JP2696624B2 - 酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼板 - Google Patents
酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼板Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温クリ−プ強度、延
性、熱疲労特性に優れ、特に高温高圧ボイラ−等に用い
る酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼板に関するもので
ある。
性、熱疲労特性に優れ、特に高温高圧ボイラ−等に用い
る酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼板に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、ボイラ−、圧力容器設備の安全
性、特に水圧試験時の安全性に関して十分な配慮がなさ
れ、圧力容器用鋼に対しても一定の高温クリ−プ強度、
靭性が必要とされる。その要求は当然容器を構成する溶
接部に対してもなされる。そこで、これまでの圧力容器
用鋼板に関する文献としては、例えば靭性及び溶接性に
優れた高強度フェライト系耐熱鋼としてＣｒ−Ｍｏ系に
Ｖ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｃｏを添加したものとして特開昭６３
−２３８２４４号公報がある。これは高Ｃｒ系鋼におい
てＢとＮの含有量のバランスを適切化し、かつ、Ｓｉ含
有量を低減することにより、高Ｃｒフェライト系耐熱強
度、靭性及び溶接性を同時に持たせたものである。ま
た、同様の成分系として特開平１−８２５６号公報が知
られている。これも上記同様高Ｃｒ系鋼においてＳｉの
含有量及びＢとＮの含有量の積、さらには、Ａｌの含有
量を適切化することにより、高温強度が極めて優れ、か
つ靭性特にクリ−プ強度の優れた鋼を得ようとするもの
である。
性、特に水圧試験時の安全性に関して十分な配慮がなさ
れ、圧力容器用鋼に対しても一定の高温クリ−プ強度、
靭性が必要とされる。その要求は当然容器を構成する溶
接部に対してもなされる。そこで、これまでの圧力容器
用鋼板に関する文献としては、例えば靭性及び溶接性に
優れた高強度フェライト系耐熱鋼としてＣｒ−Ｍｏ系に
Ｖ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｃｏを添加したものとして特開昭６３
−２３８２４４号公報がある。これは高Ｃｒ系鋼におい
てＢとＮの含有量のバランスを適切化し、かつ、Ｓｉ含
有量を低減することにより、高Ｃｒフェライト系耐熱強
度、靭性及び溶接性を同時に持たせたものである。ま
た、同様の成分系として特開平１−８２５６号公報が知
られている。これも上記同様高Ｃｒ系鋼においてＳｉの
含有量及びＢとＮの含有量の積、さらには、Ａｌの含有
量を適切化することにより、高温強度が極めて優れ、か
つ靭性特にクリ−プ強度の優れた鋼を得ようとするもの
である。
【０００３】更には、金属マトリックス中に、高温でも
安定な微細酸化物粒子を分散させた分散強化型合金とし
ては、例えば鋼をマトリックスとするものとして特開昭
６３−５０４４８号公報や特開昭５７−３６３４３号公
報に示されているように、機械的合金化法によるインコ
・アロイス社のＭＡ９５７がある。ＭＡ９５７はＣｒ−
Ｔｉ−Ｍｏ鋼中にＹ2Ｏ3などの酸化物を分散させること
を特徴とするものである。また、ＭＡ９５７の改良型と
しては、特開平１−２７２７４６号公報に示されるよう
に、Ｗを添加して、ＴｉＯ2とＹ2Ｏ3の分散を特徴とす
る鋼がある。更には、高温強度と靭性とを有し、かつ中
性子照射を受けた際スエリングの小さい鋼を目的とし
て、特開昭６３−１８６８５３号公報がある。これは高
Ｃｒ鋼にＹ2Ｏ3、粒径１μｍ以下の粒子を分散させた酸
化物分散強化型高クロム鋼である。
安定な微細酸化物粒子を分散させた分散強化型合金とし
ては、例えば鋼をマトリックスとするものとして特開昭
６３−５０４４８号公報や特開昭５７−３６３４３号公
報に示されているように、機械的合金化法によるインコ
・アロイス社のＭＡ９５７がある。ＭＡ９５７はＣｒ−
Ｔｉ−Ｍｏ鋼中にＹ2Ｏ3などの酸化物を分散させること
を特徴とするものである。また、ＭＡ９５７の改良型と
しては、特開平１−２７２７４６号公報に示されるよう
に、Ｗを添加して、ＴｉＯ2とＹ2Ｏ3の分散を特徴とす
る鋼がある。更には、高温強度と靭性とを有し、かつ中
