JPH0559494A - 耐照射誘起偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼 - Google Patents
耐照射誘起偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼Info
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- JPH0559494A JPH0559494A JP3222992A JP22299291A JPH0559494A JP H0559494 A JPH0559494 A JP H0559494A JP 3222992 A JP3222992 A JP 3222992A JP 22299291 A JP22299291 A JP 22299291A JP H0559494 A JPH0559494 A JP H0559494A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 中性子照射環境下で耐食性があり、応力腐食
割れや脆化を抑制できるオーステナイトステンレス鋼を
提供する。 【構成】 Ｃｒ，Ｎｉ等を含むオーステナイトステンレ
ス鋼に、重量比でＴｉ：０.４％を超え０.６％、Ｚｒ：
０.２％を超え１.１４％、Ｈｆ：０.２％を超え２.２４
％、Ｖ：０.２％を超え０.６４％、Ｎｂ：１.０％を超
え１.１７％およびＴａ：１.０％を超え２.２７％以下
のうちのいずれか１種の元素を添加し、また添加元素に
よる照射誘起偏析の防止効果を保持するため、Ｃ含有量
は０．００１〜０．０３％、Ｎ含有量は０．００１〜
０．１％に制限する。 【効果】 照射下で起きる結晶粒界での構成元素Ｃｒ，
Ｎｉ等の照射誘起偏析を防止でき、材料の耐食性劣化、
脆化を抑制することができる。
割れや脆化を抑制できるオーステナイトステンレス鋼を
提供する。 【構成】 Ｃｒ，Ｎｉ等を含むオーステナイトステンレ
ス鋼に、重量比でＴｉ：０.４％を超え０.６％、Ｚｒ：
０.２％を超え１.１４％、Ｈｆ：０.２％を超え２.２４
％、Ｖ：０.２％を超え０.６４％、Ｎｂ：１.０％を超
え１.１７％およびＴａ：１.０％を超え２.２７％以下
のうちのいずれか１種の元素を添加し、また添加元素に
よる照射誘起偏析の防止効果を保持するため、Ｃ含有量
は０．００１〜０．０３％、Ｎ含有量は０．００１〜
０．１％に制限する。 【効果】 照射下で起きる結晶粒界での構成元素Ｃｒ，
Ｎｉ等の照射誘起偏析を防止でき、材料の耐食性劣化、
脆化を抑制することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軽水炉、高速増殖炉、
核融合炉等の炉構成材料用のオーステナイトステンレス
鋼であって、特に中性子照射環境にさらされた時、結晶
粒界での構成元素の濃度変化すなわち照射誘起偏析を防
止するに好適な耐照射誘起偏析に優れたオーステナイト
ステンレス鋼に関する。
核融合炉等の炉構成材料用のオーステナイトステンレス
鋼であって、特に中性子照射環境にさらされた時、結晶
粒界での構成元素の濃度変化すなわち照射誘起偏析を防
止するに好適な耐照射誘起偏析に優れたオーステナイト
ステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、軽水炉炉心の機器部品等には主と
して、オーステナイトステンレス鋼ＳＵＳ３０４または
ＳＵＳ３１６が使用されている。原子炉の運転期間中、
炉心部の機器部品は中性子照射を受けるので、機器部品
材料は耐照射性に優れたものが望まれている。材料の耐
照射性で、特に重要な性質は照射脆化と照射下の応力腐
食割れである。照射脆化については、例えば特許１３２
３６１５号に見られるように、材料に微量の添加元素を
含有させることにより改善されることが指摘されてい
る。また、照射下の応力腐食割れ性については同様に微
量元素を添加することにより改善されることが特開昭６
２ー９３０７５号公報に記載されている。
して、オーステナイトステンレス鋼ＳＵＳ３０４または
ＳＵＳ３１６が使用されている。原子炉の運転期間中、
炉心部の機器部品は中性子照射を受けるので、機器部品
材料は耐照射性に優れたものが望まれている。材料の耐
照射性で、特に重要な性質は照射脆化と照射下の応力腐
食割れである。照射脆化については、例えば特許１３２
３６１５号に見られるように、材料に微量の添加元素を
含有させることにより改善されることが指摘されてい
る。また、照射下の応力腐食割れ性については同様に微
量元素を添加することにより改善されることが特開昭６
２ー９３０７５号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記発
明の従来技術においては、原子炉中で高い線量の中性子
照射を被むることにより誘起される結晶粒界での構成元
素の濃度変化に起因したオーステナイトステンレス鋼の
耐照射脆化性及び照射下での対応力腐食割れ性劣化を認
識していない。従って、添加元素の適切な量の検討もさ
れていない。
明の従来技術においては、原子炉中で高い線量の中性子
照射を被むることにより誘起される結晶粒界での構成元
素の濃度変化に起因したオーステナイトステンレス鋼の
耐照射脆化性及び照射下での対応力腐食割れ性劣化を認
識していない。従って、添加元素の適切な量の検討もさ
れていない。
【０００４】本発明は、照射下における結晶粒界での構
成元素の濃度変化を防止するに好適な耐照射誘起偏析に
優れたオーステナイトステンレス鋼を提供することを目
的とする。
成元素の濃度変化を防止するに好適な耐照射誘起偏析に
優れたオーステナイトステンレス鋼を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の耐照射誘起偏析に優れたオーステナ
イトステンレス鋼は、Ｆｅを主成分とし、重量比でＣ：
０．００１〜０．０３％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％
以下、Ｃｒ：１５〜１８％、Ｎｉ：８〜１５％を含有
し、かつＴｉ：０.４％を超え０.６％以下、Ｚｒ：０.
２％を超え１.１４％以下、Ｈｆ：０.２％を超え２.２
４％以下、Ｖ：０.２％を超え０.６４％以下、Ｎｂ：
１.０％を超え１.１７％以下およびＴａ：１.０％を超
え２.２７％以下の１種以上を溶かし込み、その１種以
上の元素による照射誘起偏析の防止効果を損なわないた
めに、Ｃ：０．００１〜０．０３％に制限して含有させ
たことを特徴とする。
に、本発明の第１の耐照射誘起偏析に優れたオーステナ
イトステンレス鋼は、Ｆｅを主成分とし、重量比でＣ：
０．００１〜０．０３％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％
以下、Ｃｒ：１５〜１８％、Ｎｉ：８〜１５％を含有
し、かつＴｉ：０.４％を超え０.６％以下、Ｚｒ：０.
