは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を高める。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｎｂ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は０～０．１００％である。Ｎｂ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、より好ましくは０．０７０％である。
Nb: 0-0.100%
Niobium (Nb) is an optional element and may not be contained. That is, the Nb content may be 0%. When contained, Nb forms carbonitrides and increases the strength of the steel material. The above effect can be obtained to some extent if even a small amount of Nb is contained. However, if the Nb content is too high, the strength of the steel material will be high even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. If the Nb content is too high, the low temperature toughness of the steel material will decrease. Therefore, the Nb content is 0 to 0.100%. The lower limit of the Nb content is preferably more than 0%, more preferably 0.001%, and even more preferably The upper limit of the Nb content is preferably 0.080%, more preferably 0.070%. be.
Ｔａ：０～０．１００％
タンタル（Ｔａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｔａ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｔａは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を高める。Ｔａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｔａ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Ｔａ含有量は０～０．１００％である。Ｔａ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｔａ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、より好ましくは０．０７０％である。
Ta: 0~0.100%
Tantalum (Ta) is an optional element and may not be contained. That is, the Ta content may be 0%. When contained, Ta forms carbonitrides and increases the strength of the steel material. If even a small amount of Ta is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ta content is too high, the strength of the steel material will be high even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. If the Ta content is too high, the low temperature toughness of the steel material will decrease. Therefore, the Ta content is 0 to 0.100%. The lower limit of the Ta content is preferably more than 0%, more preferably 0.001%, and even more preferably The upper limit of the Ta content is preferably 0.080%, more preferably 0.070%. be.
Ｔｉ：０～０．１００％
チタン（Ｔｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｔｉ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｔｉは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を高める。Ｔｉが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｔｉ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は０～０．１００％である。Ｔｉ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、より好ましくは０．０７０％である。
Ti: 0~0.100%
Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained. That is, the Ti content may be 0%. When contained, Ti forms carbonitrides and increases the strength of the steel material. If even a small amount of Ti is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ti content is too high, the strength of the steel material will be high even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. If the Ti content is too high, the low-temperature toughness of the steel material will decrease. Therefore, the Ti content is 0 to 0.100%. The lower limit of the Ti content is preferably more than 0%, more preferably 0.001%, and even more preferably The upper limit of the Ti content is preferably 0.002%, more preferably 0.003%, and even more preferably 0.005%. The upper limit of the Ti content is preferably 0.080%, and even more preferably 0.070%. be.
Ｚｒ：０～０．１００％
ジルコニウム（Ｚｒ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｚｒ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｚｒは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を高める。Ｚｒが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｚｒ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Ｚｒ含有量は０～０．１００％である。Ｚｒ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｚｒ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、より好ましくは０．０７０％である。
Zr: 0-0.100%
Zirconium (Zr) is an optional element and may not be contained. That is, the Zr content may be 0%. When contained, Zr forms carbonitrides and increases the strength of the steel material. The above effects can be obtained to some extent if even a small amount of Zr is contained. However, if the Zr content is too high, the strength of the steel material will be high even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. If the Zr content is too high, the low-temperature toughness of the steel material will decrease. Therefore, the Zr content is 0 to 0.100%. The lower limit of the Zr content is preferably more than 0%, more preferably 0.001%, and even more preferably The upper limit of the Zr content is preferably 0.080%, more preferably 0.070%. be.
Ｈｆ：０～０．１００％
ハフニウム（Ｈｆ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｈｆ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｈｆは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を高める。Ｈｆが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｈｆ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Ｈｆ含有量は０～０．１００％である。Ｈｆ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｈｆ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、より好ましくは０．０７０％である。
Hf: 0~0.100%
Hafnium (Hf) is an optional element and may not be contained. That is, the Hf content may be 0%. When contained, Hf forms carbonitrides and increases the strength of the steel material. The above effects can be obtained to some extent if even a small amount of Hf is contained. However, if the Hf content is too high, the strength of the steel material will be increased even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. If the content is too high, the low-temperature toughness of the steel material will decrease. Therefore, the Hf content is 0 to 0.100%. The lower limit of the Hf content is preferably more than 0%, more preferably 0.001%, and even more preferably The upper limit of the Hf content is preferably 0.080%, more preferably 0.070%. be.
Ｗ：０～０．２００％
タングステン（Ｗ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｗ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｗは炭窒化物を形成し、鋼材の強度を高める。Ｗが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｗ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Ｗ含有量は０～０．２００％である。Ｗ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｗ含有量の好ましい上限は０．１８０％であり、より好ましくは０．１５０％である。
W: 0-0.200%
Tungsten (W) is an optional element and may not be contained. That is, the W content may be 0%. When W is contained, it forms carbonitrides and increases the strength of the steel material. The above effect can be obtained to some extent if even a small amount of W is contained. However, if the W content is too high, the strength of the steel material will be high even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. If the content is too high, the low-temperature toughness of the steel material will decrease. Therefore, the W content is 0 to 0.200%. The lower limit of the W content is preferably more than 0%, more preferably 0.001%, and even more preferably The upper limit of the W content is preferably 0.002%, more preferably 0.003%, and even more preferably 0.005%. The upper limit of the W content is preferably 0.180%, and even more preferably 0.150%. be.
上述の二相ステンレス鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃｏ、Ｓｎ、及び、Ｓｂからなる群から選択される１種以上の元素を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の耐食性を高める。 The chemical composition of the above-mentioned duplex stainless steel material may further contain one or more elements selected from the group consisting of Co, Sn, and Sb in place of a portion of Fe. All of these elements are optional and increase the corrosion resistance of the steel material.
Ｃｏ：０～０．５００％
コバルト（Ｃｏ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｃｏ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｃｏは鋼材の表面に被膜を形成して、鋼材の耐食性を高める。Ｃｏはさらに、鋼材の焼入性を高め、鋼材の強度を安定化する。Ｃｏが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃｏ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、製造コストが極端に高まる。したがって、Ｃｏ含有量は０～０．５００％である。Ｃｏ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．０１０％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。Ｃｏ含有量の好ましい上限は０．４８０％であり、より好ましくは０．４６０％であり、さらに好ましくは０．４５０％である。
Co: 0-0.500%
Cobalt (Co) is an optional element and may not be contained. That is, the Co content may be 0%. When Co is contained, it forms a coating on the surface of the steel material and improves the strength of the steel material. Co improves corrosion resistance. Co also improves the hardenability of steel and stabilizes the strength of steel. The above effects can be obtained to some extent if even a small amount of Co is contained. However, if the Co content is too high, Even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the manufacturing cost will be extremely high. Therefore, the Co content is 0 to 0.500%. The preferred lower limit of the Co content is more than 0%. The upper limit of the Co content is preferably 0.480%, more preferably 0.001%, further preferably 0.010%, and further preferably 0.020%. 0.460%, and more preferably 0.450%.
Ｓｎ：０～０．１００％
スズ（Ｓｎ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｓｎ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｓｎは鋼材の耐食性を高める。Ｓｎが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｓｎ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粒界に液化脆化割れを生じることにより、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｓｎ含有量は０～０．１００％である。Ｓｎ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％である。Ｓｎ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、より好ましくは０．０７０％である。
Sn: 0-0.100%
Tin (Sn) is an optional element and may not be contained. In other words, the Sn content may be 0%. When contained, Sn enhances the corrosion resistance of the steel material. Even if even a small amount of Sn is contained, However, if the Sn content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, liquation embrittlement cracking occurs at the grain boundaries, resulting in the steel material being deteriorated. The hot workability of the steel sheet is deteriorated. Therefore, the Sn content is 0 to 0.100%. The lower limit of the Sn content is preferably more than 0%, more preferably 0.001%, and even more preferably The upper limit of the Sn content is preferably 0.080%, and more preferably 0.070%.
Ｓｂ：０～０．１０００％
アンチモン（Ｓｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｓｂ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｓｂは鋼材の耐食性を高める。Ｓｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｓｂ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の高温での延性が低下して、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｓｂ含有量は０～０．１０００％である。Ｓｂ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。Ｓｂ含有量の好ましい上限は０．０８００％であり、より好ましくは０．０７００％である。
Sb: 0-0.1000%
Antimony (Sb) is an optional element and may not be contained. In other words, the Sb content may be 0%. When contained, Sb enhances the corrosion resistance of the steel material. Even if even a small amount of Sb is contained, However, if the Sb content is too high, the ductility of the steel material at high temperatures decreases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, and the steel material The hot workability is deteriorated. Therefore, the Sb content is 0 to 0.1000%. The lower limit of the Sb content is preferably more than 0%, more preferably 0.0001%, and further preferably 0. The upper limit of the Sb content is preferably 0.0800%, and more preferably 0.0700%.
上述の二相ステンレス鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂ、及び、希土類元素からなる群から選択される１種以上の元素を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の熱間加工性を高める。 The chemical composition of the above-mentioned duplex stainless steel material may further contain, in place of a portion of Fe, one or more elements selected from the group consisting of Ca, Mg, B, and rare earth elements. All of these elements are optional elements, and improve the hot workability of the steel material.
Ｃａ：０～０．０２０％
カルシウム（Ｃａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｃａ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｃａは鋼材中のＳを硫化物として固定することで無害化し、鋼材の熱間加工性を高める。Ｃａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃａ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Ｃａ含有量は０～０．０２０％である。Ｃａ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｃａ含有量の好ましい上限は０．０１８％であり、より好ましくは０．０１５％である。
Ca: 0-0.020%
Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. In other words, the Ca content may be 0%. When contained, Ca fixes S in the steel material as sulfides, The above effect can be obtained to some extent if even a small amount of Ca is contained. However, if the Ca content is too high, the contents of other elements will be within the range of this embodiment. Even if Ca is present in the steel material, the oxides in the steel material become coarse and the low-temperature toughness of the steel material decreases. Therefore, the Ca content is 0 to 0.020%. The preferable lower limit of the Ca content is more than 0%. , more preferably 0.001%, further preferably 0.002%, further preferably 0.003%, further preferably 0.005%. The preferred upper limit of the Ca content is 0. It is preferably 0.018%, and more preferably 0.015%.
Ｍｇ：０～０．０２０％
マグネシウム（Ｍｇ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｍｇ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｍｇは鋼材中のＳを硫化物として固定することで無害化し、鋼材の熱間加工性を高める。Ｍｇが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｍｇ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、Ｍｇ含有量は０～０．０２０％である。Ｍｇ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｍｇ含有量の好ましい上限は０．０１８％であり、より好ましくは０．０１５％である。
Mg: 0-0.020%
Magnesium (Mg) is an optional element and may not be contained. That is, the Mg content may be 0%. When Mg is contained, it fixes S in the steel material as sulfides, Even if even a small amount of Mg is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Mg content is too high, the contents of other elements will be within the range of this embodiment. Even if the Mg content is less than 0.020%, the oxides in the steel material will become coarse and the low-temperature toughness of the steel material will decrease. Therefore, the Mg content is 0 to 0.020%. The preferable lower limit of the Mg content is more than 0%. , more preferably 0.001%, further preferably 0.002%, further preferably 0.003%, further preferably 0.005%. The preferred upper limit of the Mg content is 0. It is preferably 0.018%, and more preferably 0.015%.
Ｂ：０～０．０２０％
ホウ素（Ｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｂ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｂは鋼材中のＳの粒界への偏析を抑制し、鋼材の熱間加工性を高める。Ｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｂ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、ボロン窒化物（ＢＮ）が生成し、鋼材の低温靱性を低下させる。したがって、Ｂ含有量は０～０．０２０％である。Ｂ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｂ含有量の好ましい上限は０．０１８％であり、より好ましくは０．０１５％である。
B: 0-0.020%
Boron (B) is an optional element and may not be contained. That is, the B content may be 0%. When contained, B suppresses the segregation of S to grain boundaries in the steel material. Even if even a small amount of B is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the B content is too high, the contents of other elements may be within the range of this embodiment. Even if B is present, boron nitride (BN) is formed, which reduces the low-temperature toughness of the steel material. Therefore, the B content is 0 to 0.020%. The preferred lower limit of the B content is more than 0%, The B content is more preferably 0.001%, further preferably 0.002%, further preferably 0.003%, and further preferably 0.005%. The preferred upper limit of the B content is 0.018%. %, and more preferably 0.015%.
希土類元素：０～０．２００％
希土類元素（ＲＥＭ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、ＲＥＭ含有量は０％であってもよい。含有される場合、ＲＥＭは鋼材中のＳを硫化物として固定することで無害化し、鋼材の熱間加工性を高める。ＲＥＭが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、ＲＥＭ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の低温靭性が低下する。したがって、ＲＥＭ含有量は０～０．２００％である。ＲＥＭ含有量の好ましい下限は０％超であり、より好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．１８０％であり、より好ましくは０．１６０％である。
Rare earth elements: 0-0.200%
Rare earth elements (REM) are optional elements and may not be contained. That is, the REM content may be 0%. When contained, REM fixes S in the steel material as sulfides. Even if even a small amount of REM is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the REM content is too high, the contents of other elements will be within the range of this embodiment. Even if the REM content is within the range, the oxides in the steel material become coarse and the low-temperature toughness of the steel material decreases. Therefore, the REM content is 0 to 0.200%. The preferable lower limit of the REM content is more than 0%. The upper limit of the REM content is preferably 0.001%, more preferably 0.005%, still more preferably 0.010%, and still more preferably 0.020%. .180%, more preferably 0.160%.
なお、本明細書におけるＲＥＭとは、原子番号２１番のスカンジウム（Ｓｃ）、原子番号３９番のイットリウム（Ｙ）、及び、ランタノイドである原子番号５７番のランタン（Ｌａ）～原子番号７１番のルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選択される１種以上の元素を意味する。また、本明細書におけるＲＥＭ含有量とは、これらの元素の合計含有量を意味する。 In this specification, REM refers to one or more elements selected from the group consisting of scandium (Sc) with atomic number 21, yttrium (Y) with atomic number 39, and the lanthanides lanthanum (La) with atomic number 57 to lutetium (Lu) with atomic number 71. In addition, the REM content in this specification refers to the total content of these elements.
［式（１）について］
本実施形態による二相ステンレス鋼材の化学組成はさらに、次の式（１）を満たす。
Ｃｒ＋３．３（Ｍｏ＋０．５Ｗ）＋１６Ｎ≧３０．０ （１）
ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「０」が代入される。
[Regarding formula (1)]
The chemical composition of the duplex stainless steel material according to this embodiment further satisfies the following formula (1).
Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N≧30.0 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in formula (1). When the corresponding element is not contained, "0" is substituted for the element symbol.
Ｆｎ１（＝Ｃｒ＋３．３（Ｍｏ＋０．５Ｗ）＋１６Ｎ）は鋼材の耐孔食性に関する指標である。Ｆｎ１を高めれば、二相ステンレス鋼材の耐孔食性を高めることができる。すなわち、Ｆｎ１が低すぎれば、二相ステンレス鋼材の耐孔食性が低下する。したがって、本実施形態による二相ステンレス鋼材では、上述の化学組成を満たし、かつ、Ｆｎ１を３０．０以上とする。 Fn1 (=Cr + 3.3 (Mo + 0.5W) + 16N) is an index related to the pitting corrosion resistance of steel material. Increasing Fn1 can improve the pitting corrosion resistance of duplex stainless steel material. In other words, if Fn1 is too low, the pitting corrosion resistance of duplex stainless steel material decreases. Therefore, the duplex stainless steel material according to this embodiment satisfies the above-mentioned chemical composition and has Fn1 of 30.0 or more.
Ｆｎ１の好ましい下限は３０．５であり、より好ましくは３１．０であり、さらに好ましくは３１．５である。Ｆｎ１は高い方が好ましい。しかしながら、上述の化学組成を有する本実施形態による二相ステンレス鋼材においては、Ｆｎ１の上限は、実質的に４２．５である。 The preferred lower limit of Fn1 is 30.5, more preferably 31.0, and even more preferably 31.5. The higher Fn1 is, the better. However, in the duplex stainless steel material according to this embodiment having the above-mentioned chemical composition, the upper limit of Fn1 is substantially 42.5.
［ミクロ組織］
本実施形態による二相ステンレス鋼材のミクロ組織は、体積率で３０．０～７０．０％のフェライト及び残部がオーステナイトからなる。本明細書において、「フェライト及びオーステナイトからなる」とは、フェライト及びオーステナイト以外の相が無視できるほど少ないことを意味する。たとえば、本実施形態による二相ステンレス鋼材の化学組成においては、析出物や介在物の体積率は、フェライト及びオーステナイトの体積率と比較して、無視できるほど小さい。すなわち、本実施形態による二相ステンレスのミクロ組織には、フェライト及びオーステナイト以外に、析出物や介在物等を微小量含んでもよい。
[Microstructure]
The microstructure of the duplex stainless steel material according to the present embodiment is composed of 30.0 to 70.0% by volume of ferrite and the remainder being austenite. In this specification, "composed of ferrite and austenite" means that phases other than ferrite and austenite are negligibly small. For example, in the chemical composition of the duplex stainless steel material according to the present embodiment, the volume fraction of precipitates and inclusions is negligibly small compared to the volume fractions of ferrite and austenite. In other words, the microstructure of the duplex stainless steel according to the present embodiment may contain minute amounts of precipitates, inclusions, etc. in addition to ferrite and austenite.
本実施形態による二相ステンレス鋼材のミクロ組織はさらに、フェライトの体積率が３０．０～７０．０％である。フェライトの体積率が低すぎれば、鋼材の降伏強度、及び／又は、耐孔食性が低下する場合がある。一方、フェライトの体積率が高すぎれば、鋼材の低温靭性、及び／又は、熱間加工性が低下する場合がある。したがって、本実施形態による二相ステンレス鋼材のミクロ組織において、フェライトの体積率は３０．０～７０．０％である。フェライトの体積率の好ましい下限は３１．０％であり、より好ましくは３２．０％である。フェライトの体積率の好ましい上限は６８．０％であり、より好ましくは６５．０％である。 The microstructure of the duplex stainless steel material according to this embodiment further has a ferrite volume fraction of 30.0 to 70.0%. If the ferrite volume fraction is too low, the yield strength and/or pitting corrosion resistance of the steel material may decrease. On the other hand, if the ferrite volume fraction is too high, the low-temperature toughness and/or hot workability of the steel material may decrease. Therefore, in the microstructure of the duplex stainless steel material according to this embodiment, the ferrite volume fraction is 30.0 to 70.0%. The preferred lower limit of the ferrite volume fraction is 31.0%, more preferably 32.0%. The preferred upper limit of the ferrite volume fraction is 68.0%, more preferably 65.0%.
本実施形態において、二相ステンレス鋼材のフェライトの体積率は、ＡＳＴＭ Ｅ５６２（２０１１）に準拠した方法で求めることができる。本実施形態による二相ステンレス鋼材から、ミクロ組織観察用の試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から圧延方向５ｍｍ、板厚方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製する。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から管軸方向５ｍｍ、管径方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製する。鋼材が棒鋼の場合、棒鋼の軸方向に垂直な断面の中心部から軸方向５ｍｍ、径方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製する。なお、上記観察面が得られれば、試験片の大きさは特に限定されない。 In this embodiment, the volume fraction of ferrite in the duplex stainless steel material can be determined by a method conforming to ASTM E562 (2011). A test piece for microstructure observation is prepared from the duplex stainless steel material according to this embodiment. When the steel material is a steel plate, a test piece having an observation surface 5 mm in the rolling direction and 5 mm in the plate thickness direction from the center of the plate thickness is prepared. When the steel material is a steel pipe, a test piece having an observation surface 5 mm in the pipe axial direction and 5 mm in the pipe radial direction from the center of the wall thickness is prepared. When the steel material is a steel bar, a test piece having an observation surface 5 mm in the axial direction and 5 mm in the radial direction from the center of the cross section perpendicular to the axial direction of the steel bar is prepared. Note that the size of the test piece is not particularly limited as long as the above observation surface can be obtained.
作製した試験片の観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨された観察面を７％水酸化カリウム腐食液中で電解腐食して、組織現出を行う。組織が現出された観察面を、光学顕微鏡を用いて１０視野観察する。視野面積は特に限定されないが、たとえば、１．００ｍｍ2（倍率１００倍）である。各視野において、コントラストからフェライトを特定する。特定したフェライトの面積率をＡＳＴＭ Ｅ５６２（２０１１）に準拠した点算法で測定する。本実施形態では、得られたフェライトの面積率の１０視野における算術平均値を、フェライトの体積率（％）と定義する。 The observation surface of the prepared test piece is mirror-polished. The mirror-polished observation surface is electrolytically etched in a 7% potassium hydroxide etching solution to reveal the structure. The observation surface with the revealed structure is observed in 10 fields of view using an optical microscope. The field area is not particularly limited, but is, for example, 1.00 mm 2 (magnification 100 times). In each field of view, ferrite is identified from the contrast. The area ratio of the identified ferrite is measured by a point counting method in accordance with ASTM E562 (2011). In this embodiment, the arithmetic average value of the obtained area ratio of ferrite in the 10 fields of view is defined as the volume ratio (%) of ferrite.
［粗大Ｃｕの面積率］
本実施形態による二相ステンレス鋼材は、面積が０．１０μｍ2以上のＣｕ析出物の面積率が１．００％以上である。上述のとおり、本明細書では、面積が０．１０μｍ2以上のＣｕ析出物を「粗大Ｃｕ」ともいう。なお、本明細書においてＣｕ析出物とは、Ｃｕ及び不純物からなる析出物を意味する。また、本実施形態では、フィールドエミッション電子線マイクロアナライザ（ＦＥ－ＥＰＭＡ）による元素分析において、Ｆｅ、Ｃ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｓｉ、及び、Ｎのうち、Ｃｕが６．００質量％以上検出される領域は、Ｃｕ析出物が存在すると判断する。すなわち、本実施形態では、「面積が０．１０μｍ2以上のＣｕ析出物の面積率が１．００％以上である」とは、ＦＥ－ＥＰＭＡによる元素分析において、Ｆｅ、Ｃ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｓｉ、及び、Ｎのうち、Ｃｕが６．００質量％以上検出され、かつ、連続的に０．１０μｍ2以上を占める領域の面積率が、１．００％以上であることを意味する。
[Area ratio of coarse Cu]
In the duplex stainless steel material according to the present embodiment, the area ratio of Cu precipitates having an area of 0.10 μm 2 or more is 1.00% or more. As described above, in this specification, Cu precipitates having an area of 0.10 μm 2 or more are also referred to as "coarse Cu". In this specification, Cu precipitates refer to precipitates consisting of Cu and impurities. In this embodiment, in elemental analysis using a field emission electron probe microanalyzer (FE-EPMA), a region in which Cu is detected at 6.00 mass% or more among Fe, C, Cr, Ni, Cu, Mn, Mo, Si, and N is determined to be a region in which Cu precipitates are present. That is, in this embodiment, "the area ratio of Cu precipitates having an area of 0.10 μm2 or more is 1.00% or more" means that in elemental analysis by FE-EPMA, among Fe, C, Cr, Ni, Cu, Mn, Mo, Si, and N, Cu is detected at 6.00 mass% or more, and the area ratio of a region continuously occupying 0.10 μm2 or more is 1.00% or more.
上述のとおり、二相ステンレス鋼材では、従来、鋼材の耐孔食性を高める目的で、鋼材中の析出物を低減していた。一方、粗大Ｃｕは、鋼材の降伏強度を高める。粗大Ｃｕはさらに、鋼材の耐孔食性への影響が少ない。そのため、本実施形態による二相ステンレス鋼材では、耐孔食性への影響が少ない粗大Ｃｕを、あえて積極的に析出させる。その結果、本実施形態による二相ステンレス鋼材は、耐孔食性を維持しながら、鋼材の降伏強度を高めることができる。 As described above, in the past, in duplex stainless steel materials, precipitates in the steel material were reduced in order to increase the pitting corrosion resistance of the steel material. On the other hand, coarse Cu increases the yield strength of the steel material. Furthermore, coarse Cu has little effect on the pitting corrosion resistance of the steel material. Therefore, in the duplex stainless steel material of this embodiment, coarse Cu, which has little effect on pitting corrosion resistance, is intentionally precipitated. As a result, the duplex stainless steel material of this embodiment can increase the yield strength of the steel material while maintaining pitting corrosion resistance.
したがって、本実施形態による二相ステンレス鋼材は、粗大Ｃｕの面積率を１．００％以上とする。上述の化学組成とミクロ組織とを有し、式（１）を満たす二相ステンレス鋼材において、粗大Ｃｕの面積率が１．００％以上であれば、６２１ＭＰａ以上の降伏強度と、優れた耐孔食性とを両立することができる。本実施形態による二相ステンレス鋼材の粗大Ｃｕの面積率の好ましい下限は１．０２％であり、より好ましくは１．０５％である。粗大Ｃｕの面積率の上限は、特に限定されないが、たとえば、４．００％である。 Therefore, the duplex stainless steel material according to this embodiment has an area ratio of coarse Cu of 1.00% or more. In a duplex stainless steel material having the above-mentioned chemical composition and microstructure and satisfying formula (1), if the area ratio of coarse Cu is 1.00% or more, a yield strength of 621 MPa or more and excellent pitting corrosion resistance can be achieved at the same time. The preferred lower limit of the area ratio of coarse Cu in the duplex stainless steel material according to this embodiment is 1.02%, and more preferably 1.05%. The upper limit of the area ratio of coarse Cu is not particularly limited, but is, for example, 4.00%.
本実施形態による二相ステンレス鋼材において、粗大Ｃｕの面積率は、次の方法で求めることができる。本実施形態による鋼材から、粗大Ｃｕ観察用の試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から圧延方向５ｍｍ、板厚方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製する。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から管軸方向５ｍｍ、管径方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製する。鋼材が棒鋼の場合、棒鋼の軸方向に垂直な断面の中心部から軸方向５ｍｍ、径方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製する。なお、上記観察面が得られれば、試験片の大きさは特に限定されない。 In the duplex stainless steel material according to this embodiment, the area ratio of coarse Cu can be determined by the following method. A test piece for observing coarse Cu is prepared from the steel material according to this embodiment. When the steel material is a steel plate, a test piece having an observation surface 5 mm in the rolling direction and 5 mm in the plate thickness direction from the center of the plate thickness is prepared. When the steel material is a steel pipe, a test piece having an observation surface 5 mm in the pipe axial direction and 5 mm in the pipe radial direction from the center of the wall thickness is prepared. When the steel material is a steel bar, a test piece having an observation surface 5 mm in the axial direction and 5 mm in the radial direction from the center of the cross section perpendicular to the axial direction of the steel bar is prepared. Note that the size of the test piece is not particularly limited as long as the above observation surface can be obtained.
得られた観察面のうち、任意の６０μｍ×６０μｍの視野を４視野特定する。特定した各視野を０．１２μｍピッチで５００×５００のピクセルに分割する。各ピクセルの面積は、０．０１４４μｍ2である。各ピクセルに対して、ＦＥ－ＥＰＭＡによる元素分析を行う。ＦＥ－ＥＰＭＡによる元素分析では、加速電圧を１５ｋＶとする。なお、測定対象元素はＦｅ、Ｃ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｓｉ、及び、Ｎとする。 Of the obtained observation surface, four arbitrary 60 μm × 60 μm fields of view are specified. Each specified field of view is divided into 500 × 500 pixels at a pitch of 0.12 μm. The area of each pixel is 0.0144 μm2. Each pixel is subjected to elemental analysis by FE-EPMA. In elemental analysis by FE-EPMA, the acceleration voltage is 15 kV. The elements to be measured are Fe, C, Cr, Ni, Cu, Mn, Mo, Si, and N.
ここで、ＦＥ－ＥＰＭＡでは、装置の特性上、一定の体積を有する範囲について元素分析が実施される。すなわち、観察面に析出物が存在する場合でも、析出物のみの元素分析を実施することはできず、母材も同時に元素分析が実施される。したがって、観察面にＣｕ析出物が存在する領域において、ＦＥ－ＥＰＭＡによる元素分析を行った場合、Ｃｕ以外に母材由来の元素（Ｆｅ等）も検出される。 Here, due to the characteristics of the device, FE-EPMA performs elemental analysis on a range with a certain volume. In other words, even if precipitates are present on the observation surface, elemental analysis cannot be performed on the precipitates alone, and elemental analysis is performed on the base material at the same time. Therefore, when elemental analysis is performed with FE-EPMA on an area where Cu precipitates are present on the observation surface, elements derived from the base material (such as Fe) will be detected in addition to Cu.
一方、本実施形態では、母材におけるＣｕ含有量は、上述のとおり、１．５０～４．００％である。そのため、ＦＥ－ＥＰＭＡによる元素分析において、Ｃｕ濃度が６．００質量％以上のピクセルは、少なくともＣｕの濃化が生じている。そこで、本実施形態では、ＦＥ－ＥＰＭＡによる元素分析によって得られたＣｕ濃度が６．００質量％以上のピクセルはＣｕ析出物が存在すると判断する。 In contrast, in this embodiment, the Cu content in the base material is 1.50 to 4.00%, as described above. Therefore, in elemental analysis using FE-EPMA, pixels with a Cu concentration of 6.00 mass% or more have at least a concentrated Cu content. Therefore, in this embodiment, pixels with a Cu concentration of 6.00 mass% or more obtained by elemental analysis using FE-EPMA are determined to have Cu precipitates.
具体的に、ＦＥ－ＥＰＭＡによって得られた元素分析結果から、Ｃｕ濃度が６．００質量％以上であるピクセルを「特定ピクセル」ともいう。ここで、複数の特定ピクセルが連続的に隣接する場合、当該複数の特定ピクセルが占める領域（以下、「特定領域」ともいう）には、１個体のＣｕ析出物が存在すると判断する。具体的に、まず、１つの特定ピクセルに着目し、「第１特定ピクセル」とする。次に、第１特定ピクセルに隣接する特定ピクセルを、「第２特定ピクセル」とする。続いて、第２特定ピクセルに隣接し、第１特定ピクセル以外の特定ピクセルを、「第３特定ピクセル」とする。続いて、第３特定ピクセルに隣接し、第１特定ピクセル及び第２特定ピクセル以外の特定ピクセルを、「第４特定ピクセル」とする。このように、隣接する特定ピクセルを連続的に判断する。第ｎ特定ピクセル（ｎは自然数）に該当する特定ピクセルが存在しない場合、第１特定ピクセル～第ｎ－１特定ピクセルまでが占める領域を、特定領域と判断する。 Specifically, a pixel with a Cu concentration of 6.00% or more based on the elemental analysis results obtained by FE-EPMA is also called a "specific pixel". Here, when multiple specific pixels are adjacent to each other, it is determined that one Cu precipitate exists in the area occupied by the multiple specific pixels (hereinafter also referred to as a "specific area"). Specifically, first, one specific pixel is focused on and designated as a "first specific pixel". Next, the specific pixel adjacent to the first specific pixel is designated as a "second specific pixel". Next, the specific pixel adjacent to the second specific pixel and other than the first specific pixel is designated as a "third specific pixel". Next, the specific pixel adjacent to the third specific pixel and other than the first specific pixel and the second specific pixel is designated as a "fourth specific pixel". In this way, adjacent specific pixels are determined consecutively. When there is no specific pixel corresponding to the nth specific pixel (n is a natural number), the area occupied by the first specific pixel to the n-1th specific pixel is determined to be the specific area.
上述のとおり、このようにして特定した、連続的に隣接する特定ピクセルが占める領域（特定領域）には、１個体のＣｕ析出物が存在する。すなわち、特定領域が７つのピクセル（０．１０μｍ2）以上を含む場合、特定領域には面積０．１０μｍ2以上の１個体のＣｕ析出物が存在する。したがって、本明細書では、特定領域として７つのピクセル（０．１０μｍ2）以上が含まれる場合、「粗大Ｃｕ」が存在すると判断する。粗大Ｃｕが存在するとして判断された面積を、各視野においてそれぞれ求める。４視野において求めた粗大Ｃｕの面積の合計と、４視野の総面積とに基づいて、粗大Ｃｕの面積率（％）を求めることができる。 As described above, one Cu precipitate is present in the region (specific region) occupied by the consecutively adjacent specific pixels thus identified. That is, when the specific region includes seven pixels (0.10 μm 2 ) or more, one Cu precipitate with an area of 0.10 μm 2 or more is present in the specific region. Therefore, in this specification, when the specific region includes seven pixels (0.10 μm 2 ) or more, it is determined that "coarse Cu" is present. The area determined as the presence of coarse Cu is determined in each visual field. The area ratio (%) of coarse Cu can be determined based on the sum of the areas of coarse Cu determined in the four visual fields and the total area of the four visual fields.
［降伏強度］
本実施形態による二相ステンレス鋼材の降伏強度は、６２１ＭＰａ以上である。本実施形態による二相ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有し、さらに、式（１）を満たし、体積率で３０．０～７０．０％のフェライト及び残部がオーステナイトからなるミクロ組織を有し、かつ、面積が０．１０μｍ2以上のＣｕ析出物の面積率が１．００％以上である。その結果、本実施形態による二相ステンレス鋼材は、降伏強度が６２１ＭＰａ以上であっても、優れた耐孔食性を有する。
[Yield strength]
The duplex stainless steel material according to this embodiment has a yield strength of 621 MPa or more. The duplex stainless steel material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition, and further satisfies formula (1), has a microstructure consisting of 30.0 to 70.0% by volume of ferrite and the remainder being austenite, and has an area ratio of Cu precipitates having an area of 0.10 μm2 or more of 1.00% or more. As a result, the duplex stainless steel material according to this embodiment has excellent pitting corrosion resistance even when the yield strength is 621 MPa or more.
本実施形態による二相ステンレス鋼材の降伏強度の好ましい下限は６２２ＭＰａであり、より好ましくは６２４ＭＰａであり、さらに好ましくは６２５ＭＰａである。本実施形態による二相ステンレス鋼材の降伏強度の上限は特に限定されないが、たとえば、８９６ＭＰａである。 The preferred lower limit of the yield strength of the duplex stainless steel material according to this embodiment is 622 MPa, more preferably 624 MPa, and even more preferably 625 MPa. The upper limit of the yield strength of the duplex stainless steel material according to this embodiment is not particularly limited, but is, for example, 896 MPa.
本実施形態による二相ステンレス鋼材の降伏強度は、次の方法で求めることができる。具体的に、ＡＳＴＭ Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０１３）に準拠した方法で引張試験を行う。本実施形態による鋼材から、丸棒試験片を作製する。鋼材が鋼板である場合、板厚中央部から丸棒試験片を作製する。鋼材が鋼管である場合、肉厚中央部から丸棒試験片を作製する。鋼材が棒鋼である場合、棒鋼の軸方向に垂直な断面の中心部から丸棒試験片を作製する。丸棒試験片の大きさは、たとえば平行部直径６ｍｍ、平行部長さ２４ｍｍである。なお、丸棒試験片の軸方向は、鋼材の圧延方向と平行である。丸棒試験片を用いて、常温（２５℃）、大気中で引張試験を実施して、得られた０．２％オフセット耐力を、降伏強度（ＭＰａ）と定義する。 The yield strength of the duplex stainless steel material according to this embodiment can be determined by the following method. Specifically, a tensile test is performed according to ASTM E8/E8M (2013). A round bar test piece is prepared from the steel material according to this embodiment. If the steel material is a steel plate, the round bar test piece is prepared from the center of the plate thickness. If the steel material is a steel pipe, the round bar test piece is prepared from the center of the wall thickness. If the steel material is a steel bar, the round bar test piece is prepared from the center of the cross section perpendicular to the axial direction of the steel bar. The size of the round bar test piece is, for example, a parallel part diameter of 6 mm and a parallel part length of 24 mm. The axial direction of the round bar test piece is parallel to the rolling direction of the steel material. A tensile test is performed using the round bar test piece at room temperature (25°C) in the air, and the obtained 0.2% offset yield strength is defined as the yield strength (MPa).
［耐孔食性］
本実施形態による二相ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有し、さらに、式（１）を満たし、体積率で３０．０～７０．０％のフェライト及び残部がオーステナイトからなるミクロ組織を有し、かつ、面積が０．１０μｍ2以上のＣｕ析出物の面積率が１．００％以上である。その結果、本実施形態による二相ステンレス鋼材は、降伏強度が６２１ＭＰａ以上であっても、優れた耐孔食性を有する。本実施形態において、優れた耐孔食性とは、以下のとおりに定義される。
[Pitting corrosion resistance]
The duplex stainless steel material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition, and further satisfies formula (1), has a microstructure consisting of 30.0 to 70.0% by volume of ferrite and the remainder being austenite, and has an area ratio of Cu precipitates having an area of 0.10 μm2 or more of 1.00% or more. As a result, the duplex stainless steel material according to this embodiment has excellent pitting corrosion resistance even when the yield strength is 621 MPa or more. In this embodiment, excellent pitting corrosion resistance is defined as follows.
本実施形態による二相ステンレス鋼材の耐孔食性は、ＡＳＴＭ Ｇ４８（２０１１） Ｍｅｔｈｏｄ Ｅに準拠した腐食試験によって評価できる。本実施形態による鋼材から、腐食試験用の試験片を作製する。鋼材が鋼板である場合、板厚中央部から試験片を作製する。鋼材が鋼管である場合、肉厚中央部から試験片を作製する。鋼材が棒鋼である場合、棒鋼の軸方向に垂直な断面の中心部から試験片を作製する。試験片の大きさは、たとえば厚さ３ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍである。試験片の長手方向は、鋼材の圧延方向と平行である。 The pitting corrosion resistance of the duplex stainless steel material according to this embodiment can be evaluated by a corrosion test in accordance with ASTM G48 (2011) Method E. A test piece for the corrosion test is prepared from the steel material according to this embodiment. If the steel material is a steel plate, the test piece is prepared from the center of the plate thickness. If the steel material is a steel pipe, the test piece is prepared from the center of the wall thickness. If the steel material is a steel bar, the test piece is prepared from the center of a cross section perpendicular to the axial direction of the steel bar. The size of the test piece is, for example, 3 mm thick, 25 mm wide, and 50 mm long. The longitudinal direction of the test piece is parallel to the rolling direction of the steel material.
試験溶液は６％ＦｅＣｌ3＋１％ＨＣｌとする。試験片を比液量５ｍＬ／ｃｍ2以上の試験溶液に浸漬させる。試験開始温度は１５℃とし、２４時間毎に試験溶液の温度を５℃ずつ上昇させる。試験片に孔食が発生したときの温度を臨界孔食温度（ＣＰＴ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｐｉｔｔｉｎｇ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）と定義する。本実施形態では、得られたＣＰＴが１５℃よりも高い場合、二相ステンレス鋼材は優れた耐孔食性を示すと判断する。 The test solution is 6% FeCl3 + 1% HCl. The test piece is immersed in the test solution with a specific liquid volume of 5 mL/ cm2 or more. The test is started at 15°C, and the temperature of the test solution is increased by 5°C every 24 hours. The temperature at which pitting occurs on the test piece is defined as the critical pitting temperature (CPT). In this embodiment, if the obtained CPT is higher than 15°C, the duplex stainless steel material is determined to have excellent pitting corrosion resistance.
［二相ステンレス鋼材の形状］
本実施形態による二相ステンレス鋼材の形状は、特に限定されない。本実施形態による二相ステンレス鋼材はたとえば、鋼管であってもよく、鋼板であってもよく、棒鋼であってもよく、線材であってもよい。好ましくは、本実施形態による二相ステンレス鋼材は、継目無鋼管である。本実施形態による二相ステンレス鋼材が継目無鋼管の場合、肉厚が５ｍｍ以上であっても、６２１ＭＰａ以上の降伏強度と、優れた耐孔食性とを有する。
[Shape of duplex stainless steel material]
The shape of the duplex stainless steel material according to the present embodiment is not particularly limited. The duplex stainless steel material according to the present embodiment may be, for example, a steel pipe, a steel plate, a steel bar, or a wire rod. Preferably, the duplex stainless steel material according to the present embodiment is a seamless steel pipe. When the duplex stainless steel material according to the present embodiment is a seamless steel pipe, it has a yield strength of 621 MPa or more and excellent pitting corrosion resistance even if the wall thickness is 5 mm or more.
［製造方法］
上述の構成を有する本実施形態による二相ステンレス鋼材の製造方法の一例を説明する。なお、本実施形態による二相ステンレス鋼材の製造方法は、以下に説明する製造方法に限定されない。本実施形態の二相ステンレス鋼材の製造方法の一例は、素材準備工程と、熱間加工工程と、溶体化処理工程とを含む。以下、各製造工程について詳述する。
[Production method]
An example of a method for producing a duplex stainless steel material according to the present embodiment having the above-mentioned configuration will be described. Note that the method for producing a duplex stainless steel material according to the present embodiment is not limited to the method described below. The example of a method for producing a duplex stainless steel material according to the present embodiment includes a material preparation step, a hot working step, and a solution treatment step. Each manufacturing step will be described in detail below.
［素材準備工程］
本実施形態による素材準備工程では、上述の化学組成を有する素材を準備する。素材は製造して準備してもよく、第三者から購入することにより準備してもよい。すなわち、素材を準備する方法は特に限定されない。
[Material preparation process]
In the material preparation step according to the present embodiment, a material having the above-mentioned chemical composition is prepared. The material may be prepared by manufacturing or by purchasing from a third party. In other words, the method of preparing the material is not particularly limited.
素材を製造する場合、たとえば、次の方法で製造する。上述の化学組成を有する溶鋼を製造する。溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片（スラブ、ブルーム、又は、ビレット）を製造する。溶鋼を用いて造塊法により鋼塊（インゴット）を製造してもよい。必要に応じて、スラブ、ブルーム又はインゴットを分塊圧延して、ビレットを製造してもよい。以上の工程により素材を製造する。 When manufacturing the raw material, for example, it is manufactured by the following method. Molten steel having the above-mentioned chemical composition is manufactured. The molten steel is used to manufacture a cast piece (slab, bloom, or billet) by a continuous casting method. The molten steel may be used to manufacture a steel ingot by an ingot casting method. If necessary, the slab, bloom, or ingot may be rolled to manufacture a billet. The raw material is manufactured by the above-mentioned steps.
［熱間加工工程］
本実施形態による熱間加工工程では、上記準備工程で準備された素材を熱間加工して、中間鋼材を製造する。本明細書において中間鋼材とは、最終製品が鋼板の場合は板状の鋼材であり、最終製品が鋼管の場合は素管であり、最終製品が棒鋼の場合は棒状の鋼材であり、最終製品が線材の場合は線状の鋼材である。熱間加工は、熱間鍛造であってもよく、熱間押出であってもよく、熱間圧延であってもよい。熱間加工の方法は、特に限定されず、周知の方法でよい。
[Hot processing process]
In the hot working step according to this embodiment, the raw material prepared in the preparation step is hot worked to produce an intermediate steel material. In this specification, the intermediate steel material refers to a plate-shaped steel material when the final product is a steel plate, a blank pipe when the final product is a steel pipe, a bar-shaped steel material when the final product is a steel bar, and a wire-shaped steel material when the final product is a wire rod. The hot working may be hot forging, hot extrusion, or hot rolling. The method of hot working is not particularly limited and may be a well-known method.
中間鋼材が素管（継目無鋼管）の場合、熱間加工工程において、たとえば、ユジーン・セジュルネ法、又は、エルハルトプッシュベンチ法（すなわち、熱間押出）を実施してもよく、マンネスマン法による穿孔圧延（すなわち、熱間圧延）を実施してもよい。なお、熱間加工は、１回のみ実施してもよく、複数回実施してもよい。たとえば、素材に対して上述の穿孔圧延を実施した後、上述の熱間押出を実施してもよい。たとえばさらに、素材に対して、上述の穿孔圧延を実施した後、延伸圧延を実施してもよい。すなわち、熱間加工工程では、周知の方法により熱間加工を実施して、所望の形状の中間鋼材を製造する。 When the intermediate steel material is a blank pipe (seamless steel pipe), in the hot working process, for example, the Eugène-Séjournet method or the Erhardt push bench method (i.e., hot extrusion) may be performed, or piercing rolling by the Mannesmann method (i.e., hot rolling) may be performed. Note that hot working may be performed only once or multiple times. For example, the above-mentioned hot extrusion may be performed after the above-mentioned piercing rolling is performed on the material. For example, the above-mentioned piercing rolling may be further performed on the material, followed by elongation rolling. That is, in the hot working process, hot working is performed by a well-known method to manufacture an intermediate steel material of the desired shape.
［溶体化処理工程］
本実施形態による溶体化処理工程では、上記熱間加工工程で製造された中間鋼材に対して溶体化処理を実施して、二相ステンレス鋼材を製造する。溶体化処理とは、中間鋼材中の化合物を、固溶させる熱処理を意味する。具体的に、溶体化処理工程は、中間鋼材を所望の温度で熱処理する工程（熱処理工程）と、熱処理された中間鋼材を急冷する工程（急冷工程）とを含む。以下、各工程について詳述する。
[Solution treatment process]
In the solution treatment process according to the present embodiment, the intermediate steel material produced in the hot working process is subjected to solution treatment to produce a duplex stainless steel material. The solution treatment refers to a heat treatment that dissolves compounds in the intermediate steel material. Specifically, the solution treatment process includes a process of heat treating the intermediate steel material at a desired temperature (heat treatment process) and a process of quenching the heat-treated intermediate steel material (quenching process). Each process will be described in detail below.
［熱処理工程］
本実施形態による熱処理工程では、上記熱間加工工程で製造された中間鋼材に対して、熱処理を実施する。具体的に、好ましくは、熱処理温度をＴA℃、熱処理時間を１０～１８０分間とする、熱処理を実施する。本明細書において、熱処理温度とは、溶体化処理を実施するための熱処理炉の温度（℃）を意味する。本明細書において、熱処理時間とは、溶体化処理を実施するための熱処理炉内に中間鋼材が装入されてから、取り出されるまでの時間を意味する。
[Heat treatment process]
In the heat treatment step according to this embodiment, the intermediate steel material produced in the hot working step is subjected to heat treatment. Specifically, the heat treatment is preferably performed at a heat treatment temperature of T A °C for a heat treatment time of 10 to 180 minutes. In this specification, the heat treatment temperature means the temperature (°C) of a heat treatment furnace for performing a solution treatment. In this specification, the heat treatment time means the time from when the intermediate steel material is charged into a heat treatment furnace for performing a solution treatment until when it is removed.
好ましくは、本実施形態において、熱処理温度ＴAは、次の式（Ａ）を満たす。
８５０≦ＴA≦１５Ｃｕ＋３Ｃｒ－Ｍｎ－２Ｎｉ＋８５０ （Ａ）
ここで、式（Ａ）中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。
In the present embodiment, the heat treatment temperature T A preferably satisfies the following formula (A).
850≦T A ≦15Cu+3Cr-Mn-2Ni+850 (A)
Here, the content (mass %) of the corresponding element is substituted for the element symbol in formula (A).
ＴCu＝１５Ｃｕ＋３Ｃｒ－Ｍｎ－２Ｎｉ＋８５０と定義する。ＴCu（℃）は、上述の化学組成を有する中間鋼材を熱処理した場合に、粗大なＣｕが析出する温度域の上限に相当する。すなわち、熱処理温度ＴAがＴCuよりも高い場合、二相ステンレス鋼材のミクロ組織中に粗大なＣｕが十分に析出しない。その結果、粗大Ｃｕの面積率が１．００％よりも低くなり、二相ステンレス鋼材の降伏強度が６２１ＭＰａ未満となる。したがって、本実施形態の熱処理工程において、好ましくは、熱処理温度ＴAはＴCu以下とする。 T Cu is defined as 15Cu + 3Cr-Mn-2Ni + 850. T Cu (°C) corresponds to the upper limit of the temperature range where coarse Cu precipitates when an intermediate steel material having the above-mentioned chemical composition is heat-treated. That is, when the heat treatment temperature T A is higher than T Cu , coarse Cu does not precipitate sufficiently in the microstructure of the duplex stainless steel material. As a result, the area ratio of coarse Cu becomes lower than 1.00%, and the yield strength of the duplex stainless steel material becomes less than 621 MPa. Therefore, in the heat treatment process of this embodiment, the heat treatment temperature T A is preferably set to T Cu or less.
一方、熱処理温度ＴAが低すぎれば、中間鋼材中の析出物を溶体化する効果が十分に得られない場合がある。この場合、溶体化処理後の二相ステンレス鋼材中にσ相やＣｒ2Ｎが残存して、鋼材の耐孔食性が低下する。したがって、本実施形態の熱処理工程において、熱処理温度ＴAは８５０℃以上とする。 On the other hand, if the heat treatment temperature T A is too low, the effect of solutionizing the precipitates in the intermediate steel may not be sufficient. In this case, σ phase and Cr 2 N remain in the duplex stainless steel material after the solution treatment, and the pitting corrosion resistance of the steel material decreases. Therefore, in the heat treatment process of this embodiment, the heat treatment temperature T A is set to 850° C. or higher.
したがって、本実施形態による熱処理工程では、熱処理温度ＴAを８５０℃～ＴCuの範囲内にするのが好ましい。この方法によれば、上述の化学組成を有し、さらに、式（１）を満たし、体積率で３０．０～７０．０％のフェライト及び残部がオーステナイトからなるミクロ組織を有する二相ステンレス鋼材において、面積が０．１０μｍ2以上のＣｕ析出物の面積率を１．００％以上にすることができる。 Therefore, in the heat treatment step according to this embodiment, the heat treatment temperature T A is preferably set within the range of 850° C. to T Cu . According to this method, in a duplex stainless steel material having the above-mentioned chemical composition, further satisfying formula (1), and having a microstructure consisting of 30.0 to 70.0% by volume of ferrite and the remainder being austenite, the area ratio of Cu precipitates having an area of 0.10 μm 2 or more can be made 1.00% or more.
本実施形態の熱処理工程における、熱処理温度ＴAのより好ましい下限は８５５℃であり、さらに好ましくは８６０℃である。本実施形態の熱処理工程における、熱処理温度ＴAのより好ましい上限はＴCu－５℃であり、さらに好ましくはＴCu－１０℃である。 In the heat treatment step of this embodiment, the heat treatment temperature T A is more preferably at a lower limit of 855° C., and even more preferably at a lower limit of 860° C. In the heat treatment step of this embodiment, the heat treatment temperature T A is more preferably at an upper limit of T Cu −5° C., and even more preferably at a lower limit of T Cu −10° C.
熱処理工程において、熱処理時間が短すぎれば、溶体化処理工程後の二相ステンレス鋼材に、析出物が残存する場合がある。この場合、二相ステンレス鋼材の耐孔食性が低下する場合がある。一方、熱処理工程において、熱処理時間が長すぎれば、析出物を溶体化させる効果が飽和する。したがって、本実施形態による熱処理工程において、熱処理時間は５～１８０分とするのが好ましい。 If the heat treatment time in the heat treatment process is too short, precipitates may remain in the duplex stainless steel material after the solution treatment process. In this case, the pitting corrosion resistance of the duplex stainless steel material may decrease. On the other hand, if the heat treatment time in the heat treatment process is too long, the effect of solutionizing the precipitates becomes saturated. Therefore, in the heat treatment process according to this embodiment, the heat treatment time is preferably 5 to 180 minutes.
［急冷工程］
本実施形態による急冷工程では、上記熱処理工程において熱処理された中間鋼材を急冷し、二相ステンレス鋼材を製造する。急冷の方法は特に限定されず、周知の方法でよい。たとえば、シャワー水冷、ミスト水冷、油冷等により中間鋼材を冷却することができる。なお、急冷工程における冷却速度は特に限定されないが、たとえば、９００℃から４００℃における冷却速度が３℃／秒以上である。
[Quenching process]
In the quenching step according to the present embodiment, the intermediate steel material heat-treated in the heat treatment step is quenched to produce a duplex stainless steel material. The quenching method is not particularly limited and may be a well-known method. For example, the intermediate steel material can be cooled by shower water cooling, mist water cooling, oil cooling, or the like. The cooling rate in the quenching step is not particularly limited, but for example, the cooling rate from 900°C to 400°C is 3°C/sec or more.
なお、溶体化処理が実施された二相ステンレス鋼材に対して、必要に応じて、酸洗処理を実施してもよい。この場合、酸洗処理は、周知の方法で実施されればよく、特に限定されない。また、溶体化処理が実施された二相ステンレス鋼材に対して、冷間加工を実施した場合、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の靭性が極端に低下する。そのため、本実施形態による二相ステンレス鋼材に対しては、冷間加工は実施しない方が好ましい。 If necessary, the duplex stainless steel material that has been subjected to solution treatment may be subjected to pickling treatment. In this case, the pickling treatment may be performed by a well-known method, and is not particularly limited. Furthermore, if cold working is performed on the duplex stainless steel material that has been subjected to solution treatment, the strength of the steel material becomes too high, and the toughness of the steel material decreases drastically. Therefore, it is preferable not to perform cold working on the duplex stainless steel material according to this embodiment.
以上の工程により、本実施形態による二相ステンレス鋼材が製造できる。なお、上述の二相ステンレス鋼材の製造方法は一例であり、他の方法によって二相ステンレス鋼材が製造されてもよい。以下、実施例によって本開示をさらに詳細に説明する。 The above steps allow the production of duplex stainless steel material according to this embodiment. Note that the above-mentioned method for producing duplex stainless steel material is just one example, and duplex stainless steel material may be produced by other methods. Below, the present disclosure will be explained in more detail using examples.
表１に示す化学組成を有する溶鋼を、５０ｋｇの真空溶解炉を用いて溶製し、造塊法により鋼塊（インゴット）を製造した。なお、表１中の「－」は、該当する元素の含有量が不純物レベルであったことを意味する。また、表１に記載の化学組成と、上述の定義から求めたＦｎ１を表１に示す。 Molten steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted using a 50 kg vacuum melting furnace, and steel ingots were produced using the ingot casting method. Note that "-" in Table 1 means that the content of the corresponding element was at the impurity level. The chemical composition described in Table 1 and Fn1 calculated from the above definition are also shown in Table 1.
得られたインゴットに対して、表２及び表３に示す圧延温度（℃）で加熱した後、熱間圧延を実施して、表２及び表３に示す形状の中間鋼材を製造した。なお、本実施例において、圧延温度（℃）とは、加熱に用いた加熱炉の温度（℃）とした。表２及び表３の「形状」欄については、以下のとおりであった。「鋼管Ａ」とは、外径１３９．７ｍｍ、肉厚９．２ｍｍの継目無鋼管形状を意味する。「鋼管Ｂ」とは、外径１１４．３ｍｍ、肉厚７．４ｍｍの継目無鋼管形状を意味する。「鋼管Ｃ」とは、外径１７７．８ｍｍ、肉厚１０．４ｍｍの継目無鋼管形状を意味する。「鋼管Ｄ」とは、外径１９８．２ｍｍ、肉厚２１．２ｍｍの継目無鋼管形状を意味する。「鋼管Ｅ」とは、外径１３０．０ｍｍ、肉厚１７．８ｍｍの継目無鋼管形状を意味する。「鋼管Ｆ」とは、外径１９８．２ｍｍ、肉厚２１．２ｍｍの継目無鋼管形状を意味する。「鋼板」とは、板厚１３ｍｍ、板厚方向に垂直な断面が一辺１５ｍｍ×６０ｍｍの長方形である鋼板形状を意味する。「棒鋼」とは、長手方向に５００ｍｍ、長手方向に垂直な断面が直径５０ｍｍの円形である円柱形状を意味する。 The obtained ingot was heated at the rolling temperature (℃) shown in Tables 2 and 3, and then hot rolling was performed to produce intermediate steel materials having the shapes shown in Tables 2 and 3. In this example, the rolling temperature (℃) was the temperature (℃) of the heating furnace used for heating. The "shape" column in Tables 2 and 3 was as follows. "Steel pipe A" means a seamless steel pipe shape with an outer diameter of 139.7 mm and a wall thickness of 9.2 mm. "Steel pipe B" means a seamless steel pipe shape with an outer diameter of 114.3 mm and a wall thickness of 7.4 mm. "Steel pipe C" means a seamless steel pipe shape with an outer diameter of 177.8 mm and a wall thickness of 10.4 mm. "Steel pipe D" means a seamless steel pipe shape with an outer diameter of 198.2 mm and a wall thickness of 21.2 mm. "Steel pipe E" means a seamless steel pipe shape with an outer diameter of 130.0 mm and a wall thickness of 17.8 mm. "Steel pipe F" refers to a seamless steel pipe shape with an outer diameter of 198.2 mm and a wall thickness of 21.2 mm. "Steel plate" refers to a steel plate shape with a plate thickness of 13 mm and a cross section perpendicular to the plate thickness direction that is a rectangle with sides of 15 mm x 60 mm. "Steel bar" refers to a cylindrical shape with a length of 500 mm in the longitudinal direction and a cross section perpendicular to the longitudinal direction that is a circle with a diameter of 50 mm.
熱間圧延によって製造された各試験番号の中間鋼材に対して、表２及び表３に記載の条件で溶体化処理を実施して、各試験番号の鋼材を製造した。具体的に、各試験番号の中間鋼材に対して、表２及び表３に記載のＴA（℃）（熱処理温度）、熱処理時間（分）で熱処理を実施した後、水冷した。なお、本実施例では、溶体化処理を実施する熱処理炉の炉温を、熱処理温度ＴA（℃）とした。さらに、溶体化処理を実施する熱処理炉に中間鋼材を装入してから、抽出するまでの時間を、熱処理時間（分）とした。各試験番号の鋼材の化学組成と、上述の式（Ａ）とから求めたＴCu（℃）を、表２及び表３に示す。さらに、各試験番号の中間鋼材に実施した熱処理について、熱処理温度（℃）を「ＴA（℃）」として、表２及び表３に示す。さらに、各試験番号の中間鋼材に実施した熱処理について、熱処理時間（分）を表２及び表３に示す。以上の工程により、各試験番号の鋼材を得た。なお、各試験番号の中間鋼材の形状と、対応する試験番号の鋼材の形状とは、同一であった。 The intermediate steel material of each test number manufactured by hot rolling was subjected to solution treatment under the conditions described in Tables 2 and 3 to manufacture the steel material of each test number. Specifically, the intermediate steel material of each test number was subjected to heat treatment at T A (°C) (heat treatment temperature) and heat treatment time (minutes) described in Tables 2 and 3, and then water-cooled. In this embodiment, the furnace temperature of the heat treatment furnace in which the solution treatment was performed was set to the heat treatment temperature T A (°C). Furthermore, the time from when the intermediate steel material was charged into the heat treatment furnace in which the solution treatment was performed until it was extracted was set to the heat treatment time (minutes). The chemical composition of the steel material of each test number and T Cu (°C) calculated from the above formula (A) are shown in Tables 2 and 3. Furthermore, the heat treatment temperature (°C) of the heat treatment performed on the intermediate steel material of each test number is shown in Tables 2 and 3 as "T A (°C)". Furthermore, the heat treatment time (min) for the heat treatment performed on the intermediate steel material of each test number is shown in Tables 2 and 3. The steel material of each test number was obtained by the above process. Note that the shape of the intermediate steel material of each test number was the same as the shape of the steel material of the corresponding test number.
［評価試験］
溶体化処理後の各試験番号の鋼材に対して、ミクロ組織観察と、粗大Ｃｕ面積率測定試験と、引張試験と、腐食試験とを実施した。
[Evaluation test]
For the steel material of each test number after the solution treatment, microstructural observation, a test for measuring the area ratio of coarse Cu, a tensile test, and a corrosion test were performed.
［ミクロ組織観察］
各試験番号の鋼材に対して、ＡＳＴＭ Ｅ５６２（２０１１）に準拠した上述の方法でミクロ組織観察を実施して、フェライト体積率（％）を求めた。まず、各試験番号の鋼材から、鋼材の圧延方向と垂直な断面を観察面として有する試験片を作製した。具体的には、鋼材の形状が鋼管の場合、肉厚中央部から試験片を作製した。鋼材の形状が鋼板の場合、板厚中央部から試験片を作製した。鋼材の形状が棒鋼の場合、軸方向に垂直な断面の中心部から試験片を作製した。作製された試験片を用いて、上述の方法でフェライト体積率を求めた。得られた各試験番号のフェライト体積率（％）を表２及び表３に示す。
[Microstructure Observation]
For the steel material of each test number, microstructural observation was performed by the above-mentioned method according to ASTM E562 (2011) to obtain the ferrite volume fraction (%). First, a test piece having a cross section perpendicular to the rolling direction of the steel material as an observation surface was prepared from the steel material of each test number. Specifically, when the shape of the steel material was a steel pipe, a test piece was prepared from the center of the wall thickness. When the shape of the steel material was a steel plate, a test piece was prepared from the center of the plate thickness. When the shape of the steel material was a steel bar, a test piece was prepared from the center of the cross section perpendicular to the axial direction. The ferrite volume fraction was obtained by the above-mentioned method using the prepared test piece. The obtained ferrite volume fraction (%) for each test number is shown in Tables 2 and 3.
［粗大Ｃｕ面積率測定試験］
各試験番号の鋼材に対して、粗大Ｃｕの面積率を求めた。粗大Ｃｕの面積率は、上述の方法を用いて求めた。まず、各試験番号の鋼材から、管軸方向５ｍｍ、管径方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製した。具体的には、鋼材の形状が鋼管の場合、肉厚中央部から試験片を作製した。鋼材の形状が鋼板の場合、板厚中央部から試験片を作製した。鋼材の形状が棒鋼の場合、軸方向に垂直な断面の中心部から試験片を作製した。作製された試験片を用いて、上述の方法で粗大Ｃｕの面積率を求めた。得られた各試験番号の粗大Ｃｕの面積率（％）を表２及び表３に示す。
[Measurement test of the area ratio of large Cu particles]
The area ratio of coarse Cu was determined for the steel material of each test number. The area ratio of coarse Cu was determined using the above-mentioned method. First, a test piece having an observation surface of 5 mm in the pipe axis direction and 5 mm in the pipe diameter direction was prepared from the steel material of each test number. Specifically, when the shape of the steel material was a steel pipe, a test piece was prepared from the center of the wall thickness. When the shape of the steel material was a steel plate, a test piece was prepared from the center of the plate thickness. When the shape of the steel material was a steel bar, a test piece was prepared from the center of the cross section perpendicular to the axial direction. Using the prepared test piece, the area ratio of coarse Cu was determined by the above-mentioned method. The area ratio (%) of coarse Cu for each test number obtained is shown in Tables 2 and 3.
［引張試験］
各試験番号の鋼材に対して、ＡＳＴＭ Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０１３）に準拠した上述の方法で引張試験を実施して、降伏強度（ＭＰａ）を求めた。まず、各試験番号の鋼材から、引張試験用の丸棒試験片を作製した。具体的には、鋼材の形状が鋼管の場合、肉厚中央部から丸棒試験片を作製した。鋼材の形状が鋼板の場合、板厚中央部から丸棒試験片を作製した。鋼材の形状が棒鋼の場合、軸方向に垂直な断面の中心部から丸棒試験片を作製した。なお、丸棒試験片の軸方向は、鋼材の圧延方向と平行であった。作製された各試験番号の丸棒試験片に対して、ＡＳＴＭ Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０１３）に準拠して、引張試験を実施した。引張試験で得られた０．２％オフセット耐力を、降伏強度（ＭＰａ）と定義した。得られた各試験番号の降伏強度を「ＹＳ（ＭＰａ）」として表２及び表３に示す。
[Tensile test]
A tensile test was performed on the steel material of each test number by the above-mentioned method in accordance with ASTM E8/E8M (2013) to determine the yield strength (MPa). First, a round bar test piece for the tensile test was prepared from the steel material of each test number. Specifically, when the shape of the steel material was a steel pipe, a round bar test piece was prepared from the center of the wall thickness. When the shape of the steel material was a steel plate, a round bar test piece was prepared from the center of the plate thickness. When the shape of the steel material was a steel bar, a round bar test piece was prepared from the center of the cross section perpendicular to the axial direction. The axial direction of the round bar test piece was parallel to the rolling direction of the steel material. A tensile test was performed on the round bar test piece of each test number prepared in accordance with ASTM E8/E8M (2013). The 0.2% offset proof stress obtained in the tensile test was defined as the yield strength (MPa). The yield strength of each test number obtained is shown in Tables 2 and 3 as "YS (MPa)".
［腐食試験］
各試験番号の鋼材に対して、ＡＳＴＭ Ｇ４８（２０１１） Ｍｅｔｈｏｄ Ｅに準拠した上述の方法で腐食試験を実施して、耐孔食性を評価した。まず、各試験番号の鋼材から、腐食試験用の試験片を作製した。具体的には、鋼材の形状が鋼管の場合、肉厚中央部から試験片を作製した。鋼材の形状が鋼板の場合、板厚中央部から試験片を作製した。鋼材の形状が棒鋼の場合、軸方向に垂直な断面の中心部から試験片を作製した。なお、腐食試験用の試験片の大きさは、厚さ３ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍであり、試験片の長手方向は、鋼材の圧延方向と平行であった。
[Corrosion test]
The corrosion test was carried out on the steel material of each test number by the above-mentioned method according to ASTM G48 (2011) Method E to evaluate the pitting corrosion resistance. First, a test piece for the corrosion test was prepared from the steel material of each test number. Specifically, when the shape of the steel material was a steel pipe, a test piece was prepared from the center of the wall thickness. When the shape of the steel material was a steel plate, a test piece was prepared from the center of the plate thickness. When the shape of the steel material was a steel bar, a test piece was prepared from the center of the cross section perpendicular to the axial direction. The size of the test piece for the corrosion test was 3 mm thick, 25 mm wide, and 50 mm long, and the longitudinal direction of the test piece was parallel to the rolling direction of the steel material.
