JPS5824497B2 - 耐熱鋼 - Google Patents
耐熱鋼Info
- Publication number
- JPS5824497B2 JPS5824497B2 JP54086942A JP8694279A JPS5824497B2 JP S5824497 B2 JPS5824497 B2 JP S5824497B2 JP 54086942 A JP54086942 A JP 54086942A JP 8694279 A JP8694279 A JP 8694279A JP S5824497 B2 JPS5824497 B2 JP S5824497B2
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- Japan
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- resistant steel
- heat
- strength
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- steel
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は耐熱性に優れ、常温靭性の高い耐熱鋼に関す
るものである。
るものである。
金属資源の節約が叫ばれている昨今、１２係Ｃｒ系耐熱
鋼は、スチーム・タービンやガス・タービンのブレード
（動翼）、ディスク、ロータには高効率化に伴う高温高
圧化がすすみ、ますます苛酷な条件下に曝らされるよう
になり、その要求を満すためにｉ２％ｃｒを主体とし、
Ｍｏ 、Ｗ。
鋼は、スチーム・タービンやガス・タービンのブレード
（動翼）、ディスク、ロータには高効率化に伴う高温高
圧化がすすみ、ますます苛酷な条件下に曝らされるよう
になり、その要求を満すためにｉ２％ｃｒを主体とし、
Ｍｏ 、Ｗ。
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｂ、Ｃｏなとの高価な元素が次
々と添加され耐熱性（高温での引張強さ、耐クリープ・
ラブチャー性）、耐誘性の向上をはかつている。
々と添加され耐熱性（高温での引張強さ、耐クリープ・
ラブチャー性）、耐誘性の向上をはかつている。
しかし、最近ではＭｏ、Ｎｉが高騰し、更に高価なＣｏ
は急騰を続けており、もはや含Ｃｏ系の耐熱鋼はコスト
高となるため、Ｃｏを含まなくてしかも従来の含Ｃｏ１
２％Ｃｒ系耐熱鋼に匹敵する材料の開発が迫られて来た
。
は急騰を続けており、もはや含Ｃｏ系の耐熱鋼はコスト
高となるため、Ｃｏを含まなくてしかも従来の含Ｃｏ１
２％Ｃｒ系耐熱鋼に匹敵する材料の開発が迫られて来た
。
従来から広く賞月されている５ＵＳ４０３系のＣｒ単味
の１２％ｃｒ耐熱鋼は耐熱性も適度にあり、製造性もよ
く、しかも安価であるため比較的低温（５４０℃以下）
の動翼に適用されているが高温（５００〜６００℃）側
になるに従って１２％ｃｒの他に０．５ ％Ｍ ｏを単
独添加した５ＵＳ４１０Ｊ１ 、Ｎｂを０．４係単独添
加した４ １０Ｃｂ 、更には１係のＭｏ、Ｗに０．３
係の■を含む４２２系、 ０．６％Ｍｏ 、 ０．４％
Ｖ 、 ０．３％Ｎｂを含むＨ４６系、Ｈ４６のＭｏ
、Ｖ 、Ｎｂの添加量を若干変えＢを０．０４％程添加
したＨ４６ｍｏｄ ＋Ｂ 、更にはＨ４６のＣを若干下
げ０．５係のＷを添加に加えＣｏを約７係含有したＨ５
３系の材料に迄発展している。
の１２％ｃｒ耐熱鋼は耐熱性も適度にあり、製造性もよ
く、しかも安価であるため比較的低温（５４０℃以下）
の動翼に適用されているが高温（５００〜６００℃）側
になるに従って１２％ｃｒの他に０．５ ％Ｍ ｏを単
独添加した５ＵＳ４１０Ｊ１ 、Ｎｂを０．４係単独添
加した４ １０Ｃｂ 、更には１係のＭｏ、Ｗに０．３
係の■を含む４２２系、 ０．６％Ｍｏ 、 ０．４％
Ｖ 、 ０．３％Ｎｂを含むＨ４６系、Ｈ４６のＭｏ
、Ｖ 、Ｎｂの添加量を若干変えＢを０．０４％程添加
したＨ４６ｍｏｄ ＋Ｂ 、更にはＨ４６のＣを若干下
げ０．５係のＷを添加に加えＣｏを約７係含有したＨ５
３系の材料に迄発展している。
特にＨ５３は１２チＣｒ系耐熱鋼の中では耐熱性に優れ
た合金であるが、前述したようにＣｏが７係も含有して
いるのでいきおい高価なものとならざるを得ない。
た合金であるが、前述したようにＣｏが７係も含有して
いるのでいきおい高価なものとならざるを得ない。
本発明者等はＣｏを含まずに、δフェライトの全く出な
い熱間加工も非常に容易で且つ熱処理は単純な焼入れ焼
もどしのみでよく、優れた耐熱性と常温での靭性を兼備
した安価な耐熱鋼を発明した。
い熱間加工も非常に容易で且つ熱処理は単純な焼入れ焼
もどしのみでよく、優れた耐熱性と常温での靭性を兼備
した安価な耐熱鋼を発明した。
本願発明の要旨は、
ＣＯ，１〜０．２５１％ 、 Ｓ ｉ≦１．０％、Ｍｎ
≦１．５ ％。
≦１．５ ％。
Ｎ ｉ １．１〜２．５％、 Ｃｒ １０．０〜１２．
５％、Ｍ。
５％、Ｍ。
０．８〜１．５係、Ｗ≦１．０係、Ｖｏ、０５〜０．３
５％。
５％。
ＮｂＯ，０５〜０．３５係、Ｂｏ、０１をこえ〜０．０
５係、ＮＯ，０１〜０．０４係残部はＦｅおよび不可避
的不純物からなる高温のスチーム・タービンおよびガス
・タービンの動翼、ディスク、ロータ、ケーシングボル
ト用耐熱鋼である。
５係、ＮＯ，０１〜０．０４係残部はＦｅおよび不可避
的不純物からなる高温のスチーム・タービンおよびガス
・タービンの動翼、ディスク、ロータ、ケーシングボル
ト用耐熱鋼である。
次に本発明耐熱鋼の成分組成範囲の限定理由を述べる。
Ｃ：０．１〜０．２５係
Ｃは常温、高温における強度、硬さを付与するに必要な
最も基本的に重要な元素である。
最も基本的に重要な元素である。
耐熱鋼の強度を高めるにはまず第１に炭素と炭化物生成
元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂなど）よりなる炭化物を適
当な焼もどしにより生成させることであり、第２にそれ
らの炭化物が均一でしかも微細に分布させることが必要
であり、そのためには適量のＣの存在が必須となる。
元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂなど）よりなる炭化物を適
当な焼もどしにより生成させることであり、第２にそれ
らの炭化物が均一でしかも微細に分布させることが必要
であり、そのためには適量のＣの存在が必須となる。
しかしＣが０．１１％未満であると強度に不足を生ずる
ばかりでなく、木調ではタービン用鋼の疲労特性、靭性
を劣化させるδフェライトの生成残存がまぬがれず、逆
にＣが０、２５ ％をこえると炭化物が増加し、いきお
い高温長時間側で炭化物の凝集にともなう高温強度の劣
化をまねくと共に脆化を促進する。
ばかりでなく、木調ではタービン用鋼の疲労特性、靭性
を劣化させるδフェライトの生成残存がまぬがれず、逆
にＣが０、２５ ％をこえると炭化物が増加し、いきお
い高温長時間側で炭化物の凝集にともなう高温強度の劣
化をまねくと共に脆化を促進する。
Ｎｉ ：、１．１〜２．５係
Ｎｉは強度の向上をはかるとともに靭性をも改善するた
めに添加する。
めに添加する。
しかしＮｉが１．１係未満ではその効果は少く、Ｎｉ含
有量が２．５ ％をこえると加熱変態点が低下し、従っ
て焼もどし温度を上げられず、最高使用温度にもおのず
と制限を受ける。
有量が２．５ ％をこえると加熱変態点が低下し、従っ
て焼もどし温度を上げられず、最高使用温度にもおのず
と制限を受ける。
また恒温焼なまし時の保持時間が長時間となり、製造上
好ましくない。
好ましくない。
また多量のＮｉはδフェライトの生成を抑制する効果が
あるが、一方Ｍｓ点を下げ、焼入れ時の残留オーステナ
イトの生成による組織上の不安定を招く。
あるが、一方Ｍｓ点を下げ、焼入れ時の残留オーステナ
イトの生成による組織上の不安定を招く。
またＮｉ量の増加に伴いクリープラブチャー強度が低下
するが２、５ ％をこえるとクリープ・ラブチャー強度
の低下が著るしくなる。
するが２、５ ％をこえるとクリープ・ラブチャー強度
の低下が著るしくなる。
従ってＮｉ含有量は１．１〜２．５係としたが好ましく
は１．１〜１．５係が適量である。
は１．１〜１．５係が適量である。
Ｃｒ ： １０．０〜１２．５％
ＣｒはＣと同様本発明鋼には不可欠の元素で耐食性、耐
熱性、焼もどし温度の上昇（２次硬化による軟化の高温
側への移行）をもたらす、重要な炭化物生成元素である
が、１０．０％未満であると、耐熱性、耐食性の点で十
分でなく、また、１２．５係をこえるとＣ，Ｎ、Ｎｉな
どのオーステナイト生成元素とＭｏ、Ｖ、Ｎｂなとのフ
ェライト生成元素とのバランスからδフェライトを完全
に消滅させることが困難になる。
熱性、焼もどし温度の上昇（２次硬化による軟化の高温
側への移行）をもたらす、重要な炭化物生成元素である
が、１０．０％未満であると、耐熱性、耐食性の点で十
分でなく、また、１２．５係をこえるとＣ，Ｎ、Ｎｉな
どのオーステナイト生成元素とＭｏ、Ｖ、Ｎｂなとのフ
ェライト生成元素とのバランスからδフェライトを完全
に消滅させることが困難になる。
Ｍｏ ： ０．８〜１．５％
Ｍｏは強力な炭化物生成元素でありＭｏ２Ｃを生じて高
温強度の向上、２次硬化に有効に寄与する元素であるが
、ｏ、ｓ％未満ではその効果が少く、１．５係をこえて
、添加してもそれ以上の効果は期待できない。
温強度の向上、２次硬化に有効に寄与する元素であるが
、ｏ、ｓ％未満ではその効果が少く、１．５係をこえて
、添加してもそれ以上の効果は期待できない。
なお、Ｍｏは大型のディスク、ロータなどの第２次焼も
どし脆性の改善に効果があるので本発明鋼には必須の元
素である。
どし脆性の改善に効果があるので本発明鋼には必須の元
素である。
ｗ：ｉ、ｏ係以下
ＷはＭｏと類似の効果をもたらすがその効果は）Ｍｏの
約１／２であり、１．０係以下の量で添加してＭｏの効
果を補う。
約１／２であり、１．０係以下の量で添加してＭｏの効
果を補う。
Ｖ、Ｎｂ：０．０５〜０．３５係
Ｖ、ＮｂはＭｏと共に強力な炭化物生成元素であり、高
温強度、焼もどし抵抗性、結晶粒の粗大；化を防止し、
結果として靭性の改善の一役を荷う。
温強度、焼もどし抵抗性、結晶粒の粗大；化を防止し、
結果として靭性の改善の一役を荷う。
これらの元素は単味で多量に添加するよりも少量での複
合添加の方がより効果的であり、Ｖ、Ｎｂを夫々最少０
．０５％、最大０．３５１％含有させる。
合添加の方がより効果的であり、Ｖ、Ｎｂを夫々最少０
．０５％、最大０．３５１％含有させる。
若し０．０５％未満であれば強度と靭性の向上は少；く
、０．３５１％をこえると強力なフェライト生成元素で
あるためにδフェライトの生成を助長すると共に、高温
長時間側で炭化物の凝集を促進し、高温強度の劣化を招
く恐れがある。
、０．３５１％をこえると強力なフェライト生成元素で
あるためにδフェライトの生成を助長すると共に、高温
長時間側で炭化物の凝集を促進し、高温強度の劣化を招
く恐れがある。
Ｂ：０．０１をこえ〜０．０５係
Ｂは基地中に各種添加元素との硼化物（例えばＣｒ２Ｂ
）を形成すると共に、基地を強化するものと考えられ、
鋼の硬化能を増し高温強度の維持に寄与する。
）を形成すると共に、基地を強化するものと考えられ、
鋼の硬化能を増し高温強度の維持に寄与する。
Ｂは結晶粒の微細化にともなう靭性の改善、熱間加工性
の向上および耐熱鋼として重要な高温強度の改善のため
に添加するが過大にすぎると地鉄の粒界に比較的大きな
硼化物が残存し、適正な熱間加工温度の低下をきたし実
作業上の能率を阻害するばかりでなく更に多量の添加で
は熱間加工が不可能となる。
の向上および耐熱鋼として重要な高温強度の改善のため
に添加するが過大にすぎると地鉄の粒界に比較的大きな
硼化物が残存し、適正な熱間加工温度の低下をきたし実
作業上の能率を阻害するばかりでなく更に多量の添加で
は熱間加工が不可能となる。
従ってＢの添加量は、０．０１をこえ〜０．０５％が適
量である。
量である。
Ｎ：０．０１〜０．０４係
ＮはＢと同時に添加することにより、窒化硼素を形成し
高温強度を向上せしめる他、Ｃｒ２Ｎにより基地の強化
をはかる役割を演する。
高温強度を向上せしめる他、Ｃｒ２Ｎにより基地の強化
をはかる役割を演する。
更にＮは強力なオーステナイト生成元素であり、有害な
δフェライトの析出防止の効果もある。
δフェライトの析出防止の効果もある。
但し多量の添加は真空溶解時や溶接時のガス発生を若起
し好ましくないので本発明鋼では０．０１〜０．０４％
、好ましくは０．０１〜０．０３％を添加する。
し好ましくないので本発明鋼では０．０１〜０．０４％
、好ましくは０．０１〜０．０３％を添加する。
Ｓｉ：１．０係以下
Ｓｉは脱酸剤として加えるが、多量に加えるとδフェラ
イトの生成を助長し、結晶粒が粗大化する傾向があるの
で、１．０％以下とした。
イトの生成を助長し、結晶粒が粗大化する傾向があるの
で、１．０％以下とした。
Ｍｎ：１．５係以下
Ｍｎも同じく脱酸剤として加えるが、１．５係をこえる
と残留オーステナイトの成長をうながすので、１．５％
以下とした。
と残留オーステナイトの成長をうながすので、１．５％
以下とした。
次に本発明耐熱鋼の特徴を実施例により詳細に説明する
。
。
第１表は本発明鋼および比較鋼を示したもので、表中（
７）ＳｌはＨ４６であり、Ｓ２はＨ４６のＭ。
７）ＳｌはＨ４６であり、Ｓ２はＨ４６のＭ。
を上げ、Ｖ、Ｎｂ、を下げたもので、常温および高温の
強度の改善がはかられたばかりでなく、衝撃値（靭性）
の向上もうかがえる。
強度の改善がはかられたばかりでなく、衝撃値（靭性）
の向上もうかがえる。
これはＳｌより８２の方がＭＯ十ｖ十Ｎｂ＝：＝１．３
係であってもそれらのバランスが適当であることを示し
ていよう。
係であってもそれらのバランスが適当であることを示し
ていよう。
Ｓ３はＳ２にＢを０．０２１％程添加したもので、わず
かのＢの添加によって衝撃値を下げずに強度−特にクリ
ープ・ラブチャー強度を上げており、Ｂの効果は顕著で
ある。
かのＢの添加によって衝撃値を下げずに強度−特にクリ
ープ・ラブチャー強度を上げており、Ｂの効果は顕著で
ある。
Ｓ４はＳ３のＢを０．００６％の微量融加にとどめ、Ｃ
ｏを１チ添加したものだが、表からも判るように１係程
度のＣｏの添加では諸性質の向上に寄与する迄には至っ
てない。
ｏを１チ添加したものだが、表からも判るように１係程
度のＣｏの添加では諸性質の向上に寄与する迄には至っ
てない。
ｃｏは後述するように高価な元素の割りに多量（少くと
も５係以上）の添加により種々の改善をもたらす。
も５係以上）の添加により種々の改善をもたらす。
Ｄは本発明鋼で８１〜Ｓ４の中で最も強力なＳ３と同一
強度レベルで衝撃値が４．５ｋｇ 、 ｍ／ｃｄ（２ｍ
ｍＶノツチ・シャルピー）と高い靭性を兼ね備えている
点が特長的であり、この系の合金には見られない引張強
さ１００ｋｇ／ｍ１ルベルでの高靭性高強度合金である
ことが判ろう。
強度レベルで衝撃値が４．５ｋｇ 、 ｍ／ｃｄ（２ｍ
ｍＶノツチ・シャルピー）と高い靭性を兼ね備えている
点が特長的であり、この系の合金には見られない引張強
さ１００ｋｇ／ｍ１ルベルでの高靭性高強度合金である
ことが判ろう。
第２表は、ガス・タービン・ディスク（５万馬力（の実
体より熱処理後接線方向の試片を採取し、比較試験を行
ったものである。
体より熱処理後接線方向の試片を採取し、比較試験を行
ったものである。
その特徴とするところはＳ５は６．８％のＣｏを含み且
つ焼入れ→１次焼もどし→サブ・ゼロ処理→２次焼もど
しという繁雑な熱処理工程を通しているが、Ｄ鋼はｃ。
つ焼入れ→１次焼もどし→サブ・ゼロ処理→２次焼もど
しという繁雑な熱処理工程を通しているが、Ｄ鋼はｃ。
も含まず、熱処理も通常のマルテンサイト系耐熱鋼と同
様焼入れ→焼もどし１回のみで単純な熱処理でよい。
様焼入れ→焼もどし１回のみで単純な熱処理でよい。
このことは製造面からも好ましいこきである。
しかもほぼ強度と衝撃値が同一である。
以上述べたように本発明鋼すなわちＣｏを含まず高靭性
の１２％Ｃｒ耐熱鋼は今迄の１２％Ｃｒ耐熱鋼の合金成
分を十分に検討すると共に製造性（溶解、鍛造、圧延、
熱処理９機械加工）も容易且つδフェライトのない安定
した均一な組織を有する安価でしかも優れた耐熱鋼で、
従来水系の合金で最高と賞されている含Ｃｏ系Ｈ５３に
匹適する耐熱鋼であり、現代の省資源、コストダウンに
寄与するところ大なるものである。
の１２％Ｃｒ耐熱鋼は今迄の１２％Ｃｒ耐熱鋼の合金成
分を十分に検討すると共に製造性（溶解、鍛造、圧延、
熱処理９機械加工）も容易且つδフェライトのない安定
した均一な組織を有する安価でしかも優れた耐熱鋼で、
従来水系の合金で最高と賞されている含Ｃｏ系Ｈ５３に
匹適する耐熱鋼であり、現代の省資源、コストダウンに
寄与するところ大なるものである。
Claims (1)
- Ｉ Ｃ０，１〜０．２５％、Ｓｉ≦１．０ ％ 、
Ｍ ｎ≦１．５％、 Ｎ ｉｌ、１〜２．５１％ 、
Ｃｒ １０．０〜１２．５％ 、 ＭＯｏ、ｓ 〜１．
５％ 、Ｗ≦１．０％、Ｖｏ、０５〜０．３５係、Ｎｂ
０．０５〜０．３５係、Ｂｏ、０１をこえ〜０．０５係
、ＮＯ，０１〜０．０４チを主成分とし、残部はＦｅお
よび不可避的不純物からなる耐熱性に優れ、常温靭性の
高い耐熱鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54086942A JPS5824497B2 (ja) | 1979-07-11 | 1979-07-11 | 耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54086942A JPS5824497B2 (ja) | 1979-07-11 | 1979-07-11 | 耐熱鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5613466A JPS5613466A (en) | 1981-02-09 |
| JPS5824497B2 true JPS5824497B2 (ja) | 1983-05-21 |
Family
ID=13900917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54086942A Expired JPS5824497B2 (ja) | 1979-07-11 | 1979-07-11 | 耐熱鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5824497B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5927195U (ja) * | 1982-08-12 | 1984-02-20 | 三菱電機株式会社 | 軸とフアンとの結合装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59232231A (ja) * | 1983-06-16 | 1984-12-27 | Toshiba Corp | タ−ビンロ−タの製造方法 |
| CN107587069B (zh) * | 2017-08-25 | 2019-03-08 | 武汉钢铁有限公司 | 一种高强度高韧性螺栓用钢及生产方法 |
| CN109385571B (zh) * | 2018-10-11 | 2020-05-12 | 中国航发成都发动机有限公司 | 一种耐热不锈钢材料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5528348A (en) * | 1978-08-21 | 1980-02-28 | Daido Steel Co Ltd | Steel for roll of continuous casting facilities |
-
1979
- 1979-07-11 JP JP54086942A patent/JPS5824497B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5528348A (en) * | 1978-08-21 | 1980-02-28 | Daido Steel Co Ltd | Steel for roll of continuous casting facilities |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5927195U (ja) * | 1982-08-12 | 1984-02-20 | 三菱電機株式会社 | 軸とフアンとの結合装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5613466A (en) | 1981-02-09 |
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