奥氏体系不锈钢的制作方法

专利名称：奥氏体系不锈钢的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种奥氏体系不锈钢。
背景技术：
在专利文献1中公开了已有的燃烧煤炭等的火力发电锅炉等所使用的、高温强度和耐腐蚀性优异的奥氏体系不锈钢钢管。在专利文献2中公开了如下所述的方法规定对管内表面施加喷丸硬化(shot peening)等冷加工所得到的材料的表面状态和硬度，来防止受到由重复加热和重复冷却引发的热应力的环境下的、由水蒸气氧化引发的氧化皮层的剥离。在专利文献3中公开了如下所述的发明管内表面的被喷丸硬化的面积以可视覆盖率(visual coverage)计为70%以上、使耐水蒸气氧化性提高。在专利文献4中公开了利用喷丸硬化将管内面表层部的硬度及内部的硬度设在指定的范围内、使耐水蒸气氧化性提高的发明。专利文献1 日本特开2003-268503号公报专利文献2 日本特开2006-307313号公报专利文献3 国际公开第2007/099949号公报专利文献4 日本特开2009-68079号最近，在被实用化的燃气涡轮联合发电中，使用用于回收燃气涡轮的排气的热而供500°C以上的蒸气流通的排热回收锅炉(Heat Recovery Steam Generator。以下称 “HRSG”。)。另外，其所使用的换热器管受到水蒸气氧化的腐蚀，并且受到在以往没有的较大的温度幅度下的重复热疲劳。另外，在新一代太阳能发电的换热器构件(管、板、锻造品) 中，由于依赖于天气而聚光热较大地变动，因此其所使用的材料也受到大气氧化等过度的腐蚀，并且受到较大的重复热疲劳。这样，HRSG或新一代太阳能发电的换热器构件的使用环境与以往的火力发电锅炉差别较大，由严格的温度变动引发的热膨胀、热收缩与高温腐蚀重叠，热疲劳裂纹(以下， 称其为“高温腐蚀热疲劳裂纹”)成为较大的瓶颈。该理由取决于如下情况以往的高强度奥氏体系不锈钢的热膨胀与碳钢或9Cr钢的热膨胀相比大到1.3倍以上，并在以往以上的高温下被使用。即，伴随着蒸气的高温化， 使用环境中的温度差增大，当产生在构件上的热膨胀差较大时，由此产生的热疲劳也增大。 另外，当在高温中产生换热管的腐蚀时，存在有由热膨胀差引发的热疲劳裂纹被加速地促进的情况。该裂纹在以往型的发电锅炉中完全不是问题，是完全不用考虑的现象。在广泛的一般情况中，作为由疲劳引发的裂纹的抑制防止技术，存在利用喷丸硬化等表面冷加工在材料的表面层施加压缩残余应力的技术。但是，该方法是施加轻度的压缩残余应力(残余压缩应变)的技术，在上述的500°C以上的高温中，易于使轻度的压缩残余应力的效果消失而经不起使用。专利文献1的发明虽然考虑了高温强度及耐腐蚀性(包括耐水蒸气氧化性)，但是对本发明所需要的高温腐蚀重叠而成的热疲劳裂纹完全没有考虑。即使高温强度及耐腐蚀性较高，只是这样对于高温腐蚀重叠而产生的热疲劳裂纹却没有效果。专利文献2的发明以抑制氧化皮层的剥离为目的，由此形成的只是能够识别晶界和晶粒那样程度的加工层。根据专利文献3及4的发明获得的加工层也是相同的。在这样的较低的能量密度的加工层中，无法防止由高温腐蚀热疲劳引发的裂纹。

发明内容
本发明的目的在于提供一种能够防止在500°C以上的高温腐蚀环境(氧化等)和伴随常温 高温的重复热疲劳的环境下被使用的钢中成为问题的高温腐蚀热疲劳的裂纹的奥氏体系不锈钢及钢管。本发明人为了开发一种防止在HRSG或新一代太阳能发电等新型锅炉中产生的、 高温腐蚀热疲劳的裂纹的革新的技术，详细地分析了伴随高温腐蚀的热疲劳裂纹，结果明确了以下的新的见解。1)伴随高温腐蚀的热疲劳裂纹产生于晶界。其原因在于，在晶粒内和晶界中，由于变形的容易度上存在区别，因此在应变和应力集中的晶界上产生有裂纹(微小裂纹)。2)裂纹(龟裂)的扩展不是由单纯的热疲劳引发的，而是在裂纹顶端处由一边伴随氧化等腐蚀一边重复温度变动引发的热应力和应变所引发的。3)该腐蚀热疲劳裂纹的产生及龟裂的扩展利用上述的以往技术的喷丸加工无论如何也无法阻止。本发明人将上述见解作为基础反复研究，获得了下述的见解。4)需要具有能够使Cr(铬)氧化物皮膜生成在产生于晶界的裂纹(微小裂纹)的顶端的化学组成的钢材。另外，钢材的组织作为微粒组织是有效的。5)为了防止上述微小裂纹的产生，需要在钢材的表面以高能量密度进行加工，压碎晶界及晶粒的组织使无法区别的层(高能量密度的加工层)存在。由此，由于能够使由热疲劳引发的塑性变形的差异消失，因此能够防止成为龟裂的起点的微小裂纹的产生。6)在由该高能量密度的加工层产生微小裂纹而成为龟裂的情况，也能促进龟裂顶端的应变的解除，并且能够防止生成在裂纹顶端的Cr氧化物皮膜由腐蚀引发的进一步的裂纹扩展。7)在将包括高能量密度的加工层的试验材料在650°C 750°C的范围加热10分钟 10小时后，对包括加工层在内的截面进行研磨，在5% 20%铬酸溶液中对研磨面进行电解蚀刻，利用之后的显微镜观察该电解蚀刻的研磨面，该电解蚀刻后的研磨面显现出浓淡差。即高能量密度的加工层通过在进行加热敏化热处理后施加电解蚀刻而能够可视化。本发明是基于这样的见解而做成的，将下述的奥氏体系不锈钢及奥氏体系不锈钢钢管作为主旨。(1) 一种奥氏体系不锈钢，以质量％计，含有Cr :15. 0% 23.0%、Ni :6. 0% 20. 0%,表层部覆盖有平均厚度5 μ m 30 μ m的高能量密度的加工层。(2) 一种奥氏体系不锈钢，具有如下所述的化学组成以质量％计，含有C:0. 02% 0. 15%,Si :0. 1. 0%,Mn 0. l% 2.0%、Cr 15. 0% 23. 0%,Ni :6. 0% 20. 0%及 N:0. 005% 0. 3%及从 Co :0. 8% 以下、Cu :5. 0% 以下、V :1. 5% 以下、Nb 1. 5% 以下、sol. Al 0. 05%以下及B :0. 03%以下中选择的1种以上，剩余部分由Fe及杂质构成，作为杂质的P是0. 04%以下，作为杂质的S是0. 03%以下，并且表层部覆盖有平均厚度 5 μ m 30 μ m的高能量密度的加工层。(3)根据上述⑴或(2)的奥氏体系不锈钢，其中，以质量％计，取代Fe的一部分， 含有从下述的第1组及第2组中选择的1种以上的元素。第1 组Ca 0. 2% 以下、Mg 0. 2% 以下、& 0. 2% 以下及 REM 0. 2% 以下。第2 组Ti 1. 0% 以下、Ta 0. 35% 以下、Mo 4. 0% 以下及 W :8. 0% 以下。(4)根据上述(1) (3)中任一项的奥氏体系不锈钢，其中，700°C时的10000小时的平均蠕变断裂强度是85MPa以上。(5)根据上述⑴ ⑷中任一项的奥氏体系不锈钢，其中，奥氏体结晶粒度编号是7以上。(6)上述(1) (5)中任一项的奥氏体系不锈钢，其中，上述加工层的厚度是如下所述的厚度将奥氏体系不锈钢在650°C 750°C的范围加热10分 10小时后，对包括加工层在内的截面进行研磨，在5% 20%铬酸溶液中对研磨面进行电解蚀刻，利用之后的显微镜观察该电解蚀刻后的研磨面，该电解蚀刻后的研磨面显现出浓淡差。(7)根据上述⑴ (6)中任一项的奥氏体系不锈钢，其中，该奥氏体系不锈钢用作耐热构件。(8) 一种奥氏体系不锈钢钢管，其使用上述(1) (7)中任一项的钢。采用本发明，能够提供一种能够经得起受到500°C以上的高温腐蚀并且受到重复热疲劳的环境的钢、即具有优异的耐高温腐蚀热疲劳裂纹性的奥氏体系不锈钢。因此，本发明的奥氏体系不锈钢最适合用于HRSG或新一代太阳能发电的换热器构件。当然，本发明的奥氏体系不锈钢也适于一般的发电锅炉、化学工业、核能用等耐热耐压构件所使用的管、 板、棒及锻造品等特别要求耐热性的用途。并且，本发明的奥氏体系不锈钢也能够应用于普通的火力发电锅炉、化学工业用的换热器材料、核能用的换热器材料。


图1是具有表面高能量密度的加工层的钢管的光学显微镜组织。图2是不具有表面高能量密度的加工层的钢管的光学显微镜组织。
具体实施例方式1.化学组成首先，详细地说明用于规定本发明的奥氏体系不锈钢的化学组成的理由。以下，含有量的“％ ”是指“质量％ ”。本发明的奥氏体系不锈钢是含有Cr 15. 0% 23. 0%,Ni 6. 0% 20. 0%的不锈钢。Cr :15· 0% 23. 0%Cr是确保耐氧化性、耐腐蚀性的重要元素。另外，为了防止作为本发明的主要目标的腐蚀热疲劳裂纹的龟裂扩展，在龟裂顶端部必须生成Cr氧化物的皮膜。在高温(500°C SOO0C )的蒸气条件下，在奥氏体系不锈钢的耐腐蚀性和腐蚀疲劳裂纹防止中最低限度所需要的Cr量是15. 0%。Cr量越多，越提高上述耐腐蚀性、耐裂纹性的龟裂顶端的Cr氧化物皮膜的生成。但是，当Cr含有量超过23.0%时，生成有较脆的西格玛(ο)相而使金相组织劣化，强度、蠕变延展性及焊接性极端地降低。因此，Cr含有量设为15.0% 23.0%。 Cr含有量的优选的下限是16.0%，更加优选的是17.0%。另外，优选的上限是20. 0%，更加优选的是19.0%。Ni :6· 0% 20. 0%Ni对使奥氏体组织稳定化、较脆的西格玛相(σ相)等的防止起作用。其含有量根据其与Cr等铁素体生成元素量的平衡决定即可，但是为了确保高温使用中的强度及耐腐蚀性，需要使含有6. 0%以上的Ni。但是，当其含有量超过20. 0%时，成本上升倒是其次， 主要是会损害耐腐蚀热疲劳裂纹性。因此，Ni含有量设为6.0% 20.0%。Ni含有量的优选的下限是8. 0%，更加优选的是8. 5%。另外优选的上限是15. 0%，更加优选的是13. 0%。本发明的奥氏体系不锈钢优选特别是具有如下所述的化学组成以质量％计，含有 C 0. 02% 0. 15%, Si 0. 1. 0%, Mn 0. 2. 0%, Cr 15. 0% 23. 0%, Ni 6. 0% 20. 0%及 N :0. 005% 0. 3%及从 Co 0. 8% 以下、Cu 5. 0% 以下、V 1. 5% 以下、 Nb 1. 5%以下、sol. Al 0. 05%以下及B :0. 03%以下中选择的1种以上，剩余部分由Fe及杂质构成，作为杂质的P是0. 04%以下，作为杂质的S是0. 03%以下。另外，杂质是指在工业上制造钢材时因矿石、废料等原料等原因混入的成分。Cr及Ni以外的元素的优选的含有量的范围及限制理由如下所述。C :0· 02% 0. 15%C对于生成V、Ti、Nb、Cr等碳化物、使高温抗拉强度及高温蠕变强度提高是有效的。为了获得该效果，优选含有0.02%以上的C。但是，当C含有量超过0.15%时，有可能产生未固溶碳化物，或者Cr的碳化物增加而焊接性降低。因此，优选将C的含有量设为
0.02% 0.15%。更加优选的下限是0.03%，更加优选的上限是0. 12%。Si:0.1% 1.0%Si是具有脱氧效果并且能够提高耐氧化性及耐腐蚀性的元素。为了获得该效果， 优选含有0. 以上。但是，当其含有量超过1. 0%时，在高温下生成西格玛相而使加工性劣化，或者金相组织的稳定性变差。因此，优选Si的含有量设为0. 1.0%。从金相组织的稳定性的观点出发，优选设为0. 5%以下。Μη:0·1% 2.0%Mn是对于形成MnS(硫化物)、改善热加工性有效的元素。为了获得该效果，优选含有0.1%以上。但是，当含有超过2.0%时，有可能变硬变脆反而损害加工性及焊接性。因此，优选将Mn的含有量设为0. 2. 0%。更加优选的下限是0. 5%，更加优选的上限是
