專利名稱:奧氏體不銹鋼、其制造方法以及使用其的結構件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種具有高度耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼及其制造方法、以 及使用其的結構件。
現有技術
含Mo低碳奧氏體不銹鋼由于難以敏化，并與不含Mo的奧氏體不銹鋼相比，在高溫 高壓水下具有更高的耐應力腐蝕裂紋性，所以往往用作核反應堆的管道及反應堆內的結構 件的構件材料。
但，近年來，發(fā)現含Mo低碳奧氏體不銹鋼，也會因研磨或熔接熱變形而硬化的區(qū) 域發(fā)生應力腐蝕裂紋，即使不銹鋼不敏化這些裂紋能進而發(fā)展成晶間應力腐蝕裂紋。此種 現象為以往未曾探討的新現象，作為對策，開發(fā)一種具有高耐應力腐蝕裂紋性的不銹鋼已 成緊迫的課題。

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題
鑒于上述問題，銳意進行探討，本發(fā)明人等以開發(fā)一種難以敏化的奧氏體不銹鋼， 其難以因研磨或熔接熱變形的硬化的區(qū)域產生一種應力腐蝕裂紋，發(fā)生應力腐蝕裂紋是含 鉬低碳奧氏體不銹鋼的一種缺點，即使產生應力腐蝕裂紋，應力腐蝕裂紋也難以擴展而可 長時期用作核反應堆的管道及反應堆內結構件的構件材料，以及制造奧氏體不銹鋼的方法。
為達到上述目的，嘗試許多試驗。結果公開下述內容。通常在含Mo低碳奧氏體不 銹鋼中，基于防止敏化的觀點而降低C量，但C含量的降低導致諸如屈服強度及抗拉強度 等的強度等級降低，添加約0. 08 0. 15%的N以維持預定的強度等級。但，N在奧氏體結 晶基體中形成固溶體，使奧氏體的垛堆層錯能降低，變得容易加工硬化，且加熱時會沉積Cr 氮化物，降低奧氏體結晶基體中的Cr量，導致耐腐蝕性的降低。
解決問題的方法
本發(fā)明人等為提高奧氏體的垛堆層錯能量，試制了其中有系統地變化N含量以及 Si含量的各種含Mo低碳奧氏體不銹鋼，并在高溫高壓水中進行應力腐蝕裂紋試驗以作比 較研究。其結果，發(fā)現如N量在0. 01%或以下且Si量在0. 或以下時，則奧氏體基體難 以加工硬化，并可顯著地提高冷加工材料的耐應力腐蝕裂紋性。
又，本發(fā)明人基于試驗，制備一種含鉬低碳奧氏體不銹鋼，其中增加Cr含量以提 高應力腐蝕裂紋發(fā)生壽命，并防止因降低N量、Si量而導致諸如屈服強度及抗拉強度等的 強度的不足，通過增加M含量以防止因降低C量、N量引起的奧氏體的穩(wěn)定性不足，在高溫 高壓水中進行應力腐蝕裂紋試驗以作比較。其結果，發(fā)現，可顯著地提高耐應力腐蝕裂紋 性。
另外，在一種其中將Ca含量及Mg含量分別保持在0. 001%或以下，或添加Zr、B、
5Hf中之一的含Mo低碳奧氏體不銹鋼、其中將(Cr當量)-(Ni當量)控制在-5 +7%的含 Mo低碳奧氏體不銹鋼、以及其中將Cr碳化物與M23C6的奧氏體結晶基體協調沉積在晶界的 含Mo低碳奧氏體不銹鋼中，發(fā)現可顯著地降低在高溫高壓水中的晶間應力腐蝕裂紋擴展 速度。又發(fā)現，其中將(Cr當量)_(Ni當量)控制在-5 +7%且/或將Cr當量/Ni當量 控制在0. 7 1. 4%的含Mo低碳奧氏體不銹鋼中，可顯著地降低在高溫高壓水中的晶間應 力腐蝕裂紋擴展速度。
另外，發(fā)現通過下式(1)計算出的垛堆層錯能(SFE)
SFE(mJ/m2) = 25. 7+6. 2XNi+410XC_0. 9XCr-77XN-13XSi-l. 2 XMn...........(1)
