JP3392639B2 - 溶接性及び高温強度に優れた低Ｃｒフェライト鋼 - Google Patents
溶接性及び高温強度に優れた低Ｃｒフェライト鋼Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高温強度が高く、溶
接性、耐酸化性及び高温耐食性に優れ、ボイラ、原子
力、化学工業などの分野で、特に４５０℃以上の高温環
境下で使用される部材として好適な低Ｃｒフェライト鋼
に関する。
接性、耐酸化性及び高温耐食性に優れ、ボイラ、原子
力、化学工業などの分野で、特に４５０℃以上の高温環
境下で使用される部材として好適な低Ｃｒフェライト鋼
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボイラ、化学工業、原子力用などの高温
耐熱耐圧部材としては、オーステナイト系ステンレス
鋼、Ｃｒ含有量が９〜１２％の高Ｃｒフェライト鋼、２
・1/4 Ｃｒ−１Ｍｏ鋼及び１Ｃｒ−０．５Ｍｏ鋼に代表
される低Ｃｒフェライト鋼、炭素鋼などがある（本明細
書において合金成分の含有量はすべて重量％である）。
これらは対象部材の使用温度、圧力、使用環境などに応
じ、かつ経済性を考慮して選択されている。一般的にＣ
ｒ量が多いほど耐食性及び耐酸化性に優れており、また
同時に高温強度に優れた材料が多い。上記の理由で耐食
性はそれほど要求されない箇所においても、高温強度の
点からＣｒ含有量の多い高価な材料が使用されている場
合がある。また、高温強度に優れている一方、溶接性に
劣っている高温耐熱材料が多い。
耐熱耐圧部材としては、オーステナイト系ステンレス
鋼、Ｃｒ含有量が９〜１２％の高Ｃｒフェライト鋼、２
・1/4 Ｃｒ−１Ｍｏ鋼及び１Ｃｒ−０．５Ｍｏ鋼に代表
される低Ｃｒフェライト鋼、炭素鋼などがある（本明細
書において合金成分の含有量はすべて重量％である）。
これらは対象部材の使用温度、圧力、使用環境などに応
じ、かつ経済性を考慮して選択されている。一般的にＣ
ｒ量が多いほど耐食性及び耐酸化性に優れており、また
同時に高温強度に優れた材料が多い。上記の理由で耐食
性はそれほど要求されない箇所においても、高温強度の
点からＣｒ含有量の多い高価な材料が使用されている場
合がある。また、高温強度に優れている一方、溶接性に
劣っている高温耐熱材料が多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
における問題点に鑑み、４５０℃以上の温度における高
温クリープ強度を大幅に改善すると共に、靱性、加工
性、溶接性においても既存の低合金鋼と同等以上の性能
を有し、高Ｃｒフェライト鋼に代替できる低Ｃｒフェラ
イト鋼を提供しようとするものである。
における問題点に鑑み、４５０℃以上の温度における高
温クリープ強度を大幅に改善すると共に、靱性、加工
性、溶接性においても既存の低合金鋼と同等以上の性能
を有し、高Ｃｒフェライト鋼に代替できる低Ｃｒフェラ
イト鋼を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はＶとＮｂによる
析出効果と、Ｗ、Ｍｏによる固溶強化及び微細炭化物に
よる析出効果を考え、また、溶接性の観点からＣ、Ｍｎ
及びＢの添加量を考慮し、高温強度と溶接性について多
数の調査を繰返した結果、本発明を完成した。
析出効果と、Ｗ、Ｍｏによる固溶強化及び微細炭化物に
よる析出効果を考え、また、溶接性の観点からＣ、Ｍｎ
及びＢの添加量を考慮し、高温強度と溶接性について多
数の調査を繰返した結果、本発明を完成した。
【０００５】すなわち、本発明の低Ｃｒフェライト鋼は
次の（１）〜（３）の構成を有するものである。 （１）重量％でＣ：０．０３〜０．１％、Ｓｉ：０．０
３〜０．７％、Ｍｎ：０．０２〜１％、Ｎｉ：０．０１
〜１％、Ｃｒ：０．３〜１．５％（１．５％は含ま
ず）、Ｗ：０．１〜３％、Ｖ：０．０１〜０．５％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜０．０５
％、Ｂ：０．０００１〜０．０２％、Ｎ：０．００１〜
０．０３％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１５％
以下を含み（Ｍｏは含まず）、残部はＦｅ及び不可避的
不純物からなることを特徴とする溶接性及び高温強度に
優れた低Ｃｒフェライト鋼。
次の（１）〜（３）の構成を有するものである。 （１）重量％でＣ：０．０３〜０．１％、Ｓｉ：０．０
３〜０．７％、Ｍｎ：０．０２〜１％、Ｎｉ：０．０１
〜１％、Ｃｒ：０．３〜１．５％（１．５％は含ま
ず）、Ｗ：０．１〜３％、Ｖ：０．０１〜０．５％、Ｎ
ｂ：０．０１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜０．０５
％、Ｂ：０．０００１〜０．０２％、Ｎ：０．００１〜
０．０３％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１５％
以下を含み（Ｍｏは含まず）、残部はＦｅ及び不可避的
不純物からなることを特徴とする溶接性及び高温強度に
優れた低Ｃｒフェライト鋼。
【０００６】
（２）前記（１）の組成の低Ｃｒフェライト鋼に、０．
０１〜０．３重量％（０．３重量％は含まず）のＭｏを
添加してなることを特徴とする溶接性及び高温強度に優
れた低Ｃｒフェライト鋼。 （３）前記（１）又は（２）の組成の低Ｃｒフェライト
鋼に、それぞれ０．０１〜０．２重量％のＣａ、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔａ及び０．０００５〜０．０
５重量％のＭｇからなる群から選ばれる１種以上を添加
してなることを特徴とする溶接性及び高温強度に優れた
低Ｃｒフェライト鋼。
０１〜０．３重量％（０．３重量％は含まず）のＭｏを
添加してなることを特徴とする溶接性及び高温強度に優
れた低Ｃｒフェライト鋼。 （３）前記（１）又は（２）の組成の低Ｃｒフェライト
鋼に、それぞれ０．０１〜０．２重量％のＣａ、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔａ及び０．０００５〜０．０
５重量％のＭｇからなる群から選ばれる１種以上を添加
してなることを特徴とする溶接性及び高温強度に優れた
低Ｃｒフェライト鋼。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の低Ｃｒフェライト
鋼における各成分の作用とその組成範囲の選定理由を説
明する。ＣはＣｒ、Ｆｅ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ及び必要に応じ
て添加されるＭｏ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。０．０３重量％未満では
炭化物析出が不十分で、十分な高温強度が得られず、ま
た、０．１重量％を越える場合は、炭化物が過剰析出し
て鋼が著しく硬化し、加工性が悪くなる。また、Ｃ量が
高い場合、溶接性も悪くするため、Ｃの適正含有量は
０．０３〜０．１重量％である。
鋼における各成分の作用とその組成範囲の選定理由を説
明する。ＣはＣｒ、Ｆｅ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ及び必要に応じ
て添加されるＭｏ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。０．０３重量％未満では
炭化物析出が不十分で、十分な高温強度が得られず、ま
た、０．１重量％を越える場合は、炭化物が過剰析出し
て鋼が著しく硬化し、加工性が悪くなる。また、Ｃ量が
高い場合、溶接性も悪くするため、Ｃの適正含有量は
０．０３〜０．１重量％である。
【０００８】Ｓｉは脱酸剤として働き、また耐水蒸気酸
化特性を高める元素であるが、０．７重量％を越えると
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。特に厚肉材料では焼戻し脆化を助長するので、Ｓｉ
の含有量は０．０３〜０．７重量％とする。
化特性を高める元素であるが、０．７重量％を越えると
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。特に厚肉材料では焼戻し脆化を助長するので、Ｓｉ
の含有量は０．０３〜０．７重量％とする。
【０００９】Ｍｎは脱硫及び脱酸の効果があり、鋼の熱
間加工性を改善し、組織の安定化に有効である。０．０
２重量％未満では十分な効果が得られず、１重量％を越
えると鋼を硬化させ加工性を損なうとともに、Ｓｉと同
様に焼戻し脆化感受性を高める。また、Ｓが特に低い場
合はＭｎ添加量を少なくすることができる。よってＭｎ
の含有量は０．０２〜１重量％とする。
間加工性を改善し、組織の安定化に有効である。０．０
２重量％未満では十分な効果が得られず、１重量％を越
えると鋼を硬化させ加工性を損なうとともに、Ｓｉと同
様に焼戻し脆化感受性を高める。また、Ｓが特に低い場
合はＭｎ添加量を少なくすることができる。よってＭｎ
の含有量は０．０２〜１重量％とする。
【００１０】Ｎｉはオーステナイト安定化元素であり、
かつ靱性改善に寄与するが、その含有量が１重量％を越
えると高温クリープ強度を損なう。また、経済性の観点
からも大量添加は不利である。従ってＮｉの含有量は
０．０１〜１重量％とする。
かつ靱性改善に寄与するが、その含有量が１重量％を越
えると高温クリープ強度を損なう。また、経済性の観点
からも大量添加は不利である。従ってＮｉの含有量は
０．０１〜１重量％とする。
【００１１】Ｃｒは低合金鋼の耐酸化性、高温腐食性の
点から不可欠な元素であるが、その含有量が０．３重量
％未満では十分な耐酸化性、耐高温腐食性が得られな
い。一方、１．５重量％以上添加しても耐酸化性及び耐
高温腐食性はさらに向上するが、経済的観点からＣｒ添
加量は最小限とし、上限を１．５重量％未満とした。従
って、Ｃｒの含有量は０．３〜１．５重量％（１．５重
量％は含まず）の範囲とする。
点から不可欠な元素であるが、その含有量が０．３重量
％未満では十分な耐酸化性、耐高温腐食性が得られな
い。一方、１．５重量％以上添加しても耐酸化性及び耐
高温腐食性はさらに向上するが、経済的観点からＣｒ添
加量は最小限とし、上限を１．５重量％未満とした。従
って、Ｃｒの含有量は０．３〜１．５重量％（１．５重
量％は含まず）の範囲とする。
【００１２】Ｗは固溶強化及び微細炭化物析出強化元素
としてクリープ強度の向上に有効である。Ｍｏも同様の
効果があるが、Ｆｅ中での拡散速度の遅いＷの方がクリ
ープ強度に寄与する微細炭化物の高温安定化性に優れて
いる。また、Ｍｏと複合添加された場合は、単独添加以
上に強度が向上し、特に高温クリープ強度が改善され
る。０．１％重量未満では効果がなく、３重量％を越え
ると鋼を硬化させて加工性を損なうため０．１〜３重量
％の範囲とする。
としてクリープ強度の向上に有効である。Ｍｏも同様の
効果があるが、Ｆｅ中での拡散速度の遅いＷの方がクリ
ープ強度に寄与する微細炭化物の高温安定化性に優れて
いる。また、Ｍｏと複合添加された場合は、単独添加以
上に強度が向上し、特に高温クリープ強度が改善され
る。０．１％重量未満では効果がなく、３重量％を越え
ると鋼を硬化させて加工性を損なうため０．１〜３重量
％の範囲とする。
【００１３】ＶはＣ、Ｎと結合してＶ（Ｃ、Ｎ）等の微
細析出物を形成する。この析出物は高温での長時間クリ
ープ強度の向上に大きく寄与するが、０．０１重量％未
満では十分な効果が得られず、０．５重量％を越える場
合にはＶ（Ｃ、Ｎ）の析出量が過剰となり、かえってク
リープ強度および靱性を損なう。よって、Ｖの適正含有
量は０．０１〜０．５重量％である。
細析出物を形成する。この析出物は高温での長時間クリ
ープ強度の向上に大きく寄与するが、０．０１重量％未
満では十分な効果が得られず、０．５重量％を越える場
合にはＶ（Ｃ、Ｎ）の析出量が過剰となり、かえってク
リープ強度および靱性を損なう。よって、Ｖの適正含有
量は０．０１〜０．５重量％である。
【００１４】ＮｂはＶと同様Ｃ、Ｎと結合してＮｂ
（Ｃ、Ｎ）を形成しクリープ強度に寄与する。特に６０
０℃以下の比較的低温では著しい強度改善効果を示す。
０．０１重量％未満では上記の効果が得られず、また、
０．２重量％を越える場合は鋼を著しく硬化させ、靱
性、加工性、溶接性を損なう。したがってＮｂ含有量は
０．０１％〜０．２重量％の範囲が適当である。
（Ｃ、Ｎ）を形成しクリープ強度に寄与する。特に６０
０℃以下の比較的低温では著しい強度改善効果を示す。
０．０１重量％未満では上記の効果が得られず、また、
０．２重量％を越える場合は鋼を著しく硬化させ、靱
性、加工性、溶接性を損なう。したがってＮｂ含有量は
０．０１％〜０．２重量％の範囲が適当である。
【００１５】Ａｌは脱酸素元素として必須であり、含有
量として０．００１重量％以下では効果がなく、０．０
５重量％を越える場合はクリープ強度と加工性を損なう
ため、Ａｌの含有量は０．００１〜０．０５重量％とす
る。
量として０．００１重量％以下では効果がなく、０．０
５重量％を越える場合はクリープ強度と加工性を損なう
ため、Ａｌの含有量は０．００１〜０．０５重量％とす
る。
【００１６】Ｂは極微量の添加により炭化物を分散、安
定化させる効果があり、長時間クリープ強度の改善に寄
与する。０．０００１重量％未満ではその効果が小さ
く、０．０２重量％を越えると加工性を損なうので、Ｂ
の添加はその含有量を０．０００１〜０．０２重量％の
範囲にするのがよい。この範囲においてもＢの添加は焼
入れ性向上にも効果があるため、組織制御の観点から必
要に応じて添加量を調整する必要がある。
定化させる効果があり、長時間クリープ強度の改善に寄
与する。０．０００１重量％未満ではその効果が小さ
く、０．０２重量％を越えると加工性を損なうので、Ｂ
の添加はその含有量を０．０００１〜０．０２重量％の
範囲にするのがよい。この範囲においてもＢの添加は焼
入れ性向上にも効果があるため、組織制御の観点から必
要に応じて添加量を調整する必要がある。
【００１７】ＮはＶ、Ｎｂとの炭窒化物形成に必要で、
０．００１重量％未満ではその効果がない。しかしなが
らＮ量が高くなると固溶状態のＮが増加し、また窒化物
が粗大化するため、クリープ強度を損う。よってＮの含
有量は０．０３重量％以下とし、０．００１〜０．０３
重量％とする。
０．００１重量％未満ではその効果がない。しかしなが
らＮ量が高くなると固溶状態のＮが増加し、また窒化物
が粗大化するため、クリープ強度を損う。よってＮの含
有量は０．０３重量％以下とし、０．００１〜０．０３
重量％とする。
【００１８】Ｐ、Ｓはいずれも靱性、加工性に有害な元
素で、Ｓが極微量であっても粒界やＣｒ2 Ｏ3 スケール
皮膜を不安定にし、強度、靱性、加工性劣化の原因とな
るので、できるだけ少ない方がよい。不可避な含有量と
して、Ｐは０．０２５重量％以下、Ｓは０．０１５重量
％以下とした。
素で、Ｓが極微量であっても粒界やＣｒ2 Ｏ3 スケール
皮膜を不安定にし、強度、靱性、加工性劣化の原因とな
るので、できるだけ少ない方がよい。不可避な含有量と
して、Ｐは０．０２５重量％以下、Ｓは０．０１５重量
％以下とした。
【００１９】ＭｏはＷと同様にクリープ強度の向上に有
効であるが、Ｗを多量添加する本発明鋼では必ずしも添
加する必要はない。しかし、Ｗと複合添加された場合は
強度向上の効果があり、かつ少量であれば靱性改善にも
有効である。Ｍｏの含有量が０．０１重量％未満では上
記の効果が得られず、また、０．３重量％以上添加して
もそれ以上の効果は望めない。したがって、Ｍｏを添加
する場合は、その含有量は０．０１〜０．３重量％
（０．３重量％は含まず）の範囲とする。
効であるが、Ｗを多量添加する本発明鋼では必ずしも添
加する必要はない。しかし、Ｗと複合添加された場合は
強度向上の効果があり、かつ少量であれば靱性改善にも
有効である。Ｍｏの含有量が０．０１重量％未満では上
記の効果が得られず、また、０．３重量％以上添加して
もそれ以上の効果は望めない。したがって、Ｍｏを添加
する場合は、その含有量は０．０１〜０．３重量％
（０．３重量％は含まず）の範囲とする。
【００２０】Ｌａ、Ｃｅ、Ｙ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ
は不純物であるＰ、Ｏ、Ｓと結合し、それらの析出物
（介在物）の形態制御を目的として１種又は２種以上を
それぞれ０．０１重量％以上添加することによって強度
と靱性を改善することができる。しかし、０．２重量％
を越えて添加すると介在物が増加し、かえって靱性を損
なうことになるので、添加する場合の添加量は０．０１
〜０．２重量％とする。
は不純物であるＰ、Ｏ、Ｓと結合し、それらの析出物
（介在物）の形態制御を目的として１種又は２種以上を
それぞれ０．０１重量％以上添加することによって強度
と靱性を改善することができる。しかし、０．２重量％
を越えて添加すると介在物が増加し、かえって靱性を損
なうことになるので、添加する場合の添加量は０．０１
〜０．２重量％とする。
【００２１】Ｍｇも微量添加することによってＯ、Ｓと
結合し、鋼の強度と靱性を改善することができる。添加
量が０．０５重量％を越えるとその効果は飽和するた
め、Ｍｇを添加する場合は０．０００５〜０．０５重量
％の範囲とする。
結合し、鋼の強度と靱性を改善することができる。添加
量が０．０５重量％を越えるとその効果は飽和するた
め、Ｍｇを添加する場合は０．０００５〜０．０５重量
％の範囲とする。
【００２２】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。表１及び表２に示す化学成分の鋼５０ｋｇを真
空溶解炉で溶解し、インゴットを１１５０℃〜９５０℃
で鍛造、圧延して厚さ２０ｍｍの板とした。符号Ａの鋼
は炭素鋼、Ｂ〜Ｄの鋼は既存の代表的な低Ｃｒフェライ
ト鋼であり、それぞれＪＩＳのＳＴＢＡ１３、ＳＴＢＡ
２０、ＳＴＢＡ２２及びＳＴＢＡ２４に相当する成分を
有するものである。Ｅ〜Ｎの鋼は合金成分を本発明範囲
外に変化させた比較鋼である。そして、表２に示す符号
１〜１３の鋼のうち１〜４、７〜１１及び１３の鋼が本
発明の低Ｃｒフェライト鋼であり、５、６及び１２の鋼
は参考例である。
明する。表１及び表２に示す化学成分の鋼５０ｋｇを真
空溶解炉で溶解し、インゴットを１１５０℃〜９５０℃
で鍛造、圧延して厚さ２０ｍｍの板とした。符号Ａの鋼
は炭素鋼、Ｂ〜Ｄの鋼は既存の代表的な低Ｃｒフェライ
ト鋼であり、それぞれＪＩＳのＳＴＢＡ１３、ＳＴＢＡ
２０、ＳＴＢＡ２２及びＳＴＢＡ２４に相当する成分を
有するものである。Ｅ〜Ｎの鋼は合金成分を本発明範囲
外に変化させた比較鋼である。そして、表２に示す符号
１〜１３の鋼のうち１〜４、７〜１１及び１３の鋼が本
発明の低Ｃｒフェライト鋼であり、５、６及び１２の鋼
は参考例である。
【００２３】Ａ鋼、Ｂ鋼は通常の熱処理として９２０℃
×１ｈ・ＡＣの焼きならし後、７４０℃×１ｈ・ＡＣの
焼き戻しを行った。Ｃ鋼〜Ｎ鋼及び符号１〜１３の本発
明鋼は１０５０℃×１ｈ・ＡＣの焼きならし後、７８０
℃×１ｈ・ＡＣの焼き戻しを行った。
×１ｈ・ＡＣの焼きならし後、７４０℃×１ｈ・ＡＣの
焼き戻しを行った。Ｃ鋼〜Ｎ鋼及び符号１〜１３の本発
明鋼は１０５０℃×１ｈ・ＡＣの焼きならし後、７８０
℃×１ｈ・ＡＣの焼き戻しを行った。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】機械的性質を比較するため、表１及び２に
記載した比較鋼及び符号１〜１３の鋼に対して、引張試
験、クリープ破断試験、溶接熱影響部のシャルピー衝撃
試験を行った。また、溶接性について評価するため、ｙ
型溶接割れ試験を行った。引張試験及びクリープ破断試
験は、板の長手方向に直径６ｍｍ×標点間距離３０ｍｍ
の試験片を採取て行った。引張試験は常温と６００℃に
て、クリープ破断試験は５００℃、５５０℃、６００
℃、６５０℃において最長１００００ｈ程度の長時間破
断試験を行い、６００℃×１００００ｈクリープ破断強
度を求めた。シャルピー衝撃試験はＪＩＳ Ｚ２２０２
に準拠して、４号試験片にて、ノッチ位置を溶接熱影響
部中央とし、０℃での衝撃値を測定した。
記載した比較鋼及び符号１〜１３の鋼に対して、引張試
験、クリープ破断試験、溶接熱影響部のシャルピー衝撃
試験を行った。また、溶接性について評価するため、ｙ
型溶接割れ試験を行った。引張試験及びクリープ破断試
験は、板の長手方向に直径６ｍｍ×標点間距離３０ｍｍ
の試験片を採取て行った。引張試験は常温と６００℃に
て、クリープ破断試験は５００℃、５５０℃、６００
℃、６５０℃において最長１００００ｈ程度の長時間破
断試験を行い、６００℃×１００００ｈクリープ破断強
度を求めた。シャルピー衝撃試験はＪＩＳ Ｚ２２０２
に準拠して、４号試験片にて、ノッチ位置を溶接熱影響
部中央とし、０℃での衝撃値を測定した。
【００２７】また、ｙ型溶接割れ試験では板厚を２０ｍ
ｍ、予熱温度を２０℃、５０℃、１００℃、１５０℃、
２００℃としてＪＩＳ Ｚ３１５８に準拠して行い、縦
断面割れ率が０％となる温度を割れ防止温度とし、溶接
性を評価した。さらに、耐酸化性能を評価するため、全
て７００℃×３０００ｈの加熱を行い、単位面積当たり
の酸化増量を調べた。
ｍ、予熱温度を２０℃、５０℃、１００℃、１５０℃、
２００℃としてＪＩＳ Ｚ３１５８に準拠して行い、縦
断面割れ率が０％となる温度を割れ防止温度とし、溶接
性を評価した。さらに、耐酸化性能を評価するため、全
て７００℃×３０００ｈの加熱を行い、単位面積当たり
の酸化増量を調べた。
【００２８】表３及び表４に試験結果を示す。符号１〜
１３の鋼は引張強さ及び０．２％耐力において、比較鋼
と比べ、同等以上の強さを示しており、６００℃の高温
引張試験結果においても同様の傾向である。高温強度を
示す６００℃でのクリープ破断強度は既存鋼を含む比較
鋼は最大でも９．７ｋｇｆ／ｍｍ2 であるのに対し、符
号１〜１３の鋼では１４．１ｋｇｆ／ｍｍ2 以上とな
り、高温でのクリープ破断強度が大幅に向上している。
１３の鋼は引張強さ及び０．２％耐力において、比較鋼
と比べ、同等以上の強さを示しており、６００℃の高温
引張試験結果においても同様の傾向である。高温強度を
示す６００℃でのクリープ破断強度は既存鋼を含む比較
鋼は最大でも９．７ｋｇｆ／ｍｍ2 であるのに対し、符
号１〜１３の鋼では１４．１ｋｇｆ／ｍｍ2 以上とな
り、高温でのクリープ破断強度が大幅に向上している。
【００２９】溶接性については、ｙ型溶接割れ試験か
ら、割れ発生防止のためには比較鋼は５０℃以上の予熱
を要するのに対し、符号１〜１３の鋼は２０℃でも割れ
の発生がないことから、溶接性に優れていることがわか
る。これは、予熱なしでの、室温での溶接の可能性を示
すものである。また、０℃における溶接熱影響部の衝撃
値はすべて比較鋼を上回り、溶接熱影響部の衝撃性にも
優れていることがわかる。
ら、割れ発生防止のためには比較鋼は５０℃以上の予熱
を要するのに対し、符号１〜１３の鋼は２０℃でも割れ
の発生がないことから、溶接性に優れていることがわか
る。これは、予熱なしでの、室温での溶接の可能性を示
すものである。また、０℃における溶接熱影響部の衝撃
値はすべて比較鋼を上回り、溶接熱影響部の衝撃性にも
優れていることがわかる。
【００３０】さらに、７００℃×３０００ｈ加熱後の酸
化増量から、符号１〜１３の鋼は同量のＣｒを含有する
比較綱と比べると２／３以下の酸化増量であり、耐酸化
性能に優れており、これから、Ｃｒ量を減じても十分な
耐酸化性を持つことがわかり、同程度の耐酸化性を得る
ためにはＣｒの減量が可能である。
化増量から、符号１〜１３の鋼は同量のＣｒを含有する
比較綱と比べると２／３以下の酸化増量であり、耐酸化
性能に優れており、これから、Ｃｒ量を減じても十分な
耐酸化性を持つことがわかり、同程度の耐酸化性を得る
ためにはＣｒの減量が可能である。
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】以上、具体的に示したように、本発明鋼は
従来の鋼を大幅に上回る高温強度と優れた溶接性を有
し、耐酸化性能に優れていることから、耐熱部の薄肉化
と溶接に伴う予熱を低減できる極めて経済性に優れた材
料である。
従来の鋼を大幅に上回る高温強度と優れた溶接性を有
し、耐酸化性能に優れていることから、耐熱部の薄肉化
と溶接に伴う予熱を低減できる極めて経済性に優れた材
料である。
【００３４】
【発明の効果】本発明は、従来の低合金鋼の高温強度を
大幅に改善し、高Ｃｒフェライト鋼と同等以上の高温強
度と優れた溶接性を有する低Ｃｒフェライト鋼を提供す
るものである。本発明の低Ｃｒフェライト鋼は高温強度
に優れていることから、高Ｃｒフェライト鋼の代替材と
しての用途が期待でき、また、溶接性に優れていること
から、溶接時の予熱を省略できる可能性があり、フェラ
イト鋼の長所である靱性、加工性、経済性を兼ね備えた
材料として、ボイラ、化学工業、原子力などの産業分野
で使用される耐熱耐圧部材として管、板、その他さまざ
まな形状の鋳造品などに広く適用できるものである。
大幅に改善し、高Ｃｒフェライト鋼と同等以上の高温強
度と優れた溶接性を有する低Ｃｒフェライト鋼を提供す
るものである。本発明の低Ｃｒフェライト鋼は高温強度
に優れていることから、高Ｃｒフェライト鋼の代替材と
しての用途が期待でき、また、溶接性に優れていること
から、溶接時の予熱を省略できる可能性があり、フェラ
イト鋼の長所である靱性、加工性、経済性を兼ね備えた
材料として、ボイラ、化学工業、原子力などの産業分野
で使用される耐熱耐圧部材として管、板、その他さまざ
まな形状の鋳造品などに広く適用できるものである。
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(56)参考文献 特開 平４−268040（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−87332（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−62848（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 38/00 - 38/60
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％でＣ：０．０３〜０．１％、Ｓ
ｉ：０．０３〜０．７％、Ｍｎ：０．０２〜１％、Ｎ
ｉ：０．０１〜１％、Ｃｒ：０．３〜１．５％（１．５
％は含まず）、Ｗ：０．１〜３％、Ｖ：０．０１〜０．
５％、Ｎｂ：０．０１〜０．２％、Ａｌ：０．００１〜
０．０５％、Ｂ：０．０００１〜０．０２％、Ｎ：０．
００１〜０．０３％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．
０１５％以下を含み（Ｍｏは含まず）、残部はＦｅ及び
不可避的不純物からなることを特徴とする溶接性及び高
温強度に優れた低Ｃｒフェライト鋼。 - 【請求項２】 請求項１の組成の低Ｃｒフェライト鋼
に、０．０１〜０．３重量％（０．３重量％は含まず）
のＭｏを添加してなることを特徴とする溶接性及び高温
強度に優れた低Ｃｒフェライト鋼。 - 【請求項３】 請求項１又は２の組成の低Ｃｒフェライ
ト鋼に、それぞれ０．０１〜０．２重量％のＣａ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｔａ及び０．０００５〜
０．０５重量％のＭｇからなる群から選ばれる１種以上
を添加してなることを特徴とする溶接性及び高温強度に
優れた低Ｃｒフェライト鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16278996A JP3392639B2 (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 溶接性及び高温強度に優れた低Ｃｒフェライト鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16278996A JP3392639B2 (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 溶接性及び高温強度に優れた低Ｃｒフェライト鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH108194A JPH108194A (ja) | 1998-01-13 |
| JP3392639B2 true JP3392639B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=15761244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16278996A Expired - Fee Related JP3392639B2 (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | 溶接性及び高温強度に優れた低Ｃｒフェライト鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3392639B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3565331B2 (ja) | 1999-08-18 | 2004-09-15 | 三菱重工業株式会社 | 高強度低合金耐熱鋼 |
-
1996
- 1996-06-24 JP JP16278996A patent/JP3392639B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH108194A (ja) | 1998-01-13 |
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