JPS616256A

JPS616256A - １２％Ｃｒ耐熱鋼

Info

Publication number: JPS616256A
Application number: JP12648084A
Authority: JP
Inventors: Kanji Kawaguchi; 川口　寛二; Mitsuo Kawai; 光雄河合; Osamu Watanabe; 修渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-06-21
Filing date: 1984-06-21
Publication date: 1986-01-11
Also published as: FR2566429B1; FR2566429A1; DE3522114A1

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５５０〜６００をの高温で優れたクリープ破断
強さを有し特に蒸気タービンの羽根やボルト等に好適な
１２％Ｃｒ耐熱鋼に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

現在の蒸気タービンは最高蒸気温度５６６°Ｏ，：！ｉ
大薫蒸気圧力２４６ａｔｇであるが、熱効率の向上をは
かるため使用する蒸気温度、圧力は上昇する傾向にある
。このため蒸気タービンロータや羽根、ボルト等には従
来にも増してより高いクリープ破断強さが要求されるよ
うに表ってきた。

従来より蒸気タービンの羽根材にはｔｌ　４６　（１２
ＣｒＭｏＶＮｂ　鋼）　’Ｐり＃　シフル４２２　（１
２ＣｒＭｏＶＷ鋼）が用いられてきたが、今後の蒸気温
度の上昇に対処するにはクリープ破断強さが必ずしも充
分ではなかった。そζで１２ＳＣｒ鋼のクリープ破断強
さを向上させるために、他の合金元素を加えたり、オー
ステナイト化温度を上げたシ種々の方法が検討されてい
る。しかしながらこれらの方法でも成分偏料やフェライ
ト相を生成したり、クリープ破断強さあるいは破断延性
を低下させ、さらには鍛造加工性を害したり、他の特性
を犠牲にする欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記点に鑑みてなされたもので、従来より使用
されている）１４６鋼とクルジプル４２２鋼の組成を改
良し蒸気タービンの羽根やボルトに適用可能なりリープ
破断強さが高く他の特性が低下しない１２％Ｃｒ耐熱鋼
を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は１２ｓｃｒ耐熱鋼の化学組成とクリープ破断強
さについて従来よシ使用されているＨ４６鋼とクルジプ
ル４２２鋼を系統的に検討した結果、合金元素の最適化
を行うことにょシ他の特性を低下させずクリープ破断強
さを向上させることを見い出したものである。

即ち、本発明は重量％　でＣ０．２５　％　、　Ｓ　ｉ
０．２〜１．０　％　、　Ｍｎ　１．０　％以下、　Ｎ
ｉｌ、Ｑ　％を越え２．０　％まで、Ｃｒ８．０〜１３
．０％、　ＭＯ０．５〜２．０％、　Ｖ　Ｏ，１〜０．
３　％　、　ＮｂｔｉｔＴａを一種以上０３チヲ越え０
．５　％　！　テ、　ＮＯ，Ｏ２Ｎ２．２　％　、　Ｗ
　０．７％を越え２０係まで、残部Ｆｅおよび付随的不
純物よりなり、実質的ｆ二焼戻マルチンサイト組織であ
ることを特徴とする１２％ｃｒ耐熱鋼である。

以下本発明の１２％Ｃｒ耐熱鋼の化学成分およびその限
定理由について説明ｒる。

Ｃは焼入時のオーステナイト相を安定にし、さらに炭化
物を生成しクリープ破断強さを得るために０．０５％以
上は必要である。しかし０，２５％を越えると炭化物が
過剰となシ、逆にクリープ破断強さを低下させるのでこ
の範囲とするが、特に好ましくは０．０８〜０．１５％
とする。

８Ｉは溶解時の脱酸剤として必要な元素で０．２　％以
下ではその効果が十分に得られず、ｊた１、０−を越え
るとδフェライト相が生成するためこの範囲とする。特
に好ましくは０．２１〜０．６　％までとする。

ＭｕはＳｔと同様に溶解時の脱酸、脱硫剤として添加す
るが、多重の添加はクリープ破断強さを低下させるので
１．０％までとする。特に好ましくは０．３〜０．８％
とする。

Ｎｉ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
に有効な元素で１，０チ以下ではその効果が不十分であ
り、また２、０俤を越えるとクリープ破断強さを急激に
低下させるとともにＡｃ１温度を下げるのでこの範囲と
する。特に好ましい範囲は１．０１％を越え１．５１ま
でとする。

Ｃｒは高温使用時の酸化を防止し、クリープ破断強さを
向上させるために必要な元素でＳ、ＯＳ未満ではその効
果が十分でなく、才た１３．０％を越えるとδフェライ
ト相を生成するのでこの範囲とする。

特に好ましくは９５〜１２．０　％の範囲とする。

Ｍｏはクリープ破断強さの向上と焼戻脆性を防ぐために
重要な元素で０．５俤未満ではその効果が十分でｈ＜、
また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九すのでこの範囲とする
。特に好ましくは０．７〜１．５　％とする。

■はクリープ破断強さを向上させるのに必要な元素で０
．１％未満ではその効果が十分でなく、才た０、３俤　
　を越えるとδフェライト相が生成し易くなるのでこの
範囲とする。特に好ましくは０．１５〜０２９チとする
。

ＮｂおよびＴＱは基地中に炭窒化物として微細に析出し
、クリープ破断強さを向上させる元素で０．３％以下で
は十分でなく、また０５チを越えてもδフェライトの生
成や粗大炭化物の析出が越きるためこの範囲とする。特
に好ましい範囲は０．３チを越え０．４５チまでとする
。

Ｎはフェライト相の生成を抑えるとともに炭窒化物を析
出しクリープ破断強さを向上させるに必要な元素で０．
ｏｉ慢未満ではその効果が十分に得られず、また０、２
　’Ａを越えるとピンホールを発生するのでこの範囲と
する。製に好ましい範囲は０．０３〜０．０８％とする
。

ＷはＭＯと同様１ニクリープ破断強さを向上させるに必
要な元素で０．７　％以下では、効果が少く、また２、
０　％を越えるとδフェライトを生成する丸めこの範囲
とする。特に好ましい範囲は０８〜１．５チとする。

そして上記の限定組成範囲内において本発明の１２４Ｃ
ｒ耐熱鋼はδフェライト相を含まず実質的に焼戻マルテ
ンサイト組織とするため以下に示すクロム当量を６〜１
１の範囲とすることが望ましい。

クロム当量＝　−４０ｘ　Ｃ憾−（９）×Ｎチー２ｘＭ
ｕ％−４ｘＮＩ％＋Ｃｒ％＋４ｘＭｏ％＋６ｘＳ１％＋
１１×Ｖ％＋５Ｎｂ％＋２．５ｘＴａ％＋１．５ｘＷ％
このようにして組成決定された本発明の１２％Ｃｒ耐熱
鋼は１０５０〜１１５０　°０の温度範囲でオーステナ
イト化後油中に焼入れ、ついで６００〜７００°Ｃの温
度範囲で焼戻しを行い最終的に焼戻マルテンサイト組織
となる。

〔発明の実施例〕

以下本発明について実施例をもって説明する。

表−１に示す化学組成の合金試料５０ＫＰを高周波真空
炉で溶解鋳造稜、１２００″Ｃで加φ×ｌに鍛伸したＯこれより各試験素材を切ヤ出し１１００’Ｑ　Ｘ　２時
間加熱後油焼入れ、６５０°０×３時間焼戻しを行い、
引張試験およびクリープ破断試験を実施した。

表−２に各試験結果を示すが、Ｈ４６相当の比較例１お
よびクルジプル４２２相当の比較例２に比べ本発明の実
施例１〜４はクリープ破断時間が長く、また引張伸び、
絞りも大きく靭性に優れている。

（以下余白）〔発明の効果〕このように本発明材は成分バランスの最適化により、蒸
気タービンの高温化Ｉ：十分に対処できる強度が得られ
、羽根やボルトにかぎらず高温に曝される他の部材への
適用も可能力耐熱鋼である。

Claims

【特許請求の範囲】１）重量％でＣ０．０５〜０．２５％、Ｓｉ０．２％を
越え１．０％まで、Ｍｎ１．０％以下、Ｎｉ１．０％を
越え２．０％まで、Ｃｒ８．０〜１３．０％、Ｍｏ０．
５〜２．０％、Ｖ０．１〜０．３％、ＮｂまたはＴａを
一種以上０．３％を越え０．５％まで、Ｎ０．０１〜０
．２％、Ｗ０．７％を越え２．０％まで、残部Ｆｅおよ
び付随的不純物よりなり、実質的に焼戻マルチンアイト
組織であることを特徴とする１２％Ｃｒ耐熱鋼。２）蒸気タービン用羽根を構成する鋼であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の１２％Ｃｒ耐熱鋼。３）蒸気タービン用ボルトを構成する鋼である事を特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の１２％Ｃｒ耐熱鋼。