為100(mJ/m2)或以上時，或在滿足上述條件下，使(Cr當量)_(Ni當量)控制 在-5 +7%，和/或將Cr當量/Ni當量控制在0. 7 1. 4%的含Mo低奧氏體不銹鋼中， 可顯著地降低在高溫高壓水中的晶間應力腐蝕裂紋擴展速度。
由此本發(fā)明人認識到可制得一種其中可防止含Mo低碳奧氏體不銹鋼因加工變形 或熔接熱變形引起的硬化的耐應力腐蝕裂紋的發(fā)生，縱使萬一發(fā)生應力腐蝕裂紋，裂紋也 難以擴展的含Mo低碳奧氏體不銹鋼。
本發(fā)明基于上述觀點而完成。
S卩，本發(fā)明提供一種具有高耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼，其特征在于以重 量％計含有0. 030%或以下的C ；0. 或以下的Si，優(yōu)選0. 02%或以下；2. 0%或以下的 Mn ；0. 03%或以下的P ；0. 002%或以下的S，優(yōu)選0. 001%或以下；11% 26%的Ni ；17% 30%的Cr ；3%或以下的Mo ；0. 01 %或以下的N ；余量主要是Fe及不可避免的雜質。
又，本發(fā)明提供一種具有高耐應力腐蝕裂紋的奧氏體不銹鋼，其特征在于以重 量％計含有0. 030%或以下的C ;0. 或以下的Si，優(yōu)選0. 02%或以下；2.0%或以下的 Mn ；0. 03%或以下的P ；0. 002%或以下的S，優(yōu)選0. 001%或以下；11% 26%的Ni ；17% 30%的Cr ；3%或以下的Mo ；0. 01%或以下的N ;0. 001%或以下的Ca ；0. 001%或以下的Mg ； 0. 004%或以下的0，優(yōu)選0. 001%或以下，余量主要為Fe及不可避免的雜質。
又，本發(fā)明提供一種具有高耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼，其特征在于以重 量％計，含有0. 030%或以下的C ；0. 或以下的Si，優(yōu)選0. 02%或以下；2. 0%或以下的 Mn ；0. 03%或以下的P ；0. 002%或以下的S，優(yōu)選0. 001%或以下；11% 26%的Ni ；17% 30%的Cr ；3%或以下的Mo ；0. 01%或以下的N ;0. 001%或以下的Ca ；0. 001%或以下的Mg ； 0. 004%或以下的0，優(yōu)選0. 001%或以下，及，0.01%或以下的&，B或Hf中的至少任1種， 余量主要為Fe及不可避免的雜質。
另外，本發(fā)明提供上述任一種具有高耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼，其特征 在于
(Cr當量)_(Ni當量)在-5% +7%的范圍內。(Cr當量)_ (Ni當量)的值以
0%為宜。
在此，給出的Cr當量，例如可由
Cr 當量=[% Cr] + [% Mo]+l. 5X [% Si]+0. 5X [% Nb]、(均以重量％表示)或
Cr 當量=[% Cr]+1. 37X [% Mo]+l. 5X [% Si]+3X [% Ti]+2X [% Nb]、(均以 重量％表示)
等求得。
6[0025]又，給出的Ni當量，例如可由
Ni 當量=[% Ni]+30X [% C] +30X [% N] +0. 5X [% Mn]、(均以重量％表示)或
Ni 當量=[% Ni]+22X [% C]+14. 2X [% N] +0. 31X [% Mn] + [% Cu]、(均以重 量％表示)
等求得。
再者，本發(fā)明提供上述任一種具有高度耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼的特征 在于
Cr當量/Ni當量在0.7 1.4之間。
