JP3171185B2 - 酸化物分散強化型鋼の製造方法 - Google Patents
酸化物分散強化型鋼の製造方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、優れた高温強度と
延性・靱性を有する酸化物分散強化型鋼の製造方法に関
するものである。
延性・靱性を有する酸化物分散強化型鋼の製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】原子炉、特に高速炉の炉心構成部材に
は、優れた高温強度と耐中性子照射特性が要求される。
は、優れた高温強度と耐中性子照射特性が要求される。
【０００３】従来より炉心構成部材としてはSUS304やSU
S316鋼といったオーステナイト系ステンレス鋼が用いら
れてきたが、そのような材料は耐スエリング性や照射ク
リープ特性など高速中性子に対する耐久性に限界があ
る。一方、フェライト系あるいはマルテンサイト系鋼は
耐照射特性に優れるものの、高温強度が低い欠点があ
る。そこで、耐照射特性と高温強度に優れた材料とし
て、酸化物分散強化型フェライト鋼 (特公平５−18897
号) が提案されている。
S316鋼といったオーステナイト系ステンレス鋼が用いら
れてきたが、そのような材料は耐スエリング性や照射ク
リープ特性など高速中性子に対する耐久性に限界があ
る。一方、フェライト系あるいはマルテンサイト系鋼は
耐照射特性に優れるものの、高温強度が低い欠点があ
る。そこで、耐照射特性と高温強度に優れた材料とし
て、酸化物分散強化型フェライト鋼 (特公平５−18897
号) が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、酸化物分散強
化型フェライト鋼は熱的に極めて安定であるため、通常
の耐熱鋼のように高温(900〜1200℃) に加熱後、急冷処
理、つまり空冷または水冷 (油冷) 処理していったんマ
ルテンサイト組織にすると、Ac1 点 (約840 ℃)以下の7
00 〜830 ℃で長時間焼戻し処理しても、軟化が起こら
ない。
化型フェライト鋼は熱的に極めて安定であるため、通常
の耐熱鋼のように高温(900〜1200℃) に加熱後、急冷処
理、つまり空冷または水冷 (油冷) 処理していったんマ
ルテンサイト組織にすると、Ac1 点 (約840 ℃)以下の7
00 〜830 ℃で長時間焼戻し処理しても、軟化が起こら
ない。
【０００５】通常、マルテンサイト系ステンレス鋼は、
焼きならし（焼入れ) ＋焼き戻し処理して、焼き戻しマ
ルテンサイト組織として使用される。これは、強度と靱
性のバランスをとるためである。しかし、上述のような
酸化物分散強化型フェライト鋼では、そのような熱処理
を施すと、焼きが入ったままで焼きが戻らない。つま
り、A1点以下に加熱して徐冷してもいわゆる「軟化焼
鈍」が実現できない。
焼きならし（焼入れ) ＋焼き戻し処理して、焼き戻しマ
ルテンサイト組織として使用される。これは、強度と靱
性のバランスをとるためである。しかし、上述のような
酸化物分散強化型フェライト鋼では、そのような熱処理
を施すと、焼きが入ったままで焼きが戻らない。つま
り、A1点以下に加熱して徐冷してもいわゆる「軟化焼
鈍」が実現できない。
【０００６】硬度が高い (Hv：＞400)と圧延あるいは引
抜きといった成形加工の際、工具 (圧延ロール、マンド
レル、ダイスなど) への負荷が大きくなり、工具の摩
耗、変形さらには亀裂の発生が起こり、寸法精度の高い
製品への加工が困難となる。特に原子炉の燃料被覆管の
ように高い寸法精度が要求される細径、薄肉管 (外径：
５〜10mm、肉厚：0.4 〜0.6 mm) を製造する場合は、多
数回の圧延加工が必要なので、その都度軟化焼鈍を行う
必要があり、コスト増を免れない。したがって、酸化物
分散強化型鋼について軟化熱処理方法を見出すことが重
要課題となっている。
抜きといった成形加工の際、工具 (圧延ロール、マンド
レル、ダイスなど) への負荷が大きくなり、工具の摩
耗、変形さらには亀裂の発生が起こり、寸法精度の高い
製品への加工が困難となる。特に原子炉の燃料被覆管の
ように高い寸法精度が要求される細径、薄肉管 (外径：
５〜10mm、肉厚：0.4 〜0.6 mm) を製造する場合は、多
数回の圧延加工が必要なので、その都度軟化焼鈍を行う
必要があり、コスト増を免れない。したがって、酸化物
分散強化型鋼について軟化熱処理方法を見出すことが重
要課題となっている。
【０００７】ここに、本発明の目的は、一般的には製管
性にすぐれた酸化物分散強化型鋼の製造方法を提供する
ことであり、より特定的には、酸化物分散強化型鋼の加
工性 (製管性) を改善する熱処理方法を提供することで
ある。ここに、「製管性」とは、例えば燃料被覆管への
加工処理のように苛酷な加工を行っても素材が割れない
ことを言う。
性にすぐれた酸化物分散強化型鋼の製造方法を提供する
ことであり、より特定的には、酸化物分散強化型鋼の加
工性 (製管性) を改善する熱処理方法を提供することで
ある。ここに、「製管性」とは、例えば燃料被覆管への
加工処理のように苛酷な加工を行っても素材が割れない
ことを言う。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の目
的を達成すべく種々検討を重ねた結果、900 〜1300℃に
加熱していったんオーステナイト相としてから、１時間
あたり200 ℃以下という冷却速度で徐冷してフェライト
相とすることで軟化焼鈍が可能となることを知り、本発
明を完成した。
的を達成すべく種々検討を重ねた結果、900 〜1300℃に
加熱していったんオーステナイト相としてから、１時間
あたり200 ℃以下という冷却速度で徐冷してフェライト
相とすることで軟化焼鈍が可能となることを知り、本発
明を完成した。
【０００９】なお、１時間当たり200 ℃以下という冷却
速度は、従来技術の常識を大きく超えたものである。従
来そのような超徐冷では析出炭化物の粗大化が起こる等
の理由から材質の劣化が顕著になると考えられていたの
であるが、酸化物分散強化型鋼にあっては、炭化物の析
出強化によらないので、材質劣化は生じない。
速度は、従来技術の常識を大きく超えたものである。従
来そのような超徐冷では析出炭化物の粗大化が起こる等
の理由から材質の劣化が顕著になると考えられていたの
であるが、酸化物分散強化型鋼にあっては、炭化物の析
出強化によらないので、材質劣化は生じない。
【００１０】よって、本発明は次のとおりである。 (1) 予め調製した、マルテンサイト相内に酸化物粒子が
分散した組織を有する酸化物分散強化型鋼を900 〜1300
℃に加熱し、次いで１時間当たり200 ℃以下の冷却速度
で徐冷して室温にまで冷却することを特徴とする製管性
に優れた酸化物分散強化型鋼の製造方法。
分散した組織を有する酸化物分散強化型鋼を900 〜1300
℃に加熱し、次いで１時間当たり200 ℃以下の冷却速度
で徐冷して室温にまで冷却することを特徴とする製管性
に優れた酸化物分散強化型鋼の製造方法。
【００１１】(2) 上記(1) 記載のように室温にまで冷却
してから、さらに冷間加工または温間加工を行い、次い
で900 〜1300℃に加熱し、そして室温まで１時間当たり
200 ℃以下の冷却速度で徐冷することを特徴とする製管
性に優れた酸化物分散強化型鋼の製造方法。
してから、さらに冷間加工または温間加工を行い、次い
で900 〜1300℃に加熱し、そして室温まで１時間当たり
200 ℃以下の冷却速度で徐冷することを特徴とする製管
性に優れた酸化物分散強化型鋼の製造方法。
【００１２】(3) 上記(1) 記載のように室温にまで冷却
してから、さらに冷間加工または温間加工を行い、次い
で900 〜1300℃に加熱し、そして空冷または水冷処理を
行ってマルテンサイト組織を生成させた後に、700 〜85
0 ℃に加熱して焼戻し処理を行うことを特徴とする製管
性に優れた酸化物分散強化型鋼の製造方法。
してから、さらに冷間加工または温間加工を行い、次い
で900 〜1300℃に加熱し、そして空冷または水冷処理を
行ってマルテンサイト組織を生成させた後に、700 〜85
0 ℃に加熱して焼戻し処理を行うことを特徴とする製管
性に優れた酸化物分散強化型鋼の製造方法。
【００１３】
【実施の形態】本発明にかかる熱処理方法を適用する酸
化物分散強化型マルテンサイト鋼の一連の製造方法は、
次の工程からなる。
化物分散強化型マルテンサイト鋼の一連の製造方法は、
次の工程からなる。
【００１４】(1) 分散工程:これは、ボールミルを用い
たメカニカルアロイングにより酸化物が分散した合金粉
末を製造する工程である。
たメカニカルアロイングにより酸化物が分散した合金粉
末を製造する工程である。
【００１５】適宜組成の合金粉末と酸化物粉末、例えば
目的鋼組成と同一の組成の溶鋼をアトマイズ処理して得
た合金粉末とTiO2および／またはY2O3粉末等の酸化物粉
末とを、例えばアトライターボールミルで通常10〜150
時間不活性雰囲気下で攪拌して、メカニカルアロイング
を行う。合金粉末の粒径は、一般には50〜150 μｍであ
り、酸化物粉末のそれは、100nm 以下である。鋼組成は
放冷によってマルテンサイト組織が得られるものであれ
ば特に制限はない。
目的鋼組成と同一の組成の溶鋼をアトマイズ処理して得
た合金粉末とTiO2および／またはY2O3粉末等の酸化物粉
末とを、例えばアトライターボールミルで通常10〜150
時間不活性雰囲気下で攪拌して、メカニカルアロイング
を行う。合金粉末の粒径は、一般には50〜150 μｍであ
り、酸化物粉末のそれは、100nm 以下である。鋼組成は
放冷によってマルテンサイト組織が得られるものであれ
ば特に制限はない。
【００１６】(2) 封入工程:これは、上記合金粉末をカ
プセルに封入する工程であり、メカニカルアロイングに
より得られた合金粉末を例えば軟鋼製あるいはステンレ
ス鋼製のカプセルに真空封入する。後続の工程で成形、
焼結するためである。
プセルに封入する工程であり、メカニカルアロイングに
より得られた合金粉末を例えば軟鋼製あるいはステンレ
ス鋼製のカプセルに真空封入する。後続の工程で成形、
焼結するためである。
【００１７】(3) 熱間押出工程:これは、カプセルに封
入された合金粉末を熱間押出することで粉末の焼結を行
うとともに、素管などの素材を製造する工程である。
入された合金粉末を熱間押出することで粉末の焼結を行
うとともに、素管などの素材を製造する工程である。
【００１８】軟鋼製カプセルに封入された粉末は、まず
900 〜1200℃に加熱され、熱間押出しが行われる。押出
比は例えば5 〜20である。これにより焼結と成形が行わ
れる。熱間押出加工の後に冷却を行うが、通常、空冷に
よって行われ、本発明の場合、マルテンサイト組織が得
られる。
900 〜1200℃に加熱され、熱間押出しが行われる。押出
比は例えば5 〜20である。これにより焼結と成形が行わ
れる。熱間押出加工の後に冷却を行うが、通常、空冷に
よって行われ、本発明の場合、マルテンサイト組織が得
られる。
【００１９】(4) 本発明にかかる熱処理を行う熱処理工
程:上記熱間押出材は、マルテンサイト相に酸化物粒子
が分散した組織を有し、これはこのままでは圧延加工が
行えないため、本発明にかかる軟化熱処理を行ってから
後続の圧延加工の工程に送る。本発明にかかる熱処理
は、900 〜1300℃に加熱してから１時間当たり200 ℃以
下の冷却速度で冷却をする軟化熱処理である。冷却は不
活性雰囲気下で行われ、特に150 ℃／ｈ以下の条件で行
うことが好ましい。
程:上記熱間押出材は、マルテンサイト相に酸化物粒子
が分散した組織を有し、これはこのままでは圧延加工が
行えないため、本発明にかかる軟化熱処理を行ってから
後続の圧延加工の工程に送る。本発明にかかる熱処理
は、900 〜1300℃に加熱してから１時間当たり200 ℃以
下の冷却速度で冷却をする軟化熱処理である。冷却は不
活性雰囲気下で行われ、特に150 ℃／ｈ以下の条件で行
うことが好ましい。
【００２０】(5) 圧延加工工程:本発明によって、軟化
熱処理を行った素材は、次いで冷間あるいは温間圧延を
行う。これは、本発明にかかる熱処理を行って得たフェ
ライト組織の素材に冷間あるいは温間圧延を行って目的
とする形状 (管、板、棒) を付与する圧延工程である。
熱処理を行った素材は、次いで冷間あるいは温間圧延を
行う。これは、本発明にかかる熱処理を行って得たフェ
ライト組織の素材に冷間あるいは温間圧延を行って目的
とする形状 (管、板、棒) を付与する圧延工程である。
【００２１】これにより管材、板材あるいは棒材などの
熱間押出素材は所要寸法の形成材となる。このときの冷
間あるいは温間圧延の条件は特に制限されない。この工
程において、燃料被覆管を製造する場合には、例えばピ
ルガー圧延機によってマンドレルを挿入された素管を圧
延すればよい。本発明によってすでに軟化熱処理が行わ
れているから、この圧延加工は比較的容易である。
熱間押出素材は所要寸法の形成材となる。このときの冷
間あるいは温間圧延の条件は特に制限されない。この工
程において、燃料被覆管を製造する場合には、例えばピ
ルガー圧延機によってマンドレルを挿入された素管を圧
延すればよい。本発明によってすでに軟化熱処理が行わ
れているから、この圧延加工は比較的容易である。
【００２２】(6) 仕上げ成形工程:これは例えば前述の
ような熱処理工程および圧延工程を必要により繰り返し
行う工程である。
ような熱処理工程および圧延工程を必要により繰り返し
行う工程である。
【００２３】素材には、目的とする最終形状を付与する
ために必要により圧延工程を繰り返すが、その都度圧延
に先立って本発明にかかる軟化熱処理を行う。このとき
の軟化熱処理も上記(4) で説明したと同様にして行えば
よい。圧延加工段階では前述のように特に制限はなく、
従来のそれを用いればよい。
ために必要により圧延工程を繰り返すが、その都度圧延
に先立って本発明にかかる軟化熱処理を行う。このとき
の軟化熱処理も上記(4) で説明したと同様にして行えば
よい。圧延加工段階では前述のように特に制限はなく、
従来のそれを用いればよい。
【００２４】(7) 仕上げ熱処理工程:仕上げ熱処理は、
焼戻しマルテンサイト組織を得るために行うもので、例
えば最終仕上げ加工を経た成形品を900 〜1300℃に加熱
してから空冷または水冷を行ってマルテンサイト組織を
得、次いでこのマルテンサイト組織を700 〜850 ℃に加
熱して焼戻しを行うのである。
焼戻しマルテンサイト組織を得るために行うもので、例
えば最終仕上げ加工を経た成形品を900 〜1300℃に加熱
してから空冷または水冷を行ってマルテンサイト組織を
得、次いでこのマルテンサイト組織を700 〜850 ℃に加
熱して焼戻しを行うのである。
【００２５】本発明の酸化物分散強化型鋼の熱処理方法
の第１の実施態様にあっては、マルテンサイト組織を有
する酸化物粒子分散強化型鋼を、900 〜1300℃の加熱
後、室温まで１時間当たり200 ℃以下、好ましくは150
℃以下のゆっくりとした冷却速度で徐冷処理する。
の第１の実施態様にあっては、マルテンサイト組織を有
する酸化物粒子分散強化型鋼を、900 〜1300℃の加熱
後、室温まで１時間当たり200 ℃以下、好ましくは150
℃以下のゆっくりとした冷却速度で徐冷処理する。
【００２６】900 〜1300℃に加熱するのはオーステナイ
ト相を得るためである。好ましくは、1000〜1200℃に加
熱する。保持時間は特に制限されないが、好ましくは0.
5 〜２時間である。
ト相を得るためである。好ましくは、1000〜1200℃に加
熱する。保持時間は特に制限されないが、好ましくは0.
5 〜２時間である。
【００２７】上記冷却速度はフェライト単相組織を得る
ために選定されたもので、冷却速度を200 ℃/h超とする
と、つまり速やかに冷却すると、急冷によってマルテン
サイト組織が生成してしまう。
ために選定されたもので、冷却速度を200 ℃/h超とする
と、つまり速やかに冷却すると、急冷によってマルテン
サイト組織が生成してしまう。
【００２８】１時間当たり200 ℃以下の冷却は、通常は
炉冷によって実現される。別法としては、室温と900 ℃
の中間の温度に保持された恒温槽( ソルトバス) 中で段
階的に冷却するソルトバス法によって行ってもよい。好
ましくは、１時間当たり150℃以下である。
炉冷によって実現される。別法としては、室温と900 ℃
の中間の温度に保持された恒温槽( ソルトバス) 中で段
階的に冷却するソルトバス法によって行ってもよい。好
ましくは、１時間当たり150℃以下である。
【００２９】さらに本発明の酸化物分散強化型鋼の熱処
理方法の第２の実施態様にあっては、900 〜1300℃で加
熱後、室温まで１時間当たり200 ℃以下の冷却速度で徐
冷処理した後、仕上げ熱処理として900 〜1200℃で加熱
を行い、空冷または水冷処理によりマルテンサイト組織
とした後に、700 〜830 ℃に加熱処理する。
理方法の第２の実施態様にあっては、900 〜1300℃で加
熱後、室温まで１時間当たり200 ℃以下の冷却速度で徐
冷処理した後、仕上げ熱処理として900 〜1200℃で加熱
を行い、空冷または水冷処理によりマルテンサイト組織
とした後に、700 〜830 ℃に加熱処理する。
【００３０】さらに本発明の酸化物分散強化型鋼の熱処
理方法の第３の実施態様にあっては、900 〜1300℃で加
熱後、室温まで１時間当たり200 ℃以下の冷却速度で徐
冷処理した後、冷間加工または温間加工を行い、この加
工・熱処理を繰り返した後、仕上げ熱処理として900 〜
1200℃で加熱を行い、空冷または水冷処理によりマルテ
ンサイト組織とした後に、700 〜850 ℃に加熱処理す
る。
理方法の第３の実施態様にあっては、900 〜1300℃で加
熱後、室温まで１時間当たり200 ℃以下の冷却速度で徐
冷処理した後、冷間加工または温間加工を行い、この加
工・熱処理を繰り返した後、仕上げ熱処理として900 〜
1200℃で加熱を行い、空冷または水冷処理によりマルテ
ンサイト組織とした後に、700 〜850 ℃に加熱処理す
る。
【００３１】第１の実施態様の熱処理で得られた酸化物
分散強化型鋼は、硬度が低く、延性に優れているので、
高い寸法精度が要求される加工に適している。一方、第
２あるいは第３の実施態様の熱処理で得られた分散強化
型鋼は、組織が微細で、靱性に優れるといった特長があ
る。つまり、熱処理方法を使い分けることによって、目
的に応じた特性が得られる。
分散強化型鋼は、硬度が低く、延性に優れているので、
高い寸法精度が要求される加工に適している。一方、第
２あるいは第３の実施態様の熱処理で得られた分散強化
型鋼は、組織が微細で、靱性に優れるといった特長があ
る。つまり、熱処理方法を使い分けることによって、目
的に応じた特性が得られる。
【００３２】本発明が対象とする鋼組成は特に制限され
ないが、一般的には次のような組成(重量％) が例示さ
れる。Ｃ：0.05〜0.25％、 Si：0.1 ％以下、 Mn：0.
1 ％以下、Cr：８〜12％、 Mo＋Ｗ：0.1 〜4.0
％、Ｏ (酸化物粒子のO2分は除く) ：0.01％以下、残部
がFeおよび不可避不純物からなる。
ないが、一般的には次のような組成(重量％) が例示さ
れる。Ｃ：0.05〜0.25％、 Si：0.1 ％以下、 Mn：0.
1 ％以下、Cr：８〜12％、 Mo＋Ｗ：0.1 〜4.0
％、Ｏ (酸化物粒子のO2分は除く) ：0.01％以下、残部
がFeおよび不可避不純物からなる。
【００３３】マトリックスに分散する酸化物粒子は、例
えば平均粒径1000Å以下のY2O3とTiO2による複合酸化物
粒子がY2O3＋TiO2：0.1 〜1.0 ％、分子比でTiO2／Y2O3
＝0.5 〜2.0 の範囲で基地に均一に分散されている。
えば平均粒径1000Å以下のY2O3とTiO2による複合酸化物
粒子がY2O3＋TiO2：0.1 〜1.0 ％、分子比でTiO2／Y2O3
＝0.5 〜2.0 の範囲で基地に均一に分散されている。
【００３４】このとき得られる組織は、焼戻しマルテン
サイト単相組織である。Ｃは、組織の安定性を左右する
重要な元素であり、要求特性によってその成分範囲は異
なる。
サイト単相組織である。Ｃは、組織の安定性を左右する
重要な元素であり、要求特性によってその成分範囲は異
なる。
【００３５】靱性を重視した場合は、組織を安定な焼戻
しマルテンサイト単相にする必要があり、Cr含有量が８
〜12％とすると、Ｃ量の下限は0.05％となる。この焼戻
しマルテンサイト組織は、1000〜1150℃の焼ならし＋70
0 〜800 ℃の焼戻し処理により得られる。Ｃ含有量が多
くなるほど炭化物(M23C6、M6C など) の析出量が多くな
り高温強度が高くなるが、0.25％より多量に添加すると
加工性が悪くなる。よって、この場合のＣ含有量は0.05
〜0.25％である。
しマルテンサイト単相にする必要があり、Cr含有量が８
〜12％とすると、Ｃ量の下限は0.05％となる。この焼戻
しマルテンサイト組織は、1000〜1150℃の焼ならし＋70
0 〜800 ℃の焼戻し処理により得られる。Ｃ含有量が多
くなるほど炭化物(M23C6、M6C など) の析出量が多くな
り高温強度が高くなるが、0.25％より多量に添加すると
加工性が悪くなる。よって、この場合のＣ含有量は0.05
〜0.25％である。
【００３６】Crは、Ｃ含有量が0.05〜0.25％の場合は、
８〜12％の範囲で焼戻しマルテンサイト相を安定させる
ことができる。また、８％よりも少ないと高温(600〜70
0 ℃) でのナトリウム中脱炭抵抗性および耐食性が悪く
なる。一方、12％超では、靱性、延性が低下することが
ある。したがって、好ましくは12％未満である。
８〜12％の範囲で焼戻しマルテンサイト相を安定させる
ことができる。また、８％よりも少ないと高温(600〜70
0 ℃) でのナトリウム中脱炭抵抗性および耐食性が悪く
なる。一方、12％超では、靱性、延性が低下することが
ある。したがって、好ましくは12％未満である。
【００３７】Siは、脱酸剤として必要な元素であるが、
使用中にY2O3粒子と反応してY2O3とSiO2の複合酸化物を
形成しやすい。この複合酸化物は、粗大化速度が大きい
ため、クリープ破断強度を低下させる。また低Si化によ
って製品の表面性状を良好にし、SiO2介在物量を少なく
することもできるので、0.1 ％以下に抑える。
使用中にY2O3粒子と反応してY2O3とSiO2の複合酸化物を
形成しやすい。この複合酸化物は、粗大化速度が大きい
ため、クリープ破断強度を低下させる。また低Si化によ
って製品の表面性状を良好にし、SiO2介在物量を少なく
することもできるので、0.1 ％以下に抑える。
【００３８】Mnは、脱酸・脱硫剤として働き、熱間加工
性の改善にも有効な元素であるが、多量に添加するとSi
同様粗大化しやすいY2O3との複合酸化物を形成するの
で、0.1 ％以下に限定する。
性の改善にも有効な元素であるが、多量に添加するとSi
同様粗大化しやすいY2O3との複合酸化物を形成するの
で、0.1 ％以下に限定する。
【００３９】MoとＷは合金中に固溶し、高温強度を向上
させる重要な元素であり、総量で0.1 ％以上添加する。
MoとＷ量を多くすれば、固溶強化作用、炭化物析出強化
作用(M23C6、M6C など) 、金属間化合物析出強化作用に
より、クリープ破断強度が向上するが、Mo＋Ｗで4.0 ％
を超えるとδフェライト量が多くなり、かえって強度も
低下するので、4.0 ％を上限とする。特に高い強度を得
るには、Mo、Ｗの複合によりMo当量 (Mo＋1/2W) が1.2
〜1.6 ％となる組合せが良い。
させる重要な元素であり、総量で0.1 ％以上添加する。
MoとＷ量を多くすれば、固溶強化作用、炭化物析出強化
作用(M23C6、M6C など) 、金属間化合物析出強化作用に
より、クリープ破断強度が向上するが、Mo＋Ｗで4.0 ％
を超えるとδフェライト量が多くなり、かえって強度も
低下するので、4.0 ％を上限とする。特に高い強度を得
るには、Mo、Ｗの複合によりMo当量 (Mo＋1/2W) が1.2
〜1.6 ％となる組合せが良い。
【００４０】Ｏは、原料粉末上への吸着あるいは酸化に
より必然的に少量含まれる元素であるが、0.01％を超え
ると靱性が著しく低下する。また、少量のSiやMnと介在
物を形成しやすくなるので、その上限を0.01％とする。
より必然的に少量含まれる元素であるが、0.01％を超え
ると靱性が著しく低下する。また、少量のSiやMnと介在
物を形成しやすくなるので、その上限を0.01％とする。
【００４１】かくして、本発明の製造方法で製造される
酸化物分散強化型鋼は、原子炉、特に高速増殖炉の炉心
で使用される炉心構成要素 (例えば、燃料集合体、制御
棒、反射体など) や発電プラントの構成要素 (ボイラー
管など) に好ましく利用できる。
酸化物分散強化型鋼は、原子炉、特に高速増殖炉の炉心
で使用される炉心構成要素 (例えば、燃料集合体、制御
棒、反射体など) や発電プラントの構成要素 (ボイラー
管など) に好ましく利用できる。
【００４２】
【実施例】以下に本発明について実施例を挙げて説明す
る。表１に供試材の化学成分を示す。これは、９Cr鋼を
ベースにした鋼組成を有し、1100℃から空冷するとフル
マルテンサイト組織になる組成である。Y2O3−TiO2系酸
化物粒子の微細化に有害なSi量は、できるだけ低めに抑
えている。MoおよびＷは固溶強化の目的で添加してい
る。
る。表１に供試材の化学成分を示す。これは、９Cr鋼を
ベースにした鋼組成を有し、1100℃から空冷するとフル
マルテンサイト組織になる組成である。Y2O3−TiO2系酸
化物粒子の微細化に有害なSi量は、できるだけ低めに抑
えている。MoおよびＷは固溶強化の目的で添加してい
る。
【００４３】アルゴンガスアトマイズ法により得られた
平均粒径150 μｍの合金粉と平均粒径20nmの酸化物粉末
を目的組成に調合し、アトライターボールミルで攪拌し
て、機械的に合金化を行った。ボールミルの回転数は20
0 〜300 rpm で、攪拌時間は24〜96ｈであった。得られ
た合金粉末は軟鋼製容器であるカプセルに真空封入し、
1100℃で押出比：５で熱間押出を行った。
平均粒径150 μｍの合金粉と平均粒径20nmの酸化物粉末
を目的組成に調合し、アトライターボールミルで攪拌し
て、機械的に合金化を行った。ボールミルの回転数は20
0 〜300 rpm で、攪拌時間は24〜96ｈであった。得られ
た合金粉末は軟鋼製容器であるカプセルに真空封入し、
1100℃で押出比：５で熱間押出を行った。
【００４４】熱間押出棒材から10mm厚の板材を切り出し
た。この板材を本発明(1)(本発明の第１の実施態様に該
当) の熱処理 (1100℃×10分加熱＋100 ℃/hで炉冷) お
よび比較用の熱処理として比較Ａ：押出まま (1100℃か
ら空冷) 、比較Ｂ：焼きならし (1100℃×10分加熱＋空
冷) ＋焼戻し(800℃×１h ＋空冷) を行い、それぞれ硬
さを測定した。
た。この板材を本発明(1)(本発明の第１の実施態様に該
当) の熱処理 (1100℃×10分加熱＋100 ℃/hで炉冷) お
よび比較用の熱処理として比較Ａ：押出まま (1100℃か
ら空冷) 、比較Ｂ：焼きならし (1100℃×10分加熱＋空
冷) ＋焼戻し(800℃×１h ＋空冷) を行い、それぞれ硬
さを測定した。
【００４５】さらに各熱処理材を加工率５％刻みで冷間
圧延し、割れが発生する加工率を求めた。比較用の熱処
理では加工率20％に満たない冷間圧延で板材の側面に割
れが発生した。一方、本発明にかかる熱処理方法では、
いずれも60％を越える高い加工性を示した。
圧延し、割れが発生する加工率を求めた。比較用の熱処
理では加工率20％に満たない冷間圧延で板材の側面に割
れが発生した。一方、本発明にかかる熱処理方法では、
いずれも60％を越える高い加工性を示した。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の熱処理
方法によれば、酸化物分散強化型鋼の軟化が可能とな
り、加工性が改善されることから、高速増殖炉の炉心部
材、特に燃料被覆管のような厳しい寸法精度が要求され
る構造部材の製造が可能となる。
方法によれば、酸化物分散強化型鋼の軟化が可能とな
り、加工性が改善されることから、高速増殖炉の炉心部
材、特に燃料被覆管のような厳しい寸法精度が要求され
る構造部材の製造が可能となる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/22 Ｇ２１Ｃ 3/06 ＧＤＦＭ (72)発明者 安部 勝洋 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所内 (72)発明者 鵜飼 重治 茨城県東茨城郡大洗町成田町4002 核燃 料サイクル開発機構大洗工学センター内 (72)発明者 水田 俊治 茨城県東茨城郡大洗町成田町4002 核燃 料サイクル開発機構大洗工学センター内 (72)発明者 萩 茂樹 尼崎市東向島西之町１番地 住友金属工 業株式会社関西製造所特殊管事業所内 (72)発明者 廣畑 憲明 尼崎市東向島西之町１番地 住友金属工 業株式会社関西製造所特殊管事業所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21D 6/00 101 C21D 8/00 C22C 33/02 103 G21C 3/06 GDF C22C 38/00 304 C22C 38/22
Claims (3)
- 【請求項１】 予め調製した、マルテンサイト相内に酸
化物粒子が分散した組織を有する酸化物分散強化型鋼を
900 〜1300℃に加熱し、次いで１時間当たり200 ℃以下
の冷却速度で徐冷して室温にまで冷却することを特徴と
する製管性に優れた酸化物分散強化型鋼の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のように室温にまで冷却し
てから、さらに冷間加工または温間加工を行い、次いで
900 〜1300℃に加熱し、そして室温まで１時間当たり20
0 ℃以下の冷却速度で徐冷することを特徴とする製管性
に優れた酸化物分散強化型鋼の製造方法。 - 【請求項３】 請求１記載のように室温にまで冷却して
から、さらに冷間加工または温間加工を行い、次いで90
0 〜1300℃に加熱し、そして空冷または水冷処理を行っ
てマルテンサイト組織を生成させた後に、700 〜850 ℃
に加熱して焼戻し処理を行うことを特徴とする製管性に
優れた酸化物分散強化型鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21914199A JP3171185B2 (ja) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | 酸化物分散強化型鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21914199A JP3171185B2 (ja) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | 酸化物分散強化型鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001049335A JP2001049335A (ja) | 2001-02-20 |
| JP3171185B2 true JP3171185B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=16730872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21914199A Expired - Fee Related JP3171185B2 (ja) | 1999-08-02 | 1999-08-02 | 酸化物分散強化型鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3171185B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101355464B1 (ko) * | 2011-12-20 | 2014-01-28 | 주식회사 포스코 | 탄소강의 압연방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6270197B2 (ja) * | 2013-06-13 | 2018-01-31 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | 酸化物分散強化型焼き戻しマルテンサイト鋼の製造方法 |
| US10179943B2 (en) | 2014-07-18 | 2019-01-15 | General Electric Company | Corrosion resistant article and methods of making |
-
1999
- 1999-08-02 JP JP21914199A patent/JP3171185B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101355464B1 (ko) * | 2011-12-20 | 2014-01-28 | 주식회사 포스코 | 탄소강의 압연방법 |
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|---|---|
| JP2001049335A (ja) | 2001-02-20 |
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