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WO2022113466A1 - オーステナイト系ステンレス鋳鋼およびオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法 - Google Patents

オーステナイト系ステンレス鋳鋼およびオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2022113466A1
WO2022113466A1 PCT/JP2021/032593 JP2021032593W WO2022113466A1 WO 2022113466 A1 WO2022113466 A1 WO 2022113466A1 JP 2021032593 W JP2021032593 W JP 2021032593W WO 2022113466 A1 WO2022113466 A1 WO 2022113466A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cast steel
austenitic stainless
stainless cast
carbides
less
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/032593
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English (en)
French (fr)
Inventor
忠暉 中村
伸彦 齋藤
伸好 駒井
憩太 橋本
勇哉 紺野
Original Assignee
三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 filed Critical 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社
Priority to DE112021003049.3T priority Critical patent/DE112021003049T5/de
Priority to US18/018,021 priority patent/US20230272496A1/en
Priority to CN202180058651.4A priority patent/CN116057187A/zh
Publication of WO2022113466A1 publication Critical patent/WO2022113466A1/ja

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    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/004—Dispersions; Precipitations

Definitions

  • This disclosure relates to austenitic stainless cast steel and austenitic stainless cast steel manufacturing method. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-197385 filed in Japan on November 27, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Turbochargers and gas turbines get hot when used. Therefore, materials used for turbochargers and gas turbines are required to have excellent heat resistance such as oxidation resistance, high strength at high temperatures, and thermal fatigue characteristics.
  • Patent Document 1 contains Ni as a main component, and contains Cr in an amount required for high temperature corrosion resistance and a solid solution strengthening element in an amount required for solid solution strengthening as a carbide forming element.
  • a nozzle for a gas turbine is disclosed, which comprises a casting and has a structure in which eutectic carbides and secondary carbides of a desired size are dispersed in a matrix.
  • the nozzle for a gas turbine disclosed in Patent Document 1 is composed of an expensive Ni-based alloy, and a lower cost material is required. Further, at present, in turbochargers, in order to improve fuel efficiency, the exhaust gas temperature tends to rise, and heat resistance at a higher temperature than that of conventional austenitic stainless cast steel is required.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present disclosure is to provide an austenitic stainless cast steel having excellent heat resistance at low cost and a method for producing the same.
  • the austenitic stainless cast steel according to the present disclosure has an average number Nc of carbides having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more per unit area of 6.0 ⁇ 10-2 pieces / ⁇ m 2 or more in a cross section when heated at 1000 ° C.
  • Ngb average number of carbides having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more in the vicinity of the grain boundaries of austenitic crystal grains per unit area.
  • the method for producing austenitic stainless cast steel according to the present disclosure includes a heating step of heating the cast austenitic stainless cast steel at a heating temperature of 1100 ° C to 1250 ° C.
  • the average number Nc per unit area of the carbide having a circular equivalent diameter of 500 nm or more at the center of the austenitic crystal grains is 6.0 ⁇ 10. -2 pieces / ⁇ m 2 or more.
  • the austenitic stainless cast steel of the present disclosure can obtain high heat resistance due to the above effects.
  • the vicinity of the grain boundaries of the austenite crystal grains is defined as "a region from the grain boundaries of the austenite crystal grains to 10 ⁇ m”
  • the central portion of the austenite crystal grains is "a region other than the vicinity of the grain boundaries of austenite (however, no precipitation). Areas are excluded) ”.
  • the numerical range represented by using “-” means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.
  • the temperature such as the heating temperature is the temperature of the surface of the austenite cast steel.
  • the average number Nc per unit area of the carbide having a circular equivalent diameter of 500 nm or more at the center of the austenitic crystal grains is 6.0 ⁇ . 10-2 pieces / ⁇ m 2 or more.
  • the heating time at 1000 ° C. is not particularly limited, and is, for example, 30 minutes.
  • the equivalent diameter of a circle means the diameter of a circle having an area equal to the projected area of the particles.
  • the average number of more preferable carbides per unit area is 6.5 ⁇ 10-2 pieces / ⁇ m 2 or more.
  • a more preferable average number of carbides per unit area is 7.0 ⁇ 10-2 / ⁇ m 2 or more.
  • the average number Nc of carbides having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more in the center of the austenite crystal grains per unit area is 6.0 ⁇ 10 ⁇ 2 / ⁇ m. It becomes 2 or more.
  • Nc may be 6.0 ⁇ 10 ⁇ 2 pieces / ⁇ m 2 or more before heating at 1000 ° C.
  • the carbide is preferably M 23 C 6 when the metal element is M (M: Fe, Cr, Nb) and the carbon element is C.
  • Carbides can be analyzed, for example, by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX).
  • FIG. 1 is an optical microscope image of an austenitic stainless cast steel according to the first embodiment. In the case of FIG. 1, the carbide appears as a black region in the central part of the austenite crystal grain.
  • the number of carbides having a circle equivalent diameter of 500 nm or more in a perfect circle with a diameter of 10 ⁇ m was measured at 10 arbitrary points in the crystal grains of the obtained observation image, and the number of obtained carbides and the area where the carbides were measured were measured.
  • the average number Nc per unit area can be calculated from the area of.
  • Ngb / Nc less than 0.50
  • the average number of the austenitic crystal grains having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more at the center of the austenitic crystal grains per unit area is Nc, and the austenitic crystal grains are defined as Nc.
  • Ngb / Nc is less than 0.50 when the average number of carbides having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more in the vicinity of the grain boundaries per unit area is Ngb.
  • a more preferable Ngb / Nc is 0.40 or less.
  • a more preferable Ngb / Nc is 0.30 or less.
  • Ngb / Nc may be 0.02 or more.
  • the number of carbides precipitated is reduced in the vicinity of the grain boundaries of the austenite crystal grains by heating. This makes it possible to increase the ductility of the metal structure.
  • the heating time at 1000 ° C. is not particularly limited, and is, for example, 30 minutes.
  • Ngb / Nc may be less than 0.50 before heating at 1000 ° C.
  • Ngb / Nc can be measured by the following method.
  • the austenitic stainless cast steel after heating at 1000 ° C. is cut, the cut surface is etched with hydrochloric acid picric acid, and observed with an optical microscope (magnification 1000 times).
  • 10 arbitrary points are selected at each of the central part of the crystal grain and the vicinity of the grain boundary, and the number of carbides having a circle equivalent diameter of 500 nm or more in a perfect circle of 10 ⁇ m is measured at each place. .. Nc is calculated from the number of carbides in the central portion obtained and the area of the region where the carbides are measured.
  • Ngb can be calculated from the number of carbides in the vicinity of the obtained grain boundaries and the area of the region where the carbides are measured.
  • Ngb / Nc is calculated from the obtained Ngb and Nc.
  • the heating time at 1000 ° C. is not particularly limited, and is, for example, 30 minutes.
  • the average width of the non-precipitation region is 1.5 ⁇ m to 20 ⁇ m
  • the width of the non-precipitation region is preferably 1.5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the average width of the non-precipitation region can be measured by the following method.
  • the austenitic stainless cast steel after heating at 1000 ° C. is cut, the cut surface is etched with hydrochloric acid picric acid, and observed with an optical microscope (magnification: 300 times).
  • 50 carbides having a circle equivalent diameter of 500 nm or more near the grain boundaries of the austenite crystal grains are arbitrarily selected, and the inscribed circle between each carbide and the nearest grain boundary is set.
  • the average value of the diameters of the set 50 inscribed circles is calculated, and the average value is used as the average width of the non-precipitation region.
  • the heating time at 1000 ° C. is not particularly limited, and is, for example, 30 minutes.
  • the chemical composition of the austenitic stainless cast steel according to the first embodiment is, for example, in mass%, C: 0.3% to 0.5%, Mn: 2.0% or less, P: 0.04% or less, S: 0.03% or less, Si: 1.0% to 2.5%, Ni: 36% to 39%, Cr: 18% to 21%, Mo: 0.5% or less, Nb: 1.2 to 1.8%, the balance is iron and impurities.
  • C 0.3% to 0.5%
  • Mn 2.0% or less
  • P 0.04% or less
  • S 0.03% or less
  • Si 1.0% to 2.5%
  • Ni 3.6% to 39%
  • Cr 18% to 21%
  • Mo 0.5% or less
  • Nb 1.2 to 1.8%
  • the balance is iron and impurities.
  • C 0.3% -0.5% C is an element for forming carbides. If the C content is less than 0.3%, an appropriate amount of carbide may not be formed. Therefore, the C content is preferably 0.3% or more. When the C content is more than 0.5%, excess carbide is formed. Therefore, the C content is preferably 0.5% or less.
  • Mn 2.0% or less Mn is an element that has a deoxidizing effect and contributes to the stabilization of austenite. However, if the Mn content is more than 2.0%, the austenitic stainless cast steel may become embrittlement. Therefore, the Mn content is preferably 2.0% or less. More preferably, the Mn content is 1.5% or less. The Mn content is more preferably 1.0% or less. It is not necessary to set a lower limit for the Mn content, but if the Mn content is extremely low, the deoxidizing effect cannot be sufficiently obtained. Therefore, the Mn content is preferably 0.0001% or more.
  • P 0.04% or less P is contained in austenitic stainless cast steel as an impurity.
  • the P content is more than 0.04%, the ductility is lowered. Therefore, the P content is preferably 0.04% or less.