性子照射を受けた際スエリングの小さい鋼を目的とし
て、特開昭６３−１８６８５３号公報がある。これは高
Ｃｒ鋼にＹ2Ｏ3、粒径１μｍ以下の粒子を分散させた酸
化物分散強化型高クロム鋼である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
は更に高温クリ−プ強度を高めるために、従来知られて
いる鋼に加えて溶鋼過程で酸化物粒子を均一分散せしめ
た酸化物分散強化型厚板であって、しかも安価で極めて
高温クリ−プ強度の優れたフェライト系耐熱鋼板にあ
る。従って前記した特開昭６３−２３８２４４号公報及
び特開平１−８２５６号公報のいずれにおいても、本発
明の如く酸化物分散強化によって高温クリ−プ強化を図
る技術思想は全く開示されていない。また、金属マトリ
ックス中に、高温でも安定な微細酸化物粒子を分散させ
た分散強化型合金としての特開昭６３−５０４４８号公
報や特開昭５７−３６３４３号公報並びに特開平１−２
７２７４６号公報にあっては、いずれも、焼結体として
の酸化物分散型であって、溶鋼への均一分散による鋼と
は異なり、酸化物分散強化鋼の製造に際して、機械的合
金化中にＮが大気中より混入するため、このＮが鋼中で
ＣｒやＴｉと結びつき、粗大な（Ｃｒ，Ｔｉ）Ｎを形成
する。しかし、Ｃｒは固溶強化や耐高温酸化の観点から
鋼中で単体として存在することが好ましい。また、Ｔｉ
は酸化物の均一微細分散を促進する元素であるため、酸
化物と化合して存在することが好ましいし、さらに窒化
物が粗大であることから延性も低下する、これらの問題
がある。更には、特開昭６３−１８６８５３号公報にあ
っては酸化物分散強化型高Ｃｒ鋼である点は共通してい
るが、しかし該公報は高密度中性子照射の環境下で誘導
放射能を生ぜしめない目的で、Ｍｏ，Ｎｉ，Ｎｂ等の元
素を添加することを制限して、Ｗで高温強度を上げるた
め必須元素とし、しかも前記のように焼結体としての酸
化物分散型であるので大型鋼材として、大量の厚板を製
造することは困難な問題がある。
は更に高温クリ−プ強度を高めるために、従来知られて
いる鋼に加えて溶鋼過程で酸化物粒子を均一分散せしめ
た酸化物分散強化型厚板であって、しかも安価で極めて
高温クリ−プ強度の優れたフェライト系耐熱鋼板にあ
る。従って前記した特開昭６３−２３８２４４号公報及
び特開平１−８２５６号公報のいずれにおいても、本発
明の如く酸化物分散強化によって高温クリ−プ強化を図
る技術思想は全く開示されていない。また、金属マトリ
ックス中に、高温でも安定な微細酸化物粒子を分散させ
た分散強化型合金としての特開昭６３−５０４４８号公
報や特開昭５７−３６３４３号公報並びに特開平１−２
７２７４６号公報にあっては、いずれも、焼結体として
の酸化物分散型であって、溶鋼への均一分散による鋼と
は異なり、酸化物分散強化鋼の製造に際して、機械的合
金化中にＮが大気中より混入するため、このＮが鋼中で
ＣｒやＴｉと結びつき、粗大な（Ｃｒ，Ｔｉ）Ｎを形成
する。しかし、Ｃｒは固溶強化や耐高温酸化の観点から
鋼中で単体として存在することが好ましい。また、Ｔｉ
は酸化物の均一微細分散を促進する元素であるため、酸
化物と化合して存在することが好ましいし、さらに窒化
物が粗大であることから延性も低下する、これらの問題
がある。更には、特開昭６３−１８６８５３号公報にあ
っては酸化物分散強化型高Ｃｒ鋼である点は共通してい
るが、しかし該公報は高密度中性子照射の環境下で誘導
放射能を生ぜしめない目的で、Ｍｏ，Ｎｉ，Ｎｂ等の元
素を添加することを制限して、Ｗで高温強度を上げるた
め必須元素とし、しかも前記のように焼結体としての酸
化物分散型であるので大型鋼材として、大量の厚板を製
造することは困難な問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような観
点から、高温クリ−プ強度、延性、熱疲労特性に優れ
た、特に高温高圧ボイラ−用厚板としての酸化物分散強
化フェライト系耐熱鋼板を提供しようとするものであ
る。その発明の要旨とするところは、 （１）重量％で、 Ｃ ：０．０８％以下 Ｓｉ：０．０２〜２．０％ Ｍｎ：２．０％以下 Ｃｒ：９．０〜３０．０％ Ｔｉ：０．１〜２．０％ Ｎｉ：０．０５〜０．３％ Ｍｏ：０．１〜２．０％ Ａｌ：０．１％以下 Ｐ ：０．０５％以下 Ｓ ：０．０５％以下 Ｎ ：０．０８％以下 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、融点１５
００℃以上の酸化物であって、該酸化物粒子と金属粉を
混合した予備処理粉末を溶鋼に添加して、該酸化物の粒
径０．００１〜０．５μｍのものを容積％で０．２５〜
３．０％含ませたことを特徴とする酸化物分散強化フェ
ライト系耐熱鋼板。
点から、高温クリ−プ強度、延性、熱疲労特性に優れ
た、特に高温高圧ボイラ−用厚板としての酸化物分散強
化フェライト系耐熱鋼板を提供しようとするものであ
る。その発明の要旨とするところは、 （１）重量％で、 Ｃ ：０．０８％以下 Ｓｉ：０．０２〜２．０％ Ｍｎ：２．０％以下 Ｃｒ：９．０〜３０．０％ Ｔｉ：０．１〜２．０％ Ｎｉ：０．０５〜０．３％ Ｍｏ：０．１〜２．０％ Ａｌ：０．１％以下 Ｐ ：０．０５％以下 Ｓ ：０．０５％以下 Ｎ ：０．０８％以下 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、融点１５
００℃以上の酸化物であって、該酸化物粒子と金属粉を
混合した予備処理粉末を溶鋼に添加して、該酸化物の粒
径０．００１〜０．５μｍのものを容積％で０．２５〜
３．０％含ませたことを特徴とする酸化物分散強化フェ
ライト系耐熱鋼板。
【０００６】（２）重量％で、 Ｃ ：０．０８％以下 Ｓｉ：０．０２〜２．０％ Ｍｎ：２．０％以下 Ｃｒ：９．０〜３０．０％ Ｔｉ：０．１〜２．０％ Ｎｉ：０．０５〜０．３％ Ｍｏ：０．１〜２．０％ Ｐ ：０．０５％以下 Ｓ ：０．０５％以下 Ａｌ：０．１％以下 Ｎ ：０．０８％以下 を基本成分とし、さらに、 Ｎｂ：０．００５〜０．５％ Ｖ ：０．０１〜１．０％ Ｔａ：０．０１〜１．０％ Ｚｒ：０．００５〜０．５％ Ｈｆ：０．０１〜１．０％ Ｂ ：０．０００２〜０．０１％ Ｙ ：０．０２〜１．０％ のうち１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可
避的不純物からなり、かつ、融点１５００℃以上の酸化
物であって、該酸化物粒子と金属粉を混合した予備処理
粉末を溶鋼に添加して、該酸化物の粒径０．００１〜
０．５μｍのものを容積％で０．２５〜３．０％含ませ
たことを特徴とする酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼
板である。
避的不純物からなり、かつ、融点１５００℃以上の酸化
物であって、該酸化物粒子と金属粉を混合した予備処理
粉末を溶鋼に添加して、該酸化物の粒径０．００１〜
０．５μｍのものを容積％で０．２５〜３．０％含ませ
たことを特徴とする酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼
板である。
【０００７】以下本発明について詳細に説明する。本発
明においては、酸化物粒子と金属粉末を混練した予備処
理粉末を溶鋼に添加することが最大の特徴である。その
ために、先ず酸化物微粒子の比重を大きくして溶鋼への
添加を容易にし、かつ、溶鋼中への均一分散を図るため
に、鉄粉を利用して鉄粉の周りに酸化物微粒子を付着さ
せて全体の比重を大きくしようとするものである。すな
わち、鉄粉の周りに付着した形の酸化物微粒子を機械合
金化法、いわゆる鉄粉と酸化物微粒子を、高エネルギ−
ミル（アトライタ−）中で混合し、機械的圧縮、破壊、
接合を繰返しマトリックス中に酸化物微粒子が均一に分
散した粉末が生成する。そのために、金属粉末である鉄
粉の粒径を１〜１０００μｍと規制し、この鉄粉の表面
に機械的に付着させる前処理が必要である。鉄粉の粒径
を規制した理由は酸化物微粒子との関係から鉄粉の平均
粒径の下限は酸化物微粒子が鉄粉表面に機械的に付着し
て均一分散するために１μｍ以上であることが必要であ
る。また、上限については、寸法が大きくなりすぎると
酸化物微粒子と鉄粉とが不均一混合となり易いので１０
００μｍ以下であることが望ましい。また、酸化物微粒
子を０．００１〜０．５μｍとした。この理由は分散強
化によるクリ−プ強度向上を図ることができない。ま
た、上限については加工時に割れが発生し易くなること
から０．５μｍ以下とした。
明においては、酸化物粒子と金属粉末を混練した予備処
理粉末を溶鋼に添加することが最大の特徴である。その
ために、先ず酸化物微粒子の比重を大きくして溶鋼への
添加を容易にし、かつ、溶鋼中への均一分散を図るため
に、鉄粉を利用して鉄粉の周りに酸化物微粒子を付着さ
せて全体の比重を大きくしようとするものである。すな
わち、鉄粉の周りに付着した形の酸化物微粒子を機械合
金化法、いわゆる鉄粉と酸化物微粒子を、高エネルギ−
ミル（アトライタ−）中で混合し、機械的圧縮、破壊、
接合を繰返しマトリックス中に酸化物微粒子が均一に分
散した粉末が生成する。そのために、金属粉末である鉄
粉の粒径を１〜１０００μｍと規制し、この鉄粉の表面
