JPH0570902A - High cr alloy steel - Google Patents

High cr alloy steel

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JPH0570902A
JPH0570902A JP23809291A JP23809291A JPH0570902A JP H0570902 A JPH0570902 A JP H0570902A JP 23809291 A JP23809291 A JP 23809291A JP 23809291 A JP23809291 A JP 23809291A JP H0570902 A JPH0570902 A JP H0570902A
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JP
Japan
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weight
addition amount
alloy steel
creep rupture
present
Prior art date
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JP23809291A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Yamada
政之 山田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0570902A publication Critical patent/JPH0570902A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide high Cr alloy steel capable of enhancing creep strength without causing secular embrittlement. CONSTITUTION:This high Cr alloy steel consists of, by weight, 0.1-5-0% Y2O3, 0.05-0.30% C, <=0.3% Si, <=1.0% Mn, 0-3-2-0% Hi, 8.0-13.0% Cr, 0.5-2.0% Mo, 0.1-0.3% V, 0.03-0.30% Nb, 0.01-0.20% N, 0.1-3.0% W and the balance essentially Fe.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンの羽根や
ケーシング締付用ボルト等の構成材料として好適な高C
r合金鋼に係り、特にクリープ強度の向上および経年脆
化を低減等を図った高Cr合金鋼に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high C material suitable as a constituent material for a blade of a steam turbine, a bolt for fastening a casing or the like.
The present invention relates to r alloy steel, and more particularly to high Cr alloy steel with improved creep strength and reduced aging embrittlement.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、蒸気タービンの駆動に使用され
る蒸気は、最高温度が566℃、圧力が246kgf/cm2
であるが、熱効率の向上を図るため、近年その温度およ
び圧力をさらに引上げることが要請されている。
2. Description of the Related Art Generally, steam used for driving a steam turbine has a maximum temperature of 566 ° C. and a pressure of 246 kgf / cm 2
However, in order to improve the thermal efficiency, it has recently been required to further increase the temperature and pressure.

【0003】このような蒸気条件は、タービンを構成す
る部品材料の高温強度への依存性が高く、従来から蒸気
条件の向上を実現するため、高温強度材料の開発が進め
られ、例えば12%Cr系耐熱鋼等の耐熱鋼が実用化さ
れている。
Such steam conditions are highly dependent on the high temperature strength of the material constituting the turbine, and in order to realize the improvement of the steam conditions, the development of high temperature strength materials has been promoted, for example, 12% Cr. Heat resistant steels such as heat resistant steels have been put to practical use.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
材料の開発は、ロータやケーシング等の大型部品につい
てはもちろんであるが、その他、羽根やボルト等の高速
回転部品や耐圧部品についても極めて重要である。
By the way, the development of such materials is of course very important not only for large parts such as rotors and casings but also for high speed rotating parts such as blades and bolts and pressure resistant parts. Is.

【0005】すなわち、蒸気タービンの羽根には、高速
回転による遠心力が作用するので、高温強度が不足する
と、羽根はクリープ変形してロータから浮上がり、その
先端が静止部と接触するという事態に到ることがある。
また、ケーシングを密閉するのに用いられているボルト
には、当初弾性力に基づく一定の締付圧力が付与される
が、ケーシングに作用する蒸気圧力が常にボルトに作用
するため、ボルトはクリープ変形してその締付圧力が徐
々に低下し、ケーシングの密閉を保てなくなって蒸気漏
れが生じ、クリープ変形が蓄積された場合には、ボルト
自身が破断に到ることがある。
That is, since centrifugal force due to high-speed rotation acts on the blades of the steam turbine, if the high-temperature strength is insufficient, the blades will creep and float from the rotor, and the tips will contact the stationary portion. I may arrive.
In addition, the bolt used to seal the casing is initially given a certain tightening pressure based on the elastic force, but since the steam pressure acting on the casing always acts on the bolt, the bolt deforms due to creep deformation. Then, when the tightening pressure gradually decreases, the casing cannot be hermetically sealed to cause steam leakage, and creep deformation is accumulated, the bolt itself may be broken.