  • the P content is more preferably 0.03% or less, still more preferably 0.02% or less. Since the P content is an impurity, it is preferable to reduce it as much as possible, but if the P content is extremely low, the manufacturing cost increases. Therefore, the P content is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.0005% or more.
  • S 0.03% or less S is contained in austenitic stainless cast steel as an impurity. If the S content is more than 0.03%, the ductility of the austenitic stainless cast steel may decrease. Therefore, the S content is preferably 0.03% or less. A more preferable S content is 0.02% or less. Since S is an impurity, it is preferable to reduce it as much as possible, but if the S content is extremely low, the manufacturing cost increases. Therefore, the S content is preferably 0.0001% or more. The S content is more preferably 0.0005% or more.
  • Si 1.0% -2.5%
  • Si is an element that has a deoxidizing effect and contributes to the improvement of corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures.
  • the Si content is preferably 2.5% or less.
  • the Si content is more preferably 2.0% or less.
  • the Si content is more preferably 1.5% or less. If the Si content is less than 1.0%, the deoxidizing effect may not be sufficiently obtained. Therefore, the Si content is preferably 1.0% or more.
  • a more preferable Si content is 1.1% or more.
  • Ni 36% -39%
  • Ni is an element effective for obtaining austenite and contributes to austenite stability. If Ni is less than 36%, the above effect may not be obtained. Therefore, the Ni content is preferably 36% or more. If a large amount of Ni is contained, the cost increases. Therefore, the Ni content is preferably 39% or less. The Ni content is more preferably 38% or less.
  • Cr 18% to 21% Cr contributes to the improvement of oxidation resistance at high temperatures and is an element necessary for forming carbides. If the Cr content is less than 18%, the above effect may not be obtained. Therefore, the Cr content is preferably 18% or more. However, if the Cr content is more than 21%, the stability of austenite at high temperatures may decrease. Therefore, the Cr content is preferably 21% or less. A more preferable Cr content is 20% or less.
  • Mo 0.5% or less Mo is a solid solution strengthening element. If the Mo content is more than 0.5%, the stability of austenite may decrease. Therefore, the Mo content is preferably 0.5% or less. The Mo content is more preferably 0.4% or less. In order to obtain the effect of Mo, the Mo content is preferably 0.01% or more.
  • Nb 1.2-1.8% Nb is an element that forms carbides. If the Nb content is less than 1.2%, suitable carbides may not be formed. Therefore, the Nb content is preferably 1.2% or more. The Nb content is more preferably 1.3% or more. If the Nb content is more than 1.8%, a large amount of carbide may be deposited. Therefore, the Nb content is preferably 1.8% or less. The Nb content is more preferably 1.7% or less.
  • Residue Iron and Impurities
  • the balance is iron and impurities.
  • the impurity is a component mixed in the raw material and the manufacturing process when the austenitic stainless cast steel is manufactured. Impurities are allowed to the extent that the effects of the austenitic stainless cast steel of the present disclosure can be obtained.
  • the chemical composition of austenitic stainless cast steel can be analyzed using a known method. For example, it can be measured by inductively coupled plasma mass spectrometry.
  • the austenitic stainless cast steel according to the first embodiment is manufactured by, for example, the following method.
  • the composition components constituting the austenitic stainless cast steel are melted, and the obtained molten metal is injected into a predetermined mold to obtain cast steel.
  • Heating process Next, a heating step of heating the obtained cast steel at a heating temperature of 1100 ° C to 1250 ° C is carried out.
  • the heating temperature is in the temperature range of 1100 to 1250 ° C.
  • the chemical composition of the austenitic stainless cast steel is uniformly dissolved in the entire crystal grain, which is preferable.
  • the heating time is 5 minutes or more, the chemical components of the austenitic stainless cast steel are uniformly dissolved in the entire crystal grains, which is preferable.
  • the upper limit of the heating time is not particularly limited, but it may be 60 minutes because there is not much change even if it is heated for 60 minutes or more.
  • the cast steel is cooled from the heating temperature to 500 ° C. at an average cooling rate of less than 100 ° C./hour by performing a slow cooling step.
  • the average cooling rate is preferably 65 ° C./hour or less.
  • the elements precipitate as carbides and grow. Carbides grow up to the equilibrium volume, but after reaching the equilibrium volume, Ostwald ripening causes the relatively small carbides to disappear and the relatively large carbides to grow. Since there are coarse carbides at the grain boundaries, the elements near the grain boundaries gather at the coarse carbides at the grain boundaries and grow, so that the carbides near the grain boundaries decrease.
  • the average number of carbides having a circular equivalent diameter of 500 nm or more at the center of the austenitic crystal grains per unit area is 6.0 ⁇ 10 ⁇ . 2 pieces / ⁇ m 2 or more.
  • the heating time at 1000 ° C. is not particularly limited, and is, for example, 30 minutes.
  • the average number of more preferable carbides per unit area is 6.5 ⁇ 10-2 pieces / ⁇ m 2 or more.
  • a more preferable average number of carbides per unit area is 7.0 ⁇ 10-2 / ⁇ m 2 or more.
  • the average number of carbides having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more in the center of the austenite crystal grains per unit area is 6.0 ⁇ 10-2 / ⁇ m 2 . That is all.
  • the carbide is preferably M 23 C 6 when the metal element is M (M: Fe, Cr, Nb) and the carbon element is C.
  • FIG. 2 is an optical microscope image of the austenitic stainless cast steel according to the second embodiment after heating at 1000 ° C. In the case of FIG. 2, the carbide appears as a black region in the central part of the austenite crystal grain.
  • the number of carbides with a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more was measured at 10 arbitrary points on the obtained observation image, and the average number of carbides per unit area was calculated from the number of obtained carbides and the area of the measured area of carbides. Can be calculated.
  • the average number of the austenitic crystals having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more at the center of the austenitic crystal grains per unit area is Nc, and the austenitic crystals are used.
  • Ngb the average number of carbides having a circle equivalent diameter of 500 nm or more near the grain boundaries per unit area
  • Ngb / Nc is 0.50 to 1.30.
  • the drawing means the amount of change in the cross-sectional area at the fractured portion after the tensile test with respect to the cross-sectional area before the tensile test.
  • a more preferable Ngb / Nc is 0.70 or more.
  • a more preferable Ngb / Nc is 0.85 or more.
  • a more preferable Ngb / Nc is 1.05 or less.
  • a more preferable Ngb / Nc is 1.00 or less.
  • the heating time at 1000 ° C. is not particularly limited, and is, for example, 30 minutes.
  • Ngb / Nc can be measured by the following method.
  • the austenitic stainless cast steel after heating at 1000 ° C. is cut, the cut surface is etched with hydrochloric acid picric acid, and observed with an optical microscope (magnification 1000 times).
  • 10 arbitrary points were selected at each of the central part of the austenite crystal grain and the vicinity of the grain boundary, and the number of carbides having a circle equivalent diameter of 500 nm or more in a perfect circle of 10 ⁇ m was measured at each place. do.
  • Nc is calculated from the number of carbides in the central portion of the obtained crystal grains and the area of the region where the carbides are measured.
  • Ngb can be calculated from the number of carbides in the vicinity of the obtained grain boundaries and the area of the region where the carbides are measured.
  • Ngb / Nc is calculated from the obtained Ngb and Nc.
  • the chemical composition of the austenitic stainless cast steel according to the second embodiment is, for example, in mass%, C: 0.3% to 0.5%, Mn: 2.0% or less, P: 0.04% or less, S: 0.03% or less, Si: 1.0% to 2.5%, Ni: 36% to 39%, Cr: 18% to 21%, Mo: 0.5% or less, Nb: 1.2 to 1.8%, the balance is iron and impurities.
  • the austenitic stainless cast steel according to the second embodiment is manufactured by, for example, the following method.
  • the composition components constituting the austenitic stainless cast steel are melted, and the obtained molten metal is injected into a predetermined mold to obtain cast steel.
  • Heating process Next, a heating step of heating the obtained cast steel at a heating temperature of 1100 ° C to 1250 ° C is carried out.
  • the heating temperature is in the temperature range of 1100 to 1250 ° C.
  • the chemical composition of the austenitic stainless cast steel is uniformly dissolved in the entire crystal grain, which is preferable.
  • the heating time is 5 minutes or more, the chemical components of the austenitic stainless cast steel are uniformly dissolved in the entire crystal grains, which is preferable.
  • the upper limit of the heating time is not particularly limited, but it may be 60 minutes because there is not much change even if it is heated for 60 minutes or more.
  • the cast steel is cooled from the heating temperature to 500 ° C. at an average cooling rate of 900 ° C./hour or more.
  • the average cooling rate in the cooling step means the average cooling rate from the heating temperature to 500 ° C.
  • the average cooling rate is preferably 900 ° C./hour or higher in order to prevent excessive precipitation of carbides during cooling.
  • FIG. 3 shows an optical microscope image of the obtained austenitic stainless cast steel of the second embodiment before heating at 1000 ° C.
  • a part of the grain boundary carbide is solid-solved and the structure is homogenized.
  • the average number of carbides having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more in the center of the austenitic crystal grains per unit area is 6.0 ⁇ 10-2 .
  • the average number of more preferable carbides per unit area is 6.5 ⁇ 10-2 pieces / ⁇ m 2 or more.
