JP2000303138A - フェライト系耐熱鋼 - Google Patents
フェライト系耐熱鋼Info
- Publication number
- JP2000303138A JP2000303138A JP11107746A JP10774699A JP2000303138A JP 2000303138 A JP2000303138 A JP 2000303138A JP 11107746 A JP11107746 A JP 11107746A JP 10774699 A JP10774699 A JP 10774699A JP 2000303138 A JP2000303138 A JP 2000303138A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- strength
- heat
- temperature
- resistant
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】Ｍｏ代わりにＷを適正量添加することにより、
従来のＭｏ鋼系のフェライト系耐熱鋼の靭性や加工性な
らびに溶接性を損ねることなく、２００〜５００℃の温
度範囲における高温高圧の耐圧部材として使用すること
ができる優れた高温強度を有するフェライト系耐熱鋼を
提供する 【解決手段】重量％で、Ｃ：０.０３〜０.２５％、Ｓ
ｉ：０.１０〜１.０％、Ｍｎ：０.１０〜２.０％、Ｃ
ｒ：０.５０％以下、Ｗ：０.４〜４.０％、Ｍｏ：０.０
１〜０.３％、Ｖ：０.０１〜０.４％、Ｎｂ：０.０１〜
０.１％、Ｂ：０.００６０％以下、Ｎ：０.００６０％
以下、を含み、残部は鉄および不可避的不純物よりなる
高温強度に優れたフェライト系耐熱鋼とする。また、こ
の耐熱鋼を９００〜１０２５℃で焼ならしもしくは焼入
れした後、６００〜７００℃で焼もどし処理を施す。
従来のＭｏ鋼系のフェライト系耐熱鋼の靭性や加工性な
らびに溶接性を損ねることなく、２００〜５００℃の温
度範囲における高温高圧の耐圧部材として使用すること
ができる優れた高温強度を有するフェライト系耐熱鋼を
提供する 【解決手段】重量％で、Ｃ：０.０３〜０.２５％、Ｓ
ｉ：０.１０〜１.０％、Ｍｎ：０.１０〜２.０％、Ｃ
ｒ：０.５０％以下、Ｗ：０.４〜４.０％、Ｍｏ：０.０
１〜０.３％、Ｖ：０.０１〜０.４％、Ｎｂ：０.０１〜
０.１％、Ｂ：０.００６０％以下、Ｎ：０.００６０％
以下、を含み、残部は鉄および不可避的不純物よりなる
高温強度に優れたフェライト系耐熱鋼とする。また、こ
の耐熱鋼を９００〜１０２５℃で焼ならしもしくは焼入
れした後、６００〜７００℃で焼もどし処理を施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はフェライト系耐熱鋼
に係わり、特に、火力プラントあるいは化学プラントに
おいて、２００〜５００℃の温度範囲で高温高圧の耐圧
部材として好適に用いられる高温強度に優れ、かつ靭
性、加工性および溶接性が良好で、経済性に優れたフェ
ライト系耐熱鋼に関する。
に係わり、特に、火力プラントあるいは化学プラントに
おいて、２００〜５００℃の温度範囲で高温高圧の耐圧
部材として好適に用いられる高温強度に優れ、かつ靭
性、加工性および溶接性が良好で、経済性に優れたフェ
ライト系耐熱鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】火力プラントや化学プラント等の高温耐
圧部材に使用されている耐熱鋼は、オーステナイト系ス
テンレス鋼と、フェライト系耐熱鋼であるＣｒ−Ｍｏ
鋼、Ｍｏ鋼および炭素鋼とに大別することができる。こ
れらの耐熱鋼の中から、高温耐圧部の温度、圧力、使用
環境および経済性などの点から適切な材料が選択され
る。これらの耐熱鋼の中で、オーステナイト系ステンレ
ス鋼は高温強度と耐食性の点で最も優れているが、線膨
張係数が大きく、熱伝達率が小さく、また本質的に応力
腐食割れ感受性を有している。さらに、Ｃｒ、Ｎｉ等の
合金元素の添加量が多いことから高価であり、上述した
高温耐圧部材には、使用温度が６００℃以上となる場
合、あるいは著しい腐食環境となる場合を除いて、ほと
んど使用されていない。フェライト系耐熱鋼は、オース
テナイト系ステンレス鋼に比べると、高温強度と耐食性
においては劣るが、比較的安価で経済性に優れており、
特に、Ｍｏ系のフェライト系耐熱鋼は経済性に優れてい
ることから、火力プラントや化学プラント等の高温耐圧
部材として多用されている。しかしながら、近年、火力
プラントや化学プラントでは、発電や操業の高効率化の
ために使用条件は、より高温高圧に設定される傾向にあ
り、高強度化されたＭｏ系のフェライト系耐熱鋼の要求
が高まっているが、従来技術では、該Ｍｏ鋼の高強度化
によって靭性や加工性等が損なわれるなどの問題があ
り、経済性に優れたＭｏ系のフェライト系耐熱鋼に代替
できる高強度化されたフェライト系耐熱鋼の実現に対す
る要望が高くなってきている。
圧部材に使用されている耐熱鋼は、オーステナイト系ス
テンレス鋼と、フェライト系耐熱鋼であるＣｒ−Ｍｏ
鋼、Ｍｏ鋼および炭素鋼とに大別することができる。こ
れらの耐熱鋼の中から、高温耐圧部の温度、圧力、使用
環境および経済性などの点から適切な材料が選択され
る。これらの耐熱鋼の中で、オーステナイト系ステンレ
ス鋼は高温強度と耐食性の点で最も優れているが、線膨
張係数が大きく、熱伝達率が小さく、また本質的に応力
腐食割れ感受性を有している。さらに、Ｃｒ、Ｎｉ等の
合金元素の添加量が多いことから高価であり、上述した
高温耐圧部材には、使用温度が６００℃以上となる場
合、あるいは著しい腐食環境となる場合を除いて、ほと
んど使用されていない。フェライト系耐熱鋼は、オース
テナイト系ステンレス鋼に比べると、高温強度と耐食性
においては劣るが、比較的安価で経済性に優れており、
特に、Ｍｏ系のフェライト系耐熱鋼は経済性に優れてい
ることから、火力プラントや化学プラント等の高温耐圧
部材として多用されている。しかしながら、近年、火力
プラントや化学プラントでは、発電や操業の高効率化の
ために使用条件は、より高温高圧に設定される傾向にあ
り、高強度化されたＭｏ系のフェライト系耐熱鋼の要求
が高まっているが、従来技術では、該Ｍｏ鋼の高強度化
によって靭性や加工性等が損なわれるなどの問題があ
り、経済性に優れたＭｏ系のフェライト系耐熱鋼に代替
できる高強度化されたフェライト系耐熱鋼の実現に対す
る要望が高くなってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】フェライト系Ｍｏ鋼の
高強度化による工業的な効果は極めて大きいが、従来技
術では高強度化によって靭性や加工性が損なわれるとい
う問題があった。例えば、ＪＩＳ規格のボイラ、熱交換
器用合金鋼鋼管のＳＴＢＡ １２種や、 ＳＴＢＡ１３種
に示されているフェライト系Ｍｏ鋼は、Ｍｏの固溶強化
と、Ｆｅ、Ｍｏの微細炭化物の析出強化により高温強度
を向上させているが、Ｍｏの添加だけでは炭化物の粗大
化が速く、十分な長時間のクリープ強度は得られなかっ
た。また、特開昭６３−１８０３８号公報に開示されて
いる材料は、クリープ特性および耐水素浸食性に優れた
低合金鋼であるが、Ｃｒが２％以上含むことに加えて、
実質的にＭｏが０.７５％以上、Ｗが０.６５％以上添加
されているにもかかわらず、プラント製作上の重要な溶
接性の点については全く考慮されていなかった。加える
に、特開昭６３−１８０３８号公報に示されている材料
は、高強度化のために１０５０℃の温度から焼入れ処理
を行う必要があるが、火力発電プラントの伝熱管等の現
場施工における熱処理として、水冷焼入れを施すことは
実際的に不可能な場合が多く、プラントにおける伝熱管
等の組み立て加工において問題があった。さらに、特公
平６−２９２６号公報および特公平６−２９２７号公報
は、５００℃以上の耐酸化性、高温耐食性、および５５