に機械的に付着させる前処理が必要である。鉄粉の粒径
を規制した理由は酸化物微粒子との関係から鉄粉の平均
粒径の下限は酸化物微粒子が鉄粉表面に機械的に付着し
て均一分散するために１μｍ以上であることが必要であ
る。また、上限については、寸法が大きくなりすぎると
酸化物微粒子と鉄粉とが不均一混合となり易いので１０
００μｍ以下であることが望ましい。また、酸化物微粒
子を０．００１〜０．５μｍとした。この理由は分散強
化によるクリ−プ強度向上を図ることができない。ま
た、上限については加工時に割れが発生し易くなること
から０．５μｍ以下とした。
【０００８】これら、酸化物微粒子を溶鋼に直接添加す
る理由は、高温高圧ボイラ−用の厚板の如く大型の製品
を連続的に大量生産することにある。また、酸化物微粒
子を単独添加しないで、混合粉として添加する理由は、
酸化物微粒子は凝集して粉体を形成し、体積が増加して
いる上に比重が溶鋼よりも小さいために単独で添加する
と浮上して溶鋼中に歩留らないためである。凝集してい
る酸化物微粒体を個々の酸化物微粒子に分離して体積を
小さくするために粉と混合させた。また、鉄粉を選定し
た理由は、溶鋼中に添加した際、分離浮上しないためで
ある。なお、鉄粉のみに限定するものではなく、Ｃｕ粉
等も良く、この効果を達成するものであれば良く、特に
限定するものではない。
る理由は、高温高圧ボイラ−用の厚板の如く大型の製品
を連続的に大量生産することにある。また、酸化物微粒
子を単独添加しないで、混合粉として添加する理由は、
酸化物微粒子は凝集して粉体を形成し、体積が増加して
いる上に比重が溶鋼よりも小さいために単独で添加する
と浮上して溶鋼中に歩留らないためである。凝集してい
る酸化物微粒体を個々の酸化物微粒子に分離して体積を
小さくするために粉と混合させた。また、鉄粉を選定し
た理由は、溶鋼中に添加した際、分離浮上しないためで
ある。なお、鉄粉のみに限定するものではなく、Ｃｕ粉
等も良く、この効果を達成するものであれば良く、特に
限定するものではない。
【０００９】このように平均粒径０．００１〜０．５μ
ｍの酸化物微粒子を鉄粉表面に機械的に付着させて均一
分散させるためであるが、金属粉末である鉄粉と酸化物
微粒子との重量比を１００：０．５〜５０とする。その
理由は鋼板への酸化物容積が０．２５％〜３．０％に含
有させるため、前処理のための鉄粉表面積を大きくして
酸化物微粒子が鉄粉に付着し易い両者から定めた。ま
た、酸化物粒子の融点を１５００℃以上とし、例えばＡ
ｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3，Ｓｍ2Ｏ3等の酸化物が使用される。こ
のように融点が１５００℃以上の高温酸化物粒子とした
理由は溶鋼中に添加するも溶鋼によって解けないで酸化
物の状態で存在せしめるためである。溶鋼中への添加と
しては、取鍋内溶鋼へ混合粉を添加すると溶鋼温度が高
く、酸化物粒子が溶解するおそれがあるので、混合粉の
添加場所は酸化物粒子が溶解するおそれの少ない、しか
も鉄粉が十分に溶解するタンデッシュ内及び／又はモ−
ルド内溶鋼が望ましい。
ｍの酸化物微粒子を鉄粉表面に機械的に付着させて均一
分散させるためであるが、金属粉末である鉄粉と酸化物
微粒子との重量比を１００：０．５〜５０とする。その
理由は鋼板への酸化物容積が０．２５％〜３．０％に含
有させるため、前処理のための鉄粉表面積を大きくして
酸化物微粒子が鉄粉に付着し易い両者から定めた。ま
た、酸化物粒子の融点を１５００℃以上とし、例えばＡ
ｌ2Ｏ3，Ｙ2Ｏ3，Ｓｍ2Ｏ3等の酸化物が使用される。こ
のように融点が１５００℃以上の高温酸化物粒子とした
理由は溶鋼中に添加するも溶鋼によって解けないで酸化
物の状態で存在せしめるためである。溶鋼中への添加と
しては、取鍋内溶鋼へ混合粉を添加すると溶鋼温度が高
く、酸化物粒子が溶解するおそれがあるので、混合粉の
添加場所は酸化物粒子が溶解するおそれの少ない、しか
も鉄粉が十分に溶解するタンデッシュ内及び／又はモ−
ルド内溶鋼が望ましい。
【００１０】
【作用】次に、本発明の目的とする特性を達成するため
には各々の構成元素量についても以下に述べるように適
正範囲に限定する必要がある。 Ｃ ：０．０８％以下 Ｃは強度を向上するために有効な成分であり、炭化物の
析出からクリ−プ破断強度の向上に寄与する元素である
が、０．０８％を越えると逆にクリ−プに有害な粗大な
炭化物を作るため、Ｃは０．０８％以下とした。 Ｓｉ：０．０２〜２．０％ Ｓｉは０．０２％未満では十分な強度及び溶鋼と酸化物
の濡れ性を改善し酸化物の分散を助けることが出来な
い。一方、２．０％を越えると靭性が低下すると共に溶
接性にとって悪影響を与え、かつ、溶鋼への酸化物の分
散を助ける働きも減少する。 Ｍｎ：２．０％以下 Ｍｎは固溶強化によりクリ−プ強度を向上させるもので
あるが、しかし、２．０％を越えると、その効果がなく
なる。 Ｃｒ：９．０〜３０．０％ Ｃｒは耐高温酸化性、高温長時間強度の向上並びにフェ
ライトを安定にするために添加するもので、９．０％未
満ではＣｒ炭化物による析出強化、Ｃｒの固溶強化が期
待できず、高温長時間強度が低下し、しかも、９．０％
未満では高温の耐酸化性が低下する。また、３０％を越
えると割れを起し、かつ溶接性を著しく損なう。従って
Ｃｒ量は９．０〜３０．０％とする。
には各々の構成元素量についても以下に述べるように適
正範囲に限定する必要がある。 Ｃ ：０．０８％以下 Ｃは強度を向上するために有効な成分であり、炭化物の
析出からクリ−プ破断強度の向上に寄与する元素である
が、０．０８％を越えると逆にクリ−プに有害な粗大な
炭化物を作るため、Ｃは０．０８％以下とした。 Ｓｉ：０．０２〜２．０％ Ｓｉは０．０２％未満では十分な強度及び溶鋼と酸化物
の濡れ性を改善し酸化物の分散を助けることが出来な
い。一方、２．０％を越えると靭性が低下すると共に溶
接性にとって悪影響を与え、かつ、溶鋼への酸化物の分
散を助ける働きも減少する。 Ｍｎ：２．０％以下 Ｍｎは固溶強化によりクリ−プ強度を向上させるもので
あるが、しかし、２．０％を越えると、その効果がなく
なる。 Ｃｒ：９．０〜３０．０％ Ｃｒは耐高温酸化性、高温長時間強度の向上並びにフェ
ライトを安定にするために添加するもので、９．０％未
満ではＣｒ炭化物による析出強化、Ｃｒの固溶強化が期
待できず、高温長時間強度が低下し、しかも、９．０％
未満では高温の耐酸化性が低下する。また、３０％を越
えると割れを起し、かつ溶接性を著しく損なう。従って
Ｃｒ量は９．０〜３０．０％とする。
【００１１】Ｔｉ：０．１〜２．０％ Ｔｉは溶鋼と酸化物の濡れ性を改善し酸化物の分散を助
けると共に第２の発明であるＮｂ，Ｖを含有する高Ｃｒ
鋼において、さらに、Ｂと一緒にＴｉを複合添加するこ
とにより高温クリ−プ破断強度を著しく増加する。２．
０％を越えると割れを起し、従ってＴｉ量は０．１〜
２．０％とする。 Ｎｉ：０．０５〜０．３％ Ｎｉは高温での延性を改善するために添加するが０．０
５％未満では効果がなく、０．３％を越えると熱間加工
上好ましくない上に、０．３％を越えても一層の高温延
性改善効果がみられず、しかもＮｉは高価な元素である
ことから上限を０．３％とした。 Ｍｏ：０．１〜２．０％ Ｍｏは固溶強化により高温クリ−プ強度を著しく高める
ため、耐熱鋼には不可欠の元素である。鋼中固溶化し強
化するほか、炭化物を析出してクリ−プ強度を向上させ
るが、０．１％未満ではこの効果はなく、高温強度の向
上は十分発揮されない。一方、２．０％を越えるとフェ
ライト量が増し高温強度を低下させる上に、割れが起き
ることから上限を２．０％とした。
けると共に第２の発明であるＮｂ，Ｖを含有する高Ｃｒ
鋼において、さらに、Ｂと一緒にＴｉを複合添加するこ
とにより高温クリ−プ破断強度を著しく増加する。２．
０％を越えると割れを起し、従ってＴｉ量は０．１〜
２．０％とする。 Ｎｉ：０．０５〜０．３％ Ｎｉは高温での延性を改善するために添加するが０．０
５％未満では効果がなく、０．３％を越えると熱間加工
上好ましくない上に、０．３％を越えても一層の高温延
性改善効果がみられず、しかもＮｉは高価な元素である
ことから上限を０．３％とした。 Ｍｏ：０．１〜２．０％ Ｍｏは固溶強化により高温クリ−プ強度を著しく高める
ため、耐熱鋼には不可欠の元素である。鋼中固溶化し強
化するほか、炭化物を析出してクリ−プ強度を向上させ
るが、０．１％未満ではこの効果はなく、高温強度の向
上は十分発揮されない。一方、２．０％を越えるとフェ
ライト量が増し高温強度を低下させる上に、割れが起き
ることから上限を２．０％とした。
【００１２】Ａｌ：０．１％以下 Ａｌは脱酸剤として有効であるが、特に０．１％を越え
ると高温強度が低下するので上限を０．１％以下とし
た。 Ｐ ：０．０５％以下 Ｐは０．０５を越えて含有させた場合は粒界脆化を起こ
すため０．０５％以下に限定した。 Ｓ ：０．０５％以下 Ｓは低く抑えることにより水素侵食及び粒界脆化を起こ
すことを低減させることは重要であり、そのため、Ｓ量
を０．０５％以下とする。 Ｎ ：０．０８％以下 Ｎは０．０８％を越えるとクリ−プに有害な粗大な窒化
物を形成することから０．０８％以下とした。
ると高温強度が低下するので上限を０．１％以下とし
た。 Ｐ ：０．０５％以下 Ｐは０．０５を越えて含有させた場合は粒界脆化を起こ
すため０．０５％以下に限定した。 Ｓ ：０．０５％以下 Ｓは低く抑えることにより水素侵食及び粒界脆化を起こ
すことを低減させることは重要であり、そのため、Ｓ量
を０．０５％以下とする。 Ｎ ：０．０８％以下 Ｎは０．０８％を越えるとクリ−プに有害な粗大な窒化
物を形成することから０．０８％以下とした。
【００１３】更に、第２発明である強度改善元素群につ
いての構成元素量の適正範囲に限定した理由を述べる。 Ｎｂ：０．００５〜０．５％ Ｎｂは析出強化及び固溶強化の両面からクリ−プ強度を
向上させるものであるが、０．００５％未満では、その
効果が不十分である。また、０．５％を越えると炭化物
が著しく粗大化し、クリ−プ破断強度を下げ、しかも延
性を低下させるのでＮｂ量は０．００５〜０．５％とし
た。 Ｖ，Ｔａ，Ｈｆ：０．０１〜１．０％、Ｚｒ：０．００
５〜０．５％ また、Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆについては、Ｎｂと同様析
出強化及び固溶強化の両面からクリ−プ強度を向上させ
るものであるが、Ｖ，Ｔａ，Ｈｆは０．０１％未満、Ｚ
ｒは０．００５％未満では、その効果が不十分である。
また、Ｖ，Ｔａ，Ｈｆにあっては、１．０％、Ｚｒにあ
っては、０．５％を越えると炭化物が著しく粗大化し、
クリ−プ破断強度を下げ、しかも延性を低下させるので
Ｖ，Ｔａ，Ｈｆのそれぞれの量は１．０％以下、Ｚｒは
０．５％以下とした。 Ｂ ：０．０００２〜０．０１％ Ｂは適量のＮｂ，Ｖを含有する高Ｃｒ鋼において、さら
に適量のＴｉと一緒にＢを複合添加することにより、粒
界を強化し高温クリ−プ強度が著しく増加する。しか
し、０．０１％を越えての添加は粒界割れを起すので
０．０１％以下でなければならない。 Ｙ ：０．０２〜１．０％ Ｙは固溶することで、クリ−プ強度を向上させると共
に、高温酸化を防ぐものであるが、０．０２％未満で
は、その効果が不十分である。また、１．０％を越える
と延性を低下させることから１．０％以下とした。
いての構成元素量の適正範囲に限定した理由を述べる。 Ｎｂ：０．００５〜０．５％ Ｎｂは析出強化及び固溶強化の両面からクリ−プ強度を
向上させるものであるが、０．００５％未満では、その
効果が不十分である。また、０．５％を越えると炭化物
が著しく粗大化し、クリ−プ破断強度を下げ、しかも延
性を低下させるのでＮｂ量は０．００５〜０．５％とし
た。 Ｖ，Ｔａ，Ｈｆ：０．０１〜１．０％、Ｚｒ：０．００
５〜０．５％ また、Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆについては、Ｎｂと同様析
出強化及び固溶強化の両面からクリ−プ強度を向上させ
るものであるが、Ｖ，Ｔａ，Ｈｆは０．０１％未満、Ｚ
ｒは０．００５％未満では、その効果が不十分である。
また、Ｖ，Ｔａ，Ｈｆにあっては、１．０％、Ｚｒにあ
っては、０．５％を越えると炭化物が著しく粗大化し、
クリ−プ破断強度を下げ、しかも延性を低下させるので
Ｖ，Ｔａ，Ｈｆのそれぞれの量は１．０％以下、Ｚｒは
０．５％以下とした。 Ｂ ：０．０００２〜０．０１％ Ｂは適量のＮｂ，Ｖを含有する高Ｃｒ鋼において、さら
に適量のＴｉと一緒にＢを複合添加することにより、粒
界を強化し高温クリ−プ強度が著しく増加する。しか
し、０．０１％を越えての添加は粒界割れを起すので
０．０１％以下でなければならない。 Ｙ ：０．０２〜１．０％ Ｙは固溶することで、クリ−プ強度を向上させると共
に、高温酸化を防ぐものであるが、０．０２％未満で
は、その効果が不十分である。また、１．０％を越える
と延性を低下させることから１．０％以下とした。
【００１４】
実施例１（Ａ法） 混合粉は鉄粉とＹ2Ｏ3粉体を鋼ボ−ル（ＳＵＪ−２）と
共に容器に入れて、アトライタ−で混合することにより
製造した。 そのときの鉄粉の平均粒径１５０〜２００
μｍ，Ｙ2Ｏ3粉体の平均粒径０．０５μｍを重量比１
０：１の割合で混合し、予備処理粉末を得る。一方、容
量３００ｋｇの高周波溶解炉で合金成分を調整した溶鋼
をＡｌ脱酸した３０秒後に、溶鋼：予備処理粉末＝１０
０：４の重量比でホスホライザ−により予備処理粉末を
溶鋼中に突っ込み２分後鋳型に出鋼する。そのときの本
発明鋼及び予備処理しない酸化物微粒子を単独添加、な
いし鋼の成分組成が外れたもの等の比較鋼を表１に示
す。これら化学成分の鋼塊を１１００℃の熱間圧延で１
８ｍｍ厚みの鋼板とし、１２００℃、５ｈｒ焼鈍を行っ
た。その後、クリ−プ試験は７００℃で１万ｈｒのクリ
−プ破断強度を調べた。その結果を表１に示す。この表
１からわかるように、本発明鋼である（１）〜（７）は
クリ−プ強度が高いのに対して、比較鋼である（８）〜
（１３）のクリ−プ強度は低く、また、比較鋼（８）は
酸化物微粒子をそのまま添加したため歩留らず、比較鋼
（９）は酸化物微粒子が高すぎるため延性不足で同じく
破断強度が低い、比較鋼（１１）はＳｉ，Ｍｎが多くＴ
ｉ不足で酸化物微粒子が凝集した。比較鋼（１２）はＣ
ｒ，Ｎｉが多く、割れが生じた。また比較鋼（１３）は
Ｍｏ不足のために強度が不足した。
共に容器に入れて、アトライタ−で混合することにより
製造した。 そのときの鉄粉の平均粒径１５０〜２００
μｍ，Ｙ2Ｏ3粉体の平均粒径０．０５μｍを重量比１
０：１の割合で混合し、予備処理粉末を得る。一方、容
量３００ｋｇの高周波溶解炉で合金成分を調整した溶鋼
をＡｌ脱酸した３０秒後に、溶鋼：予備処理粉末＝１０
０：４の重量比でホスホライザ−により予備処理粉末を
溶鋼中に突っ込み２分後鋳型に出鋼する。そのときの本
発明鋼及び予備処理しない酸化物微粒子を単独添加、な
いし鋼の成分組成が外れたもの等の比較鋼を表１に示
す。これら化学成分の鋼塊を１１００℃の熱間圧延で１
８ｍｍ厚みの鋼板とし、１２００℃、５ｈｒ焼鈍を行っ
た。その後、クリ−プ試験は７００℃で１万ｈｒのクリ
−プ破断強度を調べた。その結果を表１に示す。この表
１からわかるように、本発明鋼である（１）〜（７）は
クリ−プ強度が高いのに対して、比較鋼である（８）〜
（１３）のクリ−プ強度は低く、また、比較鋼（８）は
酸化物微粒子をそのまま添加したため歩留らず、比較鋼
（９）は酸化物微粒子が高すぎるため延性不足で同じく
破断強度が低い、比較鋼（１１）はＳｉ，Ｍｎが多くＴ
ｉ不足で酸化物微粒子が凝集した。比較鋼（１２）はＣ
ｒ，Ｎｉが多く、割れが生じた。また比較鋼（１３）は
Ｍｏ不足のために強度が不足した。
【００１５】実施例２（Ｂ法） 混合粉は銅粉とＡｌ2Ｏ3粉体を鋼ボ−ル（ＳＵＪ−２）
と共に容器に入れて、アトライタ−で混合することによ
り製造した。そのときの鉄粉の平均粒径１５０〜２００
μｍ，Ａｌ2Ｏ3粉体の平均粒径０．０５μｍを重量比１
０：１の割合で混合し、予備処理粉末を得る。一方、容
量３００ｋｇの高周波溶解炉で合金成分を調整した溶鋼
をＡｌ脱酸した３０秒後に、溶鋼：予備処理粉末＝１０
０：１０の重量比で鋳込み途中の溶鋼流に予備処理粉末
をアルゴンガスにより噴射後、鋳型に出鋼する。そのと
きの本発明鋼は実施例１と同様、表１の実施Ｎｏ（４）
（５）に示す。また、その結果は実施例１と同様であ
る。
と共に容器に入れて、アトライタ−で混合することによ
り製造した。そのときの鉄粉の平均粒径１５０〜２００
μｍ，Ａｌ2Ｏ3粉体の平均粒径０．０５μｍを重量比１
０：１の割合で混合し、予備処理粉末を得る。一方、容
量３００ｋｇの高周波溶解炉で合金成分を調整した溶鋼
をＡｌ脱酸した３０秒後に、溶鋼：予備処理粉末＝１０
０：１０の重量比で鋳込み途中の溶鋼流に予備処理粉末
をアルゴンガスにより噴射後、鋳型に出鋼する。そのと
きの本発明鋼は実施例１と同様、表１の実施Ｎｏ（４）
（５）に示す。また、その結果は実施例１と同様であ
る。
【００１６】
【表１Ａ】
【００１７】
【表１Ｂ】
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る高温ク
リ−プ強度に優れた酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼
によれば、従来のフェライト系耐熱鋼に比べ、高温特に
クリ−プ破断強度が大幅に改善され、しかも、延性、熱
疲労特性に優れ、加工性も良好な鋼であり、例えば高
温、高圧環境下で使用される高温高圧ボイラ−材料、化
学プラント用耐熱鋼等に使用し、安価での製造が可能で
あり、従って工業上極めて大きな効果を奏するものであ
る。
リ−プ強度に優れた酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼
によれば、従来のフェライト系耐熱鋼に比べ、高温特に
クリ−プ破断強度が大幅に改善され、しかも、延性、熱
疲労特性に優れ、加工性も良好な鋼であり、例えば高
温、高圧環境下で使用される高温高圧ボイラ−材料、化
学プラント用耐熱鋼等に使用し、安価での製造が可能で
あり、従って工業上極めて大きな効果を奏するものであ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．０８％以下 Ｓｉ：０．０２〜２．０％ Ｍｎ：２．０％以下 Ｃｒ：９．０〜３０．０％ Ｔｉ：０．１〜２．０％ Ｎｉ：０．０５〜０．３％ Ｍｏ：０．１〜２．０％ Ａｌ：０．１％以下 Ｐ ：０．０５％以下 Ｓ ：０．０５％以下 Ｎ ：０．０８％以下 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつ、融点１５
００℃以上の酸化物であって、該酸化物粒子と金属粉を
混合した予備処理粉末を溶鋼に添加して、該酸化物の粒
径０．００１〜０．５μｍのものを容積％で０．２５〜
３．０％含ませたことを特徴とする酸化物分散強化フェ
ライト系耐熱鋼板。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ ：０．０８％以下 Ｓｉ：０．０２〜２．０％ Ｍｎ：２．０％以下 Ｃｒ：９．０〜３０．０％ Ｔｉ：０．１〜２．０％ Ｎｉ：０．０５〜０．３％ Ｍｏ：０．１〜２．０％ Ｐ ：０．０５％以下 Ｓ ：０．０５％以下 Ａｌ：０．１％以下 Ｎ ：０．０８％以下 を基本成分とし、さらに、 Ｎｂ：０．００５〜０．５％ Ｖ ：０．０１〜１．０％ Ｔａ：０．０１〜１．０％ Ｚｒ：０．００５〜０．５％ Ｈｆ：０．０１〜１．０％ Ｂ ：０．０００２〜０．０１％ Ｙ ：０．０２〜１．０％ のうち１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可
避的不純物からなり、かつ、融点１５００℃以上の酸化
物であって、該酸化物粒子と金属粉を混合した予備処理
粉末を溶鋼に添加して、該酸化物の粒径０．００１〜
０．５μｍのものを容積％で０．２５〜３．０％含ませ
たことを特徴とする酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼
板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238953A JP2696624B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3238953A JP2696624B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0551701A JPH0551701A (ja) | 1993-03-02 |
| JP2696624B2 true JP2696624B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=17037751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3238953A Expired - Lifetime JP2696624B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 酸化物分散強化フェライト系耐熱鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2696624B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150104348A (ko) * | 2014-03-05 | 2015-09-15 | 한국원자력연구원 | 크리프 저항성이 향상된 페라이트/마르텐사이트계 산화물분산강화 강 및 이의 제조방법 |
| KR102280609B1 (ko) * | 2019-11-29 | 2021-07-23 | 한국생산기술연구원 | 산화물 분산강화 철계 초내열합금 주조재 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07823B2 (ja) * | 1988-05-11 | 1995-01-11 | 住友金属工業株式会社 | 焼結分散強化型耐熱鋼成形部材 |
| JPH02225648A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-07 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高強度酸化物分散強化型フェライト鋼 |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP3238953A patent/JP2696624B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0551701A (ja) | 1993-03-02 |
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