  • a more preferable average number of carbides per unit area is 7.0 ⁇ 10-2 / ⁇ m 2 or more.
  • the average number of carbides having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more in the center of the austenite crystal grains per unit area is 6.0 ⁇ 10-2 / ⁇ m 2 . That is all. Further, since carbides are deposited in the austenitic stainless cast steel before heating, the strength at high temperature is improved. In the austenitic stainless cast steel of the third embodiment, even after heating at 1000 ° C., the average number Nc of carbides having a circular equivalent diameter of 500 nm or more in the central portion of the austenitic crystal grains per unit area is 6.0 ⁇ 10-2 . Pieces / ⁇ m 2 or more.
  • the carbide is preferably M 23 C 6 when the metal element is M (M: Fe, Cr, Nb) and the carbon element is C.
  • the average number of carbides per unit area can be measured by the following method. Austenitic stainless cast steel before heating at 1000 ° C. is cut, the cut surface is etched with hydrochloric acid picric acid, and observed with an optical microscope (magnification 1000 times).
  • FIG. 4 is an optical microscope image of austenitic stainless cast steel according to the third embodiment. In the case of FIG. 4, the carbide appears as a black region in the central part of the austenite crystal grain.
  • the number of carbides with a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more was measured at 10 arbitrary points on the obtained observation image, and the average number of carbides per unit area was calculated from the number of obtained carbides and the area of the measured area of carbides. Can be calculated.
  • the average number of the austenitic crystal grains having an equivalent circle diameter of 500 nm or more at the center of the austenitic crystal grains per unit area is defined as Nc, and the austenitic crystal grains are formed.
  • Ngb the average number of carbides having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more near the grain boundaries per unit area
  • Ngb / Nc is 0.50 to 1.30.
  • Ngb / Nc is 0.70 or more.
  • a more preferable Ngb / Nc is 0.85 or more.
  • a more preferable Ngb / Nc is 1.05 or less.
  • a more preferable Ngb / Nc is 1.00 or less.
  • Ngb / Nc is 0.50 to 1.30 even after heating at 1000 ° C.
  • Ngb / Nc can be measured by the following method. Austenitic stainless cast steel before heating at 1000 ° C. is cut, the cut surface is etched with hydrochloric acid picric acid, and observed with an optical microscope (magnification 1000 times). In the obtained observation image, 10 arbitrary points are selected at each of the central part of the crystal grain and the vicinity of the grain boundary, and the number of carbides having a circle equivalent diameter of 500 nm or more in a perfect circle of 10 ⁇ m is measured at each place. .. Nc is calculated from the number of carbides in the central portion obtained and the area of the region where the carbides are measured. Ngb can be calculated from the number of carbides in the vicinity of the obtained grain boundaries and the area of the region where the carbides are measured. Ngb / Nc is calculated from the obtained Ngb and Nc.
  • the chemical composition of the austenitic stainless cast steel according to the third embodiment is, for example, in mass%, C: 0.3% to 0.5%, Mn: 2.0% or less, P: 0.04% or less, S: 0.03% or less, Si: 1.0% to 2.5%, Ni: 36% to 39%, Cr: 18% to 21%, Mo: 0.5% or less, Nb: 1.2 to 1.8%, the balance is iron and impurities.
  • the austenitic stainless cast steel according to the third embodiment is manufactured by, for example, the following method.
  • the composition components constituting the austenitic stainless cast steel are melted, and the obtained molten metal is injected into a predetermined mold to obtain cast steel.
  • Heating process Next, a heating step of heating the obtained cast steel at a heating temperature of 1100 ° C to 1250 ° C is carried out.
  • the heating temperature is in the temperature range of 1100 to 1200 ° C.
  • the chemical composition of the austenitic stainless cast steel is uniformly dissolved in the entire crystal grain, which is preferable.
  • the heating time is 5 minutes or more, the chemical components of the austenitic stainless cast steel are uniformly dissolved in the entire crystal grains, which is preferable.
  • the upper limit of the heating time is not particularly limited, but it may be 60 minutes because there is not much change even if it is heated for 60 minutes or more.
  • the cast steel is cooled from the heating temperature to 500 ° C. at an average cooling rate of 900 ° C./hour or more.
  • the average cooling rate in the cooling step means the average cooling rate from the heating temperature to 500 ° C.
  • the average cooling rate is preferably 900 ° C./hour or higher in order to prevent excessive precipitation of carbides during cooling.
  • an aging step of heating the obtained cast steel in a temperature range of 900 ° C. to 1050 ° C. (aging temperature) for 1 hour or more is carried out.
  • the aging temperature is in the temperature range of 900 ° C. to 1050 ° C.
  • uniform carbides can be precipitated, which is preferable.
  • the heating time is 1 hour or more, uniform carbides can be precipitated, which is preferable.
  • a second cooling step is carried out on the cast steel after the aging step is carried out, in which the cast steel is cooled from the aging temperature to 500 ° C. at an average cooling rate of 900 ° C./hour or more.
  • the average cooling rate of the second cooling step means the average cooling rate from the aging temperature to 500 ° C.
  • the average cooling rate is preferably 900 ° C./hour or higher in order to prevent excessive precipitation of carbides during cooling.
  • Example 1 The chemical composition is by mass%, C: 0.34%, Mn: 0.89%, P: 0.021%, S: 0.007%, Si: 1.13%, Ni: 36.33%, Austenitic stainless steel castings with Cr: 18.77%, Mo: 0.02%, Nb: 1.28%, and the balance of iron and impurities are heated at a heating temperature of 1250 ° C. for 60 minutes to heat them. After that, it was cooled from 1250 ° C. to 500 ° C. at an average cooling rate of 65 ° C./hour to obtain an austenitic stainless cast steel of Example 1.
  • Example 2 The chemical composition is by mass%, C: 0.34%, Mn: 0.89%, P: 0.021%, S: 0.007%, Si: 1.13%, Ni: 36.33%, Austenitic stainless steel castings with Cr: 18.77%, Mo: 0.02%, Nb: 1.28%, and the balance of iron and impurities are heated at a heating temperature of 1250 ° C. for 60 minutes to heat them. After that, it was cooled from 1250 ° C. to 500 ° C. at an average cooling rate of 4000 ° C./hour to obtain an austenitic stainless cast steel of Example 2.
  • Example 3 The chemical composition is by mass%, C: 0.34%, Mn: 0.89%, P: 0.021%, S: 0.007%, Si: 1.13%, Ni: 36.33%, Austenitic stainless steel castings with Cr: 18.77%, Mo: 0.02%, Nb: 1.28%, and the balance of iron and impurities are heated at a heating temperature of 1250 ° C. for 60 minutes to heat them. After that, it was cooled from 1250 ° C. to 500 ° C. at an average cooling rate of 4000 ° C./hour. After cooling, aging treatment was performed at 950 ° C. for 600 minutes, and the mixture was cooled from 950 ° C. to 500 ° C. at an average cooling rate of 3200 ° C./hour to obtain an austenitic stainless cast steel of Example 3.
  • Comparative Example 1 The chemical composition is by mass%, C: 0.34%, Mn: 0.89%, P: 0.021%, S: 0.007%, Si: 1.13%, Ni: 36.33%, An untreated product of an austenitic stainless steel casting having Cr: 18.77%, Mo: 0.02%, Nb: 1.28%, and the balance being iron and impurities was used as the austenitic stainless cast steel of Comparative Example 1.
  • the Ngb / Nc of the austenitic stainless cast steel of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 after heating was measured by the following method. Austenitic stainless cast steel heated at 1000 ° C. for 30 minutes was cut, and the cut surface was etched with picric acid hydrochloric acid and observed with an optical microscope (magnification 1000 times). In the obtained observation image, 10 arbitrary points were selected at each of the central part of the crystal grain and the vicinity of the grain boundary, and the number of carbides having a circle equivalent diameter of 500 nm or more in a perfect circle of 10 ⁇ m was measured at each place. ..
  • Nc was calculated from the number of carbides obtained in the central portion and the area of the region where the carbides were measured.
  • Ngb was calculated from the number of carbides in the vicinity of the obtained grain boundaries and the area of the region where the carbides were measured.
  • Ngb / Nc was calculated from the obtained Ngb and Nc. The results are shown in Table 1.
  • the average width of the non-precipitation region of the austenitic stainless cast steel of Example 1 can be measured by the following method. Austenitic stainless cast steel after heating at 1000 ° C. for 30 minutes was cut, and the cut surface was electrolytically corroded with nitric acid and observed with an optical microscope (magnification: 300 times). In the obtained observation image, 50 carbides having a circle equivalent diameter of 500 nm or more near the grain boundaries of the austenite crystal grains were arbitrarily selected, and the inscribed circle between each carbide and the nearest grain boundary was set. The average value of the diameters of the set 50 inscribed circles was calculated, and the average value was taken as the average width of the non-precipitation region. The results are shown in Table 1. A value of 0.0 in Table 1 indicates that there is no precipitation-free region.
  • Test strength The tensile strength at high temperature was measured according to JIS G0567: 2012. The shape of the test piece is described in JIS G 0567: 2012 Annex A. The test piece with a brim described in 5 was used. The test temperature was 1000 ° C. The results are shown in Table 1.
  • the austenitic stainless cast steels of Examples 1 to 3 according to the present embodiment were superior in heat resistance to the austenitic stainless cast steel of Comparative Example 1.
  • the average number Nc per unit area of carbides having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more after heating is 6.0 ⁇ 10-2 pieces / ⁇ m 2 or more, and Ngb / Nc is 0. Since it was less than 50, it had excellent extensibility.
  • Ngb / Nc is 0. Since it was less than 50, it had excellent extensibility.
  • the average number Nc per unit area of carbides having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more after heating is 6.0 ⁇ 10-2 pieces / ⁇ m 2 or more, and Ngb / Nc is 0. Since it was in the range of 50 to 1.30, it was excellent in 0.2% proof stress, tensile strength, and drawing. After the high temperature tensile test, it was found that the ductility was improved and the embrittlement was suppressed because the drawing was excellent.
  • the average number Nc per unit area of carbides having a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more after heating is 6.0 ⁇ 10-2 pieces / ⁇ m 2 or more, and Ngb / Nc is 0. Since it was in the range of 50 to 1.30, it was excellent in 0.2% proof stress, tensile strength, and drawing. After the high temperature tensile test, it was found that the ductility was improved and the embrittlement was suppressed because the drawing was excellent.
  • the austenitic stainless cast steel of Example 3 has an Nc of 6.0 ⁇ 10-2 pieces / ⁇ m 2 or more and Ngb / even in the cross section before heating at 1000 ° C. Nc was in the range of 0.50 to 1.30.
  • the austenitic stainless cast steel disclosed in the present disclosure has excellent heat resistance.
  • the austenitic stainless cast steel according to the first aspect of the present disclosure has an average number Nc per unit area of carbides having an equivalent circle diameter of 500 nm or more in the central portion of austenitic crystal grains in a cross section when heated at 1000 ° C. Is 6.0 ⁇ 10-2 pieces / ⁇ m 2 or more, and Ngb / Nc is 1 when the average number of the carbides having a circle equivalent diameter of 500 nm or more in the vicinity of the grain boundaries of austenitic crystal grains per unit area is Ngb. .30 or less.
  • the austenitic stainless cast steel according to the second aspect of the present disclosure is the austenitic stainless cast steel of (1), and the Ngb / Nc is less than 0.5.
  • the austenitic stainless cast steel according to the third aspect of the present disclosure is the austenitic stainless cast steel of (2), and has a non-precipitation region which is a region where carbides are not observed by optical microscope observation at a magnification of 300 times.
  • the width of the non-precipitation region is 1.5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the austenitic stainless cast steel according to the fourth aspect of the present disclosure is the austenitic stainless cast steel of (1), and the Ngb / Nc is 0.50 to 1.30.
  • the austenitic stainless cast steel according to the fifth aspect of the present disclosure is the austenitic cast steel of (1), and has a diameter equivalent to a circle of 500 nm or more at the center of the austenitic crystal grains in the cross section before heating at 1000 ° C.
  • the average number of carbides Nc per unit area is 6.0 ⁇ 10-2 / ⁇ m 2 or more, and the average number of carbides with a circle equivalent diameter of 500 nm or more near the grain boundaries of austenitic crystal grains is Ngb.
  • Ngb / Nc is 0.50 to 1.30.
  • the austenite-based stainless cast steel according to the sixth aspect of the present disclosure is an austenite-based stainless steel cast steel according to any one of (1) to (5), and the chemical composition of the austenite-based stainless steel cast steel is mass%.
  • the method for producing austenitic stainless cast steel according to the seventh aspect of the present disclosure includes a heating step of heating the cast austenitic stainless cast steel at a heating temperature of 1100 ° C to 1250 ° C.
  • the element can be uniformly and uniformly dissolved in the entire crystal grain.
  • the method for producing austenitic stainless cast steel according to the eighth aspect of the present disclosure is the method for producing austenitic stainless cast steel according to (7), and the average cooling rate from the heating temperature to 500 ° C. after the heating step. It comprises a slow cooling step of cooling at less than 100 ° C./hour.
  • the carbide can be advanced to near the equilibrium precipitation state, and the stability of the austenitic stainless cast steel during high temperature use can be improved.
  • the austenitic stainless cast steel according to the ninth aspect of the present disclosure is the method for producing austenitic stainless cast steel according to (7), and the average cooling rate is 900 ° C./from the heating temperature to 500 ° C. after the heating step. It is equipped with a cooling process that cools in more than an hour.
  • the method for producing austenite-based stainless cast steel according to the tenth aspect of the present disclosure is the method for producing austenite-based stainless cast steel according to (9), in a temperature range of 900 ° C. to 1050 ° C. after the cooling step. It includes an aging step of heating for 1 hour or more, and a second cooling step of cooling from the temperature range of the aging step to 500 ° C. at an average cooling rate of 900 ° C./hour or more.
  • the method for producing an austenitic stainless cast steel according to the eleventh aspect of the present disclosure is the method for producing an austenitic stainless cast steel according to any one of (7) to (10), which is the method for producing the austenitic stainless cast steel.
  • the chemical composition is mass%, C: 0.3% to 0.5%, Mn: 2.0% or less, P: 0.04% or less, S: 0.03% or less, Si: 1.0%. ⁇ 2.5%, Ni: 36% ⁇ 39%, Cr: 18% ⁇ 21%, Mo: 0.5% or less, Nb: 1.2 ⁇ 1.8%, the balance is iron and impurities.

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Abstract

このオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、１０００℃で加熱したときの断面において、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃが６．０×１０－２個／μｍ２以上であり、オーステナイト結晶粒の粒界近傍の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｇｂとしたとき、Ｎｇｂ／Ｎｃが１．３以下である。

Description

オーステナイト系ステンレス鋳鋼およびオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法
　本開示は、オーステナイト系ステンレス鋳鋼およびオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法に関する。本願は、２０２０年１１月２７日に、日本に出願された特願２０２０－１９７３８５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　ターボチャージャーやガスタービンは使用時に高温となる。そのため、ターボチャージャーやガスタービンに用いられる材料には、耐酸化性、高温時の高強度、熱疲労特性などの優れた耐熱性が要求される。
　耐熱性の条件を満たす材料としては、オーステナイト系ステンレスやＮｉ基合金がある。例えば、特許文献１には、Ｎｉを主成分とし、これに高温耐食性に必要な量のＣｒと、炭化物形成元素で且つ固溶強化に必要な量の固溶強化型元素とが含有されている鋳物からなり、マトリックス中に共晶炭化物および所望の大きさの２次炭化物が分散した組織を有することを特徴とするガスタービン用ノズルが開示されている。
日本国特開昭５７－３２３４８号公報
　しかし、特許文献１に開示のガスタービン用ノズルは、高価なＮｉ基合金から構成されており、より低コストの材料が求められている。また、現在、ターボチャージャーにおいては、燃費性能を向上させるため、排ガス温度は上昇傾向にあり、従来のオーステナイト系ステンレス鋳鋼よりも高い温度での耐熱性が求められている。
　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、低コスト、かつ、優れた耐熱性を備えるオーステナイト系ステンレス鋳鋼およびその製造方法を提供することを目的とする。
　本開示に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、１０００℃で加熱したときの断面において、円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃが６．０×１０－２個／μｍ２以上であり、オーステナイト結晶粒の粒界近傍の円相当径５００ｎｍ以上の前記炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｇｂとしたとき、Ｎｇｂ／Ｎｃが１．３０以下である。
　本開示に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法は、鋳造後のオーステナイト系ステンレス鋳鋼に、１１００℃～１２５０℃の加熱温度で加熱を行う加熱工程を備える。
　本開示の上記態様によれば、低コスト、かつ、優れた耐熱性を備えるオーステナイト系ステンレス鋳鋼およびその製造方法を提供することができる。
本開示の第１の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の加熱後の光学顕微鏡像である。 本開示の第２の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の加熱後の光学顕微鏡像である。 本開示の第２の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の加熱前の光学顕微鏡像である。 本開示の第３の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の加熱前の光学顕微鏡像である。 従来のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の加熱後の光学顕微鏡像である。
　本発明者らが耐熱性の向上について鋭意検討したところ、以下のことが分かった。
（１）繰り返しの熱応力によって、従来のオーステナイト系ステンレス鋳鋼では割れが発生する場合がある。
（２）従来のオーステナイト系ステンレス鋳鋼では、図５の円で囲った領域に示すように、加熱によって、オーステナイト結晶粒の粒界近傍に過剰な炭化物が析出する。
（３）従来のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の場合、オーステナイト結晶粒の粒界近傍に過剰な炭化物が析出することで、オーステナイト系ステンレス鋳鋼が脆化し、亀裂が粒界の炭化物に沿って進展する。
　上記の分析を基に、本発明者らが鋭意検討したところ、以下の知見が得られた。
（Ａ）オーステナイト系ステンレス鋳鋼を加熱した後の断面において、オーステナイト結晶粒の中央部の前記炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｃとし、オーステナイト結晶粒の粒界近傍の前記炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｇｂとしたとき、Ｎｇｂ／Ｎｃが１．３０以下であると、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の脆化を抑制することができる。
　本発明は、上記の知見に基づいて、本開示のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の構成を決定した。なお、本開示のオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、熱処理によって、析出物を制御するため、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃは、６．０×１０－２個／μｍ２以上である。本開示のオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、上記の効果により、高い耐熱性を得ることができる。ここで、オーステナイト結晶粒の粒界近傍は、「オーステナイト結晶粒の粒界から１０μｍまでの領域」とし、オーステナイト結晶粒の中央部とは、「オーステナイトの粒界近傍以外の領域（ただし、無析出領域は除く）」とする。なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。なお、本明細書において、加熱温度などの温度はオーステナイト鋳鋼の表面の温度とする。
＜第１の実施形態＞
　第１の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼について以下、説明する。
（Ｎｃ＝６．０×１０－２個／μｍ２以上）
　第１の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼を１０００℃で加熱したときの断面において、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃは、６．０×１０－２個／μｍ２以上である。なお、１０００℃の加熱時間は特に限定されず、例えば３０分である。ここで、円相当径とは、粒子の投影面積と等しい面積を持つ円の直径を言う。より好ましい炭化物の単位面積当たりの平均個数は、６．５×１０－２個／μｍ２以上である。さらに好ましい炭化物の単位面積当たりの平均個数は、７．０×１０－２個／μｍ２以上である。本実施形態において、炭化物の析出を熱処理によって制御することから、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃは、６．０×１０－２個／μｍ２以上となる。第１の実施形態に係るオーステナイト系鋳鋼については、１０００℃加熱前にＮｃが６．０×１０－２個／μｍ２以上であってもよい。
　炭化物は、金属元素をＭ（Ｍ：Ｆｅ、Ｃｒ，Ｎｂ）とし、炭素元素をＣとしたときに、Ｍ２３Ｃ６であることが好ましい。炭化物については、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）で分析することができる。
（Ｎｃの測定方法）
　炭化物の単位面積当たりの平均個数は、以下の方法で測定できる。１０００℃加熱した後のオーステナイト系ステンレス鋳鋼を切断し、その切断面をピクリン酸塩酸エッチングし、光学顕微鏡で観察する（倍率１０００倍）。図１は、第１の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の光学顕微鏡像である。図１の場合では、炭化物は、オーステナイト結晶粒の中央部において、黒い領域として現れる。得られた観察像の結晶粒内の任意の箇所１０か所において、直径１０μｍの正円内における円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の個数を計測し、得られた炭化物の個数と炭化物を計測した領域の面積とから、単位面積当たりの平均個数Ｎｃを算出することができる。
（Ｎｇｂ／Ｎｃ：０．５０未満）
　第１の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼を１０００℃加熱した後の断面において、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の前記炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｃとし、オーステナイト結晶粒の粒界近傍の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｇｂとしたとき、Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５０未満である。より好ましいＮｇｂ／Ｎｃは、０．４０以下である。さらに好ましいＮｇｂ／Ｎｃは、０．３０以下である。Ｎｇｂ／Ｎｃは、０．０２以上であってもよい。第１実施形態の場合、加熱によって、オーステナイト結晶粒の粒界近傍において、炭化物が析出する数が低くなる。これにより、金属組織の延性を高めることができる。なお、１０００℃の加熱時間は特に限定されず、例えば３０分である。第１の実施形態に係るオーステナイト系鋳鋼については、１０００℃加熱前にＮｇｂ／Ｎｃが０．５０未満であってもよい。
（Ｎｇｂ／Ｎｃの測定方法）
　Ｎｇｂ／Ｎｃは、以下の方法で測定できる。１０００℃加熱した後のオーステナイト系ステンレス鋳鋼を切断し、その切断面をピクリン酸塩酸エッチングし、光学顕微鏡で観察する（倍率１０００倍）。得られた観察像において、結晶粒の中央部と粒界近傍において、それぞれ任意の箇所１０か所を選び各々の箇所において１０μｍの正円内における、円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の個数を計測する。得られた中央部の炭化物の個数と炭化物を計測した領域の面積とからＮｃを算出する。また、得られた粒界近傍の炭化物の個数と炭化物を計測した領域の面積とから、Ｎｇｂを算出することができる。得られたＮｇｂおよびＮｃよりＮｇｂ／Ｎｃを算出する。なお、１０００℃の加熱時間は特に限定されず、例えば３０分である。
(無析出領域の平均幅が１．５μｍ～２０μｍ）
　第１の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼を１０００℃加熱した後の断面において、オーステナイト結晶粒内に倍率３００倍の光学顕微鏡観察において炭化物が観察されない領域である無析出領域が存在し、かつ、当該無析出領域の幅が１．５μｍ～２０μｍであることが好ましい。無析出領域が変形することによって、熱応力による亀裂の進展を抑制することができる。
（無析出領域の平均幅の測定方法）
　無析出領域の平均幅は、以下の方法で測定できる。１０００℃加熱した後のオーステナイト系ステンレス鋳鋼を切断し、その切断面をピクリン酸塩酸エッチングし、光学顕微鏡で観察する（倍率３００倍）。得られた観察像において、オーステナイト結晶粒の粒界付近の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物を任意に５０個選択し、それぞれの炭化物と最も近い粒界との内接円を設定する。設定した５０個の内接円の直径の平均値を算出し、その平均値を無析出領域の平均幅とする。なお、１０００℃の加熱時間は特に限定されず、例えば３０分である。
（化学組成）
　第１の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学組成は、例えば、質量％で、Ｃ：０．３％～０．５％、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：１．０％～２．５％、Ｎｉ：３６％～３９％、Ｃｒ：１８％～２１％、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｂ：１．２～１．８％、残部が鉄および不純物である。以下、各元素について説明する。
Ｃ：０．３％～０．５％
　Ｃは、炭化物を形成するための元素である。Ｃ含有量が、０．３％未満であると、適切な量の炭化物が形成されない場合がある。そのため、Ｃ含有量は、好ましくは０．３％以上である。Ｃ含有量が０．５％超であると、過剰な炭化物が形成される。そのため、Ｃ含有量は、好ましくは０．５％以下である。
Ｍｎ：２．０％以下
　Ｍｎは、脱酸効果を有し、また、オーステナイトの安定化に寄与する元素である。しかし、Ｍｎ含有量が２．０％超であると、オーステナイト系ステンレス鋳鋼が脆化する場合がある。そのため、Ｍｎ含有量は、好ましくは２．０％以下である。より好ましくは、Ｍｎ含有量は、１．５％以下である。Ｍｎ含有量は、さらに好ましくは、１．０％以下である。Ｍｎ含有量については、特に下限を設ける必要はないが、Ｍｎ含有量が極端に低いと、脱酸効果が十分に得られない。そのため、Ｍｎ含有量は、好ましくは０．０００１％以上である。