1.5%。N :0· 005% 0. 3%N对于确保由碳氮化物引发的析出强化等的高温强度和金相组织稳定性是有效的。为了获得该效果，优选含有0.005%以上。但是，当含有0.3%以上时，有可能碳氮化物增加、引起高温加工中的裂纹、伤痕及焊接时的裂纹、损害耐腐蚀热疲劳裂纹性。因此，优选将N的含有量设为0. 005 % 0. 3 %。更加优选的下限是0.01%，更加优选的上限是0.2%。Co:0.8% 以下Co是有助于奥氏体组织的稳定性的有效的元素。但是，存在制钢上炉内污染的问题等，优选其含有量设为0.8%以下。更加优选的上限是0.5%。为了获得上述效果，优选含有0.01%以上。Cu:5. 0% 以下Cu作为析出强化元素是有助于高温强度的元素。但是，当超过5%时，有时显著地损害蠕变延展性。因此，优选其含有量设为5%以下。优选的上限是4%。为了获得上述效果，优选其含有量设为0. 01 %以上。更加优选的下限是1 %。V: 1.5% 以下V是自身生成碳氮化物、而且固溶在Cr系碳化物中并稳定地保持其形态、对于使蠕变强度提高有效的元素。另外，对于改善耐腐蚀热疲劳性也是有效的。但是，当超过1.5% 时，有可能成为制钢中的夹杂物而使加工性及焊接性劣化。因此，优选其含有量设为1.5% 以下。更加优选的上限是1.0%，进一步优选的上限是0.5%。为了获得上述效果，优选含有0.01%以上。更加优选的下限是0.02%。Nb: 1.5% 以下Nb对于生成碳氮化物、使蠕变强度提高是有效的。另外，也是将用于防止SCC的碳化物稳定化的元素。并且，也有助于金相组织的微粒化。但是，在其含有量过量的情况下， 有可能使高温加工性及焊接性劣化。因此，优选其含有量设为1. 5%以下。更加优选的上限是1.0%。为了获得上述效果，优选含有0.05%以上。更加优选的下限是0.2%。Sol. Al :0. 05% 以下Al既是对脱氧有效的元素，也是对于去除非金属夹杂物而使钢质稳定有效的元素。但是，过量的含有增加了非金属夹杂物，蠕变强度降低，损害疲劳特性及韧性。因此，优选含有0.05%以下的sol.Al(可溶性Al)。更加优选的上限是0.03%以下。为了获得上述效果，优选含有0. 003%以上。Β:0·03% 以下B是使高温蠕变强度提高的元素。但是，在其含有量过量的情况下，有可能引起厚壁构件的制造时的裂纹、焊接施工时的裂纹。因此，优选其含有量设为0.03%以下。更加优选的上限是0.008%。为了获得上述效果，优选含有0.0005%以上。更加优选的下限是 0. 001%。Ρ:0·04% 以下P是作为杂质混入的元素，由于损害焊接性、加工性，因此优选其含有量尽可能地少。因此，优选其上限设为0.04%。更加优选的上限是0.03%。S:0. 03% 以下S是作为杂质混入的元素，由于损害焊接性、加工性，因此优选其含有量尽可能地少。因此，优选其上限设为0.03%。更加优选的上限是0.01%。本发明的奥氏体系不锈钢也可以取代Fe的一部分而含有从Ca 0. 2%以下、Mg 0. 2% 以下、Zr 0. 2% 以下、REM 0. 2% 以下、Ti 1. 0% 以下、Ta 0. 35% 以下、Mo 4. 0 以下及W 8. 0%以下中选择的一种以上的元素。:0. 2% 以下Mg:0. 2% 以下Zr:0. 