JPS60224765A - タ−ビン翼用材料 - Google Patents

タ−ビン翼用材料

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JPS60224765A
JPS60224765A JP7835684A JP7835684A JPS60224765A JP S60224765 A JPS60224765 A JP S60224765A JP 7835684 A JP7835684 A JP 7835684A JP 7835684 A JP7835684 A JP 7835684A JP S60224765 A JPS60224765 A JP S60224765A
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JP
Japan
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tempering
quenching
steel
turbine
temp
Prior art date
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Pending
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JP7835684A
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English (en)
Inventor
Yoichi Tsuda
陽一 津田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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】 1発明の技術分野1 この発明はタービン翼用材料に係り、特に蒸気タービン
Wに適用されて好適なタービン翼用材料にIffJ す
る。
[発明の技術向背■とその問題点1 近年、蒸気タービンの人容鉛化・高性能化に伴い、その
構成部品の使用条(1は次第に苛酷に4にってさている
特に、(I(ル蒸気タービンにおいてはその人]り化に
より、タービンの最終段落にお()る動翼翼長が増大し
、この翼長の増大にとも4Tい動翼にf1用する遠心力
し増入り−るものとなっている。したがって、(lt斤
熱蒸気タービン動翼用材わlには、増大した遠心力に酎
え得る強度が要求される。さらに、イル圧ターどンの最
終段落付近では蒸気温度が比較的低く、かつ蒸気が湿り
蒸気どなっていることから、この蒸気温瓜域での靭性を
向[さ1↓て脆性破壊を防1■りることが、さらに耐食
性を向」−さく県で湿り蒸気による腐食を防止すること
がそれぞれ要求される。
従来、この秤の動W拐利どじて、強度が比較的高くかつ
耐食性の良好な12%Cr:/ルランサイト系’)、j
>レスn4c(’Aえば、Al5I/122鋼など)が
使用されている。
このΔl5I422f14は、明I11円木犀に示J第
1表の合金鋼へと同一組成であり、第2表に承りような
焼入・焼もどしをすることにJ、す((〕られる。
この焼入は、1050°0の焼入加熱瀉痩で2時間加熱
保持した後、油冷づることにより行なわれる。、1.l
ど、焼しどしは、675°Cの焼もどし温1良に21.
1間加熱1^ト°1した後、空冷σるごとにJ:すfj
なわれる。このようにして(qCうれlζへ15142
2#lは、゛12%Orンルーノンリイ1〜系スJンレ
ス鋼のうらではり8級の強度を有し、例えば第3表に示
すように0.2%耐力が約80 kg/mm2となる、
ところが、最近の蒸気タービンの大型化傾向を考慮する
と、但几蒸気タービン翼の材料どし−(のA I S−
1422鋼は上記のように最高級の強度をイラしていて
も、必ずしも充分であるとはbえない。
また、AIS+422鋼は、第3表に承りごとく常ff
l付近(20DC) ニJjlJル!jiv値カ3.5
 kQ−m/Cm 2と低く、切欠の応力集中などによ
り、脆性破壊を生ずる恐れもある。
[発明の目的J この弁明は、上聞事実を考慮しくなされたものであり、
湿り蒸気に対する耐食性が良好で強度が高く、かつ常温
付近で高い靭性を44乃るタービン翼用材料を提供づる
ことを目的とづる。
[発明の概要] ■記目的を達成づるために、この弁明に係るタービン翼
用材料は、重量化でCO,07〜0.1!i%。
Mn O,30〜1.QO%、 N i 1.5□〜3
.5%、0r10.0〜+3.0% 、 M O1,0
〜2.0%、 V O,20−0,40%、 N O,
02〜005%、Si0.40%以下の組成を右づる合
金鋼を焼入・焼もとしづることにJ、り構成され/j 
bの(ある。
(弁明の実施例1 以1・、この弁明の実施例を説明りる。1.1、・1゛
、第′1実施例を述べる。
ターヒン嬰用祠旧どしての合金鋼【よ、この組成が、申
fl比(”C(炭木)0.07”□0.15%。
1yln (?ンガン)0.30〜1.00%、Niに
ツクル)1.5−3.巳)%、Cr’(り1」ム)’1
0.0〜13.0%、〜10(七リゾテン)1゜0・〜
2.0%、V(ハノジウlい)0.20・−0゜40%
、N(窒素)0.02〜0.05%、Si(グイ累)0
./10%1ス十および残部がl−e (、鉄)である
CGit、焼入性の向上および引張強さや耐力の向上に
必要不可欠な元素Cある。添加量が0.07%7%未満
引張強さの向上等の効果が乏しく、0゜15%を超える
と炭化物が粗大化して材料の靭性・延11を低−トさU
る。したかつ−U、Cは0.07〜0.15%の範囲と
づる。
1ylnはll12酸、ll12硫剤としで添加される
ものであり、その効果を141るためには0.30%以
下を必要と号る。また、1.00%を超え゛(添加しく
し、M n添加の効果は飽和してしまう。ゆえに、M 
nは0.30〜’1.00%の範囲どりる。
Niは、焼入性および靭性を向、1さける!、:めに最
も効果のある元素である。1.5%未満では添加効果が
乏しく、また3、5%を超えて添加づると、靭性は向上
づるものの耐性が低ドづる。そこr、N1は1.5%−
3,5%の範囲とりる。
Cr・は耐食性を2しく向−1さける元素である。
10.0%未満では添加効果が乏しく、1:3.0%を
超えて添加づるど)jライ1−相牛成の原因となり、引
張強度や靭性が劣下する。したがって、Crは10.0
〜13.0%の範囲とづる。
MOは、焼入性a3.J、び靭性を改iテ1さUるとと
−しに、Cと化合して炭化物を形成し強度を向上させる
ために必要な元素である。1.0%未満では添加効果が
乏しく、2.0%を超えて添加すると添加効果が飽和1
るばかりか、炭化物を多73に析出させて靭性を低下さ
せることになる。そのため、MoG;Il、 O〜2.
0%(7)[l71Jとする。
■は、OやNど化合して微細炭窒化物どしく析出し、強
度を向上さけるのに必要なIL素て・ある。
0.20%未満ひは添加効果が乏しく、0.40%を超
えて添加りるど延性や靭性を低下さUるこトニ’J Z
>。ユA、 1.L、VG;Lo、20−0.40%の
範囲とりる。
Nは、熱処理時に、CどどもにVど化合しくr1i細な
V炭窒化物を析出さけ、強度を白土さける!、、:めに
自効% 7−[;累である。、0.02%未満ぐは添加
効果が不fj分どなり、J:/、:0.05%を超え(
添加りるど延性およσ靭IQを11(下さUる。ぞこ(
、Nは0.02〜0.05%の範囲とする。
3 iIJ、脱酸剤どし、C添加qる元累である。多「
0に添加りるど靭性が低下りるので、0.40%以1・
が適切である0、また、このSiは、m 15114製
鋼する際に、真空脱酸溶解法を採用りる場合には無添加
でもよい。
タービン嬰用祠II 1.L、」述した組成の合@釦を
鋼ISνどしCII!8!鋼し、この鋼1兎をKQj告
加土しIこ1殺、熱処Fl!(焼入れ、焼しどし)を施
しく得られる。
合金鋼を鋼塊にりるには、;L =r 、適当イ「溶解
′fJ1で大気溶解よlこ【よ真空脱酸溶解を行なつ(
リブ鋼塊を製造し、次に、このリブ鋼塊を消耗電極真空
溶解かイ1とで再び溶w11ることにより1;lられる
焼入れ(よ、焼入加熱温度を(1010i25 ) ’
Cに設定し一定11・)間保持した後、ンルプン4ノイ
ド変態が開始づるMs点以干の温1ηまで急冷さUるこ
とにより行なわれる。焼入加熱温度は、炭窒化物を合金
鋼中に固溶さVるためには1′きるだけ高い温1旦に設
定Jることが望ましい1.シかし、あまり畠い温度に工
9定りるどA−スラノーイ1〜の結晶粒が粗大化し、焼
入後引成されるンルIンリイ1へ組織があら<<rす、
焼もどし後に靭性が低下りることになる。イこぐ、焼入
加熱温度は(1010−125)・Cの範囲とする。
焼もどしは2段階行なう。第1段の焼もどしでは、焼し
どし4度を(610:l 1 b) ’ CI、:設定
りる。この第1段の焼もどしにより、焼入れによって生
成された焼入マルテンサイトを焼もどしマル、ンリイ1
、にするどどbに、焼入れ(、二、上り′1した残dI
A−スノノイ1−をンルJンリイトにゆ化(きける。
まlこ、第2段の焼0どしくは、焼しどし浅目C1を(
/I7 り鼾25))・Cに設定−りる。この第2段焼
もどしにより■の微細炭窒化物が析出し、タービンM用
イイ石の強度が向」りる。
次に、この第1実施例の実験結果を明II iQ木jこ
に承り第1へ・第3表に基づい(説明りる。
この実験(は、第1表に承りよ・)に申吊止(O(11
4%、Si0.24%、 Mn O,8!1%、1)(
リン) 0.’0111%、S(イAつ) 0.0(1
,’+%、Ni2.24%、0[・11.8+1%、 
MO1,ti3%、 V O,26%。
N O,024%、残部[eから成る合釦訓3と、重1
’il比(0()。14 % 、 3 i 0. [1
%、 M n O,68%。
1) Q、042%、 S O,004%、 N i 
2..73%、Cr11411 ’X1. MO1,7
2%、 V O,33%、 l’40.033%。
残部r O/))+3成る合金鋼Cとを用いる。
実験1′C−は合金m Bを実験2では合金鋼0をそれ
ぞれ用いる。両実験(゛は、これらの合金tN[3゜C
をへ周波誘ン3炉(・個別に人気溶解さUτ号ゾ銅15
νを製鋼りる。1さらに、このリゾ招魂を消耗電極真空
溶解炉に(個別に真空溶解し、鋼塊を製tMりる。でし
C1この鋼1鬼を鍛んしく伸展さUた(す、焼入れ・焼
しどじを施り。
焼入・焼すどしは実験1d3J、び実験2どb同様<t
 +Ml’!ぐ17なう。つまり焼入れは、第2表に示
りJ、うに、1010・・0の焼入加熱温度に’(2時
間加熱保枯した後、油冷Jることによりtjなう。その
後、第1段および第2段焼しどじを順次行なう。
第1段焼もどしは、同表に示(J、うに、焼もとし温I
rJ、を610°Cとし、この温度に3時間保持し1、
:後空冷7する。第2段焼もどしtま焼すどし温度を4
75°Cどし、この湿度に5M間保持した後空冷4る。
両実験により得られたタービンW用材料の各試料につい
(、引張試験、m撃試験などをtjない、その結果を第
3表に示づ。
実験1,2ともに、伸びJ3よび絞りに関しては従来の
AIS+422鋼と同程度であり、このΔ+81/12
2綱と同様41延(’l ’alt’りる。
これ(、、、り4し、引張強さおよび耐力に関しζは、
実験1.2の6試J:1 トb ニ、従来+7) A 
I 、’31422洛、1、す1企れ/JI+l’i 
G小り、1列えぽ、実験1では0゜2 % /+4力か
請求のしのJ、す8 、 (i k (J 、/ m 
m 2向Jし、実験2’ (” GJ引張強さが11 
、8 kMmm2/、’り向1−りる。したがって、タ
ービンW用材料の強1良(31△l S l ’I 2
2鋼に比し増大する。
また、20°Cにa月ノる衝撃1「1に関し、実験1゜
2の各試料【よどしに従来のAIS+422鋼より著し
く優れた埴を示J31例えば、実験2の試オ゛1ぐは、
従来のしのより約4倍の衝撃(1#jを示づ。ゆえに、
タービン翼用材料の常温およびその近傍温頂域(約10
0’C稈1uまで)におiJる靭性は従来のΔls[4
22鋼に比しバしく向上する。
なa3、第3表には示されていないが、実験1゜2の各
試料は、湿り蒸気に対Jる耐食性に関し。
従来のΔl5I4221’lど同程度に良好である。
次に、第2実施例を述べる。
この第2実施例(・は、第1実施例と同様な組成の合金
鋼を用い、この合金鋼を第1実施例と同様にしく#M塊
とし、焼入れを施す。第1実施例と異なる点は、焼もど
しを′51実施例の第1段焼もどしのみとし/jことで
ある。
この第2実施例の実験結束を第1〜第3表に基づいて説
明づる。この実験3で番よ、実験1と同様に合金鋼[3
を用いる。そして、実験1.2と同様にしてこの合金鋼
Bから鋼塊を製鋼し、さらに第2表に示り゛ように、実
M1.2ど同−条f!l下で焼入れを行なう。焼しどし
は、実験1.2における第1段焼もどしと同様に行なう
実験3で得られたタービン要用材料の試料に、実験1,
2とJ句l!な引張試験などをt’rイjう。その結果
を第3表に示づ。
第3表によれば、実験3の試料は耐力に関し実験1.2
の各試料より若干劣るが、その他の引張強さ、伸び、絞
りおよび衝撃値については、はぼ同程度の値を示す。し
かも、引張強さ等いずれの点に関しても従来のAl5I
422鋼より優れている(耐食性についてはAl5f4
22鋼と日程1α)。したが)C1この第2実/ll!
i例におい(ム、[)Ic(7)A J S + 42
2mkm比し、強度33 J、び靭性が向上づる。/、
fお、この第2実施例に係るタービン専用′月利は、中
11蒸気ターヒ゛ンのHtTAに適用するのが好適ぐあ
る。
どころ(・、上記各実施例ぐは、合金鋼からサブ鋼塊を
1!!!鋼りる際に、^周波誘導炉に℃大気溶解J−る
場合につき述べたが、真空脱酸溶解にJ、リリブ鋼塊を
製鋼覆るものであってもよい1.この場合には、Siが
無添加であってt)構わ4jい。
また、上記各実施例では、焼入加熱温度を(1010±
2 り) 0Cとηるものにつき説明したが、tX (
i’) ?all ヲ< 1010 + 3 !J )
 00 ニ設定’lル’l:1のぐあってもJ、い。
[発明の効果1 」ス1ニのように、この発明に係るタービン翼用拐料は
、重量比でC0007〜0.15%、MnO,30〜1
.00 %、 N ! 1.5・” :S、5%、 C
r Hl、0へ13.0%、 Mo 1.0〜2.0%
、 V O,20−、0,40%、N(1,02〜0.
05%、Si0.40%以下の組成をイ]する含金鋼を
焼入・焼−しどしすることにより組成されたことから、
湿り蒸気に対りる耐良性が良好ぐ、強度が高く、さらに
常温付近で高い靭性を達成覆ることh〜ひきるという効
果を奏り−る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、重W比テG O,07〜0.15%、Mn0.30
    〜1.00%、 N i 1.5〜3.5%、 Cr 
    10.0〜13.0%、MO1,0へ、2.0%、 V
     O,20〜040%、N0102へ−0,05%、S
    i0.40%以下の組成を右りる含金鋼を焼入・焼もど
    しすることにより構成されたタービン興用材料。 2、焼入加熱温度が(1010」:25)’Cである’
    1.’l ;i’l請求の範囲第11rll、[!載の
    タービン要用月利。 3、焼もどし温度が(610Tl゛I 5 ) °Cc
    ・ある特許請求の範囲第1項または第2 Jri記載の
    タービン翼用材料。 4、焼もどしは2段IIi!i′c行4T、われ、第3
    段の焼もどし淘1衰が(610±15>’Cぐあり、第
    2段の焼もどし温度が(475づ−25)’Cである特
    許請求の範1/Jl第11fjまた+、1第2項記載の
    タービン要用月利。
JP7835684A 1984-04-20 1984-04-20 タ−ビン翼用材料 Pending JPS60224765A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62218602A (ja) * 1986-03-20 1987-09-26 Hitachi Ltd ガスタ−ビン
US4703885A (en) * 1985-11-15 1987-11-03 Ga Technologies Inc. Method of welding austenitic steel to ferritic steel with filler alloys

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4703885A (en) * 1985-11-15 1987-11-03 Ga Technologies Inc. Method of welding austenitic steel to ferritic steel with filler alloys
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