JPS6289840A - 耐中性子照射脆化特性に優れた鉄系金属材料 - Google Patents

耐中性子照射脆化特性に優れた鉄系金属材料

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JPS6289840A
JPS6289840A JP60227653A JP22765385A JPS6289840A JP S6289840 A JPS6289840 A JP S6289840A JP 60227653 A JP60227653 A JP 60227653A JP 22765385 A JP22765385 A JP 22765385A JP S6289840 A JPS6289840 A JP S6289840A
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Akihiro Matsuzaki
明博 松崎
Akishi Sasaki
佐々木 晃史
Hiroshi Otsubo
宏 大坪
Tomoo Tanaka
田中 智夫
Yutaka Oka
裕 岡
Shunichi Yuzuhara
柚原 俊一
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Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、中性子照射を受ける高温環境下、例えば高速
増殖炉(FBR) 、核融合炉(FER)等原子炉容器
の使途に供される鉄系金属材料に関するものである。
(従来の技術) 従来中性子照射環境下で使用される原子炉容器用金属材
料としては、例えば炭素鋼や低合金鋼、ステンレス鋼、
高合金等がある。これらの金属材料は使用環境の温度、
負荷応力等に応じて選択され使用に供されている。特に
将来実現視されている高速増殖炉等の用途においては、
金属材料がクリープ領域で使用されることになるから、
クリープ特性が重要となる。
すなわち高いクリープ破断特性を要求される場合には、 (a)従来の金属材料を高性能材料に代替する。
(b)従来の金属材料に例えばNbやV、Ti、\10
等の合金元素を添加してクリープ特性を向上させる。
(C)従来の金属材料に、ボロン(B)を添加し、■焼
入れ性を高め組織を改善する(炭素鋼)、■析出する炭
化物を制御する(Cr−Mo鋼)、高Crフェライト鋼
)、 ■粒界を強化する(ステンレス鋼、高合金)、こと等に
より、クリープ特性の向上を図っている。
しかしながら上述した従来技術の場合、まず(a)およ
び(b) は材料中に微量に含まれる已により中性子照
射脆化を招くことが明らかである。
一方、上記従来技術(C)の場合については、安価に金
属材料の特性を改善できるが、中性子照射によりクリー
プ脆化がより顕著となるため、むしろ逆効果を招くこと
が明らかとなったのである。
すなわち、上記金属材料中に添加したボロンは、中性子
照射条件下において次のような問題を起こす。一般に、
天然のボロンは、同位体の質量数が10と11の2種の
元素(以下これらをr”BJ、r”BJという)から構
成されており、それらのうち+03は、中性子照射によ
りl0B(n、α)’Li核反応が生じ、IOBが崩壊
してHeガスを生成する。その結果、どちらかというと
粒界に偏在しゃすい傾向にあるボロンあるいはボロン化
合物からHeガスが生成すると、粒界の結合力が弱めら
れ、いわゆるクリープ脆化を惹起することが知られてい
る。
[ジャーナル オブ ニュークリア マテリアルス(J
ournal of Nuclear Materia
ls)15< ’ 55>58−73」 従来、上述したクリープ脆化を防止する幾つかの技術が
提案されており、例えば特開昭53−88499号では
、合金中の1013の絶対■を低減させることを提案し
ているし、また「ジャーナル オブマテリアルス(Jo
urnl of Materials)No、103.