０℃以上のクリープ強度を改善する高強度低合金鋼であ
るが、いずれも耐酸化性改善のために、Ｍｇの添加また
はＣｕとＭｇの複合添加による相乗効果を期待してい
る。しかしながら、本発明者らの詳細な調査結果から、
火力プラント等において、使用温度を５００℃以下に限
定するならば、あえてＭｇの添加またはＣｕとＭｇを複
合添加しなくても十分に使用に耐え得ることを知見し
た。
高強度化による工業的な効果は極めて大きいが、従来技
術では高強度化によって靭性や加工性が損なわれるとい
う問題があった。例えば、ＪＩＳ規格のボイラ、熱交換
器用合金鋼鋼管のＳＴＢＡ １２種や、 ＳＴＢＡ１３種
に示されているフェライト系Ｍｏ鋼は、Ｍｏの固溶強化
と、Ｆｅ、Ｍｏの微細炭化物の析出強化により高温強度
を向上させているが、Ｍｏの添加だけでは炭化物の粗大
化が速く、十分な長時間のクリープ強度は得られなかっ
た。また、特開昭６３−１８０３８号公報に開示されて
いる材料は、クリープ特性および耐水素浸食性に優れた
低合金鋼であるが、Ｃｒが２％以上含むことに加えて、
実質的にＭｏが０.７５％以上、Ｗが０.６５％以上添加
されているにもかかわらず、プラント製作上の重要な溶
接性の点については全く考慮されていなかった。加える
に、特開昭６３−１８０３８号公報に示されている材料
は、高強度化のために１０５０℃の温度から焼入れ処理
を行う必要があるが、火力発電プラントの伝熱管等の現
場施工における熱処理として、水冷焼入れを施すことは
実際的に不可能な場合が多く、プラントにおける伝熱管
等の組み立て加工において問題があった。さらに、特公
平６−２９２６号公報および特公平６−２９２７号公報
は、５００℃以上の耐酸化性、高温耐食性、および５５
０℃以上のクリープ強度を改善する高強度低合金鋼であ
るが、いずれも耐酸化性改善のために、Ｍｇの添加また
はＣｕとＭｇの複合添加による相乗効果を期待してい
る。しかしながら、本発明者らの詳細な調査結果から、
火力プラント等において、使用温度を５００℃以下に限
定するならば、あえてＭｇの添加またはＣｕとＭｇを複
合添加しなくても十分に使用に耐え得ることを知見し
た。
【０００４】本発明の目的は、Ｍｏ代わりにＷを適正量
添加することにより、従来のＭｏ鋼系のフェライト系耐
熱鋼の靭性や加工性ならびに溶接性を損ねることなく、
２００〜５００℃の温度範囲における高温高圧の耐圧部
材として使用することができる優れた高温強度を有する
フェライト系耐熱鋼を提供することにある。
添加することにより、従来のＭｏ鋼系のフェライト系耐
熱鋼の靭性や加工性ならびに溶接性を損ねることなく、
２００〜５００℃の温度範囲における高温高圧の耐圧部
材として使用することができる優れた高温強度を有する
フェライト系耐熱鋼を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とす
るものである。すなわち、請求項１に記載のように、重
量％で、Ｃ：０.０３〜０.２５％、Ｓｉ：０.１０〜１.
０％、Ｍｎ：０.１０〜２.０％、Ｃｒ：０.５０％以
下、Ｗ：０.４〜４.０％、Ｍｏ：０.０１〜０.３％、
Ｖ：０.０１〜０.４％、Ｎｂ：０.０１〜０.１％、Ｂ：
０.００６０％以下、Ｎ：０.００６０％以下、を含み、
残部は鉄および不可避的不純物よりなる高温強度に優れ
たフェライト系耐熱鋼とするものである。Ｍｏの代わり
にＷを０.４〜４.０％の範囲で添加した請求項１に記載
のような組成のフェライト系耐熱鋼とすることにより、
例えば、２００〜５００℃の温度範囲でクリープ破断強
度および引張強さに優れた高温強度を有し、靭性、加工
性および溶接性が従来のＭｏ系フェライト系耐熱鋼と同
等に良好であり、かつ経済性に優れたフェライト系耐熱
鋼が得られる効果がある。
めに、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とす
るものである。すなわち、請求項１に記載のように、重
量％で、Ｃ：０.０３〜０.２５％、Ｓｉ：０.１０〜１.
