JP2015030873A - オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 - Google Patents
オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015030873A JP2015030873A JP2013160716A JP2013160716A JP2015030873A JP 2015030873 A JP2015030873 A JP 2015030873A JP 2013160716 A JP2013160716 A JP 2013160716A JP 2013160716 A JP2013160716 A JP 2013160716A JP 2015030873 A JP2015030873 A JP 2015030873A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- austenitic heat
- resistant steel
- heat resistant
- turbine
- linear expansion
- 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
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 12
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 11
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 10
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 10
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 238000010313 vacuum arc remelting Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N [O].[Ar] Chemical compound [O].[Ar] VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
平均線膨張係数 =(L−L0)/(T−T0)/L0 …式(1)
Niは、Fe母相に固溶し、母相の固溶強化および線膨張係数の低下をもたらす。また、Niは、オーステナイト構造を安定化させる。Niの含有率が24%未満の場合には、上記した効果が十分に発揮されない。一方、Niの含有率が40%を超えると、材料コストの増加や加工性が低下する。そのため、Niの含有率を24〜40%とした。より好ましいNiの含有率は28〜38%であり、さらに好ましいNiの含有率は32〜36%である。
Crは、Fe母相に固溶し、母相の固溶強化および線膨張係数の低下をもたらす。また、Crは、γ’相の固溶温度を上昇させるため、γ’相の析出が促進される。Crの含有率が5%未満の場合には、上記した効果が十分に発揮されない。一方、Crの含有率が13%を超えると、オーステナイト構造の不安定化をもたらすとともに、σ相が析出しやすくなる。そのため、Crの含有率を5〜13%とした。さらに好ましいCrの含有率は、6〜10%である。
Coは、Fe母相に固溶し、母相の線膨張係数の低下をもたらす。Coの含有率が0.1%未満の場合には、上記した効果が十分に発揮されない。一方、Coの含有率が12%を超えると、材料コストが増加するとともに、耐力を低下させる。そのため、Coの含有率を0.1〜12%とした。さらに好ましいCoの含有率は、2〜6%である。
NbはFe母相に固溶し、母相の固溶強化および線膨張係数の低下をもたらす。また、Nbは、γ’相を形成して安定化させる。Nbの含有率が0.1%未満の場合には、上記した効果が十分に発揮されない。一方、Nbの含有率が5%を超えると、材料コストが増加するとともに、δ(Ni3(Nb,Ta))相(金属間化合物)が析出しやすくなる。そのため、Nbの含有率を0.1〜5%以下とした。さらに好ましいNbの含有率は、0.1〜3%である。
Vは、Fe母相に固溶し、母相の固溶強化および線膨張係数の低下をもたらす。Vの含有率が0.1%未満の場合には、上記した効果が十分に発揮されない。一方、Vの含有率が0.5%を超えると、オーステナイト構造の不安定化をもたらすとともに、σ相が析出しやすくなる。そのため、Vの含有率を0.1〜0.5%とした。さらに好ましいVの含有率は、0.2〜0.4%である。
Tiは、Fe母相に固溶して母相を固溶強化するとともに、γ’相を構成する元素である。Tiの含有率が1.9%未満の場合には、母相の固溶強化やγ’相の析出の促進が図れない。一方、Tiの含有率が2.35%を超えると、オーステナイト構造の不安定化をもたらすとともに、η相が析出しやすくなる。そのため、Tiの含有率を1.9〜2.35%とした。さらに好ましいTiの含有率は、2.0〜2.2%である。
Alは、Fe母相に固溶して母相を固溶強化するとともに、γ’相を構成する元素である。Alの含有率が0.35%未満の場合には、母相の固溶強化やγ’相の析出の促進が図れない。一方、Alの含有率が2%を超えると、オーステナイト構造の不安定化をもたらすとともに、γ’相の過剰な析出により加工性と溶接性が低下する。そのため、Alの含有率を0.35〜2%とした。さらに好ましいAlの含有率は、0.5〜1.5%である。
Bは、Fe母相に固溶して、特に粒界偏析するため、粒界強化をもたらす。また、Bは、Tiを多く含む場合、η相の析出を抑制する効果がある。Bの含有率が0.001%未満の場合には、上記した効果が十分に発揮されない。一方、Bの含有率が0.01%を超えると、母相の融点が下がり、熱間加工性が低下する。そのため、Bの含有率を0.001〜0.01%とした。さらに好ましいBの含有率は、0.004〜0.006%である。
Si、Mn、PおよびSは、実施の形態のオーステナイト系耐熱鋼においては、不可避的不純物に分類されるものである。これらの不可避的不純物は、可能な限りその残存含有率を0%に近づけることが好ましい。
ここでは、実施の形態のオーステナイト系耐熱鋼において、従来のオーステナイト系耐熱鋼の高温強度および耐力を維持しつつ、線膨張係数が低いことを説明する。
Claims (7)
- 質量で、Ni:24〜40%、Cr:5〜13%、Co:0.1〜12%、Nb:0.1〜5%、V:0.1〜0.5%、Ti:1.9〜2.35%、Al:0.35〜2%、B:0.001〜0.01%を含有し、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オーステナイト系耐熱鋼。
- 質量で、Niを28〜38%含有していることを特徴とする請求項1記載のオーステナイト系耐熱鋼。
- 質量で、Crを6〜10%含有していることを特徴とする請求項1または2記載のオーステナイト系耐熱鋼。
- 質量で、Coを2〜6%含有していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のオーステナイト系耐熱鋼。
- 質量で、Nbを0.1〜3%含有していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のオーステナイト系耐熱鋼。
- 室温から700℃の温度における平均線膨張係数が、18×10−6/K以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載のオーステナイト系耐熱鋼。
- 請求項1乃至6のいずれか1項記載のオーステナイト系耐熱鋼を用いて、少なくとも所定部位が作製されたことを特徴とするタービン部品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013160716A JP6173822B2 (ja) | 2013-08-01 | 2013-08-01 | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013160716A JP6173822B2 (ja) | 2013-08-01 | 2013-08-01 | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015030873A true JP2015030873A (ja) | 2015-02-16 |
JP6173822B2 JP6173822B2 (ja) | 2017-08-02 |
Family
ID=52516464
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013160716A Active JP6173822B2 (ja) | 2013-08-01 | 2013-08-01 | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6173822B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016142963A1 (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | 株式会社 東芝 | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07109539A (ja) * | 1993-08-19 | 1995-04-25 | Hitachi Metals Ltd | Fe−Ni−Cr基超耐熱合金、エンジンバルブおよび排ガス触媒用ニットメッシュ |
JPH11117020A (ja) * | 1997-10-09 | 1999-04-27 | Daido Steel Co Ltd | 耐熱部品の製造方法 |
JPH11117019A (ja) * | 1997-10-09 | 1999-04-27 | Daido Steel Co Ltd | 耐熱部品の製造方法 |
JP2000204449A (ja) * | 1998-11-10 | 2000-07-25 | Hitachi Metals Ltd | 冷間加工性と高温加熱安定性に優れたFe基耐熱合金 |
JP2001172751A (ja) * | 1999-12-16 | 2001-06-26 | Hitachi Metals Ltd | 良好な冷間加工性及び高温強度を具備したエンジンバルブ用Fe基耐熱合金 |
JP2005002451A (ja) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | Daido Steel Co Ltd | 耐熱ばね用Fe−Ni−Cr基合金および耐熱ばねの製造方法 |
JP2008304059A (ja) * | 2007-06-01 | 2008-12-18 | Mahle Internatl Gmbh | シールリング |
-
2013
- 2013-08-01 JP JP2013160716A patent/JP6173822B2/ja active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07109539A (ja) * | 1993-08-19 | 1995-04-25 | Hitachi Metals Ltd | Fe−Ni−Cr基超耐熱合金、エンジンバルブおよび排ガス触媒用ニットメッシュ |
JPH11117020A (ja) * | 1997-10-09 | 1999-04-27 | Daido Steel Co Ltd | 耐熱部品の製造方法 |
JPH11117019A (ja) * | 1997-10-09 | 1999-04-27 | Daido Steel Co Ltd | 耐熱部品の製造方法 |
JP2000204449A (ja) * | 1998-11-10 | 2000-07-25 | Hitachi Metals Ltd | 冷間加工性と高温加熱安定性に優れたFe基耐熱合金 |
