JPS61221355A - 12cr heat resisting steel - Google Patents

12cr heat resisting steel

Info

Publication number
JPS61221355A
JPS61221355A JP6090585A JP6090585A JPS61221355A JP S61221355 A JPS61221355 A JP S61221355A JP 6090585 A JP6090585 A JP 6090585A JP 6090585 A JP6090585 A JP 6090585A JP S61221355 A JPS61221355 A JP S61221355A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
heat
resistant steel
temperature
heat resisting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6090585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Yamada
政之 山田
Osamu Watanabe
修 渡辺
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP6090585A priority Critical patent/JPS61221355A/en
Publication of JPS61221355A publication Critical patent/JPS61221355A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To manufacture 12Cr heat resisting steel showing superior creep rupture strength by incorporating specific percentage of C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, Nb, Ta, N, W and B to Fe and by forming a structure of tempered martensite. CONSTITUTION:The 12Cr heat resisting steel consisting of, by weight, 0.05-0.25% C, >=0.2-1.0% Si, <=1.0% Mn, >=1.0-2.0% Ni, 8.0-13.0% Cr, 0.5-2.0% Mo, 0.1-0.3% V, and further, >=0.3-0.5%, in total, of at least one kind among Nb and Ta, 0.01-0.2% N, >=1.0-2.0% W, >=0.01-0.05% B, and the balance basically Fe and having a ferrite-free structure essentially composed of tempered martensite is prepared. In this way, the 12Cr heat resisting steel having improved creep characteristics can be obtained without deteriorating ductility and toughness.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、550から600℃の範囲の高温で優れた
クリープ破断強さを示す12Cr耐熱鋼に係り、特に蒸
気タービンの羽根やボルト等の部品に適した12Cr耐
熱鋼に関する。
Detailed Description of the Invention [Technical Field of the Invention] The present invention relates to 12Cr heat-resistant steel that exhibits excellent creep rupture strength at high temperatures in the range of 550 to 600°C, and is particularly applicable to parts such as steam turbine blades and bolts. The present invention relates to 12Cr heat-resistant steel suitable for.

[発明の技術的背景とその問題点] 現在の蒸気タービンを駆動するのに使用されている蒸気
の最高温°度は566℃、圧力は最大で246 ko/
 CI’であるが、熱効率の改善を図るため使用する蒸
気の温度・圧力を引上げることが期待されている。この
ような蒸気条件はタービンを構成する部品の材料の高温
強度に依存するものであり、したがって蒸気条件の向上
を実現するためにより高い高温強度を有する材料の開発
がすすめられている。そのような開発は、ロータやケー
シングといった主要大形部品については言うまでもなく
、羽根やボルト等についても重要である。
[Technical background of the invention and its problems] The maximum temperature of the steam used to drive current steam turbines is 566°C, and the maximum pressure is 246 ko/min.
CI' is expected to raise the temperature and pressure of the steam used in order to improve thermal efficiency. Such steam conditions depend on the high-temperature strength of the materials of the parts constituting the turbine, and therefore, in order to improve the steam conditions, materials with higher high-temperature strength are being developed. Such development is important not only for major large parts such as rotors and casings, but also for blades, bolts, etc.

蒸気タービンの羽根には高速回転による遠心力が常に作
用しており、高温強度が不足していると羽根はクリープ
変形してロータから浮上がうて、その先端が静止部と接
触するという事態に至ることがある。またケーシングを
密閉するのに使用されているボルトには、当初弾性力に
基く一定の締付圧力が付与されているが、ケーシングに
作用する蒸気圧力が常にボルトに作用しているため、ボ
ルトはクリープ変形しその締付圧力は徐々に低下してケ
ーシングの密閉を保てなくなり、蒸気漏れを生じたりク
リープ変形が蓄積された場合にはボルト自身が破断に至
ることがある。
Centrifugal force due to high-speed rotation is constantly acting on steam turbine blades, and if they lack high-temperature strength, the blades will creep and deform, floating up from the rotor and causing their tips to come into contact with stationary parts. It may come to that. Additionally, the bolts used to seal the casing are initially given a certain tightening pressure based on their elastic force, but since the steam pressure acting on the casing is always acting on the bolts, the bolts are Creep deformation occurs, and the tightening pressure gradually decreases, making it impossible to keep the casing sealed. If steam leaks or creep deformation accumulates, the bolt itself may break.