 1041081) p845 Jでは、生成したHe
をトラップして凝集を阻止する方法について提案してい
る。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明が解決しようとする問題点は、上記従来技術が抱
える問題点;即ち製造に当たって1013の量が自然存
在比よりも高いB含有量を使って低減を図らねばならな
いことからコストアップと製造工程が煩雑になり、また
その限界についても全く不明であるという欠点く特開昭
53−88499号)、′および実用化が困難である(
He  )ラップ法)というところにあり、 そして、本発明の目的は、ボロンを含有する金属材料を
熱中性子照射を受ける原子炉容器用材料として使用する
場合でも、+03の存在に起因する(n、α)核反応に
よるHe脆化を有効に回避できる鉄系金属材料を提案す
ることにある。
(問題点を解決するための手段) ボロン含有鉄系金属材料の場合、上述したように中性子
照射脆化特性を向上させるには、粒界の1013の低減
が必要であることがわかった。ところが、粒界上のIO
B量を低減するためには、全日量の低減を図らねばなら
ない。しかし、この方法には限界があり、またB添加に
よるクリープ強度の向上効果そのものが期待できないこ
とになる。
そこで、ボロン含有鉄系材料のボロンの挙動についてさ
らに研究した結果、ボン(B)は材料中のオーステナイ
ト域の熱間加工あるいは熱処理工程において、オーステ
ナイト結晶粒界に偏析しやすいことが判った。ただし、
金属材料の種類、加工条件、熱処理条件によっては、オ
ーステナイト相以外の相、例えばフェライトやマテンサ
イト、ベイナイト相の粒界あるいは亜粒界にBが偏析す
場合もあるが、オーステナイト粒界上への偏析量に比べ
るとその量は著しく小さい。
かような知見のもとて本発明者らは、脆化の原因がオー
ステナイト結晶粒界上の1013に起因する点に着目し
、+03量とオーステナイト結晶粒度との組合せを適切
なものにすれば、結晶粒界上のBを著しく低減できるこ
とを知見し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明の要旨構成を列記すると次のとおりであ
る。
■ 本発明は、第1に、同位体の質量数が10のBを0
.00004 wt%以下含有し、ASTM表示による
結晶粒度番号が0以上を示すFe基材料からなる耐中性
子照射脆化特性に優れた鉄系金属材料■ 上記Fe基材
料は、 0、02wt%≦C≦0.4賀t%。
0.005wt%≦81≦1.0wt%。
0.1wt%≦)、1n≦1,5wt%。
0. 1wt  %≦Cr≦5wt%。
0.01wt  %≦Mo≦1.5wt%。
0.001 wt%≦Af!、≦0.13wt%。
N≦0.020wt% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であり、 ■ 上記Fe基材料は、 0、02wt%≦C≦0.4wt%。
0.005 wt%≦Si≦1.0wt%。
0.1wt%≦Mn≦1,5wt%。
5  wt  %<Cr512wt%。
0.1wt%≦Mo≦3wt%。
0.001 wt%≦Al≦0.10wt%。
N≦0.10wt% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であり、 ■ 上記Fe基材料は、0.02wt%≦C≦0. 4
wt%。
0.005 wt%≦Si≦1.0wt%。
0.1wt%  ≦1.(口≦1,5wt %。
5  wt  %<Cr512wt%。
0.1wt%≦Mo≦3wt%。
0.001  wt %≦A 」((≦0,10・−]
t%1N≦O,13wt%を含有し、さらに、V≦1.
0wt%、TI≦1.0wt%、 Nb≦1.0wt%
W≦1.0wt%、  2r≦0.5wt%およびNi
≦1.0wt%のうちのいずれか少なくとも1種を任意
成分として含有し、残部がFeおよび不可避的不純物で
あり、 ■ 上記Fe基材料は、C≦0.10wt%、 Si≦
1.9wt%、 Mn≦10.9wt%、 16wt%
≦Cr≦26wt%、4、0wt%≦N+≦22.9w
t%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であり
、 ■ 上記Fe基材料は、C≦0.10wt%、 Si≦
1.9wt%、 Mn≦10.0wt%、 15wt%
≦Cr≦26wt%、4、0wt%≦N+≦22.9w
t%を含有し、さらにMo≦1.9wt%、■≦1.(
1wt%、 TiS3,5wt%。
Nb≦1.0wt%およびN≦0.25W、t%のうち
のいずれか少なくとも1種を任意成分として含有し、残
部がFeおよび不可避的不純物であり、■ 上記Fe基
材料は、 C≦0.13wt%、 Si≦1.9wt%、!Jn≦
2.0wt%。
12wt%<Cr≦20wt% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であり、 ■ 上記Fe基材料は、C≦0.13wt%、 Si≦
1.0wt:%、 !、ln≦2.Q=wt%、 12
wt%<Cr≦20wt%を含有し、さらに、N1≦3
,9wt%、V≦1.0wt%。
!、t o≦2.5wt%、Ti  ≦0.3wt%、
  Nb≦0.3wt%。
Zr≦0.3wt%のうちいずれか少なくとも1種を任
意成分として含有し、残部がFeおよび不可避的不純物
であり、 ■ 上記Fe基材料は、0.002wt%≦C≦0.5
wt%。
Si≦1.9wt% !、In≦2.(1wt%、  
9wt%≦Cr≦30ν+1%、 20wt%≦Ni≦
59wt%、T1≦3wt%。
A155wt%、P≦0.04シ+1%、S≦0.OI
wt%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であ
る。
■ 第2に本発明は、同位体の質量数が10のBを0、
00004 wt%t%含有すると共に全日量では0、
0005〜0.0050・111%含有し、1・\S 
T ’;1表示による1′告晶粒度番号が0以上を示す
Fe基+、を科からなる耐中性子照射脆化特性に(憂れ
た鉄系金属材料について提案する。
■ 上記Fe基材料は、0.02wt%≦C≦0.4w
t%。
0.005 wt%≦Si≦1.0wt%、0.1wt
%≦j、l n≦1.5wt %、  0.0Iwt 
%≦Cr ≦ 5wt %、0.1wt %≦1、!o
≦1.5wt%、 0.001 we%≦A1≦0.1
0wt%。
N≦0.020wt%を含有し、残部がFeおよび不可
避的不純物であり、 ■ 上記Fe基材料は、0.02wt%≦C≦0.4w
t%。
0.005  νlt%≦Si ≦1.0wt%、0.
1wt% ≦)、10≦1.5yノt %、   5w
t %<Cr ≦l 2wt %、0.1wt %≦曳
、10≦3wt%、 0.001wt%≦Al≦O,1
3wt%、N≦0.10wt%を含有し、残部がFeお
よび不可避的不純物であり、 ■ 上記Fe基材料は、0.02wt%≦C≦0.4w
t%0.005 wt%≦Si≦1.0wt%、0.1
wt%≦1,1n≦1.5wt%、  5wt%<Cr
512wt%、0.1wt%≦)、10≦3wt%、 
0.001 wt%≦Al≦0.l(]wt%、N≦0
. l0wt%を含有し、さらに、■≦1.0wt%、
 Ti≦1.0wt%。
Nb≦l、 9wt%、圓≦1.0wt%、 Zr≦0
.5wt%およびNi≦1.9wt%のうちのいずれか
少なくとも1種を任意成分として含有し、残部がFeお
よび不可避的不純物であり、 [有] 上記Fe基材料は、C≦0.10wt%、 S
i≦1.9wt%、 MnS10.0wt%、 16w
t%≦Cr≦26wt%、4.0wt%≦Ni≦22.
9wt%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物で
あり、 ■ 上記Fe基材料は、C≦0.10wt%、 Si≦
1.9wt%、 MnS10.9wt%、 15wt%
≦Cr≦26wt%。
4.0wt%≦Ni≦22.0wt%を含有し、さらに
!AO≦4.0wt%、V≦1.0wt%、 Ti≦0
.5wt%。
Nb≦1.9wt%およびN≦0.25wt%のうちの
いずれか少なくとも1種を任意成分として含有し、残部
がFeおよび不可避的不純物であり、■ 上記Fe基材
料は、C≦0.10wt%、 Si≦1.0wt%、 
Mn≦1.9wt%、 12wt%<Cr520wt%
、を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であり、
■ 上記Fe基材料は、C≦0.10wt%、 SiS
1.9wt%、 !Jn≦2.0wt%+ 12W t
 96 < Cr≦20wt%を含有し、さらにN+≦
3.01%、■≦1.0wt%、Ti  ≦0.8wt
%、  Nb≦0.3wt%、)40≦2.5wt%、
  Zr≦0.3wt%のうちのいずれか少なくとも1
種を任意成分として含有し、残部がFeおよび不可避的
不純物であり、 ■ 上記Fe基材料は、0.002wt%≦C≦0.5
1Ilt%Si≦2.9wt%、 Mn≦1.9wt%
、  9wt%≦Cr≦30wt%、 20wt%≦N
i≦50wt%、 Ti63wt%、A166wt%、
P≦0.04wt%、S≦0. Q1wt%を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物である。
要するに本発明は、基本的に、B含有鉄系金属材料であ
り、10Bと結晶粒度番号が上記のように限定されるが
、その理由は次のとおりである。
B: 通常、Bは金属材料中に不純物あるいは添加物と
して含まれるが、第5図に示すように、0、0005w
t%以上添加することにより、クリープ寿命が増加する
が、一般的に過剰に添加すると延性の低下をもたらすの
で、上限は0.0050wt%とする。一方、表4およ
び第4図に示すように、全日中の103および粒度を前
述のように限定すれば、粒界上の103を著しく低減で
きる。以上のことから103をO,0QQQ4 wt%
以下とした全B量は0.0005wt%以上、0.00
50wt%以下とする。
10[3,通常、金属材料中に不純物あるいは添加物と
して含まれるB中に同位体として含有されているが、第
1図、第3図、第4図に示すように、IOBを0.00
004 wt%以下にすることにより結晶粒度との組合
せで粒界上に存在する10Bを著しく低減できるので、
IOBはo、 ooo。
4 wt%以下とする。
結晶粒度ニオ−ステナイト結晶粒度は、第1図。
第3図および第4図に示すように、ASTM表示による
結晶粒度No、を0以上の細粒にすることにより、+0
13の軽減との相互作用で、粒界上のlo[3を著しく
低減できるので、結晶粒度番号での表示で0以上とする
次に、本発明Fe系材料が、上記■〜■および0〜0の
ように限定される理由につき、便宜上、それぞれ同種作
用効果をもつものに分けて詳しく説明する。
上記Fe基材料■および■について; Cは、焼入れ性と強度確保のために不可欠な成分であり
、かつCr、 Moなどの他の合金元素と炭化物を形成
して高温強度を高めるが、0.02wt%(以下は単に
「%」で表示する)未満ではその効果が小さく所定の強
度が得られない。一方0.4%を超えると溶接割れ等の
弊害を生じるため、0.02〜0.4%とする。
Siは、脱酸と強度確保のために添加されるが、0、0
05%未満ではその効果が十分でなく、一方1.0%を
超えると靭性が劣化する。
Mnは、鋼の焼入れ性を確保し、熱間加工性を改善する
ために有用な元素であり、0.1%以上の添加が必要で
ある。しかしあまり多量に添加すると靭性および溶接性
に悪影響を及ぼすため、1.5%以下とする。
Crは焼入れ性、耐酸化性、高温強度を向上させる元素
であり、0.01%以上添加するが、596を超える添
加は溶接性と母tt IJ)性を劣化させるので、0.
