JPH09268343A - 低合金耐熱鋼および蒸気タービンロータ - Google Patents
低合金耐熱鋼および蒸気タービンロータInfo
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- JPH09268343A JPH09268343A JP7371996A JP7371996A JPH09268343A JP H09268343 A JPH09268343 A JP H09268343A JP 7371996 A JP7371996 A JP 7371996A JP 7371996 A JP7371996 A JP 7371996A JP H09268343 A JPH09268343 A JP H09268343A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 靱性が高くかつ高温強度特性に優れた低合金
耐熱鋼に関し、火力発電用耐熱構造部材とくに蒸気ター
ビンロータを提供する。 【解決手段】 本発明は、重量比で炭素：0.０５〜0.３
０％、シリコン：0.００５〜0.３％、マンガン：0.０１
〜1.０％、クロム：0.８〜3.５％、ニッケル：0.１〜2.
０％、コバルト：0.１〜3.５％、バナジウム：0.０５〜
0.４％、モリブデン：0.１〜2.５％及び鉄からなる。
耐熱鋼に関し、火力発電用耐熱構造部材とくに蒸気ター
ビンロータを提供する。 【解決手段】 本発明は、重量比で炭素：0.０５〜0.３
０％、シリコン：0.００５〜0.３％、マンガン：0.０１
〜1.０％、クロム：0.８〜3.５％、ニッケル：0.１〜2.
０％、コバルト：0.１〜3.５％、バナジウム：0.０５〜
0.４％、モリブデン：0.１〜2.５％及び鉄からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、靱性が高くかつ高
温強度特性に優れた低合金耐熱鋼に関し、火力発電用耐
熱構造部材とくに蒸気タービンロータに利用して好適な
ものである。
温強度特性に優れた低合金耐熱鋼に関し、火力発電用耐
熱構造部材とくに蒸気タービンロータに利用して好適な
ものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、火力発電用蒸気タービンプラン
トに用いられる高温用ロータ材としては、低合金系のＣ
ｒＭｏＶ鋼や高Ｃｒ系の１２Ｃｒ鋼が挙げられる。この
うちＣｒＭｏＶ鋼は、高温強度の限界から５６６℃まで
の蒸気温度のプラントに制限され、然も蒸気温度によっ
ては、ロータを冷却する必要があり構造が複雑になる。
トに用いられる高温用ロータ材としては、低合金系のＣ
ｒＭｏＶ鋼や高Ｃｒ系の１２Ｃｒ鋼が挙げられる。この
うちＣｒＭｏＶ鋼は、高温強度の限界から５６６℃まで
の蒸気温度のプラントに制限され、然も蒸気温度によっ
ては、ロータを冷却する必要があり構造が複雑になる。
【０００３】一方、１２Ｃｒ鋼製のロータ材（例えば特
開昭６０−１６５３５９号公報，特開昭６２−１０３３
４５号公報参照）は、高温強度がＣｒＭｏＶ鋼よりも優
れているため、最高６００℃程度の蒸気温度のプラント
に適用することも可能であるが、その素材の製造が難し
く高コストになる。
開昭６０−１６５３５９号公報，特開昭６２−１０３３
４５号公報参照）は、高温強度がＣｒＭｏＶ鋼よりも優
れているため、最高６００℃程度の蒸気温度のプラント
に適用することも可能であるが、その素材の製造が難し
く高コストになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、製
造が容易で安価な低合金系の耐熱鋼で、従来材のＣｒＭ
ｏＶ鋼に比べて靱性が高く、かつ高温強度特性に優れた
新しい低合金耐熱鋼、およびこの新耐熱鋼より構成され
る高温用蒸気タービンロータを提供するものである。
造が容易で安価な低合金系の耐熱鋼で、従来材のＣｒＭ
ｏＶ鋼に比べて靱性が高く、かつ高温強度特性に優れた
新しい低合金耐熱鋼、およびこの新耐熱鋼より構成され
る高温用蒸気タービンロータを提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、所定の合金配合
とすることにより、以下に示す優れた低合金耐熱鋼およ
びこの耐熱鋼から構成されるタービンロータを得ること
を知見し本発明を完成した。
め、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、所定の合金配合
とすることにより、以下に示す優れた低合金耐熱鋼およ
びこの耐熱鋼から構成されるタービンロータを得ること
を知見し本発明を完成した。
【０００６】かかる知見に基づく本発明は、以下の事項
により特定されるものである。
により特定されるものである。
【０００７】＜請求項１に係る発明＞請求項１に係る低
合金耐熱鋼は、重量比で炭素：0.０５〜0.３０％、シリ
コン：0.００５〜0.３％、マンガン：0.０１〜1.０％、
クロム：0.８〜3.５％、ニッケル：0.１〜2.０％、コバ
ルト：0.１〜3.５％、バナジウム：0.０５〜0.４％、モ
リブデン：0.１〜2.５％及び鉄からなることを特徴とす
るものである。
合金耐熱鋼は、重量比で炭素：0.０５〜0.３０％、シリ
コン：0.００５〜0.３％、マンガン：0.０１〜1.０％、
クロム：0.８〜3.５％、ニッケル：0.１〜2.０％、コバ
ルト：0.１〜3.５％、バナジウム：0.０５〜0.４％、モ
リブデン：0.１〜2.５％及び鉄からなることを特徴とす
るものである。
【０００８】＜請求項２に係る発明＞請求項２に係る低
合金耐熱鋼は、請求項１記載の低合金耐熱鋼において、
鉄の一部を、タングステン，ニオブ，タンタル，窒素又
はボロンのいずれ１種以上で置換し、重量比がタングス
テン：0.１〜3.０％、ニオブ：0.０１〜0.１５％、タン
タル：0.０１〜0.１５％、窒素：0.０１〜0.１％、ボロ
ン：0.００１〜0.０３％であることを特徴とするもので
ある。
合金耐熱鋼は、請求項１記載の低合金耐熱鋼において、
鉄の一部を、タングステン，ニオブ，タンタル，窒素又
はボロンのいずれ１種以上で置換し、重量比がタングス
テン：0.１〜3.０％、ニオブ：0.０１〜0.１５％、タン
タル：0.０１〜0.１５％、窒素：0.０１〜0.１％、ボロ
ン：0.００１〜0.０３％であることを特徴とするもので
ある。
【０００９】＜請求項３に係る発明＞請求項３に係る低
合金耐熱鋼は、請求項１又は２記載の低合金耐熱鋼にお
いて、ニッケルを鉄で置換し、不純物として含有される
ものを除いてはニッケルを含まないことを特徴とするも
のである。
合金耐熱鋼は、請求項１又は２記載の低合金耐熱鋼にお
いて、ニッケルを鉄で置換し、不純物として含有される
ものを除いてはニッケルを含まないことを特徴とするも
のである。
【００１０】＜請求項４に係る発明＞請求項４に係る蒸
気タービンロータは、請求項１〜３の低合金耐熱鋼によ
り蒸気タービンロータが構成されてなることを特徴とす
るものである。
気タービンロータは、請求項１〜３の低合金耐熱鋼によ
り蒸気タービンロータが構成されてなることを特徴とす
るものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を請求