Ｐ：０．０４％以下
　Ｐは、不純物として、オーステナイト系ステンレス鋳鋼に含有される。Ｐ含有量が、０．０４％超であると、延性が低下する。そのため、Ｐ含有量は、好ましくは、０．０４％以下である。Ｐ含有量は、より好ましくは、０．０３％以下であり、さらに好ましくは、０．０２％以下である。Ｐ含有量は、不純物であるので、可能な限り低減することが好ましいが、極度にＰ含有量を低くすると、製造コストが増大する。そのため、Ｐ含有量は、０．０００１％以上とするのが好ましく、より好ましくは、０．０００５％以上である。
Ｓ：０．０３％以下
　Ｓは、不純物として、オーステナイト系ステンレス鋳鋼に含有される。Ｓ含有量が０．０３％超であると、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の延性が低下する場合がある。そのため、Ｓ含有量は、好ましくは０．０３％以下である。より好ましいＳ含有量は、０．０２％以下である。Ｓは、不純物であるので、可能な限り低減することが好ましいが、極度にＳ含有量を低くすると、製造コストが増大する。そのため、Ｓ含有量は、好ましくは、０．０００１％以上である。Ｓ含有量は、より好ましくは、０．０００５％以上である。
Ｓｉ：１．０％～２．５％
　Ｓｉは、脱酸効果を有し、また、高温での耐食性、耐酸化性の向上に寄与する元素である。しかし、Ｓｉ含有量が２．５％超となると、オーステナイトの安定性が低下して、靭性が低下する場合がある。そのため、Ｓｉ含有量は、好ましくは、２．５％以下である。Ｓｉ含有量は、より好ましくは２．０％以下である。Ｓｉ含有量は、さらに好ましくは、１．５％以下である。Ｓｉ含有量が１．０％未満であると、脱酸効果が十分に得られない場合がある。そのため、Ｓｉ含有量は、好ましくは、１．０％以上である。より好ましいＳｉ含有量は、１．１％以上である。
Ｎｉ：３６％～３９％
　Ｎｉは、オーステナイトを得るために有効な元素であり、オーステナイト安定性に寄与する元素である。Ｎｉが３６％未満の場合、上記の効果を得られない場合がある。そのため、Ｎｉ含有量は、好ましくは３６％以上である。Ｎｉを多量に含有させると、コストが増大する。そのため、Ｎｉ含有量は、好ましくは、３９％以下である。Ｎｉ含有量は、より好ましくは、３８％以下である。
Ｃｒ：１８％～２１％
　Ｃｒは、高温での耐酸化性の向上に寄与し、また、炭化物を形成するために必要な元素である。Ｃｒ含有量が１８％未満では、上記の効果が得られない場合がある。そのため、Ｃｒ含有量は、好ましくは、１８％以上である。しかし、Ｃｒ含有量が２１％超であると、高温でのオーステナイトの安定性が低下する場合がある。そのため、Ｃｒ含有量は好ましくは、２１％以下である。より好ましいＣｒ含有量は、２０％以下である。
Ｍｏ：０．５％以下
　Ｍｏは、固溶強化元素である。Ｍｏ含有量が０．５％超であると、オーステナイトの安定性が低下する場合がある。そのため、Ｍｏ含有量は、好ましくは、０．５％以下である。Ｍｏ含有量は、より好ましくは、０．４％以下である。Ｍｏの効果を得るために、Ｍｏ含有量は、好ましくは０．０１％以上である。
Ｎｂ：１．２～１．８％
　Ｎｂは、炭化物を形成する元素である。Ｎｂ含有量が１．２％未満であると、適切な炭化物が形成されない場合がある。そのため、Ｎｂ含有量は、好ましくは、１．２％以上である。Ｎｂ含有量は、より好ましくは、１．３％以上である。Ｎｂ含有量が１．８％超であると、炭化物が多量に析出する場合がある。そのため、Ｎｂ含有量は、好ましくは、１．８％以下である。Ｎｂ含有量は、より好ましくは、１．７％以下である。
残部：鉄および不純物
　本開示のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学組成において、残部は、鉄および不純物である。ここで、不純物とは、オーステナイト系ステンレス鋳鋼を製造する際に、原料や製造工程において、混入する成分である。不純物は、本開示のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の効果が得られる範囲で許容される。
　オーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学組成は、公知の方法を用い分析することができる。例えば、誘導結合プラズマ質量分析法などで測定することができる。
「オーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法」
　第１実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、例えば、次の方法で製造される。オーステナイト系ステンレス鋳鋼を構成する組成成分を溶解し、得られた溶湯を所定の型枠に注入して、鋳鋼を得る。
（加熱工程）
　次に、得られた鋳鋼に対し、１１００℃～１２５０℃の加熱温度で加熱を行う加熱工程を実施する。加熱温度が１１００～１２５０℃の温度範囲であれば、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学成分が結晶粒全体に均一に固溶するので、好ましい。また、加熱時間が５分以上であれば、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学成分が結晶粒全体に均一に固溶するので、好ましい。加熱時間の上限は特に限定されないが、６０分以上加熱しても変化があまりないことから、６０分としてもよい。
（徐冷工程）
　加熱工程を実施した後の鋳鋼に対し、加熱温度から５００℃まで平均冷却速度１００℃／時間未満で冷却する徐冷工程を実施する。平均冷却速度は６５℃／時間以下が好ましい。徐冷中に、元素が炭化物として析出し成長する。平衡体積までは、炭化物が成長するが、平衡体積に到達した後は、オストワルド成長により、比較的小さい炭化物は消失し、比較的大きい炭化物は成長する。粒界には、粗大な炭化物があるので、粒界近傍の元素は、粒界にある粗大な炭化物に集まり成長することで、粒界近傍の炭化物は減少する。これにより、オーステナイト系ステンレス鋳鋼を１０００℃加熱したときの粒界の粗大な炭化物を減少させることができ、Ｎｇｂ／Ｎｃを０．５未満にすることができるので好ましい。また、徐冷工程を実施することで、炭化物を平衡析出状態近くまで進行させることができ、高温使用中のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の安定性を高めることができる。
＜第２の実施形態＞
　第２の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼について以下、説明する。
（Ｎｃ＝６．０×１０－２個／μｍ２以上）
　第２の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼を１０００℃加熱したときの断面において、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数は、６．０×１０－２個／μｍ２以上である。なお、１０００℃の加熱時間は特に限定されず、例えば３０分である。より好ましい炭化物の単位面積当たりの平均個数は、６．５×１０－２個／μｍ２以上である。さらに好ましい炭化物の単位面積当たりの平均個数は、７．０×１０－２個／μｍ２以上である。本実施形態において、炭化物の析出を熱処理によって制御することから、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数は、６．０×１０－２個／μｍ２以上である。
　炭化物は、金属元素をＭ（Ｍ：Ｆｅ、Ｃｒ，Ｎｂ）とし、炭素元素をＣとしたときに、Ｍ２３Ｃ６であることが好ましい。
（Ｎｃの測定方法）
　炭化物の単位面積当たりの平均個数は、第１の実施形態と同様の方法で測定できる。１０００℃で加熱した後のオーステナイト系ステンレス鋳鋼を切断し、その切断面をピクリン酸塩酸エッチングし、光学顕微鏡で観察する（倍率１０００倍）。図２は、第２の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の１０００℃加熱後の光学顕微鏡像である。図２の場合では、炭化物は、オーステナイト結晶粒の中央部において、黒い領域として現れる。得られた観察像の任意の箇所１０か所において、円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の個数を計測し、得られた炭化物の個数と炭化物を計測した領域の面積とから、単位面積当たりの平均個数を算出することができる。
（Ｎｇｂ／Ｎｃ：０．５０～１．３０）
　第２の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼を１０００℃で加熱した後の断面において、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の前記炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｃとし、オーステナイト結晶粒の粒界近傍の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｇｂとしたとき、Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５０～１．３０である。第２の実施形態では、オーステナイト結晶粒内に均一に炭化物が析出するため、金属組織の強度および絞りを高めることができる。ここで、絞りとは引張試験前の断面積に対する引張試験後の破断箇所における断面積の変化量をいう。より好ましいＮｇｂ／Ｎｃは０．７０以上である。さらに好ましいＮｇｂ／Ｎｃは、０．８５以上である。より好ましいＮｇｂ／Ｎｃは、１．０５以下である。さらに好ましいＮｇｂ／Ｎｃは、１．００以下である。なお、１０００℃の加熱時間は特に限定されず、例えば３０分である。
（Ｎｇｂ／Ｎｃの測定方法）
　Ｎｇｂ／Ｎｃは、以下の方法で測定できる。１０００℃加熱した後のオーステナイト系ステンレス鋳鋼を切断し、その切断面をピクリン酸塩酸エッチングし、光学顕微鏡で観察する（倍率１０００倍）。得られた観察像において、オーステナイト結晶粒の中央部と粒界近傍において、それぞれ任意の箇所１０か所を選び各々の箇所において１０μｍの正円内における、円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の個数を計測する。得られた結晶粒の中央部の炭化物の個数と炭化物を計測した領域の面積とからＮｃを算出する。得られた粒界近傍の炭化物の個数と炭化物を計測した領域の面積とから、Ｎｇｂを算出することができる。得られたＮｇｂおよびＮｃよりＮｇｂ／Ｎｃを算出する。
（化学組成）
　第２の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学組成は、例えば、質量％で、Ｃ：０．３％～０．５％、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：１．０％～２．５％、Ｎｉ：３６％～３９％、Ｃｒ：１８％～２１％、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｂ：１．２～１．８％、残部が鉄および不純物である。
「オーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法」
　第２の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、例えば、次の方法で製造される。オーステナイト系ステンレス鋳鋼を構成する組成成分を溶解し、得られた溶湯を所定の型枠に注入して、鋳鋼を得る。
（加熱工程）
　次に、得られた鋳鋼に対し、１１００℃～１２５０℃の加熱温度で加熱を行う加熱工程を実施する。加熱温度が１１００～１２５０℃の温度範囲であれば、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学成分が結晶粒全体に均一に固溶するので、好ましい。また、加熱時間が５分以上であれば、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学成分が結晶粒全体に均一に固溶するので、好ましい。加熱時間の上限は特に限定されないが、６０分以上加熱しても変化があまりないことから、６０分としてもよい。
（冷却工程）
　加熱工程を実施した後の鋳鋼に対し、加熱温度から５００℃まで平均冷却速度９００℃／時間以上で冷却する冷却工程を実施する。ここで、冷却工程の平均冷却速度とは、加熱温度から５００℃までの平均の冷却速度をいう。冷却中に炭化物が過剰に析出することを防ぐために平均冷却速度は９００℃／時間以上とするのが好ましい。
　得られた第２の実施形態のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の１０００℃加熱前の光学顕微鏡像を図３に示す。図３に示すように、第２の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法で製造される場合、粒界炭化物の一部が固溶し、組織が均質化される。
＜第３の実施形態＞
　第３の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼について以下、説明する。
（Ｎｃ＝６．０×１０－２個／μｍ２以上）