再者，本發(fā)明提供上述任一種具有高耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼的特征在 于以下式⑴計算的垛堆層錯能(SFE)
SFE(mJ/m2) = 25. 7+6. 2XNi+410XC_0. 9XCr-77XN-13XSi-l. 2 XMn...........(1)
為100(mJ/m2)或以上。
另外，本發(fā)明提供一種用于制造不銹鋼的方法，其特征在于將包含上述任一種奧 氏體不銹鋼的坯料(鋼板、鋼鍛件或鋼管)在1000°c 1150°C下進行固溶熱處理。另外， 本發(fā)明提供一種不銹鋼的制造方法，其特征在于將包含上述任一種奧氏體不銹鋼的坯料 (鋼板、鋼鍛件或鋼管)在1000°C 1150°c進行固溶熱處理后，進行10 30%的冷加工， 其后在600°C 800°C下進行1 50小時的晶間碳化物晶界析出熱處理。
上述全部奧氏體不銹鋼可適用于，例如，特別是用于例如核反應堆的諸如管道或 堆內結構件之類的核反應堆構件的奧氏體不銹鋼。又，上述制造方法所獲得的不銹鋼也適 合用作核反應堆構件的奧氏體不銹鋼，即諸如核反應堆用的諸如管道或堆內結構件的構件 材料。
發(fā)明的優(yōu)點
如以上所說明，本發(fā)明的含Mo低碳奧氏體不銹鋼難以敏化，具有高耐應力腐蝕裂 紋性，并使其成形，即使發(fā)生應力腐蝕裂紋，也可使應力腐蝕裂紋難以擴展。通過使用這種 奧氏體不銹鋼制成是核反應堆的構件中的一部分的核反應堆的管道及堆內結構件，可長時 期使用這些核反應堆構成構件。
即，在本發(fā)明的含Mo低碳奧氏體不銹鋼中，使N量、Si量適當化，可抑制造成應力 腐蝕裂紋原因的加工變形或熔接熱變形所引起的硬化。通過使Cr量、Ni量適當化，并使Cr 當量、M當量適當化，以提高應力腐蝕裂紋發(fā)生的壽命。另外，使弱化晶界的Ca量、Mg量等 的適當化，并添加強化晶界的&或B或Hf，或將Cr碳化物與結晶基體協調沉積在晶界，而 使晶間應力腐蝕裂紋難以擴展。加之，在本發(fā)明的制造方法中，在1000°C 1150°C下進行 固熔化處理后，進行10 30%的冷加工，其后將所得產物在600°C 800°C下進行1 50 小時的析出熱處理時，可將Cr碳化物與結晶基質協調析出在晶界。
以下，參考實施方案詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受這些實施方案的任何限定。
附圖簡述

圖1 (a)是表示在實施例中制備的長方形的試驗片，圖1 (b)是用于應力腐蝕裂紋 試驗的夾具的示意圖，在其上安裝表面已用鋼玉砂紙拋光的試驗片。
圖2是表示實施例所使用的應力腐蝕裂紋試驗用的循環(huán)式高壓釜的系統的結構 圖。
7[0043]圖3是將應力腐蝕裂紋長度作為Cr量的函數的示圖，并繪出最大裂紋的長度。
圖4是將應力腐蝕裂紋長度作為Si量的函數的示圖，并繪出最大裂紋的長度。
圖5是將應力腐蝕裂紋長度作為N量的函數的示圖，并繪出最大裂紋的長度。
圖6是將應力腐蝕裂紋長度作為(Cr當量)_(Ni當量)的函數的示圖，并繪出最 大裂紋的長度。
圖7是將應力腐蝕裂紋長度作為Cr當量/M當量的函數的示圖，并繪出最大裂紋 的長度。
圖8是將應力腐蝕裂紋長度作為垛堆層錯能的函數的示圖，并繪出最大裂紋的長度。
圖9是表示實施例所使用的應力腐蝕裂紋擴展試驗用的CT試驗片形狀的示圖。
圖10是表示實施例所使用的應力腐蝕裂紋擴展試驗用的循環(huán)式高壓釜系統的示 圖。
圖11是表示ττ的添加、B的添加、Hf的添加、和晶界碳化物沉積處理對含Mo低碳 奧氏體不銹鋼的應力腐蝕裂紋擴展速度的影響的曲線圖。
圖12是(a)沸水型反應堆及(b)壓水型反應堆的主要部分說明圖。
圖13(a)_(b)是表示圖12所示的反應堆的兩個內部結構的縱剖面圖。
實施本發(fā)明的最佳方式
本發(fā)明的奧氏體不銹鋼以重量％計規(guī)定C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Mo、N的含量，殘余
部分主要為Fe及不可避免的雜質。
以下，說明合金中的各元素的作用。
C在奧氏體不銹鋼中，在要獲得規(guī)定強度且使奧氏體穩(wěn)定化方面是不可缺少的元 素，眾所周知如將C加熱至400°C 900°C，或在此溫度范圍徐冷時，可在晶界沉積Cr碳化 物，并在其沉積物的周邊產生Cr貧化層，而使晶界對腐蝕產生敏感的敏化。為抑制這敏化， 一般將C量控制在0. 03%或以下。
如將C量控制在0. 03%或以下時，強度不足，且奧氏體的穩(wěn)定性也不足，故通常添 加與C同樣地對獲得奧氏體不銹鋼的強度且使奧氏體穩(wěn)定化方面是重要元素的N以確保強 度且使奧氏體穩(wěn)定化。但，發(fā)明人等注意到在增加N量時，在施加加工變形或熱變形時易于 硬化，并且在鋼因熱而受到影響時，會沉積Cr碳化物并降低結晶基體中的Cr含量，以致容 易發(fā)生應力腐蝕裂紋。而，在本發(fā)明中通過推翻常規(guī)接受的實施而降低N量，認為最好降低 N含量至工業(yè)上可穩(wěn)定降低的水準，并將N量設定在0. 01 %或以下。
在奧氏體不銹鋼的制造過程中，Si起到脫氧劑的重要作用，并通常奧氏體不銹鋼 含有0. 5%的Si。但發(fā)明人等注意到在0. 5%的Si量在施加加工變形或熱變形時容易硬化 這樣一個事實，在本發(fā)明中，認為Si量也宜于盡可能降低至工業(yè)上可穩(wěn)定降低的范圍，而 將Si量設定在0. 或以下，優(yōu)選設定在0. 02%或以下。
已知Cr、Mo在保持奧氏體不銹鋼的耐蝕性中是極為重要的元素，但Cr、Mo為鐵氧 體產生元素，已知如Cr、Mo量增加太高，則奧氏體的穩(wěn)定性惡化，并且其延性降低，使加工 性劣化。因此，通常，不使Cr、Mo量極度增高。對此，本發(fā)明人等盡可能降低C、N、Si量以 提高耐應力腐蝕裂紋性，因此同時增加奧氏體不銹鋼的延性。為解決因增加Cr、Mo量及盡 可能降低C、N量所引起的損害奧氏體的穩(wěn)定性的問題，通過增加Ni、Mn量成功地保持奧氏
8體的穩(wěn)定性。
又，由于盡可能降低C、N量所引起規(guī)定強度水平不足的問題，則可通過平衡C、N、 Si、Ni、Cr、Mo、Mn的量予以解決。
在奧氏體不銹鋼的制鋼制程中，為了脫硫，一般使用CaF、CaO或金屬Ca。為此，Ca 殘留于鋼中。已知Ca有時在晶界偏析，因而會降低耐晶間腐蝕性。因此，在本發(fā)明中，最好 使用嚴選的原材料，在奧氏體不銹鋼的制鋼制程中，為了脫硫，盡可能不使用CaF、CaO或金 屬ca，以防止Ca在晶界偏析。
另外，雖極為少見，但為提高熱加工性，有時在奧氏體不銹鋼中添加Mg。但，已知 Mg也會在晶界偏析，并因此擔心會降低耐晶間腐蝕性。因此，在本發(fā)明中，優(yōu)選使用嚴選的 Mg的原材料，以盡可能防止Mg的混入，從而防止耐晶間腐蝕性的降低。
已知&、B或Hf為易在晶界偏析的元素，因由于&、B或Hf的偏析，易于產生晶間 腐蝕，且基于B、Hf接受中子照射時，會發(fā)生核轉變，及中子吸收剖面積較大等理由，因此在 核電中用的耐蝕奧氏體不銹鋼認為是不應使用的元素。但，在本發(fā)明中，由于采用盡可能降 低C、N、Si量的奧氏體不銹鋼，即使添加0. 01%或以下的少量&、B或Hf，在高溫高壓水中 的應力腐蝕裂紋擴展速度可大幅降低，而不會降低奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕性。
