JPS616257A

JPS616257A - １２％Ｃｒ耐熱鋼

Info

Publication number: JPS616257A
Application number: JP59126481A
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: FR2566430B1; DE3522115A1; US4857120A; FR2566430A1

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℃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℃、最大蒸気
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なっ
てきた。

従来より蒸気タービン羽根材にｔｊ：　Ｈ４６（１２Ｃ
ｒＭｏ　Ｖ　Ｎｂ鋼）やクルジプル４２２　（１２Ｃｒ
　Ｍｏ　Ｖ　Ｗ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。そこで１２チＣｒ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り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析やフェライ
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がされたもので、従来より使用
されている）１４５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前なりリープ
破断強さが高く他の特性が低下しない１２％Ｃ「耐熱鋼
を提供することを目的とするものである。

［発明の概要コ本発明は１２％Ｃｒ耐熱鋼の化学組成とクリープ破断強
さについて従来より使用されているＨ　４５鋼とクルジ
プル４２２鋼を系統的に検討した結果、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１本発明は重量％でＣ０，０５〜０．２５％、８１
０，２チを越え１．ｌｔで、　Ｍｎ　１．０％以下、　
Ｎｌ　０．３−２，０％　、　Ｃｒ　８．０−１３．０
％、　Ｍｏ　０．５〜２．０％、　Ｖ　０．１〜０．３
％、Ｎｂまた１ｊＴａを一種以上０．０３以上０．３０
％未満、Ｎ０．０１〜０．２％、Ｗ１．１％を越え％２
．０チまで、残部Ｆｅおよび付随的不純物よりなり、実
質的に焼戻マルテンサイト組織であることを％徴とする
１２％Ｃｒ耐熱鋼である。

以下本発明の１２チＣｒ耐熱鋼の化学成分およびその限
定理由について欧明する。

Ｃは焼入時のオーステナイト相を安定にし、さらに炭化
物を生威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
過剰となり、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、特に好着しくけ０．０８〜（１，１５
％とする。

Ｓｌは溶解時の脱酸剤として必要な元素で０２％以下で
はその効果が十分に得られず、また１、０係を越えると
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０．８％な越え０．６係までとするＯＭｕは８１と同様に溶解時の脱酸、脱健剤として添加す
るが、多量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ｌｊ０．３〜０，８チ
とする。

Ｎｌ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
に有効な元素であり０．３１以上は必要であるが２．０
チを越えるとクリープ破断強さを急激に低下させ％また
ＡＣＩ温度を下げるのでこの範囲とする。特ｌ−好まし
い範囲は０．５〜１．５％とするＯＣｒ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か元素で８．０チ未満ではその効
果が十分でなく、また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９．５〜１２．（ｌの範囲とするＯＭＯ
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０．５１未満ではその効果が十分でなく、また
２、０チを越えると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この範囲とする。特（
：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、また０、３％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０．１５〜０．２７チとする。

ＮｂおよびＴａ　ｉｊ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少なくとも
０．０３％以上必要とし、また０、３ｓ以上でもδフェ
ライトの生成や粗大炭化物の析出が起きるためこの範囲
とする。特（：好ましい範囲は０．１０％〜０．２７チ
である。

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．
０１−未満ではその効果が十分に得られず、また０、２
％を越えるとピンホールを発生するのでこの範囲とする
０特に好ましい範囲は０．Ｏａ〜０．０８％とする。

ＷはＭＯと同様にクリープ破断強さを向上させるに必要
な元素で１．１チ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ためこの範囲とする０
特に好ましい範囲は１，１．を越え１．５チまでとする
。

そして上記の限定組成範囲内において本発明の１２チＣ
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＝−４０ＸＣチー３０×Ｎチー２ＸＭ１１チ
ー４×Ｎ１％＋Ｃｒ％＋４　ｘＭｏ　％＋　６　Ｘ　Ｓ
ｉ　％＋１ＩＸＶ％＋５ＸＮｂ％＋２．５ＸＴａ％＋１
．５×Ｗ係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℃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℃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に示す化学耕成の合金試料５０Ｋｔを高周波真空
炉で溶解鋳造後％　　１２００℃で３０’Ｘｔに鍛伸し
た０これにより各試験素材を切り出し１１００℃×２時間加
熱俵油焼ｆｉ、、　　６５０℃×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、Ｈ４５相当グ）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、！た引張伸び
、絞りも大きく靭性に優ハている。

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に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
用も可能な耐熱鋼である。

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、Ｎｉ０．３〜
２．０％、Ｃｒ８．０〜１３．０％、Ｍｏ０．５〜２．
０％、Ｖ０．１〜０．３％、ＮｂまたはＴａを一種以上
０．０３以上０．３％未満、Ｎ０．０１〜０．２％、Ｗ
１．１％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テンサイト組織であるこ
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
。