このように、蒸気タービンの高温部に用いられる羽根や
ボルトの材料にはクリープ特性に優れたものが要求され
、従来から12Cr系の耐熱鋼が使用されている。12
Or系の耐熱鋼は他の同等の高温強度を有する耐熱鋼よ
りも一般に安価であり、しかも常温における靭性等も良
好であるほか、羽根材として不可欠な振動減衰能も優れ
ているという特徴を有する。12C「系耐熱鋼はこのよ
うな特徴を有するので、その基本的な特徴を保持しつつ
さらに高温強度を向上するため、種々の合金成分を添加
することによりマルテンサイト組織を強化するとともに
炭窒化物の安定化を図って高温強度の維持ならびに高温
長時間の組織安定性が確保されている。また製造技術の
面においては、合金成分の偏析が直接的に高温強度の低
下を招き、同時に、偏析を生ずるとその近傍にフェライ
トが生成して好ましくないため、かような偏析を防止し
て組織の均一化を図るべく再溶解処理も導入されている
As described above, materials for blades and bolts used in the high-temperature parts of steam turbines are required to have excellent creep properties, and 12Cr heat-resistant steel has conventionally been used. 12
Or-based heat-resistant steels are generally cheaper than other heat-resistant steels with equivalent high-temperature strength, and they also have good toughness at room temperature, as well as excellent vibration damping ability, which is essential for blade materials. . 12C heat-resistant steel has these characteristics, so in order to further improve its high-temperature strength while retaining its basic characteristics, various alloying components are added to strengthen the martensitic structure and carbonitrides are added. Maintaining high-temperature strength and ensuring structural stability at high temperatures for long periods of time are achieved by stabilizing the If this occurs, ferrite will form in the vicinity, which is undesirable. Therefore, a remelting process has been introduced to prevent such segregation and make the structure uniform.

現在のところ蒸気タービンの羽根やボルトの材料として
、具体的には、H46と呼ばれる12Or−Mo−V−
Nb鋼や422と呼ばれる12Cr−Mo−V−Nbが
使用されているが、これらはいずれも600℃、30 
kg/ as2負荷におけるクリープ破断時間が200
ないし300時間程度であり、今後の蒸気温度の上昇に
対処するには十分な高温強度を有するということはでき
ない。
Currently, the material used for steam turbine blades and bolts is 12Or-Mo-V-
Nb steel and 12Cr-Mo-V-Nb called 422 are used, both of which are heated at 600°C and 30°C.
Creep rupture time at kg/as2 load is 200
It is about 300 to 300 hours, and cannot be said to have sufficient high temperature strength to cope with future increases in steam temperature.

[発明の目的] 本発明は上記の観点よりなされたもので、その目的とす
るところは新規な12Cr耐熱鋼をII!4することで
ある。
[Object of the Invention] The present invention has been made from the above-mentioned viewpoint, and its object is to develop a new 12Cr heat-resistant steel II! 4.

本発明の他の目的は、従来の12Cr鋼に比べて優れた
クリープ破断強さを有する新規な12Cr耐熱鋼を提供
することである。
Another object of the present invention is to provide a new 12Cr heat resistant steel that has superior creep rupture strength compared to conventional 12Cr steels.

本発明のもう一つの目的は、蒸気タービンの部品特に羽
根やボルトに好適な12Cr耐熱鋼を提供することであ
る。
Another object of the present invention is to provide a 12Cr heat-resistant steel suitable for steam turbine parts, particularly blades and bolts.

[発明の概要] このような目的を達成するため、本発明に係る12Cr
耐熱鋼は、雪量で0.05から0.25%までの炭素、
重量で0.2を越え1.0%までのシリコン、重量で1
.0%以下のマンガン、重量で1.0を越え2.0%ま
でのニッケル、重量で8.0から13.0%までのクロ
ム、重量で0゜5から2.0%までのモリブデン、重量
で0.1から0.3%までのバナジウム、さらにニオブ
お ゛よびタンタルのうちから選ばれた少なくともいず
れか一種を重量で合計0.3を越え0.5%まで、重量
で0.01から0.2%までの窒素、重量で1.0を越
え2.0%までのタングステン、重量で0.01を越え
0.05%までのほう素、残部が基本的に鉄よりなり、
実質的に焼戻しマルテンサイト組織であることを特徴と
する。
[Summary of the invention] In order to achieve such an object, 12Cr according to the present invention
Heat-resistant steel contains 0.05 to 0.25% carbon based on the amount of snow,
Silicon over 0.2 and up to 1.0% by weight, 1 by weight
.. Manganese up to 0%, nickel over 1.0 up to 2.0% by weight, chromium from 8.0 to 13.0% by weight, molybdenum from 0.5 to 2.0% by weight, by weight vanadium from 0.1 to 0.3%, and at least one selected from niobium and tantalum in a total amount exceeding 0.3 to 0.5% by weight, and from 0.01 to 0.5% by weight. Nitrogen up to 0.2%, tungsten over 1.0 up to 2.0% by weight, boron over 0.01 up to 0.05% by weight, the balance essentially consisting of iron;
It is characterized by a substantially tempered martensitic structure.

かかる本発明の12Cr耐熱鋼は、従来より使用されて
いる12Cr耐熱鋼である1 2Or −MO−V−N
b −W鋼を系統的に検討した結果開発されたものであ
る。
The 12Cr heat-resistant steel of the present invention is 12Or-MO-V-N, which is a conventionally used 12Cr heat-resistant steel.
This was developed as a result of a systematic study of b-W steel.

本発明の開発過程においては、炭素、シリコン、マンガ
ン、ニッケル、クロム、モリブデン、バナジウム、ニオ
ブ、タンタル、窒素、タングステン、はう素等の各合金
元素がクリープ破断強さに及ぼす影響について詳細な調
査・試験が行なわれた。
During the development process of the present invention, detailed investigations were conducted into the effects of alloying elements such as carbon, silicon, manganese, nickel, chromium, molybdenum, vanadium, niobium, tantalum, nitrogen, tungsten, and boron on creep rupture strength.・A test was conducted.

また金属組織についても、延性や靭性が従来の12Cr
耐熱鋼より低下しないようにとの観点から研究が行なわ
れた。
Also, regarding the metal structure, the ductility and toughness are lower than that of conventional 12Cr.
Research was conducted with the aim of ensuring that the strength of the steel was not lower than that of heat-resistant steel.

その結果をまとめると次のようである。The results can be summarized as follows.

(1)炭素 炭素は、焼入時におけるオーステナイト相を安定にし、
さらに炭化物を生成してクリープ破断強さを高めるが、
そのためには0.05%以上は必要である。しかし、0
.25%を越えると炭化物が過剰となり、却ってクリー
プ破断強さを低下させる。よって炭素の量は0.05か
ら0,25%とするが、好ましくは0.08から0.1
5%である。
(1) Carbon Carbon stabilizes the austenite phase during quenching,
Furthermore, it increases creep rupture strength by forming carbides, but
For that purpose, 0.05% or more is necessary. However, 0
.. If it exceeds 25%, the carbide content becomes excessive, which actually reduces the creep rupture strength. Therefore, the amount of carbon should be 0.05 to 0.25%, preferably 0.08 to 0.1%.
It is 5%.

■シリコン シリコンは溶解時の脱酸剤として必要な元素で、0.2
%以下ではその目的を十分に達成できず、また1、0%
を越えるとδフェライト相を生成する原因となる。した
がってシリコンの量は0.2を越え1.0%までとする
が、好ましくは0.21から0.6%までである。
■Silicon Silicon is an element necessary as a deoxidizing agent during melting, and 0.2
If it is less than 1%, the purpose cannot be fully achieved, and if it is less than 1%, 0%
Exceeding this causes the formation of δ ferrite phase. Therefore, the amount of silicon should be more than 0.2% and up to 1.0%, preferably from 0.21 to 0.6%.

(3)マンガン マンガンはシリコンと同様に溶解時の脱酸・脱硫剤とし
て添加する元素であるが、多量に添加するとクリープ破
断強さが低下するので1.0%までとする。好ましくは
0.3から0.8%である。
(3) Manganese Manganese is an element added as a deoxidizing/desulfurizing agent during melting, like silicon, but if added in a large amount, the creep rupture strength decreases, so it is limited to 1.0% or less. Preferably it is 0.3 to 0.8%.

(3)ニッケル ニッケルはオーステナイト生成元素であり、焼入時のオ
ーステナイト相を安定にしδフェライト相の生成を防止
するのに有効であるが、そのためには1.0%を越える
添加が必要である。しかし、2.0%を越えて添加する
とクリープ破断強さが極端に低下し、またA c11度
が下がり好ましくないので、添加量は1.0%を越え2
.0%とするが、好ましくは1.Oを越え1.5%まで
である。
(3) Nickel Nickel is an austenite-forming element and is effective in stabilizing the austenite phase during quenching and preventing the formation of the δ ferrite phase, but for this purpose it is necessary to add more than 1.0%. . However, if it is added in an amount exceeding 2.0%, the creep rupture strength will be extremely reduced, and the AC11 degree will also be lowered, which is undesirable.
.. 0%, preferably 1. It exceeds O and is up to 1.5%.

■クロム クロムは高温環境下での酸化を防止するとともに、クリ
ープ破断強さの向上を図るのに必要な元素である。この
目的のためには8.0%以上の添加が必要であるが、1
3.0%を越えるとδフェライト相を生成するので、8
.0から13.0%の範囲とするが、好ましくは9.5
から12.0%である。
■Chromium Chromium is an element necessary to prevent oxidation in high-temperature environments and to improve creep rupture strength. For this purpose, it is necessary to add 8.0% or more, but 1
If it exceeds 3.0%, δ ferrite phase will be generated, so 8
.. The range is from 0 to 13.0%, preferably 9.5%.
12.0%.

