JP3387145B2 - 高温延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼 - Google Patents
高温延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼Info
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ボイラ、化学工業等
の分野で高温での耐熱、耐圧部材として使用するのに好
適な、クリープ破断強度が高く、クリープ破断延性(伸
び、絞り)に優れた高Crフェライト系耐熱鋼に関する。
の分野で高温での耐熱、耐圧部材として使用するのに好
適な、クリープ破断強度が高く、クリープ破断延性(伸
び、絞り)に優れた高Crフェライト系耐熱鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】ボイラ、化学工業用等の熱交換器管や耐
熱、耐圧配管等に使用される耐熱鋼は、高温強度、耐食
・耐酸化性、靱性とともに加工性、溶接性に優れ、さら
に安価で経済性にも優れていることが要求される。
熱、耐圧配管等に使用される耐熱鋼は、高温強度、耐食
・耐酸化性、靱性とともに加工性、溶接性に優れ、さら
に安価で経済性にも優れていることが要求される。
【0003】従来、上記の用途に用いられる材料として
は、オーステナイトステンレス鋼、2・1/4 Cr−1Mo鋼
などの低合金鋼、9〜12Cr系の高Crフェライト鋼があ
る。中でも高Crフェライト鋼は低合金鋼に比べ、 500〜
650 ℃の温度において強度、耐食・耐酸化性に優れ、ま
たオーステナイトステンレス鋼と比較すると、熱膨張係
数が小さいことから耐熱疲労特性に優れているととも
に、応力腐食割れを起こさず、さらに安価であるという
利点を有している。
は、オーステナイトステンレス鋼、2・1/4 Cr−1Mo鋼
などの低合金鋼、9〜12Cr系の高Crフェライト鋼があ
る。中でも高Crフェライト鋼は低合金鋼に比べ、 500〜
650 ℃の温度において強度、耐食・耐酸化性に優れ、ま
たオーステナイトステンレス鋼と比較すると、熱膨張係
数が小さいことから耐熱疲労特性に優れているととも
に、応力腐食割れを起こさず、さらに安価であるという
利点を有している。
【0004】高Crフェライト鋼の既存鋼としては、9Cr
−1Mo鋼 (JIS STBA26) 、改良9Cr−1Mo鋼(ASTM SA21
3 T91)および12Cr−1Mo鋼(DIN X20CrMoV121) などがあ
る。
−1Mo鋼 (JIS STBA26) 、改良9Cr−1Mo鋼(ASTM SA21
3 T91)および12Cr−1Mo鋼(DIN X20CrMoV121) などがあ
る。
【0005】さらに、 600℃以上での高温耐酸化性を高
めるため、上記9〜12%Cr鋼にCuを添加した鋼がある
(本発明者らによる特開平2−232345号公報、特開平3
−97832 号公報参照) 。
めるため、上記9〜12%Cr鋼にCuを添加した鋼がある
(本発明者らによる特開平2−232345号公報、特開平3
−97832 号公報参照) 。
【0006】これらの鋼ではCu添加により、上記の耐酸
化性改善に加え、次の〜のような効果がもたらされ
る。すなわち、靱性に悪影響を及ぼすδ−フェライト
が抑制される、 Ac1変態点の低下を抑制するので高温
焼戻しが可能となり、長時間の使用でも安定したクリー
プ強度が得られる、HAZ(溶接熱影響部)軟化が抑
制される等である。
化性改善に加え、次の〜のような効果がもたらされ
る。すなわち、靱性に悪影響を及ぼすδ−フェライト
が抑制される、 Ac1変態点の低下を抑制するので高温
焼戻しが可能となり、長時間の使用でも安定したクリー
プ強度が得られる、HAZ(溶接熱影響部)軟化が抑
制される等である。
【0007】また、高Crフェライト系耐熱鋼で、CuとNi
を 2.5%≦(Cu/Ni)≦ 4.5%の関係式を満たすように
含有させると、熱間加工中のカッパーチェッキングが防
止できる(本発明者らによる特願平3−131167号参照)
。
を 2.5%≦(Cu/Ni)≦ 4.5%の関係式を満たすように
含有させると、熱間加工中のカッパーチェッキングが防
止できる(本発明者らによる特願平3−131167号参照)
。
【0008】しかし上記の各鋼でも、長時間クリープ破
断延性の低下とそれにともなうクリープ破断強度の低下
がなお問題である。
断延性の低下とそれにともなうクリープ破断強度の低下
がなお問題である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のCu添加による効果を損なうことなく、長時間クリープ
破断延性の低下と、それにともなうクリープ破断強度の
低下が改善された高Crフェライト鋼を提供することにあ
る。
のCu添加による効果を損なうことなく、長時間クリープ
破断延性の低下と、それにともなうクリープ破断強度の
低下が改善された高Crフェライト鋼を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
(1)、(2) の高温延性および高温強度に優れた高Crフェ
ライト鋼にある。
(1)、(2) の高温延性および高温強度に優れた高Crフェ
ライト鋼にある。
【0011】(1)質量%で、C:0.02〜0.15%、Si:0.5
%以下、Mn:0.1〜1.5%、P:0.025%以下、S:0.015
%以下、O:0.005%以下、Cr:8〜14%、V:0.1〜0.
