JPS5845360A - 耐焼戻脆化性を有する低合金鋼 - Google Patents
耐焼戻脆化性を有する低合金鋼Info
- Publication number
- JPS5845360A JPS5845360A JP14262281A JP14262281A JPS5845360A JP S5845360 A JPS5845360 A JP S5845360A JP 14262281 A JP14262281 A JP 14262281A JP 14262281 A JP14262281 A JP 14262281A JP S5845360 A JPS5845360 A JP S5845360A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rare earth
- earth element
- temper embrittlement
- amount
- low alloy
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、蒸気ター♂ン低圧用−一夕あるいは発電機用
ロータの材料として用いられる低合金鋼に係り、特に耐
焼戻脆化性を有する低合金鋼に関する。
ロータの材料として用いられる低合金鋼に係り、特に耐
焼戻脆化性を有する低合金鋼に関する。
近年、蒸気タービンは大容量化および製造コストの低減
化が図られており、これに伴ないタービンの大型化、使
用温度め高温化の傾向にある。
化が図られており、これに伴ないタービンの大型化、使
用温度め高温化の傾向にある。
従来、蒸気タービン低圧用ロータ材としては3.6 N
i −Cr −Me−V鋼が用いられているが、これら
の動きに伴ないより高い引張強度と良好な切欠靭性とが
求められ、製鋼方法の改良に伴なう鋼塊清浄度の改善、
熱処理方法の改良に伴なう組織の改善が行なわれるとと
もに、Nl含有量の増量による改良の傾向がみられる。
i −Cr −Me−V鋼が用いられているが、これら
の動きに伴ないより高い引張強度と良好な切欠靭性とが
求められ、製鋼方法の改良に伴なう鋼塊清浄度の改善、
熱処理方法の改良に伴なう組織の改善が行なわれるとと
もに、Nl含有量の増量による改良の傾向がみられる。
N1は、弓1張強さおよび切欠靭性を改善するのに有効
な元素であるが、反面焼戻脆化感受性を高める傾向にあ
る。これは300乃至600℃の脆化温度域を徐冷ある
いは恒温保持した場合に靭性が著しく低下する現象で、
鋼中のP、8n等の不純物元素とNi、Cr 等の合金
元素との相互作用によるオーステナイト粒界への共偏析
に伴なう粒界脆化から生ずるものとされ、シャルピー衝
撃試験における延性、脆性破面率が父チとなる遷移温度
(FATT)の高温側への移行により顕著に認識するこ
とができる。不純物元素、合金元素の粒界への偏析は、
オージェ電子分析(AES分析)等により確認され、゛
その偏析tとFATTとの間に相関関係が見出されてお
り、Ni増賞による数隻および脆化温度域での使用は控
えられてきた。 ゛ しかし、前記夕、−ビンの大型、化に伴ないN1含有量
を増加する傾向にあり、製造の際のロータ中心部の冷却
速度が遅りケつて脆化温度域を極めて遅い速度で徐冷さ
れることから、焼戻脆化の問題は避けられない状態とな
ってきている。
な元素であるが、反面焼戻脆化感受性を高める傾向にあ
る。これは300乃至600℃の脆化温度域を徐冷ある
いは恒温保持した場合に靭性が著しく低下する現象で、
鋼中のP、8n等の不純物元素とNi、Cr 等の合金
元素との相互作用によるオーステナイト粒界への共偏析
に伴なう粒界脆化から生ずるものとされ、シャルピー衝
撃試験における延性、脆性破面率が父チとなる遷移温度
(FATT)の高温側への移行により顕著に認識するこ
とができる。不純物元素、合金元素の粒界への偏析は、
オージェ電子分析(AES分析)等により確認され、゛
その偏析tとFATTとの間に相関関係が見出されてお
り、Ni増賞による数隻および脆化温度域での使用は控
えられてきた。 ゛ しかし、前記夕、−ビンの大型、化に伴ないN1含有量
を増加する傾向にあり、製造の際のロータ中心部の冷却
速度が遅りケつて脆化温度域を極めて遅い速度で徐冷さ
れることから、焼戻脆化の問題は避けられない状態とな
ってきている。
この焼戻脆化を抑える方法としては、
■ 含有不純物元素量を、焼戻脆化に影響を持つ限界含
有量以下に抑える。
有量以下に抑える。
■ オーステナイト粒を微細化して粒界面積を増加させ
、粒界偏析不純物濃度を下げる。
、粒界偏析不純物濃度を下げる。
■ 不岬物と化合物を形成してマトリックス中に不純物
元素を固定し、粒界へ移動する不純物元素を低減する効
果Gある元素を微量添加する。
元素を固定し、粒界へ移動する不純物元素を低減する効
果Gある元素を微量添加する。
03通りの方法が考えられる。
本発明はこのうちの第3番目の方法に関するもので、N
1−0r−&−V鋼に、その不純物元素量に応じ希土類
元素(41KLa)を添加してヤ゛、8m等め不純物元
素と安定な化合物を形成させ、″これKよりマトリック
ス中に不純物元素を固定してオーステナイト粒界への偏
析を防止し、もって焼戻脆化を抑制することができる耐
焼!脆化性を有する低合金鋼を提供することを目的とす
る。
1−0r−&−V鋼に、その不純物元素量に応じ希土類
元素(41KLa)を添加してヤ゛、8m等め不純物元
素と安定な化合物を形成させ、″これKよりマトリック
ス中に不純物元素を固定してオーステナイト粒界への偏
析を防止し、もって焼戻脆化を抑制することができる耐
焼!脆化性を有する低合金鋼を提供することを目的とす
る。
微量元素を添加してP、8m等の不純物元素との化合物
を形成する場合、その結合が他の合金元素との結合より
も熱力学的に安定である。ことが要求される。第1図は
前記鋼種において化合物を形成すると思われる元素との
標準生成自由エネ44曲線を示したもので、ある。18
00°に近傍の温度域におけるデ、−夕は得られていな
いが、8.、 、、.0.と安定な化合物L12520
を形成し、脱酸、脱硫効果のあることが知られている
。鋼の溶解時には第1−に′ゝ 。
を形成する場合、その結合が他の合金元素との結合より
も熱力学的に安定である。ことが要求される。第1図は
前記鋼種において化合物を形成すると思われる元素との
標準生成自由エネ44曲線を示したもので、ある。18
00°に近傍の温度域におけるデ、−夕は得られていな
いが、8.、 、、.0.と安定な化合物L12520
を形成し、脱酸、脱硫効果のあることが知られている
。鋼の溶解時には第1−に′ゝ 。
示す標準生成自由エネルギ曲線からLa28mも安定!
、あ、ると推定されるが、この化、合物は、常温、まで
17)−jべ【の温度域において他の化合、物よりも安
定な状態であり得る(298°Kにおいて、La2Bm
生成エンタルピは−418,,4、KJ/mol )
。LaとP、との化合物lJPは1400°に以上雪ユ
安定な化合物を形、成せず1350乃至1400°に−
qはCとの結合が安定であるが、 1350°に以下で
は安定ケ化金物として形成され得る。
、あ、ると推定されるが、この化、合物は、常温、まで
17)−jべ【の温度域において他の化合、物よりも安
定な状態であり得る(298°Kにおいて、La2Bm
生成エンタルピは−418,,4、KJ/mol )
。LaとP、との化合物lJPは1400°に以上雪ユ
安定な化合物を形、成せず1350乃至1400°に−
qはCとの結合が安定であるが、 1350°に以下で
は安定ケ化金物として形成され得る。
このようにLmは、熱力学的にa等の他の合金元素に比
べ極めて安定な化7合物を、形成すること2から、前記
H的に適した有力な元素と考えられ、事たL&以竺の希
土類元素もムとほぼ同等の性質を有するこ−とから5、
La、に代え、あるいはこれと混合して用いられ得る1
、 なおムの最適添加量は、溶解時にSとともに除去される
ものを含めると、想定される化合物としてはLa202
B 、 LaP 、 La28s が考えられ、これら
がイリ量論的関係にあるとすると、St 218mの鋼
中含有tK従い、 La = 8.78 + 2.48m + 4.5P
・・”−−(1) 。
べ極めて安定な化7合物を、形成すること2から、前記
H的に適した有力な元素と考えられ、事たL&以竺の希
土類元素もムとほぼ同等の性質を有するこ−とから5、
La、に代え、あるいはこれと混合して用いられ得る1
、 なおムの最適添加量は、溶解時にSとともに除去される
ものを含めると、想定される化合物としてはLa202
B 、 LaP 、 La28s が考えられ、これら
がイリ量論的関係にあるとすると、St 218mの鋼
中含有tK従い、 La = 8.78 + 2.48m + 4.5P
・・”−−(1) 。
で示す程度の量が適当アあると考えられる、。
さらに本発明−おける希土類元、!は、本発明合金9最
も重要な元素であり・竺戻脆性の原因となる?、 8m
等?不純物元素と化合物を、形感じ、マトリックス中に
、取込んで粒界への偏析、を抑制する働−を有F2・う
′り′が最も、好まい゛・ライタ″&1製鋼時にIJ2
02B の形で一部を消界するたり、前記(1)式で示
される程度の添加が必!であ、る・現行や製鋼技術では
p、s、s−の量は1.重量−でP“0・004乃至0
・025・2E!、“0,004乃至0・025・am
s 0.005乃至0.040 程度は含まれている
ため、ランタンの呻加量は0.05乃至O0S*とすや
のが適轡である。 4、 なお、明細書中の−は全て重量−を示す。
も重要な元素であり・竺戻脆性の原因となる?、 8m
等?不純物元素と化合物を、形感じ、マトリックス中に
、取込んで粒界への偏析、を抑制する働−を有F2・う
′り′が最も、好まい゛・ライタ″&1製鋼時にIJ2
02B の形で一部を消界するたり、前記(1)式で示
される程度の添加が必!であ、る・現行や製鋼技術では
p、s、s−の量は1.重量−でP“0・004乃至0
・025・2E!、“0,004乃至0・025・am
s 0.005乃至0.040 程度は含まれている
ため、ランタンの呻加量は0.05乃至O0S*とすや
のが適轡である。 4、 なお、明細書中の−は全て重量−を示す。
本発明はかかる知見に基づいてなさ些たもので、炭素0
.15乃至0.35%、クロム0.5乃至3.o−、モ
リブデン0.3乃至1.5嘩、ノンナジウム0.05乃
至0.35III、iンガン0.8%以下、シリ:yy
o、a5−以下、ニッケル3.0乃至5.5%、−オフ
0.O1乃至0.1噂、希土類元素0.05乃至o、s
%、および残部鉄からなることを特徴とする。
.15乃至0.35%、クロム0.5乃至3.o−、モ
リブデン0.3乃至1.5嘩、ノンナジウム0.05乃
至0.35III、iンガン0.8%以下、シリ:yy
o、a5−以下、ニッケル3.0乃至5.5%、−オフ
0.O1乃至0.1噂、希土類元素0.05乃至o、s
%、および残部鉄からなることを特徴とする。
本発明において、基材としての鉄に添加される炭素は、
鋼の焼入性を向上させるとともに、常温および高温での
強度を向上させるのに有用な元素であり、その添加量が
0.15%未満では添加した効果が認められず、また0
、35%を超えると強度は増すが靭性が低下して好まし
くない。したがって炭素の添加1は0.15乃至0.3
5 %とするのが好ましい。
鋼の焼入性を向上させるとともに、常温および高温での
強度を向上させるのに有用な元素であり、その添加量が
0.15%未満では添加した効果が認められず、また0
、35%を超えると強度は増すが靭性が低下して好まし
くない。したがって炭素の添加1は0.15乃至0.3
5 %とするのが好ましい。
また本発明におけるり四ムは、焼入性を向上させるとと
もに引張強さを向上させるために必要なもので、その添
加量がO,S S未満では添加した効果が認められない
。また添加量が3.091を超えると高温のクリープ破
断強さが低下する。したがってクロムの添加量は0.5
乃至3.0−とするのが好ましい。
もに引張強さを向上させるために必要なもので、その添
加量がO,S S未満では添加した効果が認められない
。また添加量が3.091を超えると高温のクリープ破
断強さが低下する。したがってクロムの添加量は0.5
乃至3.0−とするのが好ましい。
高温での強度を増大させるのに必要なもので、炭化物を
つくり二次硬化を示すとともに焼戻脆化を抑制する働き
がある。このため少なくとも0.31以上の添加が必要
であるが、添加量が多過ぎると高温強度は向上するが炭
化物が多くなって靭性フを低下するので、その添加量は
1.51以下とするのが適当である。 □ また本発明におけるニッケルは、常温において強度およ
び切欠靭性を向上させるのに必要な元素であり、このた
めには少なくとも3.0−以上の添加が好ましい。しか
しその添加量が5.5−を超えるとロータシャフトの中
心部等の熱処理後の冷却速度の遅い部分では焼【脆化を
きたして靭性な低下させる。したがってニッケルの添加
量は3.0〜5.5−とするのが好ましい。
つくり二次硬化を示すとともに焼戻脆化を抑制する働き
がある。このため少なくとも0.31以上の添加が必要
であるが、添加量が多過ぎると高温強度は向上するが炭
化物が多くなって靭性フを低下するので、その添加量は
1.51以下とするのが適当である。 □ また本発明におけるニッケルは、常温において強度およ
び切欠靭性を向上させるのに必要な元素であり、このた
めには少なくとも3.0−以上の添加が好ましい。しか
しその添加量が5.5−を超えるとロータシャフトの中
心部等の熱処理後の冷却速度の遅い部分では焼【脆化を
きたして靭性な低下させる。したがってニッケルの添加
量は3.0〜5.5−とするのが好ましい。
また本発明にお仕るニオブは、結晶粒を微細化して強度
を向上させるとともに、耐焼戻脆性を向上させるのに有
用な元素である。そしてその添加量が0.01 S未満
では添加した効果が認められず、また添加量が0.1%
を超えると鋼塊中に粗大炭化物が偏析して靭性を害する
。したがってニオブの添加量は0.01乃至0.1 %
とするのが好ましい。
を向上させるとともに、耐焼戻脆性を向上させるのに有
用な元素である。そしてその添加量が0.01 S未満
では添加した効果が認められず、また添加量が0.1%
を超えると鋼塊中に粗大炭化物が偏析して靭性を害する
。したがってニオブの添加量は0.01乃至0.1 %
とするのが好ましい。
また本発明におけるノナジウムは、前記モリブデンと同
様常温および高温での強度を向上させるために必要な元
素であり、微細炭化物を析出して二次硬化を示す。この
ためには、少なくとも0.05チ以上の添加が必要とな
るが、o、35sを超えると強度は向上するが靭性が低
下するので好ましくない。したがってノ々ナジウムの添
加蓋は0.05乃至0、お−とするのが好ましい。
様常温および高温での強度を向上させるために必要な元
素であり、微細炭化物を析出して二次硬化を示す。この
ためには、少なくとも0.05チ以上の添加が必要とな
るが、o、35sを超えると強度は向上するが靭性が低
下するので好ましくない。したがってノ々ナジウムの添
加蓋は0.05乃至0、お−とするのが好ましい。
また本発明におけるマンガンは、脱酸、脱硫剤として添
加されるもので、その添加量が0.2−未満では添加し
た効果が認められない。しかし0.8参を超えてはその
効果はなく、またFATTが高くなるため好ましくない
。したがってiンガンの添加量は0.2〜O,S*とす
るのが好ましい。
加されるもので、その添加量が0.2−未満では添加し
た効果が認められない。しかし0.8参を超えてはその
効果はなく、またFATTが高くなるため好ましくない
。したがってiンガンの添加量は0.2〜O,S*とす
るのが好ましい。
また本発明におけるシリ、コンは、脱酸剤として含有さ
れるものであるが、一部介在物として鋼中に残存して靭
性な低下させるので可及的低く抑えるのが好ましい。し
たがってその量はo、ass以下が望ましい。
れるものであるが、一部介在物として鋼中に残存して靭
性な低下させるので可及的低く抑えるのが好ましい。し
たがってその量はo、ass以下が望ましい。
これら脱酸、脱硫剤は必須添加元素ではなく必要に応じ
て添加される。
て添加される。
しかして、本発明に係る合金は以上の組成を有するが、
その製造に肖っては、希土類元素の損失を抑えるため不
活性雰囲気あるいは真空下で添加する必要がある。そし
てこのようにして溶解鋳造した後約1100〜1300
℃で鍛造し、その後1050乃至1150℃で均一に加
熱して完全にオーステナイト組織に変態させた後、焼入
れを行なう、そしてその後550〜650℃で焼戻しを
行ないIIk終的にベントナイト組織とすφ。 、 〔実施例〕 表−1に示す組成を有するNl −Cr −Me −V
銅をに雰囲気中で誘動加熱炉にて溶製し、これを110
0”Cで鍛造後、第2図に示す熱処理を行なって従来材
および試材1乃至3を得た。、−t=してこれらを引張
試験およびシャルピー衝撃試験に供した。
その製造に肖っては、希土類元素の損失を抑えるため不
活性雰囲気あるいは真空下で添加する必要がある。そし
てこのようにして溶解鋳造した後約1100〜1300
℃で鍛造し、その後1050乃至1150℃で均一に加
熱して完全にオーステナイト組織に変態させた後、焼入
れを行なう、そしてその後550〜650℃で焼戻しを
行ないIIk終的にベントナイト組織とすφ。 、 〔実施例〕 表−1に示す組成を有するNl −Cr −Me −V
銅をに雰囲気中で誘動加熱炉にて溶製し、これを110
0”Cで鍛造後、第2図に示す熱処理を行なって従来材
および試材1乃至3を得た。、−t=してこれらを引張
試験およびシャルピー衝撃試験に供した。
なお、試材1はLaを前記(1)式により求められる計
算値量の凶を添加したものであり、また試材2は前記計
算値と間歇の−を添加したものであり、さらに試材3は
前記計算値量よりもLaを0.1〇−増量して添加した
ものである。
算値量の凶を添加したものであり、また試材2は前記計
算値と間歇の−を添加したものであり、さらに試材3は
前記計算値量よりもLaを0.1〇−増量して添加した
ものである。
表−2は、前記各試験材に対する引張試験および衝撃試
験の結果を示したもので、FATT(AI)は第2図に
示す熱処理後のFATTを表わし、またFATT(BT
)は第3図に示す脆化熱処理を施した材料のFATTを
表わす。この脆化熱処理は一般にステップクール法と呼
ばれ、材料の焼戻脆化特性を調べるために行なう脆化加
速試験法である。またΔFATTは、ステップクール法
によるFATTの変位量を示すもので、FATT(8T
)とFATTとの差を表わしている。
験の結果を示したもので、FATT(AI)は第2図に
示す熱処理後のFATTを表わし、またFATT(BT
)は第3図に示す脆化熱処理を施した材料のFATTを
表わす。この脆化熱処理は一般にステップクール法と呼
ばれ、材料の焼戻脆化特性を調べるために行なう脆化加
速試験法である。またΔFATTは、ステップクール法
によるFATTの変位量を示すもので、FATT(8T
)とFATTとの差を表わしている。
表−2からも明らかなように、引張試験に対しては従来
材、試材1乃至3ともその結果に差異が認められないの
に対し、衝撃試験に対しては−を微量添加することによ
りΔFATTの減少が認められ、Lmを前記(1)式で
示した適正量添加することにより焼戻脆化が有効に抑え
られているのが判る。
材、試材1乃至3ともその結果に差異が認められないの
に対し、衝撃試験に対しては−を微量添加することによ
りΔFATTの減少が認められ、Lmを前記(1)式で
示した適正量添加することにより焼戻脆化が有効に抑え
られているのが判る。
なお試材3は、前記するようにムを前記(1)式で求め
た量よりも0.10多く添加したものであるが、効果は
試材2と変わらず逆に最高衝撃値の低下をみた。
た量よりも0.10多く添加したものであるが、効果は
試材2と変わらず逆に最高衝撃値の低下をみた。
以上のことがら、(1)式で示す適正量のL&を添加す
ることが有効であることが確認される。
ることが有効であることが確認される。
第1図はC、P 、 Sa 、 S各1モルと化合する
Lm。 Cr、Me の標準生成自由エネルイ曲線を示すグラフ
、第2図は表−1に示す試験材の熱処理条件を示す図、
第3図は焼戻脆化特性を調べるためのステップクール法
を図式化して示す説明図である。 !、・・・境界線、j2・・・溶融線。 出願人代理人 猪 股 清 壓1図
Lm。 Cr、Me の標準生成自由エネルイ曲線を示すグラフ
、第2図は表−1に示す試験材の熱処理条件を示す図、
第3図は焼戻脆化特性を調べるためのステップクール法
を図式化して示す説明図である。 !、・・・境界線、j2・・・溶融線。 出願人代理人 猪 股 清 壓1図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、重量嚢で庫素0.15乃至0.35慢、クロム0.
5乃至3.On、モリブデン0.3乃至1.51G、ノ
セナジクム0,05乃至0.35チ、マンガン0.8−
以下、シリラン0.35−以下、ニッケル3.0乃至5
.5−、ニオブ0.01乃至0.1−1希土類元素0.
05乃至O,S*、および残部鉄からなる耐焼戻脆化性
を有する低合金鋼。 2、希土類元素として2ンタンを用いることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の耐焼戻脆化性を有する低
合金鋼。 3、希土類元素としてランタンをその一部に含む希土類
元素を用いることを特徴とする特許−求の範囲第1’X
gj記載の耐焼戻脆化性を有する低合金銅。 4、希土類元素としてランタン以外の希土類元素を用い
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の耐焼戻
脆化性を有する低合金鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14262281A JPS5845360A (ja) | 1981-09-10 | 1981-09-10 | 耐焼戻脆化性を有する低合金鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14262281A JPS5845360A (ja) | 1981-09-10 | 1981-09-10 | 耐焼戻脆化性を有する低合金鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5845360A true JPS5845360A (ja) | 1983-03-16 |
Family
ID=15319615
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14262281A Pending JPS5845360A (ja) | 1981-09-10 | 1981-09-10 | 耐焼戻脆化性を有する低合金鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5845360A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS63149830A (ja) * | 1986-12-12 | 1988-06-22 | Dainippon Printing Co Ltd | 情報記憶カ−ド用多層フイルム |
US4820486A (en) * | 1985-04-05 | 1989-04-11 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Low alloy steel having good stress corrosion cracking resistance |
JPH01193850A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-03 | Konica Corp | 写真カード |
JPH04141544A (ja) * | 1990-10-01 | 1992-05-15 | Japan Steel Works Ltd:The | 均質大型低合金鋼鋳塊の製造方法 |
CN105603169A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-05-25 | 江苏大学 | 大型30CrNi2MoV钢件的短流程制造方法 |
CN109844153A (zh) * | 2016-10-06 | 2019-06-04 | 杰富意钢铁株式会社 | 原油油船用钢材和原油油船 |
-
1981
- 1981-09-10 JP JP14262281A patent/JPS5845360A/ja active Pending
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