０％、Ｍｎ：０.１０〜２.０％、Ｃｒ：０.５０％以
下、Ｗ：０.４〜４.０％、Ｍｏ：０.０１〜０.３％、
Ｖ：０.０１〜０.４％、Ｎｂ：０.０１〜０.１％、Ｂ：
０.００６０％以下、Ｎ：０.００６０％以下、を含み、
残部は鉄および不可避的不純物よりなる高温強度に優れ
たフェライト系耐熱鋼とするものである。Ｍｏの代わり
にＷを０.４〜４.０％の範囲で添加した請求項１に記載
のような組成のフェライト系耐熱鋼とすることにより、
例えば、２００〜５００℃の温度範囲でクリープ破断強
度および引張強さに優れた高温強度を有し、靭性、加工
性および溶接性が従来のＭｏ系フェライト系耐熱鋼と同
等に良好であり、かつ経済性に優れたフェライト系耐熱
鋼が得られる効果がある。
【０００６】また、請求項２に記載のように、請求項１
に記載のフェライト系耐熱鋼において、該耐熱鋼を９０
０〜１０２５℃で焼ならしもしくは焼入れした後、６０
０〜７００℃で焼もどし処理を施してなるフェライト系
耐熱鋼とするものである。請求項２に記載のように、請
求項１の組成のフェライト系耐熱鋼を、９００〜１０２
５℃の温度で焼ならしまたは焼入れした後、６００〜７
００℃で、例えば、１〜４時間加熱して、焼もどし処理
を施すことにより、上記請求項１の効果に加え、品質が
優れた靭性、曲げ加工性および溶接性の良好なクリープ
破断強度に優れた高温強度のフェライト系耐熱鋼を歩留
まり良く実現できる効果がある。
に記載のフェライト系耐熱鋼において、該耐熱鋼を９０
０〜１０２５℃で焼ならしもしくは焼入れした後、６０
０〜７００℃で焼もどし処理を施してなるフェライト系
耐熱鋼とするものである。請求項２に記載のように、請
求項１の組成のフェライト系耐熱鋼を、９００〜１０２
５℃の温度で焼ならしまたは焼入れした後、６００〜７
００℃で、例えば、１〜４時間加熱して、焼もどし処理
を施すことにより、上記請求項１の効果に加え、品質が
優れた靭性、曲げ加工性および溶接性の良好なクリープ
破断強度に優れた高温強度のフェライト系耐熱鋼を歩留
まり良く実現できる効果がある。
【０００７】また、請求項３に記載のように、請求項１
または請求項２に記載のフェライト系耐熱鋼において、
該フェライト系耐熱鋼の使用温度が２００〜５００℃の
範囲で優れた高温強度を有するフェライト系耐熱鋼とす
るものである。請求項３に記載のように、請求項１の組
成のフェライト系耐熱鋼の使用範囲を、各種プラントの
２００〜５００℃の温度領域に限定することにより、上
記請求項１の効果に加え、長期にわたり安全、かつ安定
して使用することができ、信頼性を向上できる効果があ
る。
または請求項２に記載のフェライト系耐熱鋼において、
該フェライト系耐熱鋼の使用温度が２００〜５００℃の
範囲で優れた高温強度を有するフェライト系耐熱鋼とす
るものである。請求項３に記載のように、請求項１の組
成のフェライト系耐熱鋼の使用範囲を、各種プラントの
２００〜５００℃の温度領域に限定することにより、上
記請求項１の効果に加え、長期にわたり安全、かつ安定
して使用することができ、信頼性を向上できる効果があ
る。
【０００８】以下に、各元素の作用効果と含有率の限定
理由について説明する。Ｃは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｖ、Ｎｂと結合して炭化物を形成し、高温強度に寄与す
ると共に、マルテンサイト、ベイナイト、パーライトお
よびフェライト組織の生成割合に重要な関係がある。Ｃ
が０.０３％未満では、炭化物の析出量が不足するため
に十分な強度が得られず、一方、Ｃ量が０.２５％を超
えると、炭化物が過剰に析出して高温での強度、さらに
溶接性と加工性をも損なうことになる。したがって、Ｃ
量の適正範囲は０.０３〜０.２５％とした。Ｓｉは、製
鋼時の脱酸剤として、また、耐酸化性を向上させるため
に添加する必要があり、０.１０％未満では上記効果は
不十分であリ良好な特性が得られない。しかし、Ｓｉ量
が１.０％以上になると靭性が低下するので適正範囲は
０.１０〜１.０％とした。Ｍｎは、鋼の熱間加工性を改
善し、高温強度の安定化にも寄与するものである。０.
