JPH02267217A - 高Cr系耐熱鋼の強化熱処理法 - Google Patents

高Cr系耐熱鋼の強化熱処理法

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JPH02267217A
JPH02267217A JP8650189A JP8650189A JPH02267217A JP H02267217 A JPH02267217 A JP H02267217A JP 8650189 A JP8650189 A JP 8650189A JP 8650189 A JP8650189 A JP 8650189A JP H02267217 A JPH02267217 A JP H02267217A
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JP
Japan
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steel
heat treatment
intermediate heat
strength
subjected
Prior art date
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Pending
Application number
JP8650189A
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English (en)
Inventor
Kazunari Tokuno
徳納 一成
Tetsujiro Takeda
武田 鐵治郎
Katsukuni Hashimoto
橋本 勝邦
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高Cr系耐熱鋼の高強度化に関するものであり
、特に高温におけるクリープ強度が極めて優秀で且つ高
靭性特性を有した高Cr系耐熱鋼の強化熱処理法に係わ
るものである。
〔従来の技術〕
高温高効率型高速増殖炉や高温火力発電プラント用材料
として、クリープ強度が掻めで優秀で、且つオーステナ
イト系ステンレス鋼に見られるような応力腐食割れの心
配が少ない高Cr系耐熱鋼が強く要望されている。
この種の用途に供される鋼の例としては、米国A37M
規格A387 Gr、91に規格化されている鋼種があ
るが、この鋼は、9%程度のCrを含有させて焼入れ性
と耐食性を向上させ、さらに1%程度のMo及び少量の
Nb、  V添加によって析出強化を計った鋼である。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら従来綱では、焼入れもしくは焼ならし後、
マルテンサイトのラス界面に沿ってCが濃縮した残留オ
ーステナイト相が必ず生成する。
そして、このオーステナイト相が高温の焼もどし時に分
解してM3C,?bCi及びM23C6という粗大炭化
物が析出することによって、本来クリープ抵抗として重
要な析出強化に寄与すべきCがマトリックス中において
著しく減少し、且つマルテンサイト・ラス界面自身も著
しく脆弱なものになるという重大な欠点を有している。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこのような事情に鑑み創案されたもので、高C
r系鋼に適切な中間熱処理を施すことによって予め残留
オーステナイトを消失せしめた後読もどじを行ない、マ
トリックスを均一な析出によって強化することによって
、結果的に高Cr系鋼に高いクリープ強度を持たせるこ
とに成功したものである。
本発明の特徴とするところは、重量比でC:0.03〜
0.15%、Si:0.05〜1%、Mn : 0.1
〜1.5%、Cr:8〜13%、Ni:0.01〜1%
、Mo:0.5〜2.5%、V : 0.05〜0.5
%、Nb:0.01〜0.12%、N : 0.002
〜0.1%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物から
なる成分系を有する高Cr系鋼を焼入れもしくは焼なら
し後、450〜600℃の温度範囲の中間熱処理工程に
よって残留オーステナイト相を消滅せしめ予めマルテン
サイト一相とした後、700〜800℃の温度範囲の焼
もどしを行なうことにより、極めて均−且つ微細な炭窒
化物分散状態を得るところにある。
〔作 用〕
以下本発明の限定理由を説明する。
まずCは、十分な高温強度を確保し、且つδフェライト
の析出による二相化を防止するという点から0.03%
以上必要であるが、0.15%を超えると溶接性を害す
るため好ましくない。このためCIは0.03〜0.1
5%とする。
Siは脱酸剤として重要であり最低0.05%を必要と
する。しかし、靭性及び溶接性に対して悪影響を与える
ものであり、1%を越えて添加した場合、靭性及び溶接
性を損なう、したがって5illは0.05〜1%とす
る。
Mnは脱酸及び強度確保上重要であるため最低0、1%
を確保する必要があるが、1.5%を超えると靭性の点
から好ましくない、このためMn量は0、1−1.5%
とする。
Crは強度と耐食性を確保する上で重要であるため最低
8%必要であるが、13%を超えると溶接性を著しく損
なう。したがってCr量は8〜13%とする。
Niはδフェライトの生成を抑制することから0.01
%以上が添加される。しかし1%を超えると加工性に悪
影響を与えるため上限は1%とし、下限を0.01%と
する。
Moは基地中に固溶した場合においても、また炭化物と
して析出した場合においても著しいクリープ抵抗となり
、本発明鋼の重要添加元素であるため、高温強度を確保
するという点から最低0.5%必要であるが、2.5%
を超えるとδフェライトが生成し、且つ溶接性及び耐酸
化性をも損なう。したがってMo量は0.5〜2.5%
とする。
■は炭窒化物として析出して強度を確保する上で重要で
あるため最低0.05%が必要であるが、0.5%を越
えると溶接性を著しく損なう。したがってv4は0.0
5〜0.5%とする。
Nbは■同様炭窒化物として析出して強度を確保する上
で重要であるため、最低0゜01%が必要であるが、0
.12%を超えると溶接性を槓なう。したがってNbl
は0.01〜0.12%とする。
Nはマトリックス中に固溶しても、また、窒化物として
析出しても著しいクリープ抵抗として高温強度に寄与す
るため最低0.002%を必要とする。
しかし、0.1%を越えて添加した場合、靭性及び溶接
性を損なう。したがってN量は0.002〜0.1%と
する。
次に残留オーステナイトを分解せしめる中間熱処理工程
について述べる。残留オーステナイト相の分解温度を予
め調べた所、450〜600℃の温度範囲内での保定に
よる中間熱処理工程によって残留オーステナイト相の分
解が完了することがわかった。この場合450″C未満
では残留オーステナイト相は全く分解しないため効果が
な(、また600℃を越える温度での処理では1.残留
オーステナイト相の分解は完了するがマトリックスの回
復までがこれに伴ない、不必要な軟化を招いてしまう。
よって中間熱処理工程の温度域は450〜600℃の範
囲とする。
さらに中間熱処理後の焼もどしの温度は炭化物の析出脆
化による靭性の低下を除去するため700℃以上を要す
るが、再結晶と炭化物の極端な凝集粗大化を防止するた
め800℃以下とする。
以上の熱処理によって、マルテンサイト・ラス界面上の
粗大析出が少なく、マトリックス中に微細且つ均一な析
出物が分散する高強度高Cr系耐熱鋼が得られる。
〔実施例〕
実施例1 まず第1表に示す成分範囲の供試鋼を作製し、これに5
25℃の中間熱処理を施した後750 ’Cの焼もどし
を行ない、550℃124kgf/ma”の条件のクリ
ープ破断試験及びシャルピー衝撃試験を行った。
第1表に示す綱のうちぬ1〜NcL4は本発明の成分範
囲内の鋼であり、Nα5〜No、 12は全て本発明の
成分範囲外の比較鋼である。比較tgNα5はC1N1
16はSi、に7はMn、Na3及びに9はMO,、N
o、 10は■、No、11はNb、阻12はNがそれ
ぞれ本発明成分の範囲外である。比較mNα5はCが本
発明成分を下回るためクリープ破断強度が低くまたδフ
エライト析出のため靭性も著しく低下している。
比較鋼隘6と阻7はそれぞれSiとMnが本発明成分を
上回って添加されているため靭性が低下している。比較
鋼に8はMoが本発明成分未満であるためクリープ破断
強度が低く、Nα9はMoが本発明成分を越えているた
めδフェライトを析出し靭性が低下している。また、比
較mNo、 10 、 No、 11及びN。
12はそれぞれV、Nb及びNが本発明成分未満である
ためクリープ破断強度が低い。それに対し、本発明成分
を満足する鋼Nr11〜顯4は全て充分なりリープ破断
強度と靭性を有する。
実施例2 次に、第2表に示す成分範囲の供試網を作製し、これに
第3表のA−Jに示す10通りの方法の熱処理を施した
後、550℃124kgf/dノ条件のクリープ破断試
験及びシャルピー衝撃試験を行なった。第3表に示す熱
処理法のうちA−Dは本発明法であり、E−Jは比較法
である。比較法Eは中間熱処理を施さない方法、F及び
Gは中間熱処理温度が450℃未満の方法、11は中間
熱処理温度が600”Cを越える方法、■は中間熱処理
後の焼もどし温度が700℃未満の方法、Jは焼もどし
温度が800℃を越える方法であり、いずれも本発明の
範囲外の方法である。比較法E−Gは残留オーステナイ
トが分解していない状態で焼もどしているため粗大析出
が顕著に起こりクリープ破断強度が低く、比較法Hでは
残留オーステナイトの分解は完全であるが回復までもが
これに伴ないクリープ破断強度が低い。また比較法■は
クリープ破断強度は充分であるが焼もどしが不充分であ
るため靭性が著しく低い。一方比較法Jは焼もどし温度
が高いため析出物の凝集粗大化と回復が起こり、クリー
プ破断強度が極めて低い。それに対し、本発明の熱処理
法A−Dによる鋼は全て充分なりリープ破断強度と靭性
を有する。
(発明の効果) 本発明によれば、特に高温におけるクリープ強度が極め
て優秀でかつ高靭性特性を有した高Cr系耐熱鋼を得る
ことができる。
手続補正書 (自発) 平成 1年7 月14日 (1)明細書す る。
1頁の第1表を別紙のとおり補正す

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 重量比で C:0.03〜0.15%、 Si:0.05〜1%、 Mn:0.1〜1.5%、 Cr:8〜13%、 Ni:0.01〜1%、 Mo:0.5〜2.5%、 V:0.05〜0.5%、 Nb:0.01〜0.12%、 N:0.002〜0.1%、 残部Fe及び不可避的不純物からなる高Cr系鋼を焼入
    れもしくは焼ならし後、450〜600℃の温度範囲の
    中間熱処理工程によって残留オーステナイト相を消滅せ
    しめ予めマルテンサイト一相とした後、700〜800
    ℃の温度範囲の焼もどしを行うことを特徴とする極めて
    均一且つ微細な炭窒化物分散状態を具備した高強度且つ
    高靭性の耐熱鋼を得る高Cr系耐熱鋼の強化熱処理法。
JP8650189A 1989-04-05 1989-04-05 高Cr系耐熱鋼の強化熱処理法 Pending JPH02267217A (ja)

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