■モリブデン モリブデンはクリープ破断強さの向上を図り、また焼戻
し脱化を防止するのに有効な元素であるが、そのために
は0.5%以上の添加が必要である。しかし、2.0%
を越えるとδフェライト相を生成しクリープ破断強さや
靭性の低下をきたすので、0.5から2.0%とするが
、好ましくは、0.7から1.5%である。
(2) Molybdenum Molybdenum is an effective element for improving creep rupture strength and preventing deoxidization during tempering, but for this purpose it is necessary to add 0.5% or more. However, 2.0%
If the content exceeds δ, ferrite phase is formed, resulting in a decrease in creep rupture strength and toughness.

(7)バナジウム バナジウムはクリープ破断強さを向上させるのに有効な
元素である。この目的を達成するには0゜1%以上の添
加が必要であるが、0.3%を越えるとδフェライトを
生成し易くなるので、0.1から0,3%とするが、好
ましくは、0.15から0.29%である。
(7) Vanadium Vanadium is an effective element for improving creep rupture strength. To achieve this purpose, it is necessary to add 0.1% or more, but if it exceeds 0.3%, δ ferrite is likely to be produced, so it is preferably added from 0.1 to 0.3%. , 0.15 to 0.29%.

■ニオブ、タンタル ニオブおよびタンタルはいずれも結晶粒を微細化して延
性、靭性を増す作用がある。さらに、これらニオブおよ
びタンタルは炭化物、炭窒化物を形成し、!!地中に微
積に分散析出してクリープ特性を著しく改善する。これ
らの効果を得るためには、少なくとも一種以上の和が0
.3%を越えるように添加することが必要であるが、こ
の和が0゜5%を越えるとδフェライトを生成し、また
炭化物が粗大に析出して好ましくない。よって添加量は
0.3を越え0.5%までとするが、好ましくは0.3
を越え0.45%までである。
■Niobium, Tantalum Niobium and tantalum both have the effect of refining crystal grains and increasing ductility and toughness. Furthermore, these niobium and tantalum form carbides and carbonitrides! ! It is dispersed and precipitated in the ground and significantly improves creep characteristics. In order to obtain these effects, the sum of at least one type must be 0.
.. It is necessary to add more than 3%, but if this sum exceeds 0.5%, δ ferrite will be formed and carbides will precipitate coarsely, which is not preferable. Therefore, the amount added should be more than 0.3 and up to 0.5%, but preferably 0.3%.
exceeding 0.45%.

(9)窒素 窒素はフェライト相の生成を抑制するのに有効であり、
またニオブおよびタンタルの炭窒化物を形成するのに必
要な元素である。この目的のためには0.01%以上の
添加が必要であるが、0゜2%を越えるとピンホールや
ブローホールを形成することがあり好ましくないので、
0.01から0.2%とする。好ましくは、0.03か
ら0゜08%である。
(9) Nitrogen Nitrogen is effective in suppressing the formation of ferrite phase,
It is also an element necessary to form carbonitrides of niobium and tantalum. For this purpose, it is necessary to add 0.01% or more, but if it exceeds 0.2%, pinholes and blowholes may be formed, which is undesirable.
It is set to 0.01 to 0.2%. Preferably it is 0.03 to 0.08%.

6のタングステン タングステンはモリブデンと同様にクリープ破断強さを
向上する作用があり、このためには1゜0%を越える添
加が必要であるが、2.0%を越えるとδフェライトを
生成するに至る。よって、添加量は1゜0を越え260
%までとするが、好ましくは、1.1から1.5%まで
である。
Tungsten No.6 has the effect of improving creep rupture strength like molybdenum, and for this purpose it is necessary to add more than 1.0%, but if it exceeds 2.0%, it will not produce δ ferrite. reach. Therefore, the amount added exceeds 1゜260
%, preferably from 1.1 to 1.5%.

0乃はう素 はう素は焼入性を向上させるとともにクリープ破断強さ
を向上させるに必要な元素で、その効果を得るためには
0.01%を越える添加が必要であるが、逆に0.05
%を越えて添加すると製造時に鍛造割れが生じ易くなる
ので0.01を越え0.05%までとする。好ましくは
0.015から0.030%である。
Boron is an element necessary to improve hardenability and creep rupture strength, and in order to obtain this effect it is necessary to add more than 0.01%, but on the contrary 0.05 to
If added in excess of 0.01% and up to 0.05%, forging cracks are likely to occur during manufacturing. Preferably it is 0.015 to 0.030%.