１０％未満では、その効果が著しく小さい。しかし、
２.０％を超えると鋼が硬化して、溶接性と加工性が低
下する。また、Ｓｉと同様に、焼もどしによる脆化を助
長する元素であるで、適正範囲は０.１０〜２.０％とし
た。Ｃｒは、鋼の耐酸化性を改善する元素であるが、本
発明鋼は５００℃までの温度域で使用するものであるこ
とから、さらにＣｒを増加させると溶接性が低下するの
で、その上限を０.５％とした。Ｃｒ添加の下限は、使
用温度が５００℃以下であるので０％であっても良い。
Ｗは、母地中に固溶してマトリックスを強化すると共
に、一部、炭化物として析出するので、高温強度を向上
させることができる。一般に、Ｃｒ−Ｍｏ系耐熱鋼に
は、１％を超えるＷを添加しているものもあるが、Ｖの
存在下では１％未満のＷ量の添加でも高温強度、特にク
リープ強度の向上が期待できることが分かった。詳細な
実験の緒果、Ｖの存在下においても０.４％未満のＷ量
では実質的効果がなく、また、４.０％を超えると、Ｗ
の添加量に対する効果の割合が小さくなってしまうの
で、その適正範囲は０.４〜４.０％とした。ＭｏもＷと
同様に、母地中に固溶してマトリックスを強化すると共
に、一部、炭化物として析出するので高温強度を向上さ
せる効果がある。０.０１％未満では実質的な効果は生
じない。また、Ｗと同時に０.３％以上のＭｏ量を添加
すると加工性、溶接性および耐酸化性が低下し、かつ材
料コストが上昇するので、適正範囲は０.０１〜０.３０
％とした。Ｖは、主にＣと結合して炭化物を析出し、高
温強度、特に、Ｗを同時に添加することによってクリー
プ強度の向上に著しい効果をもたらす。その添加量が
０.０１％未満では実質的な効果が生じない。また、０.
４％を超えると焼きならし、あるいは焼入れ時に、未固
溶のＶ炭化物が粗大化して、その添加効果を低減させ
る。したがって、適正範囲は０.０１〜０.４％とした。
Ｎｂは、微細な炭化物を均一に分散析出し、高温強度を
向上させると共に、固溶化熱処理時に、未固溶のＮｂ炭
窒化物が結晶粒の粗大化を抑制することにより靭性を向
上させる効果がある。０.０１％未満では、その実質的
な効果はなく、０.１０％を超えると未固溶のＮｂ炭窒
化物が粗大化し、強度ならびに靭性とも低下する。この
ことから、適正範囲は０.０１〜０.１０％とした。Ｂ
は、微量添加によリ焼入れ性を向上させる効果は一般的
に知られているが、焼入れ性を促進する効果以外に、炭
化物を分散、安定化して強度と靭性を改善する効果もあ
る。また、オーステナイト粒界を清浄化し、高温強度、
特に、クリープ強度の向上に寄与する。しかし、０.０
０６０％を超えると溶接性および加工性を低下させる
他、熱間加工性を著しく阻害する。したがって、Ｂ添加
の上限は０.００６０％とし、その下限は０％であって
も良い。Ｎは、強度と靭性を向上するのに有効である
が、多量添加はブローホールの発生や溶接性に悪影響を
及ぼすため、その上限を０.００６０％とした。なお、
Ｎ添加の下限は０％であっても良い。本発明のフェライ
ト系耐熱鋼は、上述した成分の他、残部はＦｅおよび不
可避的に混入する不純物よりなる。鋼の不純物として代
表的なものはＰ（リン）とＳ（イオウ）である。Ｐは
０.０２０％以下、Ｓは０.０１０％以下が望ましい。さ
らに、脱酸剤として用いるＡｌは０.０３０％以下が望
ましい。本発明のフェライト系耐熱鋼の特性は、常温〜
５００℃における許容応力が、ボイラ、熱交換器用合金
鋼鋼管ＪＩＳ Ｇ 3462(1973)ＳＴＢＡ １３種の約１.３
倍以上で、常温における衝撃値が４０Ｊ以上である。こ
れを達成するための熱処理条件は、焼きならしまたは焼
入れした後に、焼もどし処理を施すものである。
理由について説明する。Ｃは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｖ、Ｎｂと結合して炭化物を形成し、高温強度に寄与す
ると共に、マルテンサイト、ベイナイト、パーライトお
よびフェライト組織の生成割合に重要な関係がある。Ｃ
が０.０３％未満では、炭化物の析出量が不足するため
に十分な強度が得られず、一方、Ｃ量が０.２５％を超
えると、炭化物が過剰に析出して高温での強度、さらに
溶接性と加工性をも損なうことになる。したがって、Ｃ
量の適正範囲は０.０３〜０.２５％とした。Ｓｉは、製
鋼時の脱酸剤として、また、耐酸化性を向上させるため
に添加する必要があり、０.１０％未満では上記効果は
不十分であリ良好な特性が得られない。しかし、Ｓｉ量
が１.０％以上になると靭性が低下するので適正範囲は
０.１０〜１.０％とした。Ｍｎは、鋼の熱間加工性を改
善し、高温強度の安定化にも寄与するものである。０.
