JP3196587B2 - High Cr ferritic heat resistant steel - Google Patents

High Cr ferritic heat resistant steel

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JP3196587B2
JP3196587B2 JP22761695A JP22761695A JP3196587B2 JP 3196587 B2 JP3196587 B2 JP 3196587B2 JP 22761695 A JP22761695 A JP 22761695A JP 22761695 A JP22761695 A JP 22761695A JP 3196587 B2 JP3196587 B2 JP 3196587B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高Crフェライト
系の耐熱鋼に関する。本発明の耐熱鋼は、高温における
長時間クリープ強度、耐水蒸気酸化性および常温におけ
る靱性に優れている。したがって、本発明の耐熱鋼は、
ボイラ、原子力発電設備、化学工業装置など高温、高圧
下で操業される装置用材料、具体的には、熱交換用の鋼
管あるいは圧力容器用の鋼板、タービン用材料等に適し
ている。
The present invention relates to a high Cr ferritic heat-resistant steel. The heat-resistant steel of the present invention is excellent in long-term creep strength at high temperatures, steam oxidation resistance, and toughness at room temperature. Therefore, the heat-resistant steel of the present invention,
It is suitable for materials for equipment operated at high temperature and high pressure, such as boilers, nuclear power plants, and chemical industry equipment, specifically, steel tubes for heat exchange or steel plates for pressure vessels, and materials for turbines.

【0002】[0002]

【従来の技術】ボイラ、原子力発電設備、化学工業装置
等の装置は、高温、高圧下で長時間使用される。したが
って、これらの装置に用いられる耐熱鋼は、高温におけ
る強度、耐食性、耐酸化性および常温における靭性等に
優れていることが要求される。
2. Description of the Related Art Devices such as boilers, nuclear power plants, and chemical industry devices are used for a long time under high temperature and high pressure. Therefore, the heat-resistant steel used in these devices is required to be excellent in high-temperature strength, corrosion resistance, oxidation resistance, toughness at room temperature, and the like.

【0003】これらの用途には、従来、オーステナイト
系ステンレス鋼(例えば、JIS−SUS321H、同
SUS347H鋼)、低合金鋼(例えば、JIS−ST
BA24(2・1/4Cr−1Mo))、さらには、9
〜12Cr系の高Crフェライト鋼(例えば、JIS−
STBA26(9Cr−1Mo鋼))などが用いられて
きた。なかでも、高Crフェライト鋼は、500〜65
0℃の温度域において、強度、耐食性の点で低合金鋼よ
りも優れている。また、高Crフェライト鋼は、オース
テナイト系ステンレス鋼に比べて安価であること、熱伝
導率が高く、かつ熱膨張率が小さいので、耐熱疲労性に
優れていること、またスケール剥離が起こりにくい特性
を備えていることといった特長がある。この他、高Cr
フェライト鋼は、応力腐食割れを起こさないことなどの
長所を持っているため、広く利用されている。
[0003] In these applications, conventionally, austenitic stainless steels (for example, JIS-SUS321H and SUS347H steels) and low alloy steels (for example, JIS-ST
BA24 (2 1 / 4Cr-1Mo)), and 9
~ 12Cr high Cr ferritic steel (for example, JIS-
STBA26 (9Cr-1Mo steel)) and the like have been used. Among them, high Cr ferritic steel is 500-65.
In a temperature range of 0 ° C., it is superior to low alloy steel in strength and corrosion resistance. In addition, high Cr ferritic steel is inexpensive compared to austenitic stainless steel, has high thermal conductivity and low coefficient of thermal expansion, so it has excellent thermal fatigue resistance, and it is difficult for scale peeling to occur. There is a feature that it is equipped with. In addition, high Cr
Ferrite steels are widely used because they have the advantage of not causing stress corrosion cracking.

【0004】近年、火力発電においては、熱効率の向上
を図るために、ボイラの蒸気条件の高温化、高圧化が進
められている。すなわち、現状の超臨界圧条件538
℃、246気圧から、将来は650℃で350気圧とい
うような超々臨界圧条件での操業が計画されている。こ
のような蒸気条件の変化に伴って、ボイラ用鋼管に対し
て要求される性能は、ますます過酷化してきている。そ
のため、従来の高Crフェライト鋼は、上記のような高
温における長時間クリープ強度、耐酸化性等の特性、特
に耐水蒸気酸化性について、十分に応えられなくなって
きているのが実状である。なお、水蒸気酸化とは、高温
高圧の水蒸気に曝されるボイラー用鋼管等の表面で生じ
る酸化現象である。この酸化が起こり酸化皮膜(スケー
ル)が生成すると、ボイラーの温度変化にともなってス
ケールが剥離する。剥離したスケールは、鋼管内の詰ま
り等のトラブルの原因にもなるので、水蒸気酸化の防止
は重要な課題となっている。
[0004] In recent years, in thermal power generation, steam conditions of a boiler have been increased in temperature and pressure in order to improve thermal efficiency. That is, the current supercritical pressure condition 538
It is planned to operate under ultra-supercritical conditions such as 650 ° C. and 350 atm. With such changes in steam conditions, the performance required for steel pipes for boilers has become increasingly severe. Therefore, it is a fact that the conventional high Cr ferritic steel cannot sufficiently respond to the properties such as the long-term creep strength and the oxidation resistance at high temperatures as described above, particularly the steam oxidation resistance. The steam oxidation is an oxidation phenomenon that occurs on the surface of a boiler steel pipe or the like exposed to high-temperature and high-pressure steam. When this oxidation occurs and an oxide film (scale) is formed, the scale peels off as the temperature of the boiler changes. Since the peeled scale causes troubles such as clogging in the steel pipe, prevention of steam oxidation is an important issue.

【0005】オーステナイト系ステンレス鋼は、上記の
要求に応えることができる性能を持っている。しかし、
オーステナイト系ステンレス鋼は、価格が高いために、
経済性の観点から、商業的な設備への使用範囲は限られ
ている。したがって、オーステナイト系ステンレス鋼に
比べて安価な高Crフェライト鋼の特性を改良し、使用
可能範囲を広げようとする努力が払われている。
[0005] Austenitic stainless steel has a performance capable of meeting the above requirements. But,
Austenitic stainless steel is expensive,
From an economic point of view, the range of use for commercial equipment is limited. Therefore, efforts have been made to improve the properties of high Cr ferritic steels, which are less expensive than austenitic stainless steels, and to expand the usable range.