本発明の12Cr耐熱鋼は上記化学組成からなり、65
0”C程度の温度まで優れたクリープ特性を示すと同時
に゛、他の機械的性質は従来から存在する12Cr耐熱
鋼に比して劣らない。したがって本発明の12Cr耐熱
鋼は蒸気タービンの部品等の材料として適するが、その
ような用途に用いる場合にはクリープ強度と共に十分な
疲労強度および靭性を備えることか必要であり、かかる
要求を満すため本発明の12Cr耐熱鋼はフェライトを
含まない実質的に焼戻しマルテンサイト組織からなる。
The 12Cr heat-resistant steel of the present invention has the above chemical composition, and has a 65%
At the same time, it exhibits excellent creep properties up to temperatures of about 0"C, and other mechanical properties are comparable to those of conventional 12Cr heat-resistant steel. Therefore, the 12Cr heat-resistant steel of the present invention can be used in steam turbine parts, etc. However, when used for such purposes, it is necessary to have sufficient fatigue strength and toughness as well as creep strength, and to meet these requirements, the 12Cr heat-resistant steel of the present invention is a material that does not contain ferrite. It consists of a tempered martensitic structure.

組織中にフェライトを生じさせないようにするには、上
記の範囲内で合金元素の添加量を調整すればよいが、後
述するように焼入れ温度を高くしてかつフェライトの生
成を防止するには、次式で定義されるクロム当量を6か
ら11の範囲内にすることが望ましい。
In order to prevent the formation of ferrite in the structure, the amount of alloying elements added may be adjusted within the above range, but as will be described later, in order to increase the quenching temperature and prevent the formation of ferrite, It is desirable that the chromium equivalent defined by the following formula be within the range of 6 to 11.

以下余白 (クロム当fi)−−40x [%C] −30×[%
N]−2X[%Mn1−4X[%Nil+[%Cr ]
 +4X [%Mo]+6x[%Sil+11X [%
Vl  +5X [%Nbl+2.5×[%Ta]+1
.5X[%Wl +40X [%B]このように組成決
定された本発明の12Cr耐熱鋼は、1050から11
50℃の範囲のm度に加熱保持してオーステナイト化し
た後急冷して焼入れ、ついで600〜700℃の範囲の
温度で焼もどしを行うことにより実質的に焼戻しマルテ
ンサイト組織となる。なお、この600から700℃の
焼もどしの前に残留オーステナイトの分解を目的に50
0から600℃で焼もどしすることはさしつかえない。
Margin below (chrome per fi) - 40x [%C] -30x [%
N]-2X[%Mn1-4X[%Nil+[%Cr]
+4X [%Mo]+6x[%Sil+11X [%
Vl +5X [%Nbl+2.5×[%Ta]+1
.. 5X [%Wl +40X [%B] The 12Cr heat-resistant steel of the present invention whose composition has been determined in this way has a
The material is heated and held at a temperature of 50° C. to austenite, then rapidly cooled and quenched, and then tempered at a temperature of 600 to 700° C., thereby substantially forming a tempered martensitic structure. In addition, before this tempering at 600 to 700°C, 50°C was heated to decompose the residual austenite.
Tempering at 0 to 600°C is permitted.

また、このm度範囲内で温度を変えて2回行なうことも
さしつかえない。
It is also possible to carry out the process twice at different temperatures within this range of m degrees.

前述したように1050から1150℃と高い温度でオ
ーステナイト化して焼入れすると、二Aブやタンタルな
どの炭化物、窒化物あるいは炭窒化物をより均一微細に
かつ多量に析出させることができる。なお、オーステナ
イト化温度は105Oから1150℃の範囲であれば、
オーステナイト結晶粒は粗大化せず、またこのときクロ
ム当量が上記範囲にあるとフェライトが生成することも
防止できる。
As mentioned above, by austenitizing and quenching at a high temperature of 1,050 to 1,150°C, carbides, nitrides, or carbonitrides such as di-Album and tantalum can be precipitated more uniformly, finely, and in large quantities. In addition, if the austenitization temperature is in the range of 105O to 1150℃,
The austenite crystal grains do not become coarse, and if the chromium equivalent is within the above range, the formation of ferrite can also be prevented.

ここで、本発明に係る12Or耐熱鋼およびそれから構
成されて成る羽根、ボルトなどのタービン部品の製造に
ついて簡単に述べる。
Here, the production of the 12Or heat-resistant steel according to the present invention and turbine parts such as blades and bolts made of the same will be briefly described.

まず、限定された組成範囲となるよう配合された原料は
、適当な炉、たとえば電気炉を用いて大気中あるいは真
空中で溶解される。溶解後、溶湯は適当な大きさおよび
形状を有するインゴットに造塊される。なお、このイン
ゴットを再びアーク溶解あるいはエレクトロスラグ溶解
すると、成分の均質化や不純物を低減する上で有効であ
る。
First, raw materials blended to have a limited composition range are melted in air or vacuum using a suitable furnace, such as an electric furnace. After melting, the molten metal is agglomerated into ingots of appropriate size and shape. Note that arc melting or electroslag melting this ingot again is effective in homogenizing the components and reducing impurities.

次に、造塊されたインゴットは重油炉、電気炉あるいは
ガス炉等の加熱炉において約1150から1200℃の
範囲の温度に加熱された後、通常の手法、たとえばプレ
ス鍛造、ハンマ鍛造のような方法により鍛造される。
Next, the ingot is heated to a temperature in the range of about 1150 to 1200°C in a heating furnace such as a heavy oil furnace, an electric furnace, or a gas furnace, and then subjected to conventional methods such as press forging and hammer forging. Forged by method.

こうして鍛練された12Cr耐熱鋼は、加熱炉においで
1050から1150’Cの範囲の温度に加熱され、こ
の温度で全体が均一にオーステナイト化するまで保持さ
れた後、油中投入、水中投入あるいは衝風冷却などの方
法で急冷して焼入れされる。
The 12Cr heat-resistant steel thus forged is heated in a heating furnace to a temperature in the range of 1050 to 1150'C, held at this temperature until the whole becomes uniformly austenitized, and then placed in oil, water, or by impact. It is rapidly cooled and hardened using methods such as wind cooling.

しかる後この12Cr耐熱鋼は、加熱炉において600
から700℃の範囲の温度に加熱保持して焼戻しされ、
その組織は焼戻しマルテンサイトとなる。なお、焼戻し
に際しては、焼入れ時の残菌オーステナイト相を分解す
ることを目的に、上記のように600から700℃にお
ける焼戻しを行なう前に、まずそれより低い500から
600℃の範囲の温度に加熱保持した後引続き600か
ら700’Cにおいて焼戻しすることもあるし、またこ
の600から700℃の範囲において温度を変えて2回
の焼戻しを行なうこともある。
Afterwards, this 12Cr heat-resistant steel is heated to 600 Cr in a heating furnace.
Tempered by heating and holding at a temperature in the range of 700°C,
The structure becomes tempered martensite. In addition, during tempering, in order to decompose the residual austenite phase during quenching, before tempering at 600 to 700 °C as described above, first heat to a lower temperature in the range of 500 to 600 °C. After holding, tempering may be performed at 600 to 700'C, or tempering may be performed twice at different temperatures within this range of 600 to 700'C.

こうして得られた12Cr耐熱鋼は、たとえばタービン
部品等の所望の形状に切削加工して成形される。なお、
羽根の場合には鍛練したビレットを適当な大きさに切断
後、1100から1200℃程度の温度に加熱し型鍛造
して羽根形状に成形してから焼入れ、焼戻しを行ない、
次いで最終寸法に機械加工することもある。
The 12Cr heat-resistant steel thus obtained is cut and formed into a desired shape, such as a turbine component, for example. In addition,
In the case of blades, the forged billet is cut into appropriate sizes, heated to a temperature of about 1100 to 1200°C, die-forged to form the blade shape, and then quenched and tempered.
It may then be machined to final dimensions.

[発明の実施例] 本発明は以下に述べる実施例および比較例についての試
験結果から一層明瞭に理解される。
[Examples of the Invention] The present invention will be more clearly understood from the test results of Examples and Comparative Examples described below.

実施例1 表1の実施例1に示す合金組成となるように原料を配合
して高周波真空溶解炉で溶解後、金型に鋳込んでインゴ
ットを得た。なお、原料の配合に際し窒素の添加はFe
 −Cr −N系の母合金で行なった。次いでこのイン
ゴットの表面を機械加工で削り落とした後、重油炉に装
入し、1200℃に加熱してハンマ鍛造を行ない、直径
3Qmmの丸棒に鍛伸した。
Example 1 Raw materials were blended to have the alloy composition shown in Example 1 in Table 1, melted in a high frequency vacuum melting furnace, and then cast into a mold to obtain an ingot. In addition, when blending the raw materials, nitrogen is added instead of Fe.
-Cr-N base alloy was used. Next, the surface of this ingot was shaved off by machining, then charged into a heavy oil furnace, heated to 1200° C., hammer forged, and forged into a round bar with a diameter of 3 Q mm.

こうして得られた丸棒を後述する各試験の試験片が採取
できる長さに切断し、その夫々を電気炉において110
0℃に2時間加熱保持し、しかる後室温の油に投入して
焼入れし、引続いて電気炉にて650℃に3時間加熱保
持して焼戻しだ。
The round bar thus obtained was cut to a length that would allow specimens to be collected for each test described later, and each of them was placed in an electric furnace at 110°C.
It was heated and held at 0°C for 2 hours, then put into oil at room temperature for quenching, and then heated and held at 650°C for 3 hours in an electric furnace for tempering.

熱処理を終えた各素材を機械加工して試験片を作成し、
それぞれの試験片を用いて、引張試験、クリープ破断試
験を行なった。これらの試験結果は表2に示しである。
Each material that has been heat treated is machined to create a test piece.
A tensile test and a creep rupture test were conducted using each test piece. The results of these tests are shown in Table 2.

引張試験は室温で行ない、表2には引張強さおよび切断
後の伸び、絞りを表しである。またクリープ破断試験は
温度および荷重を変えて二通りの条件で行ない、表中に
それぞれの条件で破断に至るのに要した時間を示した。
The tensile test was conducted at room temperature, and Table 2 shows the tensile strength, elongation after cutting, and reduction of area. The creep rupture test was conducted under two conditions, varying the temperature and load, and the time required to reach rupture under each condition is shown in the table.

実施例2−4 実施例2−4についてもそれぞれ実施例1と同様の方法
で試験片を作成し試験を行なった。これら実施例2−4
の合金組成を表1に、試験結果を表2に示しである。
Example 2-4 For Examples 2-4, test pieces were prepared and tested in the same manner as in Example 1. These Examples 2-4
The alloy composition is shown in Table 1, and the test results are shown in Table 2.

比較例 比較例1,2についても上記と同様の方法で試験片を作
成し試験を行なった。ただしこれら比較例は表1に示さ
れるようにその合金組成には本発明の12Or耐熱鋼に
必須の元素であるほう素、タングステン、或いはニオブ
およびタンタルが含有されていない。ここで比較例1は
従来から用いられている846に、また比較例2はいわ
ゆる422と呼ばれる耐熱鋼にそれぞれ相当している。
Comparative Example For Comparative Examples 1 and 2, test pieces were prepared and tested in the same manner as above. However, as shown in Table 1, these comparative examples do not contain boron, tungsten, niobium, or tantalum, which are essential elements for the 12Or heat-resistant steel of the present invention, in their alloy compositions. Here, Comparative Example 1 corresponds to conventionally used 846, and Comparative Example 2 corresponds to a heat-resistant steel called 422.

これら比較例の試験結果は表2の下段に示した。The test results of these comparative examples are shown in the lower part of Table 2.

表2に示した試験結果から、本発明に係る12Cr耐熱
鋼である実施例1−4は、600℃、650℃のいずれ
の温度においても比較例に比べ格段に優れたクリープ破
断特性を示すことが明らかである。しかも、常温におけ
る引張試験では実施例1−4と比較例1.2は同程度の
引張強さを示し、切断後の伸び、絞りについては実施例
1−4に方が幾分優れた値を示していることが理解され
る。
From the test results shown in Table 2, Example 1-4, which is the 12Cr heat-resistant steel according to the present invention, exhibits significantly superior creep rupture properties compared to the comparative example at both temperatures of 600°C and 650°C. is clear. Moreover, in a tensile test at room temperature, Example 1-4 and Comparative Example 1.2 showed similar tensile strength, and Example 1-4 had somewhat better values for elongation and reduction of area after cutting. What is being shown is understood.