１０％未満では、その効果が著しく小さい。しかし、
２.０％を超えると鋼が硬化して、溶接性と加工性が低
下する。また、Ｓｉと同様に、焼もどしによる脆化を助
長する元素であるで、適正範囲は０.１０〜２.０％とし
た。Ｃｒは、鋼の耐酸化性を改善する元素であるが、本
発明鋼は５００℃までの温度域で使用するものであるこ
とから、さらにＣｒを増加させると溶接性が低下するの
で、その上限を０.５％とした。Ｃｒ添加の下限は、使
用温度が５００℃以下であるので０％であっても良い。
Ｗは、母地中に固溶してマトリックスを強化すると共
に、一部、炭化物として析出するので、高温強度を向上
させることができる。一般に、Ｃｒ−Ｍｏ系耐熱鋼に
は、１％を超えるＷを添加しているものもあるが、Ｖの
存在下では１％未満のＷ量の添加でも高温強度、特にク
リープ強度の向上が期待できることが分かった。詳細な
実験の緒果、Ｖの存在下においても０.４％未満のＷ量
では実質的効果がなく、また、４.０％を超えると、Ｗ
の添加量に対する効果の割合が小さくなってしまうの
で、その適正範囲は０.４〜４.０％とした。ＭｏもＷと
同様に、母地中に固溶してマトリックスを強化すると共
に、一部、炭化物として析出するので高温強度を向上さ
せる効果がある。０.０１％未満では実質的な効果は生
じない。また、Ｗと同時に０.３％以上のＭｏ量を添加
すると加工性、溶接性および耐酸化性が低下し、かつ材
料コストが上昇するので、適正範囲は０.０１〜０.３０
％とした。Ｖは、主にＣと結合して炭化物を析出し、高
温強度、特に、Ｗを同時に添加することによってクリー
プ強度の向上に著しい効果をもたらす。その添加量が
０.０１％未満では実質的な効果が生じない。また、０.
４％を超えると焼きならし、あるいは焼入れ時に、未固
溶のＶ炭化物が粗大化して、その添加効果を低減させ
る。したがって、適正範囲は０.０１〜０.４％とした。
Ｎｂは、微細な炭化物を均一に分散析出し、高温強度を
向上させると共に、固溶化熱処理時に、未固溶のＮｂ炭
窒化物が結晶粒の粗大化を抑制することにより靭性を向
上させる効果がある。０.０１％未満では、その実質的
な効果はなく、０.１０％を超えると未固溶のＮｂ炭窒
化物が粗大化し、強度ならびに靭性とも低下する。この
ことから、適正範囲は０.０１〜０.１０％とした。Ｂ
は、微量添加によリ焼入れ性を向上させる効果は一般的
に知られているが、焼入れ性を促進する効果以外に、炭
化物を分散、安定化して強度と靭性を改善する効果もあ
る。また、オーステナイト粒界を清浄化し、高温強度、
特に、クリープ強度の向上に寄与する。しかし、０.０
０６０％を超えると溶接性および加工性を低下させる
他、熱間加工性を著しく阻害する。したがって、Ｂ添加
の上限は０.００６０％とし、その下限は０％であって
も良い。Ｎは、強度と靭性を向上するのに有効である
が、多量添加はブローホールの発生や溶接性に悪影響を
及ぼすため、その上限を０.００６０％とした。なお、
Ｎ添加の下限は０％であっても良い。本発明のフェライ
ト系耐熱鋼は、上述した成分の他、残部はＦｅおよび不
可避的に混入する不純物よりなる。鋼の不純物として代
表的なものはＰ（リン）とＳ（イオウ）である。Ｐは
０.０２０％以下、Ｓは０.０１０％以下が望ましい。さ
らに、脱酸剤として用いるＡｌは０.０３０％以下が望
ましい。本発明のフェライト系耐熱鋼の特性は、常温〜
５００℃における許容応力が、ボイラ、熱交換器用合金
鋼鋼管ＪＩＳ Ｇ 3462(1973)ＳＴＢＡ １３種の約１.３
倍以上で、常温における衝撃値が４０Ｊ以上である。こ
れを達成するための熱処理条件は、焼きならしまたは焼
入れした後に、焼もどし処理を施すものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を例示
し、さらに詳細に説明する。表１に示す化学組成を有す
る本発明鋼の試験片（板厚２５ｍｍ）を作製し、９００
〜１０２５℃の温度に加熱して焼ならし（または焼入
れ）処理を行った後、焼もどし処理（および溶接後の応
力除去焼鈍相当処理）として、６００〜７００℃の温度
で約１〜４時間、加熱処理を施した。
し、さらに詳細に説明する。表１に示す化学組成を有す
る本発明鋼の試験片（板厚２５ｍｍ）を作製し、９００
〜１０２５℃の温度に加熱して焼ならし（または焼入
れ）処理を行った後、焼もどし処理（および溶接後の応
力除去焼鈍相当処理）として、６００〜７００℃の温度
で約１〜４時間、加熱処理を施した。
【００１０】
【表１】
【００１１】表２に比較鋼として、ボイラ、熱交換器用
合金鋼鋼管ＪＩＳ Ｇ 3462(1973)ＳＴＢＡ １３種に相
当するフェライト系Ｍｏ鋼の化学組成を示す。
合金鋼鋼管ＪＩＳ Ｇ 3462(1973)ＳＴＢＡ １３種に相
当するフェライト系Ｍｏ鋼の化学組成を示す。
【００１２】
【表２】
【００１３】表３は本発明鋼、表４は比較鋼のそれぞれ
について、高温（４００℃と５００℃）引張強さ、５０
０℃,１００００ｈ（時間）のクリープ破断強度および
室温での衝撃値を示す。なお、高温引張強さ、クリープ
破断強度の試験はφ６ｍｍ×ＧＬ（Grade Line…勾配）
３０ｍｍの試験片を用いて実施した。
について、高温（４００℃と５００℃）引張強さ、５０
０℃,１００００ｈ（時間）のクリープ破断強度および
室温での衝撃値を示す。なお、高温引張強さ、クリープ
破断強度の試験はφ６ｍｍ×ＧＬ（Grade Line…勾配）
３０ｍｍの試験片を用いて実施した。
【００１４】
【表３】
【００１５】
【表４】