3%、Nb:0.01〜0.2%、N:0.01〜0.1%、Al:0.05%
以下、B:0.001〜0.02%、Cu:0.05〜3.0%およびCo:
1.0〜5.0%、さらにMo:0.01〜1.2%およびW:0.8〜3.
5%を含有し、かつ「Mo+1/2・W」が1.2〜2.0%であ
り、残部が鉄および不可避的不純物からなり、上記Cuと
Coの含有量が (Cu/Co) ≦2.0 の関係式を満足する高温
延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼。
%以下、Mn:0.1〜1.5%、P:0.025%以下、S:0.015
%以下、O:0.005%以下、Cr:8〜14%、V:0.1〜0.
3%、Nb:0.01〜0.2%、N:0.01〜0.1%、Al:0.05%
以下、B:0.001〜0.02%、Cu:0.05〜3.0%およびCo:
1.0〜5.0%、さらにMo:0.01〜1.2%およびW:0.8〜3.
5%を含有し、かつ「Mo+1/2・W」が1.2〜2.0%であ
り、残部が鉄および不可避的不純物からなり、上記Cuと
Coの含有量が (Cu/Co) ≦2.0 の関係式を満足する高温
延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼。
【0012】(2)上記(1) の成分に加えて更に、重量%
で、Ni: 0.1〜1.5 %を含有し、Ni、CuおよびCoの含有
量が〔Cu/( Co+Ni )〕≦2.0 の関係式を満足する高温
延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼。
で、Ni: 0.1〜1.5 %を含有し、Ni、CuおよびCoの含有
量が〔Cu/( Co+Ni )〕≦2.0 の関係式を満足する高温
延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼。
【0013】本発明者らは、Cu添加高Crフェライト鋼に
おいて、Niの一部または全てをCoで置換すれば、Ac1 変
態点の低下を抑制することができ、長時間安定したクリ
ープ強度を得るために必要な高温焼戻しが可能となると
ともに、クリープ破断延性が向上すること、さらに上記
の関係式を満たすようにCuとCoの含有量を、またはさら
にNi、CuおよびCoの含有量を、それぞれ調整することに
よって、Cu添加の効果を損なうことなくCuの粒界析出を
抑制し、上記の優れた特性を有する高Crフェライト鋼が
得られることを見いだした。
おいて、Niの一部または全てをCoで置換すれば、Ac1 変
態点の低下を抑制することができ、長時間安定したクリ
ープ強度を得るために必要な高温焼戻しが可能となると
ともに、クリープ破断延性が向上すること、さらに上記
の関係式を満たすようにCuとCoの含有量を、またはさら
にNi、CuおよびCoの含有量を、それぞれ調整することに
よって、Cu添加の効果を損なうことなくCuの粒界析出を
抑制し、上記の優れた特性を有する高Crフェライト鋼が
得られることを見いだした。
【0014】
【作用】以下に、本発明鋼の各成分の作用と、含有量を
前記のように限定した理由を説明する。「%」は質量%
を意味する。
前記のように限定した理由を説明する。「%」は質量%
を意味する。
【0015】C:0.02〜0.15%
Cは、Cr、Fe、Mo、W、VおよびNbと結合して炭化物を
形成し、高温強度に寄与するとともに、それ自身がオー
ステナイト安定化元素として組織を安定化する。C含有
量が0.02%未満の場合は炭化物の析出が不十分で、かつ
δ−フェライト量が多くなり、強度と靱性を損なう。一
方、0.15%を超えると炭化物の過剰析出により、鋼が硬
化して溶接性、加工性が低下する。したがって、C含有
量の範囲は0.02〜0.15%とした。
形成し、高温強度に寄与するとともに、それ自身がオー
ステナイト安定化元素として組織を安定化する。C含有
量が0.02%未満の場合は炭化物の析出が不十分で、かつ
δ−フェライト量が多くなり、強度と靱性を損なう。一
方、0.15%を超えると炭化物の過剰析出により、鋼が硬
化して溶接性、加工性が低下する。したがって、C含有
量の範囲は0.02〜0.15%とした。
【0016】Si: 0.5%以下
Siは脱酸剤として働き、また鋼の耐水蒸気酸化特性を高
める元素であるが、その含有量が 0.5%を超えると靱性
が著しく低下し、クリープ強度に対しても有害である。
特に厚肉材料では、長時間加熱による脆化を避けるため
にも、Si含有量は低く抑える方が望ましい。よって、Si
含有量は 0.5%以下とした。
める元素であるが、その含有量が 0.5%を超えると靱性
が著しく低下し、クリープ強度に対しても有害である。
特に厚肉材料では、長時間加熱による脆化を避けるため
にも、Si含有量は低く抑える方が望ましい。よって、Si
含有量は 0.5%以下とした。
【0017】Mn: 0.1〜1.5 %
Mnは鋼の熱間加工性を改善し、かつ組織の安定化にも有
効な元素である。Mn含有量が0.1 %未満ではこの効果が
十分に得られず、一方、1.5 %を超えると鋼を硬化さ
せ、加工性、溶接性を損なう。よって、Mn含有量の範囲
は 0.1〜1.5 %とした。
効な元素である。Mn含有量が0.1 %未満ではこの効果が
十分に得られず、一方、1.5 %を超えると鋼を硬化さ
せ、加工性、溶接性を損なう。よって、Mn含有量の範囲
は 0.1〜1.5 %とした。
【0018】Cr:8〜14%
Crは鋼の耐酸化性、高温耐食性を確保するために不可欠
な元素である。Cr含有量が8%未満では、高Cr鋼として
の十分な耐酸化性、高温耐食性が得られない。
な元素である。Cr含有量が8%未満では、高Cr鋼として
の十分な耐酸化性、高温耐食性が得られない。
【0019】一方、14%を超えるとδ−フェライト量の
増加により、強度、加工性、靱性が損なわれる。したが
って、Cr含有量の範囲は8〜14%とした。
増加により、強度、加工性、靱性が損なわれる。したが
って、Cr含有量の範囲は8〜14%とした。
【0020】V: 0.1〜0.3 %
Vは、CおよびNと結合してV (C、N) の微細析出物
を形成し、高温、長時間側のクリープ強度の向上に寄与
する。V含有量が 0.1%未満ではこれらの効果が十分に
得られず、一方、 0.3%を超えると固溶V量が増加し、
かえって強度を損なう。よって、V含有量の範囲は 0.1
〜0.3 %とした。
を形成し、高温、長時間側のクリープ強度の向上に寄与
する。V含有量が 0.1%未満ではこれらの効果が十分に
得られず、一方、 0.3%を超えると固溶V量が増加し、
かえって強度を損なう。よって、V含有量の範囲は 0.1
〜0.3 %とした。
【0021】Nb:0.01〜0.2 %
NbはVと同様に、CおよびNと結合して Nb(C、N)の
微細析出物を形成し、クリープ強度の向上に寄与する。
さらに結晶粒を微細化し、靱性の改善にも有効である。
Nb含有量が0.01%未満では上記の効果は得られず、一
方、0.2 %を超えると焼ならし処理で未固溶のNbCが増
加し、強度、延性さらに溶接性をも損なう。よって、Nb
含有量の範囲は0.01〜0.2 %とした。
微細析出物を形成し、クリープ強度の向上に寄与する。
さらに結晶粒を微細化し、靱性の改善にも有効である。
Nb含有量が0.01%未満では上記の効果は得られず、一
方、0.2 %を超えると焼ならし処理で未固溶のNbCが増
加し、強度、延性さらに溶接性をも損なう。よって、Nb
含有量の範囲は0.01〜0.2 %とした。
【0022】N:0.01〜0.1 %
Nは上記のように、VおよびNbと結合して炭窒化物を形
成し、クリープ強度の向上に寄与するが、N含有量が
0.01 %未満ではその効果がない。一方、 0.1%を超え
ると著しくクリープ延性、溶接性、加工性を損なう。し
たがって、N含有量の範囲は0.01〜0.1 %とした。
成し、クリープ強度の向上に寄与するが、N含有量が
0.01 %未満ではその効果がない。一方、 0.1%を超え
ると著しくクリープ延性、溶接性、加工性を損なう。し
たがって、N含有量の範囲は0.01〜0.1 %とした。
【0023】Al:0.05%以下
脱酸剤として添加されるが、その含有量が0.05%を超え
る場合にはクリープ強度を損なう。よって、Al含有量は
0.05%以下とした。
る場合にはクリープ強度を損なう。よって、Al含有量は
0.05%以下とした。
【0024】B: 0.001〜0.02%
微量添加により焼入性の改善効果を有する。さらに粒界
に炭化物を均一に分散させて粒界を強化することによ
り、高温で長時間、安定した鋼の強度を得るのに有効で
ある。B含有量が0.001 %未満ではその効果は小さく、
一方、0.02%を超えると加工性、溶接性を損なう。よっ
て、B含有量の範囲は 0.001〜0.02%とした。
に炭化物を均一に分散させて粒界を強化することによ
り、高温で長時間、安定した鋼の強度を得るのに有効で
ある。B含有量が0.001 %未満ではその効果は小さく、
一方、0.02%を超えると加工性、溶接性を損なう。よっ
て、B含有量の範囲は 0.001〜0.02%とした。
【0025】Cu:0.05〜3.0 %
Cuは本発明鋼の特徴的な成分の一つであり、次の〜
の効果を有する。
の効果を有する。
【0026】δ−フェライトの生成を抑制し、靱性を
改善する。
改善する。
【0027】600 ℃以上での耐酸化性、耐食性を向上
させる。
させる。
【0028】HAZの軟化層形成を抑制し、溶接継手
のクリープ強度を改善する。
のクリープ強度を改善する。
【0029】Cu含有量が0.05%未満では上記の効果が得
られない。一方、3.0 %を超えるとクリープ中に粒界に
析出し、延性の低下を大きくする。よって、Cu含有量の
範囲は0.05〜3.0 %とした。
られない。一方、3.0 %を超えるとクリープ中に粒界に
析出し、延性の低下を大きくする。よって、Cu含有量の
範囲は0.05〜3.0 %とした。
【0030】Co: 1.0〜5.0 %
Coも本発明鋼の特徴的な成分の一つであり、クリープ中
のCuの拡散を抑え、クリープ延性低下を抑制する。さら
に、Cと結合して微細析出物を形成すること、およびNi
に比べAc1 変態点を下げにくいため高温焼戻しが可能と
なることにより、クリープ強度の向上に寄与する。これ
らの効果は、Co含有量が1.0 %未満では得られない。一
方、5.0 %を超えると炭化物が粗大化し、かえってクリ
ープ強度が低下する。したがって、Co含有量の範囲は
1.0〜5.0 %とした。
のCuの拡散を抑え、クリープ延性低下を抑制する。さら
に、Cと結合して微細析出物を形成すること、およびNi
に比べAc1 変態点を下げにくいため高温焼戻しが可能と
なることにより、クリープ強度の向上に寄与する。これ
らの効果は、Co含有量が1.0 %未満では得られない。一
方、5.0 %を超えると炭化物が粗大化し、かえってクリ
ープ強度が低下する。したがって、Co含有量の範囲は
1.0〜5.0 %とした。
【0031】Ni: 0.1〜1.5 %、
Niは必要に応じて添加する成分である。すなわち、前記
(2) の鋼では、Coと同様にNiも本発明鋼の特徴的な成分
の一つであり、クリープ中のCuの拡散を抑制し、クリー
プ延性低下を防ぐ作用を有する。さらに、オーステナイ
ト安定化元素としてδ−フェライトの生成を抑制し、マ
ルテンサイト組織を安定にする。これらの効果はNi含有
量が 0.1%未満では得られない。一方、1.5 %を超える
と鋼のAc1 変態点を著しく低下させ、十分な焼戻処理が
できなくなるばかりでなく、粗大な炭化物の析出を招
き、クリープ強度を低下させる。これらの点を考慮して
Ni含有量の範囲は 0.1〜1.5 %とした。
(2) の鋼では、Coと同様にNiも本発明鋼の特徴的な成分
の一つであり、クリープ中のCuの拡散を抑制し、クリー
プ延性低下を防ぐ作用を有する。さらに、オーステナイ
ト安定化元素としてδ−フェライトの生成を抑制し、マ
ルテンサイト組織を安定にする。これらの効果はNi含有
量が 0.1%未満では得られない。一方、1.5 %を超える
と鋼のAc1 変態点を著しく低下させ、十分な焼戻処理が
できなくなるばかりでなく、粗大な炭化物の析出を招
き、クリープ強度を低下させる。これらの点を考慮して
Ni含有量の範囲は 0.1〜1.5 %とした。
【0032】(Cu/Co) ≦2.0 または〔Cu/( Co+Ni
)〕≦2.0 :Cu、NiおよびCoは、前記の含有量の範囲内
で上記の関係式を満足しなければならない。すなわち、
これらの3元素はいずれもクリープ延性に関係する重要
な元素である。Cuのみを単独で含有させるとクリープ中
にCuが粒界に析出し、著しく延性を低下させるが、Coを
単独またはNiと複合して適正に含有させると、この延性
に有害なCuの粒界析出を抑制することができる。しか
し、CoまたはCoとNiの含有量が少なく、 (Cu/Co) また
は〔Cu/( Co+Ni )〕が2.0 を超えると、CoおよびNiに
よるCuの粒界析出を抑制することができなくなる。よっ
て、本発明鋼の特性を得るのに適切な、これらの3元素
の含有量のバランスを (Cu/Co) ≦2.0 または〔Cu/(
Co+Ni )〕≦2.0 と定めた。
)〕≦2.0 :Cu、NiおよびCoは、前記の含有量の範囲内
で上記の関係式を満足しなければならない。すなわち、
これらの3元素はいずれもクリープ延性に関係する重要
な元素である。Cuのみを単独で含有させるとクリープ中
にCuが粒界に析出し、著しく延性を低下させるが、Coを
単独またはNiと複合して適正に含有させると、この延性
に有害なCuの粒界析出を抑制することができる。しか
し、CoまたはCoとNiの含有量が少なく、 (Cu/Co) また
は〔Cu/( Co+Ni )〕が2.0 を超えると、CoおよびNiに
よるCuの粒界析出を抑制することができなくなる。よっ
て、本発明鋼の特性を得るのに適切な、これらの3元素
の含有量のバランスを (Cu/Co) ≦2.0 または〔Cu/(
Co+Ni )〕≦2.0 と定めた。
【0033】なお、CoとNiを複合して含有させる場合、
CoはAc1 変態点を下げにくいため高温焼戻しが可能とな
る一方、微細炭化物の析出促進作用も有しているためク
リープ強度を向上させる作用があるが、Niはこの作用効
果を有しない。このことから、クリープ延性を維持した
まま、より一層のクリープ強度の向上を図るには、Niの
含有量よりもCoの含有量の方を多くするのが望ましい。
CoはAc1 変態点を下げにくいため高温焼戻しが可能とな
る一方、微細炭化物の析出促進作用も有しているためク
リープ強度を向上させる作用があるが、Niはこの作用効
果を有しない。このことから、クリープ延性を維持した
まま、より一層のクリープ強度の向上を図るには、Niの
含有量よりもCoの含有量の方を多くするのが望ましい。
【0034】
【0035】Mo:0.01〜1.2 %
Moは、固溶強化および微細炭化物の析出による強化元素
として、クリープ強度の向上に有効である。Mo含有量が
0.01%未満ではこの効果は得られない。一方、1.2 %を
超えるとδ−フェライトを多量に生成するとともに、鋼
が硬化して靱性、延性、加工性を損なう。よって、Mo含
有量の範囲は0.01〜1.2 %とした。
として、クリープ強度の向上に有効である。Mo含有量が
0.01%未満ではこの効果は得られない。一方、1.2 %を
超えるとδ−フェライトを多量に生成するとともに、鋼
が硬化して靱性、延性、加工性を損なう。よって、Mo含
有量の範囲は0.01〜1.2 %とした。
【0036】W: 0.8〜3.5 %
Moと同様に、固溶強化および微細炭窒化物の析出による
強化元素として、クリープ強度の向上に有効である。W
含有量は通常、Mo含有量の2倍が必要である。
強化元素として、クリープ強度の向上に有効である。W
含有量は通常、Mo含有量の2倍が必要である。
【0037】しかし、W含有量が3.5 %を超えるとδ−
フェライトを生成するため、靱性の低下が著しくなる。
一方、0.8 %未満では上記の効果が得られない。よっ
て、W含有量の適正な範囲は 0.8〜3.5 %とした。さら
に、MoとWは、複合して含有させると一層その効果があ
る。その場合、両者の含有量の関係を、 Mo+ 1/2・W=1.2 〜2.0 % とするのが望ましい。
フェライトを生成するため、靱性の低下が著しくなる。
一方、0.8 %未満では上記の効果が得られない。よっ
て、W含有量の適正な範囲は 0.8〜3.5 %とした。さら
に、MoとWは、複合して含有させると一層その効果があ
る。その場合、両者の含有量の関係を、 Mo+ 1/2・W=1.2 〜2.0 % とするのが望ましい。
【0038】P:0.025 %以下
Pは本発明鋼における有害不純物であり、0.025 %以下
の含有量に抑えることにより、靱性、加工性および溶接
性を改善することができる。
の含有量に抑えることにより、靱性、加工性および溶接
性を改善することができる。
【0039】S:0.015 %以下
Sも本発明鋼における有害不純物であり、0.015 %以下
の含有量に抑えることにより、靱性、加工性および溶接
性を改善することができる。
の含有量に抑えることにより、靱性、加工性および溶接
性を改善することができる。
【0040】O:0.005 %以下
Oも本発明鋼における有害不純物であり、0.005 %以下
の含有量に抑えることにより、靱性、加工性および溶接
性を改善することができる。
の含有量に抑えることにより、靱性、加工性および溶接
性を改善することができる。
【0041】
【実施例】150kg 真空溶解炉で溶解して得られた、表1
(1) および表1(2) に示す化学組成の鋼のインゴット
を、1150〜950 ℃で鍛造して厚さ15mmの板とした。符号
A〜Qが本発明例、符号1〜11が比較例である。
(1) および表1(2) に示す化学組成の鋼のインゴット
を、1150〜950 ℃で鍛造して厚さ15mmの板とした。符号
A〜Qが本発明例、符号1〜11が比較例である。
【0042】
【表1(1)】
【0043】
【表1(2)】
【0044】上記の鋼板に1050℃で1時間保持して空冷
する焼ならし処理の後、 750〜830℃×3hの焼戻処理
を施した。
する焼ならし処理の後、 750〜830℃×3hの焼戻処理
を施した。
【0045】評価は、上記の熱処理後の鋼板から削りだ
した引張試験片(φ6mm×GL30mm )を用いて、 600℃、
16kgf/mm2 の条件で最長25000 時間のクリープ破断試験
を行い、クリープ破断強度(時間)と延性(伸び、絞
り)について比較する方法によった。これらの試験結果
を表2(1) および表2(2) に示す。
した引張試験片(φ6mm×GL30mm )を用いて、 600℃、
16kgf/mm2 の条件で最長25000 時間のクリープ破断試験
を行い、クリープ破断強度(時間)と延性(伸び、絞
り)について比較する方法によった。これらの試験結果
を表2(1) および表2(2) に示す。
【0046】
【表2(1)】
【0047】
【表2(2)】
【0048】表2(1)に示すとおり、本発明例では、
いずれも優れたクリープ特性値を示していることが明ら
かである。
いずれも優れたクリープ特性値を示していることが明ら
かである。
【0049】比較例の符号1〜4は、Cu、CoおよびNiの
含有量の関係が本発明で定める範囲を外れる〔Cu/( Co
+Ni )〕>2.0 の例であり、これらの3元素の含有量が
適切なバランスではないため、クリープ強度は高いが、
延性は低下している。
含有量の関係が本発明で定める範囲を外れる〔Cu/( Co
+Ni )〕>2.0 の例であり、これらの3元素の含有量が
適切なバランスではないため、クリープ強度は高いが、
延性は低下している。
【0050】比較例の符号5、6では、上記の含有量バ
ランスは本発明で定める条件を満たしているが、それぞ
れNi、Coが本発明で定める範囲外であるため、クリープ
中に炭化物が粗大化し、クリープ破断強度が低下してい
る。同じく符号7では、Cu含有量が本発明で定める上限
を超えているため、延性が低下している。同じく符号8
では、クリープ破断強度と焼入性の向上のために重要な
元素であるBを含有していないため、十分なクリープ破
断強度が得られていない。
ランスは本発明で定める条件を満たしているが、それぞ
れNi、Coが本発明で定める範囲外であるため、クリープ
中に炭化物が粗大化し、クリープ破断強度が低下してい
る。同じく符号7では、Cu含有量が本発明で定める上限
を超えているため、延性が低下している。同じく符号8
では、クリープ破断強度と焼入性の向上のために重要な
元素であるBを含有していないため、十分なクリープ破
断強度が得られていない。
【0051】比較例の符号9〜11は、Ni無添加鋼におい
てCuとCoの含有量の関係が本発明で定める範囲を外れる
(Cu/Co)>2.0 の例であり、これらの2元素の含有量
が適切なバランスではないため、クリープ強度、延性と
もに低下している。
てCuとCoの含有量の関係が本発明で定める範囲を外れる
(Cu/Co)>2.0 の例であり、これらの2元素の含有量
が適切なバランスではないため、クリープ強度、延性と
もに低下している。
【0052】図1〜図3に、得られた各クリープ特性値
とCu、CoおよびNiの含有量との関係を示す。図1は、Cu
/Coまたは〔Cu/( Co+Ni )〕とクリープ破断絞り
(%)との関係を示す図である。図2は、Cu/Coまたは
〔Cu/( Co+Ni )〕とクリープ破断時間(h)との関係
の例を示す図である。なお、図2の比較例のデータは、
化学組成が本発明で定める範囲内のもののみである。図
3は、(Ni/Co)とクリープ破断時間および破断絞りと
の関係の例を示す図である。なお、図3では、Cu含有量
が約1%で、かつCo+Ni=2%である鋼の結果のみを示
している。
とCu、CoおよびNiの含有量との関係を示す。図1は、Cu
/Coまたは〔Cu/( Co+Ni )〕とクリープ破断絞り
(%)との関係を示す図である。図2は、Cu/Coまたは
〔Cu/( Co+Ni )〕とクリープ破断時間(h)との関係
の例を示す図である。なお、図2の比較例のデータは、
化学組成が本発明で定める範囲内のもののみである。図
3は、(Ni/Co)とクリープ破断時間および破断絞りと
の関係の例を示す図である。なお、図3では、Cu含有量
が約1%で、かつCo+Ni=2%である鋼の結果のみを示
している。
【0053】図1および図2から明らかなように、 (Cu
/Co) ≦2.0 または〔Cu/( Co+Ni)〕≦2.0 の場合に
クリープ破断絞りとクリープ破断強度が優れている。図
3は、NiをCoで置換する割合が増加する方が、クリープ
破断時間が長いことを示している。これは、NiをCoで置
換していくことによって、Ac1 変態点の低下を防ぎ、ク
リープ破断強度に有効な高温焼戻しが可能になったため
と考えられる。
/Co) ≦2.0 または〔Cu/( Co+Ni)〕≦2.0 の場合に
クリープ破断絞りとクリープ破断強度が優れている。図
3は、NiをCoで置換する割合が増加する方が、クリープ
破断時間が長いことを示している。これは、NiをCoで置
換していくことによって、Ac1 変態点の低下を防ぎ、ク
リープ破断強度に有効な高温焼戻しが可能になったため
と考えられる。
【0054】
【発明の効果】本発明鋼は、CuとCoを、またはさらにNi
を適切なバランスで複合して含有させることによって、
Cu添加の効果を損なうことなく、長時間の高温クリープ
破断延性および強度を向上させた高Crフェライト鋼であ
る。ボイラ、化学工業等の分野で鋼管、板、鍛造品等の
耐熱・耐圧部材として広く活用できるものである。
を適切なバランスで複合して含有させることによって、
Cu添加の効果を損なうことなく、長時間の高温クリープ
破断延性および強度を向上させた高Crフェライト鋼であ
る。ボイラ、化学工業等の分野で鋼管、板、鍛造品等の
耐熱・耐圧部材として広く活用できるものである。
【図1】(Cu/Co) または〔Cu/( Co+Ni )〕と、600
℃、16kgf/mm2 でのクリープ破断試験による破断絞り
(%)との関係を示す図である。
℃、16kgf/mm2 でのクリープ破断試験による破断絞り
(%)との関係を示す図である。
【図2】(Cu/Co) または〔Cu/( Co+Ni )〕と、600
℃、16kgf/mm2 でのクリープ破断試験による破断時間
(h)との関係の例を示す図である。
℃、16kgf/mm2 でのクリープ破断試験による破断時間
(h)との関係の例を示す図である。
【図3】(Ni/Co)と、600 ℃、16kgf/mm2 でのクリー
プ破断試験による破断時間および破断絞りとの関係の例
を示す図である。
プ破断試験による破断時間および破断絞りとの関係の例
を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
C22C 38/00 - 38/60
Claims (2)
- 【請求項1】質量%で、C:0.02〜0.15%、Si:0.5%
以下、Mn:0.1〜1.5%、P:0.025%以下、S:0.015%
以下、O:0.005%以下、Cr:8〜14%、V:0.1〜0.3
%、Nb:0.01〜0.2%、N:0.01〜0.1%、Al:0.05%以
下、B:0.001〜0.02%、Cu:0.05〜3.0%およびCo:1.