【0006】高Crフェライト鋼の特性の改良対策とし
て、従来の高Crフェライト鋼にWを含有させた耐熱鋼
が開発されている。例えば、特開平3−97832号公
報には、従来よりもW含有率を高くし、さらに、高温に
おける耐酸化性を向上させるためにCuを含有させた高
Crフェライト鋼が開示されている。また、特開平4−
371551号公報および特開平4−371552号公
報には、WおよびMoを含有させ、MoとWの含有率の
適正な割合を選択するとともに、CoおよびBの両者を
含有させることにより、高温における強度と靭性を高め
た高Crフェライト鋼が提案されている。
As a measure for improving the characteristics of high Cr ferritic steel, heat resistant steel containing W in conventional high Cr ferritic steel has been developed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-97832 discloses a high Cr ferritic steel containing higher W content than conventional ones and containing Cu in order to improve oxidation resistance at high temperatures. In addition, Japanese Unexamined Patent Publication No.
Japanese Patent No. 371551 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-371552 disclose W and Mo, select an appropriate ratio of the contents of Mo and W, and contain both Co and B, so that the strength at high temperatures is increased. High Cr ferritic steel with improved toughness has been proposed.

【0007】これらの高Crフェライト鋼は、Wを多量
に含有しているので、高温クリープ強度に優れている。
しかし、Wは、Mo、Cr等と共にフェライト生成元素
であるため、多量に含有する場合には、鋼中にδ−フェ
ライトが生成する。その結果、高Crフェライト鋼の靭
性が低下するという弊害が生じる。
[0007] These high Cr ferritic steels are excellent in high temperature creep strength because they contain a large amount of W.
However, since W is a ferrite-forming element together with Mo, Cr, etc., when contained in a large amount, δ-ferrite is formed in steel. As a result, there is an adverse effect that the toughness of the high Cr ferritic steel is reduced.

【0008】靱性低下の防止には、高Crフェライト鋼
の組織をマルテンサイト組織単相とすることが有効であ
る。その点を考慮して、特開平5−263196号公報
には、Cr含有率を低くすることにより、マルテンサイ
ト組織単相とした耐熱鋼が開示されている。また、特開
平5−311342号、同5−311343号、同5−
311344号、同5−311345号、同5−311
346号公報には、高Crフェライト鋼に対して、オー
ステナイト生成元素であるNi、Cu、Co等を含有さ
せることによって、靭性を向上させた高Crフェライト
鋼が提案されている。
In order to prevent a decrease in toughness, it is effective to change the structure of the high Cr ferritic steel to a martensite structure single phase. Taking this point into consideration, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-263196 discloses a heat-resistant steel having a single phase of martensite by lowering the Cr content. Also, JP-A-5-31142, JP-A-5-31343, and JP-A-5-31343.
Nos. 311344, 5-31345 and 5-311
No. 346 proposes a high Cr ferritic steel in which the toughness is improved by adding Ni, Cu, Co, and the like, which are austenite forming elements, to the high Cr ferritic steel.

【0009】上記の特開平5−263196号公報に開
示されている高Crフェライト鋼においては、Mo、N
i等が、鋼の表面に生成する緻密で安定なコランダム型
のCr2 3 からなるスケール層を破壊するために、耐
水蒸気酸化性に劣るという欠点がある。また、特開平5
−311342号公報等に開示されている高Crフェラ
イト鋼は、Ni、Cu等を多量に含有しているので、A
1 変態点およびAc3 変態点が低い。そのために、焼
きもどし軟化抵抗が小さいので、長時間クリープ強度が
低い。また、これらの元素が含まれると、Cr2 3
主体とする酸化物の構造が変わるので、高Crフェライ
ト鋼の耐水蒸気酸化性が悪くなるという欠点がある。
In the high Cr ferritic steel disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-263196, Mo, N
Since i and the like break the dense and stable corundum-type Cr 2 O 3 scale layer formed on the surface of the steel, there is a defect that the steam oxidation resistance is poor. Also, Japanese Patent Application Laid-Open
The high-Cr ferritic steel disclosed in JP-A-31342 and the like contains a large amount of Ni, Cu, and the like.
The c 1 transformation point and the Ac 3 transformation point are low. Therefore, since the tempering softening resistance is low, the long-time creep strength is low. In addition, when these elements are contained, the structure of the oxide mainly composed of Cr 2 O 3 changes, so that there is a disadvantage that the steam oxidation resistance of the high Cr ferritic steel is deteriorated.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、高温高
圧の超々臨界圧条件下における長時間クリープ強度、耐
水蒸気酸化性および靭性のすべての特性を満足する高C
rフェライト系の耐熱鋼は、未だに開発されていないの
が実状である。
As described above, high carbon which satisfies all the properties of long-term creep strength, steam oxidation resistance and toughness under high temperature and high pressure ultra supercritical pressure conditions.
The reality is that r-ferritic heat-resistant steel has not yet been developed.

【0011】本発明は、上記の実状を考慮してなされた
ものであって、600℃を超えるような高温において、
高温長時間クリープ強度、耐水蒸気酸化性および常温に
おける靱性に優れた高Crフェライト系耐熱鋼を提供す
ることを目的としている。
[0011] The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and at a high temperature exceeding 600 ° C,
It is an object of the present invention to provide a high-Cr ferritic heat-resistant steel excellent in high-temperature long-time creep strength, steam oxidation resistance and toughness at room temperature.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】発明者らは、600℃を
超える温度における長時間クリープ強度、耐水蒸気酸化
性および常温における靱性を備える高Crフェライト系
の耐熱鋼の開発を目標として、研究開発を行った。その
ために、高Crフェライト鋼の高温長時間クリープ強
度、靱性および耐水蒸気酸化性等の特性と、鋼の化学組
成および金属組織(ミクロ組織)との関係について詳細
に検討した。その結果、次のような新たな知見を得た。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted research and development with the aim of developing a high Cr ferritic heat resistant steel having long-term creep strength at a temperature exceeding 600 ° C., steam oxidation resistance and toughness at room temperature. Was done. For this purpose, the relationship between the properties of high Cr ferritic steel, such as high-temperature long-time creep strength, toughness, and steam oxidation resistance, and the chemical composition and metal structure (microstructure) of the steel were studied in detail. As a result, the following new knowledge was obtained.

【0013】−長時間クリープ強度および靱性について
− 高Crフェライト鋼の金属組織は、焼きならしおよ
び焼き戻し処理によって、炭窒化物が析出したマルテン
サイト組織となる。この出発組織によって、鋼の初期強
度が決定される。しかし、600℃を超える温度で使用
される場合には、マルテンサイト組織が時間とともに回
復軟化するので、クリープ強度が維持されない。
-Long-term creep strength and toughness-The metal structure of the high Cr ferritic steel becomes a martensite structure in which carbonitrides are precipitated by normalizing and tempering. This starting structure determines the initial strength of the steel. However, when used at a temperature higher than 600 ° C., the martensite structure recovers and softens over time, so that the creep strength is not maintained.