２％を超え１.１４％以下、Ｈｆ：０.２％を超え２.２
４％以下、Ｖ：０.２％を超え０.６４％以下、Ｎｂ：
１.０％を超え１.１７％以下およびＴａ：１.０％を超
え２.２７％以下の１種以上を溶かし込み、その１種以
上の元素による照射誘起偏析の防止効果を損なわないた
めに、Ｃ：０．００１〜０．０３％に制限して含有させ
たことを特徴とする。
【０００６】また、本発明の第２の耐照射誘起偏析に優
れたオーステナイトステンレス鋼は、上記第１の耐照射
誘起偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼を構成す
る元素に、さらに重量比でＮ：０.００１〜０.１％を限
定して含有させ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの
元素による照射誘起偏析の防止効果を損なわないように
したものである。
れたオーステナイトステンレス鋼は、上記第１の耐照射
誘起偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼を構成す
る元素に、さらに重量比でＮ：０.００１〜０.１％を限
定して含有させ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの
元素による照射誘起偏析の防止効果を損なわないように
したものである。
【０００７】また上記目的を達成するために、本発明の
第３の耐照射誘起偏析に優れたオーステナイトステンレ
ス鋼は、重量比でＣ：０．００１〜０．０３％、Ｓｉ：
１％以下、Ｃｒ：１５〜１８％、Ｎｉ：８〜１５％、Ｍ
ｎ：２％以下、Ｍｏ：０〜３％の範囲で含有し、かつＴ
ｉ：０.４％を超え０.６％以下、Ｚｒ：０.２％を超え
１.１４％以下、Ｈｆ：０.２％を超え２.２４％以下、
Ｖ：０.２％を超え０.６４％以下、Ｎｂ：１.０％を超
え１.１７％以下およびＴａ：１.０％を超え２.２７％
以下の１種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物
元素からなることを特徴とし、ここでＴｉ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａによる照射誘起偏析の防止効果を損
なわないために、Ｃ：０．００１〜０．０３％に制限し
ている。
第３の耐照射誘起偏析に優れたオーステナイトステンレ
ス鋼は、重量比でＣ：０．００１〜０．０３％、Ｓｉ：
１％以下、Ｃｒ：１５〜１８％、Ｎｉ：８〜１５％、Ｍ
ｎ：２％以下、Ｍｏ：０〜３％の範囲で含有し、かつＴ
ｉ：０.４％を超え０.６％以下、Ｚｒ：０.２％を超え
１.１４％以下、Ｈｆ：０.２％を超え２.２４％以下、
Ｖ：０.２％を超え０.６４％以下、Ｎｂ：１.０％を超
え１.１７％以下およびＴａ：１.０％を超え２.２７％
以下の１種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物
元素からなることを特徴とし、ここでＴｉ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａによる照射誘起偏析の防止効果を損
なわないために、Ｃ：０．００１〜０．０３％に制限し
ている。
【０００８】また本発明の第４の耐照射誘起偏析に優れ
たオーステナイトステンレス鋼は、上記第３の耐照射誘
起偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼を構成する
元素に、さらに重量比でＮ：０.００１〜０.１を限定し
て含有させ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａによる
照射誘起偏析の防止効果を損なわないようにしたもので
ある。
たオーステナイトステンレス鋼は、上記第３の耐照射誘
起偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼を構成する
元素に、さらに重量比でＮ：０.００１〜０.１を限定し
て含有させ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａによる
照射誘起偏析の防止効果を損なわないようにしたもので
ある。
【０００９】
【作用】オーステナイトステンレス鋼の照射下で誘起さ
れている結晶粒界での構成元素の濃度変化は、照射によ
り材料中に導入された照射点欠陥すなわち空孔の移動
と、格子間原子の粒界への移動に起因する。つまり構成
元素Ｃｒは、空孔と相互作用することにより空孔の流れ
と逆向きに移動する交換機構により粒界から離れてい
く。また構成元素Ｎｉは、格子間原子と相互作用し、格
子間原子に引きずられる機構により粒界に移動し、粒界
で濃度上昇が起こる。またＳｉ，不可避的不純物元素で
あるＰやＳ等も後者の引きずられる機構により移動し、
粒界で濃度上昇が起る。
れている結晶粒界での構成元素の濃度変化は、照射によ
り材料中に導入された照射点欠陥すなわち空孔の移動
と、格子間原子の粒界への移動に起因する。つまり構成
元素Ｃｒは、空孔と相互作用することにより空孔の流れ
と逆向きに移動する交換機構により粒界から離れてい
く。また構成元素Ｎｉは、格子間原子と相互作用し、格
子間原子に引きずられる機構により粒界に移動し、粒界
で濃度上昇が起こる。またＳｉ，不可避的不純物元素で
あるＰやＳ等も後者の引きずられる機構により移動し、
粒界で濃度上昇が起る。
【００１０】本発明は、上記の粒界での構成元素の濃度
変化を防止する方法として、これら構成元素Ｃｒ，Ｎ
ｉ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓの駆動力となる点欠陥の量を減少させ
ることを思いついた。さらに照射によって生成される点
欠陥の量を減少させる方法とし、空孔と強く相互作用す
る元素の添加により空孔をその元素にトラップさせ、空
孔と格子間原子との相互消滅を促進させる方法を考案
し、種々の元素の添加と有効な添加量の検討を行った。
変化を防止する方法として、これら構成元素Ｃｒ，Ｎ
ｉ，Ｓｉ，Ｐ，Ｓの駆動力となる点欠陥の量を減少させ
ることを思いついた。さらに照射によって生成される点
欠陥の量を減少させる方法とし、空孔と強く相互作用す
る元素の添加により空孔をその元素にトラップさせ、空
孔と格子間原子との相互消滅を促進させる方法を考案
し、種々の元素の添加と有効な添加量の検討を行った。
【００１１】その結果、重量比でＴｉ：０.４％を超え
０.６％以下、Ｚｒ：０.２％を超え１.１４％以下、Ｈ
ｆ：０.２％を超え２.２４％以下、Ｖ：０.２％を超え
０.６４％以下、Ｎｂ：１.０％を超え１.１７％以下お
よびＴａ：１.０％を超え２.２７％以下の１種以上を、
Ｃｒ−Ｎｉ系またはＣｒ−Ｎｉ−Ｍｏ系のオーステナイ
トステンレス鋼中に固溶させるように添加することによ
り、照射による粒界での構成元素の濃度減少または増加
を防止できることを中性子照射の模擬試験として超高圧
電子顕微鏡を用いた電子照射試験により発見し、本発明
をするに至った。
０.６％以下、Ｚｒ：０.２％を超え１.１４％以下、Ｈ
ｆ：０.２％を超え２.２４％以下、Ｖ：０.２％を超え
０.６４％以下、Ｎｂ：１.０％を超え１.１７％以下お
よびＴａ：１.０％を超え２.２７％以下の１種以上を、
Ｃｒ−Ｎｉ系またはＣｒ−Ｎｉ−Ｍｏ系のオーステナイ
トステンレス鋼中に固溶させるように添加することによ
り、照射による粒界での構成元素の濃度減少または増加
を防止できることを中性子照射の模擬試験として超高圧
電子顕微鏡を用いた電子照射試験により発見し、本発明
をするに至った。
【００１２】これら添加元素の働きは、上記のように、
添加元素が照射により生成した点欠陥すなわち空孔を強
くトラップすることにより格子間原子との相互消滅を促
進させ、空孔及び格子間原子の量が著しく引き下げられ
るため粒界からのＣｒの移動や粒界へのＮｉ等の移動を
