JPS61566A - 大型鍛造品製造用鉄鋼及びこの鉄鋼の処理方法 - Google Patents

大型鍛造品製造用鉄鋼及びこの鉄鋼の処理方法

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JPS61566A
JPS61566A JP60121380A JP12138085A JPS61566A JP S61566 A JPS61566 A JP S61566A JP 60121380 A JP60121380 A JP 60121380A JP 12138085 A JP12138085 A JP 12138085A JP S61566 A JPS61566 A JP S61566A
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mass
steel
temperature
chromium
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JP60121380A
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アンドレ・クーロン
シヤンタル・ロワエ
ジヤン‐ピエール・バドー
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Alsthom Atlantique SA
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/78—Combined heat-treatments not provided for above

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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】 本発明は大型鍛造品特にタービン回転子を製造するため
の鉄鋼に係る。
Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼から成る従来のタービン回転子で使用
可能な蒸気温度は５５０℃のオーダである。
より高温の蒸気を使用することができしかもすぐれた機
械的特性を維持するために、例えばフランス特許公開箱
１，４０７．４５２号に記載の如き高クロム鋼が使用さ
れた。
本発明の鉄鋼では、常温及び高温での機械的特性が改良
されており、また、６００℃の蒸気温度の使用が可能で
ある。
本発明の鋼は、 炭素（Ｃ）０．１６〜０．２２質量％とケイ素（Ｓｔ）
０．３質量％未満と マンガン（Ｍｎ）０．５質量％未満と ニッケル（Ｎｉ）０．６〜０．９質量％とクロム（Ｃｒ
）１０．７〜１２．３質量％とモリブデン（Ｍｏ）０．
８〜１．１質量％とバナジウム（Ｖ）０．２２〜０．３
５質量％とニオブ（Ｎｂ）０．０７〜０．２０質四％と
窒素（Ｎ２）０．０５〜０．１１質吊％とホウ素（Ｂ）
０．００８質量％未満とを含有しており、最大残留量と
してイオウ０．０２０質量％とリン０．０２０質量％と
コバルト０．０２５質量％とアルミニウム０．０１０質
伍％とチタン０．０２質量％とスズ０．０２質量％と銅
０．１０質量％とタングステン０．０１５質量％とヒ素
０．０２０質量％とアンチモン０．００２５質量％とを
含有しており残りのパーセントが鉄から構成されており
、 式　　Ｎ　ｉ　　　ｅｑ　− ３０Ｃ十〇、５Ｍｎ＋２Ｎ　ｉ　＋２５Ｎ２　＋４０Ｂ
。
に従って計算されたニッケル当量が９〜１０．２であり
、 式　　Ｃｒｅｑ＝ Ｃｒ＋２３ｉ＋１．５Ｍｏ＋５Ｖ＋１．７５Ｎｂに従っ
て計算されたクロム当量が１４．５〜１５．５であり、
クロム当量とニッケル当量との比が１゜４９〜１．６５
であることを特徴とする。
良好な機械的特性を得るためには、本発明の鉄鋼製品を
鍛造後に以下の工程で処理する。