項１の発明から順に説明する。
項１の発明から順に説明する。
【００１２】先ず、請求項１に係る低合金耐熱鋼の内容
について説明する。
について説明する。
【００１３】請求項１に係る低合金耐熱鋼は、炭素，シ
リコン，マンガン，クロム，ニッケル，コバルト，バナ
ジウム，モリブデン，モリブデン及び残部が鉄並びに不
可避的不純物からなる組成であり、その重量比を炭素：
0.０５〜0.３０％、シリコン：0.００５〜0.３％、マン
ガン：0.０１〜1.０％、クロム：0.８〜3.５％、ニッケ
ル：0.１〜2.０％、コバルト：0.１〜3.５％、バナジウ
ム：0.０５〜0.４％、モリブデン：0.１〜2.５％及び残
部が鉄並びに不可避的不純物からなるものを提案するも
のである。また、この特定の組成による低合金耐熱鋼よ
り蒸気タービンロータを構成するものを提案するもので
ある。
リコン，マンガン，クロム，ニッケル，コバルト，バナ
ジウム，モリブデン，モリブデン及び残部が鉄並びに不
可避的不純物からなる組成であり、その重量比を炭素：
0.０５〜0.３０％、シリコン：0.００５〜0.３％、マン
ガン：0.０１〜1.０％、クロム：0.８〜3.５％、ニッケ
ル：0.１〜2.０％、コバルト：0.１〜3.５％、バナジウ
ム：0.０５〜0.４％、モリブデン：0.１〜2.５％及び残
部が鉄並びに不可避的不純物からなるものを提案するも
のである。また、この特定の組成による低合金耐熱鋼よ
り蒸気タービンロータを構成するものを提案するもので
ある。
【００１４】［作用］本発明者らは、ＣｒＭｏＶ鋼を基
本成分として合金元素の厳選を行って高温強度の改善を
鋭意行い、優れた高温特性を有する新しい高温用蒸気タ
ービンロータに適応できる低合金耐熱鋼材を得るに至っ
た。
本成分として合金元素の厳選を行って高温強度の改善を
鋭意行い、優れた高温特性を有する新しい高温用蒸気タ
ービンロータに適応できる低合金耐熱鋼材を得るに至っ
た。
【００１５】以下に本発明材における成分限定理由を述
べる。
べる。
【００１６】炭素（Ｃ）：重量比は0.０５〜0.３０％で
ある。ここで、炭素は、熱処理時の焼入れ性を確保する
とともに材料強度を高める効果がある。また、炭化物を
形成して高温におけるクリープ破断強度の向上に寄与す
る。しかし、本合金系では0.０５％未満の添加では十分
な効果は得られない。一方、炭素の添加量が多すぎると
靱性が低下し、かつ、高温での使用中に炭窒化物が凝集
粗大化して、高温長時間クリープ破断強度を劣化させ
る。そのため添加量の上限を0.３０％とする。よって、
添加範囲は、0.０５〜0.３０％が望ましいが、強度特性
と優れた靱性を兼ね揃えるために特に望ましい範囲は0.
１０〜0.２５％である。
ある。ここで、炭素は、熱処理時の焼入れ性を確保する
とともに材料強度を高める効果がある。また、炭化物を
形成して高温におけるクリープ破断強度の向上に寄与す
る。しかし、本合金系では0.０５％未満の添加では十分
な効果は得られない。一方、炭素の添加量が多すぎると
靱性が低下し、かつ、高温での使用中に炭窒化物が凝集
粗大化して、高温長時間クリープ破断強度を劣化させ
る。そのため添加量の上限を0.３０％とする。よって、
添加範囲は、0.０５〜0.３０％が望ましいが、強度特性
と優れた靱性を兼ね揃えるために特に望ましい範囲は0.
１０〜0.２５％である。
【００１７】シリコン（Ｓｉ）：重量比は0.００５〜0.
３％である。ここで、シリコンは、脱酸材としての効果
がある反面、基地を脆化させる元素である。脱酸効果を
十分に期待する場合、最大0.３％までの添加を許容する
が、本発明材の製造において、製鋼過程で真空カーボン
脱酸法を適用する場合は、とくにシリコンによる脱酸効
果をさほど期待しなくてもよく、添加量を最小限度にと
どめることが可能となる。しかし、極端にシリコン量を
低くすると原料の厳選が必要となりコストが上昇するた
め下限を0.００５％とする。よって、添加範囲は0.００
５〜0.３％とするのが望ましい。但し、真空カーボン脱
酸法を採用することを前提とする場合は、望ましい範囲
は、0.００５〜0.０５％である。
３％である。ここで、シリコンは、脱酸材としての効果
がある反面、基地を脆化させる元素である。脱酸効果を
十分に期待する場合、最大0.３％までの添加を許容する
が、本発明材の製造において、製鋼過程で真空カーボン
脱酸法を適用する場合は、とくにシリコンによる脱酸効
果をさほど期待しなくてもよく、添加量を最小限度にと
どめることが可能となる。しかし、極端にシリコン量を
低くすると原料の厳選が必要となりコストが上昇するた
め下限を0.００５％とする。よって、添加範囲は0.００
５〜0.３％とするのが望ましい。但し、真空カーボン脱
酸法を採用することを前提とする場合は、望ましい範囲
は、0.００５〜0.０５％である。
【００１８】マンガン（Ｍｇ）：重量比は0.０１〜1.０
％である。ここで、マンガンは脱酸材として作用すると
ともに鍛造時の熱間割れを防止するのに有用な元素であ
る。また、熱処理時の焼入れ性を高める作用がある。し
かし、マンガンを加えるとその量に応じてクリープ破断
強度が劣化し、また本質的には鉄鋼の脆化を進める元素
でもあるため、添加の最大量を1.０％とした。また、特
に0.１５％以下に抑えるとクリープ破断強度はさらに改
善される。このため、必要に応じて0.１５％以下に抑え
て添加することが必要である。ただし、0.０１％以下に
制御するためには原料鋼の厳選と過度の精錬工程が必要
となりコスト高を招くため、最低量を0.０１％に設定し
ている。よって、添加範囲は0.０１〜1.０％が望ましい
が、更に望ましい成分範囲は0.０１〜0.１５％である。
％である。ここで、マンガンは脱酸材として作用すると
ともに鍛造時の熱間割れを防止するのに有用な元素であ
る。また、熱処理時の焼入れ性を高める作用がある。し
かし、マンガンを加えるとその量に応じてクリープ破断
強度が劣化し、また本質的には鉄鋼の脆化を進める元素
でもあるため、添加の最大量を1.０％とした。また、特
に0.１５％以下に抑えるとクリープ破断強度はさらに改
善される。このため、必要に応じて0.１５％以下に抑え
て添加することが必要である。ただし、0.０１％以下に
制御するためには原料鋼の厳選と過度の精錬工程が必要
となりコスト高を招くため、最低量を0.０１％に設定し
ている。よって、添加範囲は0.０１〜1.０％が望ましい
が、更に望ましい成分範囲は0.０１〜0.１５％である。
【００１９】クロム（Ｃｒ）：重量比は0.８〜3.５％で
ある。ここで、クロムは、熱処理時の焼入れ性を高める
とともに炭化物を形成してクリープ破断強度の改善に寄
与し、かつマトリックス中に溶け込んで耐酸化性を改善
する。また、マトリックス自体を強化することでもクリ
ープ破断強度の向上に寄与する。添加量は0.８％未満で
あるとその効果が十分でなく、3.５％を超える量を添加
すると、本合金系ではクリープ破断強度が低下する傾向
にある。よって、添加範囲は0.８％〜3.５％が望ましい
が、更に望ましい範囲は1.２％〜2.０％である。
ある。ここで、クロムは、熱処理時の焼入れ性を高める
とともに炭化物を形成してクリープ破断強度の改善に寄
与し、かつマトリックス中に溶け込んで耐酸化性を改善