[発明の効果] 以上のとおり、本発明の12Cr耐熱鋼は延性および靭
性を損うことなくクリープ特性の向上を実現したもので
あって、タービンの部品等の材料としてその価値はきわ
めて大きいものである。
[Effects of the Invention] As described above, the 12Cr heat-resistant steel of the present invention has improved creep properties without impairing ductility and toughness, and has extremely high value as a material for turbine parts, etc. be.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)重量で0.05から0.25%までの炭素、重量
で0.2を越え1.0%までのシリコン、重量で1.0
以下のマンガン、重量で1.0を越え2.0%までのニ
ッケル、重量で8.0から13.0%までのクロム、重
量で0.5から2.0%までのモリブテン、重量で0.
1から0.3%までのバナジウム、さらにニオブおよび
タンタルのうちから選ばれた少なくともいずれか一種を
重量で合計0.3を越え0.5%まで、重量で0.01
から0.2%までの窒素、重量で1.0を越え2.0%
までのタングステン、重量で0.01を越え0.05%
までのほう素、残部が基本的に鉄よりなり、実質的に焼
戻しマルテンサイト組織であることを特徴とする12C
r耐熱鋼。
(1) Carbon from 0.05 to 0.25% by weight, silicon more than 0.2 to 1.0% by weight, 1.0% by weight
Manganese up to and including 1.0 to 2.0% by weight of nickel, 8.0 to 13.0% by weight of chromium, 0.5 to 2.0% by weight of molybdenum, 0 by weight ..
1 to 0.3% vanadium, and at least one selected from niobium and tantalum, totaling more than 0.3% by weight and up to 0.5%, and 0.01% by weight
Nitrogen from up to 0.2%, over 1.0 to 2.0% by weight
Tungsten up to 0.01% by weight and 0.05%
12C, characterized in that up to boron and the remainder are essentially iron, and the structure is substantially tempered martensitic.
rHeat-resistant steel.
(2)重量で0.08から0.15%までの炭素、重量
で0.21から0.6%までのシリコン、重量で0.3
から0.8%までのマンガン、重量で1.0を越え1.
5%までのニッケル、重量で9.5から12.0%まで
のクロム、重量で0.7から1.5%までのモリブデン
、重量で0.15から0.29%までのバナジウム、さ
らにニオブおよびタンタルのうちから選ばれた少なくと
もいずれか一種を重量で合計0.3を越え0.45%ま
で、重量で0.03から0.08%までの窒素、重量で
1.1から1.5%までのタングステン、重量で0.0
15から0.030%までのほう素、残部が基本的に鉄
よりなる特許請求の範囲第1項記載の12Cr耐熱鋼。
(2) 0.08 to 0.15% carbon by weight, 0.21 to 0.6% silicon by weight, 0.3% by weight
Manganese from up to 0.8%, exceeding 1.0 by weight and 1.
up to 5% nickel, chromium from 9.5 to 12.0% by weight, molybdenum from 0.7 to 1.5% by weight, vanadium from 0.15 to 0.29% by weight, and also niobium. and at least one selected from tantalum in a total amount exceeding 0.3 to 0.45% by weight, nitrogen from 0.03 to 0.08% by weight, and nitrogen from 1.1 to 1.5% by weight Tungsten up to %, 0.0 by weight
12Cr heat-resistant steel according to claim 1, comprising from 15 to 0.030% boron, the balance essentially iron.
(3)蒸気タービンの羽根に適用される特許請求の範囲
第1項記載の12Cr耐熱鋼。
(3) The 12Cr heat-resistant steel according to claim 1, which is applied to blades of steam turbines.
(4)蒸気タービン用ボルトに適用される特許請求の範
囲第1項記載の12Cr耐熱鋼。
(4) The 12Cr heat-resistant steel according to claim 1, which is applied to a bolt for a steam turbine.
JP6090585A 1985-03-27 1985-03-27 12cr heat resisting steel Pending JPS61221355A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6090585A JPS61221355A (en) 1985-03-27 1985-03-27 12cr heat resisting steel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6090585A JPS61221355A (en) 1985-03-27 1985-03-27 12cr heat resisting steel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61221355A true JPS61221355A (en) 1986-10-01

Family

ID=13155839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6090585A Pending JPS61221355A (en) 1985-03-27 1985-03-27 12cr heat resisting steel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61221355A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0959747A (en) * 1995-08-25 1997-03-04 Hitachi Ltd High strength heat resistant cast steel, steam turbine casing, steam turbine electric power plant, and steam turbine
US6224334B1 (en) 1989-02-03 2001-05-01 Hitachi, Ltd. Steam turbine, rotor shaft thereof, and heat resisting steel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6224334B1 (en) 1989-02-03 2001-05-01 Hitachi, Ltd. Steam turbine, rotor shaft thereof, and heat resisting steel
JPH0959747A (en) * 1995-08-25 1997-03-04 Hitachi Ltd High strength heat resistant cast steel, steam turbine casing, steam turbine electric power plant, and steam turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0175075B1 (en) Potor for steam turbine and manufacturing method thereof
KR100353300B1 (en) Manufacturing method of high and low pressure integrated turbine rotor
US5911842A (en) Heat resisting steel and steam turbine rotor shaft and method of making thereof
EP0828010B1 (en) High strength and high-toughness heat-resistant cast steel
JP3354832B2 (en) High toughness ferritic heat-resistant steel
US5108699A (en) Modified 1% CrMoV rotor steel
KR20120118443A (en) Low alloy steel for geothermal power generation turbine rotor, and low alloy material for geothermal power generation turbine rotor and method for manufacturing the same
US4857120A (en) Heat-resisting steel turbine part
JP3483493B2 (en) Cast steel for pressure vessel and method of manufacturing pressure vessel using the same
GB2386906A (en) Heat resisting steels
JPH08333657A (en) Heat resistant cast steel and its production
JP3422658B2 (en) Heat resistant steel
EP0931845A1 (en) Material for gas turbine disk
JPS616256A (en) 12% cr heat resisting steel
JP2006083432A (en) Heat-resisting steel, heat treatment method for heat-resisting steel, and high-temperature steam turbine rotor
JP4177136B2 (en) Method for producing B-containing high Cr heat resistant steel
JPS61221355A (en) 12cr heat resisting steel
JPS5845360A (en) Low alloy steel with temper embrittlement resistance
JPS61217554A (en) Heat resistant 12cr steel
JP3345988B2 (en) Steam turbine rotor
JPH1036944A (en) Martensitic heat resistant steel
JP3504835B2 (en) Low alloy heat resistant cast steel and cast steel parts for steam turbines
JPH02149649A (en) Cr alloy steel
JP3662151B2 (en) Heat-resistant cast steel and heat treatment method thereof
JPS6031898B2 (en) Turbine rotor material