奧氏體不銹鋼一般為避免敏化而在固熔化處理的狀態(tài)下使用。但，本發(fā)明人等發(fā) 現如Cr碳化物與結晶基體協調沉積在奧氏體不銹鋼的晶界時，在高溫高壓水中的應力腐 蝕裂紋擴展速度可大幅降低。因此在本發(fā)明的制造方法中，為了積極地與結晶基體協調沉 積Cr碳化物，優(yōu)選在固熔化處理后，進行10 30%的冷加工后在600°C 800°C下將Cr碳 化物析出處理1 50小時。
上述奧氏體不銹鋼例如可特別適合用作核反應堆用的管道或堆內的結構件。又， 上述制造方法所獲得的不銹鋼也可適于用作核反應堆用的管道或堆內結構件的構成材料。
圖12(a)和12(b)分別是沸水型核反應堆及壓水型核反應堆的主要部件說明圖， 圖13(a)和13(b)是分別表示圖12所示的核反應堆的內部結構的縱部面圖。
在圖13中，在反應堆壓力容器40內，用于產生核反應用的燃料組件(燃料棒)41 配置在芯套筒42內側，在燃料組件41的下部或上部設置控制棒導管或控制棒驅動機構44 等。這些裝置的構件由芯支持板45及燃料支持件所固定。另外，燃料組件41的最上部是 由上部支持板47所固定。
在圖12(a)和圖13(a)所示的沸水型反應堆中，為了由燃料組件41沸騰產生的氣 液二相流中僅取出蒸氣至芯上部，設有蒸氣分離器48，并在其上部設置蒸氣干燥器49，又， 除了主蒸氣_給水系統外構成其中組合噴射泵50與再循環(huán)泵51的外部再循環(huán)線路52。
在圖12(b)和圖13(b)所示的壓水型反應堆中，由燃料組件41加熱的熱水通過高 溫支管53供應至蒸氣發(fā)生器54，使用蒸氣發(fā)生器54進行熱交換而冷卻熱水，并通過一次冷 卻泵55經低溫支管56而送回反應堆壓力容器40內。又，低溫支管56與高溫支管53是通 過具有開閉閥58的旁路管道59而彼此連接。
利用本發(fā)明奧氏體不銹鋼制造上述反應堆的各系統及循環(huán)線路等的各種管道及 泵等的部件、或諸如芯套42、芯支持板45、上部支持板47等的堆內結構件時，即使在高溫高 壓水環(huán)境下，也難以發(fā)生應力腐蝕裂紋，因而可長時間使用反應堆構件。且如果發(fā)生應力腐 蝕裂紋，也可使應力腐蝕裂紋難以擴展，故在核能發(fā)電廠的安全性與可靠性的改進方面獲
9得顯著的效果。
以下，利用實施例更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不因這些實施例而受到任何限 制。
實施例
表1給出廣泛使用作為核能用材料的通常的SUS 316L(比較材料1)和316NG(比 較材料2)、及具有本發(fā)明的化學成分(含量均為重量％ )的試驗材料1 28的組成。
表2是對表1所示的各試驗材料的加工和熱處理條件。
10
將表1所示的試驗材料1 28加工成2mm厚X 20mm寬X 50mm長的長方形試驗 片，依據JIS G0575的“不銹鋼的硫酸·硫酸銅腐蝕試驗方法”連續(xù)進行16小時的沸水試 驗，并用彎曲半徑為Imm進行彎曲試驗，以檢測有無裂紋。其結果示于表3。
表3硫酸·硫酸銅腐蝕試驗后的彎曲試驗結果
〇無裂紋
由表1所示的試驗材料加工成圖1所示的形狀的試驗片。將這些試驗片，在圖2所 示的高壓釜中，以表4所示的試驗條件進行3000小時的應力腐蝕裂紋發(fā)生試驗。在圖2所 示的應力腐蝕裂紋試驗用的循環(huán)式高壓釜中，以補給水槽11調整水質，水以N2氣脫氣后， 利用高壓定量泵12通過預熱器15將高溫高壓水送至作為試驗容器19的高壓釜中，使一些 高溫高壓水循環(huán)。在預熱器15的前段設有連接冷卻器16的熱交換器14。試驗容器19被 電爐18所覆蓋。
圖3 8是表示以最大裂紋長度作為各成分元素(Cr、Si、N)的量、(Cr當量)_(Ni 當量)、Cr當量/M當量或垛堆層錯能的函數而圖示的結果的概略圖。
圖3是表示Cr量對含Mo奧氏體不銹鋼的耐應力腐蝕裂紋性的影響。隨著Cr量
12的增加，可提高含Mo奧氏體不銹鋼的耐應力腐蝕裂紋性。
圖4是表示Si量對含Mo奧氏體不銹鋼的耐應力腐蝕裂紋性的影響。隨著Si量 的減少，應力腐蝕裂紋長度變短，故可提高含Mo奧氏體不銹鋼的耐應力腐蝕裂紋性。
圖5是表示N量對含Mo奧氏體不銹鋼的耐應力腐蝕裂紋性的影響。隨著N量的 減少，應力腐蝕裂紋長度變短，故可提高含Mo奧氏體不銹鋼的耐應力腐蝕裂紋性。
圖6是表示(Cr當量)_(Ni當量)對含Mo奧氏體不銹鋼的耐應力腐蝕裂紋性的影 響。隨著(Cr當量)-(Μ當量)的值增大，耐應力腐蝕裂痕長度變短，故可提高含Mo奧氏 體不銹鋼的耐應力腐蝕裂紋性。但，耐應力腐蝕裂痕峰在特定值時并且如果(Cr當量)-(附 當量)進一步增大時，則耐應力腐蝕裂紋性降低。
圖7是表示Cr當量/M當量對含Mo奧氏體不銹鋼的耐應力腐蝕裂紋性的影響。 隨著Cr當量/M當量的減少，應力腐蝕裂痕長度變短，故可提高含Mo奧氏體不銹鋼的耐應 力腐蝕裂紋性。
圖8是表示垛堆層錯能[由下式(1)所計算的值]對含Mo奧氏體不銹鋼的耐應 力腐蝕裂紋性的影響(最大裂紋長度)。
SFE(mj/m2) = 25. 7+6. 2XNi+410XC-0. 9XCr-77XN-13XSi-1. 2XMn. . . (1)
隨著垛堆層錯能的增大，應力腐蝕裂紋長度變短，故可提高含Mo低碳奧氏體不銹 鋼的耐應力腐蝕裂紋性。發(fā)現在垛堆層錯能為100(mJ/m2)或更高時，具有特別優(yōu)異的特性。
表4試驗條件
發(fā)現，依據本發(fā)明如合金含有的Cr量在17%或以上，最好20%或以上、N量在 0.01%或以下、Si量在0. 或以下，最好0. 02%或以下，則其應力腐蝕裂紋的發(fā)生會大幅 地向長壽命一側移動。
再者由表1所示的試驗材料，加工成圖9所示形狀的試驗片。將這試驗片，在圖10 所示的高壓釜中以表5所示的試驗條件進行應力腐蝕裂紋擴展的試驗。在圖10所示的應 力腐蝕裂紋擴展試驗用的循環(huán)式高壓釜中，以補給水槽30調整水質，水以N2氣脫氣。然后 通過高壓定量泵(補給水泵)31經預熱器34將高溫高壓水送至作為試驗容器35的高壓釜 中，并使部分高溫度高壓水進行循環(huán)。在預熱器34的前段設有連接冷卻器33的熱交換器
1332。在試驗容器35附近設置加熱器36。
在圖11中將試驗材料12、15、19及碳化物沉積材料的結果與慣用材料(316NG) — 起顯示，以研究添加&、添加B、添加Hf、晶間碳化物沉淀處理對含Mo奧氏體不銹鋼的應力 腐蝕裂紋擴展速度的影響。發(fā)現，如果進行ττ的添加、B的添加、Hf的添加、晶間碳化物沉 淀處理等，與慣用材料相比，應力腐蝕裂紋擴展速度變小，因此，可提高含Mo奧氏體不銹鋼 的耐應力腐蝕裂紋性。
表5試驗條件
工業(yè)中的可利用性
本發(fā)明的奧氏體不銹鋼難以敏化，且具有高耐應力腐蝕裂紋性，并使成形為即使 發(fā)生耐應力腐蝕裂紋，也可使耐應力腐蝕裂紋難以擴展，所以這種奧氏體不銹鋼特別適用 于作為在高溫高壓水環(huán)境下運轉的核反應堆的各種管道及堆內結構件的構成材料。從核電 廠的安全性與可靠性的觀點而言，這種奧氏體不銹鋼在工業(yè)上的意義極大。
14
權利要求