【0014】 600℃を超える温度においても、高
Crフェライト鋼の長時間クリープ強度を向上させるた
めには、長時間の使用中に金属組織内に微細なFe7
6 型(Cr、Moを含む場合の形態は、例えばFe55
22(Mo,W)23)のμ相を均一に分散析出させるこ
とが極めて有効である。このμ相は、マルテンサイト組
織の回復軟化後もクリープ強度を維持できる働きを持っ
ているからである。
In order to improve the long-term creep strength of a high Cr ferritic steel even at a temperature exceeding 600 ° C., fine Fe 7 W is contained in the metal structure during long-term use.
Type 6 (including Cr and Mo is, for example, Fe 55 C
It is extremely effective to uniformly disperse and precipitate the μ phase of r 22 (Mo, W) 23 ). This is because the μ phase has a function of maintaining the creep strength even after the recovery and softening of the martensite structure.

【0015】 微細なμ相を分散して析出させるため
には、Wを単独で多量に含有させるか、またはWとMo
を複合で用いる場合はWに対するMoの割合を低くする
ことが有効である。その理由は、Moが多い場合には、
μ相が旧オーステナイト粒界やマルテンサイトラス界面
に局所的に析出するのに対して、Wが多い場合には、W
の拡散速度が遅いために、μ相が粒界の他に粒内にも析
出するためである。また、μ相が安定に存在できる温度
の上限が高いので、高い温度までμ相の効果を発揮させ
るのに有利である。
In order to disperse and precipitate a fine μ phase, W is contained in a large amount alone, or W and Mo are contained.
Is used in combination, it is effective to lower the ratio of Mo to W. The reason is that when there are many Mo,
The μ phase locally precipitates at the prior austenite grain boundary and the martensite lath interface, whereas when the amount of W is large, W
This is because the μ phase is precipitated not only in the grain boundaries but also in the grains due to the low diffusion rate of the .mu. Further, since the upper limit of the temperature at which the μ phase can stably exist is high, it is advantageous to exhibit the effect of the μ phase up to a high temperature.

【0016】 微細なμ相が分散して析出した状態で
は、μ相に起因する靱性の低下は起こらない。
In the state where the fine μ phase is dispersed and precipitated, the toughness caused by the μ phase does not decrease.

【0017】−耐水蒸気酸化性について− 高Crフェライト鋼の表面に生成するスケール層
は、Cr酸化物を主体とするコランダム型の緻密な酸化
物からなっており、これらによって水蒸気酸化は抑制さ
れる。しかし、スケール中にMoが存在する場合には、
スケール層がスピネル型の脆い構造に変わるので、耐水
蒸気酸化性が著しく低下する。Wは耐水蒸気酸化性に対
して悪影響を及ぼすことがない。したがって、Wを含有
させ、Moを減らすことによって、耐水蒸気酸化性を向
上させることができる。
-Steam Oxidation Resistance- The scale layer formed on the surface of the high Cr ferritic steel is made of a corundum-type dense oxide mainly composed of Cr oxide, thereby suppressing steam oxidation. . However, if Mo exists in the scale,
Since the scale layer changes to a spinel-type brittle structure, the steam oxidation resistance is significantly reduced. W does not adversely affect steam oxidation resistance. Therefore, by containing W and reducing Mo, steam oxidation resistance can be improved.

【0018】 酸化物を生成する傾向が極めて強いN
d(ネオジウム)を鋼に含ませることによって、耐水蒸
気酸化性に対するMoの影響を軽減することができる。
N which has a very strong tendency to form oxides
By including d (neodymium) in steel, the effect of Mo on steam oxidation resistance can be reduced.

【0019】 Ndの添加により、高温における窒化
物の析出形態が変化する。特に、Nb(ニオブ)を添加
した鋼では、微細なNbNが分散して析出し、このNb
Nが靱性を向上させている。
The addition of Nd changes the form of nitride precipitation at high temperatures. In particular, in steel to which Nb (niobium) is added, fine NbN is dispersed and precipitated,
N improves toughness.

【0020】 上記のNdの効果を十分に発揮させる
ためには、NdとO(酸素)含有率の関係およびNbと
NdならびにOの含有率との関係を厳密に制御すること
が重要である。
In order to sufficiently exert the effect of Nd, it is important to strictly control the relationship between the Nd and O (oxygen) contents and the relationship between Nb and Nd and the O contents.

【0021】本発明は、上記の知見を基に完成されたも
のであって、下記の技術的な思想を基本としている。
The present invention has been completed based on the above findings and is based on the following technical concept.

【0022】a)長時間クリープ強度および靱性は、F
7 6 型を主体とする微細なμ相を分散して析出させ
ることによって向上させる。
A) Long-term creep strength and toughness are F
It is improved by dispersing and precipitating a fine μ phase mainly composed of e 7 W 6 type.

【0023】b)耐水蒸気酸化性に有害なMoの含有率
は、母材の強度を得るのに必要な量に抑える。Moの減
少分はWで補う。
B) The content of Mo, which is harmful to steam oxidation resistance, is reduced to an amount necessary for obtaining the strength of the base material. The decrease in Mo is compensated for by W.

【0024】c)Ndを含有させることによって、Mo
の弊害を抑制するとともに、靱性の向上を図る。
C) By containing Nd, Mo
And to improve toughness.

【0025】d)NdとO含有率の関係、NdとNbと
O含有率関係を制御する。
D) The relationship between Nd and O content and the relationship between Nd, Nb and O content are controlled.

【0026】上記の技術的思想に基づく本発明は、「重
量%で、 C :0.02〜0.15%、 Si:0〜1.0%、 Mn:0.05〜1.5%、 P :0.030%以下、 S :0.015%以下 Cr:8.0〜13.0%、 W :1.5〜3.5%、 Mo:0〜1.0%、 Co:2.5〜6.0%、 V :0.10〜0.50%、 Nb:0.030〜0.14%、 Nd:0.001〜0.17%、N :0.020〜0.08% B :0〜0.020% O :0.010%以下、 sol.Al:0.001〜0.050% を含有し、残部:Feおよび不可避の不純物からなる化
学組成を備え、さらに、下記(1)式および(2)式を
満足する高Crフェライト系耐熱鋼。」 0≦PNd≦0.103 (1) 0.005≦PNb≦0.03 (2) PNd=Nd−6.01×O(酸素) PNb=0.151×Nb+0.971×PNd (元素記号は、各元素の鋼中における含有率 (重量%)を表す) を要旨としている。
According to the present invention based on the above technical idea, "C: 0.02 to 0.15%, Si: 0 to 1.0%, Mn: 0.05 to 1.5%, P: 0.030% or less, S: 0.015% Cr: 8.0-13.0%, W: 1.5-3.5%, Mo: 0-1.0%, Co: 2.5-6.0%, V: 0.10-0.50%, Nb: 0.030-0.14%, Nd: 0.001-0.17%, N: 0.020 to 0.08% , B: 0 to 0.020% , O: 0.010% or less, sol.Al : 0.001 to 0.050% , and the balance is provided with a chemical composition consisting of Fe and unavoidable impurities. High Cr ferritic heat-resistant steel satisfying the expressions 1) and (2). ”0 ≦ P Nd ≦ 0.103 (1) 0.005 ≦ P Nb ≦ 0.03 (2) P Nd = Nd−6. The summary is 01 × O (oxygen) P Nb = 0.151 × Nb + 0.971 × P Nd (element symbols indicate the content (% by weight) of each element in steel).

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明の高Crフェライト系の耐
熱鋼(以下、本発明鋼と記す)に含まれる各合金元素と
鋼の特性との関係および各合金元素の含有率の範囲とそ
の限定理由について、以下に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The relationship between the alloying elements contained in the high Cr ferritic heat resistant steel of the present invention (hereinafter referred to as the present invention steel) and the properties of the steel, the range of the content of each alloying element and the range thereof The reason for the limitation will be described below.

【0028】C:Cは炭化物MC(Mは合金元素)、M
7 3 、M236 型の炭化物を形成する(炭窒化物M
(C、N))等の形態をとる場合もある)。この炭化物
は、本発明鋼の特性に著しい影響を及ぼす。高Crフェ
ライト鋼は、通常、焼きならしおよび焼きもどし処理に
よって焼きもどしマルテンサイト組織とし、その状態で
使用される。長時間、高温下で使用される場合には、V
C、NbC等の微細な炭化物の析出が進行する。これら
の炭化物は、長時間クリープ強度を維持する働きをす
る。この炭化物の効果を得るためには、0.02重量%
(以下、化学組成の%表示は重量%)以上のCが必要で
ある。一方、C含有率が0.15%を超えると、高温下
で使用される際、初期段階から炭化物の凝集と粗大化が
起こり、長時間のクリープ強度が低下する。したがっ
て、C含有率は0.02〜0.15%が適当である。好
ましくは、0.06〜0.12%である。
C: C is a carbide MC (M is an alloying element), M
7 C 3 , M 23 C 6 type carbides are formed (carbonitride M
(C, N))). This carbide has a significant effect on the properties of the steel according to the invention. The high Cr ferritic steel is usually used in its tempered martensitic structure by normalizing and tempering. When used under high temperature for a long time, V
Precipitation of fine carbides such as C and NbC proceeds. These carbides serve to maintain the creep strength for a long time. In order to obtain the effect of this carbide, 0.02% by weight
(Hereinafter, the percentage of the chemical composition is represented by% by weight) or more. On the other hand, if the C content exceeds 0.15%, when used at a high temperature, agglomeration and coarsening of carbides occur from the initial stage, and the long-term creep strength decreases. Therefore, the C content is preferably 0.02 to 0.15%. Preferably, it is 0.06 to 0.12%.

【0029】Si:Siは、溶鋼の脱酸剤として用いら
れる。この外、高温における耐水蒸気酸化性を向上させ
るのに有効な元素である。しかし、過剰な場合は、鋼の
靭性が低下するので、1%以下がよい。溶鋼が十分なA
l量で脱酸される場合には、特にSiを含む必要はな
い。
Si: Si is used as a deoxidizing agent for molten steel. In addition, they are effective elements for improving steam oxidation resistance at high temperatures. However, if it is excessive, the toughness of the steel decreases, so 1% or less is preferable. A with enough molten steel
When deoxidation is performed in 1 amount, it is not necessary to particularly include Si.

【0030】Mn:Mnは、通常、SをMnSとして固
定し、鋼の熱間加工性を向上させるために添加される。
本発明鋼においては、Mnは高応力下での短時間クリー
プ強度を向上させる効果もある。その効果を得ることが
できるMn含有率は、0.05%以上である。一方、
1.5%を超えると、鋼の靭性が低下する。したがっ
て、Mn含有率は0.05〜1.5%とした。好ましく
は、0.10〜1.0%である。
Mn: Mn is usually added to fix S as MnS and improve the hot workability of steel.
In the steel of the present invention, Mn also has the effect of improving short-time creep strength under high stress. The Mn content at which the effect can be obtained is 0.05% or more. on the other hand,
If it exceeds 1.5%, the toughness of the steel decreases. Therefore, the Mn content is set to 0.05 to 1.5%. Preferably, it is 0.10 to 1.0%.

【0031】Cr:Crは、本発明鋼の高温における耐
食性、耐酸化性、特に耐水蒸気酸化性を確保するため
に、必要不可欠な元素である。Crを含有する場合に
は、鋼の表面にCr酸化物を主体とする緻密な酸化皮膜
が形成される。この酸化皮膜が、本発明鋼の高温におけ
る耐食性や耐酸化性、特に耐水蒸気酸化性を向上させ
る。
Cr: Cr is an indispensable element for securing the corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures of the steel of the present invention, particularly the steam oxidation resistance. When Cr is contained, a dense oxide film mainly composed of Cr oxide is formed on the surface of the steel. This oxide film improves the corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures of the steel of the present invention, particularly the steam oxidation resistance.

【0032】また、Crは、炭化物を形成してクリープ
強度を向上させる働きを持っている。
Further, Cr has a function of forming a carbide to improve the creep strength.

【0033】これらの効果を得るためには、Cr含有率
8.0%以上が必要である。一方、13.0%を超える
と、δ−フェライトが生成しやすくなるので、靭性の低
下が起こる。したがって、Cr含有率は8.0〜13.
0%とした。
In order to obtain these effects, the Cr content must be 8.0% or more. On the other hand, when the content exceeds 13.0%, δ-ferrite is easily formed, so that the toughness is reduced. Therefore, the Cr content is 8.0-13.
0%.

【0034】W:Wは、本発明鋼において、クリープ強
度を高める上で重要な元素の1つである。Wは、鋼が高
温下で使用される場合に、Fe7 6 型のμ相を主体と
する金属間化合物を形成する。この金属間化合物は、結
晶粒内に細かく分散して析出するので、長時間クリープ
強度を向上させる。また、WはCr炭化物中にも一部固
溶し、炭化物の凝集、粗大化を抑制する働きがあるの
で、本発明鋼の高温における強度の維持にも有効な元素
である。Wのこの効果を得るためには、含有率1.5%
以上が必要である。一方、3.5%を超えるとδ−フェ
ライトが生成しやすくなり、靭性が低下する。したがっ
て、W含有率は1.5〜3.5%とした。
W: W is one of the important elements for increasing the creep strength in the steel of the present invention. W forms an intermetallic compound mainly composed of μ phase of Fe 7 W 6 type when steel is used at a high temperature. Since this intermetallic compound is finely dispersed and precipitated in the crystal grains, the creep strength for a long time is improved. W is also an element effective in maintaining the high-temperature strength of the steel of the present invention, since W partially dissolves in the Cr carbide and has a function of suppressing aggregation and coarsening of the carbide. In order to obtain this effect of W, the content is 1.5%
The above is necessary. On the other hand, when the content exceeds 3.5%, δ-ferrite is easily formed, and the toughness is reduced. Therefore, the W content is set to 1.5 to 3.5%.

【0035】Mo:Moは、主に母材に固溶することに
よる固溶強化および析出物の形成による析出強化といっ
た働きをする。特に、Moを含むM236 、あるいはM
7 3 型炭化物は、高温で安定であるために、長時間ク
リープ強度の確保に対して極めて有効な元素である。し
かし、Moは前述のように、耐水蒸気酸化性に対しては
有害な元素である。前述のように、Ndの添加によって
その弊害は軽減できる。しかし、その場合でも1.0%
を超える多量の添加は靭性の低下を招く。したがって、
Moを含有させる場合の上限は1.0%とした。本発明
鋼では、Moを含んでいなくてもよい。
Mo: Mo mainly functions to strengthen solid solution by dissolving in the base material and strengthen precipitation by forming precipitates. In particular, M 23 C 6 containing Mo or M
7 C 3 -type carbide is an element that is extremely effective in ensuring long-term creep strength because it is stable at high temperatures. However, Mo is an element harmful to steam oxidation resistance as described above. As described above, the adverse effect can be reduced by adding Nd. However, even in that case, 1.0%
Addition of a large amount exceeding the above causes a decrease in toughness. Therefore,
When Mo is contained, the upper limit is set to 1.0%. The steel of the present invention may not contain Mo.

【0036】Co:Coは、本発明鋼においてFe7
6 型のμ相の析出を促進し、クリープ強度の向上に寄与
する。また、Coはオーステナイト生成元素であり、マ
ルテンサイト組織の安定化に寄与する元素である。その
効果を得るためには、含有率2.5%以上が必要であ
る。一方、6.0%を超えると、鋼のAc1変態点の低下
が著しく、高温強度が低下する。したがって、Co含有
率は2.5〜6.0 %とした。
Co: Co is Fe 7 W in the steel of the present invention.
It promotes precipitation of type 6 μ phase and contributes to improvement of creep strength. Co is an austenite forming element and is an element that contributes to stabilization of the martensite structure. In order to obtain the effect, a content of 2.5% or more is required. On the other hand, if it exceeds 6.0%, the Ac 1 transformation point of the steel is significantly reduced, and the high-temperature strength is reduced. Therefore, the Co content was set to 2.5 to 6.0%.

【0037】V:Vは、微細な炭窒化物を形成してクリ
ープ強度の向上に寄与する元素である。Vの効果は、含
有率0.10%以上で現れる。一方、含有率が0.50
%を超えると、その効果は飽和するので、V含有率は
0.10〜0.50%とした。
V: V is an element that forms fine carbonitrides and contributes to improvement in creep strength. The effect of V appears at a content of 0.10% or more. On the other hand, the content rate is 0.50
%, The effect is saturated, so the V content was set to 0.10 to 0.50%.

【0038】Nb:Nbは、窒化物および炭窒化物の形
成により、鋼の強度および靱性を向上させる。特にNd
と併用されると、微細なNbN型窒化物が高温下で分散
して析出し、効果的に靱性を向上させる。その効果を得
るには、Nb含有率0.03%以上を必要とする。ただ
し、0.14%を超えると、Nbの効果は飽和するの
で、Nb含有率は、0.03〜0.14%が適当であ
る。
Nb: Nb improves the strength and toughness of steel by forming nitrides and carbonitrides. Especially Nd
When used together, fine NbN-type nitrides are dispersed and precipitated at a high temperature, thereby effectively improving toughness. To obtain the effect, the Nb content needs to be 0.03% or more. However, if it exceeds 0.14%, the effect of Nb saturates. Therefore, the Nb content is suitably 0.03 to 0.14%.

【0039】Nd:NdはO(酸素)と結合する傾向が
極めて強く、溶鋼中で酸化物を形成する。Ndを適量含
む場合には、微細なNd酸化物が鋼中に均一に分散して
存在する。一方、高Crフェライト鋼が高温、高圧の水
蒸気雰囲気に曝されると、その表面にCr酸化物を主体
とする皮膜が形成される。その際、鋼の表面に分散して
いる微細なNd酸化物は、Cr酸化物の成長を抑制する
ピン止め効果を発揮する。そのために、スケールの成長
が抑制されるとともに、スケールが緻密化する。したが
って、適正量のNdを含む場合には、鋼の耐水蒸気酸化
性が飛躍的に向上する。また、Ndは、Nd酸化物とし
て鋼中の酸素を固定するので、Nb等が酸素と結合して
酸化物となるのを防止する。そのために、Nbが窒化物
および炭窒化物を形成するのを助ける働きがあるので、
間接的に鋼の強度、靱性を向上させる作用をもってい
る。このような効果が得られるのは、Nd含有率0.0
01〜0.17%の範囲である。0.17%を超える
と、Ndの害が現れて鋼の靱性が低下する。
Nd: Nd has a very strong tendency to bond with O (oxygen) and forms an oxide in molten steel. When an appropriate amount of Nd is contained, fine Nd oxides are uniformly dispersed in the steel. On the other hand, when the high Cr ferritic steel is exposed to a high temperature and high pressure steam atmosphere, a film mainly composed of Cr oxide is formed on the surface thereof. At this time, the fine Nd oxide dispersed on the surface of the steel exerts a pinning effect of suppressing the growth of Cr oxide. Therefore, the growth of the scale is suppressed and the scale is densified. Therefore, when an appropriate amount of Nd is included, the steam oxidation resistance of steel is dramatically improved. In addition, Nd fixes oxygen in the steel as Nd oxide, thereby preventing Nb or the like from being combined with oxygen to form an oxide. Because Nb helps to form nitrides and carbonitrides,
It has the effect of indirectly improving the strength and toughness of steel. Such an effect is obtained because the Nd content is 0.0%.
It is in the range of 01 to 0.17%. If it exceeds 0.17%, harm of Nd appears and the toughness of the steel decreases.

【0040】Ndは、さらにNdC2 等の炭化物を形成
する。この炭化物は、他のREM炭化物に比べて、マト
リックスとの格子不整合(ミスフィット)が小さく、微
細かつ安定に存在する。したがって、Ndはクリープ強
度の向上にも寄与する。
Nd further forms a carbide such as NdC 2 . This carbide has small lattice mismatch (misfit) with the matrix and is fine and stable as compared with other REM carbides. Therefore, Nd also contributes to improvement in creep strength.

【0041】N:Nは、窒化物および炭窒化物を形成し
てクリープ強度、靭性の向上に寄与する重要な元素の1
つである。その効果を得るためには、0.02%以上含
有することが必要である。しかし、含有率0.08%を
超えると窒化物の粗大化が進行し、靭性の低下が著しい
ので、N含有率は0.02〜0.08%とした。
N: N is one of the important elements that form nitrides and carbonitrides and contribute to the improvement of creep strength and toughness.
One. In order to obtain the effect, it is necessary to contain 0.02% or more. However, if the content exceeds 0.08%, coarsening of the nitride proceeds, and the toughness significantly decreases. Therefore, the N content is set to 0.02 to 0.08%.

【0042】B:Bが微量、鋼中に含まれる場合、M23
6 型炭化物が微細に分散して析出する。そのために、
高温長時間クリープ強度が向上する。また、厚肉材など
で熱処理後の冷却速度が遅い場合には、焼き入れ性を高
めて高温強度を向上させる働きがある。本発明鋼では、
Bを含有しなくてもよいが、高温強度を高める目的で含
有させてもよい。Bの効果は、0.0005%以上で顕
著となるので、含有させる場合は0.0005%以上と
するのが望ましい。しかし、0.020%を超えると粗
大な析出物を形成し、靭性を低下させるので、その上限
は0.020%とした。
B: When B is contained in a trace amount in steel, M 23
C 6 type carbide is finely dispersed and precipitated. for that reason,
High temperature and long time creep strength is improved. Further, when the cooling rate after the heat treatment is slow for a thick material or the like, it has a function of improving the hardenability and improving the high-temperature strength. In the steel of the present invention,
B may not be contained, but may be contained for the purpose of increasing the high-temperature strength. Since the effect of B becomes significant at 0.0005% or more, it is desirable to make it 0.0005% or more when it is contained. However, if it exceeds 0.020%, coarse precipitates are formed and the toughness is reduced, so the upper limit was made 0.020%.

【0043】sol.Al:Alは、おもに溶鋼の脱酸
剤として添加される。鋼中には、酸化物としてのAl
と、酸化物以外の形態で存在するAlがあり、通常後者
のAlは分析上、塩酸可溶Al(sol.Al)として
区別されている。脱酸効果を得るためには、sol.A
l含有率0.001%以上が必要である。一方、0.0
50%を超えるとクリープ強度の低下を招く。したがっ
て、sol.Al含有率は、0.001〜0.050%
とした。
Sol. Al: Al is mainly added as a deoxidizer for molten steel. In steel, Al as oxide
And Al which exists in a form other than oxides. Usually, the latter Al is distinguished as hydrochloric acid-soluble Al (sol. Al) on analysis. To obtain a deoxidizing effect, sol. A
l content of 0.001% or more is required. On the other hand, 0.0
If it exceeds 50%, the creep strength will decrease. Therefore, sol. Al content is 0.001 to 0.050%
And

【0044】P、S:PおよびSは、不可避の不純物と
して鋼中に含有され、熱間加工性、溶接部の靭性等に悪
影響を及ぼす元素である。いずれも、含有率はできるだ
け低い方がよい。P、Sの含有率は、それぞれ0.03
0%以下、0.015%以下が望ましい。
P, S: P and S are elements contained in steel as unavoidable impurities and adversely affect hot workability, toughness of a welded portion, and the like. In any case, the content should be as low as possible. The contents of P and S were 0.03, respectively.
0% or less and 0.015% or less are desirable.

【0045】O(酸素):Oは、不可避の不純物として
鋼中に含有され、粗大な酸化物として偏在すると靭性等
に悪影響を及ぼす元素である。特に、靭性を確保するた
めには、極力低い方がよい。O含有率0.010%以下
の場合には、本発明鋼の靭性への影響は小さいので、上
限は、0.010%とした。
O (oxygen): O is an element contained in steel as an unavoidable impurity, and adversely affects toughness and the like when unevenly distributed as a coarse oxide. In particular, in order to ensure toughness, the lower the better, the better. When the O content is 0.010% or less, the effect on the toughness of the steel of the present invention is small, so the upper limit is set to 0.010%.

【0046】NdとNbとOの関係:前述のように、N
dおよびNbは、酸素と結合し酸化物を形成する傾向が
極めて強い。Nbの窒化物、炭窒化物等を析出させるた
めには、(1) NbNが析出する時点で酸素と結合してい
ないNd、Nbを確保するために下記の(1)式、(2)
微細なNbNを分散して析出させるために下記の(2)
式を満足させる必要がある。
Relationship between Nd, Nb and O: As described above, N
d and Nb have an extremely strong tendency to combine with oxygen to form an oxide. In order to deposit Nb nitride, carbonitride, etc., (1) In order to secure Nd and Nb which are not bonded to oxygen at the time of depositing NbN, the following formula (1) is used.
To disperse and precipitate fine NbN, the following (2)
It is necessary to satisfy the formula.

【0047】 0≦PNd≦0.103 (1) 0.005≦PNb≦0.03 (2) PNd=Nd−6.01×O(酸素) PNb=0.151×Nb+0.0971×PNd (元素記号は、各元素の含有率(重量%)を表す) 本発明鋼は、通常工業的に用いられている製造設備およ
び製造プロセスによって製造することができる。本発明
鋼の化学組成の鋼を得るには、電気炉、転炉などの炉に
よって精錬し、脱酸剤および合金元素の添加によって成
分調整すればよい。前記の(1)式、(2)式の関係
は、経験的に求められている脱酸後の溶鋼中のO含有
率、各合金元素の添加歩留まり等を考慮して各合金元素
を添加することによって満足させることができる。特
に、厳密な成分調整を必要とする場合には、合金元素を
添加する前に、溶鋼に真空処理を施す方法を採ってもよ
い。
0 ≦ P Nd ≦ 0.103 (1) 0.005 ≦ P Nb ≦ 0.03 (2) P Nd = Nd−6.01 × O (oxygen) P Nb = 0.151 × Nb + 0.0971 × P Nd (element symbols indicate the content (% by weight) of each element) The steel of the present invention can be manufactured by manufacturing equipment and a manufacturing process which are usually used industrially. In order to obtain a steel having the chemical composition of the steel of the present invention, the steel may be refined in a furnace such as an electric furnace or a converter, and the components may be adjusted by adding a deoxidizer and an alloy element. The relationship between the above formulas (1) and (2) indicates that each alloy element is added in consideration of the O content in the molten steel after deoxidation, the addition yield of each alloy element, and the like, which are empirically determined. Can be satisfied. In particular, when strict component adjustment is required, a method of performing vacuum treatment on molten steel before adding an alloy element may be employed.

【0048】所定の化学組成に調整された溶鋼は、連続
鋳造法または造塊法によって、スラブ、ビレットまたは
鋼塊に鋳造される。これらのスラブ、鋼塊などから、鋼
管、鋼板などを製造する。継ぎ目無し鋼管を製造する場
合には、例えば、ビレットを押し出し製管すればよい。
また、鋼板を製造する場合には、スラブを熱間圧延する
ことによって熱延鋼板を得ることができる。冷延鋼板を
製造する場合には、熱延鋼板をさらに冷間圧延すればよ
い。なお、得られた鋼管、鋼板については、必要に応じ
て焼鈍等の熱処理を施し、所定の特性に調整する。ま
た、熱間加工後、冷間圧延等の冷間加工を行う場合に
は、通常冷間加工に先だって、焼鈍および酸洗処理を施
す。
The molten steel adjusted to a predetermined chemical composition is cast into a slab, a billet or a steel ingot by a continuous casting method or an ingot making method. From these slabs, steel ingots, etc., steel pipes, steel plates, etc. are manufactured. When manufacturing a seamless steel pipe, for example, a billet may be extruded and formed.
When a steel sheet is manufactured, a hot-rolled steel sheet can be obtained by hot rolling a slab. When manufacturing a cold-rolled steel sheet, the hot-rolled steel sheet may be further cold-rolled. The obtained steel pipe and steel plate are subjected to a heat treatment such as annealing as necessary to adjust them to predetermined characteristics. When cold working such as cold rolling is performed after hot working, annealing and pickling are usually performed prior to cold working.

【0049】[0049]

【実施例】本発明鋼の性能を実施例によって、以下に説
明する。実施例における試験方法とその結果は下記のと
おりである。
EXAMPLES The performance of the steel of the present invention will be described below by way of examples. The test methods and the results in the examples are as follows.

【0050】表1および表2に、本試験に用いた供試材
の化学組成を示す。表1には、本発明鋼の供試材の化学
組成を示し、表2には、比較鋼(従来鋼を含む)の供試
材の化学組成を示した。なお、表2の中で、No.48
〜51は従来の高Crフェライト鋼(従来鋼)であり、
No.48はJIS−STBA26、No.49は火S
TBA27(火力原子力技術協会規格)、No.50は
ASTM−A213−T91、No.51はDIN−X
20CrMoWV121に規定されている化学組成の供
試材である。
Tables 1 and 2 show the chemical compositions of the test materials used in this test. Table 1 shows the chemical composition of the test material of the steel of the present invention, and Table 2 shows the chemical composition of the test material of the comparative steel (including the conventional steel). In Table 2, No. 48
-51 are conventional high Cr ferritic steels (conventional steels);
No. No. 48 is JIS-STBA26, No. 48. 49 is fire S
No. TBA27 (Thermal Atomic Energy Technology Association Standard), 50 is ASTM-A213-T91, No. 50. 51 is DIN-X
This is a test material having a chemical composition specified in 20CrMoWV121.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】[0052]

【表2】 [Table 2]

【0053】各供試材の製造方法は次のとおりである。
まず、容量50Kgの真空高周波誘導炉よって原料を溶
解し、所定の化学組成に成分調整した後、直径144m
mの鋼塊に鋳造した。得られたインゴットを温度130
0〜1000℃で熱間鍛造して、幅200mm、長さ4
00mm、厚さ25mmの供試材を作製した。各供試材
に対しては、次の熱処理を行った。No.48およびN
o.49の供試材に対しては、通常、これらの鋼に施さ
れる950℃で1時間保持後、空冷の焼きならし処理
と、さらに750℃で1時間保持後、空冷の焼きもどし
処理を施した。その他の供試材に対しては、1050℃
で1時間保持後、空冷の焼きならし処理と、さらに78
0℃で1時間保持後、空冷の焼きもどし処理を施した。
これらの供試材から、鋼の高温クリープ強度、耐水蒸気
酸化性および靱性評価用の試験片を採取した。
The manufacturing method of each test material is as follows.
First, the raw material was melted by a vacuum high-frequency induction furnace having a capacity of 50 kg, and the components were adjusted to a predetermined chemical composition.
m ingot. The obtained ingot was heated to a temperature of 130.
Hot forging at 0-1000 ° C, width 200mm, length 4
A test material having a thickness of 00 mm and a thickness of 25 mm was prepared. The following heat treatment was performed on each test material. No. 48 and N
o. For the 49 test materials, these steels are usually kept at 950 ° C for 1 hour, then air-cooled normalizing, and further kept at 750 ° C for 1 hour, air-cooled tempering. gave. 1050 ° C for other test materials
After holding for one hour, air-cooled normalizing treatment and 78
After holding at 0 ° C. for 1 hour, an air-cooled tempering treatment was performed.
From these test materials, test specimens for evaluating high-temperature creep strength, steam oxidation resistance and toughness of steel were collected.

【0054】高温クリープ強度、耐水蒸気酸化性および
靭性の評価方法は下記の通りである。
The evaluation methods for high temperature creep strength, steam oxidation resistance and toughness are as follows.

【0055】[高温クリープ強度]高温クリープ強度
は、下記の試験条件によるクリープ破断試験によって評
価した。
[High Temperature Creep Strength] High temperature creep strength was evaluated by a creep rupture test under the following test conditions.

【0056】 [耐水蒸気酸化性]耐水蒸気酸化性は、下記の試験条件
による水蒸気酸化試験によって評価した。
[0056] [Steam Oxidation Resistance] The steam oxidation resistance was evaluated by a steam oxidation test under the following test conditions.

【0057】 試験環境 : 水蒸気雰囲気、温度 700℃ 保持時間 : 1000時間 測定項目 : スケール層の厚さ [靱性]靱性は、下記の試験条件によるシャルピー衝撃
試験によって評価した。
Test environment: steam atmosphere, temperature 700 ° C. Holding time: 1000 hours Measurement item: scale layer thickness [toughness] Toughness was evaluated by a Charpy impact test under the following test conditions.

【0058】 表3および表4に、これらの試験結果を示した。表3は
本発明鋼の供試材、表4は比較鋼(従来鋼を含む)の供
試材に関する試験結果である。
[0058] Tables 3 and 4 show the results of these tests. Table 3 shows the test results of the test materials of the steel of the present invention, and Table 4 shows the test results of the test materials of the comparative steel (including the conventional steel).

【0059】[0059]

【表3】 [Table 3]

【0060】[0060]

【表4】 [Table 4]

【0061】表3に示すように、本発明鋼の供試材N
o.1〜21については、650℃、98MPaにおけ
るクリープ破断時間は10000時間以上、衝撃値は1
20J/cm2 以上、水蒸気酸化によるスケール層の厚
さは93μm以下であった。この結果から、本発明鋼
は、高温クリープ強度、耐水蒸気酸化性および靱性のす
べての特性を同時に満足していることが確認された。
As shown in Table 3, the test material N
o. Regarding Examples 1 to 21, the creep rupture time at 650 ° C. and 98 MPa was 10,000 hours or more, and the impact value was 1
20 J / cm 2 or more, and the thickness of the scale layer by steam oxidation was 93 μm or less. From these results, it was confirmed that the steel of the present invention simultaneously satisfied all the properties of high-temperature creep strength, steam oxidation resistance, and toughness.

【0062】一方、表4に示すように、比較鋼の供試材
No.22〜51については、一部の供試材にクリープ
破断時間、水蒸気酸化スケール層厚さあるいは衝撃値の
測定値に、本発明鋼並みの高い値が認められた。しか
し、3つの特性すべてを満足する供試材はない。特に、
供試材No.48〜51の従来鋼では、いずれも、65
0℃、98MPaの条件におけるクリープ破断時間が、
900時間未満であり、高温クリープ強度が著しく低
い。水蒸気酸化におけるスケール層の厚さも100μm
を超えるものが多く、耐水蒸気酸化性にも劣っている。
また、いずれかの元素の含有率が、本発明鋼の化学組成
の範囲外である供試材No.22〜47については、上
記のように3つの特性の内のいずれか、またはすべてが
本発明鋼に比べて劣っている。比較鋼の供試材No.2
7、34および37〜47ならびに従来鋼の48〜51
については、前記(1)式を満足しておらず、また、比
較鋼の供試材No.37および40ならびに従来鋼の4
8、49および51については、(2)式を満足してい
ない。この場合には、一部の特性値に本発明鋼並みの値
も見られるが、高温クリープ強度、耐水蒸気酸化性ある
いは靱性のいずれかが著しく劣っていた。
On the other hand, as shown in Table 4, the test material No. With respect to 22 to 51, in some of the test materials, measured values of the creep rupture time, the thickness of the steam oxidation scale layer, or the impact value were as high as those of the steel of the present invention. However, no test material satisfies all three characteristics. In particular,
Test material No. For conventional steels of 48 to 51, 65
The creep rupture time under the conditions of 0 ° C. and 98 MPa is as follows:
Less than 900 hours, the high temperature creep strength is extremely low. The thickness of the scale layer in steam oxidation is also 100 μm
In many cases, and is inferior in steam oxidation resistance.
In addition, the test material No. whose content of any one of the elements is outside the range of the chemical composition of the steel of the present invention. Regarding Nos. 22 to 47, any or all of the three properties are inferior to the steel of the present invention as described above. Test material No. of comparative steel 2
7, 34 and 37-47 and 48-51 of conventional steel
Does not satisfy the above equation (1), and the test material No. 37 and 40 and 4 of conventional steel
8, 49 and 51 do not satisfy the expression (2). In this case, although some of the characteristic values were comparable to those of the steel of the present invention, any of the high-temperature creep strength, steam oxidation resistance, and toughness were significantly inferior.

【0063】上述のように、本発明鋼は比較鋼または従
来鋼に比べて、高温クリープ強度、耐水蒸気酸化性およ
び靱性が格段に優れていることが実証された。
As described above, it has been demonstrated that the steel of the present invention is remarkably excellent in high-temperature creep strength, steam oxidation resistance and toughness as compared with the comparative steel or the conventional steel.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明の高Crフェライト系の耐熱鋼
は、600℃を超える高温における長時間クリープ強
度、耐水蒸気酸化性および常温における靱性に優れてい
る。したがって、ボイラー、原子力発電設備、化学工業
装置など高温、高圧下で操業される装置用材料、例えば
熱交換用の鋼管あるいは圧力容器用の鋼板、タービン用
材料等として好適である。
The high Cr ferritic heat-resistant steel of the present invention is excellent in long-term creep strength at high temperatures exceeding 600 ° C., steam oxidation resistance and toughness at room temperature. Therefore, it is suitable as a material for equipment operated under high temperature and high pressure, such as boilers, nuclear power plants, and chemical industry equipment, such as a steel pipe for heat exchange or a steel plate for a pressure vessel, and a material for turbine.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−330245(JP,A) 特開 平6−179954(JP,A) 特開 平4−165043(JP,A) 特開 昭57−29560(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 302 C22C 38/32 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-330245 (JP, A) JP-A-6-179954 (JP, A) JP-A-4-1655043 (JP, A) JP-A Sho 57- 29560 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C22C 38/00 302 C22C 38/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】重量%で、 C :0.02〜0.15%、 Si:0〜1.0%、 Mn:0.05〜1.5%、 P :0.030%以下、 S :0.015%以下 Cr:8.0〜13.0%、 W :1.5〜3.5%、 Mo:0〜1.0%、 Co:2.5〜6.0%、 V :0.10〜0.50%、 Nb:0.030〜0.14%、 Nd:0.001〜0.17%、N :0.020〜0.08% B :0〜0.020% O :0.010%以下、 sol.Al:0.001〜0.050% を含有し、残部:Feおよび不可避の不純物からなる化
学組成を備え、さらに、下記(1)式および(2)式を
満足する高温における長時間クリープ強度、耐水蒸気酸
化性および靱性に優れた高Crフェライト系耐熱鋼。 0≦PNd≦0.103 (1) 0.005≦PNb≦0.03 (2) PNd=Nd−6.01×O(酸素) PNb=0.151×Nb+0.0971×PNd (元素記号は、各元素の鋼中における含有率 (重量%)を表す)
(Claim 1) C: 0.02 to 0.15%, Si: 0 to 1.0%, Mn: 0.05 to 1.5%, P: 0.030% or less, S: 0.015% or less Cr: 8.0 to 13.0%, W: 1.5 ~ 3.5%, Mo: 0 ~ 1.0%, Co: 2.5 ~ 6.0%, V: 0.10 ~ 0.50%, Nb: 0.030 ~ 0.14%, Nd : 0.001 ~ 0.17% , N: 0.020 ~ 0.08% , B: 0 ~ 0.020% , O: 0.010% or less, sol.Al:0.001~0.050%, balance: chemical composition consisting of Fe and unavoidable impurities, further satisfying the following formulas (1) and (2) High Cr ferritic heat resistant steel with excellent long-term creep strength, steam oxidation resistance and toughness at high temperatures. 0 ≦ P Nd ≦ 0.103 (1) 0.005 ≦ P Nb ≦ 0.03 (2) P Nd = Nd−6.01 × O (oxygen) P Nb = 0.151 × Nb + 0.0971 × P Nd (Element symbols indicate the content (% by weight) of each element in steel)
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