JPS6152353A - 高クロム耐熱鋳鋼 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野」 本発明は、蒸気タービン用部材などの高温高圧下で使用
される部材の製造に適した−、クリープ破断強度（二す
ぐれた高クロム耐熱鋳鋼に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 従来より、−ケーシング、各糧バルブ駒などの蒸気ター
ビン用部材の材料としては、　ｌｃｒ　−１Ｍ。

鋼、２．２５　Ｃｒ−Ｉ　Ｍｏ鋼あるいはＩ　Ｃｒ−Ｉ
　Ｍｏ　−０，２５Ｖ鋼などの低クロム耐熱鋳鋼が広く
使用されている。

ところで、近年、蒸気タービンの大容量化や使用蒸気の
高温・高圧化が進み、その使用条件は次第（二苛酷（：
なってきている。そして、このような苛酷な使用条件下
では、上記従来のＣｒ　−Ｍｏ鋼、Ｃｒ　−Ｍｏ−Ｖ鋼
等の低クロム合金鋼は強度的に必ずしも満足のいくもの
ではないという問題がある。

上述した問題、すなわち、タービン使用温度の上昇１：
よるタービン部材の許容引張応力の低下ならびに内圧上
昇（：よるケーシングないしパルプ類に対する作用応力
の増加に対処するため（−は、これらタービン部材の肉
厚を増大することが考えられる。しかしながら、肉厚の
増加はタービン起動時あるいは停止時の熱応力の増加を
招くため、起動（二要する時間の短縮化が制限され、そ
のためタービンの効率的な運用を阻害する結果となる。

そればかりか、定常運転時の熱応力の増大やタービンＸ
ｔの増大をもたらすなどの欠点がおる。

したがって、使用条件の苛酷化に有効に対処するため蚤
；は、蒸気タービン部材の肉厚を従来のまｔｔ：維持し
たｉまで、高温強度を向上させることが要求されている
。

［発明の目的］ 本発明は、上述の点）二鑑みてなされたものであり、高
温強度、特にクリープ破断強度を一層向上すセた、蒸気
タービンのケーシングや各種バルブ類に好適な耐熱鋳鋼
を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために、本発明の高クロム耐熱鋳鋼
は、重量比で、Ｃ０，１０〜０．２０％、ｓｔｏ、２゜
−ｉ、ｏｏ％、　Ｍｎ　０．３０−１．００％、　Ｎｉ
　０．３０−１，５０％、Ｃｒ９．５〜１３．０％、Ｍ
Ｏｏ、５０〜１．５０−、Ｖ０．１５〜０．３０％。

Ｎｂ　０．０５〜０．１５％、　Ｎ　０．０４−０，０
８％、　Ｗ　０．５〜２．０％。

ＣｏＱ、３〜２，０％を含み、残部がＦｅおよび付随的
不純物から成ることを特徴とする。

本発明の耐熱鋳鋼は、上記のように特定の組成のＦｅ基
合金からなる。合金中の各成分の添加目的ならびに組成
限定の理由は、次のとおりである。

なお、以下の記載（＝おいて、組成を表わす「チ」は、
特に断らない限り重量基準とする。

まず、Ｃは引張強度を高めるの（：必要不可欠の元素で
あり、合金中１：、０．１０〜０．２０％含まれる。添
加量が０．１０−未満では上述の効果が乏しく、また０
、２０％を越えると炭化物が粗大化して材料のしん性、
延性を低下させる。

Ｓｉは脱酸剤として添加されるもので、０．２０〜１．
００％添加される。０．２０％未満では添加効果が認め
られず、上限を越えて添加すると好ましくないδフェラ
イトの生成原因となる。

Ｍｎは、脱酸、脱硫剤として添加されるもので、その効
果を得るためには、０．３０％以上を必要とする。１．
００チを越えると高温のクリープ強度を低下させる。

Ｎ１は、じん性を向上させるの（：有効な元素であり、
０．３０〜１．５０％添加される。０３０％未満では添
加効果が乏しく％　１．５０％を越えて添加すると。

クリープ破断強度が低下する。

Ｃｒは、高温における耐酸化性や引張強度を向上させる
のに必要な元素であり、９．５〜１３．０％添加される
。９．５〜未満では、添加効果が乏しく、１３％を越え
て添加すると、δフェライト相の生成原因となり、引張
強度やじん性が低下する。

ＭＯは、焼入性、じん性を改善させるとともに、Ｃと炭
化物を形成しクリープ破断強度を向上させるために必要
な元素であり、０．５０〜１．５０％添加する。０．５
０％未満では添加効果が乏しく、１．５０％を越えると
その効果は飽和し、また炭化物が多量（二析出してじん
性が低下する。

ｖ（４、ｃと化合して微細炭化物として析出し。

クリープ破断強度を向上させるのに必要な元素であり％
０．１５〜０．３０チ添加する。０．１５％未満では添
加効果が乏しく、０．３０％を越えて添加すると延性。

じん性が低下する。

Ｎｂは、結晶粒を微細化して、じん性を改善するととも
にＣやＮと化合し、微細な炭窒化物を形成して、クリー
プ破断強度を向上させるため（ユ極めて有効な元素であ
り、０．０５〜０．１５％添加する。添加量が０．０５
％未満であると必要とするクリープ破断強度が得られず
、０．１５〜を越えて添加すると凝固時における粗大炭
窒化物の生成を促進し、延性、じん性低下の原因となる
。また、生成する炭窒化物は、熱処理によって微細（二
析出させることができ、クリープ破断強度の向上に寄与
することができる。

Ｎは、熱処理時にＣとともにＮｂと化合して微細なＮｂ
炭窒化物を析出させてクリープ破断強度を向上させるた
め（−有効な元素であり、０．０４〜０．０８チ添加さ
れる。０．０１％未満の添加では効果が充分でなく、ま
た、０．ＯＳ％を越えて添加すると延性、じん性が低下
する。

Ｗは、クリープ破断強腋を向上させるのに有効な元素で
おり、０．５〜２０％添加する。０５％未満では添加効
果が乏しく、２．１を越えて添加するとフェライト相の
生成をまねき、そのためしん性が低下する。

Ｃｏは、オーステナイト生／ｉＺ元素で、焼入時のオー
ステナイト相を安定にし、好ましくないδフェライト相
の生成防止に効果的であるとともに、合金の固溶体強化
により高温でのクリープ強度を向上させるに極めて有効
な元素で、０３０％未満ではその効果は充分ではなく、
また２０チを越えると高温でのクリープ強度を低下させ
る。

［発明の実施例］ 以下本発明の詳細な説明する。

第１表は本発明の実施例（二係る高クロム耐熱鋳鋼およ
び参考のために試験を行った比較例の各組成・成分を示
すもので、実施例１，２はＣｏ含有量の少ないものと多
いもの、比較例１はＣｏを過剰に添加したもの、比較例
２は逆にＣｏを含有しないもの、さらに比較例３ｉｊＣ
ｏ、Ｗを含有しないもの、比較例４は一般的なＣｒ　−
Ｍｏ　−Ｖ鋼をそれぞれ示している。

以下余白 試験片の作成は、鋼塊を溶解して上記組成・成分に調整
後鋳造して行なった。そして、ひき続いて以下の熱処理
を施した。まず１０５０℃（二加熱したのち、Ｍｓ点以
下（約３５０℃）まで強制空冷して焼入れを行ない、そ
の後まず５７０℃で第一段の焼もどしを行なって空冷し
たのち：二さらＬ：第二段の焼もどしを行なった。この
第二段の焼もどしは、比較例４；：ついてハフ１０℃で
行ない、その他のものは６８０°Ｃで行なった。

こうして得た実施例および比較例に係る各試験片につい
て引張試験、衝撃試験、クリープ破断試験を行なった結
果を示したのが第２表である。

以下余白 第２表に示された試験結果から明らかなように、本発明
の実施例１，２は、いずれも従来からタービンケーシン
グ等（二用いられているＣｒ　−Ｍｏ　−Ｖ　鋼である
比較例４に比して、引張り強さ、耐力、伸び、絞りおよ
び衝撃値の各特性において同等かやや優れ、またクリー
プ破断強度が著しく向上していることが理解される。ま
た１本発明と異なりＣ。

を含有しない比較例２．ＣＯおよびＷを含有しない比較
例３と前述の比較例４を比べるとクリープ破断強度の向
上がみちれるが、これらにしても本発明の実施例にはは
るか（：及ばない。さらに本発明の実施例１．２とＣｏ
を過剰（二含有する比較例１とを比べると、やはりクリ
ープ破断強度に明確な差異がみられ、　Ｃｏの過剰な含
有はかえってクリープ破断強度の低下をもたらすことが
理解される。

［発明の効果］ 以上述べたとおり、本発明はＣｏ、Ｗ等を適量含有する
高クロム耐熱鋳鋼であるから１本発明によれば、延性・
じん性を適度に備えながらなおかつ著しく優れたクリー
プ破断強度を有する高クロム耐熱鋳鋼を得ることができ
る。

かかる本発明に係る高クロム耐熱鋳鋼は使用温度や圧力
が上昇し、より苛酷な条件下で使用される蒸気タービン
のケーシングや各種バルブ類の材料として好適であると
いうことができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量比で、Ｃ０．１０〜０．２０％、Ｓｉ０．２０〜１
   ．００％、Ｍｎ０．３０〜１．００％、Ｎｉ０．３０〜
   １．５０％、Ｃｒ９．５〜１３．０％、Ｍｏ０．５０〜
   １．５０％、Ｖ０．１５〜０．３０％、Ｎｂ０．０５〜
   ０．１５％、Ｎ０．０４〜０．０８％、Ｗ０．５〜２．
   ０％、Ｃｏ０．３〜２．０％を含み、残部がＦｅおよび
   付随的不純物からなる高クロム耐熱鋳鋼。