一種具有高耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼，其中以重量％計含有0.030％以下的C、0.02％以下的Si、2.0％以下的Mn、0.03％以下的P、0.002％以下的S、11％～26％的Ni、17％～30％的Cr、3％以下的Mo、及0.003％以下的N；余量為Fe及不可避免的雜質，并且，以下式(1)計算的垛堆層錯能SFE為100mJ/m2以上，SFE mJ/m2＝25.7+6.2×Ni+410×C-0.9×Cr-77×N-13×Si-1.2×Mn...(1)。
2.一種具有高耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼，其中以重量％計含有 0. 030%以下的C、.0. 02%以下的Si、.2.0%以下的Mn、.0. 03%以下的P、.0. 002%以下的S、.11% 26%的 Ni、.17% 30%的 Cr、.3%以下的Mo、.0. 003%以下的N、.0. 001%以下的Ca、.0. 001%以下的Mg、及.0. 004%以下的O ；余量是Fe及不可避免的雜質，并且，以下式(1)計算的垛堆層錯能SFE為lOOmJ/m2以上，SFE mj/m2 = 25. 7+6. 2XNi+410XC-0. 9XCr-77XN-13XSi-l. 2XMn. . . (1)。
3.一種具有高耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼，其中以重量％計含有 0. 030%以下的C、.0. 02%以下的Si、 2.0%以下的Mn、 0. 03%以下的P、 0. 002%以下的S、 11% 26%的 Ni、 17% 30%的 Cr、 3%以下的Mo、 0. 003%以下的N、(0. 001%以下的Ca、(0. 001%以下的Mg、0. 004%以下的O、及(0.01%以下的&、B或Hf中的至少任1種；余量是Fe及不可避免的雜質，并且，以下式(1)計算的垛堆層錯能SFE為lOOmJ/m2以上，SFE mj/m2 = 25. 7+6. 2XNi+410XC-0. 9XCr-77XN-13XSi-l. 2XMn. . . (1)。
4.如權利要求
1的具有高耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼，其中， (Cr當量)_(Ni當量)在-5% +7%之間的范圍內，其中，Cr當量由Cr當量=(Cr重量％ ) + (Mo重量％ )+l. 5X (Si重量％ )+0. 5X (Nb 重量 ％ )或 Cr 當量=(Cr 重量 ％ )+1· 37X (Mo 重量 ％ )+1· 5X (Si 重量 ％ )+3X (Ti 重 量％ )+2X (Nb重量％ )得到；Ni當量由Ni當量=(Ni重量％ )+30X (C重量％ )+30X (N 重量％ ) +0. 5 X (Mn重量％ )或Ni當量=(Ni重量％ ) +22 X (C重量％ ) +14. 2 X (N重 量％ )+0·31Χ (Mn重量％ ) + (Cu重量％ )得到。
5.如權利要求
2的具有高耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼，其中， (Cr當量)-(Ni當量)在-5% +7%之間的范圍內，其中，Cr當量由Cr當量=(Cr重量％ ) + (Mo重量％ )+l. 5X (Si重量％ )+0. 5X (Nb 重量 ％ )或 Cr 當量=(Cr 重量 ％ )+1. 37X (Mo 重量 ％ )+l. 5X (Si 重量 ％ )+3X (Ti 重 量％ )+2X (Nb重量％ )得到；Ni當量由Ni當量=(Ni重量％ )+30X (C重量％ )+30X (N 重量％ )+0· 5X (Mn重量％ )或Ni當量=(Ni重量％ )+22Χ (C重量％ )+14·2Χ (N重 量％ )+0·31Χ (Mn重量％ ) + (Cu重量％ )得到。
6.如權利要求
3的具有高耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼，其中， (Cr當量)_(Ni當量)在-5% +7%之間的范圍內，其中，Cr當量由Cr當量=(Cr重量％ ) + (Mo重量％ )+l. 5X (Si重量％ )+0. 5X (Nb 重量 ％ )或 Cr 當量=(Cr 重量 ％ )+1· 37X (Mo 重量 ％ )+1· 5X (Si 重量 ％ )+3X (Ti 重 量％ )+2X (Nb重量％ )得到；Ni當量由Ni當量=(Ni重量％ )+30X (C重量％ )+30X (N 重量％ )+0· 5X (Mn重量％ )或Ni當量=(Ni重量％)+22X (C重量％ )+14· 2X (N重 量％ )+0·31Χ (Mn重量％ ) + (Cu重量％ )得到。
7.如權利要求
1至6中任一項的具有高耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼，其中， Cr當量/Ni當量是0.7 1.4，其中，Cr當量由Cr當量=(Cr重量％ ) + (Mo重量％ )+l. 5X (Si重量％ )+0. 5X (Nb 重量 ％ )或 Cr 當量=(Cr 重量 ％ )+1· 37X (Mo 重量 ％ )+1· 5X (Si 重量 ％ )+3X (Ti 重 量％ )+2X (Nb重量％ )得到；Ni當量由Ni當量=(Ni重量％ )+30X (C重量％ )+30X (N 重量％ )+0·5Χ(Μη重量％ )或Ni當量=(Ni重量％ )+22X(C重量％ )+14·2Χ(Ν重 量％ )+0. 31 X (Cu重量％ )得到。
8.一種不銹鋼的制造方法，其中將權利要求
1至7中任一項的奧氏體不銹鋼構成的鋼 坯在1000°C 1150°C下進行固溶熱處理。
9.一種不銹鋼的制造方法，其中將權利要求
1至7中任一項的奧氏體不銹鋼構成的 鋼坯在1000°C 1150°C下進行固溶熱處理后，進行10 30%的冷加工，其后在600°C 800°C溫度下進行碳化物晶界析出熱處理1 50小時。
10.一種在核反應堆內的結構件，它是由權利要求
1至7中任一項的奧氏體不銹鋼形成的。
11.一種核反應堆用管道，它是由權利要求
1至7中任一項的奧氏體不銹鋼形成的。
12.—種在核反應堆內的結構件，它是由按權利要求
8或9的制造方法所獲得的不銹鋼 形成的。
13.一種核反應堆用管道，它是由按權利要求
8或9的制造方法所獲得的不銹鋼形成的。
專利摘要
本發(fā)明是關于一種具有優(yōu)良耐應力腐蝕裂紋性的奧氏體不銹鋼，其特征是以重量％計它含有C0.030％或以下、Si0.1％或以下、Mn2.0％或以下、P0.03％或以下、S0.002％或以下、Ni11％～26％、Cr17％～30％、Mo3％以下、N0.01％或以下，殘余部分主要為Fe及不可避免的雜質。也涉及一種奧氏體不銹鋼的制造方法，其中上述奧氏體不銹鋼的鋼坯是在1000℃～1150℃下進行固溶處理、此外也涉及使用這種奧氏體不銹鋼制造用于核反應堆的管道及反應堆內部的結構件。
文檔編號C21D6/02GKCN1942596 B發(fā)布類型授權 專利申請?zhí)朇N 200580007157
公開日2010年11月17日 申請日期2005年1月13日
發(fā)明者三牧英仁, 坂口康弘, 大木俊, 巖村俊彥, 平沼巨樹, 種池正樹, 穴原直樹, 米澤利夫, 金崎宏, 鈴木俊一, 高守謙郎 申請人:三菱重工業(yè)株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4), 非專利引用 (1),