01〜5%とする。
MOは、焼入れ性を確保し固溶強化および析出強化によ
り高温強度を向上させるために0.1 %以上添加する
が、1.5%を超えると溶接性の低下、コストの増加を
招くため上限を1.5%とする。
AIは、脱酸剤として0.001%以上添加するが、多
量に添加すると靭性を劣化させるので0.10%以下と
する。
Nは、高温強度の向上に寄与するが、0.02%以上の
Nは靭性に悪影響を及ぼすため、0.02%以下とする
上記Fe基材料■、■、0および0について;Cは、焼
入れ性と強度確保のために不可欠な成分であり、かつC
r、Moなどの他の合金元素と炭化物を形成して高温強
度を高めるが、0.02%未満ではその効果が小さく所
定の強度が得られない。一方0.4%を超えると溶接割
れ等の弊害を生じるため、0.02〜0.4 %とする
Siは、脱酸と強度確保のために添加されるが、0、0
05 %未満てはその効果が十分でなく、一方1.0%
を超えると靭性が劣化する。
111nは、鋼の焼入れ性を確保し、熱間加工性を改善
するために有用の元素であり、0.1 %以上の添加が
必要である。しかしあまり多量に添加すると靭性および
溶接性に悪影響を及ぼすため、1.5%以下とする。
Crは、焼入れ性、耐酸化性、高温強度を向上させる元
素であり、5%を超えて添加するが、12%を超える添
加は溶接性と母材靭性を劣化させるので、5%超え12
%以下に限定する。
Moは、焼入れ性を確保し固溶強化および析出強化によ
り高温強度を向上させるために0.1%以上添加するが
、3%を超えると溶接性の低下、コストの増加を招くた
め上限を3%とする。
Alは、脱酸材として0.001 %以上添加するが、
多量に添加すると靭性を劣化させるので0.10%以下
とする。
Nは不可避的に混入するBをBNとして粒内に分散させ
粒界Ba度を低下させるのに必要であるが、010%を
超えるNは靭性に悪影響を及ぼすため、0.10%以下
とする。
さらにこれらのFe基金属材料では、任意成分としてN
b、 V、 Ti、  W、 2r、Hf、Ta、口U
およびNの1f重以上を添加することも可能である。以
下その効果と添加量を説明する。
Nb、 V、 Ti、  Wは炭化物を形成して高温強
度を高める元素であるが、1.0%を超えるとコスト増
加を招くため、1.0%以下とする。また、Zr、 H
f。
Taも同様の効果を有するが、0.5 %を超えるとコ
スト増加を招くため、0.5%以下とする。
Cu、Ni は、組成の細粒化および靭性の向上に寄与
するが、過剰に添加すると溶接性の低下を招くため上限
を1.0%とする。
上記Fe基材料■、■、■および■について;Cは、オ
ーステナイト相を安定して強度の向上にも効果があるが
、0.10%を超える添加は耐食性を低下させるので、
0.10%以下に限定する。
Siは、通常脱酸剤および耐酸化性向上を目的として添
加されるが、5.0%を超える添加は鋼の熱間油性が低
下し、製造性を害するので5.0%以下にする。
)、1nは、オーステナイト木目を安定にして鋼の熱間
加工性を向上させる効果があるが、10.0%を超える
添加は耐食性が著しく低下するので10.0%以下とす
る。
Crは、耐食性を向上させるのに著しい効果があり、ス
テンレス鋼には欠かせない元素であり、オーステナイト
系ステンレス鋼としてオーステナイト相をN1とともに
安定化させる。この効果を十分に発揮させるためには、
16%以上の添加が必要である。一方26%を超えると
耐食性の効果も飽和する傾向にあり、コスト高になるの
で、26%以下とする。
N1は、Crとともに添加することにより耐食性を一層
向上させるとともにオーステナイト系ステンレス鋼とし
てオーステナイト木目をCrととも1こ安定化させる。
この効果を十分に発揮させるためには4.0%以上の添
加が必要である。一方22.0%を超えるとその効果は
飽和するので、それ以上の添加はコスト高になる。した
がって上限を22.0%とする。
Nの添加は、オーステナイト相を安定にし、さらに強度
上昇にも効果があるが、0.25%を超える添加は熱間
加工性を低下させるので、0.25%以下に限定する。
これらのFe基材料には、任意成分としてMo、 Ti
Nb、  Vを添加するが、これらはいずれも固溶強化
あるいは炭化物等の析出硬化により高温強度を高めるが
、あまり多過ぎるとコスト増、製造性の低下を招くため
添加の上限はそれぞれ4.0%、0.6%、1.0 %
、1.0 %とする。
上記Fe基材料■、■、■およびO; Cは、フェライト系またはマルランサイト系ステンレス
鋼において、引張り強さなどの機械的性質にきわめて有
効に作用する元素であり、用途にあわせて強度を調節す
るためのものである。しかし多量の添加は引張り強さの
向上には効果があるものの、延性や靭性などの低下を招
くので、その上限は0.1θ%とする。
Siは、通常脱酸剤として添加されるが、1%を超える
添加は鋼の熱間加工性を低下させ製造性を害するので、
1.0%以下にする。
Mnは、脱酸作用や鋼の熱間加工性を向上させる効果が
あるが、多量の添加は鋼の脆化をもたらす傾向があるの
でその上限を2.0%とする。
Crは、12%以下ではステンレス鋼としての耐食性が
発揮されず、また多量の添加は伸び及び衝撃値の低下を
招くので、12〜20%とする。
Niは、靭性の向上に効果がある元素であるが、3.0
%を超える添加でもその効果が持続するが、高価な元素
であり、コストアップとなるので上限を3.0 %とす
る。
これらFe基材料には、さらに任意成分として、Mo、
 T、i、 Nb、 Zr、 Vを添加する。これらの
元素は、高温強度の向上に寄与する元素であるが、あま
り多過ぎるとコストアップとなるので、上限はそれぞれ
、2.5%、0.8%、0.8%、0.8%、1.0%
とする。
上記Fe基材料■および@について: Cは、0.002 %未満ては耐熱材料として必要な高
温強度を得ることが困難である。一方、Cは多ければ多
いほど高温強度を高めるが、0.5%を超えて添加して
もその効果は飽和する。そこで、0、002%以上、0
.5%以下に限定した。
Siは、耐酸化性を向上させる元素であるが、2.0%
を超えて添加すると、σ相等の金属間化合物が析出しや
すくなる。そこで、2.0 %を上限とした。
1Anは、オーステナイトを安定化させる元素であり、
Niの代替として使用される。しかしながら、2.0%
を超えて添加すると、σ相の析出が容易になる。そこで
、2.0%を上限とした。
Pは、熱間加工性を阻害する元素であり、0.04%を
超えると鍛造、圧延等の熱間加工性が困難となる。そこ
で、0.04%を上限とした。
SもPと同様、熱間加工性を阻害する元素であり、0.
