JPS60155619A - 靭性に優れた高クロム鋼の製造方法 - Google Patents

靭性に優れた高クロム鋼の製造方法

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JPS60155619A
JPS60155619A JP1025584A JP1025584A JPS60155619A JP S60155619 A JPS60155619 A JP S60155619A JP 1025584 A JP1025584 A JP 1025584A JP 1025584 A JP1025584 A JP 1025584A JP S60155619 A JPS60155619 A JP S60155619A
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Manabu Tamura
学 田村
Yoshito Ihara
義人 井原
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys

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  • Metallurgy (AREA)
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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】 法に関し、特に低温靭性及び耐熱性に優扛た高クロム鋼
を製造することができる方法を提供せんとするものであ
る。
ボイラの過熱器、蒸気管や化学プラント、原子炉等の高
温部に利用さ扛る鋼材には,高温強度だけでなく、耐食
性、靭性,加工性、溶接性等の面で優れた特性が要求さ
nる。特た近年、安全性が重視さnlまた省エネルギー
の視点から既存プラントラ少しでも長く使用しなけ扛ば
ならないことから、長期間使用しても劣化を生じないよ
うな材料がめられる傾向にあシ、また補修時の衝撃荷重
にも耐え得ることがめら扛ること等もあシ、耐熱鋼につ
いても十分な靭性を持つことが必要条件となってきた。
この種の用途に供さnる鋼として、オーステナイト鋼、
ニッケル基合金、フェライト系ステンレス鋼、2 −C
r−IMO鋼。
9 Cr−I MofM等が知らnているが、とnらの
うち、オーステナイト鋼は塩化物応力腐食割n感受性が
大であシ、またニッケル基合金は高価であるという問題
がある。またフェライト系ステンレス鋼は概して強度が
低く、脆いという欠点があシ、また27Cr−I M(
1鋼もCr含有量の関係から耐酸化性に着千の問題が残
されている。このような各種鋼の中にあって、Qer1
M□系の鋼が高温強度に優nしかも耐酸化性も良好であ
るため注目を集めつつある。
この9cr−IMO系の鋼には、その組織がフェライト
−焼戻しマルテンサイトからなる二相鋼と、焼戻しマル
テンサイト−相の鋼があるが、これらの鋼のうち一相系
の9Cr−IMo系の鋼は、概してCがo、1〜0.2
 wt%と高いため溶接性が充分でないことが多い。こ
nに対し、よシ低炭素含有量の二相系9Cr−IMO鋼
は溶接性は良いが高温強度が必ずしも十分であるとは言
い難い。この欠点を補うため、同系列の銅にNb%Vさ
らに必要に応じてBを添加し高温強度を改善した9 C
r −I Mo −V −Nb (B)鋼があるが、靭
性が十分でない難点がある。このように従来の鋼は、高
温における耐酸化性、高温強度、靭性、溶接性の総てを
バランス良く満足させるというものではなく、いずれか
の特性に弱点を有するものであった。
本発明はこのような事情に鑑み新声に研究開発されたも
ので、耐酸化性、高温強度、低温靭性、溶接性の総てを
バランス良く満足させ得る鋼を提供せんとするものであ
シ、このため本発明は、低Cの9 Cr−IMO−V−
Nb系成分組成を採用するとともにそのδフエライト量
に当該銅に加える加工比(主として圧延比)との関係を
調整することによシ、高温強度と溶接性を損うξとなく
靭性を改善するヒとに成功したものである。
本発明の基本的%徴は、C:0.04〜0.15%、S
l:1.0%以下、Mn:1.0%以下、Cr:5〜1
2%。
MO及びWの1種又は2種を合計で0.5〜2.0チ、
■=0.05〜1.5%、Nb(及びこれに不可避的に
随伴するTaの和) : 0.03〜0.6%、At:
0.3%以下、N:0.i係以下、さらに必要に応じて
B:0.01チ以下、Ni : 1.0%以下の1種又
は2種を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなシ、
δフエライト量が1〜50チとなるような銀金1そのδ
フエライト量(δ)に応じて下式で示されるPが0.2
以上となるように加工するようにしたことにある。
δ P = log F’−3ft 但し、F:加工比 以下、本発明の限定理由を説明する。
まず、本発明は上記した特定の成分組成を採用する。C
は十分な高温強度を確保するためには0.04%以上必
要であるが、0.15%を超えると溶接性を害するため
好ましくない。
このためCf[は0.04〜0.15チとする。
Stは脱酸剤として添加されるが、その量が1.0%を
超えると溶接性が害さft−1このため81量は1,0
%以下に規制される。
Mnも脱酸剤としてStとともに添加されるが、その量
が1.0 % k超えると加工性と溶接性が劣化し、こ
のためMniも1.0係以下に規制さ詐る。
Crは高温での耐酸化性を十分に確保するため5チ以上
添加することが必要であるが、12%を超えるとフェラ
イト量が著しく少なくなシ靭性を損なうことになる。し
たがってCr量は5〜12チとする。
MoとWは高温強度を高めるための必須元素であシ、そ
れらのl禎又は2徨を合計で0.5チ以上添加すること
が必要である。一方、そnらの1種又は2種を合計で2
.0%を超えて添加しても、添加量に見合う高温強度の
改善が期待できず、却って経済性を損なうととになる。
このためMO%W量はその1種又は2種を合計で0.5
〜2.0%の範囲とする。
■は高温強度に有効な元素であ多、必要な高温強度を得
るために0.954以上添加さ・れる。しかし1.5%
を超えると靭性を著しく害し、したがってV量は0,0
5〜1.5チとする。
NbはCとともにクリープ強度に寄与する元素であるが
、上述したCの範囲に対しては0゜03%未満ではその
効果が薄く、このkめ0,03チリ上添加される。しか
し、0.6%を超えると溶接性を著しく害する。Nbは
、これを添加する場合同様の性質を有するTaを不可避
的に随伴するものであシ、このためNb量はTaとの和
の総量で0.03〜0.6%とする。
Atは脱酸剤として添加さn1且つ適量の添加によって
窒素とともにAtNを形成し、これによる微細粒化作用
によって靭性を改善する。
しかしその添加量が0.3%を超えるとりIJ −プ強
度を低下させるため好ましくなく、シたがってAtMは
0.3%以下とする。
Nは強度を高める元素であるが、0.1チを超えると靭
性を害するとともに、厚板を電子ビーム溶接等の高エネ
ルギー溶接する場合に気泡を生じやすく、このためN量
は0.1 %以下とする。
B及びNiは以上の基本成分に対して必要に応じて1種
又は2種添加するものである。このうち、Bはクリープ
強度を高める元素であるが、その量が0.01チな超え
ると溶接性を害し、このためB量は0.01 ’%以下
とする。
またNiは適量の添加によシ靭性を高める効果があるが
、1.0%を超えるような添加は塩化物応力腐食割t′
Lf、生じる可能性があるため好ましくなく、このため
Ni :iti 1.0%以下とする。
本発明では、上述したような組成条件に加え、さらに組
織中のδフエライト量の規制が加えられる。すなわち、
溶接性を改善するためには、焼戻しマルテンサイト−相
組織ではなく、δフェライト+焼戻しマルテンサイトの
混合組織が望ましく、このためδフエライト量は少なく
とも1%は必要である。しかしδフェライトが50%を
超えると所定の靭性を確保するために必要な圧延・鍛鐘
比を著しく大きくしなければならず、この結果、所定寸
法の材料を作成するため超大形鋼塊を作成してとf′L
’t”加工していくことが必要となシ、極めて不経済な
ものとなる。このようなこと ゛から、本発明では鋼中
δフエライト量が1〜50%の範囲に限定さnる。なお
、このようなδフエライト量としては、所定の熱処理を
施した鋼を光学顕微鏡で検鏡し、帯状又は島状をなした
フェライトの面積率をめることによって得らnる値を用
いることが一般的であるが、精度が十分確保さnるなら
ば、鮨該鋼が含有する各元素の含有量から経験式に基づ
いて得られる値を用いるとともできる。
本発明では以上のような組成及び組織上の規制に加え、
さらに圧延等の加工の面でも一定の規制が加えられる。
本発明者等は、上記組成及び組織上の規制に加え、δフ
エライト量との関係において圧延等の加工を一定以上の
加工比で行うことによシ優れた靭性が得られることを知
見したものであシ、これが本発明の大きな特徴である。
すなわち、Fを加工比(加工前素材断面積A/製品断面
積B)とした場合、δフエライト量、(δ)との関係で
下式に示さ扛るPが0.2以上となるような加工比(F
)で加工を行う。
δ P=1ogF−a− 00 ここで、加工とは圧延、鍛造、押し出し等、鋳造組織を
破壊するいずれの加工でもよく、また熱間加工、冷間加
工の別を問わない。但し、当該加工は、加工の容易さ等
から1250〜1000℃の温度範囲で行うことが好ま
しい。
加工を行う上で1250℃を超えて加熱するヒとは炉の
寿命を著しく短縮させ、また1000℃未満では変形抵
抗が大きくなシ過ぎ好ましくない。また上記加工比Fは
、前記したように加工前素材断面積管A1製品の断面積
をBとした場合、 F=− で表わさ扛るが、ここで加工前素材断面積Aは、一般造
塊で製造する場合には、分塊後の半製品の断面積ではな
く鋼塊そのものの断面積を意味し、また連続鋳造で得た
スラブ又はビレットを使用して製造する場合においては
、これらスリブ又はビレットの断面積を意味するもので
ある。
本発明において一般に採用さnる熱処理は通常の規準−
焼戻処理であシ、溶製した鋼を。
鍛錬・圧延後950℃以上で焼準し、次いで700℃以
上AC1以下の温度で焼戻すものである。
〔実施例〕
第1表に示す組成の鋼を溶製し、これを圧延後、規準−
焼戻処理を行い、フルサイズのシャルビ衝撃試験とJI
Sの最高硬さ試験(JI8Z3101)’!r行った。
その結果を同表に合せて示す。比較材としては、商用の
焼戻マルテンサイト−相系の2− Cr−1Mo鋼、9
Cr IMo@及びX20CrMoV鋼等を用いた。
同表中のB鋼と114’(r比較しても判るように衝撃
試験の結果はδフエライト量が少ないほうが靭性が優れ
ているが、吸収エネルギー(0℃シャルビテスト)に関
しては鋼A−Fをみても判るように圧延比が高くδフエ
ライト量との関係でP値が0.2以上でないと好ましい
靭性が得らnていない。第1図は、上記第1表中の供試
鋼を含めたいくつかの供試鋼のP値を0℃シャルビ吸収
エネルギとの関係を示したものであシ、こtによnばP
値が0.2以上で0℃吸収エネルギが5 K9・m以上
の優nた靭性が得らすることが判る。
一方、靭性に富むという点ではG鋼やB鋼のように一相
系Ω鋼も有望であるが、第1表に示すように二相系の材
料に較べて最高硬さ試験に示される溶接性には問題が残
されている。またI#またる27Cr−・I Mo鋼は
靭性も溶接性も優n、ているが、クロム量が少なく、耐
食性が不十分である。
第2図は本発明鋼たるA銅と比較鋼たるG鋼(焼戻しマ
ルテンサイト系の9Cr−IM、鋼、5TBA26)の
クリープ強さく650℃における〕 を比較して示した
ものであシ、と扛によれば本発明鋼が優れた高温強度を
備えていることが判る。
以上述べた本発明によ扛げ、高温強度に優n、Lかも低
温靭性及び溶接性にも優扛た高クロム鋼を製造し得るも
のであシ、ボイラや化学プラント、原子炉用等の鏑材の
製造方法として極めて有用なものであるということがで
きる。
【図面の簡単な説明】
記1図は第1表に示す供試鋼等においてP値とシャルビ
吸収エネルギとの関係を示すものである。第2図は第1
表におけるA鋼とGiのクリープ強さを比較して示すも
のである。 特許出願人 日本鋼管株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 C: 0.04〜0.15 %、Si : 1.0%以
    下、Mn:1.0%以下、Cr:5〜12%、M、及び
    Wの1m又は2種を合計で0.5〜2.0%、V:0.
    05〜1.5%、Nb (及びこnに不可避的に随伴す
    る’raの和) : 0.03〜0.6%、 At: 
    0.3%以下、N:01%以下、さらに必要に応じてB
    二0.01チ以下、Ni:1.0%以下の1種又は2種
    を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からな)、δフエ
    ライト量が1〜50%となるような鋼を、そのδフエラ
    イト量(δ)に応じて下式で示されるPが0.2以上と
    なるように加工することを特徴とする靭性に優扛た高ク
    ロム鋼の製造方法。 δ P=logF−3爾 但し、F:加工比
JP1025584A 1984-01-25 1984-01-25 靭性に優れた高クロム鋼の製造方法 Granted JPS60155619A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63434A (ja) * 1986-06-20 1988-01-05 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp 原子炉用高強度フエライト鋼

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63434A (ja) * 1986-06-20 1988-01-05 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp 原子炉用高強度フエライト鋼
JPH0248613B2 (ja) * 1986-06-20 1990-10-25 Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan

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