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公開番号2025126458
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-29
出願番号2024022652
出願日2024-02-19
発明の名称オーステナイト系ステンレス鋼帯または鋼板およびそれらの製造方法、ならびに、高圧水素ガス用機器または液体水素用機器
出願人日本冶金工業株式会社
代理人弁理士法人銀座マロニエ特許事務所
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250822BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】高圧水素ガス環境、液体水素環境で使用される材料を高機能化・安定化できる技術を提供する。
【解決手段】C:0.040～0.100%、Si:0.25～1.00%、Mn:13.50～18.50%、P:0.020～0.045%、S:0.0001～0.0020%、Ni:4.00～8.00%、Cr:16.50～18.00%、Mo:0.05～2.00%、Cu:0.05～1.00%、N:0.12～0.45%、Al:0.002～0.020%、Sn:0.002～0.016%、Co:0.06～1.00%、および、O:0.0001～0.0050%、を成分組成として含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
質量基準で、
Ｃ：０．０４０～０．１００％、
Ｓｉ：０．２５～１．００％、
Ｍｎ：１３．５０～１８．５０％、
Ｐ：０．０２０～０．０４５％、
Ｓ：０．０００１～０．００２０％、
Ｎｉ：４．００～８．００％、
Ｃｒ：１６．５０～１８．００％、
Ｍｏ：０．０５～２．００％、
Ｃｕ：０．０５～１．００％、
Ｎ：０．１２～０．４５％、
Ａｌ：０．００２～０．０２０％、
Ｓｎ：０．００２～０．０１６％、
Ｃｏ：０．０６～１．００％、および、
Ｏ：０．０００１～０．００５０％、
を成分組成として含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる、オーステナイト系ステンレス鋼。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
前記成分組成が、さらに、質量基準で、Ｎｂ：０．０５～０．５０％およびＶ：０．０５～０．５０％のうちから１種または２種を含み、Ｗ：０．０２～１．２０％およびＢ：０．０００５～０．００５０％を含み、下記関係式（１）および（２）を満足する、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼。
（１）式
１．００≦１０×Ｃ／Ｎ≦５．５０
（２）式
１．５×Ｓｎ＋Ｂ≧０．００６０
上記式中の元素記号は質量百分率であらわす各元素の含有量を示す。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成分組成を有する鋼帯または鋼板であって、焼鈍および酸洗後の表層の結晶粒界の幅に対する粒界の深さの比が１．５以下である、オーステナイト系ステンレス鋼帯または鋼板。
【請求項４】
請求項１または２に記載の成分組成を有する合金を溶製し、連続鋳造して鋼片とする工程と、
前記鋼片を熱間圧延し、熱延合金板とする工程と、
前記熱延合金板を冷間圧延し、冷延合金板とする工程と、
前記冷延合金板を最終焼鈍し、表面を酸洗仕上げする工程を含む、オーステナイト系ステンレス鋼帯または鋼板の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載のオーステナイト系ステンレス鋼帯または鋼板からなる、高圧水素ガス用機器または液体水素用機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧水素ガス用機器、または液体水素用機器などに使用されるオーステナイト系ステンレス鋼に関するものである。本明細書中で数値の範囲を表す「ｘ～ｙ」は「ｘ以上ｙ以下」を意味し、境界値を含む。質量の単位「ｔ」は１０００ｋｇを表す。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の問題が顕著化し、多くの議論が行われた結果、水素エネルギーの利用促進が強力に進められている。高圧水素ガス用の機器では、実用化が本格的に進んでおり、この過程で使用材料の特性評価が精力的に行われ、高強度を特徴とするステンレス鋼が提案されている。
【０００３】
たとえば、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）のプロジェクトとして、既存鋼の特性把握、使用環境の拡大を図った例（ＮＥＤＯ平成２５年度～平成２９年度成果報告書）がある。そこでは、ＳＵＳ３１６、ＳＵＨ６６０、海外規格品であるＸＭ－１９（ＡＳＭＥＳＡ－２４０／ＵＮＳＳ２０９１０、商品名：Ｎｉｔｒｏｎｉｃ５０相当材）が高圧水素ガス環境で使用できる材料として認定されている。
【０００４】
また、特許文献１～４には、Ｍｎを添加することで窒素の含有量を高め、Ｎｂ、Ｖを含有するオーステナイト系ステンレス鋼が提案されている。いずれも、化学組成の最適化、結晶粒径の制御などで高圧水素ガス環境での高強度を達成している。
【０００５】
実際の構造物では、溶接による製造が必須であり、これについても提案がされている。たとえば、特許文献５では、ガスタングステン溶接が可能な材料が提案されている。このように実用化のための提案が材料分野でも進んでおり、今後もこの傾向は拡大していくものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２００４／０８３４７６号
国際公開第２００４／０８３４７７号
国際公開第２００４／１１０６９５号
特開平０９－１３７２５５号公報
特開２０１６－０７４９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術には以下の問題があった。
すなわち、一般的なステンレス鋼帯や鋼板は、溶解－精錬－連続鋳造したスラブを熱間圧延した帯や板に固溶化熱処理を施した後、酸洗を行ったものが提供される。つまり、表面状態としては、酸洗後の状態で構造物を製造するために使用されるのが一般的である。したがって、この表面仕上げでの特性が重要である。しかしながら、高圧水素ガス環境の特性評価として行われる低歪速度引張試験（ＳＳＲＴ：ＳｌｏｗＳｔｒａｉｎＲａｔｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅ）では、丸棒試験片や機械加工により板状試験片を使って評価している。さらなる高機能化、安定化のためには、酸洗仕上げを施した表面を有する試験片での評価が有効である。しかしながら、これまでこの様な検討は行われていない。
【０００８】
それゆえ、本発明では、高圧水素ガス環境、液体水素環境で使用される材料について、量産工程で製造される表面仕上げにおいて、水素による脆性挙動を抑制・改善することで高機能化・安定化できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を有利に解決する本発明にかかるオーステナイト系ステンレス鋼は、質量基準で、Ｃ：０．０４０～０．１００％、Ｓｉ：０．２５～１．００％、Ｍｎ：１３．５０～１８．５０％、Ｐ：０．０２０～０．０４５％、Ｓ：０．０００１～０．００２０％、Ｎｉ：４．００～８．００％、Ｃｒ：１６．５０～１８．００％、Ｍｏ：０．０５～２．００％、Ｃｕ：０．０５～１．００％、Ｎ：０．１２～０．４５％、Ａｌ：０．００２～０．０２０％、Ｓｎ：０．００２～０．０１６％、Ｃｏ：０．０６～１．００％、および、Ｏ：０．０００１～０．００５０％、を成分組成として含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１０】
なお、本発明にかかるオーステナイト系ステンレス鋼は、前記成分組成が、さらに、質量基準で、Ｎｂ：０．０５～０．３０％およびＶ：０．０５～０．５０％のうちから１種または２種を含み、Ｗ：０．０２～１．２０％およびＢ：０．０００５～０．００５０％を含み、下記関係式（１）および（２）を満足することがより好ましい課題解決手段になる。
（１）式
１．００≦１０×Ｃ／Ｎ≦５．５０
（２）式
１．５×Ｓｎ＋Ｂ≧０．００６０
上記式中の元素記号は質量百分率であらわす各元素の含有量を示す。
（【００１１】以降は省略されています）

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