　第３の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の１０００℃加熱前の断面において、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数は、６．０×１０－２個／μｍ２以上である。より好ましい炭化物の単位面積当たりの平均個数は、６．５×１０－２個／μｍ２以上である。さらに好ましい炭化物の単位面積当たりの平均個数は、７．０×１０－２個／μｍ２以上である。本実施形態において、炭化物の析出を熱処理によって制御することから、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数は、６．０×１０－２個／μｍ２以上である。また、加熱前からオーステナイト系ステンレス鋳鋼中に炭化物が析出しているので、高温時の強度が向上する。なお、第３実施形態のオーステナイト系ステンレス鋳鋼において、１０００℃加熱後も、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃは、６．０×１０－２個／μｍ２以上となる。
　炭化物は、金属元素をＭ（Ｍ：Ｆｅ、Ｃｒ，Ｎｂ）とし、炭素元素をＣとしたときに、Ｍ２３Ｃ６であることが好ましい。
（Ｎｃの測定方法）
　炭化物の単位面積当たりの平均個数は、以下の方法で測定できる。１０００℃加熱前のオーステナイト系ステンレス鋳鋼を切断し、その切断面をピクリン酸塩酸エッチングし、光学顕微鏡で観察する（倍率１０００倍）。図４は、第３の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の光学顕微鏡像である。図４の場合では、炭化物は、オーステナイト結晶粒の中央部において、黒い領域として現れる。得られた観察像の任意の箇所１０か所において、円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の個数を計測し、得られた炭化物の個数と炭化物を計測した領域の面積とから、単位面積当たりの平均個数を算出することができる。
（Ｎｇｂ／Ｎｃ：０．５０～１．３０）
　第３の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の１０００℃加熱前の断面において、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の前記炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｃとし、オーステナイト結晶粒の粒界近傍の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｇｂとしたとき、Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５０～１．３０である。第３の実施形態では、加熱前にオーステナイト結晶粒内に均一に炭化物が析出しているので、高温使用時の組織安定性が向上し、絞りを向上することができる。また、熱応力の繰り返しによる結晶粒界による割れを抑制することができるとともに、熱応力作用時の塑性変形量を低減することができる。より好ましいＮｇｂ／Ｎｃは０．７０以上である。さらに好ましいＮｇｂ／Ｎｃは、０．８５以上である。より好ましいＮｇｂ／Ｎｃは、１．０５以下である。さらに好ましいＮｇｂ／Ｎｃは、１．００以下である。なお、第３実施形態のオーステナイト系ステンレス鋳鋼において、１０００℃加熱後も、Ｎｇｂ／Ｎｃは０．５０～１．３０となる。
（Ｎｇｂ／Ｎｃの測定方法）
　Ｎｇｂ／Ｎｃは、以下の方法で測定できる。１０００℃加熱前のオーステナイト系ステンレス鋳鋼を切断し、その切断面をピクリン酸塩酸エッチングし、光学顕微鏡で観察する（倍率１０００倍）。得られた観察像において、結晶粒の中央部と粒界近傍において、それぞれ任意の箇所１０か所を選び各々の箇所において１０μｍの正円内における、円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の個数を計測する。得られた中央部の炭化物の個数と炭化物を計測した領域の面積とからＮｃを算出する。得られた粒界近傍の炭化物の個数と炭化物を計測した領域の面積とから、Ｎｇｂを算出することができる。得られたＮｇｂおよびＮｃよりＮｇｂ／Ｎｃを算出する。
（化学組成）
　第３の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学組成は、例えば、質量％で、Ｃ：０．３％～０．５％、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：１．０％～２．５％、Ｎｉ：３６％～３９％、Ｃｒ：１８％～２１％、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｂ：１．２～１．８％、残部が鉄および不純物である。
「オーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法」
　第３の実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、例えば、次の方法で製造される。オーステナイト系ステンレス鋳鋼を構成する組成成分を溶解し、得られた溶湯を所定の型枠に注入して、鋳鋼を得る。
（加熱工程）
　次に、得られた鋳鋼に対し、１１００℃～１２５０℃の加熱温度で加熱を行う加熱工程を実施する。加熱温度が１１００～１２００℃の温度範囲であれば、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学成分が結晶粒全体に均一に固溶するので、好ましい。また、加熱時間が５分以上であれば、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学成分が結晶粒全体に均一に固溶するので、好ましい。加熱時間の上限は特に限定されないが、６０分以上加熱しても変化があまりないことから、６０分としてもよい。
（冷却工程）
　加熱工程を実施した後の鋳鋼に対し、加熱温度から５００℃まで平均冷却速度９００℃／時間以上で冷却する冷却工程を実施する。ここで、冷却工程の平均冷却速度とは、加熱温度から５００℃までの平均の冷却速度をいう。冷却中に炭化物が過剰に析出することを防ぐために平均冷却速度は９００℃／時間以上とするのが好ましい。
（時効工程）
　次に、得られた鋳鋼に対し、９００℃～１０５０℃の温度域（時効温度）で１時間以上加熱を行う時効工程を実施する。時効温度が９００℃～１０５０℃の温度範囲であれば、均一な炭化物を析出することができるので、好ましい。また、加熱時間が１時間以上であれば、均一な炭化物を析出することができるので、好ましい。
（第２の冷却工程）
　時効工程を実施した後の鋳鋼に対し、時効温度から５００℃まで平均冷却速度９００℃／時間以上で冷却する第２の冷却工程を実施する。ここで、第２の冷却工程の平均冷却速度とは、時効温度から５００℃までの平均の冷却速度をいう。冷却中に炭化物が過剰に析出することを防ぐために平均冷却速度は９００℃／時間以上とするのが好ましい。
　なお、上記で説明した各実施形態に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法において、公知の工程を組み合わせてもよい。
　以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　（実施例１）
　化学組成が、質量％で、Ｃ：０．３４％、Ｍｎ：０．８９％、Ｐ：０．０２１％、Ｓ：０．００７％、Ｓｉ：１．１３％、Ｎｉ：３６．３３％、Ｃｒ：１８．７７％、Ｍｏ：０．０２％、Ｎｂ：１．２８％、残部が鉄および不純物であるオーステナイト系ステンレスの鋳造物に対し、１２５０℃の加熱温度で６０分加熱を行い、加熱後１２５０℃～５００℃まで平均冷却速度６５℃／時間で冷却し、実施例１のオーステナイト系ステンレス鋳鋼を得た。
　（実施例２）
　化学組成が、質量％で、Ｃ：０．３４％、Ｍｎ：０．８９％、Ｐ：０．０２１％、Ｓ：０．００７％、Ｓｉ：１．１３％、Ｎｉ：３６．３３％、Ｃｒ：１８．７７％、Ｍｏ：０．０２％、Ｎｂ：１．２８％、残部が鉄および不純物であるオーステナイト系ステンレスの鋳造物に対し、１２５０℃の加熱温度で６０分加熱を行い、加熱後１２５０℃～５００℃まで平均冷却速度４０００℃／時間で冷却し、実施例２のオーステナイト系ステンレス鋳鋼を得た。
　（実施例３）
　化学組成が、質量％で、Ｃ：０．３４％、Ｍｎ：０．８９％、Ｐ：０．０２１％、Ｓ：０．００７％、Ｓｉ：１．１３％、Ｎｉ：３６．３３％、Ｃｒ：１８．７７％、Ｍｏ：０．０２％、Ｎｂ：１．２８％、残部が鉄および不純物であるオーステナイト系ステンレスの鋳造物に対し、１２５０℃の加熱温度で６０分加熱を行い、加熱後１２５０℃～５００℃まで平均冷却速度４０００℃／時間で冷却した。冷却後、９５０℃６００分で時効処理を行い、９５０℃～５００℃まで平均冷却速度３２００℃／時間で冷却し、実施例３のオーステナイト系ステンレス鋳鋼を得た。
（比較例１）
　化学組成が、質量％で、Ｃ：０．３４％、Ｍｎ：０．８９％、Ｐ：０．０２１％、Ｓ：０．００７％、Ｓｉ：１．１３％、Ｎｉ：３６．３３％、Ｃｒ：１８．７７％、Ｍｏ：０．０２％、Ｎｂ：１．２８％、残部が鉄および不純物であるオーステナイト系ステンレスの鋳造物の未処理品を比較例１のオーステナイト系ステンレス鋳鋼とした。
（加熱後ＮｃおよびＮｇｂ／Ｎｃ）
　実施例１～３および比較例１のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の加熱後のＮｇｂ／Ｎｃは、以下の方法で測定した。１０００℃３０分で加熱したオーステナイト系ステンレス鋳鋼を切断し、その切断面をピクリン酸塩酸エッチングし、光学顕微鏡で観察した（倍率１０００倍）。得られた観察像において、結晶粒の中央部と粒界近傍において、それぞれ任意の箇所１０か所を選び各々の箇所において１０μｍの正円内における、円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の個数を計測した。得られた中央部の炭化物の個数と炭化物を計測した領域の面積とからＮｃを算出した。得られた粒界近傍の炭化物の個数と炭化物を計測した領域の面積とから、Ｎｇｂを算出した。得られたＮｇｂおよびＮｃよりＮｇｂ／Ｎｃを算出した。結果を表１に示す。
（加熱後の無析出領域の幅）
　実施例１のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の無析出領域の平均幅は、以下の方法で測定できる。１０００℃３０分で加熱した後のオーステナイト系ステンレス鋳鋼を切断し、その切断面を硝酸電解腐食し、光学顕微鏡で観察した（倍率３００倍）。得られた観察像において、オーステナイト結晶粒の粒界付近の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物を任意に５０個選択し、それぞれの炭化物と最も近い粒界との内接円を設定した。設定した５０個の内接円の直径の平均値を算出し、その平均値を無析出領域の平均幅とした。結果を表１に示す。表１中で０．０となっているものは無析出領域が無いことを示す。
（０．２％耐力）
　高温時の０．２％耐力は、ＪＩＳ　Ｇ０５６７：２０１２に準拠して測定した。試験片の形状は、ＪＩＳ　Ｇ　０５６７：２０１２付属書Ａ．５記載のつば付き試験片とした。試験温度は１０００℃とした。結果を表１に示す。
（引張強さ）
　高温時の引張強さは、ＪＩＳ　Ｇ０５６７：２０１２に準拠して測定した。試験片の形状は、ＪＩＳ　Ｇ　０５６７：２０１２付属書Ａ．５記載のつば付き試験片とした。試験温度は１０００℃とした。結果を表１に示す。
（伸び）
　高温時の伸びは、ＪＩＳ　Ｇ０５６７：２０１２に準拠して測定した。なお、伸びは破断伸びを測定した。試験片の形状は、ＪＩＳ　Ｇ　０５６７：２０１２付属書Ａ．５記載のつば付き試験片とした。試験温度は１０００℃とした。結果を表１に示す。
（絞り）
　高温時の絞りは、ＪＩＳ　Ｇ０５６７：２０１２に準拠して測定した。試験片の形状は、ＪＩＳ　Ｇ　０５６７：２０１２付属書Ａ．５記載のつば付き試験片とした。試験温度は１０００℃とした。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上より、本実施形態に係る実施例１～３のオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、比較例１のオーステナイト系ステンレス鋳鋼よりも耐熱性に優れていた。
　実施例１のオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、加熱後の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃが６．０×１０－２個／μｍ２以上であり、Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５０未満であったので、伸び性に優れていた。また、高温引張試験後の金属組織の観察の結果、炭化物の過剰析出を防止したことにより、粒界の炭化物に沿った亀裂の進展はほとんど認められず、き裂が結晶粒内に進展していたことから、脆化を抑制できていることが分かった。
　実施例２のオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、加熱後の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃが６．０×１０－２個／μｍ２以上であり、Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５０～１．３０の範囲内であったので、０．２％耐力、引張強さ、および絞りに優れていた。高温引張試験後において、絞りに優れていることから、延性が向上し、脆化を抑制できていることが分かった。