【0006】一方、これら蒸気タービンの羽根やボルト
の使用温度域は350〜550℃であるが、このような
温度で金属材料を長時間使用すると、脆化現象が生じて
靭性が低下する場合がある。これは、高温に長時間加熱
されることにより、金属組織が変化するのが原因である
が、高速回転する羽根や高引張応力下に置かれたボルト
が、その使用中に脆化することは、衝撃に対する抵抗力
が弱化することになり好ましくない。
On the other hand, the operating temperature range of the blades and bolts of these steam turbines is 350 to 550 ° C., but if a metal material is used for a long time at such a temperature, an embrittlement phenomenon may occur and the toughness may decrease. is there. This is because the metallographic structure changes due to being heated to a high temperature for a long time, but it is possible that a blade rotating at high speed or a bolt placed under high tensile stress becomes brittle during its use. However, the resistance to impact is weakened, which is not preferable.

【0007】このように、蒸気タービンの高温部に用い
られる羽根やボルトの材料には、クリープ特性に優れ、
かつ高温での経年脆化を生じさせない材料が要求され、
従来は、前述のように12%Cr系耐熱鋼が使用されて
いる。
As described above, the blades and bolts used in the high temperature part of the steam turbine have excellent creep characteristics,
And a material that does not cause aging embrittlement at high temperature is required,
Conventionally, 12% Cr-based heat-resistant steel has been used as described above.

【0008】この12%Cr系耐熱鋼は、他の同等の高
温強度を有する耐熱鋼よりも一般に安価であり、羽根材
として不可欠の振動減衰特性も優れているが、長時間の
使用により経年脆化現象が認められ、また蒸気タービン
の蒸気条件向上に対応するためには、高温強度が不足す
るという問題がある。
This 12% Cr heat-resisting steel is generally cheaper than other heat-resisting steels having the same high-temperature strength, and is excellent in vibration damping characteristics indispensable as a blade material. However, there is a problem that the high temperature strength is insufficient to cope with the improvement of the steam condition of the steam turbine.

【0009】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、経年脆化を生じさせることなく、かつクリープ
強度を向上させることができる高Cr合金鋼を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a high Cr alloy steel capable of improving creep strength without causing aging embrittlement.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
高Cr合金鋼は、酸化物が0.1〜5.0重量%、Cが
0.05〜0.30重量%、Siが0.3重量%以下、
Mnが1.0重量%以下、Niが0.3〜2.0重量
%、Crが8.0〜13.0重量%、Moが0.5〜
2.0重量%、Vが0.1〜0.3重量%、Nbが0.
03〜0.30重量%、Nが0.01〜0.20重量
%、Wが0.1〜3.0重量%、残部が実質的にFeか
らなることを特徴としている。
MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS AND ACTION The high Cr alloy steel according to the present invention contains 0.1 to 5.0% by weight of oxide, 0.05 to 0.30% by weight of C, and 0. 3% by weight or less,
Mn is 1.0 wt% or less, Ni is 0.3 to 2.0 wt%, Cr is 8.0 to 13.0 wt%, and Mo is 0.5 to.
2.0% by weight, V 0.1 to 0.3% by weight, Nb 0.
It is characterized in that it is 03 to 0.30% by weight, N is 0.01 to 0.20% by weight, W is 0.1 to 3.0% by weight, and the balance is substantially Fe.

【0011】ここで、酸化物は、その分散によって転位
の移動を阻止し、クリープ破断強度を付与するために用
いられるものであり、微細かつ均一に分散させることが
有効である。そして、そのためには、添加量は0.1重
量%以上は必要である。しかしながら、5.0重量%を
超えると酸化物量が過剰となり、逆にクリープ破断強度
が低下するとともに、靭性も低下してしまう。
Here, the oxide is used for preventing the movement of dislocations by its dispersion and imparting the creep rupture strength, and it is effective to disperse the oxide finely and uniformly. For that purpose, the addition amount is required to be 0.1% by weight or more. However, if it exceeds 5.0% by weight, the amount of oxide becomes excessive, and on the contrary, the creep rupture strength decreases and the toughness also decreases.

