JP7226019B2 - オーステナイト系耐熱鋼 - Google Patents
オーステナイト系耐熱鋼 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7226019B2 JP7226019B2 JP2019065986A JP2019065986A JP7226019B2 JP 7226019 B2 JP7226019 B2 JP 7226019B2 JP 2019065986 A JP2019065986 A JP 2019065986A JP 2019065986 A JP2019065986 A JP 2019065986A JP 7226019 B2 JP7226019 B2 JP 7226019B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- content
- less
- creep rupture
- ductility
- precipitation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
Si:0.01~0.50%、
Mn:0.10~1.50%、
P:0.040%以下、
S:0.020%以下、
Cr:19.0~23.0%、
Ni:22.0%~28.0%、
Co:0.03~1.0%、
Mo:1.20~1.80%
Nb:0.10~0.40%、
B:0.0010~0.0050%、
Al:0.010~0.040%、
N:0.10%~0.25%、
Cu:0.30%以下、
Ti:0.0070%以下、
O:0.0040%以下、
V:0~0.40%、
W:0~3.0%、
REM:0~0.050%、
Mg:0~0.050%、
Ca:0~0.050%、
Zr:0~0.10%、
Hf:0~1.0%、
Ta:0~1.0%、
Re:0~5.0%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式、(ii)式、(iii)式を満足する、
オーステナイト系耐熱鋼。
2.7≦[Mo]+0.5[W]+7.2[N]≦3.2 ・・・(i)
0.2≦[Nb]+2[V]+7[N]-3[Si]≦1.3 ・・・(ii)
[析出Cr]/200+[析出Nb]/80+[析出V]/150+7×10-5d
≦ 15[B]+[REM]≦ 0.075 ・・・(iii)
但し、上記式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)を表す。
[析出Cr]、[析出Nb]、[析出V]は700℃、3000h時効後の抽出残渣分析によって得られるCr析出量、Nb析出量、V析出量(質量%)から時効前の抽出残渣分析によって得られるCr析出量、Nb析出量、V析出量(質量%)をそれぞれ差し引いた量を表す。dは平均結晶粒径(μm)を表す。
V:0.05~0.40%、
W:0.05~3.0%、
REM:0.0050~0.050%、
Mg:0.0005~0.050%、
Ca:0.0005~0.050%、
Zr:0.005~0.10%、
Hf:0.005~1.0%、
Ta:0.01~1.0%、および、
Re:0.01~5.0%、
から選択される1種以上を含有する、
上記(1)に記載のオーステナイト系耐熱鋼。
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
Cは炭化物を形成してオーステナイト系耐熱合金として必要な高温引張強さ、クリープ破断強度を保持する上で必須の元素である。しかし、その含有量が過剰であると、未固溶炭化物が生じるだけでなく、Crの炭化物が増えて延性、靭性などの機械的性質および耐溶接割れ性を劣化させる。したがって、C含有量は0.02~0.10%とする。C含有量は0.05%以上であるのが好ましく、0.09%以下であるのが好ましい。
Siは脱酸元素として含有される。また、Siは耐酸化性・耐水蒸気酸化性等を高めるのに有効な元素である。しかし、その含有量が過剰であると、Laves相または窒化物などの析出量、析出形態に影響を及ぼし、クリープ破断強度の低下を招く。したがって、Si含有量は0.01~0.50%とする。Si含有量は0.45%以下であるのが好ましく、0.40%以下であるのがより好ましい。
MnはSiと同様に溶鋼の脱酸作用を有するとともに、鋼中に不可避的に含有されるSを硫化物として固着し高温での延性を改善する。しかし、その含有量が過剰であると、σ相等の金属間化合物相の析出を助長し、組織安定性、高温強度、機械的性質が劣化する。したがってMn含有量は0.10~1.50%とする。Mn含有量は0.20%以上であるのが好ましい。また、Mn含有量は1.20%以下であるのが好ましく、1.00%以下であるのがより好ましい。
Pは不可避的不純物として鋼中に含まれ、耐溶接割れ性および高温での延性を著しく低下させる。したがって、P含有量は0.040%以下とする。P含有量は極力低くすることが好ましく、0.030%以下であるのが好ましく、0.020%以下であるのがより好ましい。
SはPと同様に鋼中に不可避的不純物として含有され、耐溶接割れ性および高温での延性を著しく低下させる。したがって、S含有量は0.020%以下とする。熱間加工性を重視する場合は、S含有量は0.010%以下であるのが好ましく、0.003%以下であるのがより好ましい。
Crは耐酸化性、耐水蒸気酸化性、耐高温腐食性などの耐食性改善に優れた作用を発揮するとともに、Cr炭窒化物を形成しクリープ破断強度にも寄与する重要な元素である。しかし、その含有量が過剰であると、σ相の析出などによる組織の不安定化を招き、耐溶接割れ性も劣化する。したがって、Cr含有量は19.0~23.0%とする。Cr含有量は20.0%以上であるのが好ましく、22.5%以下であるのが好ましい。
Niはオーステナイト組織を安定にする元素であり、耐食性の確保にも有効な元素である。上記のCr含有量とのバランスから、Ni含有量が不足すると、σ相が高温長時間側で析出し、クリープ破断強度、クリープ破断延性および靭性が著しく低下する。しかし、その含有量が過剰であると、耐溶接割れ性および経済性を損なう。したがって、Ni含有量は22.0~28.0%とする。Ni含有量は23.0%以上であるのが好ましく、27.0%以下であるのが好ましい。また、Ni含有量はMo、W等のフェライト安定化元素の含有量も考慮して調整するのが好ましい。
CoはNiと同様オーステナイト組織を安定にし、クリープ強度向上にも寄与する重要な元素である。その含有量が0.03%未満では効果がない。しかし、その含有量が過剰であると、経済性が低下するだけでなく、放射性元素として溶解炉などの汚染が懸念される。したがって、Co含有量は0.03~1.0%とする。好ましい含有量は0.05~0.9%である。さらに好ましくは0.1~0.8%である。
本発明においてはクリープ破断延性を確保しながらクリープ破断強度を向上させるために、Moの固溶強化を十分発揮させながら、Moを含有する金属間化合物や窒化物を析出させない範囲で最適量のMoを含有させる必要がある。そのため、Mo含有量は1.20~1.80%とする。好ましくは1.30~1.70%、さらに好ましくは1.40~1.60%である。
NbはVとともに微細な炭窒化物を形成し、クリープ破断強度の向上に大きく寄与する元素である。さらに、結晶粒界におけるCr炭窒化物の析出を抑制し、耐応力腐食割れ性の向上にも寄与する。しかし、その含有量が過剰であると、クリープ破断延性および靭性が低下し、耐溶接割れ性、熱間加工性も劣化する。したがって、Nb含有量は0.10~0.40%とする。Nb含有量は0.15%以上であるのが好ましく、0.20%以上であるのがより好ましい。また、Nb含有量は0.35%以下であるのが好ましい。
Bは炭化物中または母相に存在し、析出する炭化物などの微細化を促進するだけでなく、粒界を強化することでクリープ破断強度および破断延性を向上させる元素である。しかし、その含有量が過剰であると、高温での延性が低下し融点も低下する。したがって、B含有量は0.0010~0.0050%とする。B含有量は0.0015%以上であるのが好ましく、0.0020%以上であるのがより好ましい。また、B含有量は0.0045%以下であるのが好ましい。
Alは溶鋼の脱酸剤として含有させる元素であり、その作用を発揮させるために0.010%以上必要である。しかし、その含有量が過剰であると、非金属介在物が多量析出し、延性、靭性および加工性などが劣化する。したがって、Al含有量は0.010~0.040%とする。Al含有量は0.038%以下であるのが好ましく、0.035%以下であるのがより好ましい。
NはNbまたはVとともに窒化物を形成し、クリープ破断強度を向上させる元素である。また、固溶強化で引張強度も向上させる効果もある。さらにオーステナイト組織を安定化する作用を有する元素でもある。しかし、その含有量が過剰であると、過剰の窒化物析出による延性および靭性の低下が生じるだけでなく、鋼中にブローホール欠陥を形成する。したがって、N含有量は0.10~0.25%とする。N含有量は0.12%以上であるのが好ましく、0.23%以下であるのが好ましい。
通常のオーステナイト鋼において、Cuは微細なCu相として析出しクリープ破断強度を向上させるが、V、Nbの窒化物およびMoの固溶強化などで700℃以上の高温側まで十分高いクリープ破断強度を確保した上で、クリープ破断延性および靭性を重視する本発明鋼においては、REMによる延性向上効果を阻害することも判明した。そのため、溶解原料などから不可避的に混入するCuの含有量は0.30%以下に制限する。
0.10%以上のNを含有する本発明鋼において、Tiはクリープ破断強度に寄与しない粗大なTi窒化物を形成しNを消費するため、N含有によるクリープ破断強度向上効果を低減させる。そのため、本発明において極力低減することが望ましくTi含有量は0.0070%以下に制限する。
Oは介在物となり、延性、靭性、加工性などが著しく劣化する。そのため、本発明において極力低減することが望ましくO含有量は0.0040%以下に制限する。
VはNbとともに微細な炭窒化物を形成し、クリープ破断強度の向上に寄与するため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、V含有量が0.40%を超えるとクリープ破断延性や靭性が低下し、さらに耐高温腐食性も劣化する。したがって、含有させる場合のV含有量は0.40%以下とする。V含有量は0.38%以下とであるのが好ましく、0.35%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得たい場合には、V含有量は0.05%以上とするのが好ましい。V含有量は0.10%以上であるのがより好ましい。
Wは母相に固溶し、Moと同様に固溶強化元素としてクリープ強度向上に寄与するため、必要に応じてWを含有させてもよい。しかし、Wを過剰に含有させると、金属間化合物または窒化物が析出する。したがって、含有させる場合のW含有量は3.0%以下とする。一方、上記効果を得たい場合には、W含有量は0.05%以上とするのが好ましい。W含有量は0.5%以上であるのがより好ましく、1.0%以上であるのがさらに好ましい。
REMは粒界のSを硫化物として固定し、特に高温長時間側のクリープ破断延性を向上させるため、必要に応じてBとともに含有させてもよい。さらにREMは鋼表面のCr2O3保護皮膜の密着性を改善し、特に、繰り返し酸化時の耐酸化性を改善する作用も有する。しかし、その含有量が過剰であると、粒界の融点が低下するため、耐溶接割れ性が損なわれる。したがって、含有させる場合のREM含有量は0.050%以下とする。REM含有量は0.045%以下であるのが好ましく、0.040%以下であるのがより好ましい。一方、上記効果を得たい場合にはREM含有量は0.0050%以上とするのが好ましい。
Mgは高温での延性を阻害するSを硫化物として固定して高温延性を改善する作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、その含有量が過剰であると、清浄性が低下し、かえって高温延性が損なわれる。したがって、含有させる場合のMg含有量は0.050%以下とする。Mg含有量は0.020%以下であるのが好ましく、0.010%以下であるのがより好ましい。上記の効果を得たい場合は、Mg含有量は0.0005%以上であるのが好ましく、0.001%以上であるのがより好ましい。
Caは高温での延性を阻害するSを硫化物として固定して高温延性を改善する作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、その含有量が過剰であると、清浄性が低下し、かえって高温延性が損なわれる。したがって、含有させる場合のCa含有量は0.050%以下とする。Ca含有量は0.020%以下であるのが好ましく、0.010%以下であるのがより好ましい。上記の効果を得たい場合は、Ca含有量は0.0005%以上とするのが好ましく、0.001%以上とするのがより好ましい。
Zrは炭窒化物の微細化を促進するとともに、粒界強化元素としてクリープ破断強度を向上させる元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、その含有量が過剰であると、高温での延性が低下する。したがって、含有させる場合のZr含有量は0.10%以下とする。Zr含有量は0.06%以下であるのが好ましく、0.05%以下であるのがより好ましい。上記の効果を得たい場合は、Zr含有量は0.005%以上であるのが好ましく、0.01%以上であるのがより好ましい。
Hfは炭窒化物として析出強化に寄与しクリープ破断強度を向上させる作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、その含有量が過剰であると、加工性および耐溶接割れ性が損なわれる。したがって、含有させる場合のHf含有量は1.0%以下とする。Hf含有量は0.80%以下であるのが好ましく、0.50%以下であるのがより好ましい。上記の効果を得たい場合は、Hf含有量は0.005%以上であるのが好ましく、0.01%以上であるのがより好ましく、0.02%以上であるのがさらに好ましい。
Taは炭窒化物を形成するとともに固溶強化元素として高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、その含有量が過剰であると、加工性および機械的性質が損なわれる。したがって、含有させる場合のTa含有量は1.0%以下とする。Ta含有量は0.70%以下であるのが好ましく、0.60%以下であるのがより好ましい。上記の効果を得たい場合は、Ta含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.05%以上であるのがより好ましく、0.10%以上であるのがさらに好ましい。
Reは主として固溶強化元素として高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有するため、必要に応じて含有させてもよい。しかし、その含有量が過剰であると、加工性および機械的性質が損なわれる。したがって、含有させる場合のRe含有量は5.0%以下とする。Re含有量は4.0%以下であるのが好ましく、3.0%以下であるのがより好ましい。上記の効果を得たい場合は、Re含有量は0.01%以上であるのが好ましく、0.10%以上であるのがより好ましく、0.50%以上であるのがさらに好ましい。
2.7≦[Mo]+0.5[W]+7.2[N]≦3.2 ・・・(i)
但し、上記式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)を表す。
0.2≦[Nb]+2[V]+7[N]-3[Si]≦1.3 ・・・(ii)
但し、上記式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)を表す。
[析出Cr]/200+[析出Nb]/80+[析出V]/150+7×10-5d
≦ 15[B]+[REM]≦ 0.075 ・・・(iii)
本発明のオーステナイト系耐熱鋼の製造方法については特に制限はないが、例えば、上述の化学組成を有する鋼塊または鋳片に、熱間加工を施すことによって製造することができる。また、当該熱間加工の後に、必要に応じて熱間押出等の異なる方法の熱間加工をさらに施してもよい。さらに、必要に応じて焼鈍を行った後、冷間加工を施してもよい。
Claims (2)
- C:0.02~0.10%、
Si:0.01~0.50%、
Mn:0.10~1.50%、
P:0.040%以下、
S:0.020%以下、
Cr:19.0~23.0%、
Ni:22.0%~28.0%、
Co:0.03~1.0%、