JP2001172751A (ja) * | 1999-12-16 | 2001-06-26 | Hitachi Metals Ltd | 良好な冷間加工性及び高温強度を具備したエンジンバルブ用Fe基耐熱合金 |
JP2005002451A (ja) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | Daido Steel Co Ltd | 耐熱ばね用Fe−Ni−Cr基合金および耐熱ばねの製造方法 |
JP2008304059A (ja) * | 2007-06-01 | 2008-12-18 | Mahle Internatl Gmbh | シールリング |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016142963A1 (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | 株式会社 東芝 | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 |
JPWO2016142963A1 (ja) * | 2015-03-06 | 2018-01-11 | 株式会社東芝 | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6173822B2 (ja) | 2017-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5127749B2 (ja) | 蒸気タービンのタービンロータ用Ni基合金およびそれを用いた蒸気タービンのタービンロータ | |
JP6223743B2 (ja) | Ni基合金の製造方法 | |
JP5921401B2 (ja) | Ni基合金、その製造方法およびタービン用部品 | |
JP2009084684A (ja) | 蒸気タービンのタービンロータ用のNi基合金および蒸気タービンのタービンロータ | |
JP2011162808A (ja) | Ni基鍛造合金と、それを用いた蒸気タービンプラント用部品 | |
JP2012092378A (ja) | 蒸気タービンの鍛造用Ni基合金および蒸気タービンの鍛造部品 | |
JP2012255424A (ja) | 蒸気タービンの鋳造用Ni基合金および蒸気タービンの鋳造部品 | |
JP5932622B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 | |
JP5981250B2 (ja) | 鋳造用Ni基合金、鋳造用Ni基合金の製造方法およびタービン鋳造部品 | |
JP5525961B2 (ja) | 蒸気タービンの鍛造部品用Ni基合金および蒸気タービンの鍛造部品 | |
JP5578916B2 (ja) | 蒸気タービンの鋳造部品用Ni基合金および蒸気タービンの鋳造部品 | |
JP4635065B2 (ja) | 蒸気タービンのタービンロータ用のNi基合金および蒸気タービンのタービンロータ | |
US10415123B2 (en) | Austenitic heat resistant steel and turbine component | |
JP2015086432A (ja) | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 | |
JP6173822B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 | |
JP6173956B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 | |
JP5646521B2 (ja) | 蒸気タービンの鋳造用Ni基合金および蒸気タービン用鋳造部品 | |
JP5550298B2 (ja) | 蒸気タービンの鍛造部品用のNi基合金、蒸気タービンのタービンロータ、蒸気タービンの動翼、蒸気タービンの静翼、蒸気タービン用螺合部材、および蒸気タービン用配管 | |
JP2014005528A (ja) | Ni基耐熱合金およびタービン用部品 | |
JP5981251B2 (ja) | 鍛造用Ni基合金および鍛造部品 | |
JP2010235985A (ja) | 高温強度特性、鍛造性および溶接性に優れた、蒸気タービンの鍛造部品用Ni基合金、並びに蒸気タービン用部材 | |
JP2017155264A (ja) | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 | |
JP6062326B2 (ja) | 鋳造用Ni基合金およびタービン鋳造部品 | |
WO2016142961A1 (ja) | 鋳造用Ni基合金およびタービン用鋳造部品 | |
JPWO2016142963A1 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160210 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161227 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161227 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170220 |
|
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: 20170606 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170705 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6173822 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |