奥氏体类不锈钢包层钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于化学品运输船(chemical tanker)、压力容器、管线等的奥氏体类 不锈钢包层钢板(austenitic stainless clad steel plate)及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 包层钢板是兼具母材的机械特性和包层材料(cladding material)的耐腐蚀性、 且经济性优异的高性能钢板。奥氏体类不锈钢包层钢板多被用于化学品运输船用途，但随 着能源开发领域的发展，用于管线用途的需要受到期待。近年来，在被称为难开采环境的区 域中也在进行能源资源的开发，这样的环境比以往更加要求母材的低温韧性、尤其是脆性 破坏的传播停止特性、包层材料的耐腐蚀性。
[0003] 所谓包层钢板，是将作为包层材料的不锈钢、Ni合金、与作为母材的低合金钢材这 两种不同性质的金属贴合在一起而成的钢材。由于包层钢板是将不同种类的金属以金属学 的方式接合而成的，所以与电镀不同，无需担心发生剥离，可使其具有单一金属及合金无法 达成的新特性。
[0004] 对于包层钢板，通过选择具有与每种使用环境的目的相适应的功能的包层材料， 能够使其发挥与实心材料(solid material)(是指整个厚度为包层材料的金属组织那样的 情形）同等的功能。进而，对于包层钢板的母材，可应用除了耐腐蚀性以外还具有高韧性、高 强度的适于严酷环境的碳钢、低合金钢。
[0005] 如上所述，对于包层钢板而言，由于与实心材料相比合金元素的使用量少，而且能 够确保与实心材料同等的耐腐蚀性能，还能够确保与碳钢、低合金钢同等的强度、韧性，因 此，具有能够同时实现经济性和功能性的优点。
[0006] 由此，使用了高合金的包层材料(包括奥氏体类不锈钢钢板)的包层钢板被认为是 非常有益的功能性钢材，近年来，其需求在各种产业领域中日益增长。
[0007] 然而，对于作为包层材料的奥氏体类不锈钢钢板而言，在500 °C~800 °C的温度区 域内进行保持时，产生Cr23C6这样的碳化物、σ相这样的金属间化合物(铁与铬形成的化合 物），从而使得析出物周边部分的Cr浓度变低，变得易于产生晶间腐蚀(grain boundary corrosion)、点蚀。通常，若为实心材料，贝lj可在乳制后实施固溶处理而使析出物固溶，但在 包层钢板的情况下，如果加热到析出物熔化那样的高温并进行保持，则作为母材的低合金 钢的晶粒变得粗大，存在机械特性显著恶化的问题。
[0008] 在这样的背景下，已公开了如下所述的包层钢板及包层钢板的制造方法。
[0009] 在专利文献1及专利文献2中，公开了达成包层钢板的母材的强度和低温韧性的、 通过淬火回火处理制得的包层钢板及其制造方法。然而，如上文所述，若在特定的温度区域 内进行保持，则会发生耐腐蚀性的劣化，因此，为了达成高耐腐蚀性，最好不进行淬火处理、 回火处理。另外，在利用淬火回火处理的制造方法中，低温韧性、尤其是脆性破坏的传播停 止性能的提高存在限度。作为用于提高包层材料的耐腐蚀性和母材的低温韧性的手段，优 选应用TMCP(Thermo_mechanical control process，热机械控制工艺）。
[0010] 在专利文献3中，记载了一种利用TMCP制造以不锈钢或镍合金作为包层材料的包 层钢板的方法，其中，使用以0.08~0.15质量％的范围含有Nb的低合金钢作为母材，使温度 为1000°C以下时的压下比为3以上，并使乳制结束温度为900°C~1000°C。但是，专利文献3 并没有提及确保包层材料的耐腐蚀性的方法。
[0011] 在专利文献4中，记载了一种利用TMCP制造不锈钢包层钢的方法，其中，使用选择 性地含有1.5质量％以下的Cu、3.0质量％以下的Ni、0.3质量％以下的Cr、0.3质量％以下的 Mo等的低合金钢作为母材，在加热到1100°C以上后，在1000°C以上的温度范围内使压下比 为2.5以上，作为控制乳制，在从850°(：以下至母材的4门点-20°(：的温度范围内实施50%以 上的压下。但是，在该技术中，也没有提及确保包层材料的耐腐蚀性的方法。
[0012] 专利文献1:日本特开2006-328460号公报
[0013] 专利文献2:日本特开2004-149821号公报 [0014] 专利文献3:日本特开平5-261567号公报 [0015] 专利文献4:日本特开平5-245658号公报
【发明内容】
[0016] 本发明提供一种耐腐蚀性(尤其是耐敏化特性)优异、并且包层材料与母材的接合 性优异的奥氏体类不锈钢包层钢板及其制造方法。
[0017] 不锈钢包层钢板与实心的不锈钢、实心的低合金钢不同，需要同时满足下述三个 特性，即，确保包层材料的耐腐蚀性、确保母材的机械特性、确保作为复合材料的接合性。然 而，在上述特性中，当以TMCP为前提时，确保包层材料的耐腐蚀性的手段并不明确。本申请 的发明人着眼于该方面而进行了深入研究，确认到：如果形成奥氏体未再结晶组织，则晶界 长度变长，并且引入位错(dislocations)、孪晶（twinning)这样的晶内缺陷，碳化物的析出 被促进，因此变得易于发生敏化;如果将奥氏体晶粒组织作成部分再结晶组织或再结晶组 织，则变得不易发生敏化。本申请的发明人还发现:为了抑制碳化物析出，降低C含量是有效 的。
[0018] 本发明是基于上述发现而完成的，其主旨如下所述。
[0019] [ 1 ] 一种奥氏体类不锈钢包层钢板，其具有：
[0020] 包层材料，以质量％计含有C:0.020%以下、Si :1.00%以下、Mn:2.00%以下、P: 0.045% 以下、S:0.030% 以下、Ni : 12.00~15.00%、Cr: 16.00~18.00%、Mo :2.00~ 3.00%，余量由Fe及不可避免的杂质构成，所述包层材料具有作成部分再结晶组织或再结 晶组织的奥氏体晶粒组织;和
[0021 ]母材，以与所述包层材料重叠的方式形成，
[0022]所述奥氏体类不锈钢包层钢板的剪切强度为300MPa以上。
[0023] [2]如上述[1]所述的奥氏体类不锈钢包层钢板，其中，基于JIS G0578(2000年）的 所述包层材料的腐蚀减量小于60g/(m2 · hr)。
[0024] [3]如上述[1]或上述[2]所述的奥氏体类不锈钢包层钢板，其中，所述母材含有C: 0.26%以下、5丨：0.05%以上且0.75%以下、]?11:1.65%以下、？：0.030%以下、5 :0.030%以 下、Nb:0.100% 以下、V:0.100% 以下、Ti :0.100% 以下，
[0025] 且满足下式（1):
[0026] Nb+V+Ti <0.15%···(1)
[0027] (式（1)中的Nb、V及Ti表示各元素的含量(质量％)。）；
[0028] 所述母材的抗拉强度(YS)为450MPa以上；
[0029] 所述母材的屈服强度(TS)为535MPa以上；
[0030] 由DWTT试验测得的所述母材在_10°C时的塑性断口率(percentage of ductile fracture)为85% 以上。
[0031] [4]-种奥氏体类不锈钢包层钢板的制造方法，其是将重叠上述[1]~上述[3]中 任一项所述的母材及包层材料而成的组装部件加热至1050°C~1150Γ后，进行热乳，然后 进行冷却速度为3 °C /s以上、冷却停止温度为550 °C以下的加速冷却，之后进行自然冷却，
[0032] 所述热乳中，在钢板表面温度为1000°C以上时的压下比为1.5以上，精乳温度为 850°C以上，
[0033] (此处，压下比表示(乳制前的板厚(_)) + (乳制后的板厚(mm))。）
[0034] [5]如上述[4]所述的奥氏体类不锈钢包层