Mo:1.20~1.80%
Nb:0.10~0.40%、
B:0.0010~0.0050%、
Al:0.010~0.040%、
N:0.10%~0.25%、
Cu:0.30%以下、
Ti:0.0070%以下、
O:0.0040%以下、
V:0~0.40%、
W:0~3.0%、
REM:0~0.050%、
Mg:0~0.050%、
Ca:0~0.050%、
Zr:0~0.10%、
Hf:0~1.0%、
Ta:0~1.0%、
Re:0~5.0%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式、(ii)式、(iii)式を満足する、
オーステナイト系耐熱鋼。
2.7≦[Mo]+0.5[W]+7.2[N]≦3.2 ・・・(i)
0.2≦[Nb]+2[V]+7[N]-3[Si]≦1.3 ・・・(ii)
[析出Cr]/200+[析出Nb]/80+[析出V]/150+7×10-5d
≦ 15[B]+[REM]≦ 0.075 ・・・(iii)
但し、上記式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)を表す。
[析出Cr]、[析出Nb]、[析出V]は700℃、3000h時効後の抽出残渣分析によって得られるCr析出量、Nb析出量、V析出量(質量%)から時効前の抽出残渣分析によって得られるCr析出量、Nb析出量、V析出量(質量%)をそれぞれ差し引いた量を表す。dは平均結晶粒径(μm)を表す。 - 前記化学組成が、質量%で、
V:0.05~0.40%、
W:0.05~3.0%、
REM:0.0050~0.050%、
Mg:0.0005~0.050%、
Ca:0.0005~0.050%、
Zr:0.005~0.10%、
Hf:0.005~1.0%、
Ta:0.01~1.0%、および、
Re:0.01~5.0%、
から選択される1種以上を含有する、
請求項1に記載のオーステナイト系耐熱鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019065986A JP7226019B2 (ja) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | オーステナイト系耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019065986A JP7226019B2 (ja) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | オーステナイト系耐熱鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020164919A JP2020164919A (ja) | 2020-10-08 |
JP7226019B2 true JP7226019B2 (ja) | 2023-02-21 |
Family
ID=72716746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019065986A Active JP7226019B2 (ja) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | オーステナイト系耐熱鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7226019B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023238851A1 (ja) * | 2022-06-07 | 2023-12-14 | 日本製鉄株式会社 | オーステナイト系ステンレス合金材 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000239807A (ja) | 1999-02-16 | 2000-09-05 | Sandvik Ab | 耐熱性オーステナイトステンレス鋼 |
JP2004250783A (ja) | 2003-01-29 | 2004-09-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | オーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
WO2016204005A1 (ja) | 2015-06-15 | 2016-12-22 | 新日鐵住金株式会社 | 高Cr系オーステナイトステンレス鋼 |
JP2017088957A (ja) | 2015-11-10 | 2017-05-25 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイト系耐熱鋼 |
WO2018066573A1 (ja) | 2016-10-03 | 2018-04-12 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイト系耐熱合金およびそれを用いた溶接継手 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2510206B2 (ja) * | 1987-07-03 | 1996-06-26 | 新日本製鐵株式会社 | Si含有量の少ない高強度オ−ステナイト系耐熱鋼 |
-
2019
- 2019-03-29 JP JP2019065986A patent/JP7226019B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000239807A (ja) | 1999-02-16 | 2000-09-05 | Sandvik Ab | 耐熱性オーステナイトステンレス鋼 |
JP2004250783A (ja) | 2003-01-29 | 2004-09-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | オーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
WO2016204005A1 (ja) | 2015-06-15 | 2016-12-22 | 新日鐵住金株式会社 | 高Cr系オーステナイトステンレス鋼 |
JP2017088957A (ja) | 2015-11-10 | 2017-05-25 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイト系耐熱鋼 |
WO2018066573A1 (ja) | 2016-10-03 | 2018-04-12 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイト系耐熱合金およびそれを用いた溶接継手 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020164919A (ja) | 2020-10-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6819700B2 (ja) | Ni基耐熱合金部材およびその製造方法 | |
US8133431B2 (en) | Austenitic stainless steel | |
US11339462B2 (en) | Austenitic stainless steel weld metal and welded structure | |
JP6920420B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス厚鋼板およびその製造方法 | |
CN111771007A (zh) | 奥氏体系不锈钢焊接接头 | |
WO2018066579A1 (ja) | NiCrFe合金 | |
JP7167707B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼 | |
WO2018104984A1 (ja) | 高Mn鋼板およびその製造方法 | |
US20180179619A1 (en) | Austenitic Heat-Resistant Alloy and Welded Structure | |
JP6816779B2 (ja) | オーステナイト系耐熱合金部材およびその製造方法 | |
JP6520546B2 (ja) | オーステナイト系耐熱合金部材およびその製造方法 | |
US8865060B2 (en) | Austenitic stainless steel | |
JP6729682B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法 | |
JP4538095B2 (ja) | 母材および溶接熱影響部の低温靭性に優れかつ強度異方性の小さい鋼板およびその製造方法 | |
US20200157667A1 (en) | Austenitic stainless steel | |
US11339461B2 (en) | Austenitic stainless steel | |
JP7372537B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼 | |
JPWO2019070001A1 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属および溶接構造物 | |
JP2017088957A (ja) | オーステナイト系耐熱鋼 | |
JP7226019B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼 | |
JP6795038B2 (ja) | オーステナイト系耐熱合金およびそれを用いた溶接継手 | |
JP2013142197A (ja) | −196℃におけるシャルピー試験値が母材、溶接継手共に100J以上である靭性と生産性に優れたNi添加鋼板およびその製造方法 | |
WO2022025083A1 (ja) | 相安定性に優れた高耐食Ni-Cr-Mo-N合金 | |
JP7457262B2 (ja) | オーステナイト系耐熱鋼 | |
JP2021080510A (ja) | オーステナイト系耐熱鋼溶接継手 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211104 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221208 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230110 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230123 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7226019 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |