JPS61190049A - 低合金鋼 - Google Patents
低合金鋼Info
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- JPS61190049A JPS61190049A JP2988285A JP2988285A JPS61190049A JP S61190049 A JPS61190049 A JP S61190049A JP 2988285 A JP2988285 A JP 2988285A JP 2988285 A JP2988285 A JP 2988285A JP S61190049 A JPS61190049 A JP S61190049A
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- Japan
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- alloy steel
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- embrittlement
- steel
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明はＮｉＣｒＭｏＶ鋼の改良に係り、特に低圧ター
ビンロータ材料に好適な低合金鋼に関する。
ビンロータ材料に好適な低合金鋼に関する。
従来、第３図に示すような蒸気タービンの低圧ロータシ
ャフト及びディスクは、蒸気温度２００〜３００℃程度
にさらされているが、この温度領域ではクリープ及び脆
化の問題が生じないため、低温靭性の高いＮｉＣｒＭｏ
Ｖ鋼が使用されている。
ャフト及びディスクは、蒸気温度２００〜３００℃程度
にさらされているが、この温度領域ではクリープ及び脆
化の問題が生じないため、低温靭性の高いＮｉＣｒＭｏ
Ｖ鋼が使用されている。
とのロータシャフトに用いられる低Ｓｔ及び不純物のＮ
ｉＣｒＭｏＶ鋼の製造法として真空炭素脱酸法が知られ
ている（鋳鋼と鍛鋼昭和５５年５月４３２８）。
ｉＣｒＭｏＶ鋼の製造法として真空炭素脱酸法が知られ
ている（鋳鋼と鍛鋼昭和５５年５月４３２８）。
この製造法によれば、鋼塊の偏析低減、清浄度の向上、
機械的性質の改善等が得られることが知られている。こ
の製造法は溶鋼を減圧下に保持することによって、従来
脱酸剤として使用していたＡｔ、 Ｓｉを全く用いない
で脱酸できるようにしたものであシ、脱酸剤を使用しな
いため鋼中の非金属介在物を少なくできる。
機械的性質の改善等が得られることが知られている。こ
の製造法は溶鋼を減圧下に保持することによって、従来
脱酸剤として使用していたＡｔ、 Ｓｉを全く用いない
で脱酸できるようにしたものであシ、脱酸剤を使用しな
いため鋼中の非金属介在物を少なくできる。
しかしながら、最近、石油９石炭等の化石燃料のコスト
が上昇を続けておシ、これら化石燃料を用いている火力
プラントの発電効率向上が重要になシ、発電効率を上げ
るため蒸気温度又は圧力を上げる必要があυ、それに伴
い低圧タービンの蒸気温度も４００℃程度に上昇すると
言われている。
が上昇を続けておシ、これら化石燃料を用いている火力
プラントの発電効率向上が重要になシ、発電効率を上げ
るため蒸気温度又は圧力を上げる必要があυ、それに伴
い低圧タービンの蒸気温度も４００℃程度に上昇すると
言われている。
この蒸気温度は上記ＮＩＣｒＭｏＶ鋼のいわゆる高温焼
もどし脆化温度域（３７５〜５７５℃）に該尚し、長時
間使用によって上記Ｎ ｉ ＣｒＭｏＶ鋼は脆化する問
題がある。蒸気タービンロータが経年的に脆化すると靭
性が低下し、タービンの起動、停止の繰返し時に脆性破
壊の危険性が増大する。そのため靭性が高く、耐脆化性
の優れた材料が必要とされている。
もどし脆化温度域（３７５〜５７５℃）に該尚し、長時
間使用によって上記Ｎ ｉ ＣｒＭｏＶ鋼は脆化する問
題がある。蒸気タービンロータが経年的に脆化すると靭
性が低下し、タービンの起動、停止の繰返し時に脆性破
壊の危険性が増大する。そのため靭性が高く、耐脆化性
の優れた材料が必要とされている。
本発明の目的は、４００℃程度の高温においても耐脆化