抑制するものと考えられ、その結果、照射下で誘起され
る粒界での構成元素の濃度変化防止を達成できたと考え
られる。
添加元素が照射により生成した点欠陥すなわち空孔を強
くトラップすることにより格子間原子との相互消滅を促
進させ、空孔及び格子間原子の量が著しく引き下げられ
るため粒界からのＣｒの移動や粒界へのＮｉ等の移動を
抑制するものと考えられ、その結果、照射下で誘起され
る粒界での構成元素の濃度変化防止を達成できたと考え
られる。
【００１３】また上記添加元素の効果は、ＣまたはＮが
多量に存在すると、ＣまたはＮが粒界でＣｒの化合物を
照射中に生成し、粒界でＣｒ濃度減少が誘起されるた
め、ＣまたはＮを各々０.０３重量％または０.１重量％
より引き下げないと、添加元素は有効な働きをしない。
また、鋼の製造性及びコストの点からＣまたはＮの下限
値は０.００１重量％以上が好ましい。また上記Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの添加量はそれぞれ上記の
最低値以下では上記効果が得られず、さらに最高値を超
えると溶接性や加工性が悪化する他、オーステナイト構
造が不安定となって粒界等でフェライト相やマルテンサ
イト相を生成し、原子炉内での割れを誘起することがあ
るので、上記の添加範囲でオーステナイトステンレス鋼
中に固溶させる。なお、Ｔｉは０.４５〜０.６％、Ｚｒ
は０.２５〜０．５％、Ｈｆは０.２４〜０．９０％、Ｖ
は０.２５〜０.５０％、Ｎｂ：１.０５〜１.１７％、Ｔ
ａ：１.０５〜１.５０％がそれぞれ好ましい。
多量に存在すると、ＣまたはＮが粒界でＣｒの化合物を
照射中に生成し、粒界でＣｒ濃度減少が誘起されるた
め、ＣまたはＮを各々０.０３重量％または０.１重量％
より引き下げないと、添加元素は有効な働きをしない。
また、鋼の製造性及びコストの点からＣまたはＮの下限
値は０.００１重量％以上が好ましい。また上記Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの添加量はそれぞれ上記の
最低値以下では上記効果が得られず、さらに最高値を超
えると溶接性や加工性が悪化する他、オーステナイト構
造が不安定となって粒界等でフェライト相やマルテンサ
イト相を生成し、原子炉内での割れを誘起することがあ
るので、上記の添加範囲でオーステナイトステンレス鋼
中に固溶させる。なお、Ｔｉは０.４５〜０.６％、Ｚｒ
は０.２５〜０．５％、Ｈｆは０.２４〜０．９０％、Ｖ
は０.２５〜０.５０％、Ｎｂ：１.０５〜１.１７％、Ｔ
ａ：１.０５〜１.５０％がそれぞれ好ましい。
【００１４】また、他の成分元素では耐照射性、強度、
耐食性を考慮して下記の重量範囲内とする。
耐食性を考慮して下記の重量範囲内とする。
【００１５】Ｓｉ：１％以下 Ｓｉは鋼の溶解の際、脱酸を完全にするため１％以下の
範囲で添加でき、さらに耐照射脆化向上のため有効であ
るが、１％を越えると高温水中での応力腐食割れ性を害
するので、１％以下が好ましい。
範囲で添加でき、さらに耐照射脆化向上のため有効であ
るが、１％を越えると高温水中での応力腐食割れ性を害
するので、１％以下が好ましい。
【００１６】Ｍｎ：２％以下 添加しなくても上記機器部品材料として使用できるが、
さらに強度や加工性向上のため添加することが好まし
い。しかし２％を越えると逆に脆化をもたらすので、２
％以下とする。より良好な加工性を付与するには、１〜
２％がより好ましい。
さらに強度や加工性向上のため添加することが好まし
い。しかし２％を越えると逆に脆化をもたらすので、２
％以下とする。より良好な加工性を付与するには、１〜
２％がより好ましい。
【００１７】Ｃｒ：１５〜１８％ Ｃｒは１５％より低いと耐食性及び強度が低下し、１８
％を越えると耐照射性が低下し、また照射中に機械的性
質に有害なσ相を生成するので、１５〜１８％とするこ
とが好ましい。なお、材料中の組成のゆらぎによるσ相
の発生を極力抑制するためには、１５〜１７．５％がよ
り好ましい。
％を越えると耐照射性が低下し、また照射中に機械的性
質に有害なσ相を生成するので、１５〜１８％とするこ
とが好ましい。なお、材料中の組成のゆらぎによるσ相
の発生を極力抑制するためには、１５〜１７．５％がよ
り好ましい。
【００１８】Ｎｉ：８〜１５％ Ｎｉは耐食性、照射下でのオーステナイト相安定性及び
耐照射性から８〜１５％が望ましい。特にオーステナイ
ト相安定化元素であるＣ量を上記理由から低く制限する
必要があるため、オーステナイト相の安定化には１２〜
１５％がより好ましい。
耐照射性から８〜１５％が望ましい。特にオーステナイ
ト相安定化元素であるＣ量を上記理由から低く制限する
必要があるため、オーステナイト相の安定化には１２〜
１５％がより好ましい。
【００１９】Ｍｏ：０〜３％ Ｍｏは、添加しなくても上記機器部品材料として使用で
きるが、さらに耐食性及び強度の向上に配慮する場合に
有効な添加元素である。しかし、３％を越えて添加する
とδ相の析出を促進し材料の脆化を引き起こすので好ま
しくない。δ相の析出を抑制し、かつ、より良好な耐食
性及び強度を付与するには、２〜３％の添加がより好ま
しい。
きるが、さらに耐食性及び強度の向上に配慮する場合に
有効な添加元素である。しかし、３％を越えて添加する
とδ相の析出を促進し材料の脆化を引き起こすので好ま
しくない。δ相の析出を抑制し、かつ、より良好な耐食
性及び強度を付与するには、２〜３％の添加がより好ま
しい。
【００２０】
〈実施例１〉表１は、本発明の実施例である耐照射誘起
偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼の鋼種Ｎｏ．
２、３、４、５、６、７で主成分のＦｅ以外の化学組成
（重量％）を、比較鋼の鋼種Ｎｏ．１と共に示す。
偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼の鋼種Ｎｏ．
２、３、４、５、６、７で主成分のＦｅ以外の化学組成
（重量％）を、比較鋼の鋼種Ｎｏ．１と共に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】Ｎｏ．１はＳＵＳ３１６Ｌ鋼に相当する。
Ｎｏ．２、３、４、５、６、７は、本発明の添加量の範
囲で、各々Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ又はＴａを添加
した鋼である。ここで各鋼のＳｉ含有量が０．０１％と
少量となっているが、これは不可避的に含むものであ
る。これらの鋼は、真空溶精、１０Ｋｇインゴットに造
塊後、１０５０℃で熱間圧延、次いで冷間圧延し、最終
的に１０００℃〜１１５０℃で１５〜３０分間溶体化処
理を施して作製したものである。これらの鋼より電解研
磨法で切り出した試料を、中性子照射を模擬した超高圧
電子顕微鏡内での電子照射により照射試験した。照射条
件は、電子の加速電圧１ＭＶ、照射量１０ｄｐａ（１ｄ
ｐａは中性子照射量の約１×１０21ｎ／cm2に相当す
る）である。
Ｎｏ．２、３、４、５、６、７は、本発明の添加量の範
囲で、各々Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ又はＴａを添加
した鋼である。ここで各鋼のＳｉ含有量が０．０１％と
少量となっているが、これは不可避的に含むものであ
る。これらの鋼は、真空溶精、１０Ｋｇインゴットに造
塊後、１０５０℃で熱間圧延、次いで冷間圧延し、最終
的に１０００℃〜１１５０℃で１５〜３０分間溶体化処
理を施して作製したものである。これらの鋼より電解研
磨法で切り出した試料を、中性子照射を模擬した超高圧
電子顕微鏡内での電子照射により照射試験した。照射条
件は、電子の加速電圧１ＭＶ、照射量１０ｄｐａ（１ｄ
ｐａは中性子照射量の約１×１０21ｎ／cm2に相当す
る）である。
【００２３】図１及び図２は、各々照射によって結晶粒
界で誘起されたＣｒ濃度の減少割合及びＮｉ濃度の増大
割合を、各鋼種ごとに照射温度４００、４５０℃で示し
た結果である。濃度分析はＥＤＸ分析によった。比較鋼
Ｎo.１に比べ、本発明鋼はいずれの温度でも照射誘起偏
析（濃度変化）が著しく抑制された。ここで粒界でのＣ
ｒ、Ｎｉの濃度変化割合は照射後の粒界での濃度で割り
つけた値である。
界で誘起されたＣｒ濃度の減少割合及びＮｉ濃度の増大
割合を、各鋼種ごとに照射温度４００、４５０℃で示し
た結果である。濃度分析はＥＤＸ分析によった。比較鋼
Ｎo.１に比べ、本発明鋼はいずれの温度でも照射誘起偏
析（濃度変化）が著しく抑制された。ここで粒界でのＣ
ｒ、Ｎｉの濃度変化割合は照射後の粒界での濃度で割り
つけた値である。
【００２４】〈実施例２〉表２は本発明のオーステナイ
トステンレス鋼Ｎo.８、９、10 と比較鋼Ｎｏ．11、12
で主成分のＦｅ以外の化学組成を示す。
トステンレス鋼Ｎo.８、９、10 と比較鋼Ｎｏ．11、12
で主成分のＦｅ以外の化学組成を示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】これらの鋼は実施例１と同様の方法で作成
した。さらに実施例１と同様の電子照射を５００℃で実
施し、結晶粒界近傍の濃度変化をＥＤＸ分析により調べ
た。図３及び図４は、各々Ｃｒ及びＮｉ濃度の変化を示
す結果である。ここで、実施例１で使用した比較鋼Ｎ
０．１のＳＵＳ３１６Ｌと、Ｔｉを添加した本発明鋼Ｎ
ｏ．２の５００℃照射の結果も示した。比較鋼Ｎｏ．1
1、12 はＮｂ、Ｔａの添加量が少なく、無添加の比較鋼
Ｎｏ．１のＳＵＳ３１６Ｌと同等以上の照射誘起偏析
（粒界でのＣｒ濃度減少とＮｉ濃度増大）が起っている
が、本発明鋼Ｎｏ．２、８、９、10 はＣｒ、Ｎｉいず
れの照射誘起偏析も著しく抑制されていることがわか
る。
した。さらに実施例１と同様の電子照射を５００℃で実
施し、結晶粒界近傍の濃度変化をＥＤＸ分析により調べ
た。図３及び図４は、各々Ｃｒ及びＮｉ濃度の変化を示
す結果である。ここで、実施例１で使用した比較鋼Ｎ
０．１のＳＵＳ３１６Ｌと、Ｔｉを添加した本発明鋼Ｎ
ｏ．２の５００℃照射の結果も示した。比較鋼Ｎｏ．1
1、12 はＮｂ、Ｔａの添加量が少なく、無添加の比較鋼
Ｎｏ．１のＳＵＳ３１６Ｌと同等以上の照射誘起偏析
（粒界でのＣｒ濃度減少とＮｉ濃度増大）が起っている
が、本発明鋼Ｎｏ．２、８、９、10 はＣｒ、Ｎｉいず
れの照射誘起偏析も著しく抑制されていることがわか
る。
【００２７】また比較鋼Ｎｏ．１，11，12 では、照射
により粒界の移動が起っており、これは照射で材料中に
導入された点欠陥すなわち空孔と格子間原子の粒界への
流れが著しいためと考えられる。これに対し、本発明鋼
Ｎｏ．２，８，９，10 で粒界移動が起っていないこと
は、添加元素により空孔−格子間原子の相互消滅が促進
され、粒界へのこれら点欠陥の流れが抑制されているこ
とを示すもので、本発明の作用が明確に示されている一
現象であると考えられる。
により粒界の移動が起っており、これは照射で材料中に
導入された点欠陥すなわち空孔と格子間原子の粒界への
流れが著しいためと考えられる。これに対し、本発明鋼
Ｎｏ．２，８，９，10 で粒界移動が起っていないこと
は、添加元素により空孔−格子間原子の相互消滅が促進
され、粒界へのこれら点欠陥の流れが抑制されているこ
とを示すもので、本発明の作用が明確に示されている一
現象であると考えられる。
【００２８】〈実施例３〉図５は、実施例１の比較鋼Ｎ
ｏ．１のＳＵＳ３１６Ｌを母合金として、Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａを実施例１と同様の方法で溶解、
作製し、これら元素がどこまで固溶するかを調べたＸ線
回折の結果を示す。鋼種Ｎｏ．１３〜１８はそれぞれ上
記元素を１種類づつ添加されたもので、元素の添加量
は、重量比でＴｉ０.６％、Ｚｒ１.１４％、Ｈｆ２.２
４％、Ｖ０.６４％、Ｎｂ１.１７％、Ｔａ２.２７％で
ある。いずれの添加の場合も比較鋼Ｎｏ．１のＳＵＳ３
１６Ｌと同様にオーステナイト構造のピークしか観察さ
れず、この範囲で全ての添加元素が固溶可能であること
がわかる。これらの元素添加鋼は本発明鋼である。しか
しこれ以上の量を添加すると、いずれの元素添加の場合
も、フェライト相のピークが現われるため、脆化等の配
慮から添加量は、図５に示した鋼の場合を最大量とする
のが好ましい。
ｏ．１のＳＵＳ３１６Ｌを母合金として、Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａを実施例１と同様の方法で溶解、
作製し、これら元素がどこまで固溶するかを調べたＸ線
回折の結果を示す。鋼種Ｎｏ．１３〜１８はそれぞれ上
記元素を１種類づつ添加されたもので、元素の添加量
は、重量比でＴｉ０.６％、Ｚｒ１.１４％、Ｈｆ２.２
４％、Ｖ０.６４％、Ｎｂ１.１７％、Ｔａ２.２７％で
ある。いずれの添加の場合も比較鋼Ｎｏ．１のＳＵＳ３
１６Ｌと同様にオーステナイト構造のピークしか観察さ
れず、この範囲で全ての添加元素が固溶可能であること
がわかる。これらの元素添加鋼は本発明鋼である。しか
しこれ以上の量を添加すると、いずれの元素添加の場合
も、フェライト相のピークが現われるため、脆化等の配
慮から添加量は、図５に示した鋼の場合を最大量とする
のが好ましい。
【００２９】〈実施例４〉実施例１及び２で作製した本
発明鋼Ｎｏ．２，８，９，10，５，６の機械的性質を比
較鋼Ｎｏ．１と比較するため、引張試験を実施した。引
張試験片サイズは全長５０ｍｍ、平行部の長さ２０ｍ
ｍ、平行部断面形状２×２（ｍｍ）、平行部端のＲ形状
はＲ４である。図６は、室温で各鋼種につき２本ずつ引
張試験を行って得た伸び、引張強さ、０.２％耐力の結
果を示す。０.２％耐力はハッチングした棒の高さ、引
張強さはハッチング部分とその上の白抜きの棒を加えた
高さで表わした。０.２％耐力、引張強さは比較鋼Ｎ
ｏ．１と同等以上の値が、本発明鋼で得られる。また伸
びに関して、Ｚｒの添加鋼Ｎｏ．２で約２割程度の減少
がみられるが、原子炉内機器等の設計基準を十分上まわ
る良好な結果がいずれの元素を添加した場合にも得ら
れ、本発明鋼の機械的性質が構造材として好良であるこ
とがわかる。
発明鋼Ｎｏ．２，８，９，10，５，６の機械的性質を比
較鋼Ｎｏ．１と比較するため、引張試験を実施した。引
張試験片サイズは全長５０ｍｍ、平行部の長さ２０ｍ
ｍ、平行部断面形状２×２（ｍｍ）、平行部端のＲ形状
はＲ４である。図６は、室温で各鋼種につき２本ずつ引
張試験を行って得た伸び、引張強さ、０.２％耐力の結
果を示す。０.２％耐力はハッチングした棒の高さ、引
張強さはハッチング部分とその上の白抜きの棒を加えた
高さで表わした。０.２％耐力、引張強さは比較鋼Ｎ
ｏ．１と同等以上の値が、本発明鋼で得られる。また伸
びに関して、Ｚｒの添加鋼Ｎｏ．２で約２割程度の減少
がみられるが、原子炉内機器等の設計基準を十分上まわ
る良好な結果がいずれの元素を添加した場合にも得ら
れ、本発明鋼の機械的性質が構造材として好良であるこ
とがわかる。
【００３０】〈実施例５〉実施例４で述べた本発明鋼Ｎ
ｏ．２，８，９，10，５，６を２０×１×１（ｍｍ）角
に切り出し、誘導加熱炉内で、メタン−水素混合ガス雰
囲気中、１０５０℃で窒素を添加し、窒素含有量を約
０.０１，０.１０，０.２１ｗｔ％とした鋼を作製し
た。アルゴン中、１１５０℃で３０min均質固溶化処理
後、電顕試料を切り出して実施例１と同様の電子照射を
実施した結果（５００℃）、照射前昇温中及び電子照射
中に、粒内および粒界に多量の窒化物が０.２１ｗｔ％
窒素添加材において形成され、粒界での構成元素の濃度
変化は、比較鋼Ｎｏ．１以上となった。この結果よりＮ
含有量は０.１％を越えないことが好ましい。また、０.
１０％Ｎ添加材でも照射量が３ｄｐａを越えると、同様
の結果が得られるため高い照射線量を被むる部材への適
用は好ましくない。この場合３ｄｐａ以下の照射量で
は、照射誘起偏析は抑制される。０.０１％Ｎ添加材で
は１０ｄｐａの照射量でも全く問題なく実施例１（図１
及び図２）と同様の結果が得られた。
ｏ．２，８，９，10，５，６を２０×１×１（ｍｍ）角
に切り出し、誘導加熱炉内で、メタン−水素混合ガス雰
囲気中、１０５０℃で窒素を添加し、窒素含有量を約
０.０１，０.１０，０.２１ｗｔ％とした鋼を作製し
た。アルゴン中、１１５０℃で３０min均質固溶化処理
後、電顕試料を切り出して実施例１と同様の電子照射を
実施した結果（５００℃）、照射前昇温中及び電子照射
中に、粒内および粒界に多量の窒化物が０.２１ｗｔ％
窒素添加材において形成され、粒界での構成元素の濃度
変化は、比較鋼Ｎｏ．１以上となった。この結果よりＮ
含有量は０.１％を越えないことが好ましい。また、０.
１０％Ｎ添加材でも照射量が３ｄｐａを越えると、同様
の結果が得られるため高い照射線量を被むる部材への適
用は好ましくない。この場合３ｄｐａ以下の照射量で
は、照射誘起偏析は抑制される。０.０１％Ｎ添加材で
は１０ｄｐａの照射量でも全く問題なく実施例１（図１
及び図２）と同様の結果が得られた。
【００３１】〈実施例６〉実施例４で述べた本発明鋼Ｎ
ｏ．２，８，９，10，５，６を２０×１×１（ｍｍ）角
に切り出し、誘導加熱炉で、アンモニア−水素雰囲気
中、１０５０℃で炭素Ｃを添加し、０.０３及び０.０６
ｗｔ％Ｃの試料を作製した。アルゴン中、１１５０℃、
３０minの均質固溶化処理後、電顕試料を切り出し、実
施例１と同様の電子照射を実施した（５００℃）。この
結果、０.０６ｗｔ％Ｃ含有材では結晶粒界近傍に炭化
物が照射中形成し、１０ｄｐａ照射後の粒界でのＣｒ，
Ｎｉ濃度変化は、比較鋼Ｎｏ．１と同等以上となった。
しかし、０.０３ｗｔ％Ｃ含有材の場合は実施例１と同
様に、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａの添加による
照射誘起偏析防止効果は健全であった。従ってＣ含有量
は０.０３ｗｔ％以下とするのが好ましい。
ｏ．２，８，９，10，５，６を２０×１×１（ｍｍ）角
に切り出し、誘導加熱炉で、アンモニア−水素雰囲気
中、１０５０℃で炭素Ｃを添加し、０.０３及び０.０６
ｗｔ％Ｃの試料を作製した。アルゴン中、１１５０℃、
３０minの均質固溶化処理後、電顕試料を切り出し、実
施例１と同様の電子照射を実施した（５００℃）。この
結果、０.０６ｗｔ％Ｃ含有材では結晶粒界近傍に炭化
物が照射中形成し、１０ｄｐａ照射後の粒界でのＣｒ，
Ｎｉ濃度変化は、比較鋼Ｎｏ．１と同等以上となった。
しかし、０.０３ｗｔ％Ｃ含有材の場合は実施例１と同
様に、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａの添加による
照射誘起偏析防止効果は健全であった。従ってＣ含有量
は０.０３ｗｔ％以下とするのが好ましい。
【００３２】〈実施例７〉次に本発明鋼が適用される装
置例について説明する。図７は沸騰水型軽水炉（ＢＷ
Ｒ）炉心部の要部欠截概略斜視図である。図において、
１は中性子源パイプ、２は炉心支持板、３は中性子計装
管、４は制御棒、５はシュラウド、６は上部格子板であ
る。これらの構造物及び機器は軽水炉炉心を構成するも
ので、中性子照射量が多く、また２８８℃、７ＭＰａの
高温高圧水中下で用いられている。これら構造物及び機
器を本発明による鋼で作製することにより、中性子照射
下での粒界における構成元素の濃度変化が抑制され、照
射下での耐食性、照射誘起ＳＣＣ、粒界脆化の防止が計
れる。図７に示すものの他に、これら構造物および機器
間で使用されるパーツ等に本発明に係る鋼を用いること
で、同様の効果が得られる。さらに沸騰水型以外の水冷
却型原子炉の炉心部用構造物及び機器に本発明に係る鋼
を用いることで同様の効果が期待できる。
置例について説明する。図７は沸騰水型軽水炉（ＢＷ
Ｒ）炉心部の要部欠截概略斜視図である。図において、
１は中性子源パイプ、２は炉心支持板、３は中性子計装
管、４は制御棒、５はシュラウド、６は上部格子板であ
る。これらの構造物及び機器は軽水炉炉心を構成するも
ので、中性子照射量が多く、また２８８℃、７ＭＰａの
高温高圧水中下で用いられている。これら構造物及び機
器を本発明による鋼で作製することにより、中性子照射
下での粒界における構成元素の濃度変化が抑制され、照
射下での耐食性、照射誘起ＳＣＣ、粒界脆化の防止が計
れる。図７に示すものの他に、これら構造物および機器
間で使用されるパーツ等に本発明に係る鋼を用いること
で、同様の効果が得られる。さらに沸騰水型以外の水冷
却型原子炉の炉心部用構造物及び機器に本発明に係る鋼
を用いることで同様の効果が期待できる。
【００３３】前述の中性子源パイプ１、中性子計装管
３、制御棒挿入パイプ及び燃料集合体７のチャンネルボ
ックス及び燃料被覆管に実施例１〜６の本発明鋼を用い
ることにより、耐中性子照射ＳＣＣに優れたものが得ら
れる。これらの部材は鋼塊より熱間加工及び溶体化処理
後冷間加工と焼鈍の繰返しにより得られる。
３、制御棒挿入パイプ及び燃料集合体７のチャンネルボ
ックス及び燃料被覆管に実施例１〜６の本発明鋼を用い
ることにより、耐中性子照射ＳＣＣに優れたものが得ら
れる。これらの部材は鋼塊より熱間加工及び溶体化処理
後冷間加工と焼鈍の繰返しにより得られる。
【００３４】また、炉心支持板２、シュラウド５、上部
格子板６は本発明による鋼の鋼塊より熱間加工及び溶体
化処理により得られる。更に、炉心は以下の機器により
構成され、本発明に係る鋼はこれらの炉内構造物にも用
いることができる。ここで炉内構造物は、上鏡スプレイ
ノズル８、ベントノズル９、圧力容器蓋１０、圧力容器
フランジ１１、計測用ノズル１２、気水分離器１３、シ
ュラウドヘッド１４、給水入口ノズル１５、ジェットポ
ンプ１６、再循環水出口ノズル１７、蒸気乾燥器１８、
蒸気出口ノズル１９、給水スパージャー２０、炉心スプ
レイ用ノズル２１、下部炉心格子２２、再循環水入口ノ
ズル２３、バッフル板２４、制御棒案内管２５等であ
る。
格子板６は本発明による鋼の鋼塊より熱間加工及び溶体
化処理により得られる。更に、炉心は以下の機器により
構成され、本発明に係る鋼はこれらの炉内構造物にも用
いることができる。ここで炉内構造物は、上鏡スプレイ
ノズル８、ベントノズル９、圧力容器蓋１０、圧力容器
フランジ１１、計測用ノズル１２、気水分離器１３、シ
ュラウドヘッド１４、給水入口ノズル１５、ジェットポ
ンプ１６、再循環水出口ノズル１７、蒸気乾燥器１８、
蒸気出口ノズル１９、給水スパージャー２０、炉心スプ
レイ用ノズル２１、下部炉心格子２２、再循環水入口ノ
ズル２３、バッフル板２４、制御棒案内管２５等であ
る。
【００３５】また、本発明に係る鋼は炉内にインターナ
ルポンプを設けた新型転換炉（ＡＢＷＲ）及び加圧水型
原子炉（ＰＷＲ）にも適用できる。ＡＢＷＲ炉内構造は
前述のＢＷＲのジェットポンプ１６に代えて炉内にイン
ターナルポンプを設けたものであり、他はＢＷＲとほぼ
類似している。従って、このＡＢＷＲの炉内機器及び構
造物に対し前述のＢＷＲへの適用製品と同様に本発明に
係る合金が前述と同様に適用される。本発明に係る合金
を用いることにより安全性の高いものとすることができ
る。
ルポンプを設けた新型転換炉（ＡＢＷＲ）及び加圧水型
原子炉（ＰＷＲ）にも適用できる。ＡＢＷＲ炉内構造は
前述のＢＷＲのジェットポンプ１６に代えて炉内にイン
ターナルポンプを設けたものであり、他はＢＷＲとほぼ
類似している。従って、このＡＢＷＲの炉内機器及び構
造物に対し前述のＢＷＲへの適用製品と同様に本発明に
係る合金が前述と同様に適用される。本発明に係る合金
を用いることにより安全性の高いものとすることができ
る。
【００３６】図８はトカマク型核融合炉の概略断面図で
ある。図において、３１はダイバータ、３２は第１壁お
よび冷却パネル、３５はブランケット、３３は真空容器
である。これらの構造物および機器はトカマク型核融合
炉炉心を構成するもので、多量の中性子およびプラズマ
から漏洩する種々の粒子線の照射を受け、また冷却のた
めに水に接する設計となっており、高温水と接触するこ
とになる。これらの構造物および機器を本発明による鋼
で作製することにより、照射下で粒界の構造元素濃度の
変化を防止でき、耐食性の向上を計れる。
ある。図において、３１はダイバータ、３２は第１壁お
よび冷却パネル、３５はブランケット、３３は真空容器
である。これらの構造物および機器はトカマク型核融合
炉炉心を構成するもので、多量の中性子およびプラズマ
から漏洩する種々の粒子線の照射を受け、また冷却のた
めに水に接する設計となっており、高温水と接触するこ
とになる。これらの構造物および機器を本発明による鋼
で作製することにより、照射下で粒界の構造元素濃度の
変化を防止でき、耐食性の向上を計れる。
【００３７】これらのインバータ３１、第１壁３２及び
真空容器３３は水冷構造の本発明に係る鋼によって構成
される。ダイバータ３１、第１壁３２は冷却構造の金属
部材表面に低原子番号（例えばＳｉＣ，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ
Ｎ，Ａｌ2Ｏ3、セラミックス）からなるブロックが機械
的又は金属的に接合された構造を有する。これらに対し
ても本発明に係る鋼が用いられ、板材又はパイプによっ
て構成される。
真空容器３３は水冷構造の本発明に係る鋼によって構成
される。ダイバータ３１、第１壁３２は冷却構造の金属
部材表面に低原子番号（例えばＳｉＣ，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ
Ｎ，Ａｌ2Ｏ3、セラミックス）からなるブロックが機械
的又は金属的に接合された構造を有する。これらに対し
ても本発明に係る鋼が用いられ、板材又はパイプによっ
て構成される。
【００３８】核融合装置は図示されていないが、トロイ
ダルコイル３４の他、ポロイダルコイル、真空排気装置
を備えている。核融合装置には、他にオープン磁場系、
慣性閉込めのレーザー加熱系があり、これらのタイプに
も本発明に係る鋼が適用可能であり、高信頼性が得られ
る。
ダルコイル３４の他、ポロイダルコイル、真空排気装置
を備えている。核融合装置には、他にオープン磁場系、
慣性閉込めのレーザー加熱系があり、これらのタイプに
も本発明に係る鋼が適用可能であり、高信頼性が得られ
る。
【００３９】〈実施例８〉実施例７のＢＷＲ部品では、
約５×１０20ｎ／ｃｍ2以上の中性子照射を２８８℃、
７ＭＰａの高温高圧水環境下で被むることにより応力腐
食割れが発生した。これらの部品はオーステナイトステ
ンレス鋼ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３１６Ｌ
等で同様に起った。しかし実施例４で述べた本発明鋼Ｎ
ｏ．２，８，９，10，５，６を用いて上記部品を作製
し、同様の中性子照射をしたところ、１×１０22ｎ／ｃ
ｍ2の中性子照射を行っても応力腐食割れが生じなかっ
た。
約５×１０20ｎ／ｃｍ2以上の中性子照射を２８８℃、
７ＭＰａの高温高圧水環境下で被むることにより応力腐
食割れが発生した。これらの部品はオーステナイトステ
ンレス鋼ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３１６Ｌ
等で同様に起った。しかし実施例４で述べた本発明鋼Ｎ
ｏ．２，８，９，10，５，６を用いて上記部品を作製
し、同様の中性子照射をしたところ、１×１０22ｎ／ｃ
ｍ2の中性子照射を行っても応力腐食割れが生じなかっ
た。
【００４０】〈実施例９〉実施例１ないし６で説明した
オーステナイトステンレス鋼へのＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｔａの添加は単独添加の効果を明らかにした
例である。前述した様なこれらの元素の空孔との相互作
用力は、オーステナイトステンレス鋼中におけるこれら
元素の大きさに依存していることを種々の検討から発見
した。
オーステナイトステンレス鋼へのＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｔａの添加は単独添加の効果を明らかにした
例である。前述した様なこれらの元素の空孔との相互作
用力は、オーステナイトステンレス鋼中におけるこれら
元素の大きさに依存していることを種々の検討から発見
した。
【００４１】図９は、ＳＵＳ３１６Ｌ鋼中の１原子が占
める体積すなわち原子体積が添加元素の添加量でどのよ
うに変化するかを図５で示した様なＸ線回折結果から求
めたものである。添加量の増大と共に該原子体積が直線
的に増大することから、これら全ての元素はＳＵＳ３１
６Ｌ鋼の平均原子サイズよりも大きいオーバーサイズ元
素であることがわかる。この結果より、空孔とこれら元
素の相互作用力は、これら元素がＳＵＳ３１６Ｌ鋼中で
発現させる結晶格子を押し広げる弾性ひずみ場に起因し
ていることがわかった。
める体積すなわち原子体積が添加元素の添加量でどのよ
うに変化するかを図５で示した様なＸ線回折結果から求
めたものである。添加量の増大と共に該原子体積が直線
的に増大することから、これら全ての元素はＳＵＳ３１
６Ｌ鋼の平均原子サイズよりも大きいオーバーサイズ元
素であることがわかる。この結果より、空孔とこれら元
素の相互作用力は、これら元素がＳＵＳ３１６Ｌ鋼中で
発現させる結晶格子を押し広げる弾性ひずみ場に起因し
ていることがわかった。
【００４２】図９の直線の傾きより求めた定量的なＳＵ
Ｓ３１６Ｌ鋼中での各元素の大きさ（サイズファクタ
ー）を表３に示す。
Ｓ３１６Ｌ鋼中での各元素の大きさ（サイズファクタ
ー）を表３に示す。
【００４３】
【表３】
【００４４】この大きさはＨｆ＞Ｚｒ＞Ｎｂ＞Ｔｉ＞Ｖ
＞の順であった。従って、これら元素の空孔との相互作
用力はこの順で強く、その結果として点欠陥相互消滅量
もこの順で大きい。
＞の順であった。従って、これら元素の空孔との相互作
用力はこの順で強く、その結果として点欠陥相互消滅量
もこの順で大きい。
【００４５】一方、添加元素のサイズファクターの増大
に伴い、結晶粒内での二次欠陥（転移ループ、原子空孔
集合体、ボイド等）の形成量が減少するため、二次欠陥
形成に消費されて消滅する点欠陥量は、サイズファクタ
ーの増大とともに減少する。
に伴い、結晶粒内での二次欠陥（転移ループ、原子空孔
集合体、ボイド等）の形成量が減少するため、二次欠陥
形成に消費されて消滅する点欠陥量は、サイズファクタ
ーの増大とともに減少する。
【００４６】上記の点欠陥相互消滅量と二次欠陥形成に
消費される点欠陥量の和に比例して結晶粒界に流入する
点欠陥は減少すると考えられるため、結局、サイズファ
クターの中程度の大きさをもつＮｂやＴａを添加したと
き、粒界への点欠陥流入束がピークとなる。この結果、
図３及び図４に示すように、比較鋼Ｎo.11 やＮo.12そ
れぞれのＮｂ又はＴａ添加鋼で照射誘起偏析が増大す
る。
消費される点欠陥量の和に比例して結晶粒界に流入する
点欠陥は減少すると考えられるため、結局、サイズファ
クターの中程度の大きさをもつＮｂやＴａを添加したと
き、粒界への点欠陥流入束がピークとなる。この結果、
図３及び図４に示すように、比較鋼Ｎo.11 やＮo.12そ
れぞれのＮｂ又はＴａ添加鋼で照射誘起偏析が増大す
る。
【００４７】従って、照射誘起偏析を防止するにはサイ
ズファクターの小さなＶ，Ｔｉ又は逆に大きなＺｒやＨ
ｆを添加する場合、最低添加量は少なくて効果があり、
サイズファクターが中程度のＮｂやＴａを添加する場
合、最低添加量が多くないと効果が発現しない。
ズファクターの小さなＶ，Ｔｉ又は逆に大きなＺｒやＨ
ｆを添加する場合、最低添加量は少なくて効果があり、
サイズファクターが中程度のＮｂやＴａを添加する場
合、最低添加量が多くないと効果が発現しない。
【００４８】以上のことから、照射誘起偏析防止に効果
の発現する最小添加量を検討した結果、次のようになっ
た。即ち、重量比で最小添加量は、それぞれＴｉ：０．
４％、Ｚｒ：０．２％、Ｈｆ：０．２％、Ｖ：０．２、
Ｎｂ：１．０％、Ｔａ：１．０％を超える量である。し
かしながらその上限添加量は実施例３で述べた理由から
０.６を越えないことが好ましい。
の発現する最小添加量を検討した結果、次のようになっ
た。即ち、重量比で最小添加量は、それぞれＴｉ：０．
４％、Ｚｒ：０．２％、Ｈｆ：０．２％、Ｖ：０．２、
Ｎｂ：１．０％、Ｔａ：１．０％を超える量である。し
かしながらその上限添加量は実施例３で述べた理由から
０.６を越えないことが好ましい。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、耐照射誘起偏析に優れ
たオーステナイトステンレス鋼を、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｔａのうちのいずれか１種元素を添加し、ま
たＣ含有量は０．００１〜０．０３％、Ｎ含有量は０．
００１〜０．１％に制限して構成したので、それら添加
された元素は当該ステンレス鋼が中性子照射を受けた時
に、結晶粒界における当該ステンレス鋼の構成元素、例
えばＣｒ、Ｎｉの移動を防止でき、照射下で起きる結晶
粒界での構成元素の濃度変化すなわち照射誘起偏析を防
止でき、それに起因する材料の耐食性劣化、照射誘起応
力腐食割れ、粒界脆化、照射脆化を抑制することができ
る。
たオーステナイトステンレス鋼を、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｖ，Ｎｂ，Ｔａのうちのいずれか１種元素を添加し、ま
たＣ含有量は０．００１〜０．０３％、Ｎ含有量は０．
００１〜０．１％に制限して構成したので、それら添加
された元素は当該ステンレス鋼が中性子照射を受けた時
に、結晶粒界における当該ステンレス鋼の構成元素、例
えばＣｒ、Ｎｉの移動を防止でき、照射下で起きる結晶
粒界での構成元素の濃度変化すなわち照射誘起偏析を防
止でき、それに起因する材料の耐食性劣化、照射誘起応
力腐食割れ、粒界脆化、照射脆化を抑制することができ
る。
【００５０】従って、原子炉炉心及び核融合炉炉壁で中
性子照射を受ける機器部材を本発明の耐照射誘起偏析に
優れたオーステナイトステンレス鋼で構成することによ
り、各機器部材の安全性、信頼性の向上から原子炉及び
核融合炉の安全性、信頼性の向上に効果があり、ひいて
は、該機器部材の長寿命化による炉運転の経済性向上に
効果がある。
性子照射を受ける機器部材を本発明の耐照射誘起偏析に
優れたオーステナイトステンレス鋼で構成することによ
り、各機器部材の安全性、信頼性の向上から原子炉及び
核融合炉の安全性、信頼性の向上に効果があり、ひいて
は、該機器部材の長寿命化による炉運転の経済性向上に
効果がある。
【図１】照射による粒界Ｃｒ濃度の変化割合を示す図で
ある。
ある。
【図２】照射による粒界Ｎｉ濃度の変化割合を示す図で
ある。
ある。
【図３】照射による粒界近傍のＣｒ濃度変化を示す図で
ある。
ある。
【図４】照射による粒界近傍のＮｉ濃度変化を示す図で
ある。
ある。
【図５】本発明鋼及び比較鋼のＸ線回折パターンを示す
図である。
図である。
【図６】本発明鋼及び比較鋼の引張試験結果を示す図で
ある。
ある。
【図７】沸騰水型原子炉炉心の要部欠截斜視図である。
【図８】核融合炉の断面図である。
【図９】ＳＵＳ３１６Ｌ鋼の原子体積の元素添加量依存
を示す図である。
を示す図である。
１ 中性子源パイプ ２ 炉心支持板 ３ 中性子計装管 ４ 制御棒 ５ シュラウド ６ 上部格子板 ７ 燃料集合体用被覆管 ３１ ダイバータ ３２ 第１壁 ３５ ブランケット ３３ 真空容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泉谷 雅清 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 仲田 清智 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 正岡 功 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 高橋 平七郎 北海道札幌市西区八軒四条二丁目１番１号
Claims (7)
- 【請求項１】 重量比で、Ｃ：０．００１〜０．０３
％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：１５〜１
８％、Ｎｉ：８〜１５％を含有し、かつＴｉ：０.４％
を超え０.６％以下、Ｚｒ：０.２％を超え１.１４％以
下、Ｈｆ：０.２％を超え２.２４％以下、Ｖ：０.２％
を超え０.６４％以下、Ｎｂ：１.０％を超え１.１７％
以下およびＴａ：１.０％を超え２.２７％以下の１種以
上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物元素からなる
ことを特徴とする耐照射誘起偏析に優れたオーステナイ
トステンレス鋼。 - 【請求項２】 重量比で、Ｃ：０．００１〜０．０３
％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：１５〜１
８％、Ｎｉ：８〜１５％を含有し、かつＴｉ：０.４％
を超え０.６％以下、Ｚｒ：０.２％を超え１.１４％以
下、Ｈｆ：０.２％を超え２.２４％以下、Ｖ：０.２％
を超え０.６４％以下、Ｎｂ：１.０％を超え１.１７％
以下およびＴａ：１.０％を超え２.２７％以下の１種以
上と、Ｎ：０．００１〜０．１％とを含有し、残部Ｆｅ
及び不可避的不純物元素からなることを特徴とする耐照
射誘起偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼。 - 【請求項３】 重量比で、Ｃ：０．００１〜０．０３
％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：１５〜１
８％、Ｎｉ：８〜１５％、Ｍｏ：３％以下を含有し、か
つＴｉ：０.４％を超え０.６％以下、Ｚｒ：０.２％を
超え１.１４％以下、Ｈｆ：０.２％を超え２.２４％以
下、Ｖ：０.２％を超え０.６４％以下、Ｎｂ：１.０％
を超え１.１７％以下およびＴａ：１.０％を超え２.２
７％以下の１種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不
純物元素からなることを特徴とする耐照射誘起偏析に優
れたオーステナイトステンレス鋼。 - 【請求項４】 重量比で、Ｃ：０．００１〜０．０３
％、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：１５〜１
８％、Ｎｉ：８〜１５％、Ｍｏ：３％以下を含有し、か
つＴｉ：０.４％を超え０.６％以下、Ｚｒ：０.２％を
超え１.１４％以下、Ｈｆ：０.２％を超え２.２４％以
下、Ｖ：０.２％を超え０.６４％以下、Ｎｂ：１.０％
を超え１.１７％以下およびＴａ：１.０％を超え２.２
７％以下の１種以上と、Ｎ：０.００１〜０.１％とを含
有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物元素からなることを
特徴とする耐照射誘起偏析に優れたオーステナイトステ
ンレス鋼。 - 【請求項５】０.１ＭｅＶ以上のエネルギを有する中性
子が、５×１０20ｎ／cm2以上照射される環境で使用さ
れることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載
の耐照射誘起偏析に優れたオーステナイトステンレス
鋼。 - 【請求項６】原子炉圧力容器内に中性子源パイプ、炉心
支持板、中性子計装管、制御棒挿入パイプ、シュラウ
ド、上部格子板、燃料集合体被覆管及びチャンネルボッ
クスを構成物品として備えた原子炉において、前記構成
物品の少なくとも１つが請求項１ないし４いずれかに記
載の耐照射誘起偏析に優れたオーステナイトステンレス
鋼からなることを特徴とする原子炉。 - 【請求項７】水冷構造を有する真空容器内にプラズマ側
にセラミックタイルが設けられ水冷構造を有するダイバ
ータ及びプラズマ側にセラミックタイルが設けられ水冷
構造を有する第１壁及びブランケットを備えた核融合炉
において、該核融合炉の前記構成部品の少なくとも１つ
が請求項１ないし４いずれかに記載の耐照射誘起偏析に
優れたオーステナイトステンレス鋼からなることを特徴
とする核融合炉。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3222992A JPH0559494A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 耐照射誘起偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼 |
| US07/936,647 US5316597A (en) | 1991-09-03 | 1992-08-28 | A nuclear reactor comprising a reactor vessel and structural members made of an austenitic stainless steel having superior resistance to irradiation-induced segregation |
| EP92114846A EP0530725B1 (en) | 1991-09-03 | 1992-08-31 | Austenitic stainless steel having superior resistance to irradiation-induced segregation |
| DE69216723T DE69216723T2 (de) | 1991-09-03 | 1992-08-31 | Austentischer rostfreier Stahl mit hohe Beständigkeit gegen durch Strahlung verursachte Entmischung |
| KR1019920016019A KR930006173A (ko) | 1991-09-03 | 1992-09-03 | 조사 유도 차단에 우수한 내성을 가지는 오스테나이트(Austenitic) 스테인레스 스틸 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3222992A JPH0559494A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 耐照射誘起偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0559494A true JPH0559494A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=16791112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3222992A Pending JPH0559494A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 耐照射誘起偏析に優れたオーステナイトステンレス鋼 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5316597A (ja) |
| EP (1) | EP0530725B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0559494A (ja) |
| KR (1) | KR930006173A (ja) |
| DE (1) | DE69216723T2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005068674A1 (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | オーステナイト系ステンレス鋼及びその製造方法並びにそれを用いた構造物 |
| WO2008136354A1 (ja) | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Japan Atomic Energy Agency | 耐粒界腐食性および耐応力腐食割れ性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼およびオーステナイト系ステンレス鋼材の製造方法 |
| JP2014034694A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | ディーゼルエンジンｅｇｒクーラ用オーステナイト系ステンレス鋼およびディーゼルエンジン用ｅｇｒクーラ |
| WO2016006280A1 (ja) * | 2014-07-07 | 2016-01-14 | 株式会社日立製作所 | オーステナイト系ステンレス鋼とその製造方法 |
| CN108026620A (zh) * | 2015-10-30 | 2018-05-11 | 株式会社日立制作所 | 弥散强化型奥氏体系不锈钢钢材、该不锈钢钢材的制造方法和由该不锈钢钢材形成的制造物 |
| JP2020186423A (ja) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | 日本製鉄株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3218779B2 (ja) * | 1993-03-18 | 2001-10-15 | 株式会社日立製作所 | 耐中性子照射脆化に優れた構造部材及びそれに用いるオーステナイト鋼とその用途 |
| JP3235390B2 (ja) * | 1995-02-03 | 2001-12-04 | 株式会社日立製作所 | 析出強化型オーステナイト鋼単結晶及びその用途 |
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| FR2790089B1 (fr) * | 1999-02-23 | 2001-05-25 | Commissariat Energie Atomique | Procede de controle et/ou de prevision des proprietes physiques et/ou mecaniques et/ou chimiques d'un alliage metallique |
| CN113667903B (zh) * | 2021-08-11 | 2022-05-06 | 浙江久立特材科技股份有限公司 | 一种阶梯组织奥氏体不锈钢、无缝管及其制备方法和应用 |
| CN113936817B (zh) * | 2021-10-14 | 2024-03-22 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种具有阻氚以及耐腐蚀功能的聚变堆包层流道结构 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4560407A (en) * | 1981-03-20 | 1985-12-24 | Hitachi, Ltd. | Alloy for use in a radioactive ray environment and reactor core members |
| JPS6046177B2 (ja) * | 1981-03-20 | 1985-10-15 | 株式会社日立製作所 | 原子炉炉内機器の部材 |
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-
1991
- 1991-09-03 JP JP3222992A patent/JPH0559494A/ja active Pending
-
1992
- 1992-08-28 US US07/936,647 patent/US5316597A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-08-31 EP EP92114846A patent/EP0530725B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-08-31 DE DE69216723T patent/DE69216723T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-09-03 KR KR1019920016019A patent/KR930006173A/ko not_active Application Discontinuation
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Also Published As
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|---|---|
| DE69216723D1 (de) | 1997-02-27 |
| DE69216723T2 (de) | 1997-05-07 |
| KR930006173A (ko) | 1993-04-21 |
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