【0012】したがって、酸化物の添加量は、0.1〜
5.0重量%とする。なお、好ましい添加量は、0.3
〜2.5重量%である。
Therefore, the addition amount of the oxide is 0.1-0.1%.
It is set to 5.0% by weight. The preferable addition amount is 0.3.
~ 2.5% by weight.

【0013】なお、酸化物としては、高温で安定であ
り、かつ入手も容易なY2 3 が好ましい。但し、これ
以外の酸化物でも同様の効果が期待できる。
As the oxide, Y 2 O 3 which is stable at high temperature and easily available is preferable. However, similar effects can be expected with other oxides.

【0014】また、本発明において、C(炭素)は、焼
入れ時におけるオーステナイト相を安定にし、さらに炭
化物を生成してクリープ破断強度を高めるために用いら
れるものであり、そのためには0.05重量%以上は必
要である。しかしながら、添加量が0.30重量%を超
えると炭化物が過剰となり、かえってクリープ破断強度
が低下してしまう。
Further, in the present invention, C (carbon) is used for stabilizing the austenite phase during quenching and further for forming carbides to enhance the creep rupture strength, and for that purpose, 0.05 wt. % Or more is necessary. However, if the addition amount exceeds 0.30% by weight, the carbides become excessive and the creep rupture strength is rather lowered.

【0015】したがって、Cの添加量は、0.05〜
0.30重量とする。好ましくは、0.08〜0.20
重量%である。
Therefore, the addition amount of C is from 0.05 to
The weight is 0.30. Preferably 0.08-0.20
% By weight.

【0016】また、本発明において、Si(シリコン)
は、溶解時の脱酸剤として添加されるものであるが、そ
の添加量が多くなると、その一部が酸化物として鋼中に
残留し、靭性に悪影響を及ぼすのみならず、δフェライ
ト相やラーベス相を生成するよう作用し、経年脆化をも
たらす。
Further, in the present invention, Si (silicon)
Is added as a deoxidizing agent at the time of melting, but when the addition amount increases, a part thereof remains in the steel as an oxide, which not only adversely affects the toughness, but also the δ ferrite phase and It acts to generate the Laves phase and causes aging embrittlement.

【0017】したがって、Siの添加量は、0.3重量
%以下とする。好ましくは、0.1重量%以下である。
Therefore, the addition amount of Si is set to 0.3% by weight or less. It is preferably 0.1% by weight or less.

【0018】また、本発明において、Mn(マンガン)
は、Siと同様に溶解時の脱酸・脱硫剤として添加され
るものであるが、その添加量が多量になると、クリープ
破断強度や靭性が低下する。
Further, in the present invention, Mn (manganese)
Similar to Si, is added as a deoxidizing / desulfurizing agent at the time of dissolution, but if the amount of addition is large, the creep rupture strength and toughness decrease.

【0019】したがって、Mnの添加量は、1.0重量
%以下とする。好ましくは、0.3〜0.8重量%であ
る。
Therefore, the addition amount of Mn is set to 1.0% by weight or less. Preferably, it is 0.3 to 0.8% by weight.

【0020】また、本発明において、Ni(ニッケル)
は、オーステナイト生成元素として添加されるもので、
焼入れ時のオーステナイト相を安定にし、δフェライト
相の生成を防止するのに有効であるが、そのためには、
0.3重量%を超える添加量が必要である。しかしなが
ら、2.0重量%を超えて添加すると、クリープ破断強
度が極端に低下し、またAc1変態温度が低下する。
Further, in the present invention, Ni (nickel) is used.
Is added as an austenite forming element,
It is effective in stabilizing the austenite phase during quenching and preventing the formation of the δ ferrite phase.
It is necessary to add more than 0.3% by weight. However, if it is added in an amount of more than 2.0% by weight, the creep rupture strength is extremely lowered and the A c1 transformation temperature is lowered.

【0021】したがって、Niの添加量は、0.3〜
2.0重量%とする。好ましくは、0.5〜1.5重量
%である。
Therefore, the amount of Ni added is 0.3 to
It is set to 2.0% by weight. It is preferably 0.5 to 1.5% by weight.