する。また、マトリックス自体を強化することでもクリ
ープ破断強度の向上に寄与する。添加量は0.８％未満で
あるとその効果が十分でなく、3.５％を超える量を添加
すると、本合金系ではクリープ破断強度が低下する傾向
にある。よって、添加範囲は0.８％〜3.５％が望ましい
が、更に望ましい範囲は1.２％〜2.０％である。
【００２０】ニッケル（Ｎｉ）：重量比は0.１〜2.０％
である。ここで、ニッケルは熱処理時の焼入れ性を高
め、引張強さや耐力を向上させるほか、特に靱性を高め
るのに有効である。添加量が0.１％以下であれば顕著な
効果は期待されないため、下限値を0.１％とする。一
方、長時間クリープ破断強度はニッケル添加により低下
するため、添加量の上限を2.０％に制限している。よっ
て、添加範囲は0.１％〜2.０％が望ましいが、クリープ
破断強度を重視する場合、望ましい添加量は0.１〜0.６
％であり、更に、引張強さや耐力，靱性を重視する場
合、望ましい添加量は1.５〜2.０％である。
である。ここで、ニッケルは熱処理時の焼入れ性を高
め、引張強さや耐力を向上させるほか、特に靱性を高め
るのに有効である。添加量が0.１％以下であれば顕著な
効果は期待されないため、下限値を0.１％とする。一
方、長時間クリープ破断強度はニッケル添加により低下
するため、添加量の上限を2.０％に制限している。よっ
て、添加範囲は0.１％〜2.０％が望ましいが、クリープ
破断強度を重視する場合、望ましい添加量は0.１〜0.６
％であり、更に、引張強さや耐力，靱性を重視する場
合、望ましい添加量は1.５〜2.０％である。
【００２１】コバルト（Ｃｏ）：重量比は0.１〜3.５％
である。ここで、コバルトはマトリックスに固溶して基
地自体を強化するとともにフェライトの生成を抑制す
る。さらにコバルトは焼戻し軟化抵抗を高める作用があ
り、強度の靱性のバランスを図るためにも有用である。
コバルトの添加の効果が現れるのは添加量が0.１％以上
であるが、3.５％を超える量を添加すると、炭化物の析
出を促進してしまうために、長時間のクリープ破断強度
を劣化させてしまう。加えてコバルト自体高価な材料で
あるため、多量の添加はコスト高を招く。よって、添加
範囲は0.１％〜3.５％が望ましいが、特に望ましい添加
量は1.５〜2.５％である。
である。ここで、コバルトはマトリックスに固溶して基
地自体を強化するとともにフェライトの生成を抑制す
る。さらにコバルトは焼戻し軟化抵抗を高める作用があ
り、強度の靱性のバランスを図るためにも有用である。
コバルトの添加の効果が現れるのは添加量が0.１％以上
であるが、3.５％を超える量を添加すると、炭化物の析
出を促進してしまうために、長時間のクリープ破断強度
を劣化させてしまう。加えてコバルト自体高価な材料で
あるため、多量の添加はコスト高を招く。よって、添加
範囲は0.１％〜3.５％が望ましいが、特に望ましい添加
量は1.５〜2.５％である。
【００２２】バナジウム（Ｖ）：重量比は0.０５〜0.４
％である。ここで、バナジウムは熱処理時の焼入れ性を
高めるとともに炭窒化物となってクリープ破断強度を改
善する。0.０５％未満では十分な効果が得られない。ま
た、逆に0.４％を超える量を添加すると、むしろクリー
プ破断強度が低下してしまう。よって、添加範囲は0.０
５〜0.４が望ましい。
％である。ここで、バナジウムは熱処理時の焼入れ性を
高めるとともに炭窒化物となってクリープ破断強度を改
善する。0.０５％未満では十分な効果が得られない。ま
た、逆に0.４％を超える量を添加すると、むしろクリー
プ破断強度が低下してしまう。よって、添加範囲は0.０
５〜0.４が望ましい。
【００２３】モリブデン（Ｍｏ）：重量比は0.１〜2.５
％である。ここで、モリブデンは熱処理時の焼入れ性を
高めるとともにマトリックス中や炭窒化物中に固溶して
クリープ破断強度を改善する。添加量が0.１％以下であ
れば顕著な効果は期待されない。一方、多量に添加する
と不安定な析出物が増加するとともに脆化を引き起こす
ために、添加量の上限を2.５％に制限している。よっ
て、添加範囲は0.１〜2.５％が望ましい。
％である。ここで、モリブデンは熱処理時の焼入れ性を
高めるとともにマトリックス中や炭窒化物中に固溶して
クリープ破断強度を改善する。添加量が0.１％以下であ
れば顕著な効果は期待されない。一方、多量に添加する
と不安定な析出物が増加するとともに脆化を引き起こす
ために、添加量の上限を2.５％に制限している。よっ
て、添加範囲は0.１〜2.５％が望ましい。
【００２４】［実施例］以下に実施例に基づいて本発明
を説明する。
を説明する。
【００２５】「表１」には試験に供した材料の化学成分
を示す。ここで、「表１」中、試料番号１〜６及びＸ
１，Ｘ２が本発明材，試料番号７〜９が比較材に相当す
る。全ての材料は、５０kg真空高周波溶解炉にて溶製
し、加熱温度：１２００℃にて鍛造を行った。各種試験
に用いた試験材熱処理は、胴径１２００φのロータを油
冷したときの中心部を模擬した焼入れ処理を行い、次い
で焼もどしは0.２％耐力がおよそ７０±３kgf/mm2 にな
るように各材料の焼もどし温度を決めて行った。
を示す。ここで、「表１」中、試料番号１〜６及びＸ
１，Ｘ２が本発明材，試料番号７〜９が比較材に相当す
る。全ての材料は、５０kg真空高周波溶解炉にて溶製
し、加熱温度：１２００℃にて鍛造を行った。各種試験
に用いた試験材熱処理は、胴径１２００φのロータを油
冷したときの中心部を模擬した焼入れ処理を行い、次い
で焼もどしは0.２％耐力がおよそ７０±３kgf/mm2 にな
るように各材料の焼もどし温度を決めて行った。
【００２６】
【表１】
【００２７】「表２」に本発明材及び比較材の機械的性
質およびクリープ破断特性を示す。
質およびクリープ破断特性を示す。
【００２８】
【表２】 「表２」に示すように、本発明材のうち、鋼種１，２は
靱性を重視した鋼種であり、鋼種３，４，５，６及びＸ
１，Ｘ２は、クリープ破断強度を重視した鋼種である。
靱性を重視した鋼種であり、鋼種３，４，５，６及びＸ
１，Ｘ２は、クリープ破断強度を重視した鋼種である。
【００２９】本発明材のシャルピー衝撃吸収エネルギー
（常温試験）は、いずれも2.５kgf-m 以上の高い値を示
しており、十分に高い衝撃値を確保できていることが判
る。特に靱性を重視した鋼種１，２は、１９kgf-m 以上
の飛躍的に高い値を示している。
（常温試験）は、いずれも2.５kgf-m 以上の高い値を示
しており、十分に高い衝撃値を確保できていることが判
る。特に靱性を重視した鋼種１，２は、１９kgf-m 以上
の飛躍的に高い値を示している。
【００３０】６００℃で１５kgf/mm2 の荷重を負荷した
場合のクリープ破断時間に着目すると、本発明材は比較
材に較べて破断時間が延びており、特にクリープ破断強
度を重視した鋼種３，４，５，６及びＸ１，Ｘ２は顕著
なクリープ破断特性の向上が認められる。以上のこと
は、本発明における、各種元素の適切な成分設計が靱性
およびクリープ破断強度の向上に有効であることを示唆
している。
場合のクリープ破断時間に着目すると、本発明材は比較
材に較べて破断時間が延びており、特にクリープ破断強
度を重視した鋼種３，４，５，６及びＸ１，Ｘ２は顕著
なクリープ破断特性の向上が認められる。以上のこと
は、本発明における、各種元素の適切な成分設計が靱性
およびクリープ破断強度の向上に有効であることを示唆
している。
【００３１】［効果］以上のように、本発明の低合金耐
熱鋼は、優れた高温強度および靱性を有するため、高温
用蒸気タービンロータ材として有用である。本発明によ
り、低コストで高効率の発電プラントの建設が可能とな
り、化石燃料の節約に寄与するとともに二酸化炭素の発
生量を抑制するうえで有用である。
熱鋼は、優れた高温強度および靱性を有するため、高温
用蒸気タービンロータ材として有用である。本発明によ
り、低コストで高効率の発電プラントの建設が可能とな
り、化石燃料の節約に寄与するとともに二酸化炭素の発
生量を抑制するうえで有用である。
【００３２】つづいて請求範囲（２）項について説明す
る。
る。
【００３３】［手段］次に、請求項２の低合金耐熱鋼の
内容について説明する。
内容について説明する。
【００３４】請求項２の低合金耐熱鋼は、請求項１の低
合金耐熱鋼において、鉄の一部を、タングステン，ニオ
ブ，タンタル，窒素，ボロンのいずれか１種以上で置換
し、重量比でタングステン：0.０１〜3.０％、ニオブ：
0.０１〜0.１５％、タンタル：0.０１〜0.１５％、窒
素：0.０１〜0.１％、ボロン：0.００１〜0.０３％のい
ずれか１種以上を含有するものを提案するものである。
また、この特定の組成による低合金耐熱鋼より蒸気ター
ビンロータを構成するものを提案するものである。
合金耐熱鋼において、鉄の一部を、タングステン，ニオ
ブ，タンタル，窒素，ボロンのいずれか１種以上で置換
し、重量比でタングステン：0.０１〜3.０％、ニオブ：
0.０１〜0.１５％、タンタル：0.０１〜0.１５％、窒
素：0.０１〜0.１％、ボロン：0.００１〜0.０３％のい
ずれか１種以上を含有するものを提案するものである。
また、この特定の組成による低合金耐熱鋼より蒸気ター
ビンロータを構成するものを提案するものである。
【００３５】［作用］本発明者らは、ＣｒＭｏＶ鋼を基
本成分として合金元素の厳選を行って高温強度の改善を
鋭意行い、請求項（１）の低合金耐熱鋼を提案したが、
更に靱性が高くかつ優れた高温特性を有する新しい高温
用蒸気タービンロータ材に適応できる低合金耐熱鋼材を
得るに至った。
本成分として合金元素の厳選を行って高温強度の改善を
鋭意行い、請求項（１）の低合金耐熱鋼を提案したが、
更に靱性が高くかつ優れた高温特性を有する新しい高温
用蒸気タービンロータ材に適応できる低合金耐熱鋼材を
得るに至った。
【００３６】以下に本発明材における成分限定理由を述
べる。なお、上述した請求項（１）で既に述べた成分に
ついては限定理由は同じあるので、ここでは、新たな成
分であるタングステン，ニオブ，タンタル，窒素，ボロ
ンについてのみ説明する。
べる。なお、上述した請求項（１）で既に述べた成分に
ついては限定理由は同じあるので、ここでは、新たな成
分であるタングステン，ニオブ，タンタル，窒素，ボロ
ンについてのみ説明する。
【００３７】タングステン（Ｗ）：重量比は0.１〜3.０
％である。ここで、タングステンはマトリックス中や炭
窒化物中に固溶してクリープ破断強度を改善する。添加
量が0.１％以下であれば顕著な効果は期待されない。一
方、過剰に添加するとフェライト相が出現、増加するた
め添加量の上限を3.０％に制限している。よって、添加
範囲は0.１％〜3.０％が望ましい。
％である。ここで、タングステンはマトリックス中や炭
窒化物中に固溶してクリープ破断強度を改善する。添加
量が0.１％以下であれば顕著な効果は期待されない。一
方、過剰に添加するとフェライト相が出現、増加するた
め添加量の上限を3.０％に制限している。よって、添加
範囲は0.１％〜3.０％が望ましい。
【００３８】ニオブ（Ｎｂ）：重量比は0.０１〜0.１５
％である。ここで、ニオブは炭窒化物を形成して高温強
度の改善を寄与する。また、高温で析出する炭化物ある
いは炭窒化物（Ｍ23Ｃ6 ）を微細にして長時間クリープ
破断強度の改善に寄与する。添加量が0.０１％未満では
その効果はなく、また0.１５％を越える量を添加する
と、鋼塊製造時に生成したニオブの炭化物あるいは炭窒
化物が熱処理（溶体化処理）時にマトリックスに十分に
固溶できず、使用中に粗大化して長時間のクリープ破断
強度を低下させる。よって、添加範囲を0.０１％〜0.１
５％が望ましい。
％である。ここで、ニオブは炭窒化物を形成して高温強
度の改善を寄与する。また、高温で析出する炭化物ある
いは炭窒化物（Ｍ23Ｃ6 ）を微細にして長時間クリープ
破断強度の改善に寄与する。添加量が0.０１％未満では
その効果はなく、また0.１５％を越える量を添加する
と、鋼塊製造時に生成したニオブの炭化物あるいは炭窒
化物が熱処理（溶体化処理）時にマトリックスに十分に
固溶できず、使用中に粗大化して長時間のクリープ破断
強度を低下させる。よって、添加範囲を0.０１％〜0.１
５％が望ましい。
【００３９】タンタル（Ｔａ）：重量比は0.０１〜0.１
５％である。ここで、タンタルはニオブと同じく炭窒化
物を形成して高温強度の改善に寄与する。また、高温で
析出する炭化物あるいは炭窒化物（Ｍ23Ｃ6 ）を微細に
して長時間クリープ破断強度の改善に寄与する。添加量
が0.０１％未満ではその効果はなく、また0.１５％を越
える量を添加すると、鋼塊製造時に生成したタンタルの
炭化物あるいは炭窒化物が熱処理（溶体化処理）時にマ
トリックスに十分に固溶できず、使用中に粗大化して長
時間のクリープ破断強度を低下させる。よって、添加範
囲は0.０１％〜0.１５％が望ましい。
５％である。ここで、タンタルはニオブと同じく炭窒化
物を形成して高温強度の改善に寄与する。また、高温で
析出する炭化物あるいは炭窒化物（Ｍ23Ｃ6 ）を微細に
して長時間クリープ破断強度の改善に寄与する。添加量
が0.０１％未満ではその効果はなく、また0.１５％を越
える量を添加すると、鋼塊製造時に生成したタンタルの
炭化物あるいは炭窒化物が熱処理（溶体化処理）時にマ
トリックスに十分に固溶できず、使用中に粗大化して長
時間のクリープ破断強度を低下させる。よって、添加範
囲は0.０１％〜0.１５％が望ましい。
【００４０】窒素（Ｎ）：重量比は0.０１〜0.１％であ
る。ここで、窒素は炭素や合金元素とともに炭窒化物を
形成して高温強度の改善に寄与する。0.０１％未満で
は、十分な炭窒化物を形成することができないために、
クリープ破断強度への寄与が十分に得られない。また、
0.１％を超える量を添加すると、長時間側で炭窒化物が
凝集粗大化して、十分なクリープ破断強度を得ることが
できなくなる。また、靱性の低下も引き起こす。よっ
て、添加範囲は0.０１〜0.１％が望ましい。
る。ここで、窒素は炭素や合金元素とともに炭窒化物を
形成して高温強度の改善に寄与する。0.０１％未満で
は、十分な炭窒化物を形成することができないために、
クリープ破断強度への寄与が十分に得られない。また、
0.１％を超える量を添加すると、長時間側で炭窒化物が
凝集粗大化して、十分なクリープ破断強度を得ることが
できなくなる。また、靱性の低下も引き起こす。よっ
