JPS5943846A - 焼入性,靭性の優れたCr−Mo鋼 - Google Patents

焼入性,靭性の優れたCr−Mo鋼

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JPS5943846A
JPS5943846A JP15266582A JP15266582A JPS5943846A JP S5943846 A JPS5943846 A JP S5943846A JP 15266582 A JP15266582 A JP 15266582A JP 15266582 A JP15266582 A JP 15266582A JP S5943846 A JPS5943846 A JP S5943846A
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JP
Japan
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steel
toughness
hardenability
sol
strength
Prior art date
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Pending
Application number
JP15266582A
Other languages
English (en)
Inventor
Aoshi Tsuyama
市之瀬弘之
Hisatoshi Tagawa
津山青史
Hiroyuki Ichinose
田川寿俊
Takanobu Tokunaga
徳永高信
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.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 、本発明は焼入性、靭性の優nたCr−Mo鋼の創案に
係り、良好且つ安定な強度、靭性な有17、焼入性に優
れていて浴接性の如きにおいても好ましいCr−Mo鋼
を提供しようとするものである。
Cr−Mo鋼は、近時におけるエネルキー陀業の発展に
伴い各棟圧力容器用沖iとして広く使用されている。こ
のCr−Mo鋼はオーステナイト化(はぼ900〜95
0℃で板厚1吋肖り保持時間1時間)した後空冷(規準
)又は水冷(焼入れ)し次いでAc、以ドの湿度で焼ル
こされる。又圧力容器に製作されるに当っては4重々の
加工や浴扱土程が介入1′′るためこれらの加工応力や
積法残留応力を除去1−るためS R(応力除去焼鈍)
が1−数回に旦って行われることは否5までも1.Cい
。又最近にJdいては容器大型化/、cどの使用条件j
、・う5酷化により要求さnる板厚も増加傾向にあり、
このような極厚材になると上記したような規準又は焼入
時の冷却速度が必然的に小さくなるため充分な冷却速度
が得られないこととなり、その結果として強度、靭性が
劣化し不安定なものとなる。然してこのようなことに対
する対策としてはCiの増加や合金元素の添加などによ
り焼入性を向上させることが考えられるが、このような
ことば浴接性に関しては逆に劣化を見ることとなるので
その適用には自から制約を受けることとなる。
本発明は上r1ししたような実情に鑑み、仔細な検討と
推考を虚ねて創案されたものであって、C: 0.02
〜0.25%、S4: 0.(15〜0.80%、Mn
 : 0.25〜1.20 %1Cr :tl、50〜
3.50 %、 Mo : 0.20〜1.20%、P
 : 0.015%以下、S : 0.010%以下、
sol、 Al  : 0.005〜0.07%、N:
0.0005〜(J、0040%を含・11シ、残部が
鉄及び不可避不純物から成り、前記so1. AIとN
との間に次の関係を満足するものである。
〔循so1.A/ ) x (%N〕 :1.8  X
  l  O=〜2.OX  I  Oゝなお上記した
ような基本成分に対し、必要に応じて Cu≦i、os
、v:≦0.1 幅、 TL :0.03%、  Ni
≦1.U係、B≦(1,003係の何れかi ai又は
2棟以上を含有す、:、ことができる。
上b[シしたような本発明について火に説明才ると、本
発明によるものは焼入1午の向上は/VNの析出を主と
して低驚素化の如きで抑制し、オーステナイト粒を粗粒
化することによって得らnるとの構想に立ち、即)本来
ならばオーステナイト域からの空冷又は水冷により〔フ
ェライト+ベイナイト〕11.f1識となる成分系でも
低窒素化により均一なベイナイト組織となり、或いは均
一なベイナイトになりな(てもベイナイト分率が増加す
ることにより良好かつ安定した強度、靭性が伯すれるよ
うになるとの瑚え方に立脚するものでル)つて、このこ
とについて若干の実験データを用いて祝明すると以下の
jkりである。
第1図にはl j Cr  O,5Mo  鋼板を用い
、930℃焼準−規準R処理後の強度に及はすSOO〜
500℃間、即ち規準時の平均冷却速度および窒素量の
影響について示した。つまり具体的に用いた鋼の化学組
成は次の第1表の通りである。
第1衣 又規準は930℃×2時間で何い、SR条件については
S 1’<の湿度なT(oK)どし、その時間なt (
hr )  とするときの焼戻しパラメータ(以下(T
、P 3という)が、1°Jl = T Xlog(2
0+t )=20.Oxl O”とプよる条件を採用し
ているものであるが、こ7′1.によると同じ冷却速度
でも低室累材の方がミクロ刊識中のフェライト量が少な
くなるため高強度となっていることが理解される。これ
は低望素材の場合、A/Hの析出が抑制されるため焼亭
時のオーステナイト粒径が粗粒となり、これによって焼
入れ性が改青されたためで))る。このような低窒素化
に起因する焼入れ性改官により〔フェライト+ベイナイ
ト〕組織から均一なベイナイト組織になる遷移の冷却速
度が低速側へ移行するため、より太き′t、c板厚でも
安定した強度を得ることかrjJ能となる。ブよお靭性
については低窒素化、即ち粗粒化による劣化が懸念され
るが、逆に焼入JL性改1Wによって靭性か向上するた
め、結果的には劣化が生じない。但し均一ペイナイトに
なるような冷却速度が確保されれば間頭はないが、冷却
速度が小さく、フェライト主体の組織となるような場合
には靭性が略粒度のみに依存するようになるので粗粒化
に対して上限を設ける必要がある。
平衡状態における〃Nの析出jifはIrvinel’
tの溶解度式、 呟〔%〃〕〔%N ] ]=−6770/T’K)−1
−1、t)3(Tニオ−ステナイト化湿度) から計算でき、焼入オを性の点から上KIG itζ決
まり、靭性の点から下限が決まることになる。
又本発明においてsol、N叶およびNおを2重に限定
(−でいるのはオーステナイト化時におけるオーステナ
イト粒を上記のように焼入れ性を確保するために十分な
太きさどし、(−がも余りに粗大すぎて靭性が劣化しな
い範囲におさめるためである。υ1」ちオーステナイト
化時のオーステナイト結晶粒度か、J I Sオーステ
ナイト粒度番号8より大きい(粒が8番より微に+8 
)と、焼入n性が不十分となるので〔%go1.7+7
!〕X [:%N〕を2.OX 10′以下とし、一方
このときのオーステナイト結晶粒度が前記JIS粒反番
号で5より小さい(粒が5番より粗大)と靭性が劣化す
るので〔%so1.Al ] X [4N ]を1.8
 X I O′以上とするもので))る。器し焼入tl
性と靭性の両特性を兼備させるためにはし%801./
l/! ] X〔係N〕は1.1(>110″〜2.o
 X l O″θ)範囲とする必要がある。
2 k Cr −IMo jii4を930 ℃で2時
間IT持1.た際のオーステナイト粒度番号とし%so
1.M3×〔憾N〕の関係を示すが〔チAt ] X 
[%N〕が1.8 X l O=〜2.OX 1 t)
′の粍1’![1において前記したよ′)なJ I’ 
Sオーステナイト3度条件を通りに満足し、得るもり)
であることが4111解される。
本発明に、1′(りける成分牝囲眠定狸由Vこついて説
明すると身重−の如くである。
Cは、必要7:C9jlj度を得イ)ためにfl、Il
 2911以上を含有することが必垂であるが、−刀身
1−ぎイ)と靭性が劣化し、浴接借湿割わ、感受トドか
増1−ので上限を(1,25%とする。
SLは、脱酸効果および強度の点かl;) LJ、05
チ以上とするが、靭性および焼戻し脆化に悪影響を与え
るので上限を0.8 tJ%としlこ、Mnは、Cを低
減[、たとぎのデ1度補111元素としてN要であり、
少なくとも(1,25%以」二を必要とするが、浴接性
を考慮して上限な1.20係とする。
Cr  &’よ、高温におけろ耐酸化性と節度な確保す
るために0.504以上の添加な心安とするが、多量に
添加すると溶接性が劣化するので上限を:う、50%と
した。
Mo  は、高温強度および焼戻し、軟化抵抗を茜める
ため0.20%以上の添加を必要と1−4)が、や量添
加はコストが上昇し、しかも溶接性が劣化するので上限
を1.20係とすることが必要である。
Pは、焼戻し脆性に極めて有害であるので少ない方が好
ましく、(1,015%以下とする。
Sは、靭性に対して有害であって少ない万が好ましいこ
とはPと同じであI)、tl、(l l O係以下とす
る。
Mは、脱酸剤として有効であり、又AI Nとして静体
化処理時のオースデナイ!・結晶粒の粗大化を防止する
。即ち少な〜(−ぎると5番よりも粗粒となり靭性が劣
化するので下限を(1,005係とし、一方多すぎろと
堺人第1. +4:が低ド(、て表面疵が発生し2易く
なるので上限′を0.070係とした。
Nは、少なすぎると、5査より粗粒とン1り靭性が劣化
するのでF限を(1,0(+ (15%とし、又それが
多すぎると焼入れ性か低下し7月つφ時効脆化を助長す
るので」二限をI)、U t) 40チどする。
なお上記した8o1.AlとNについてげ木兄(す」に
おいて、オーステナイト粒を光分な焼入性を41′匣保
すると共に靭性をも兼備したものとするため、sol、
AliとN量を]、8Xl(1″≦[96sol、Al
、) C4N )≦2.(l X l O″の範囲(即
ち第3回に斜脚を附して小(また範囲)としブよければ
ならないことは前述した11!!りである。
本発明における対象鋼は以上の成分を基本成分とするも
のであるが、心安とす/:)強度その他安求性能に応じ
て上記成分の他にV。
Cu、Ni、几、B の1種または2種以上を下肥の範
囲で含有させてもよい。
Cu  は、強度を増加させるが、多ゴぎると熱間加工
性を害するため上限を帆1%とする。
■は、強度の上昇に有効であるが、多すぎると靭性およ
び浴接性を害すイ)ため、L、限を()、■係とするこ
とが必要である。
Nl  は、強度を増加させ靭性を改善′1−ろが多1
を添加はコストアップとなるので上限を1.0%とした
1zは、窒素と化合物を形成し低窒素化と同じ効果が期
待できるが、多すぎると靭性を害するので上限を0.0
3%とする。
Bは、低C領域での焼入れ性の低下(即ち強度の低下)
を補うものであるが、多すぎると靭性な害するので0.
003%以下とした。
上記したような組成を有するC r−Mo鋼を熱間圧延
後Ac3点以下の温度に再加熱してオーステナイト化し
、空冷又は水冷後、Ac  魚身下の温度に焼戻すこと
によりその焼入れ性を大幅に改善することができる。
不発明によるものの具体的な製造例について比較例と共
に1況明すると、次の第2表に示すような成分組成の7
に発明鋼A−Dと比較鋼E−Iを準備した。
然してこれら供試鋼の板厚は40〜250づであり、9
00〜950℃でオーステナイト化した後空冷(N)又
は水冷(Q)シ、次し1で焼戻し及びSR処理を行った
。結果は次の第3表に示す辿りであり、1j1記SRも
・焼戻(−同様、Ac1点以下の600〜700℃で行
わ才することが4・いので第3表ににけるC T、P 
](焼戻しパラメータ)の欄には焼戻しくコ゛)と応力
除去焼鈍(SR)の合計焼戻ノクラメータとして表7ト
シてル)す、この+−’r、p ]か19〜22X10
3の範囲におさまるように条件享で設定し1こ。
即ち本発明鋼は同一グレードの高窒素比較鋼E、F、H
1■に×4シて同−IJに分糸あるいは低目の成分系で
あっても高強1ス(、尚靭性を有[7ていることが明ら
かである。文化1.N jl−+i Gは〜・素含有量
およびsol、#が少なすぎるため焼入れ性は他の比較
鋼よりも良好で、本発明鋼Bに匹敵する強度を有してい
るが、靭性の面では本発明鋼σ)もσ)より大幅に劣っ
ていイ)ものである。
以上説す−したような本発明に、i2)とβはi〔時に
おいて圧力容器用の如きに広く採用されているCr−M
o鋼に関してC砒増加や他の合金元素添加の如きを必要
としないでその焼入れ性を1切に改善し、良好かつ安定
な強度、靭性を有し、浴接性の如きにおいても好ましい
鋼材を提供し得るものであつ゛〔、I栗的にその効果の
大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第1図
はl少Cr−0,5Mo  鋼板の規準時平均冷却速度
および窒素量の強度に及ぼす影響を要約して示した図表
、第2図は〔憾〃〕X[%N]とオーステナイト粒度番
号との関係を示l−だ図表、第3図は本発明の範囲をs
ol、A/%と8%との関係において要約して示した図
表である。 特許出願人 日本鋼管株式会社 元   明   者   津   山   宵   史
同            1)  川   寿   
稜間     市之瀬 弘 之 同            徳   永   高   
信代理人 弁理士  白  川  −− ・、1・  /  間 オ却諌濱(85る□と)努i ごt・;2   閃 〔%AIE [%N)  XIO 牢 、J   ’fiτi s、IAI(%〕

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、  C: 0.02〜0.25 % 、 SL: 
    0−05〜0.80%、 Mn : 0.25〜l−2
    0%+ Cr :0.50〜3.50 % 、 Mo 
     : 0.20−1.20% 、 P : 0.015
    %以下、S : 0.010%以下、sol、  Al
     : 0.005〜0.lJ 7%、N: o、o o
     05〜0.Oo 40%を含有し、残部が鉄及び不可
    避不純物から成り、前記so1. AtとNとの間に次
    の関係を満足するようにされたことを特徴とする焼入性
    、靭性の優れたCr−Mo鋼。 〔%so1..4/) X (%N〕:1.8 X I
      F’ 〜2.OX  Io−’2、  Cu : 
     0.1%以下、v : o、i%以1・゛、7i: 
    0.03%以下、 N1 : 1.0 %以ド、■$二
    〇、003 %以下の何れか1種又は2棟以−ヒを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載の焼入性、靭性の優
    れたCr−Mo jilfl。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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