性に優れ、靭性の高い低合金鋼を提供することにあシ、
さらにもうひとつの目的は、溶接性の良い低合金鋼を提
供することにある。
性に優れ、靭性の高い低合金鋼を提供することにあシ、
さらにもうひとつの目的は、溶接性の良い低合金鋼を提
供することにある。
本発明低合金鋼は、重量％でＣ０，０６〜０．３５％、
Ｓｉ０．１０％以下、Ｍｎ ０．２０〜０１５０％ＸＮ
１３．２５〜４．０Ｏ１、Ｃｒ １．００〜２．００
％、Ｍｏ０．２５〜Ｘ≦−〇、６２５ＸＯ＋２５
・・・・・・・・・・・・・・（１）〔ただ
しＸ＝（１０Ｐ＋５Ｓｂ＋４Ｓｎ＋Ａｓ）ＸＩＯ″″２
でおυ、ここでＯ、Ｐ 、 Ｓｂ 、 ａｎ 、 Ａｓ
は鋼中の該元素の各含有量をｐｐｍで表した値である〕
を満足することを特徴とする。４００℃程度の高温にお
いて耐脆化性に優れ、靭性の高い低合金鋼を得るために
は重量％でＣ０，１２〜０．３５％であることが好まし
く、溶接性の良い低合金鋼を得るためには重量チでＣ０
，０６〜０．１７チであることが好ましい。
Ｓｉ０．１０％以下、Ｍｎ ０．２０〜０１５０％ＸＮ
１３．２５〜４．０Ｏ１、Ｃｒ １．００〜２．００
％、Ｍｏ０．２５〜Ｘ≦−〇、６２５ＸＯ＋２５
・・・・・・・・・・・・・・（１）〔ただ
しＸ＝（１０Ｐ＋５Ｓｂ＋４Ｓｎ＋Ａｓ）ＸＩＯ″″２
でおυ、ここでＯ、Ｐ 、 Ｓｂ 、 ａｎ 、 Ａｓ
は鋼中の該元素の各含有量をｐｐｍで表した値である〕
を満足することを特徴とする。４００℃程度の高温にお
いて耐脆化性に優れ、靭性の高い低合金鋼を得るために
は重量％でＣ０，１２〜０．３５％であることが好まし
く、溶接性の良い低合金鋼を得るためには重量チでＣ０
，０６〜０．１７チであることが好ましい。
次に各成分を限定した理由について述べる。
Ｃは焼入性を向上させ引張強さや耐力を向上させる効果
があシ、０．０６〜０．３５％添加する。靭性を得るた
めには０．１２％以上必要であるが、０、３５ ％を越
えると炭化物が粗大化して靭性及び延性を低下させる。
があシ、０．０６〜０．３５％添加する。靭性を得るた
めには０．１２％以上必要であるが、０、３５ ％を越
えると炭化物が粗大化して靭性及び延性を低下させる。
従って、高靭性耐脆化性を得るためには０．１２〜０．
２５チが好ましい。また、溶接性を良くするためには、
強度、破断延性の関係から０．０６〜０．１７チが好ま
しい。
２５チが好ましい。また、溶接性を良くするためには、
強度、破断延性の関係から０．０６〜０．１７チが好ま
しい。
ＳＳは脱酸剤として添加するものであるが、真空炭素脱
酸法などの製鋼技術によれば不要である。
酸法などの製鋼技術によれば不要である。
また、Ｓｉは焼もどし脆化を助長する元素であるため、
０．１０チ以下に限定する。
０．１０チ以下に限定する。
Ｍｎは脱酸及び脱硫剤として作用するとともに焼入性に
寄与する元素であるが、０．２１以下では添加の効果が
発揮できない。また、あまシ多量に添加すると靭性を害
するので０．２０〜０．５０ Ｓ添加する。
寄与する元素であるが、０．２１以下では添加の効果が
発揮できない。また、あまシ多量に添加すると靭性を害
するので０．２０〜０．５０ Ｓ添加する。
Ｎｉは焼入性を増大させ、低温における機械的強度及び
靭性を向上させるのにきわめて有効な元素である。しか
し、３．２５％以下では十分な強度。
靭性を向上させるのにきわめて有効な元素である。しか
し、３．２５％以下では十分な強度。
靭性が得られない。また、４．０Ｏｎを越えると脆化を
促進するので、Ｎ１は３．２５〜４．０ ＯＳ添加する
。
促進するので、Ｎ１は３．２５〜４．０ ＯＳ添加する
。
Ｃｒは焼入性を増大させ、強度及び靭性を向上させるの
に有効な元素であるが、あまシ多量に添加し【も効果が
飽和するので１．００〜２．００％とする。特に１．０
０〜１．８０％が好ましい。
に有効な元素であるが、あまシ多量に添加し【も効果が
飽和するので１．００〜２．００％とする。特に１．０
０〜１．８０％が好ましい。
Ｍｏは強度向上及び脆化を抑制するのに有効な元素であ
シ、０．２５〜０．５０ Ｓ添加する。
シ、０．２５〜０．５０ Ｓ添加する。
■は焼入性を増大させるためＫ Ｏ，０７４以上必要で
ある。しかし、あまシ多量に添加すると靭性を低下させ
るので上限を０．１５％とする。
ある。しかし、あまシ多量に添加すると靭性を低下させ
るので上限を０．１５％とする。
０及びＰ 、 Ｓｂ 、 Ｓｎ 、 Ａｓなる不純物元
素については、後述する理由によシ、前記の（１）式を
満足する成分範囲とする。又については、合金鋼の脆化
に及ぼす不純物元素の影響を多数の実験データからコン
ビーータ処理によって求め、それらの係数を定めたもの
である。すなわち脆化に及ぼすＡｓの影響を１としたと
き、Ｐが１０倍、ｓｂが５倍、Ｓｎが４倍の影響を及ぼ
すことを意味する。
素については、後述する理由によシ、前記の（１）式を
満足する成分範囲とする。又については、合金鋼の脆化
に及ぼす不純物元素の影響を多数の実験データからコン
ビーータ処理によって求め、それらの係数を定めたもの
である。すなわち脆化に及ぼすＡｓの影響を１としたと
き、Ｐが１０倍、ｓｂが５倍、Ｓｎが４倍の影響を及ぼ
すことを意味する。
Ｐ 、 Ｓｂ 、 Ｓｎ及びＡｓの含有量を低くするに
は、使用原料の厳選および減圧中の溶湯にその溶湯と反
応しないＡｒ又はＨｅの不活性ガスを吹込めばよい。
は、使用原料の厳選および減圧中の溶湯にその溶湯と反
応しないＡｒ又はＨｅの不活性ガスを吹込めばよい。
減圧にすると、Ｃの酸化作用が促進するとともに、Ｐ
、 Ｓｂ 、 Ｓｎ及びＡ８の酸化も同時に促進される
。得られた酸化物は、不活性ガスの吹込みによる溶湯の
攪拌によって溶湯中よ＃）ガスになりて逃げ、また湯面
に浮上するからである。
、 Ｓｂ 、 Ｓｎ及びＡ８の酸化も同時に促進される
。得られた酸化物は、不活性ガスの吹込みによる溶湯の
攪拌によって溶湯中よ＃）ガスになりて逃げ、また湯面
に浮上するからである。
実施例１
まず、高靭性、耐脆化性を目的として検討を行った。第
１表に試料の化学組成を示す。試料Ｇ〜Ｊは（１）式を
満足する本発明の実施例としてのものであシ、試料Ａ−
Ｆは比較例としてのものである。
１表に試料の化学組成を示す。試料Ｇ〜Ｊは（１）式を
満足する本発明の実施例としてのものであシ、試料Ａ−
Ｆは比較例としてのものである。
なお、０はｐＰＱＩであシ、その他は重量％である。
鋳造後、その鋼塊を８５０〜１２００℃の温度範囲で鍛
造し、８４０℃焼入、６４０℃焼もどしの熱処理を行な
った。
造し、８４０℃焼入、６４０℃焼もどしの熱処理を行な
った。
引張および衝撃試験の結果を第２表に示す。
第２表
表中のΔＦＡＴＴは、４００ ℃で２０００時間加熱保
持して脆化処理した場合における脆化処理後のＦＡＴＴ
（波面遷移温度）と、脆化処理前のＦＡＴＴとの差であ
って、これは脆化の度合を示すものであシ、ΔＦＡＴＴ
が小さいほど、脆化の度合も小さい。
持して脆化処理した場合における脆化処理後のＦＡＴＴ
（波面遷移温度）と、脆化処理前のＦＡＴＴとの差であ
って、これは脆化の度合を示すものであシ、ΔＦＡＴＴ
が小さいほど、脆化の度合も小さい。
第１図は、第２表に基づいてΔＦＡＴＴに及ぼす０量と
又値の関係した図である。各プロット点に付した括弧内
の値はΔＦＡＴＴの数値である。○印はΔＦＡＴＴが１
０℃未満を、Ｘ印は１０℃以上を示す。
又値の関係した図である。各プロット点に付した括弧内
の値はΔＦＡＴＴの数値である。○印はΔＦＡＴＴが１
０℃未満を、Ｘ印は１０℃以上を示す。
図中の点線以下で示される（１）式の範囲内では、ΔＦ
ＡＴＴが１０℃未満となっていることがわかる。
ＡＴＴが１０℃未満となっていることがわかる。
すなわち、ΔＦＡＴＴを１０℃未満とするためには０量
とＸ値の両方を規制すべきであり、（１）式を満足すれ
ば耐脆化性に有効であることを見出した。
とＸ値の両方を規制すべきであり、（１）式を満足すれ
ば耐脆化性に有効であることを見出した。
実施例２
次に、溶接性を目的として検討を行った。第３表に試料
の化学組成を示す。なお第３表の試料は全て（１）式を
満足するものである。
の化学組成を示す。なお第３表の試料は全て（１）式を
満足するものである。
第４表に引張及び衝撃試験の結果を示す。
第４表
Ｃ量の増加とともに、引張強さ、０．０２％耐力は増加
するが、伸び、絞ｐ、ＶＥ２５ （２ｓ℃におけるＶノ
ツチ吸収エネルギー）は減少する。
するが、伸び、絞ｐ、ＶＥ２５ （２ｓ℃におけるＶノ
ツチ吸収エネルギー）は減少する。
第２図にＣ量と溶接割れの関係を示す。溶接割れ試験は
ＪＩＳＺ３１５８斜めＹ形溶接割れ試験片で、溶接棒に
低合金鋼ＣｒＭｏ系被覆アーク溶接棒を用いて行った。
ＪＩＳＺ３１５８斜めＹ形溶接割れ試験片で、溶接棒に
低合金鋼ＣｒＭｏ系被覆アーク溶接棒を用いて行った。
予熱温度と後熱温度を室温、５０℃、１００℃又は１２
５℃とし、応力除去温度を５８０〜６１０℃として１５
時間加熱後空冷した。断面割れ率はＪＩＳＺ３１５８に
記載されている次式により求めた。
５℃とし、応力除去温度を５８０〜６１０℃として１５
時間加熱後空冷した。断面割れ率はＪＩＳＺ３１５８に
記載されている次式により求めた。
ここで、Ｃ２：断面割れ率、Ｌ＝試験ビードの長さ、Σ
ｔ、：断面割れの合計長さである。
ｔ、：断面割れの合計長さである。
予熱温度が低いほど、また、Ｃ量が多い１１ど断面割れ
率が大きくなるが、予熱温度１２５℃以上でＣ量が０．
１７ ％以下の場合、溶接割れが発生しなくなることが
実験によル確認された。
率が大きくなるが、予熱温度１２５℃以上でＣ量が０．
１７ ％以下の場合、溶接割れが発生しなくなることが
実験によル確認された。
以上の結果、強度、断面割れ率等の関係から、溶接性の
良い低合金鋼を得るには、Ｃ量を０．０６〜０．１７％
にすればよいことを見出した。
良い低合金鋼を得るには、Ｃ量を０．０６〜０．１７％
にすればよいことを見出した。
第４図はＸとＯ（ｐｐｍ）／Ｃ（＝ｔ％）比との関係を
示す線図であシ、その各プロット点に付した括弧内の値
はΔＦＡＴＴの数値である。第５図はΔＦ’ＡＴＴとの
関係を示す線図である。ΔＦＡＴＴは又と（０／Ｃ）比
とが互いに反比例する関係を有することがわかる。
示す線図であシ、その各プロット点に付した括弧内の値
はΔＦＡＴＴの数値である。第５図はΔＦ’ＡＴＴとの
関係を示す線図である。ΔＦＡＴＴは又と（０／Ｃ）比
とが互いに反比例する関係を有することがわかる。
本発明によれば、発電効率向上のために蒸気温度が４０
０℃に上昇しても、長時間運転後の耐脆化性が優れ、強
度及び靭性が高く脆性破壊に対する信頼性が十分大きい
低圧タービンロータとして好適々低合金鋼が得られる。
０℃に上昇しても、長時間運転後の耐脆化性が優れ、強
度及び靭性が高く脆性破壊に対する信頼性が十分大きい
低圧タービンロータとして好適々低合金鋼が得られる。
また溶接性の良い低合金鋼を得ることができるので、こ
れによれば溶接ロータとしての適用に好適である。
れによれば溶接ロータとしての適用に好適である。
第１図は脆化度ΔＦＡＴＴに及ぼす又直とＯ量の関係を
示す図、第２図は断面割れ率と０４ｉの関係を示す図、
第３図はタービンロータの平面図及び第４図は又と（０
／Ｃ）比との関係を示す線図、第５図は（０／Ｃ）比と
ΔＦＡＴＴとの関係を示す線図である。 代理人 本 多 小 平 ： し −Ｊ 第１図 ０ （１’Ｐｙｎ） Ｃ（’ｌ） 第３図 第４図 第５図 Ｏ（ＰＰｍ〆Ｃ（ｗｔＸ）
示す図、第２図は断面割れ率と０４ｉの関係を示す図、
第３図はタービンロータの平面図及び第４図は又と（０
／Ｃ）比との関係を示す線図、第５図は（０／Ｃ）比と
ΔＦＡＴＴとの関係を示す線図である。 代理人 本 多 小 平 ： し −Ｊ 第１図 ０ （１’Ｐｙｎ） Ｃ（’ｌ） 第３図 第４図 第５図 Ｏ（ＰＰｍ〆Ｃ（ｗｔＸ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、重量％でＣ０．０６〜０．３５％、Ｓｉ０．１０％
以下、Ｍｎ０．２０〜０．５０％、Ｎｉ３．２５〜４．
００％、Ｃｒ１．００〜２．００％、Ｍｏ０．２５〜０
．５０％、Ｖ０．０７〜０．１５％、残部Ｆｅおよび不
可避的不純物たるＰ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｏからなる低
合金鋼であって、式 ＠Ｘ＠≦−０．６２５×Ｏ＋２５ 〔但し、＠Ｘ＠＝（１０Ｐ＋５Ｓｂ＋４Ｓｎ＋Ａｓ）×
１０＾−＾２であり、ここでＯ、Ｐ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ａｓ
は鋼中の当該元素の各含有量をｐｐｍで表した値である
〕を満足することを特徴とする低合金鋼。 ２、重量％でＣ０．１２〜０．３５％である特許請求の
範囲第１項記載の低合金鋼。 ３、重量％でＣ０．０６〜０．１７％である特許請求の
範囲第１項記載の低合金鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2988285A JPS61190049A (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 低合金鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2988285A JPS61190049A (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 低合金鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61190049A true JPS61190049A (ja) | 1986-08-23 |
Family
ID=12288341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2988285A Pending JPS61190049A (ja) | 1985-02-18 | 1985-02-18 | 低合金鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61190049A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05112847A (ja) * | 1991-03-20 | 1993-05-07 | Hitachi Ltd | 回転電機用ロータシヤフト及びその製造法とそれを用いた回転電機 |
| JP2008137042A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Hitachi Ltd | タービンロータ |
| JP2010503766A (ja) * | 2006-09-13 | 2010-02-04 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 低温靭性鋼を製造するための方法 |
| CN103451571A (zh) * | 2012-06-04 | 2013-12-18 | 通用电气公司 | 镍-铬-钼-钒合金和涡轮部件 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55107763A (en) * | 1979-02-14 | 1980-08-19 | Kawasaki Steel Corp | High tensile structural steel having superior strain relief treating embrittlement resistance |
-
1985
- 1985-02-18 JP JP2988285A patent/JPS61190049A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55107763A (en) * | 1979-02-14 | 1980-08-19 | Kawasaki Steel Corp | High tensile structural steel having superior strain relief treating embrittlement resistance |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH05112847A (ja) * | 1991-03-20 | 1993-05-07 | Hitachi Ltd | 回転電機用ロータシヤフト及びその製造法とそれを用いた回転電機 |
| JP2010503766A (ja) * | 2006-09-13 | 2010-02-04 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 低温靭性鋼を製造するための方法 |
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