　実施例３のオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、加熱後の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃが６．０×１０－２個／μｍ２以上であり、Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５０～１．３０の範囲内であったので０．２％耐力、引張強さ、および絞りに優れていた。高温引張試験後において、絞りに優れていることから、延性が向上し、脆化を抑制できていることが分かった。なお、表１には記載していないが、実施例３のオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、１０００℃加熱前の断面においても、Ｎｃが６．０×１０－２個／μｍ２以上であり、Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５０～１．３０の範囲内であった。
　以上、本開示のオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、耐熱性に優れていた。
＜付記＞
　上記の実施形態に記載のオーステナイト系ステンレス鋳鋼およびオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法は以下のように把握され得る。
（１）本開示の第１の態様に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、１０００℃で加熱したときの断面において、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃが６．０×１０－２個／μｍ２以上であり、オーステナイト結晶粒の粒界近傍の円相当径５００ｎｍ以上の前記炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｇｂとしたとき、Ｎｇｂ／Ｎｃが１．３０以下である。
　このようにすることで、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の脆化を抑制することができる。
（２）本開示の第２の態様に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、（１）のオーステナイト系ステンレス鋳鋼であって、前記Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５未満である。
　このようにすることで、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の脆化を抑制することができる。また、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の高温時の伸び性を向上することができる。
（３）本開示の第３の態様に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、（２）のオーステナイト系ステンレス鋳鋼であって、倍率３００倍の光学顕微鏡観察において炭化物が観察されない領域である無析出領域を有し、前記無析出領域の幅が１．５μｍ～２０μｍである。
　このようにすることで、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の高温時の伸び性をより向上することができる。
（４）本開示の第４の態様に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、（１）のオーステナイト系ステンレス鋳鋼であって、前記Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５０～１．３０である。
　このようにすることで、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の脆化を抑制することができる。また、高温時の０．２％耐力、引張強さ、および絞りを向上することができる。
（５）本開示の第５の態様に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、（１）のオーステナイト系鋳鋼であって、１０００℃加熱前の断面において、オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃが６．０×１０－２個／μｍ２以上であり、オーステナイト結晶粒の粒界近傍の円相当径５００ｎｍ以上の前記炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｇｂとしたとき、Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５０～１．３０である。
　このようにすることで、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の脆化を抑制することができる。また、高温時の０．２％耐力、引張強さ、および絞りを向上することができる。
（６）本開示の第６の態様に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、（１）～（５）のいずれか１つのオーステナイト系ステンレス鋳鋼であって、前記オーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学組成が、質量％で、Ｃ：０．３％～０．５％、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：１．０％～２．５％、Ｎｉ：３６％～３９％、Ｃｒ：１８％～２１％、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｂ：１．２～１．８％、残部が鉄および不純物からなる。
　このようにすることで、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の脆化をより抑制することができる。
（７）本開示の第７の態様に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法は、鋳造後のオーステナイト系ステンレス鋳鋼に、１１００℃～１２５０℃の加熱温度で加熱を行う加熱工程を備える。
　このようにすることで、結晶粒全体に均一に元素を均一に固溶させることができる。
（８）本開示の第８の態様に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法は、（７）のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法であって、前記加熱工程後に前記加熱温度から５００℃まで平均冷却速度１００℃／時間未満で冷却する徐冷工程を備える。
　このようにすることで、炭化物を平衡析出状態近くまで進行させることができ、高温使用中のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の安定性を高めることができる。
（９）本開示の第９の態様に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼は、（７）のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法であって、前記加熱工程後に前記加熱温度から５００℃まで平均冷却速度９００℃／時間以上で冷却する冷却工程を備える。
　このようにすることで、冷却中に炭化物が過剰に析出することを防ぐことができる。
（１０）本開示の第１０の態様に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法は、（９）のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法であって、前記冷却工程後に、９００℃～１０５０℃の温度域で１時間以上加熱する時効工程と、前記時効工程の前記温度域から５００℃まで平均冷却速度９００℃／時間以上で冷却する第２の冷却工程と、を備える。
　このようにすることで、オーステナイト結晶粒内に均一な炭化物を析出させることができる。
（１１）本開示の第１１の態様に係るオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法は、（７）～（１０）のいずれか一つのオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法であって、前記オーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学組成が、質量％で、Ｃ：０．３％～０．５％、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｓｉ：１．０％～２．５％、Ｎｉ：３６％～３９％、Ｃｒ：１８％～２１％、Ｍｏ：０．５％以下、Ｎｂ：１．２～１．８％、残部が鉄および不純物からなる。
　このようにすることで、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の脆化をより抑制することができる。

Claims (11)

  1. 　１０００℃で加熱したときの断面において、
    　オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃが６．０×１０－２個／μｍ２以上であり、
    　オーステナイト結晶粒の粒界近傍の円相当径５００ｎｍ以上の前記炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｇｂとしたとき、Ｎｇｂ／Ｎｃが１．３０以下である、オーステナイト系ステンレス鋳鋼。
  2. 　前記Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５未満である、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋳鋼。
  3. 　倍率３００倍の光学顕微鏡観察において炭化物が観察されない領域である無析出領域を有し、
    　前記無析出領域の幅が１．５μｍ～２０μｍである、請求項２に記載のオーステナイト系ステンレス鋳鋼。
  4. 　前記Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５０～１．３０である、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋳鋼。
  5. 　１０００℃加熱前の断面において、
    　オーステナイト結晶粒の中央部の円相当径５００ｎｍ以上の炭化物の単位面積当たりの平均個数Ｎｃが６．０×１０－２個／μｍ２以上であり、
    　オーステナイト結晶粒の粒界近傍の円相当径５００ｎｍ以上の前記炭化物の単位面積当たりの平均個数をＮｇｂとしたとき、Ｎｇｂ／Ｎｃが０．５０～１．３０である、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋳鋼。
  6. 　前記オーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学組成が、質量％で、
    　Ｃ：０．３％～０．５％、
    　Ｍｎ：２．０％以下、
    　Ｐ：０．０４％以下、
    　Ｓ：０．０３％以下、
    　Ｓｉ：１．０％～２．５％、
    　Ｎｉ：３６％～３９％、
    　Ｃｒ：１８％～２１％、
    　Ｍｏ：０．５％以下、
    　Ｎｂ：１．２～１．８％、
    　残部が鉄および不純物からなる、請求項１～５のいずれか１項に記載のオーステナイト系ステンレス鋳鋼。
  7. 　鋳造後のオーステナイト系ステンレス鋳鋼に、１１００℃～１２５０℃の加熱温度で加熱を行う加熱工程を備える、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法。
  8. 　前記加熱工程後に前記加熱温度から５００℃まで平均冷却速度１００℃／時間未満で冷却する徐冷工程を備える、請求項７に記載のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法。
  9. 　前記加熱工程後に前記加熱温度から５００℃まで平均冷却速度９００℃／時間以上で冷却する冷却工程を備える、請求項７に記載のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法。
  10. 　　前記冷却工程後に、９００℃～１０５０℃の温度域で１時間以上加熱する時効工程と、
    　前記時効工程の前記温度域から５００℃まで平均冷却速度９００℃／時間以上で冷却する第２の冷却工程と、
    　を備える、請求項９に記載のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法。
  11. 　前記オーステナイト系ステンレス鋳鋼の化学組成が、質量％で、
    　Ｃ：０．３％～０．５％、
    　Ｍｎ：２．０％以下、
    　Ｐ：０．０４％以下、
    　Ｓ：０．０３％以下、
    　Ｓｉ：１．０％～２．５％、
    　Ｎｉ：３６％～３９％、
    　Ｃｒ：１８％～２１％、
    　Ｍｏ：０．５％以下、
    　Ｎｂ：１．２～１．８％、
    　残部が鉄および不純物からなる、請求項７～１０のいずれか１項に記載のオーステナイト系ステンレス鋳鋼の製造方法。
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