旧%を超えると、鍛造、圧延等の熱間加工が困難となる
。そこで、0.01%を上限とした。
Crは、耐酸化性を向上させる元素であるが、9%未満
では効果はなく30%を超えて添加しても効果は飽和し
、しかもσF目の析出が容易になる。そこで9%以上、
30%以下とした。
N1は、オーステナイトを安定化する元素であり、低い
とフェライト相が出現し高温強度が低くなる。
そこで20%以上とした。
また多過ぎるとコスト増を招くため上限は50%とした
Aβは、高温強度確保のために添加されるが、6%を超
えると靭性が低下するため上限は6%とする。
Tiは、炭素の固定、高温強度の確保のために添加され
るが、多過ぎると靭性が低下するため上限は3%とする
次に上述したFe基材料;すなわち表1に示す成分を有
する鋼を、溶製後、25mm厚さに熱間圧延し、さらに
表2に示すように溶体化温度の条件により結晶粒度を種
々に変化させた。1013およびJIBの量比は、天然
Bおよび+113を濃縮したBの添加量により調節した
。これらの鋼について、フィッショントラックエッチン
グ(FTE) により粒界上のBの存在の有無を観察し
た。FTE法とは、中性子線照射により鋼中Bのうち+
03が核変換し、その際放射されるα線を検知する手法
であり、IOBの存在位置の分析ができる。結晶粒度と
しては、 八ST)、1結晶粒度NOで整理した。また
、室温でオーステナイト相以外の金属材料は、旧オース
テナイト粒度を測定した。その結果を第1図に示す。
この図から明らかなように、鋼中の108 ilが0゜
4 ppm以下、かつオーステナイト結晶粒度No、 
0以上の場合にのみ、粒界上のBすなわち+013は検
出されない。また、図中の△、ム印は天然Bを添加した
鋼また○、@はlle J縮原料を添加した鋼であるが
、天然B添加鋼の挙動すなわちFT6による粒界上のB
の検出度合におよぼすIOB量と粒度の関係については
”B富化鋼と同様の結果を示している。すなわち、粒界
上の103の存在の有無は、1IBiiに関係なく、+
03量および結晶粒度のみに依存することを示している
。また、これらの鋼について実施したクリープ試験結果
を第2図に示すが、全日量が5 ppm以上で優れたク
リープ破断寿命を有していることがわかる。しかも、こ
の傾向は+13の富化には関係なく全日量で決まる。
以上のことから、+03量を0.4ppm以内に低減し
かつ結晶粒度をA S T !、I表示による粒度番号
がNo、 0以上の細粒にすることにより、粒界上の1
0Bが著しく低減されることが明らかである。また、さ
らに11Bを添加しかつ10B 量、結晶粒度を上述の
ように制御することにより、粒界上の103を低減した
ままで高温強度の向上に著しく効果があることも明らか
であり、そのた約の適正B量は5 ppm以上である。
なお、本発明において、+03を0.00004以下に
低減する具体的方法としては、例えば金属材料の製錬工
程の末期で脱B製錬を行うことにより達成し得る。また
、+13を富化した金属材料の製造方法としては、例え
ば+13を高濃度に富化した原料を添加する方法、ある
いはそれを添加抜脱B精諌を行い、さらに113を富化
したBを添加することにより10Bを低減し、かつ所定
のB量を含有させることができる。
また、結晶粒度は例えば金属材料の加工、熱処理工程に
おいて、加工条件、熱処理条件の適切なる選定により調
整できる。
(実施例) 表3に示す金属材料を溶製後30kg1!l塊とし、熱
間圧延により25mmの厚さの阪とした。なお、原料の
Bは天然Bであり、溶解後の鋳込み時に適量づつ添加し
たものである。さらに熱処理時に溶体化温度を変化させ
ることにより結晶粒度をNo、8〜−1.5に調整した
。その後、前述のようにFTE法をもちいて粒界上のB
を分析した。その結果を表3および第3図に示す。本発
明にかかる鋼(No、2−1〜9)においては、いずれ
も粒界Bは検出されず、粒界上の103の低減に極めて
有効であることが明らかである。
まiこ、同様の金属材料について”Bを富化したB原料
を添加した結果を同様に表4および第4図に示す。II
Bを富化した本発明にかかる金属材料においては、同様
に粒界Bが検出されず、本発明が有効であることを示し
ている。また、表3および表4の金属材料について実施
したクリープ破断試験の結果を第5図に示す。比較材は
、表3(表4)中の金属材料と同様であり、B無添加材
である。なお、分析の結果B(■添加材のB量;ま高、
ヤ(〕、2ppmであった。またクリープ試験条件は5
50℃。
30kgf/mm2 とした。+03または+13の量
比に関係なく、クリープ破断強度は全日量が5ppm以
上で著しく向上することが明らかである。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、高温、中性子照射
環境下で使用される鉄系金属材料として、高温短時間強
度特性およびクリープ特性に優れたものが得られるから
、原子炉構造用材料として信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明にかかるFe基金属祠科を説明するた
めの粒界上の103の存在域を示すグラフ、第2図は、
クリープ破断寿命に対するB添加の効果を示すグラフ、 第3図は、天然B添加Fe基金属材料の粒界Bの有無を
示すグラフ、 第11図は、118を富化したBを添加したFe基基金
属科料粒界Bの有無を示すグラフ、 第5図は、クリープ寿命におよぼすB添加の効果を示す
グラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、同位体の質量数が10のBを0.00004wt%
    以下含有し、ASTM表示による結晶粒度番号が0以上
    を示すFe基材料からなる耐中性子照射脆化特性に優れ
    た鉄系金属材料。 2、上記Fe基材料が、 0.02wt%≦C≦0.4wt%、 0.005wt%≦Si≦1.0wt%、 0.1wt%≦Mn≦1.5wt%、 0.01wt%≦Cr≦5wt%、 0.1wt%≦Mo≦1.5wt%、 0.001wt%≦Al≦0.10wt%、N≦0.0
    20wt% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であること
    を特徴とする特許請求の範囲1に記載の鉄系金属材料。 3、上記Fe基材料が、 0.02wt%≦C≦0.4wt%、 0.005wt%≦Si≦1.0wt%、 0.1wt%≦Mn≦1.5wt%、 5wt%<Cr≦12wt%、 0.1wt%≦Mo≦3wt%、 0.001wt%≦Al≦0.10wt%、N≦0.1
    0wt% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であること
    を特徴とする特許請求の範囲1に記載の鉄系金属材料。 4、上記Fe基材料が、 0.02wt%≦C≦0.4wt%、 0.005wt%≦Si≦1.0wt%、 0.1wt%≦Mn≦1.5wt%、 5wt%<Cr≦12wt%、 0.1wt%≦Mo≦3wt%、 0.001wt%≦Al≦0.10wt%、N≦0.1
    0wt%を含有し、さらに、 V≦1.0wt%、Ti≦1.0wt%、Nb≦1.0
    wt%、W≦1.0wt%、Zr≦0.5wt%および
    Ni≦1.0wt%のうちのいずれか少なくとも1種を
    任意成分として含有し、 残部がFeおよび不可避的不純物であことを特徴とする
    特許請求の範囲1に記載の鉄系金属材料。 5、上記Fe基材料が、 C≦0.10wt%、Si≦5.0wt%、Mn≦10
    .0wt%、16wt%≦Cr≦26wt%、4.0w
    t%≦Ni≦22.0wt% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であること
    を特徴とする特許請求の範囲1に記載の鉄系金属材料。 6、上記Fe基材料が、 C≦0.10wt%、Si≦5.0wt%、Mn≦10
    .0wt%、16wt%≦Cr≦26wt%、4.0w
    t%≦Ni≦22.0wt% を含有し、さらに Mo≦4.0wt%、V≦1.0wt%、 Ti≦0.6wt%、Nb≦1.0wt%およびN≦1
    25wt%のうちのいずれか少なくとも1種を任意成分
    として含有し、 残部がFeおよび不可避的不純物であることを特徴とす
    る特許請求の範囲1に記載の鉄系金属材料。 7、上記Fe基材料が、 C≦0.10wt%、Si≦1.0wt%、Mn≦2.
    0wt%、12wt%<Cr≦20wt%、を含有し、
    残部がFeおよび不可避的不純物であることを特徴とす
    る特許請求の範囲1に記載の鉄系金属材料。 8、上記Fe基材料が、 C≦0.10wt%、Si≦1.0wt%、Mn≦2.
    0wt%、12wt%<Cr≦20wt%、を含有し、
    さらに、 Ni≦3.0wt%、V≦1.0wt%、 Ti≦0.8wt%、Nb≦0.8wt%、Mo≦2.
    5wt%、Zr≦0.8wt% のうちいずれか少なくとも1種を任意成分として含有し
    、残部がFeおよび不可避的不純物でることを特徴とす
    る特許請求の範囲1記載の鉄系金属材料。 9、上記Fe基材料が、 0.002wt%≦C≦0.5wt%、Si≦2.0w
    t%、Mn≦2.0wt%、9wt%≦Cr≦30wt
    %、20wt%Ni≦50wt%、Ti≦3wt%、A
    l≦6wt%、P≦0.04wt%、 S≦0.01wt% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であること
    を特徴とする特許請求の範囲1に記載の鉄系金属材料。 10、同位体の質量数が10のBを0.00004wt
    %以下含有すると共に全B量では0.0005〜0.0
    050wt%含有し、ASTM表示による結晶粒度番号
    が0以上を示すFe基材料からなる耐中性子照射脆化特
    性に優れた鉄系金属材料。 11、上記Fe基材料が、 0.02wt%≦C≦0.4wt%、 0.005wt%≦Si≦1.0wt%、 0.1wt%≦Mn≦1.5wt%、 0.01wt%≦Cr≦5wt%、 0.1wt%≦Mo≦1.5wt%、 0.001wt%≦Al≦0.10wt%、N≦0.0
    20wt% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であること
    を特徴とする特許請求の範囲10に記載の鉄系金属材料
    。 12、上記Fe基材料が、 0.02wt%≦C≦0.4wt%、 0.005wt%≦Si≦1.0wt%、 0.1wt%≦Mn≦1.5wt%、 5wt%<Cr≦12wt%、 0.1wt%≦Mo≦3wt%、 0.001wt%≦Al≦0.10wt%、N≦0.1
    0wt% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であること
    を特徴とする特許請求の範囲10に記載の鉄系金属材料
