[发明专利]奥氏体不锈钢及其制造方法

说明书

本发明提供耐氢脆性及耐氢疲劳特性良好的高强度的奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢的化学组成以质量％计含有C：0.10％以下、Si：1.0％以下、Mn：3.0％以上且不足7.0％、Cr：15～30％、Ni：12.0％以上且不足17.0％、Al：0.10％以下、N：0.10～0.50％、P：0.050％以下、S：0.050％以下、V：0.01～1.0％及Nb：0.01～0.50％中的至少一种等，余量：Fe及杂质，奥氏体晶粒的短径相对于长径之比大于0.1，前述奥氏体晶粒的晶粒度级别数为8.0以上，前述奥氏体不锈钢的拉伸强度为1000MPa以上。

技术领域

本发明涉及奥氏体不锈钢及其制造方法，更详细而言，涉及具有暴露在高压氢气的阀·接头等的部件所要求的高强度和优异耐氢脆性及耐氢疲劳特性的奥氏体不锈钢及其制造方法。

背景技术

近年来，进行了氢作为燃料行驶的燃料电池汽车的开发、及向燃料电池汽车供给氢的氢站的实用化研究。不锈钢为这些用途中使用的候補材料之一。但是，高压的氢气环境下即使为不锈钢也有时因氢气引起脆化(氢环境脆化)。高压气体安全法中规定的汽车用压缩氢容器标准中，作为不引起氢环境脆化的不锈钢，确认了SUS316L的使用。

但是，考虑燃料电池汽车的轻量化、氢站的紧凑化及氢站的高压作业的必要性，容器、接头·配管中使用的不锈钢期望在氢气环境不引起氢环境脆化，且具有现有的SUS316L以上的高强度。近年，提供如国际公开第2004/111285号、国际公开第2004/083477号、国际公开第2004/083476号、及日本专利第5131794号所示那样的因含有高N而固溶强化、及适宜使用微细氮化物的高强度钢。

发明内容

发明要解决的问题

要求比上述的专利文献中记载的高强度钢更高强度的材料。作为使奥氏体不锈钢高强度化的手段，已知冷加工。但是，经冷加工的奥氏体不锈钢的耐氢脆性显著降低。尤其是，N含量高的奥氏体不锈钢的堆垛层错能量低，因此变形时的应变容易局部化，耐氢脆性的降低进一步显著。因此，对于高压氢环境中使用的材料来说，可以认为因冷加工而高强度化不适用。

另外，氢站的配管、阀等暴露在高压氢气的部件在伴随着氢气压力变动的环境下使用。因此，要求对因氢气压力变动而产生的疲劳的耐性(以下，称为“耐氢疲劳特性”)，上述的专利文献中关于耐氢疲劳特性未作考虑。即，强度、耐氢脆性、及耐氢疲劳特性的3个均良好的材料不存在。

本发明是鉴于上述现状而做出的，因此目标在于提供耐氢脆性及耐氢疲劳特性良好的高强度的奥氏体不锈钢。

本发明的奥氏体不锈钢的化学组成以质量％计，C：0.10％以下、Si：1.0％以下、Mn：3.0％以上且不足7.0％、Cr：15～30％、Ni：12.0％以上且不足17.0％、Al：0.10％以下、N：0.10～0.50％、P：0.050％以下、S：0.050％以下、V：0.01～1.0％及Nb：0.01～0.50％中的至少一种、Mo：0～3.0％、W：0～6.0％、Ti：0～0.5％、Zr：0～0.5％、Hf：0～0.3％、Ta：0～0.6％、B：0～0.020％、Cu：0～5.0％、Co：0～10.0％、Mg：0～0.0050％、Ca：0～0.0050％、La：0～0.20％、Ce：0～0.20％、Y：0～0.40％、Sm：0～0.40％、Pr：0～0.40％、Nd：0～0.50％、余量：Fe及杂质，奥氏体晶粒的短径相对于长径之比大于0.1，前述奥氏体晶粒的晶粒度级别数为8.0以上，前述奥氏体不锈钢的拉伸强度为1000MPa以上。