【００１６】図１に、本実施の形態で得られた上記の諸
特性値のうち、５００℃で１万時間のクリープ破断強度
〔Larson and Miller Process（ＬＭＰ法）による推定
値〕とＷ含有量との関係をプロットした。本発明鋼は比
較鋼のクリープ破断強度（５００℃,１００００ｈ）の
約１.３倍の強度を有しており、高温強度の向上を確認
することができた。また、４００℃と５００℃の引張強
さも比較鋼と比べて、４００℃においては約１.１７
倍、５００℃においては約１.１９倍の引張強さを示し
ており、優れた高温強度を有している。また、常温の衝
撃特性も１０９〜１５２Ｊの範囲で問題がないものと考
えられる。また、靭性、曲げ加工性および溶接性につい
ては、従来の ＪＩＳ ＳＴＢＡ１３種と同等あるいはそ
れ以上であった。なお、表１に示す試験片の中で、Ｎ
ｏ.３の試料のＷ含有量３.３９％が最高であるが、この
他、Ｗ含有量が４.０％未満（３.６％、３.９％等）含
有する試料についても上記と同様の結果が得られること
を確認している。
特性値のうち、５００℃で１万時間のクリープ破断強度
〔Larson and Miller Process（ＬＭＰ法）による推定
値〕とＷ含有量との関係をプロットした。本発明鋼は比
較鋼のクリープ破断強度（５００℃,１００００ｈ）の
約１.３倍の強度を有しており、高温強度の向上を確認
することができた。また、４００℃と５００℃の引張強
さも比較鋼と比べて、４００℃においては約１.１７
倍、５００℃においては約１.１９倍の引張強さを示し
ており、優れた高温強度を有している。また、常温の衝
撃特性も１０９〜１５２Ｊの範囲で問題がないものと考
えられる。また、靭性、曲げ加工性および溶接性につい
ては、従来の ＪＩＳ ＳＴＢＡ１３種と同等あるいはそ
れ以上であった。なお、表１に示す試験片の中で、Ｎ
ｏ.３の試料のＷ含有量３.３９％が最高であるが、この
他、Ｗ含有量が４.０％未満（３.６％、３.９％等）含
有する試料についても上記と同様の結果が得られること
を確認している。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、２００〜５００℃の温度領域
で使用できる高温強度に優れたフェライト系耐熱鋼を提
供するものである。本発明鋼は高温強度が高く、しかも
靭性、曲げ加工性および溶接性も従来のフェライト系耐
熱鋼と同等あるいはそれ以上であり、この特性と経済性
とによって火力プラントや化学プラントの耐圧部材に広
く利用できるものであり、その工業的価値は大きい。
で使用できる高温強度に優れたフェライト系耐熱鋼を提
供するものである。本発明鋼は高温強度が高く、しかも
靭性、曲げ加工性および溶接性も従来のフェライト系耐
熱鋼と同等あるいはそれ以上であり、この特性と経済性
とによって火力プラントや化学プラントの耐圧部材に広
く利用できるものであり、その工業的価値は大きい。
【図１】本発明の実施の形態で例示した５００℃,１万
時間のクリープ破断強度（ＭＰａ）とＷ添加量との関係
を示すグラフ。
時間のクリープ破断強度（ＭＰａ）とＷ添加量との関係
を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 吉輝 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 (72)発明者 藤田 利夫 東京都文京区向丘一丁目14番４号
Claims (3)
- 【請求項１】重量％で、 Ｃ：０.０３〜０.２５％、 Ｓｉ：０.１０〜１.０％、 Ｍｎ：０.１０〜２.０％、 Ｃｒ：０.５０％以下、 Ｗ：０.４〜４.０％、 Ｍｏ：０.０１〜０.３％、 Ｖ：０.０１〜０.４％、 Ｎｂ：０.０１〜０.１％、 Ｂ：０.００６０％以下、 Ｎ：０.００６０％以下、 を含み、残部は鉄および不可避的不純物よりなることを
特徴とする高温強度に優れたフェライト系耐熱鋼。 - 【請求項２】請求項１に記載のフェライト系耐熱鋼にお
いて、該耐熱鋼を９００〜１０２５℃で焼ならしもしく
は焼入れした後、６００〜７００℃で焼もどし処理を施
してなることを特徴とする高温強度に優れたフェライト
系耐熱鋼。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載のフェライ
ト系耐熱鋼において、該耐熱鋼の使用温度が２００〜５
００℃の範囲であることを特徴とする高温強度に優れた
フェライト系耐熱鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10774699A JP3617786B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | フェライト系耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10774699A JP3617786B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | フェライト系耐熱鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000303138A true JP2000303138A (ja) | 2000-10-31 |
| JP3617786B2 JP3617786B2 (ja) | 2005-02-09 |
Family
