[发明专利]高耐腐蚀奥氏体系不锈钢及其制造方法

说明书

本发明的高耐腐蚀奥氏体系不锈钢，以质量％计，含有C：0.005～0.030％、Si：0.05～0.30％、Mn：0.05～0.40％、P：0.005～0.050％、S：0.0001～0.0010％、Ni：22.0～32.0％、Cr：19.0～28.0％、Mo：5.0～7.0％、N：0.18～0.25％、Al：0.005～0.100％、Cu：0.05～0.50％、W：0.05％以下、Sn：0.0005～0.0150％、Co：0.030～0.300％、B：0.0005～0.0050％，余量由Fe和不可避免的杂质构成，满足下式(1)，σ相的面积率为1％以下，作为耐腐蚀性，基于ASTM G48 Method C的CPT为60℃以上，即使在暴露于σ相的析出温度区域也可抑制耐腐蚀性的降低。0.05≤10[％B]+2[％P]+6[％Sn]+0.03[％Si]≤0.20…(1)。

技术领域

本发明涉及在化学工厂等要求具有极其优异的耐腐蚀性的环境中使用的高耐腐蚀奥氏体不锈钢，具体而言，涉及延迟因作为有害的金属间化合物的σ相的析出而引起的耐腐蚀性的降低、从而无害化的高耐腐蚀奥氏体不锈钢。

背景技术

由于其良好的耐腐蚀性，高耐腐蚀奥氏体不锈钢被用在各种领域，并且被应用于含有腐蚀性物质的环境下，例如海水环境、排烟脱硫装置、油井、食品工厂、化学工厂或原子能工厂等各种工业领域。在这样的环境中，在应用作为通用不锈钢的SUS430、SUS304等的情况下，由于耐腐蚀性不足，因此有时会产生整面腐蚀、或者点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂等局部腐蚀，其使用受到很大制约。因此，尝试通过向奥氏体系不锈钢中大量添加Cr、Mo或N等对耐腐蚀性有效的元素来提高耐腐蚀性。

例如，在专利文献1中提出了Cr含量最大为35％的奥氏体系不锈钢。在专利文献2中提出了Mo含量最大为8.0％的奥氏体系不锈钢。此外，在专利文献3中，提出了N含量最大提高到0.50％的奥氏体系不锈钢，适合于严酷的腐蚀环境。

高耐腐蚀奥氏体钢中为了提高耐蚀性而大量含有Cr、Mo，但它们也是促进作为有害的金属间化合物的σ相的析出的元素，因此与一般的奥氏体系不锈钢相比，在暴露于700～1000℃左右的温度区域时的σ相的析出极快。若σ相在钢中析出，则在σ相周围缺乏Cr、Mo，而导致耐腐蚀性降低。

奥氏体系不锈钢在制成板材、带材或条材的制造工序中，实施热锻造或热轧，进而根据需要实施冷轧等加工。然后，为了软化、组织的均质化，实施所谓的固溶热处理，但在实施了热处理后，通过迅速地实施水冷等急速冷却来防止σ相的析出。

与此相对，在以高耐腐蚀奥氏体不锈钢板为原材料、以碳钢等为基材进行包层化的情况下，或者在通过焊接制作罐或反应器等结构物后，为了除去软化或残留应力而实施热处理。前者中若包层化而壁厚变厚，则板内部的冷却变慢，后者中若成为大型结构物，则由于其结构而产生冷却变慢的部分，无论哪种情况都难以避免σ相的析出。另外，在制品的制造工序中，有时经过使用BA炉的钎焊工序。这是保持在900℃附近的温度区域，使焊料熔融而接合，然后，在气氛中冷却。在这种情况下，在σ相析出的900℃附近暴露几分钟～几十分钟，而且冷却也慢。若在这样的工艺中应用高耐腐蚀奥氏体不锈钢，则难以得到规定的耐腐蚀。

这样，在高耐腐蚀奥氏体不锈钢中，希望极力抑制σ相的析出，一直以来提出了用于此的各种成分组成、热处理条件等。例如，在专利文献4中，通过将Cr和Mo含量的上限分别抑制在27.00％、3.20％，进而实施1050～1150℃的固溶热处理后，实施急冷，从而开发了σ相面积率为0.1％以下、耐硝酸腐蚀性优异的合金。但是，避免σ相析出的方法是在固溶温度为1050～1100℃的不析出σ相的温度区域进行，通过之后的急冷来实现。因此，本文献中的钢实施固溶热处理，对在此后的热处理中析出σ相没有任何考虑。此外，在实施例中，即使是专利文献4的发明范围内的化学成分，若实施1000℃×3min的热处理，则析出以面积率计为0.4％的σ相，无法得到规定的耐腐蚀性。