    。 13、上記Fe基材料が、 0.02wt%≦C≦0.4wt%、 0.005wt%≦Si≦1.0wt%、 0.1wt%≦Mn≦1.5wt%、 5wt%<Cr≦12wt%、 0.1wt%≦Mo≦3wt%、 0.001wt%≦Al≦0.10wt%、N≦0.1
    0wt%を含有し、さらに、 V≦1.0wt%、Ti≦1.0wt%、 Nb≦1.0wt%、W≦1.0wt%、Zr≦0.5
    wt%およびNi≦1.0wt%のうちのいずれか少な
    くとも1種を任意成分として含有し、 残部がFeおよび不可避的不純物であることを特徴とす
    る特許請求の範囲10に記載の鉄系金属材料。 14、上記Fe基材料が、 C≦0.10wt%、Si≦5.0wt%、Mn≦10
    .0wt%、16wt%≦Cr≦26wt%、4.0w
    t%≦Ni≦22.0wt% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であること
    を特徴とする特許請求の範囲10に記載の鉄系金属材料
    。 15、上記Fe基材料が、 C≦0.10wt%、Si≦5.0wt%、Mn≦10
    .0wt%、16wt%≦Cr≦26wt%、4.0w
    t%≦Ni≦22.0wt% を含有し、さらに Mo≦4.0wt%、V≦1.0wt%、 Ti≦0.6wt%、Nb≦1.0wt%およびN≦0
    .25wt%のうちのいずれか少なくとも1種を任意成
    分として含有し、 残部がFeおよび不可避的不純物であることを特徴とす
    る特許請求の範囲10に記載の鉄系金属材料。 16、上記Fe基材料が、 C≦0.10wt%、Si≦1.0wt%、Mn≦2.
    0wt%、12wt%<Cr≦20wt%、を含有し、
    残部がFeおよび不可避的不純物であることを特徴とす
    る特許請求の範囲10に記載の鉄系金属材料。 17、上記Fe基材料が、 C≦0.10wt%、Si≦1.0wt%、Mn≦2.
    0wt%、12wt%<Cr≦20wt%、を含有し、
    さらに、 Ni≦3.0wt%、V≦1.0wt%、 Ti≦0.8wt%、Nb≦0.8wt%、Mo≦2.
    5wt%、Zr≦0.8wt% のうちいずれか少なくとも1種を任意成分として含有し
    、 残部がFeおよび不可避的不純物であることを特徴とす
    る特許請求の範囲10に記載の鉄系金属材料。 18、上記Fe基材料が、 0.002wt%≦C≦0.5wを%、 Si≦2.0wt%、Mn≦2.0wt%、9wt%≦
    Cr≦30wt%、 20wt%≦Ni≦50wt%、Ti≦3wt%、Al
    ≦6wt%、P≦0.04wt%、 S≦0.01wt% を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物であること
    を特徴とする特許請求の範囲10に記載の鉄系金属材料
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01111849A (ja) * 1987-10-22 1989-04-28 Sanyo Special Steel Co Ltd 化学反応管用耐熱鋼
JPH0372054A (ja) * 1989-08-11 1991-03-27 Hitachi Ltd 耐中性子照射脆化に優れたオーステナイト鋼及びその用途
JP2016537656A (ja) * 2013-11-19 2016-12-01 ジョイント ストック カンパニー“アクメ−エンジニアリング” 燃料棒被覆管、燃料棒及び燃料集合体

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56127757A (en) * 1980-02-29 1981-10-06 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp Cr-ni austenite steel for reactor core material of fast breeder

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56127757A (en) * 1980-02-29 1981-10-06 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp Cr-ni austenite steel for reactor core material of fast breeder

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01111849A (ja) * 1987-10-22 1989-04-28 Sanyo Special Steel Co Ltd 化学反応管用耐熱鋼
JPH0416540B2 (ja) * 1987-10-22 1992-03-24 Sanyo Tokushu Seiko Kk
JPH0372054A (ja) * 1989-08-11 1991-03-27 Hitachi Ltd 耐中性子照射脆化に優れたオーステナイト鋼及びその用途
JP2016537656A (ja) * 2013-11-19 2016-12-01 ジョイント ストック カンパニー“アクメ−エンジニアリング” 燃料棒被覆管、燃料棒及び燃料集合体

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