ID=14466926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10774699A Expired - Fee Related JP3617786B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | フェライト系耐熱鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3617786B2 (ja) |
-
1999
- 1999-04-15 JP JP10774699A patent/JP3617786B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3617786B2 (ja) | 2005-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4561834B2 (ja) | 低合金鋼 | |
| JP4424471B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| JPH0621323B2 (ja) | 耐食、耐酸化性に優れた高強度高クロム鋼 | |
| JPWO2006106944A1 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼 | |
| JP4369612B2 (ja) | 靱性に優れた低焼入れまたは焼ならし型低合金ボイラ鋼管用鋼板およびそれを用いた鋼管の製造方法 | |
| JP4816642B2 (ja) | 低合金鋼 | |
| JP3534413B2 (ja) | 高温強度に優れたフェライト系耐熱鋼及びその製造方法 | |
| JPH01275739A (ja) | 延性，靭性に優れた低Ｓｉ高強度耐熱鋼管 | |
| JPH0517850A (ja) | 耐カツパーチエツキング性に優れた高クロムフエライト系耐熱鋼 | |
| US9677160B2 (en) | Low C-high Cr 862 MPa-class steel tube having excellent corrosion resistance and a manufacturing method thereof | |
| JP3368413B2 (ja) | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の製造方法 | |
| JP3201081B2 (ja) | 油井用ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| JPH08134585A (ja) | 高温強度及び耐酸化性に優れたフェライト系耐熱鋼及びその製造方法 | |
| JP3617786B2 (ja) | フェライト系耐熱鋼 | |
| JP3355711B2 (ja) | 高温強度と靱性の優れた高Ｃｒフェライト系耐熱鋼 | |
| JP3565155B2 (ja) | 高強度低合金耐熱鋼 | |
| JP2002241903A (ja) | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼材 | |
| JPH055891B2 (ja) | ||
| JP2005200746A (ja) | 自動車排気系部材用フェライト系ステンレス鋼 | |
| JPH05311344A (ja) | 高温強度ならびに靱性に優れたフェライト系耐熱鋼 | |
| JPH05311346A (ja) | 高クリープ強度を有するフェライト系耐熱鋼 | |
| JPH0639659B2 (ja) | 耐酸化性と溶接性に優れた高強度高クロム鋼 | |
| JPH06293940A (ja) | 高温延性および高温強度に優れた高Ｃｒフェライト鋼 | |
| JP2001234276A (ja) | 高靭性かつ耐再熱割れ性に優れたＣｒ−Ｍｏ鋼 | |
| JP3392639B2 (ja) | 溶接性及び高温強度に優れた低Ｃｒフェライト鋼 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040308 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040323 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040519 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041102 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041104 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071119 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111119 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121119 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121119 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131119 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |