[发明专利]奥氏体系不锈钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于原子能成套设备、化学成套设备等的结构构件的、且耐腐蚀性、特别是耐晶界腐蚀性优良的奥氏体系不锈钢。

背景技术

与SUS304不锈钢相比，含有Mo的SUS316不锈钢的耐孔蚀性、耐全面腐蚀性这些耐腐蚀性优良，加工性、机械特性也优良，因此，可用作原子能成套设备、化学成套设备等的结构构件。但是，在焊接或者高温加热的情况下，有时在因该焊接或高温加热而产生的热影响部发生明显的晶界腐蚀。发生该晶界腐蚀的现象被称作敏化，其发生的原因在于，随着Cr碳化物析出到晶界中，其周围的Cr浓度降低而生成耐腐蚀性不充分的Cr缺乏层。并且，根据材料的应力状态会产生晶界应力腐蚀裂纹。

以往，作为该敏化的对策，采取这样的方法，即，将C含有量抑制得较低，或将C做为Ti或Nb的化合物而将其固定于晶内，抑制在晶界析出Cr碳化物，抑制生成Cr缺乏层，但尽管这样仍存在对于防止晶界腐蚀不充分的情况。

例如，在下记文献中公开有将C含有量抑制的较低、或者添加了V、Nb、Ti等而成的奥氏体系不锈钢。

在专利文献1(日本特开昭55-89458号公报)中，出于防止由N导致的耐应力腐蚀裂纹性变差的目的，公开有含有Ti、Nb、Ta、Zr及V这5者中的1种以上0.1～1％的高温低氯浓度环境用奥氏体系不锈钢。其原理为，通过在含有较多N的钢中由Ti、Nb、Ta、Zr及V形成氮化物来降低固溶于不锈钢的母相中的N的量，从而防止由N导致的应力腐蚀裂纹。但是，对于由C的敏化引起的耐应力腐蚀裂纹性的变差，仅考虑了降低C含有量。

在专利文献2(日本特开2003-213379号公报)中，公开了可通过含有Ti或/和Nb来抑制Cr氮化物析出到晶界的、耐腐蚀性优良的奥氏体系不锈钢。但是，在该文献中，未考虑到Ti或/和Nb不仅使N固定于晶内、也使C固定于晶内，甚至对V也存在同样的效果。另外，也未公开与C及N含有量相应的Ti、Nb的适当添加量。

在专利文献3(日本特开平5-59494号公报)中，公开了含有Ti、Zr、Hf、V、Nb及Ta这6者中的1种以上的、耐照射感应偏析优良的奥氏体系不锈钢。对于这种钢，仅记载了Ti、Zr、Hf、V、Nb及Ta减少因照射中子而生成的点缺陷，抑制Cr自晶界移动、抑制Ni、Si、P及S移动到晶界，未考虑上述元素具有使C、N作为碳氮化物而将其固定于晶内的作用。另外，需要含有大量的Ti、Zr、Hf、V、Nb及Ta。

在专利文献4(日本特开2005-23343号公报)中，公开了含有V、Nb、Ti及Zr这4者中的1种或2种以上、表面为细晶的奥氏体系不锈钢。在这种钢中，为了使结晶粒细晶化而添加了V、Nb、Ti及Zr，但对于它们的添加量未考虑与C、N等其它元素的相互作用。

在专利文献5(日本特开昭57-158359号公报)中，公开了含有0.05～0.10％的Nb+Ta的耐腐蚀性奥氏体系不锈钢。在该文献中，记载了利用Nb与Ta的复合添加来抑制碳化物、氮化物的晶界析出，但在含有0.05％以上的Nb的情况下，有可能产生孔蚀、发纹。

专利文献1：日本特开昭55-89458号公报

专利文献2：日本特开2003-213379号公报

专利文献3：日本特开平5-59494号公报

专利文献4：日本特开2005-23343号公报

专利文献5：日本特开昭57-158359号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐腐蚀性、特别是耐晶界腐蚀性优良的奥氏体系不锈钢。

本发明的基本思想在于这一点，即，通过使C作为晶内的碳氮化物而析出，来抑制Cr碳氮化物析出到晶界，从而防止由奥氏体系不锈钢的敏化而导致晶界腐蚀。

为了抑制在SUS316系的不锈钢中Cr系碳氮化物析出到晶界，优选使作为碳氮化物形成源的C、N同与C、N的亲和力高于Cr的V、Nb、Ti相结合而作为碳氮化物固定于晶内。与碳化物相比，V、Nb、Ti易于由标准生成自由能量形成氮化物。

另外，在将SUS316系不锈钢用于结构构件的情况下，为了确保强度而含有0.03～0.10％左右的N，在向添加有N的SUS316系不锈钢中添加了V、Nb、Ti的情况下，优先形成氮化物。因而，一般认为，为了使C作为碳化物固定于晶内来抑制晶界腐蚀，需要添加除了使N作为氮化物而固定的量之外、还有可使C作为碳化物而固定的大量的V、Nb、Ti。