【0022】また、本発明において、Cr(クロム)
は、高温環境下での酸化を防止するとともに、クリープ
破断強度の向上を図るために用いられる元素であるが、
そのためには、8.0重量%以上の添加量が必要であ
る。しかしながら、その添加量が13.0重量%を超え
ると、δフェライト相が生成されて靭性やクリープ破断
強度が低下してしまう。
Further, in the present invention, Cr (chrome)
Is an element used to prevent oxidation in a high temperature environment and improve creep rupture strength.
For that purpose, the addition amount of 8.0% by weight or more is necessary. However, if the addition amount exceeds 13.0% by weight, the δ ferrite phase is generated and the toughness and the creep rupture strength decrease.

【0023】したがって、Crの添加量は、8.0〜1
3.0重量%とする。好ましくは、9.0〜12.0重
量%である。
Therefore, the addition amount of Cr is 8.0 to 1
3.0% by weight. Preferably, it is 9.0 to 12.0% by weight.

【0024】また、本発明において、Mo(モリブデ
ン)は、クリープ破断強度の向上を図り、また焼戻し脆
化を防止するために用いられるものであるが、そのため
には、少なくとも0.5重量%以上の添加量が必要とな
る。しかしながら、その添加量が2.0重量%を超える
と、δフェライト相が生成されて、靭性やクリープ破断
強度が低下する。
In the present invention, Mo (molybdenum) is used for improving creep rupture strength and preventing temper embrittlement. For that purpose, at least 0.5% by weight or more is used. Is required. However, if the addition amount exceeds 2.0% by weight, a δ ferrite phase is generated, and the toughness and creep rupture strength decrease.

【0025】したがって、Moの添加量は、0.5〜
2.0重量%とする。好ましくは、0.7〜1.5重量
である。
Therefore, the addition amount of Mo is 0.5 to
It is set to 2.0% by weight. Preferably, it is 0.7 to 1.5 weight.

【0026】また、本発明において、V(バナジウム)
は、クリープ破断強度を向上させるために用いられるも
のであるが、そのためには、0.1重量%以上の添加量
が必要である。しかしながら、その添加量が0.3重量
%を超えると、δフェライト相が生成され、靭性やクリ
ープ破断強度が低下する。
In the present invention, V (vanadium)
Is used for improving the creep rupture strength, but for that purpose, the addition amount of 0.1% by weight or more is required. However, if the addition amount exceeds 0.3% by weight, a δ ferrite phase is generated, and the toughness and creep rupture strength decrease.

【0027】したがって、Vの添加量は、0.1〜0.
3重量%とする。好ましくは、0.15〜0.27重量
%である。
Therefore, the addition amount of V is 0.1 to 0.
3% by weight. It is preferably 0.15 to 0.27% by weight.

【0028】また、本発明において、Nb(ニオブ)
は、結晶粒を微細にして延・靭性を向上させるととも
に、炭化物や炭・窒化物を形成してマトリクス中に微細
に分散析出させ、クリープ破断強度を著しく改善させる
ために用いられるものであるが、そのためには、少なく
とも0.03重量%以上の添加量が必要である。しかし
ながら、その添加量が0.3重量%を超えると、δフェ
ライト相が生成され、また塊状の炭化物や炭・窒化物が
生じることにより、靭性やクリープ破断が低下してしま
う。
Further, in the present invention, Nb (niobium)
Is used for making the crystal grains finer to improve the ductility and toughness, and at the same time forming carbides or charcoal / nitrides to finely disperse and precipitate them in the matrix to significantly improve the creep rupture strength. For that purpose, the addition amount of at least 0.03% by weight or more is necessary. However, if the addition amount exceeds 0.3% by weight, a δ ferrite phase is generated, and massive carbides or carbon / nitrides are generated, resulting in a decrease in toughness and creep rupture.

【0029】したがって、Nbの添加量は、0.03〜
0.30重量%とする。好ましくは、0.05〜0.1
5重量%である。
Therefore, the amount of Nb added is from 0.03 to
0.30% by weight. Preferably 0.05-0.1
It is 5% by weight.

【0030】また、本発明において、N(窒素)は、フ
ェライト相の生成を抑制するとともに、Nbの炭・窒化
物を形成するために用いられるものであるが、そのため
には、0.01重量%以上の添加量が必要である。しか
しながら、その添加量が0.20重量%を超えると、靭
性が低下する。
Further, in the present invention, N (nitrogen) is used for suppressing the formation of ferrite phase and forming carbon / nitride of Nb. % Or more is required. However, if the addition amount exceeds 0.20% by weight, the toughness decreases.

【0031】したがって、Nの添加量は、0.01〜
0.20重量%とする。好ましくは、0.03〜0.0
8重量%である。
Therefore, the amount of N added is 0.01 to.
0.20% by weight. Preferably 0.03 to 0.0
8% by weight.

【0032】また、本発明において、W(タングステ
ン)は、Moと同様マトリクス中に固溶させてクリープ
破断強度を向上させるために用いられるものであるが、
そのためには、0.1重量%以上の添加量が必要とな
る。しかしながら、その添加量が3.0重量%を超える
と、靭性が低下してしまう。
Further, in the present invention, W (tungsten) is used to form a solid solution in the matrix like Mo to improve the creep rupture strength.
For that purpose, the addition amount of 0.1% by weight or more is required. However, if the addition amount exceeds 3.0% by weight, the toughness will be reduced.

【0033】したがって、Wの添加量は、0.1〜3.
0重量%とする。好ましくは、0.5〜1.5重量%で
ある。
Therefore, the addition amount of W is 0.1-3.
0% by weight. It is preferably 0.5 to 1.5% by weight.

【0034】なお、本発明においては、B(ボロン)を
添加することが望ましい。即ち、Bには、焼入れ性を向
上させるとともに、クリープ破断強度を向上させる作用
があるからである。但し、0.01重量%を超えて添加
すると、製造加工中に割れが生じ易くなるため、Bの添
加量は、0.01重量%以下とする。好ましくは、0.
003〜0.008重量%である。
In the present invention, it is desirable to add B (boron). That is, B has the effects of improving hardenability and creep rupture strength. However, if added in excess of 0.01% by weight, cracking tends to occur during the manufacturing process, so the addition amount of B is set to 0.01% by weight or less. Preferably, 0.
It is 003 to 0.008% by weight.

【0035】本発明に係る高Cr合金鋼の好ましい製造
方法は、酸化物および合金の粉末をメカニカルアロイン
グ処理を施し混合した後、押し出し成形または鍛造また
は圧延またはHIP処理を施し、その後、焼入れ、焼戻
しを行うことである。
A preferred method for producing a high Cr alloy steel according to the present invention is that the oxide and alloy powders are mechanically alloyed and mixed, and then subjected to extrusion molding, forging, rolling or HIP treatment, followed by quenching, It is to temper.

【0036】詳述すると、まず真空高周波炉によって、
合金元素を添加した高Cr合金鋼のメルティングストッ
クを溶製した後、メルティングストックを真空中で再溶
解し、Arガスアトマイズ法により母合金粉末を製作す
る。この母合金粉末とY2 3 等との酸化物粉末を混合
し、攪拌型ボールミルを用いてメカニカルアロイング処
理を行う。その後、押し出し成形、鍛造、圧延またはH
IP処理を施す。さらに、その後、焼入れおよび焼戻し
を行うことにより、マトリックスの組織や炭化物あるい
は炭・窒化物等の分散析出状態を整える。こうして得ら
れた合金鋼を、例えばタービン部品等の所望の形状に切
削加工して成形する。
More specifically, first, by a vacuum high frequency furnace,
After melting the melting stock of high Cr alloy steel to which alloying elements are added, the melting stock is remelted in a vacuum and a master alloy powder is manufactured by the Ar gas atomizing method. This mother alloy powder and an oxide powder of Y 2 O 3 or the like are mixed and mechanically alloyed by using a stirring ball mill. After that, extrusion, forging, rolling or H
IP processing is performed. Further, thereafter, quenching and tempering are performed to adjust the structure of the matrix and the dispersed and precipitated state of carbides, charcoal, nitrides and the like. The alloy steel thus obtained is cut and formed into a desired shape such as a turbine part.

【0037】なお、羽根の場合には鍛練したビレットを
適当な大きさに切断後、1100〜1200℃程度の温
度に加熱し、型鍛造により羽根形状に成形してから焼入
れおよび焼戻し処理を行い、次いで最終寸法に機械加工
することもある。
In the case of a blade, a wrought billet is cut into an appropriate size, heated to a temperature of about 1100 to 1200 ° C., and then shaped into a blade by die forging, followed by quenching and tempering. It may then be machined to final dimensions.

【0038】[0038]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0039】表1に実施例1〜8および比較例1〜7を
示す。
Table 1 shows Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 7.

【0040】即ち、表1の実施例1〜8および比較例4
〜7について、所定の合金組成になるように原料を配合
し、真空高周波炉によって高Cr合金鋼のメルティング
ストックを溶製した後、メルティングストックを真空中
で再溶解し、Arガスアトマイズ法により母合金粉末を
製作した。次いで、この各母合金粉末とY2 3 の酸化
物粉末を混合し、攪拌型ボールミルを用いてメカニカル
アロイング処理を行った。処理後の粉末を軟鋼製の容器
に充填し、400℃加熱、真空脱気した後に密封した。
その後、高温等圧プレスにより焼結し、焼結後容器から
取り出して1200℃に加熱してハンマ鍛造を行い、直
径30mmの丸棒に鍛伸した。
That is, Examples 1 to 8 and Comparative Example 4 in Table 1
For ~ 7, the raw materials were blended so as to have a predetermined alloy composition, the melting stock of the high Cr alloy steel was melted by the vacuum high frequency furnace, and then the melting stock was remelted in vacuum, and the Ar gas atomization method was used. A mother alloy powder was produced. Next, the mother alloy powders and the Y 2 O 3 oxide powders were mixed and mechanically alloyed using a stirring ball mill. The treated powder was filled in a mild steel container, heated at 400 ° C., deaerated in vacuum, and then sealed.
Then, it was sintered by a high temperature isostatic press, taken out from the container after sintering and heated to 1200 ° C. for hammer forging, and forged into a round bar having a diameter of 30 mm.

【0041】なお、比較例1〜3については、所定の合
金組成になるように原料を配合して高周波真空溶解で溶
解後、金型に鋳込んでインゴットを得た。このインゴッ
トの表面を機械加工で削り落した後、重油炉に装入し、
1200℃に加熱してハンマ鍛造を行い、直径30mmの
丸棒に鍛伸した。なお、比較例1,2の組成はそれぞれ
従来より使用されている12Cr系耐熱鋼であるMel
−Trol H−46およびCrucible 422
に相当し、比較例3は本発明にかかる合金鋼と同様の組
成であるが、Siのみが従来材と同等の高レベルになっ
ている。
In Comparative Examples 1 to 3, raw materials were blended so as to have a predetermined alloy composition, melted by high frequency vacuum melting, and then cast into a mold to obtain ingots. After scraping off the surface of this ingot by machining, put it in a heavy oil furnace,
Hammer forging was performed by heating to 1200 ° C., and forged into a round bar having a diameter of 30 mm. In addition, the compositions of Comparative Examples 1 and 2 are Mel, which is a conventionally used 12Cr heat-resistant steel, respectively.
-Trol H-46 and Crucible 422
Comparative Example 3 has the same composition as the alloy steel according to the present invention, but only Si has a high level equivalent to that of the conventional material.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】上記のようにして得られた丸棒を、後述す
る各試験の試験片が採取できる長さに切断し、その夫々
を1120℃に2時間加熱保持し、しかる後室温の油に
投入して焼入れし、ひき続き電気炉にて590℃で3時
間加熱して焼戻し、さらに650℃で3時間焼戻した。
この熱処理を終えた各素材を2群に分け、その一方はそ
のまま機械加工して試験片を作製し、引張試験、クリー
プ破断試験およびシャルピー衝撃試験を行った。他方は
熱処理後、600℃の電気炉にて1万時間加熱した後、
機械加工して試験片を作製し、シャルピー衝撃試験を行
った。これらの試験結果を表2に示す。
The round bar obtained as described above was cut into lengths capable of collecting test pieces for each test described below, and each was heated and held at 1120 ° C. for 2 hours, and then put into oil at room temperature. Then, it was quenched and subsequently heated in an electric furnace at 590 ° C. for 3 hours to be tempered, and further at 650 ° C. for 3 hours.
Each material that had been subjected to this heat treatment was divided into two groups, and one of them was machined as it was to prepare a test piece, which was subjected to a tensile test, a creep rupture test and a Charpy impact test. On the other side, after heat treatment, after heating in an electric furnace at 600 ° C for 10,000 hours,
A test piece was prepared by machining and a Charpy impact test was performed. The results of these tests are shown in Table 2.

【0044】引張試験は室温で行い、表2には破断後の
伸び、絞りも合わせて示してある。また、クリープ破断
試験は試験温度、応力を変えて二通りの条件で行い、表
中に夫々の条件で破断に至るのに要した時間(破断時
間)を示した。さらに、シャルピー衝撃試験は室温から
200℃までの範囲の複数の温度で実施し、破面遷移温
度を求めた。
The tensile test was conducted at room temperature, and Table 2 also shows elongation after breakage and drawing. Further, the creep rupture test was conducted under two different conditions by changing the test temperature and stress, and the table shows the time (rupture time) required to reach the rupture under each condition. Furthermore, the Charpy impact test was carried out at a plurality of temperatures ranging from room temperature to 200 ° C. to determine the fracture surface transition temperature.

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】表2に示した試験結果から、本実施例によ
る合金鋼は600℃、650℃のいずれの温度において
も比較例に比べて格段に優れたクリープ破断特性を示す
ことが判る。さらに、600℃にて1万時間加熱した後
の破断遷移温度の変化を見ると、比較例はいずれも60
℃程度の上昇が見られるのに対して、実施例1〜8はS
i量が0.03〜0.06%であるため破面遷移温度の
上昇は8〜12℃にとどまっており、経年脆化が低く抑
えられていることが判る。
From the test results shown in Table 2, it can be seen that the alloy steels according to the present example show markedly superior creep rupture properties at both temperatures of 600 ° C. and 650 ° C. as compared with the comparative example. Furthermore, looking at the change in rupture transition temperature after heating at 600 ° C. for 10,000 hours, it was found that 60
In contrast to the increase of about 0 ° C., Examples 1 to 8 have S
Since the i amount is 0.03 to 0.06%, the increase in the fracture surface transition temperature is 8 to 12 ° C., and it can be seen that the aged embrittlement is suppressed to a low level.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る高C
r合金鋼によれば、延性を損なうことなくクリープ特性
の大幅向上が実現できるとともに、経年脆化現象を大幅
に軽減することができる。したがって、蒸気タービンの
羽根やボルト等に採用することにより、蒸気条件が向上
できるとともに、タービンの安定運用が図れるようにな
る等の効果が奏される。
As described above, the high C according to the present invention
According to the r alloy steel, the creep characteristics can be significantly improved without impairing the ductility, and the aged embrittlement phenomenon can be significantly reduced. Therefore, by adopting the blades and bolts of the steam turbine, the steam condition can be improved, and the turbine can be stably operated.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量比で、酸化物が0.1〜5.0%、
Cが0.05〜0.30%、Siが0.3%以下、Mn
が1.0%以下、Niが0.3〜2.0%、Crが8.
0〜13.0%、Moが0.5〜2.0%、Vが0.1
〜0.3%、Nbが0.03〜0.30%、Nが0.0
1〜0.20%、Wが0.1〜3.0%、残部が実質的
にFeからなることを特徴とする高Cr合金鋼。
1. A weight ratio of oxide is 0.1 to 5.0%,
C is 0.05 to 0.30%, Si is 0.3% or less, Mn
Is 1.0% or less, Ni is 0.3 to 2.0%, and Cr is 8.
0-13.0%, Mo 0.5-2.0%, V 0.1
~ 0.3%, Nb 0.03 to 0.30%, N 0.0
1 to 0.20%, W 0.1 to 3.0%, and the balance being substantially Fe.
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