て、添加範囲は0.０１〜0.１％が望ましい。
【００４１】ボロン（Ｂ）：重量比は0.００１〜0.０３
％である。ここで、ボロンは、粒界強度を高くする作用
がある。このため、クリープ破断強度の改善に寄与す
る。しかし、多量に添加すると熱間加工性が悪くなると
ともに、靱性が低下する。したがって、実際に添加量を
制御できる最低量の０．００１％を下限値とし、上限値
を悪影響が現れない０．０３％とする。よって、添加範
囲は0.００１〜0.０３％が望ましく、靱性の低下を考慮
しつつクリープ破断強度の改善に寄与するために特に望
ましい範囲は０．００５〜０．０２％である。
％である。ここで、ボロンは、粒界強度を高くする作用
がある。このため、クリープ破断強度の改善に寄与す
る。しかし、多量に添加すると熱間加工性が悪くなると
ともに、靱性が低下する。したがって、実際に添加量を
制御できる最低量の０．００１％を下限値とし、上限値
を悪影響が現れない０．０３％とする。よって、添加範
囲は0.００１〜0.０３％が望ましく、靱性の低下を考慮
しつつクリープ破断強度の改善に寄与するために特に望
ましい範囲は０．００５〜０．０２％である。
【００４２】［実施例］以下に実施例に基づいて本発明
を説明する。
を説明する。
【００４３】「表３」には、試験に供した材料の化学成
分を示す。試料番号１０，１１は、請求項（１）に示し
た鋼種１をベース材とし各種元素を添加して、非常に高
い靱性を鋼種１と同程度に保ちながら、クリープ破断強
度の向上を図った鋼種である。試料番号１２〜１６は、
請求項（１）に示した鋼種４，５をベース材とし各種元
素を添加して、良好な靱性を鋼種２と同程度に保ちなが
ら、クリープ破断強度のさらなる向上を図った鋼種であ
る。試料番号Ｘ３〜Ｘ５は、請求項（１）に示した鋼種
Ｘ１及びＸ２をベース材とし、靱性を鋼種Ｘ１及びＸ２
と同程度に保ちながら、クリープ破断強度のさらなる向
上を図った鋼種である。全ての材料は、５０kg真空高周
波溶解炉にて溶製し、加熱温度：１２００℃にて鍛造を
行った。各種試験に用いた試験材熱処理は、胴径１２０
０φのロータを油冷したときの中心部を模擬した焼入れ
処理を行い、次いで焼もどしは0.２％耐力がおよそ７０
kgf/mm2 になるように各材料の焼もどし温度を決めて行
った。
分を示す。試料番号１０，１１は、請求項（１）に示し
た鋼種１をベース材とし各種元素を添加して、非常に高
い靱性を鋼種１と同程度に保ちながら、クリープ破断強
度の向上を図った鋼種である。試料番号１２〜１６は、
請求項（１）に示した鋼種４，５をベース材とし各種元
素を添加して、良好な靱性を鋼種２と同程度に保ちなが
ら、クリープ破断強度のさらなる向上を図った鋼種であ
る。試料番号Ｘ３〜Ｘ５は、請求項（１）に示した鋼種
Ｘ１及びＸ２をベース材とし、靱性を鋼種Ｘ１及びＸ２
と同程度に保ちながら、クリープ破断強度のさらなる向
上を図った鋼種である。全ての材料は、５０kg真空高周
波溶解炉にて溶製し、加熱温度：１２００℃にて鍛造を
行った。各種試験に用いた試験材熱処理は、胴径１２０
０φのロータを油冷したときの中心部を模擬した焼入れ
処理を行い、次いで焼もどしは0.２％耐力がおよそ７０
kgf/mm2 になるように各材料の焼もどし温度を決めて行
った。
【００４４】
【表３】
【００４５】「表４」に本発明材の機械的性質およびク
リープ破断特性を示す。
リープ破断特性を示す。
【００４６】
【表４】
【００４７】「表４」に示すように、鋼種１０〜１１の
特性を、「表２」に示した鋼種１の特性と比較すると、
シャルピー衝撃吸収エネルギー（常温試験）は鋼種１と
同程度の非常に高いレベルを保っており、かつ、６００
℃で１５kgf/mm2 の荷重を負荷した場合のクリープ破断
時間も延びている。
特性を、「表２」に示した鋼種１の特性と比較すると、
シャルピー衝撃吸収エネルギー（常温試験）は鋼種１と
同程度の非常に高いレベルを保っており、かつ、６００
℃で１５kgf/mm2 の荷重を負荷した場合のクリープ破断
時間も延びている。
【００４８】鋼種１２〜１６の特性を鋼種４，５と比較
すると、シャルピー衝撃吸収エネルギー（常温試験）は
最低でも6.８kgf-m の良好なレベルを保っており、か
つ、６００℃で１５kgf/mm2 の荷重を負荷した場合のク
リープ破断時間も確実に延びている。鋼種Ｘ３〜Ｘ５の
特性を鋼種Ｘ１及びＸ２と比較すると、同程度の衝撃吸
収エネルギー（常温試験）を保ちながらクリープ破断時
間も確実に延びている。
すると、シャルピー衝撃吸収エネルギー（常温試験）は
最低でも6.８kgf-m の良好なレベルを保っており、か
つ、６００℃で１５kgf/mm2 の荷重を負荷した場合のク
リープ破断時間も確実に延びている。鋼種Ｘ３〜Ｘ５の
特性を鋼種Ｘ１及びＸ２と比較すると、同程度の衝撃吸
収エネルギー（常温試験）を保ちながらクリープ破断時
間も確実に延びている。
【００４９】以上のことは、請求項（１）の成分系を基
本として、適切な元素を添加することは、靱性を保った
まま、あるいは靱性の低下を極力抑えたまま、クリープ
破断強度を向上させるのに有効であることを示唆してい
る。
本として、適切な元素を添加することは、靱性を保った
まま、あるいは靱性の低下を極力抑えたまま、クリープ
破断強度を向上させるのに有効であることを示唆してい
る。
【００５０】［効果］以上のように、本発明の低合金耐
熱鋼は、請求項１の低合金耐熱鋼と同程度の靱性を保持
しつつ更に優れた高温強度を発揮するため、高温用蒸気
タービンロータ材として有用である。本発明により、低
コストで高効率の発電プラントの建設が可能となり、化
石燃料の節約に寄与するとともに二酸化炭素の発生量を
抑制するうえで有用である。
熱鋼は、請求項１の低合金耐熱鋼と同程度の靱性を保持
しつつ更に優れた高温強度を発揮するため、高温用蒸気
タービンロータ材として有用である。本発明により、低
コストで高効率の発電プラントの建設が可能となり、化
石燃料の節約に寄与するとともに二酸化炭素の発生量を
抑制するうえで有用である。
【００５１】［手段］次に、請求項３の低合金耐熱鋼の
内容について説明する。
内容について説明する。
【００５２】請求項３の低合金耐熱鋼は、ニッケルを鉄
で置換し、不純物として含有されるものを除いてはニッ
ケルを含まないことを提案するものである。また、この
特定の組成による低合金耐熱鋼より蒸気タービンロータ
を構成するものを提案するものである。
で置換し、不純物として含有されるものを除いてはニッ
ケルを含まないことを提案するものである。また、この
特定の組成による低合金耐熱鋼より蒸気タービンロータ
を構成するものを提案するものである。
【００５３】すなわち、本発明材は、上述した請求範囲
（１）および（２）項の発明材に含まれるニッケルを全
て排除し（但し、不純物として不可避的に含有されるも
のについては除く。）、これを鉄で置換することを特徴
とするものである。
（１）および（２）項の発明材に含まれるニッケルを全
て排除し（但し、不純物として不可避的に含有されるも
のについては除く。）、これを鉄で置換することを特徴
とするものである。
【００５４】以下に成分限定の理由を述べるが、ニッケ
ル以外の元素については請求項１及び２の発明材と同じ
であるのでここでは省略し、とくにニッケルを排除する
目的および作用についてのみ説明する。
ル以外の元素については請求項１及び２の発明材と同じ
であるのでここでは省略し、とくにニッケルを排除する
目的および作用についてのみ説明する。
【００５５】ニッケルは熱処理時の焼入れ性を高め、引
張強さや耐力を向上させるほか、特に靱性を高めるのに
有効である。従って、主として靱性の確保を目的とし、
通常のタービンロータ用耐熱鋼には、少なくとも0.５％
程度のニッケルが添加されている。一方、ニッケルは長
時間クリープ破断強度に対しては悪影響を及ぼし、添加
量にしたがって破断強度が低下してしまう。そこで、ク
リープ破断特性をより一層高めることを第一の目標と
し、ニッケル添加による靱性の向上を期待せず、これを
排除した点に本請求項の発明の新規性がある。
張強さや耐力を向上させるほか、特に靱性を高めるのに
有効である。従って、主として靱性の確保を目的とし、
通常のタービンロータ用耐熱鋼には、少なくとも0.５％
程度のニッケルが添加されている。一方、ニッケルは長
時間クリープ破断強度に対しては悪影響を及ぼし、添加
量にしたがって破断強度が低下してしまう。そこで、ク
リープ破断特性をより一層高めることを第一の目標と
し、ニッケル添加による靱性の向上を期待せず、これを
排除した点に本請求項の発明の新規性がある。
【００５６】以下、実施例にしたがって説明する。
【００５７】［実施例］「表５」には試験に供した材料
の化学成分を示す。全ての材料は、５０kg真空高周波溶
解炉にて溶製し、加熱温度：１２００℃にて鍛造を行っ
た。各種試験に用いた試験材熱処理は、胴径１２００φ
のロータを油冷したときの中心部を模擬した焼入れ処理
を行い、次いで焼もどしは0.２％耐力がおよそ７０kgf/
mm2 になるように各材料の焼もどし温度を決めて行っ
た。試料番号１７は請求項１の実施例で用いた鋼種４の
成分をベースとして、ニッケルを排除した本発明材、試
料番号１８は請求項１の実施例で用いた鋼種５の成分を
ベースとして、ニッケルを排除した本発明材、試料番号
１９は請求項２の実施例で用いた鋼種１３の成分をベー
スとして、ニッケルを排除した本発明材、試料番号２０
は請求項２項の実施例で用いた鋼種１５の成分をベース
として、ニッケルを排除した本発明材、試料番号Ｘ６は
請求項（１）の実施例で用いた鋼種Ｘ１の成分をベース
としてニッケルを排除した本発明材、また、試料番号Ｘ
７は請求項（２）の実施例で用いた鋼種Ｘ４の成分をベ
ース材としてニッケルを排除した本発明である。
の化学成分を示す。全ての材料は、５０kg真空高周波溶
解炉にて溶製し、加熱温度：１２００℃にて鍛造を行っ
た。各種試験に用いた試験材熱処理は、胴径１２００φ
のロータを油冷したときの中心部を模擬した焼入れ処理
を行い、次いで焼もどしは0.２％耐力がおよそ７０kgf/
mm2 になるように各材料の焼もどし温度を決めて行っ
た。試料番号１７は請求項１の実施例で用いた鋼種４の
成分をベースとして、ニッケルを排除した本発明材、試
料番号１８は請求項１の実施例で用いた鋼種５の成分を
ベースとして、ニッケルを排除した本発明材、試料番号
１９は請求項２の実施例で用いた鋼種１３の成分をベー
スとして、ニッケルを排除した本発明材、試料番号２０
は請求項２項の実施例で用いた鋼種１５の成分をベース
として、ニッケルを排除した本発明材、試料番号Ｘ６は
請求項（１）の実施例で用いた鋼種Ｘ１の成分をベース
としてニッケルを排除した本発明材、また、試料番号Ｘ
７は請求項（２）の実施例で用いた鋼種Ｘ４の成分をベ
ース材としてニッケルを排除した本発明である。
【００５８】
【表５】
【００５９】「表６」に本発明材の機械的性質およびク
リープ破断特性を示す。
リープ破断特性を示す。
【００６０】
【表６】
【００６１】「表６」に示すように、本発明材のシャル
ピー衝撃値吸収エネルギー（常温試験）はベース材に比
べて低下しているが、それでもＣｒＭｏＶ鋼（請求項
（１）で比較材として示した鋼種７，８）に比べると十
分に高い値を保っている。６００℃で１５kgf/mm2 の荷
重を負荷した場合のクリープ破断時間に着目すると、本
発明材はベース材に比べて確実に破断時間がのびている
ことがわかる。以上のことは、請求項１および２に示し
た低合金耐熱鋼のニッケルを排除することで、靱性は若
干低下するが、クリープ破断強度がより一層向上するこ
とを示唆している。
ピー衝撃値吸収エネルギー（常温試験）はベース材に比
べて低下しているが、それでもＣｒＭｏＶ鋼（請求項
（１）で比較材として示した鋼種７，８）に比べると十
分に高い値を保っている。６００℃で１５kgf/mm2 の荷
重を負荷した場合のクリープ破断時間に着目すると、本
発明材はベース材に比べて確実に破断時間がのびている
ことがわかる。以上のことは、請求項１および２に示し
た低合金耐熱鋼のニッケルを排除することで、靱性は若
干低下するが、クリープ破断強度がより一層向上するこ
とを示唆している。
【００６２】［効果］以上のように、本発明の低合金耐
熱鋼は、請求項１又は２の低合金耐熱鋼に対し靱性につ
いてはやや低下するもののそれ以上に優れた高温強度性
を発揮するため、高温用蒸気タービンロータ材として有
用である。本発明により、低コストで高効率の発電プラ
ントの建設が可能となり、化石燃料の節約に寄与すると
ともに二酸化炭素の発生量を抑制するうえで有用であ
る。
熱鋼は、請求項１又は２の低合金耐熱鋼に対し靱性につ
いてはやや低下するもののそれ以上に優れた高温強度性
を発揮するため、高温用蒸気タービンロータ材として有
用である。本発明により、低コストで高効率の発電プラ
ントの建設が可能となり、化石燃料の節約に寄与すると
ともに二酸化炭素の発生量を抑制するうえで有用であ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年６月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】請求項１に係る低合金耐熱鋼は、炭素，シ
リコン，マンガン，クロム，ニッケル，コバルト，バナ
ジウム，モリブデン及び残部が鉄並びに不可避的不純物
からなる組成であり、その重量比を炭素：0.０５〜0.３
０％、シリコン：0.００５〜0.３％、マンガン：0.０１
〜1.０％、クロム：0.８〜3.５％、ニッケル：0.１〜2.
０％、コバルト：0.１〜3.５％、バナジウム：0.０５〜
0.４％、モリブデン：0.１〜2.５％及び残部が鉄並びに
不可避的不純物からなるものを提案するものである。ま
た、この特定の組成による低合金耐熱鋼より蒸気タービ
ンロータを構成するものを提案するものである。
リコン，マンガン，クロム，ニッケル，コバルト，バナ
ジウム，モリブデン及び残部が鉄並びに不可避的不純物
からなる組成であり、その重量比を炭素：0.０５〜0.３
０％、シリコン：0.００５〜0.３％、マンガン：0.０１
〜1.０％、クロム：0.８〜3.５％、ニッケル：0.１〜2.
０％、コバルト：0.１〜3.５％、バナジウム：0.０５〜
0.４％、モリブデン：0.１〜2.５％及び残部が鉄並びに
不可避的不純物からなるものを提案するものである。ま
た、この特定の組成による低合金耐熱鋼より蒸気タービ
ンロータを構成するものを提案するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】炭素（Ｃ）：重量比は0.０５〜0.３０％で
ある。ここで、炭素は、熱処理時の焼入れ性を確保する
とともに材料強度を高める効果がある。また、炭化物を
形成して高温におけるクリープ破断強度の向上に寄与す
る。しかし、本合金系では0.０５％未満の添加では十分
な効果は得られない。一方、炭素の添加量が多すぎると
靱性が低下し、かつ、高温での使用中に炭化物及び／又
は炭窒化物が凝集粗大化して、高温長時間クリープ破断
強度を劣化させる。そのため添加量の上限を0.３０％と
する。よって、添加範囲は、0.０５〜0.３０％が望まし
いが、強度特性と優れた靱性を兼ね揃えるために特に望
ましい範囲は0.１０〜0.２５％である。
ある。ここで、炭素は、熱処理時の焼入れ性を確保する
とともに材料強度を高める効果がある。また、炭化物を
形成して高温におけるクリープ破断強度の向上に寄与す
る。しかし、本合金系では0.０５％未満の添加では十分
な効果は得られない。一方、炭素の添加量が多すぎると
靱性が低下し、かつ、高温での使用中に炭化物及び／又
は炭窒化物が凝集粗大化して、高温長時間クリープ破断
強度を劣化させる。そのため添加量の上限を0.３０％と
する。よって、添加範囲は、0.０５〜0.３０％が望まし
いが、強度特性と優れた靱性を兼ね揃えるために特に望
ましい範囲は0.１０〜0.２５％である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】バナジウム（Ｖ）：重量比は0.０５〜0.４
％である。ここで、バナジウムは熱処理時の焼入れ性を
高めるとともに炭化物及び／又は炭窒化物となってクリ
ープ破断強度を改善する。0.０５％未満では十分な効果
が得られない。また、逆に0.４％を超える量を添加する
と、むしろクリープ破断強度が低下してしまう。よっ
て、添加範囲は0.０５〜0.４が望ましい。
％である。ここで、バナジウムは熱処理時の焼入れ性を
高めるとともに炭化物及び／又は炭窒化物となってクリ
ープ破断強度を改善する。0.０５％未満では十分な効果
が得られない。また、逆に0.４％を超える量を添加する
と、むしろクリープ破断強度が低下してしまう。よっ
て、添加範囲は0.０５〜0.４が望ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】モリブデン（Ｍｏ）：重量比は0.１〜2.５
％である。ここで、モリブデンは熱処理時の焼入れ性を
高めるとともにマトリックス中や炭化物及び／又は炭窒
化物中に固溶してクリープ破断強度を改善する。添加量
が0.１％以下であれば顕著な効果は期待されない。一
方、多量に添加すると不安定な析出物が増加するととも
に脆化を引き起こすために、添加量の上限を2.５％に制
限している。よって、添加範囲は0.１〜2.５％が望まし
い。
％である。ここで、モリブデンは熱処理時の焼入れ性を
高めるとともにマトリックス中や炭化物及び／又は炭窒
化物中に固溶してクリープ破断強度を改善する。添加量
が0.１％以下であれば顕著な効果は期待されない。一
方、多量に添加すると不安定な析出物が増加するととも
に脆化を引き起こすために、添加量の上限を2.５％に制
限している。よって、添加範囲は0.１〜2.５％が望まし
い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】タングステン（Ｗ）：重量比は0.１〜3.０
％である。ここで、タングステンはマトリックス中や炭
化物及び／又は炭窒化物中に固溶してクリープ破断強度
を改善する。添加量が0.１％以下であれば顕著な効果は
期待されない。一方、過剰に添加するとフェライト相が
出現、増加するため添加量の上限を3.０％に制限してい
る。よって、添加範囲は0.１％〜3.０％が望ましい。
％である。ここで、タングステンはマトリックス中や炭
化物及び／又は炭窒化物中に固溶してクリープ破断強度
を改善する。添加量が0.１％以下であれば顕著な効果は
期待されない。一方、過剰に添加するとフェライト相が
出現、増加するため添加量の上限を3.０％に制限してい
る。よって、添加範囲は0.１％〜3.０％が望ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】ニオブ（Ｎｂ）：重量比は0.０１〜0.１５
％である。ここで、ニオブは炭化物及び／又は炭窒化物
を形成して高温強度の改善を寄与する。また、高温で析
出する炭化物及び／又は炭窒化物を微細にして長時間ク
リープ破断強度の改善に寄与する。添加量が0.０１％未
満ではその効果はなく、また0.１５％を越える量を添加
すると、鋼塊製造時に生成したニオブの炭化物あるいは
炭窒化物が熱処理（溶体化処理）時にマトリックスに十
分に固溶できず、使用中に粗大化して長時間のクリープ
破断強度を低下させる。よって、添加範囲を0.０１％〜
0.１５％が望ましい。
％である。ここで、ニオブは炭化物及び／又は炭窒化物
を形成して高温強度の改善を寄与する。また、高温で析
出する炭化物及び／又は炭窒化物を微細にして長時間ク
リープ破断強度の改善に寄与する。添加量が0.０１％未
満ではその効果はなく、また0.１５％を越える量を添加
すると、鋼塊製造時に生成したニオブの炭化物あるいは
炭窒化物が熱処理（溶体化処理）時にマトリックスに十
分に固溶できず、使用中に粗大化して長時間のクリープ
破断強度を低下させる。よって、添加範囲を0.０１％〜
0.１５％が望ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３９】タンタル（Ｔａ）：重量比は0.０１〜0.１
５％である。ここで、タンタルはニオブと同じく炭化物
及び／又は炭窒化物を形成して高温強度の改善に寄与す
る。また、高温で析出する炭化物及び／又は炭窒化物を
微細にして長時間クリープ破断強度の改善に寄与する。
添加量が0.０１％未満ではその効果はなく、また0.１５
％を越える量を添加すると、鋼塊製造時に生成したタン
タルの炭化物及び／又は炭窒化物が熱処理（溶体化処
理）時にマトリックスに十分に固溶できず、使用中に粗
大化して長時間のクリープ破断強度を低下させる。よっ
て、添加範囲は0.０１％〜0.１５％が望ましい。
５％である。ここで、タンタルはニオブと同じく炭化物
及び／又は炭窒化物を形成して高温強度の改善に寄与す
る。また、高温で析出する炭化物及び／又は炭窒化物を
微細にして長時間クリープ破断強度の改善に寄与する。
添加量が0.０１％未満ではその効果はなく、また0.１５
％を越える量を添加すると、鋼塊製造時に生成したタン
タルの炭化物及び／又は炭窒化物が熱処理（溶体化処
理）時にマトリックスに十分に固溶できず、使用中に粗
大化して長時間のクリープ破断強度を低下させる。よっ
て、添加範囲は0.０１％〜0.１５％が望ましい。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量比で炭素：0.０５〜0.３０％、シリ
コン：0.００５〜0.３％、マンガン：0.０１〜1.０％、
クロム：0.８〜3.５％、ニッケル：0.１〜2.０％、コバ
ルト：0.１〜3.５％、バナジウム：0.０５〜0.４％、モ
リブデン：0.１〜2.５％及び鉄からなることを特徴とす
る低合金耐熱鋼。 - 【請求項２】 請求項１記載の低合金耐熱鋼において、 鉄の一部を、タングステン，ニオブ，タンタル，窒素又
はボロンのいずれ１種以上で置換し、重量比がタングス
テン：0.１〜3.０％、ニオブ：0.０１〜0.１５％、タン
タル：0.０１〜0.１５％、窒素：0.０１〜0.１％、ボロ
ン：0.００１〜0.０３％であることを特徴とする低合金
耐熱鋼。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の低合金耐熱鋼にお
いて、 ニッケルを鉄で置換し、不純物として含有されるものを
除いてはニッケルを含まないことを特徴とする低合金耐
熱鋼。 - 【請求項４】請求項１〜３の低合金耐熱鋼により蒸気タ
ービンロータが構成されてなることを特徴とする蒸気タ
ービンロータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07371996A JP3468975B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-03-28 | 低合金耐熱鋼および蒸気タービンロータ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1493196 | 1996-01-31 | ||
| JP8-14931 | 1996-01-31 | ||
| JP07371996A JP3468975B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-03-28 | 低合金耐熱鋼および蒸気タービンロータ |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH09268343A true JPH09268343A (ja) | 1997-10-14 |
| JP3468975B2 JP3468975B2 (ja) | 2003-11-25 |
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ID=26350977
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP07371996A Expired - Fee Related JP3468975B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-03-28 | 低合金耐熱鋼および蒸気タービンロータ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3468975B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2364715A (en) * | 2000-07-13 | 2002-02-06 | Toshiba Kk | Cast steels |
| US6821360B2 (en) | 2000-07-27 | 2004-11-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Heat-resisting steel, method for thermally treating heat-resisting steel, and components made of heat-resisting steel |
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| CN100445412C (zh) * | 2004-07-06 | 2008-12-24 | 株式会社日立制作所 | 耐热钢及使用它的转轴、蒸汽汽轮机以及发电装置 |
| CN105695866A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-06-22 | 徐挺 | 一种抗高温合金钢及其制备方法 |
-
1996
- 1996-03-28 JP JP07371996A patent/JP3468975B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2364715A (en) * | 2000-07-13 | 2002-02-06 | Toshiba Kk | Cast steels |
| US6494970B1 (en) | 2000-07-13 | 2002-12-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Heat resistant steel casting and method of manufacturing the same |
| GB2364715B (en) * | 2000-07-13 | 2004-06-30 | Toshiba Kk | Heat resistant steel casting and method of manufacturing the same |
| US6821360B2 (en) | 2000-07-27 | 2004-11-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Heat-resisting steel, method for thermally treating heat-resisting steel, and components made of heat-resisting steel |
| CN100445412C (zh) * | 2004-07-06 | 2008-12-24 | 株式会社日立制作所 | 耐热钢及使用它的转轴、蒸汽汽轮机以及发电装置 |
| US7540711B2 (en) | 2004-07-06 | 2009-06-02 | Hitachi, Ltd. | Heat resisting steel, steam turbine rotor shaft using the steel, steam turbine, and steam turbine power plant |
| WO2007029687A1 (ja) | 2005-09-06 | 2007-03-15 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 低合金鋼 |
| US7935303B2 (en) | 2005-09-06 | 2011-05-03 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Low alloy steel |
| CN105695866A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-06-22 | 徐挺 | 一种抗高温合金钢及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3468975B2 (ja) | 2003-11-25 |
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