[发明专利]奥氏体系不锈钢以及奥氏体系不锈钢材的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及奥氏体系不锈钢以及奥氏体系不锈钢材的制造方法，更详细而言，涉及化工设备等腐蚀环境中所利用的奥氏体系不锈钢以及奥氏体系不锈钢材的制造方法。

背景技术

用于化工设备的钢材需要强度和优异的耐腐蚀性。作为化工设备之一的尿素设备尤其需要高温强度以及耐硝酸腐蚀性。在尿素设备中，尿素一般由以下的方法来制造。在160～230℃的高温区域中利用130kg/cm²以上的高压力使包含氨和二氧化碳的混合气体凝结。此时，通过合成反应生成尿素。如上所述，尿素在高温高压下制造，因此尿素设备中所利用的钢材要求优异的高温强度。

在上述的尿素的制造工序中会进一步生成被称为氨基甲酸铵(ammonia carbamate)的中间物质。氨基甲酸铵的腐蚀性非常强。公知氨基甲酸铵造成的腐蚀与硝酸造成的腐蚀相关。因此，尿素设备用钢材不仅要求高温强度，还要求优异的耐硝酸腐蚀性。

以JIS标准的SUS316、SUS317等为代表的奥氏体系不锈钢具有优异的耐腐蚀性。因此，这些奥氏体系不锈钢被用作设备用钢材。

为了进一步改善这种奥氏体系不锈钢的强度以及耐腐蚀性，提出了以下的技术。

日本特开平10-88289号公报(专利文献1)提出强度以及耐腐蚀性优异的Cr-Mn系奥氏体钢。在专利文献1中，将Cr-Mn系奥氏体钢的晶粒超微细化(ultra-refined)而使平均晶体粒径为1μm以下。专利文献1记载了由此可得到具有高强度以及优异的耐腐蚀性的Cr-Mn系奥氏体钢。

日本特开平6-256911号公报(专利文献2)提出即便在冷加工后也具有优异的耐硝酸腐蚀性的奥氏体不锈钢。在专利文献2中，对钢中的Ni、Mn、C、N、Si以及Cr的含量进行控制。专利文献2记载了由此使冷加工后的应力诱导相变导致的马氏体生成得到抑制并获得优异的耐硝酸腐蚀性。

日本特表2005-509751号公报(专利文献3)提出具有优异的耐腐蚀性的超奥氏体不锈钢。在专利文献3中，在含有Cr、Ni、Mo、Mn的同时还含有Cu。专利文献3记载了通过适量含有这些元素会得到优异的耐腐蚀性。

然而，在专利文献1～3所公开的奥氏体系不锈钢中，存在无法在维持耐硝酸腐蚀性的同时得到足够的高温强度的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供具有高的高温强度和优异的耐硝酸腐蚀性的奥氏体系不锈钢。

本发明的奥氏体系不锈钢以质量%计含有C：0.050%以下、Si：0.01～1.00%、Mn：1.75～2.50%、P：0.050%以下、S：0.0100%以下、Ni：20.00～24.00%、Cr：23.00～27.00%、Mo：1.80～3.20%以及N：0.110～0.180%，余量由Fe以及杂质组成，基于JIS G0551(2005)的晶粒的粒度序号为6.0以上，钢中的σ相的面积率为0.1%以下。

本发明的奥氏体系不锈钢具有高的高温强度和优异的耐硝酸腐蚀性。

本发明的奥氏体系不锈钢还可以代替部分Fe而含有以下成分：选自由Ca：0.0100%以下、Mg：0.0100%以下、以及稀土元素(REM)：0.200%以下组成的组中的1种或2种以上成分。

本发明的奥氏体系不锈钢材的制造方法具备如下工序：准备原材料的工序，所述原材料以质量%计含有C：0.050%以下、Si：0.01～1.00%、Mn：1.75～2.50%、P：0.050%以下、S：0.0100%以下、Ni：20.00～24.00%、Cr：23.00～27.00%、Mo：1.80～3.20%、以及N：0.110～0.180%，余量由Fe以及杂质组成；对原材料进行热加工从而制造钢材的工序；以及在1050～1100℃的熔体化温度下对钢材实施熔体化处理的工序。

由本发明的制造方法制造的奥氏体系不锈钢材具有高的高温强度和优异的耐硝酸腐蚀性。

具体实施方式

以下，详细地说明本发明的实施方式。在以下的说明中，元素的含量的“%”表示质量%。

本发明人进行了关于奥氏体系不锈钢的高温强度以及耐硝酸腐蚀性的研究。结果，本发明人获得了以下认识。

(A)为了得到高的高温强度而含有1.75%以上的Mn。Mn固溶在钢中会提高钢的高温强度。进而，即便含有Mn，钢的耐硝酸腐蚀性也不易降低。因此，为了得到高的高温强度以及优异的耐硝酸腐蚀性，Mn是有效的。