2% 以下REM :0· 2% 以下这些元素都是使强度、加工性及耐氧化性提高的元素。另外，也具有与P、S等有害杂质结合而消除P、S等的有害性的作用。并且，具有控制各种析出物的形态而使其微细地分散、或者使其在高温中长时间稳定的作用。因此，也可以含有这些元素中的一种以上。但是，有即使过量地含有，其效果也会饱和，使成本上升，而且，可能作为制钢时的夹杂物反而损害韧性、加工性及焊接性。因此，任一项元素均优选其上限设为0.2%。为了获得上述效果，任一项元素均优选含有0. 0001%以上。这些元素也可以含有多个种类，但是优选该情况的总计含有量设为0.3%以下。另外，REM是Sc、Y及镧系元素的共17个元素的总称，REM的含有量是指上述元素的总量。Ti: 1.0% 以下Ti是对于形成碳氮化物、利用析出强化使钢的强度提高有效的元素。另外，也是与 Nb同样地使用于防止SCC的碳化物稳定化的元素。但是，当超过1. 0%地含有时，有时制钢时的夹杂物增加而损害强度、韧性、焊接性及耐热疲劳性。因此，优选Ti的上限设为1. 0%o 更加优选的上限是0. 8%。为了获得上述效果，优选含有0. 001 %以上。Ta :0· 35% 以下Ta是形成碳化物、利用析出强化使钢的强度提高的元素。但是，当超过0. 35%地含有时，有可能损害高温加工性、焊接裂纹敏感性增高。因此，优选Ta的上限设为0. 35%。 为了获得上述效果，优选含有0. 01 %以上。Μο:4·0% 以下Mo是提高高温强度及耐腐蚀性的元素。但是，当其含有量超过4.0%时，有可能高温使用中的脆化相增多，损害加工性、焊接性、强度及耐热疲劳性。因此，优选Mo的上限设为4.0%。优选的上限是3.5%。为了提供强度，优选含有0.1%以上。更加优选的下限是 2. 0%。在含有Mo及W这两者的情况下，优选将Mo+l/2W设为2. 0% 4. 0%。以下W是与Mo同样地提高高温强度及耐腐蚀性的元素。但是，当其含有量超过8.0% 时，有可能高温使用中的脆化相增多，损害加工性、焊接性、强度及耐热疲劳性。因此，优选 W的上限设为8.0%。优选的上限是7.0%。为了提供强度，优选含有0.1%以上。优选的下限是2.0%。2.高能量密度的加工层高能量密度的加工层是指，如上所述，在钢材的表面上以高能量密度进行加工而形成的、压碎晶界及晶粒的组织而无法区别的层。由于该层是使晶界和粒内的塑性变形的差异消失的特殊的加工层，因此在高温腐蚀重叠的热疲劳中，能够防止在成为龟裂的起点的晶界上产生的微小裂纹。另外，该层具有解除应变集中的效果，另外，由于具有促进Cr的扩散的效果，因此Cr易于从母材内部向钢材表面层移动，在龟裂顶端部易于生成Cr氧化物的皮膜。因此，假设即使在该层生成有微小龟裂的情况下，也能够防止该龟裂的扩展。在以往的单纯的高位错密度的加工层中无法获得这样的效果。高能量密度的加工层的厚度需要是平均5μπι 30μπι的范围。在不足5μπι时， 无法获得上述效果，易于产生微细的裂纹。另外，当超过30 μ m时，变得过硬而难于弯曲加工及焊接。另外，获得超过30 μ m的厚度的高能量密度的加工层，以普通的方法在工业上是困难的。在此，高能量密度的加工层的平均厚度能够依次进行下述(1) (5)而求得。(1)将奥氏体系不锈钢在650°C 750°C的范围加热10分钟 10小时，实施敏化处理。(2)对包括加工层在内的垂直截面研磨。(3)在5% 20%铬酸溶液中，以0. 5A/cm2 2A/cm2对研磨后的包括加工层在内的截面进行10秒 300秒的电解蚀刻。在耐腐蚀性较高的材料的情况，由于难以进行蚀刻， 因此有时也观察金相组织而重复进行。(4)利用显微镜，对包括加工层在内的截面的浓淡差进行观察。此时，将较浓的部分设为“高能量密度的加工层”。(5)选择10个视场对高能量密度的加工层的厚度进行测定，求得高能量密度的加工层的厚度的平均值。如图1的(a)所示，在观察截面中，较浓的部分、即晶粒内及晶界的区别无法区分的层(图中箭头所示的层)是高能量密度的加工层。另外，在高能量密度的加工层的上部， 存在有晶界、晶粒清楚且具有双晶带、较高的位错密度的普通的加工层，但是该层不是高能量密度的加工层。相对于此，如图1的(b)所示，没有进行规定的条件下的喷丸加工的材料中不存在高能量密度的加工层。3.制造方法高能量密度的加工层不限于喷丸硬化、冷加工、利用锤子等进行的表面冲击法、照射超声波的方法、激光喷射(laser shot)法等方法。但是，为了使晶界和晶粒的区别消失， 需要进行能量密度极高的、精致的表面加工。具体地说，例如，在喷丸硬化的情况下，通过将喷丸设为适当的较硬的材质、大小、形状，以及为了使喷丸集中地碰撞于加工面，将喷出角度、流量、流速、喷嘴的节流条件设为适当的条件，由此来实现高能量密度的加工是重要的。4.蠕变强度本发明的奥氏体系不锈钢除了 HRSG或新一代太阳能发电的换热管之外，将以往型的火力发电站锅炉所使用的换热管作为对象，优选700°C时的10000小时的平均蠕变断裂强度是85MPa以上。在上述环境下使用的奥氏体系不锈钢被10万 40万小时长期地曝露在500°C以上的温度范围内。因此，在700°C时的10000小时的平均蠕变断裂强度不足 85MPa时，在该环境下无法承受。5.结晶粒度为了确保耐腐蚀热疲劳裂纹性，在假设产生了裂纹的情况下也能在裂纹顶端部立即形成Cr氧化物皮膜是重要的，因此，将母材设为微粒组织是有效的。具体地说，优选根据日本JIS G0551测定的金相组织的结晶粒度编号设为7以上。实施例1在180kg真空熔化炉内制作具有表1所示的化学组成的钢锭，通过热锻造、热挤
懒 在A、B 二种类的条件下灰
的例子使普通的喷丸一律喷射到
压而形成无缝钢管试验材料。A、B及C钢在挤压后，以1250°C实施软化处理、进行冷拉拔加工，进而以1200°C进行最终固溶化处理，形成外径45mm、壁厚8mm的钢管。D、E及F钢以 1200°C进行最终固溶化处理作为热精加工，形成外径45mm、壁厚8mm的钢管。
[表 1]
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(·获得的钢管的内表面施加了喷丸硬化。“A”是如下所述
丨管内表面上，距内表面40 μ m深度的硬度级加工至比母材的平均硬度高以维氏硬度的差(ΔΗν)计为50以上的值，获得了加工层。“B”是如下所述的例子使用缩小喷出口来提高喷出速度的喷嘴，使A的2倍的喷出量的喷丸局部地喷出到管内表面上，进行压碎组织的加工直到晶界、晶粒的区别消失，获得高能量密度的加工层。〈高能量密度的加工层的厚度〉为了使加工层可视化，在各试验片上施加下述700°C、1小时的敏化处理，对包括加工层在内的截面进行研磨后，在10%铬酸溶液中，以ΙΑ/cm2实施了 70秒的电解蚀刻。利用显微镜，对包括加工层在内的截面的浓淡差进行观察，将较浓的部分设为“高能量密度的加工层”，选择5个视场对其厚度进行测定。表2中示出其结果。〈母材的结晶粒度〉根据日本JIS G 0551检查管壁厚中央部的平均粒度编号。其结果一并记载在表 2中。〈蠕变断裂强度〉从管壁厚中央部采集外径6mm、平行部30mm的圆杆拉伸试验片，从改变了包括 700°C时超过最长1万小时的蠕变断裂试验的应力的各3条试验结果进行平均，求得1万小时断裂的强度。其结果一并记载在表2中。〈热疲劳试验〉首先，将各试验材料保持以保持管状的状态进行60度的坡口加工、周焊接而形成带有余料的焊接接头(焊接材料使用了 ER MCr-3。)，对该焊接接头反复进行利用高频进行的骤加热和气冷(骤冷)，施加大气氧化和热疲劳。加热-冷却在650°C和100°C之间重复实施了 5000次。在光学显微镜下观察所获得的各试验材料，检查管纵截面、内表面喷丸加工层的腐蚀热疲劳裂纹的有无。若存在有5μπι以上的裂纹，则作为“有裂纹”。其结果一并记载在表2中。另外，图1及图2分别示出试验材料No. 2 (本发明技术)及No. 1 (以往技术)的显微镜照片。[表2]表权利要求