作製された各試験番号の試験片を、比液量５ｍＬ／ｃｍ2以上であり、１５℃の試験溶液（６％ＦｅＣｌ3＋１％ＨＣｌ）に浸漬させた。試験片を試験溶液に浸漬してから２４時間毎に、試験溶液の温度を５℃ずつ上昇させ、孔食の発生の有無を肉眼で確認した。孔食が発生したときの温度をＣＰＴ（℃）とした。得られた各試験番号のＣＰＴ（℃）を表２及び表３に示す。 The prepared test pieces of each test number were immersed in a test solution (6% FeCl3 + 1% HCl) with a specific liquid volume of 5 mL/cm2 or more and at 15°C. After the test pieces were immersed in the test solution, the temperature of the test solution was increased by 5°C every 24 hours, and the occurrence of pitting corrosion was confirmed by the naked eye. The temperature at which pitting corrosion occurred was taken as the CPT (°C). The obtained CPT (°C) for each test number is shown in Tables 2 and 3.
［評価結果］
表１～表３を参照して、試験番号１～２４及び２６～２９の鋼材は、化学組成が適切であり、Ｆｎ１が３０．０以上であった。さらに、製造方法も明細書に記載の好ましい製造方法であった。その結果、フェライトの体積率が３０．０～７０．０％であり、粗大Ｃｕ面積率が１．００％以上であった。その結果、降伏強度が６２１ＭＰａ以上であり、ＣＰＴが１５℃を超えた。すなわち、試験番号１～２４及び２６～２９の鋼材は、６２１ＭＰａ以上の降伏強度と、優れた耐孔食性とを有していた。
[Evaluation results]
With reference to Tables 1 to 3, the steel materials of Test Nos. 1 to 24 and 26 to 29 had appropriate chemical compositions and Fn1 of 30.0 or more. Furthermore, the manufacturing method was the preferred manufacturing method described in the specification. As a result, the volume fraction of ferrite was 30.0 to 70.0%, and the area fraction of coarse Cu was 1.00% or more. As a result, the yield strength was 621 MPa or more, and the CPT exceeded 15°C. That is, the steel materials of Test Nos. 1 to 24 and 26 to 29 had a yield strength of 621 MPa or more and excellent pitting corrosion resistance.
一方、試験番号３０及び３１の鋼材では、溶体化処理の熱処理温度ＴAが高すぎた。その結果、粗大Ｃｕの面積率が１．００％未満であった。その結果、降伏強度が６２１ＭＰａ未満となった。すなわち、試験番号３０及び３１の鋼材は、６２１ＭＰａ以上の降伏強度を有していなかった。 On the other hand, in the steel materials of test numbers 30 and 31, the heat treatment temperature T A of the solution treatment was too high. As a result, the area ratio of the coarse Cu was less than 1.00%. As a result, the yield strength was less than 621 MPa. That is, the steel materials of test numbers 30 and 31 did not have a yield strength of 621 MPa or more.
試験番号３２の鋼材では、Ｆｎ１が３０．０未満であった。その結果、ＣＰＴが１５℃であった。すなわち、試験番号３２の鋼材は、優れた耐孔食性を有していなかった。 In the steel material of test number 32, Fn1 was less than 30.0. As a result, the CPT was 15°C. In other words, the steel material of test number 32 did not have excellent pitting corrosion resistance.
試験番号３３の鋼材では、Ｃｒ含有量が低すぎた。その結果、フェライトの体積率が３０．０％未満であった。その結果、降伏強度が６２１ＭＰａ未満となった。すなわち、試験番号３３の鋼材は、６２１ＭＰａ以上の降伏強度を有していなかった。 In the steel material of test number 33, the Cr content was too low. As a result, the volume fraction of ferrite was less than 30.0%. As a result, the yield strength was less than 621 MPa. In other words, the steel material of test number 33 did not have a yield strength of 621 MPa or more.
試験番号３４の鋼材では、Ｃｕ含有量が低すぎた。その結果、粗大Ｃｕの面積率が１．００％未満であった。その結果、降伏強度が６２１ＭＰａ未満であった。すなわち、試験番号３４の鋼材は、６２１ＭＰａ以上の降伏強度を有していなかった。 In the steel material of test number 34, the Cu content was too low. As a result, the area ratio of coarse Cu was less than 1.00%. As a result, the yield strength was less than 621 MPa. In other words, the steel material of test number 34 did not have a yield strength of 621 MPa or more.
以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
The embodiments of the present disclosure have been described above. However, the above-described embodiments are merely examples for implementing the present disclosure. Therefore, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiments without departing from the spirit of the present disclosure.
Claims (4)
Ｃ：０．０３０％以下、
Ｓｉ：０．２０～１．００％、
Ｍｎ：０．５０～７．００％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ａｌ：０．１００％以下、
Ｎｉ：４．２０～９．００％、
Ｃｒ：２０．００～３０．００％、
Ｍｏ：０．５０～２．００％、
Ｃｕ：１．５０～４．００％、
Ｎ：０．１５０～０．３５０％、
Ｖ：０．０１～１．５０％、
Ｎｂ：０～０．１００％、
Ｔａ：０～０．１００％、
Ｔｉ：０～０．１００％、
Ｚｒ：０～０．１００％、
Ｈｆ：０～０．１００％、
Ｗ：０～０．２００％、
Ｃｏ：０～０．５００％、
Ｓｎ：０～０．１００％、
Ｓｂ：０～０．１０００％、
Ｃａ：０～０．０２０％、
Ｍｇ：０～０．０２０％、
Ｂ：０～０．０２０％、
希土類元素：０～０．２００％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、式（１）を満たす化学組成と、
体積率で３０．０～７０．０％のフェライト、及び、残部がオーステナイトからなるミクロ組織とを有し、
降伏強度が６２１ＭＰａ以上であり、
面積が０．１０μｍ2以上のＣｕ析出物の面積率が１．００％以上である、
二相ステンレス鋼材。
Ｃｒ＋３．３（Ｍｏ＋０．５Ｗ）＋１６Ｎ≧３０．０ （１）
ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量（質量％）が代入される。対応する元素が含有されていない場合、その元素記号には「０」が代入される。 In mass percent,
C: 0.030% or less,
Si: 0.20-1.00%,
Mn: 0.50-7.00%,
P: 0.040% or less,
S: 0.020% or less,
Al: 0.100% or less,
Ni: 4.20-9.00%,
Cr: 20.00-30.00%,
Mo: 0.50-2.00%,
Cu: 1.50-4.00%,
N: 0.150-0.350%,
V: 0.01-1.50%,
Nb: 0 to 0.100%,
Ta: 0-0.100%,
Ti: 0 to 0.100%,
Zr: 0 to 0.100%,
Hf: 0-0.100%,
W: 0-0.200%,
Co: 0-0.500%,
Sn: 0-0.100%,
Sb: 0 to 0.1000%,
Ca: 0-0.020%,
Mg: 0 to 0.020%,
B: 0 to 0.020%,
Rare earth elements: 0 to 0.200%, and
A chemical composition satisfying formula (1), with the balance being Fe and impurities;
A microstructure having a volume fraction of 30.0 to 70.0% ferrite and the remainder being austenite,
The yield strength is 621 MPa or more,
The area ratio of Cu precipitates having an area of 0.10 μm 2 or more is 1.00% or more;
Duplex stainless steel material.
Cr+3.3(Mo+0.5W)+16N≧30.0 (1)
Here, the content (mass%) of the corresponding element is substituted for the element symbol in formula (1). When the corresponding element is not contained, "0" is substituted for the element symbol.
前記化学組成は、
Ｎｂ：０．００１～０．１００％、
Ｔａ：０．００１～０．１００％、
Ｔｉ：０．００１～０．１００％、
Ｚｒ：０．００１～０．１００％、
Ｈｆ：０．００１～０．１００％、及び、
Ｗ：０．００１～０．２００％からなる群から選択される１種以上の元素を含有する、
二相ステンレス鋼材。 2. The duplex stainless steel material according to claim 1,
The chemical composition is
Nb: 0.001 to 0.100%,
Ta: 0.001 to 0.100%,
Ti: 0.001 to 0.100%,
Zr: 0.001 to 0.100%,
Hf: 0.001 to 0.100%, and
W: Contains one or more elements selected from the group consisting of 0.001 to 0.200%;
Duplex stainless steel material.
前記化学組成は、
Ｃｏ：０．００１～０．５００％、
Ｓｎ：０．００１～０．１００％、及び、
Ｓｂ：０．０００１～０．１０００％からなる群から選択される１種以上の元素を含有する、
二相ステンレス鋼材。 The duplex stainless steel material according to claim 1 or 2,
The chemical composition is
Co: 0.001 to 0.500%,
Sn: 0.001 to 0.100%, and
Sb: Contains one or more elements selected from the group consisting of 0.0001 to 0.1000%;
Duplex stainless steel material.
前記化学組成は、
Ｃａ：０．００１～０．０２０％、
Ｍｇ：０．００１～０．０２０％、
Ｂ：０．００１～０．０２０％、及び、
希土類元素：０．００１～０．２００％からなる群から選択される１種以上の元素を含有する、
二相ステンレス鋼材。
The duplex stainless steel material according to any one of claims 1 to 3,
The chemical composition is
Ca: 0.001-0.020%,
Mg: 0.001-0.020%,
B: 0.001 to 0.020%, and
Rare earth elements: containing one or more elements selected from the group consisting of 0.001 to 0.200%;
Duplex stainless steel material.
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