0〜5.0%、さらにMo:0.01〜1.2%およびW:0.8〜3.5
%を含有し、かつ「Mo+1/2・W」が1.2〜2.0%であ
り、残部が鉄および不可避的不純物からなり、上記Cuと
Coの含有量が (Cu/Co) ≦2.0の関係式を満足する高温
延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼。 - 【請求項2】質量%で、C:0.02〜0.15%、Si:0.5%
以下、Mn:0.1〜1.5%、P:0.025%以下、S:0.015%
以下、O:0.005%以下、Ni:0.1〜1.5%、Cr:8〜14
%、V:0.1〜0.3%、Nb:0.01〜0.2%、N:0.01〜0.1
%、Al:0.05%以下、B:0.001〜0.02%、Cu:0.05〜
3.0%およびCo:1.0〜5.0%、さらにMo:0.01〜1.2%お
よびW:0.8〜3.5%を含有し、かつ「Mo+1/2・W」が
1.2〜2.0%であり、残部が鉄および不可避的不純物から
なり、上記Ni、CuおよびCoの含有量が〔Cu/( Co+Ni
)〕≦2.0 の関係式を満足する高温延性および高温強度
に優れた高Crフェライト鋼。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08168093A JP3387145B2 (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 高温延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼 |
EP94115892A EP0705909A1 (en) | 1993-04-08 | 1994-10-07 | A high-chromium ferritic steel excellent in high-temperature ductility and strength |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08168093A JP3387145B2 (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 高温延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼 |
EP94115892A EP0705909A1 (en) | 1993-04-08 | 1994-10-07 | A high-chromium ferritic steel excellent in high-temperature ductility and strength |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06293940A JPH06293940A (ja) | 1994-10-21 |
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Family
ID=26135867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08168093A Expired - Fee Related JP3387145B2 (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-08 | 高温延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0705909A1 (ja) |
JP (1) | JP3387145B2 (ja) |
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JP3354832B2 (ja) * | 1997-03-18 | 2002-12-09 | 三菱重工業株式会社 | 高靭性フェライト系耐熱鋼 |
CN102428197B (zh) * | 2009-05-22 | 2013-12-11 | 西门子公司 | 铁素体马氏体铁基合金,部件和方法 |
CN104975230B (zh) * | 2015-06-29 | 2017-03-15 | 无锡市诚天诺执行器制造有限公司 | 一种阀门驱动装置用弹簧材料及其制备方法 |
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---|---|---|---|---|
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US5002729A (en) * | 1989-08-04 | 1991-03-26 | Carpenter Technology Corporation | Case hardenable corrosion resistant steel alloy and article made therefrom |
JPH05311344A (ja) * | 1992-05-14 | 1993-11-22 | Nippon Steel Corp | 高温強度ならびに靱性に優れたフェライト系耐熱鋼 |
JP2689198B2 (ja) * | 1992-05-14 | 1997-12-10 | 新日本製鐵株式会社 | クリープ強度に優れたマルテンサイト系耐熱鋼 |
JPH05311346A (ja) * | 1992-05-14 | 1993-11-22 | Nippon Steel Corp | 高クリープ強度を有するフェライト系耐熱鋼 |
JP2528767B2 (ja) * | 1992-05-14 | 1996-08-28 | 新日本製鐵株式会社 | 高温強度ならびに靱性に優れたフェライト系耐熱鋼 |
US5310431A (en) * | 1992-10-07 | 1994-05-10 | Robert F. Buck | Creep resistant, precipitation-dispersion-strengthened, martensitic stainless steel and method thereof |
-
1993
- 1993-04-08 JP JP08168093A patent/JP3387145B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-10-07 EP EP94115892A patent/EP0705909A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0705909A1 (en) | 1996-04-10 |
JPH06293940A (ja) | 1994-10-21 |
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