JPH07286247A - 高強度フェライト系耐熱鋼 - Google Patents

高強度フェライト系耐熱鋼

Info

Publication number
JPH07286247A
JPH07286247A JP7854494A JP7854494A JPH07286247A JP H07286247 A JPH07286247 A JP H07286247A JP 7854494 A JP7854494 A JP 7854494A JP 7854494 A JP7854494 A JP 7854494A JP H07286247 A JPH07286247 A JP H07286247A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
strength
ferritic heat
resistant steel
toughness
heat resistant
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.)
Pending
Application number
JP7854494A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisashi Naoi
久 直井
Hiroyuki Mimura
裕幸 三村
Tetsuo Ishizuka
哲夫 石塚
Toshio Fujita
利夫 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP7854494A priority Critical patent/JPH07286247A/ja
Publication of JPH07286247A publication Critical patent/JPH07286247A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 超超臨界圧条件下で使用されるボイラ鋼管用
の高強度・高靱性のフェライト系耐熱鋼を提供する。 【構成】 MoとWの添加量の適正化をはかり、またC
oとBの積極的な利用などにより、高温強度の優れたフ
ェライト系耐熱鋼において、SiとAlの適正添加によ
り時効後靱性と水蒸気酸化特性に優れたボイラ材料を得
る。その化学成分はSi:0.21〜0.50%、A
l:0.002〜0.05%、C:0.02〜0.15
%未満、Mn:0.05〜1.50%、Cr:8.0〜
13.0%、Mo:0.5%超〜1.5%、W:1.0
0%超〜4.00%、V:0.05〜0.30%、N
b:0.02〜0.15%、Co:5.0%以下、B:
0.0010〜0.02%、N:0.01〜0.11
%、Si+10Al:0.80%以下である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高温クリープ特性、靱
性と耐酸化特性に優れた高強度フェライト系耐熱鋼に関
し、さらに詳しくはボイラ用鋼管用鋼などに係わるもの
である。
【0002】
【従来の技術】最近、熱効率を向上させる観点から、火
力発電においては蒸気条件の高温高圧化が進められ、現
行の538℃/246kgf/cm2 から593℃/3
16kgf/cm2 、さらには649℃/352kgf
/cm2 という、いわゆる超々臨界圧条件に引き上げよ
うとしている。このような動向に伴い、ボイラ管などの
材料選択にあたっては耐酸化性と高温強度の観点から、
現在使われている2・1/4Cr−Mo鋼は適用できな
くなる。一方、18−8オーステナイト系耐熱鋼の適用
が考えられるが、コストアップなどの問題がある。従っ
て、この二者の間に位置する耐酸化特性を有し、かつ高
強度、高靱性のフェライト系耐熱鋼の開発が望まれてい
る。
【0003】他方、このような用途には、これまで9C
r−1Mo鋼および9Cr−2Mo鋼などの高クロムフ
ェライト系耐熱鋼も用いられてきたが、これらは何れも
上記の蒸気条件では全ての特性を満足しないので適用で
きない。なお、その他の関連技術として、特開昭62−
297435号、特開昭62−297436号、特開昭
63−89644号の各公報等に記載のものがある。ま
た、特開平4−371551号公報には、Mo,W,N
b,VおよびBの複合添加によりクリープ強度の向上を
はかる技術が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のような事情を踏
まえて、本発明は、超々臨界圧ボイラなどの素材として
使用できるような高強度、高靱性を有し、かつ耐酸化特
性に優れたフェライト系耐熱鋼を提供することを目的と
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するためになされたものであり、合金成分の最適化
をはかり、MoとWの添加量を適正化すると同時に、C
oおよびBの積極的な利用などにより、高温強度を改善
した高強度フェライト系耐熱鋼において、SiとAlの
適正なる添加により、靱性および耐酸化特性に優れ、か
つ高クリープ強度を維持した鋼を得るようにしたもので
ある。
【0006】すなわち、本発明の要旨とするところは、
下記のとおりである。重量%でC:0.02〜0.15
%未満、Mn:0.05〜1.50%、Cr:8.00
〜13.00%、Ni:0.01〜1.50%、Mo:
0.50%超〜1.0%、W:1.00%超〜4.00
%、V:0.05〜0.30%、Nb:0.02〜0.
15%、Co:5.0%以下、B:0.0010〜0.
02%、N:0.01〜0.11%を含有し、さらにS
i:0.21〜0.50%、Al:0.002〜0.0
5%、かつSi+10Alを0.80%以下含有し、残
部がFeおよび不可避的不純物からなる優れた高温強度
と十分な靱性と耐酸化特性を有する高強度フェライト系
耐熱鋼。
【0007】
【作用】以下、本発明の各成分の限定理由について説明
する。Cは主にMC(Mは合金元素を指す、以下も同
じ)およびM236 型の炭化物として析出し、強度およ
び靱性に大きな影響を及ぼす元素である。Cが0.02
%未満では析出量が少なく、強化に不十分であり、また
0.15%以上では靱性が低下するとともに、炭化物の
凝集粗大化が促進され、高温長時間側のクリープ破断強
度を低下させるので、0.02〜0.15%未満に限定
する。
【0008】Mnはδフェライトの生成を抑制し、相バ
ランス上最低0.05%が必要であるが、1.50%を
超えると高温強度を低下させるので、上限は1.50%
とした。Crは高温耐酸化性を確保する上で必要不可欠
な元素であり、M236 型炭化物を析出させる効果も有
する。Crが8.00%未満では高温での耐酸化性が不
足となり、高温強度も低下する。一方、Crが13.0
0%超ではδフェライトの抑制が難しくなり、強度と靱
性が損なわれるので、Cr量は8.00〜13.00%
に限定する。
【0009】Niはオーステナイト生成元素であり、δ
フェライトを抑制する効果を有し、靱性にも有益な影響
を及ぼす。Niは最低0.01%が必要であるが、1.
50%超では析出物の凝集粗大化を招くため、0.01
〜1.50%の範囲とした。Moは固溶体強化をもたら
すと同時にM236 を安定化させ、高温強度を向上させ
る。Moが0.50%以下では効果が小さく、また1.
0%超ではδフェライトの生成を促進すると同時に、M
6 CとLaves相の析出および凝集粗大化を促進させ
るので、0.50%超〜1.0%の範囲とした。
【0010】Wは固溶体強化とM236 の微細析出の効
果を奏すると同時に、炭化物の凝集粗大化を抑制し、高
温長時間側のクリープ破断強度を著しく向上させる。W
は最低1.00%超が必要であるが、4.00%を超え
るとδフェライトと粗大なLaves相が生成しやすく
なり、高温強度と靱性を低下させるため、1.00%超
〜4.00%の範囲とした。
【0011】Vは微細な炭窒化物として析出し、高温強
度を高める働きを有する。Vが0.05%未満では効果
が不十分であり、また0.30%超ではV(C、N)の
粗大化を招くだけではなく、M236 として析出し得る
C量を減少させ、逆に高温強度を低下させるので、0.
05〜0.30%の範囲に限定する。Nbは炭窒化物と
して析出し、強度を高めるのに有効である。最低0.0
2%が必要であるが、0.15%を超えて添加すると、
焼ならし温度ではマトリックスに完全に溶けきれず、十
分な強化効果が得られないので、0.02〜0.15%
に限定する。
【0012】Nは窒化物または炭窒化物を析出させ、高
温強度を高める重要な元素の一つである。Nは最低0.
01%は必要であるが、0.11%を超えると窒化物の
粗大化と靱性の低下をもたらすだけではなく、製造上で
も困難となるため、0.01〜0.11%の範囲に限定
する。Coの積極的な利用は本発明の大きな特徴の一つ
である。Coはオーステナイト生成元素であり、δフェ
ライトの生成を抑制すると同時に、析出物を安定化さ
せ、高温強度を高める。しかし、Coが5.0%超では
コストが高く、脆化も起こりやすくなるので、5.0%
以下に限定する。
【0013】Alは脱酸材として使われるが、その残留
量は結晶粒径や機械的性質に大きな影響を及ぼす。Al
が0.002%未満では脱酸には不十分であり、また
0.050%超ではクリープ破断強度が低下するので、
0.002〜0.050%の範囲に限定する。Bは粒界
強化作用およびM23(C、B)6 などとして析出強化作
用があるので、高温強度を向上させる効果がある。Bが
0.0010%未満では効果が不十分であり、また0.
02%超では粗大なB含有相を生じ、脆化を起こすた
め、0.0010〜0.02%の範囲に限定する。
【0014】Siはフェライト系耐熱鋼の脱酸に必要な
元素であり、0.2%以下にSiを低く抑えることはフ
ェライト系耐熱鋼の精錬コストが上昇し、0.2%を超
えてSiを高くすればその精錬コストが低減することが
明らかになったので、フェライト系耐熱鋼の使用性能の
観点から必要なSiの最小および最大量について検討し
た。ボイラの使用性能としてクリープ強度、靱性、溶接
性および耐水蒸気酸化特性に及ぼすSiの影響を詳細に
調べたところ、Siが0.21%以上で、かつ0.50
%以下の範囲の成分を有するフェライト系耐熱鋼の使用
性能はSiが0.2%以下の範囲の成分を有するフェラ
イト系耐熱鋼の使用性能とほぼ同等であり、ボイラ鋼管
として必要な性能を確保できることが判った。
【0015】Alが0.05%以下、Siが0.50%
以下であっても、両者が複合して多量に添加されると、
時効後靱性が悪化するためSi+10Alを0.80%
以下に制限した。
【0016】
【実施例】表1に示す化学組成を有する本発明鋼(N
o.8〜11)と比較鋼(No.1〜7)を真空誘導溶
解炉にて各20kgのインゴットに溶製し、熱延によっ
て厚さ15mmの板とした後、1100℃×60分の焼
ならし、780℃×60分の焼もどしを施して、600
℃、20kgf/mm2 の条件においてクリープ破断試
験を行い、600℃、3000時間時効後0℃において
シャルピー衝撃試験を行い、650℃で500時間の水
蒸気酸化試験を行った。その結果を表2に示す。
【0017】表2から明らかなように、本発明鋼は何れ
の条件においてもクリープ破断時間および600℃、3
000時間時効後のシャルピー吸収エネルギーが比較鋼
と同等であり、かつ水蒸気酸化量は比較鋼と比べ同等以
上の値を示している。なお、Siを0.81%添加した
鋼(No.6)およびSi+10Alを0.88%添加
した鋼(No.7)は時効後の靱性が劣る。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】以上の如く、本発明により、優れたクリ
ープ破断強度と良好な靱性を有する耐酸化性に優れたフ
ェライト系耐熱鋼の供給が可能となった。これらの鋼は
超々臨界圧火力発電、原子力発電など多くの分野への適
用ができ、産業界に対し貢献するところが極めて大き
い。
フロントページの続き (72)発明者 石塚 哲夫 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 藤田 利夫 東京都文京区向丘1丁目14の4

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で C:0.02〜0.15%未満 Mn:0.05〜1.50% Cr:8.00〜13.00% Ni:0.01〜1.50% Mo:0.50%超〜1.0% W:1.00%超〜4.00% V:0.05〜0.30% Nb:0.02〜0.15% Co:5.0%以下 B:0.0010〜0.02% N:0.01〜0.11% を含有し、さらに Si:0.21〜0.50% Al:0.002〜0.05%、かつ Si+10Alを0.80%以下含有し、残部がFeお
    よび不可避的不純物からなる優れた高温強度と十分な靱
    性と耐酸化特性を有する高強度フェライト系耐熱鋼。
JP7854494A 1994-04-18 1994-04-18 高強度フェライト系耐熱鋼 Pending JPH07286247A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7854494A JPH07286247A (ja) 1994-04-18 1994-04-18 高強度フェライト系耐熱鋼

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7854494A JPH07286247A (ja) 1994-04-18 1994-04-18 高強度フェライト系耐熱鋼

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07286247A true JPH07286247A (ja) 1995-10-31

Family

ID=13664867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7854494A Pending JPH07286247A (ja) 1994-04-18 1994-04-18 高強度フェライト系耐熱鋼

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07286247A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0828010A2 (en) * 1996-09-10 1998-03-11 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. High strength and high-toughness heat-resistant cast steel
EP1770182A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-04 Hitachi, Ltd. High-strenght heat resisting cast steel, method of producing the steel, and applications of the steel
EP1988182A1 (en) * 2006-02-06 2008-11-05 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Ferritic heat-resistant steel
WO2017178555A1 (de) * 2016-04-15 2017-10-19 Siemens Aktiengesellschaft Martensitischer stahl mit verzögerter z-phase-bildung und bauteil
CN111996445A (zh) * 2020-07-29 2020-11-27 河北津西钢铁集团股份有限公司 一种低碳热轧h型钢及其制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0828010A2 (en) * 1996-09-10 1998-03-11 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. High strength and high-toughness heat-resistant cast steel
EP0828010A3 (en) * 1996-09-10 1998-09-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. High strength and high-toughness heat-resistant cast steel
EP1770182A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-04 Hitachi, Ltd. High-strenght heat resisting cast steel, method of producing the steel, and applications of the steel
EP1988182A1 (en) * 2006-02-06 2008-11-05 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Ferritic heat-resistant steel
EP1988182A4 (en) * 2006-02-06 2013-10-16 Babcock Hitachi Kk FERRITIC HEAT-RESISTANT STEEL
WO2017178555A1 (de) * 2016-04-15 2017-10-19 Siemens Aktiengesellschaft Martensitischer stahl mit verzögerter z-phase-bildung und bauteil
CN111996445A (zh) * 2020-07-29 2020-11-27 河北津西钢铁集团股份有限公司 一种低碳热轧h型钢及其制备方法
CN111996445B (zh) * 2020-07-29 2021-09-07 河北津西钢铁集团股份有限公司 一种低碳热轧h型钢及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0621323B2 (ja) 耐食、耐酸化性に優れた高強度高クロム鋼
JP2808048B2 (ja) 高強度フェライト系耐熱鋼
JPH0885849A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼
JP2631250B2 (ja) ボイラ用鋼管用高強度フェライト系耐熱鋼
JP2000248337A (ja) ボイラ用高Crフェライト系耐熱鋼の耐水蒸気酸化特性改善方法および耐水蒸気酸化特性に優れたボイラ用高Crフェライト系耐熱鋼
JP3982069B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼
JPH0517850A (ja) 耐カツパーチエツキング性に優れた高クロムフエライト系耐熱鋼
JP2528767B2 (ja) 高温強度ならびに靱性に優れたフェライト系耐熱鋼
JPH05263196A (ja) 高温強度ならびに靱性に優れたフェライト系耐熱鋼
JPH07286247A (ja) 高強度フェライト系耐熱鋼
JP2689198B2 (ja) クリープ強度に優れたマルテンサイト系耐熱鋼
JP3531228B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼
JP2734525B2 (ja) 靭性に優れた耐熱鋼
JP3866816B2 (ja) 高温クリープ強度と常温靭性に優れた高強度フェライト系耐熱鋼
JPH07286246A (ja) 高強度フェライト系耐熱鋼
JP3869908B2 (ja) 高温クリープ強度に優れた高クロムフェライト系耐熱鋼
JPH05311344A (ja) 高温強度ならびに靱性に優れたフェライト系耐熱鋼
JP3355711B2 (ja) 高温強度と靱性の優れた高Crフェライト系耐熱鋼
JP3368413B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼の製造方法
JP3387145B2 (ja) 高温延性および高温強度に優れた高Crフェライト鋼
JPH05311346A (ja) 高クリープ強度を有するフェライト系耐熱鋼
JP2002241903A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼材
JP2002180208A (ja) フェライト系耐熱鋼
JPH055891B2 (ja)
JP3787212B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