1.一种奥氏体系不锈钢，其特征在于，以质量％计，含有Cr :15. 0% 23. 0%、Ni :6. 0% 20. 0 %，表层部覆盖有平均厚度 5 μ m 30 μ m的高能量密度的加工层。
2.一种奥氏体系不锈钢，其特征在于， 该奥氏体系不锈钢具有如下化学组成以质量％计，含有 C :0. 02% 0. 15%、Si :0. 1. 0%、Mn :0. 2. 0%、Cr 15. 0%~ 23. 0%,Ni 6. 0%~ 20. 0%及 N :0· 005% 0. 3%及从 Co 0. 8% 以下、Cu 5. 0% 以下、V :1. 5%以下、Nb 1. 5%以下、sol. Al 0. 05%以下及B :0. 03%以下中选择的1种以上，剩余部分由Fe及杂质构成，作为杂质的P是0. 04%以下，作为杂质的S是0. 03%以下， 并且表层部覆盖有平均厚度5 μ m 30 μ m的高能量密度的加工层。
3.根据权利要求1或2所述的奥氏体系不锈钢，其特征在于，以质量％计，取代Fe的一部分，含有从下述的第1组及第2组中选择的1种以上的元素，第 1 组Ca 0. 2% 以下、Mg 0. 2% 以下、Zr 0. 2% 以下及 REM 0. 2% 以下， 第2组Ti 1. 0%以下、Ta 0. 35%以下、Mo 4. 0%以下及W :8. 0%以下。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的奥氏体系不锈钢，其特征在于， 700°C时的10000小时的平均蠕变断裂强度是85MPa以上。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的奥氏体系不锈钢，其特征在于， 奥氏体结晶粒度编号是7以上。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的奥氏体系不锈钢，其特征在于，上述加工层的厚度是如下所述的厚度将奥氏体系不锈钢在650°C 750°C的范围加热10分 10小时后，对包括加工层在内的截面进行研磨，在5 % 20 %铬酸溶液中对研磨面进行电解蚀刻，利用之后的显微镜观察该电解蚀刻后的研磨面，该电解蚀刻后的研磨面显现出浓淡差。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的奥氏体系不锈钢，其特征在于， 该奥氏体系不锈钢用作耐热构件。
8.一种奥氏体系不锈钢钢管，其特征在于， 使用权利要求1 7中任一项所述的钢。
全文摘要
本发明提供一种具有优异的耐高温腐蚀热疲劳裂纹性的奥氏体系不锈钢。该奥氏体系不锈钢以质量％计含有Cr15.0％～23.0％、Ni6.0％～20.0％，表层部覆盖有平均厚度5μm～30μm的高能量密度的加工层。
文档编号C22C38/50GK102510909SQ201180003390
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者伊势田敦朗, 吉泽满, 山本里己, 平田弘征, 松尾洋, 濑户雅浩, 西山佳孝, 野口泰隆 申请人:住友金属工业株式会社