−溶体化を完了させるに充分な時間、温度１１３０℃〜
１１７０℃を維持する鍛造品の均質化処理（８□１’　
（７）　、”ｆ４５１ＥＬ□□□１ケう工２、−１０５
０℃〜１１３０℃でのオーステナイト化処理と２５０℃
まで冷却する焼入れ処理とを順次行なう工程、 一鍛造品に目的特性を与える焼モドシ処理を行なう工程
。
好ましい実施態様によれば、焼モドシが以下の段階を含
む。
−５４０℃〜６００℃好ましくは５６０℃の温度θ１を
少なくとも２５時間に等しい時間ｔだけ維持する第１加
熱、 一室温までの徐冷、 −６５０℃〜７１０℃好ましくは６８５℃に等しい温度
θ２を時間ｔだけ維持する第２加熱、−室温までの徐冷
、 及び最後に温度θ３−θ２０を２５時間以上維持する安
定化処理。但しθ。は３０℃〜５０℃である。
本発明は以下の記載から更に十分に理解されよう。
高温で高いクリープ限度をもつ鉄鋼を得るためには一般
にニオブが添加される。本発明はチッ素の添加と相関さ
せてニオブの添加量を従来よりも低減し、組織中の残留
フェライトの存在を阻止するために添加元素全体が平衡
を維持するような組成の大型鍛造品用高合金鋼に係る。
即ち周知の如く、多量のニオブ（０，２〜０．５％）と
バナジウムとを添加した１２％（１０−１４％）クロム
鋼はクリープに対する特性が良い。しかしながら大型鍛
造品の場合、中心部に炭化ニオブが過剰に存在するので
圧鍛方向に垂直な方向での延性が低下する。ニオブの割
合を必要なだけ減少させると、相関的に高温特性に影響
が生じ、目的に合わなくなる。従って、熱処理中に形成
された浸炭窒化物の完全溶体化を達成し同時に全方向で
適格な延性を得るように、ニオブとチッ素との含有率の
合計を丁度必要な値に制限することが重要である。所与
の直径の鍛造品について、オーステナイト化温度の選択
と維持時間とは、添加ニオブが最大限の効率で利用され
るように鉄鋼組成中のニオブの正確な含有率に従って調
整される。
また、「平衡が十分でない」組成物は大型製品の組成中
に過剰のフェライトを導入する。これを阻止するには、
添加元素の割合を慎重に決定すればよい。この決定に使
用し得る十分に精密な方法は「クロム及びニッケルの当
量法」であり、各元素に割当てられた係数を利用して、
フェライト形成傾向（α元素（ｅ１６ｍｅｎｔｓ　ａｌ
ｐｈａｇａｎｅｓ））とオーステナイト形成傾向（γ元
素（’ｅ１６ｍｅｎｔｓ　ｇａｍｍａｇ″ｅｎｅｓ　）
とを判断する。α元素としては３　ｉ　、　Ｃｒ、ＭＯ
。
Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ及びＡρがある。γ元素としてはｃ
、　Ｍｎ、Ｎ　＋、ｃｏ及びＣＬＩがある。
クロム当量とニッケル当量とを算出し得る式は、既存の
文献から選択し得る。例えば、シュナイダ−（ＳＣＨＮ
ＥＩＤＥＲ）の著作、又はリケット（ＲＴＣＫＥＴＴ）
、ホワイト（１４ＨＩＴＥ）　、ウオールトン（−ＡＬ
ＴＯＮ）及びパトラ−（ＢＵＴＬＥＲ）の著作がある。
以下の表は各添加元素毎のフェライト又はオーステナイ
ト形成傾向係数を示す。
篩定値は以下の等式から算出される。
式中、記号は鉄鋼中の各元素の質量に対応する。
ニッケル当量− ３０Ｇ＋０．５Ｍｎ＋２Ｎ　ｉ＋２５Ｎ２＋４０Ｂクロ
ム当量− Ｃｒ＋２３ｉ＋１．５Ｍｏ＋５Ｖ＋１．７５Ｎｂ本発明
の合金組成物は、上記の理論に基づいて、クロム当量が
１４．５〜１５．５好ましくは１４゜７〜１５．３であ
り、ニッケル当量が９〜１０゜２であり、クロム当量と
ニッケル当量との間の最適比が１．４９〜１．６５でな
ければならない。
第１図はクロム当量を横軸としニッケル当量を縦軸とす
る状態図である。第１図は得られる最終組織を示してお
り、直線は、従来同様に、１つの組織から異なる組織へ
の移行を示している（Ａはオーステナイト、Ｍはマルテ
ンサイト、δＦはデルタ−フェライトを示す）。矩形ａ
ｂｃｄは本発明成分割合の限界を用いたときの範囲であ
る（７．２５＜Ｎｉ　　ｅａ＜１１．７２及び１３．１
２＜Ｃｒ　　　ｅｑ＜１６．６５）　　。
最適組織は、９＜１ｌｅＱ＜１０．２及び１４．５＜Ｃ
ｒｅｑ＜１５．５に対応する小矩形ｅｆｇｈ　（第２図
参照）の内部で２つの直線りとＤ′との間に含まれる矩
形内ゾーン１ｆｊｋｈρで得られる。直線り及びＤ′は
夫々、比Ｃｒ　ｅＱ／Ｎｉ　　ｅｑが１．４９及び１．
６５であるときに対応する。
直線りの上方には残留オーステナイトが存在する。直線
Ｄ′の下方には残留フェライトが存在する。ゾーンｉ　
ｆ　ｊ　ｋｈＪ２には、残留オーステナイト及び／又は
残留フェライトを含まないマルテンサイトが存在する。
第２図の点線で示す矩形Ｒは、フランス特許公開箱１，
４０７．４５２号に記載された成分割合を用いたときの
範囲である。
室温及び高温の双方に強い特性を得るためには、本発明
の合金製品を鍛造後に所定条件で熱処理する。以下の記
載では直径１４００ａｍで重量約３０トンの鍛造品を処
理している。
製品を１１３０〜１１７０℃の温度に加熱し、この温度
を溶体化完了に充分な時間維持して均質化し、次に炉内
で約７００℃まで冷却する。
１０５０〜１１３０℃でオーステナイト化し次に焼入れ
（油焼入れ、霧氷焼入れ、送風空気焼入れ）する。冷却
速度が遅いとパーライト変態が生じ易いのでこれを避け
るために、焼入れ中に製品中心部での冷却速度を４０℃
／時以上に維持ターる。製品の温度を２５０℃より低い
温度まで冷却する。
この温度でマルテンサイト変態が完了する。
次に、製品を焼モドシ処理して目的特性を与える。焼モ
ドシ処理を複数段階で行なってもよい。
即ち、第１焼モドシ処理として、製品を約５６０’Ｃ（
５４０〜６００℃）まで加熱し、この濃度を２５時間以
上（４８時間以内）維持し、次に室温まで徐冷する。残
留オーステナイトの存在が予想されるのでこれを完全に
マルテンサイトに変態し、製品に所望特性を与えるため
に第２焼七ドシ処理を行なう。＠２焼モドシ処理では、
６５０〜７１０℃（最適温度約６８５℃）の温度を用い
、第１焼モドシと同じ時間だけ維持する。炉内で室以上
の組成を有する複数の組成物を用いて多数のテストを実
施した。
熱処理を以下の条件で実施した。
均質化　　　　　　１１５０℃ オーステナイト化　１０８０℃ 霧氷焼入れ 焼モドシ　　　　　５６０℃〜６８５℃これら鉄鋼の５
５０’Ｃ１１時破壊は以下の値を示す。
Ｒｍ　ｍ１ｎｉ　５３５　ＨＰａ　　　ＲＯ，００２ｍ
１ｎｉ　４６０　ＨＰａＲｍ　ｍａｘｉ　６００　ＨＰ
ａ　　　ＲＯ，００２ｎ＋ａｘｉ　５３０　ＨＰａラー
ソン（Ｌａｒｓｏｎ）及びミラー（Ｍｉｌｌｅｒ）の５
５０℃クリープ外挿テスト（パラメータＴＫ　（２５＋
１ｏｇｔ）　１（１−３）は以下の値を示す。
１０４時：２８２ＭＰａ　　±２８ １０５時：１８５ＭＰａ　　±１４ ５ｄ破壊伸びは１３．５〜２１％である。
破壊１９ｉ＠縮は４１〜７０％である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、Ｃｒｅｑ−ＮｉｅＱ座標系での本発明の鉄鋼
の組成範囲の場所を示す図であり、第２図は同じ座標系
での本発明の鉄鋼の範囲を示す図である。 図面の浄書（内容に変更なし） １１　　１２　　１３　　１Ｌ　　　１５　　１６　　
１７　　１［ＩＣｒｅｑ手続補正書 昭和６０年７月８日 ２、発明の名称　　　大型鍛造品製造用鉄鋼及びこの鉄
鋼の処理方法 ３、補正をする者 事イ１との関係　　特許出願人 名　称　　　　アルストムーアトランテイツク４、代　
理　人　　　東京都新宿区新宿１丁目１番１４号　山田
ビル５、補正命令の日付　　　自　発 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　　図　面 ８、補正の内容　　正式図面を別紙の通り補充する。 （内容に変更なし）

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）０．１６〜０．２２質量％の炭素（Ｃ）と０．３
    質量％未満のケイ素（Ｓｉ）と０．５質量％未満のマン
    ガン（Ｍｎ）と０．６〜０．９質量％のニッケル（Ｎｉ
    ）と１０．７〜１２．３質量％のクロム（Ｃｒ）と０．
    ８〜１．１質量％のモリブデン（Ｍｏ）と０．２２〜０
    ．３５質量％のバナジウム（Ｖ）と０．０７〜０．２０
    質量％のニオブ（Ｎｂ）と０．０５〜０．１１質量％の
    チッ素（Ｎ２）と０．００８質量％未満のホウ素（Ｂ）
    とを含有しており、また最大残留量として０．０２０重
    量％のイオウと０．０２０重量％のリンと０．０２５重
    量％のコバルトと０．０１０重量％のアルミニウムと０
    ．０２重量％のチタンと０．０２重量％のスズと０．１
    ０重量％の銅と０．０１５重量％のタングステンと０．
    ０２０重量％のヒ素と０．００２５重量％のアンチモン
    とを含有しており、残りのパーセントが鉄から成る鉄鋼
    に於いて、 式Ｎｉ　ｅｑ＝ ３０Ｃ＋０．５Ｍｎ＋２Ｎｉ＋２５Ｎ＿２＋４０Ｂで算
    出されたニッケル当量が９〜１０．２であり、式Ｃｒ　
    ｅｑ＝ Ｃｒ＋２Ｓｉ＋１．５Ｍｏ＋５Ｖ＋１．７５Ｎｂで算出
    されたクロム当量が１４．５〜１５．５であり、クロム
    当量とニッケル当量との比が１．４９〜１．６５である
    ことを特徴とする鉄鋼。
  2. （２）クロム当量が１４．７〜１５．３であることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載の鉄鋼。
  3. （３）０．１重量％未満のケイ素を含有することを特徴
    とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の鉄鋼。
  4. （４）０．３％未満のマンガンを含有することを特徴と
    する特許請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載
    の鉄鋼。
  5. （５）０．００５％のホウ素を含有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の
    鉄鋼。
  6. （６） −１１３０〜１１７０℃の温度を溶体化が完了するに充
    分な時間維持する製品の均質化及び炉内での約７００℃
    までの徐冷を順次行なう工程と、−１０５８℃〜１１３
    ０℃でのオーステナイト化及び２５０℃まで冷却する焼
    入れを順次行なう工程と、 −目的特性を与えるために焼モドシ処理する工程と を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５
    項のいずれかに記載の鉄鋼製品の鍛造後の処理方法。
  7. （７）焼モドシが、 −５４０〜６００℃好ましくは５６０℃の温度θ＿１に
    加熱し、この温度を少なくとも２５時間に等しい時間ｔ
    だけ維持する第１加熱段階と、−室温までの徐冷段階と
    、 −６５０℃〜７１０℃好ましくは６８５℃に等しい温度
    θ＿２に加熱し、この温度を時間ｔだけ維持する第２加
    熱段階と、 −室温までの徐冷段階と、 を含むことを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
    処理方法。
  8. （８）焼モドシ後に膨脹処理を行なうこと、及びこの膨
    脹処理はθ＿０を３０℃〜５０℃として温度θ＿３＝θ
    ＿２−θ＿０を２５時間以上維持する処理であることを
    特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の処理方法。
JP60121380A 1984-06-05 1985-06-04 大型鍛造品製造用鉄鋼及びこの鉄鋼の処理方法 Pending JPS61566A (ja)

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FR8408785 1984-06-05
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JPS61566A true JPS61566A (ja) 1986-01-06

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AT (1) ATE42347T1 (ja)
CS (1) CS274262B2 (ja)
DE (1) DE3569576D1 (ja)
FR (1) FR2565251B1 (ja)

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