JPH0472039A - 高純度耐熱鋼 - Google Patents
高純度耐熱鋼Info
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- JPH0472039A JPH0472039A JP18265890A JP18265890A JPH0472039A JP H0472039 A JPH0472039 A JP H0472039A JP 18265890 A JP18265890 A JP 18265890A JP 18265890 A JP18265890 A JP 18265890A JP H0472039 A JPH0472039 A JP H0472039A
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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。
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〕
本発明はガスターヒン等に用いられる高ン品クリープ強
さにすぐれ、特に経年使用に伴う靭性劣化の少ない高純
度耐熱鋼に関する。
さにすぐれ、特に経年使用に伴う靭性劣化の少ない高純
度耐熱鋼に関する。
ガスタービンディスクには、ＣｒＭｏＶ鋼や１２Ｃｒｆ
ｊＡが使用さ九ているか、カス温度の高ン品化、圧縮比
の向トなどによる高効牛化に件ってより高強度のティス
フ相か必要となっている。使用温度か３５０℃程度のデ
ィスク素材としては１２Ｃｒ鋼で高温強度、靭性ともに
充分であるのにだいし、使用温度か４５０℃になると現
用の１２Ｃｒ鋼ては、高温での使用に伴って著しい靭性
の劣化を生しディスクの信頼性を損なうため、Ｎｉ基合
金が使用されるか、Ｎｉ基合金は熱間加工性、切削性、
熱伝導性の点て、１２Ｃｒ鋼に比べて著しく劣り、製造
コストも数倍となっている。
ｊＡが使用さ九ているか、カス温度の高ン品化、圧縮比
の向トなどによる高効牛化に件ってより高強度のティス
フ相か必要となっている。使用温度か３５０℃程度のデ
ィスク素材としては１２Ｃｒ鋼で高温強度、靭性ともに
充分であるのにだいし、使用温度か４５０℃になると現
用の１２Ｃｒ鋼ては、高温での使用に伴って著しい靭性
の劣化を生しディスクの信頼性を損なうため、Ｎｉ基合
金が使用されるか、Ｎｉ基合金は熱間加工性、切削性、
熱伝導性の点て、１２Ｃｒ鋼に比べて著しく劣り、製造
コストも数倍となっている。
使用温度か４５０℃前後となるガスタービンディスク素
材として、高強度１２Ｃｒ系耐熱鋼は充分なりリープ強
度特性を有するか、使用中の靭性の経年劣化の問題から
、現在はこの温度域で使用されるタービンティスフ素材
として使用されていない。
材として、高強度１２Ｃｒ系耐熱鋼は充分なりリープ強
度特性を有するか、使用中の靭性の経年劣化の問題から
、現在はこの温度域で使用されるタービンティスフ素材
として使用されていない。
本発明の目的は、１２Ｃｒ系耐熱鋼のかかる高温使用で
の靭性劣化感受性を低減し、高温使用にともなう脆化の
小さい、新規な高強度ｔ２ｃｒ系耐熱鋼素材を提供する
ことにある。
の靭性劣化感受性を低減し、高温使用にともなう脆化の
小さい、新規な高強度ｔ２ｃｒ系耐熱鋼素材を提供する
ことにある。
本発明は上記の問題を解決するために為されたもので、
タービンの使用温度での耐軽年劣化特性に優れた新規な
高純度耐熱鋼てあり、その具体的構成は、必須成分とし
て重量％でＣ： ０．０５〜０．１５％、 Ｎ ｉ ＋
１．６〜３．５％、 Ｃｒ ： ９．０〜１３．
０％。
タービンの使用温度での耐軽年劣化特性に優れた新規な
高純度耐熱鋼てあり、その具体的構成は、必須成分とし
て重量％でＣ： ０．０５〜０．１５％、 Ｎ ｉ ＋
１．６〜３．５％、 Ｃｒ ： ９．０〜１３．
０％。
ＭＯ・ １０〜３，０％、Ｖ：０．１〜０５％、Ｎ：０
．０２〜０．０８％を含有する高純度耐熱鋼である。さ
らに、前記組成の耐熱鋼に選択成分として、Ｎｂ： ０
．０１〜０．１５％、 Ｔ ａ ： ０．０１〜０．１
５％、Ｗ：０．３〜１５％、の一種または二種以上を含
有する耐熱鋼である。そしてさらに前記組成の耐熱鋼に
含有する不可避的不純物のうち、Ｓｉ：Ｏ，１０％以下
、Ｍ ｎ ： ０．１０％以下、Ｐ ： ０．００５％
以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａ ｓ ： ０．００８
％以下、Ｓｎ：０．０１％以下、Ｓ ｂ ： ０．００
５％以下を許容含有量とする高純度耐熱鋼である。
．０２〜０．０８％を含有する高純度耐熱鋼である。さ
らに、前記組成の耐熱鋼に選択成分として、Ｎｂ： ０
．０１〜０．１５％、 Ｔ ａ ： ０．０１〜０．１
５％、Ｗ：０．３〜１５％、の一種または二種以上を含
有する耐熱鋼である。そしてさらに前記組成の耐熱鋼に
含有する不可避的不純物のうち、Ｓｉ：Ｏ，１０％以下
、Ｍ ｎ ： ０．１０％以下、Ｐ ： ０．００５％
以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａ ｓ ： ０．００８
％以下、Ｓｎ：０．０１％以下、Ｓ ｂ ： ０．００
５％以下を許容含有量とする高純度耐熱鋼である。
（作 用〕
本発明の高純度耐熱鋼の工業的な製造方法は、厳選され
た原材料を電気炉にて溶解鯖錬後、取鍋特錬炉にて再精
錬して不純物元素量を低減した後に造塊し、鍛造により
エレクトロスラグ再溶解用の電極を製造したのち、エレ
クトロスラグ再溶解によって高純度かつ均質な鋼塊を製
造する。ついで、鋼塊は鍛造加熱温度に加熱され、所望
形状に鍛錬成形後、所定の熱処理を施すことによって強
度靭性を付与する。
た原材料を電気炉にて溶解鯖錬後、取鍋特錬炉にて再精
錬して不純物元素量を低減した後に造塊し、鍛造により
エレクトロスラグ再溶解用の電極を製造したのち、エレ
クトロスラグ再溶解によって高純度かつ均質な鋼塊を製
造する。ついで、鋼塊は鍛造加熱温度に加熱され、所望
形状に鍛錬成形後、所定の熱処理を施すことによって強
度靭性を付与する。
本発明鋼の成分の限定理由を以下に示す。
Ｃ： ０．０５〜０．１５％
本発明鋼において、Ｃ含有量０．０５％未満とすると所
望の引張強さおよび耐力を得ることができないのでその
下限を０．０５％に限定した。また、Ｃ含有量か０．１
５％を超えると５靭性が低下するばかりでなく、高温使
用中に炭化物の凝集、粗大化か著しくなり、クリープ破
断強さが低下するため、その上限を０，１５％に限定し
た。
望の引張強さおよび耐力を得ることができないのでその
下限を０．０５％に限定した。また、Ｃ含有量か０．１
５％を超えると５靭性が低下するばかりでなく、高温使
用中に炭化物の凝集、粗大化か著しくなり、クリープ破
断強さが低下するため、その上限を０，１５％に限定し
た。
Ｎｉ ・ １．６〜３．５％
Ｎｉは強度、靭性を向上させ、また、存置なデルタフェ
ライトの生成を阻止する。しかし、Ｎ１含有量が１．６
％未満ては所望の強度、靭性が得られず、また、 ３．
５％を超えて含有させるとクリープ破断強度が低下する
ため上限を３．５％とした。
ライトの生成を阻止する。しかし、Ｎ１含有量が１．６
％未満ては所望の強度、靭性が得られず、また、 ３．
５％を超えて含有させるとクリープ破断強度が低下する
ため上限を３．５％とした。
Ｃｒ：９．０〜１す」％
Ｃｒは本発明鋼の主要構成成分であり鉄中に固溶して合
金の強度を向上させるとともに、耐酸化性および高温耐
食性をたかぬるが、その含有量か９．０％未満では充分
な強度や耐酸化性を得ることかてきず、１３．０％を超
えて含有させるとチルタフエライトを生成し、低温にお
ける延性、靭性および高温におけるクリープ破断強さを
低下させるので、その含有層を９．０〜１３．０％に限
定した。
金の強度を向上させるとともに、耐酸化性および高温耐
食性をたかぬるが、その含有量か９．０％未満では充分
な強度や耐酸化性を得ることかてきず、１３．０％を超
えて含有させるとチルタフエライトを生成し、低温にお
ける延性、靭性および高温におけるクリープ破断強さを
低下させるので、その含有層を９．０〜１３．０％に限
定した。
Ｍｏ：１．０二一り筋
Ｍｏは合金中に固溶し、また微細な炭化物を析出して、
低温および高温における強度を向上させるとともに、焼
戻し脆化の抑制に寄与する元素である。その含有量が１
，０％未満てはその効果は小さく、所？のクリープ強度
を得るのに不充分であり、下限を１．０％に限定した。
低温および高温における強度を向上させるとともに、焼
戻し脆化の抑制に寄与する元素である。その含有量が１
，０％未満てはその効果は小さく、所？のクリープ強度
を得るのに不充分であり、下限を１．０％に限定した。
また、 ３．０％を超えて含有させるとデルタフェライ
トを晶出し、強度および靭性が低下するため、−ト限を
３．０％とした。
トを晶出し、強度および靭性が低下するため、−ト限を
３．０％とした。
Ｖ：０．１〜０．５％
■は炭化物を形成し、高温強度を高める作用があるが、
０．１％未満ではその効果か不十分であり、０．５％
を超えて含有させるとデルタフェライト組織を生成し、
高温のクリープ破断強さが低下するので、その含有量を
０．１〜０．５％に限定した。
０．１％未満ではその効果か不十分であり、０．５％
を超えて含有させるとデルタフェライト組織を生成し、
高温のクリープ破断強さが低下するので、その含有量を
０．１〜０．５％に限定した。
Ｎ ： ０．０２〜００８％
Ｎは、高温および低温における強度を向上させるととも
に、高温クリープ破断強さを向北させる元素である。そ
の含有量か０．０２％以上になるとその作用が顕著に現
れるが、０．０８％を超えて含有させると熱間加工性が
低下し、鋼塊の製造が困難になるので、その含有量を０
，０２〜０．０８％に限定した。
に、高温クリープ破断強さを向北させる元素である。そ
の含有量か０．０２％以上になるとその作用が顕著に現
れるが、０．０８％を超えて含有させると熱間加工性が
低下し、鋼塊の製造が困難になるので、その含有量を０
，０２〜０．０８％に限定した。
Ｎ ｂ ： ０．０１〜０．１５％
Ｎｂは炭化物を形成し、高温強度を高めるとともに、素
材製造工程での高温加熱時における結晶粒の粗大化を抑
制し、靭性の向上に寄与するか、０．０１％未満ではそ
の効果が不十分であり、０．１５％を超えるとクリープ
破断強さが低下するため、その含有量を０．０］〜０，
１５％の範囲に限定した。
材製造工程での高温加熱時における結晶粒の粗大化を抑
制し、靭性の向上に寄与するか、０．０１％未満ではそ
の効果が不十分であり、０．１５％を超えるとクリープ
破断強さが低下するため、その含有量を０．０］〜０，
１５％の範囲に限定した。
Ｔ ａ ： ０．０１〜０．１５％
Ｔａは、Ｎｂと同様に炭化物を形成し、高温強度を高め
るとともに、素材製造工程での高温加熱時における結晶
粒の粗大化を抑制し、靭性の向上に寄与するか、０．０
１％未満てはその効果は少なく、０．１５％を超えると
クリープ破断強さが低下するため、その含有量を０４０
１〜０．１５％の範囲に限定した。なおＮｂとの複合添
加する場合にはＮｂ＋Ｔａの含有量を０．１５％以下と
することか望ましい。
るとともに、素材製造工程での高温加熱時における結晶
粒の粗大化を抑制し、靭性の向上に寄与するか、０．０
１％未満てはその効果は少なく、０．１５％を超えると
クリープ破断強さが低下するため、その含有量を０４０
１〜０．１５％の範囲に限定した。なおＮｂとの複合添
加する場合にはＮｂ＋Ｔａの含有量を０．１５％以下と
することか望ましい。
Ｗ・ ０．３〜１５％
Ｗは固溶強化によりマトリクスを強化して、低温および
高温における強度を上昇させる元素であるか、 ０，３
％未満ではその作用効果かほとんと認められす、一方１
５％を超えて含有させると靭性を低下させ、さらにデル
タフェライト組織を生成して低温および高温における強
度を低下させるので、その含有量を０．３〜１，５％に
限定した。
高温における強度を上昇させる元素であるか、 ０，３
％未満ではその作用効果かほとんと認められす、一方１
５％を超えて含有させると靭性を低下させ、さらにデル
タフェライト組織を生成して低温および高温における強
度を低下させるので、その含有量を０．３〜１，５％に
限定した。
Ｌ咀避煎不層、１−ミニニー四↓に迎Ｕ−几二−ｐ−Ｊ
莢址エユｐ ： ｏ、ｏｏ亘−％」人］ムー」辷−」＝
１四−％以下、Δ−ｓ ： ０．００８ ％１４７、Ｓ
ｎ ： ｏ、ｏｌｘｈ−１Ｓｂ。
莢址エユｐ ： ｏ、ｏｏ亘−％」人］ムー」辷−」＝
１四−％以下、Δ−ｓ ： ０．００８ ％１４７、Ｓ
ｎ ： ｏ、ｏｌｘｈ−１Ｓｂ。
〇−昶５−％−以−下）−
３ｉは通常、脱酸剤として鋼の鯖鐘の際に添加されるか
、本発明鋼の使用温度域か含まわる３５０℃から５５０
℃の温度域で生じる焼戻し脆化への感受性を著しく高め
る作用があるため、極力低減することが望ましい。また
、Ｓｉを低減することにより鋼塊内部の偏析か軽微とな
り、肉厚内部における延性および靭性の不均一性が改善
される。現在は、真空炭素脱酸等の精錬技術てＳｉ脱酸
によらずに鋼中酸素レベルを低下させることか可能であ
るが、その限界を考慮して、ト限を０．１％とした。
、本発明鋼の使用温度域か含まわる３５０℃から５５０
℃の温度域で生じる焼戻し脆化への感受性を著しく高め
る作用があるため、極力低減することが望ましい。また
、Ｓｉを低減することにより鋼塊内部の偏析か軽微とな
り、肉厚内部における延性および靭性の不均一性が改善
される。現在は、真空炭素脱酸等の精錬技術てＳｉ脱酸
によらずに鋼中酸素レベルを低下させることか可能であ
るが、その限界を考慮して、ト限を０．１％とした。
Ｍｎは溶解時の脱酸、脱硫剤として一般的には必要であ
るか、ＭｎはＳと結合して非金属介在物を形成し、靭性
を低下させる作用がある。また、Ｓｉと同様に焼戻し脆
化を促進する元素である。
るか、ＭｎはＳと結合して非金属介在物を形成し、靭性
を低下させる作用がある。また、Ｓｉと同様に焼戻し脆
化を促進する元素である。
Ｍｎは鋼中のＳ量に応しても添加されるが、現在は炉外
精錬等によりＳ量を低減することが容易であり、Ｍｎを
合金成分として添加する必要はなくなっている。本発明
鋼においては、１２Ｃｒ鋼の精錬におけるＭｎ低減の限
界を考慮して、その上限を０．１％とした。
精錬等によりＳ量を低減することが容易であり、Ｍｎを
合金成分として添加する必要はなくなっている。本発明
鋼においては、１２Ｃｒ鋼の精錬におけるＭｎ低減の限
界を考慮して、その上限を０．１％とした。
Ｐは焼戻し脆化感受性を増大させる元素であり、使用中
の脆化を避けるためには極力低減することか望ましく、
現状の精錬技術レベルを考慮して、その許容含有量を０
．００５％以下に制限した。
の脆化を避けるためには極力低減することか望ましく、
現状の精錬技術レベルを考慮して、その許容含有量を０
．００５％以下に制限した。
Ｓは大型鋼塊においては微量の含有てもＶ偏析あるいは
逆Ｖ偏析を発生せしめ、鋼の品質を劣化させるので、極
力低減することか望ましく、Ｐ同様に現状の精錬技術レ
ベルを考慮して、その許容限界量を０．００５％以下に
制限した。
逆Ｖ偏析を発生せしめ、鋼の品質を劣化させるので、極
力低減することか望ましく、Ｐ同様に現状の精錬技術レ
ベルを考慮して、その許容限界量を０．００５％以下に
制限した。
Ａｓ、Ｓｎ、ＳｂはＰ同様に焼戻し脆化感受性を増大さ
せる元素であり、極力低減することか望ましい。しかし
、これらの不純物元素は原材料に付随して不可避的に混
入するものてあり２鯖錬によフて除去することは困難で
ある。従って、原材料の厳選によるところか犬きく、焼
戻し脆化感受性低減の見地からＡ ｓ ０．００８％以
下、Ｓ ｎ Ｏ，０１％以下、Ｓ ｂ Ｏ，００５％以
下に限定した。
せる元素であり、極力低減することか望ましい。しかし
、これらの不純物元素は原材料に付随して不可避的に混
入するものてあり２鯖錬によフて除去することは困難で
ある。従って、原材料の厳選によるところか犬きく、焼
戻し脆化感受性低減の見地からＡ ｓ ０．００８％以
下、Ｓ ｎ Ｏ，０１％以下、Ｓ ｂ Ｏ，００５％以
下に限定した。
第１表に示す組成の本発明鋼と従来鋼をａ空溶解炉にて
溶解し、５０Ｋｇ鋼塊を溶製し、ついで１１５０℃に加
熱後鍛造した。これらの鍛造材から試験片素材を切出し
、高強度ディスク素材の熱処理をシミュレートした熱処
理、すなわち１０１０℃に保持後シミュレーション熱処
理炉で定速度冷却の後、５６０℃で１回目の焼戻しを胞
し、さらに５６０℃て２回目の焼戻しを施して弓張強度
を１１０〜１１５Ｋｇｆ／ｍｍ２として供試材とした。
溶解し、５０Ｋｇ鋼塊を溶製し、ついで１１５０℃に加
熱後鍛造した。これらの鍛造材から試験片素材を切出し
、高強度ディスク素材の熱処理をシミュレートした熱処
理、すなわち１０１０℃に保持後シミュレーション熱処
理炉で定速度冷却の後、５６０℃で１回目の焼戻しを胞
し、さらに５６０℃て２回目の焼戻しを施して弓張強度
を１１０〜１１５Ｋｇｆ／ｍｍ２として供試材とした。
こわらの供試材の引張試験結果、４８０℃におけるクリ
ープ破断試験結果および３０００時間の等温加熱脆化試
験結果を第２表に示した。本発明鋼は従来鋼と比較して
、クリープ破断時間は長く、また、使用温度での等温長
時間加熱によるシャルピー上部棚エネルキーの低下およ
び遷移温度のシフト量が著しく少ないことを示すもので
ある。
ープ破断試験結果および３０００時間の等温加熱脆化試
験結果を第２表に示した。本発明鋼は従来鋼と比較して
、クリープ破断時間は長く、また、使用温度での等温長
時間加熱によるシャルピー上部棚エネルキーの低下およ
び遷移温度のシフト量が著しく少ないことを示すもので
ある。
〔発明の効果〕
本発明鋼は高温クリープ強さにすぐれ、特に経年使用に
伴う靭性劣化の少ない高純度耐熱鋼として、かかる特性
か要求されるカスタービン等のティスフ材として従来鋼
にまさる寿命と信頼性を得ることかできる。
伴う靭性劣化の少ない高純度耐熱鋼として、かかる特性
か要求されるカスタービン等のティスフ材として従来鋼
にまさる寿命と信頼性を得ることかできる。
特許出願人 株式会社口本製鋼所
代 理 人 弁理士 若株 忠
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、重量％でＣ：０．０５〜０．１５％、Ｎｉ：１．６
〜３．５％、Ｃｒ：９．０〜１３．０％、Ｍｏ：１．０
〜３．０％、Ｖ：０．１〜０．５％、Ｎ：０．０２〜０
．０８％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物か
らなる高純度耐熱鋼。 ２、請求項１の組成に、さらに重量％でＮｂ：０．０１
〜０．１５％、Ｔａ：０．０１〜０．１５％、Ｗ：０．
３〜１．５％の一種または二種以上を含有している高純
度耐熱鋼。３、前記不可避的不純物のうち、重量％でＳ
ｉ：０．１％以下、Ｍｎ：０．１％以下を許容含有量と
する請求項１または２記載の高純度耐熱鋼。 ４、前記不可避的不純物のうち、重量％でＰ：０．００
５％以下、Ｓ：０．００５％以下を許容含有量とする請
求項１、２または３記載の高純度耐熱鋼。 ５、前記不可避的不純物のうち、重量％でＡｓ：０．０
８％以下、Ｓｎ：０．０１％以下、Ｓｂ：０．００５％
以下を許容含有量とする請求項１、２、３または４記載
の高純度耐熱鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2182658A JPH07103447B2 (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | 高純度耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2182658A JPH07103447B2 (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | 高純度耐熱鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0472039A true JPH0472039A (ja) | 1992-03-06 |
| JPH07103447B2 JPH07103447B2 (ja) | 1995-11-08 |
Family
ID=16122172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2182658A Expired - Lifetime JPH07103447B2 (ja) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | 高純度耐熱鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07103447B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110512143A (zh) * | 2019-09-09 | 2019-11-29 | 王平 | 一种抗震耐火高强韧不锈结构钢及其制备方法 |
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-
1990
- 1990-07-12 JP JP2182658A patent/JPH07103447B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07103447B2 (ja) | 1995-11-08 |
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