JPS63100125A - 低温靭性の優れた高Ｃｒ鋼極厚鋼材の製造方法 - Google Patents
低温靭性の優れた高Ｃｒ鋼極厚鋼材の製造方法Info
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- JPS63100125A JPS63100125A JP24627786A JP24627786A JPS63100125A JP S63100125 A JPS63100125 A JP S63100125A JP 24627786 A JP24627786 A JP 24627786A JP 24627786 A JP24627786 A JP 24627786A JP S63100125 A JPS63100125 A JP S63100125A
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Classifications
-
- 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈発明の目的〉
産業上の利用分野
本発明は低温靭性の優れた高Ｃｒ鋼極厚鋼材の製造方法
に係り、詳しくは、高速増殖炉の蒸気発生器など高温構
造機器に使用される高Ｃｒ鋼極厚鋼材の製造方法に係る
。
に係り、詳しくは、高速増殖炉の蒸気発生器など高温構
造機器に使用される高Ｃｒ鋼極厚鋼材の製造方法に係る
。
従 来 の 技 術
近年、高速増殖炉の蒸気発生器などの高温構造機器用材
料として、オーステナイト系ステンレス鋼に比べ、耐応
力腐食割れ性に優れ、熱伝導度が高く、安価であり、か
つオーステナイト系ステンレス鋼に匹敵する高温強度を
有するフェライト系耐熱鋼の開発が進められ、ＡＳＴＭ
Ａ２１３−■９１鋼などが高温強度、低温靭性ともに
比較的優れた鋼として開発されている。これらの高Ｏｒ
鋼は焼入性が大きく、通常の熱処理は焼ならし、焼もど
し処理で実施されている。ＡＳＴＭＡ２１３−Ｔ９１鋼
は、このような製造方法により肉厚１３０閤程度までの
製品が製造可能であるが、さらに低温靭性を改善するた
めに、エレクトロスラグ再溶解（ＥＳＲ）が実施される
場合がある。
料として、オーステナイト系ステンレス鋼に比べ、耐応
力腐食割れ性に優れ、熱伝導度が高く、安価であり、か
つオーステナイト系ステンレス鋼に匹敵する高温強度を
有するフェライト系耐熱鋼の開発が進められ、ＡＳＴＭ
Ａ２１３−■９１鋼などが高温強度、低温靭性ともに
比較的優れた鋼として開発されている。これらの高Ｏｒ
鋼は焼入性が大きく、通常の熱処理は焼ならし、焼もど
し処理で実施されている。ＡＳＴＭＡ２１３−Ｔ９１鋼
は、このような製造方法により肉厚１３０閤程度までの
製品が製造可能であるが、さらに低温靭性を改善するた
めに、エレクトロスラグ再溶解（ＥＳＲ）が実施される
場合がある。
しかしながら、蒸気発生器管板など肉厚２００−以上の
極厚鍛鋼品を製造する場合には、上記製造方法では初析
フェライトの出現、炭化物の粗大化などにより高温強度
および低温靭性が、ともに低下するという問題が生じる
。この対策として上記焼ならし時にオーステナイト化；
８度から急冷するという方法が考えられ、それによって
高温強度は薄肉同着みの特性が確保できるが、低温１Ｍ
牲の改善には不十分であった。
極厚鍛鋼品を製造する場合には、上記製造方法では初析
フェライトの出現、炭化物の粗大化などにより高温強度
および低温靭性が、ともに低下するという問題が生じる
。この対策として上記焼ならし時にオーステナイト化；
８度から急冷するという方法が考えられ、それによって
高温強度は薄肉同着みの特性が確保できるが、低温１Ｍ
牲の改善には不十分であった。
発明が解決しようとする問題点
本発明はＣれらの問題点の解決を目的とし、具体的には
、肉厚２０〇−以上の極厚１１鋼品を製造する場合に初
析フェライトの出現や炭化物の粗大化などにより高温強
度および低温靭性が低下する従来法の問題点を解決する
高Ｃｒ１鋼極厚鋼材の製造方法を提供することを目的と
する。
、肉厚２０〇−以上の極厚１１鋼品を製造する場合に初
析フェライトの出現や炭化物の粗大化などにより高温強
度および低温靭性が低下する従来法の問題点を解決する
高Ｃｒ１鋼極厚鋼材の製造方法を提供することを目的と
する。
〈発明の構成〉
問題点を解決するための
手段ならびにその作用
本発明は、重機％でＣ： ０．０４〜０．１２％、Ｍｎ
＝０．１０〜０．６０％、Ｓｉ ： ０．０１〜０．５
０％、Ｃｒ：８．ＯＯ〜１０．００％、Ｍｏ ： ０．
８０〜１．５０％、Ｖ ： ０．１０〜０．３０％、Ｎ
ｂ ： ０．０４〜０．１０％、Ｎ ： ０．０３〜０
．０８％を含有し、残部は実質的にＦｅからなるフェラ
イト系耐熱鋼極厚鋼材に、最終熱処理として、９５０〜
１１００℃でオーステナイト化した礒、０．５℃／１０
以上の冷却速度で２００℃以下まで冷却し、その慢、再
度９５０〜１１００℃でオーステナイト化して０．５℃
／１ｎ以上の冷却速度で２００℃以下まで冷却した侵、
７００〜８００℃の温度で焼もどしを施すことを特徴と
する。
＝０．１０〜０．６０％、Ｓｉ ： ０．０１〜０．５
０％、Ｃｒ：８．ＯＯ〜１０．００％、Ｍｏ ： ０．
８０〜１．５０％、Ｖ ： ０．１０〜０．３０％、Ｎ
ｂ ： ０．０４〜０．１０％、Ｎ ： ０．０３〜０
．０８％を含有し、残部は実質的にＦｅからなるフェラ
イト系耐熱鋼極厚鋼材に、最終熱処理として、９５０〜
１１００℃でオーステナイト化した礒、０．５℃／１０
以上の冷却速度で２００℃以下まで冷却し、その慢、再
度９５０〜１１００℃でオーステナイト化して０．５℃
／１ｎ以上の冷却速度で２００℃以下まで冷却した侵、
７００〜８００℃の温度で焼もどしを施すことを特徴と
する。
以下図面によって本発明の手段たる構成ならびに作用を
説明すると、次の通りである。
説明すると、次の通りである。
第１図（ａ）、（ｂ）および（Ｃ）は本発明実施例にお
ける熱処理方法を示すそれぞれのグラフであり、第２図
は各熱処理方法を施した試験片のシャルピー衝撃特性を
比較したグラフである。
ける熱処理方法を示すそれぞれのグラフであり、第２図
は各熱処理方法を施した試験片のシャルピー衝撃特性を
比較したグラフである。
本発明者等は高速増殖炉蒸気発生器などの高温構造機器
用材料として注目されている高Ｃｒフェライト系耐熱鋼
の熱処理特性に着目し、極厚鍛鋼品の場合にも優れた高
温強度と低温靭性を確保するために種々実験研究を重ね
た結果、最終熱処理で炭化物の粗大化防止とオーステナ
イト粒径の微細化を特別に考慮した熱処理を施した場合
、高温強度および低温靭性ともに優れた極厚鍛鋼品が製
造できることを見出した。
用材料として注目されている高Ｃｒフェライト系耐熱鋼
の熱処理特性に着目し、極厚鍛鋼品の場合にも優れた高
温強度と低温靭性を確保するために種々実験研究を重ね
た結果、最終熱処理で炭化物の粗大化防止とオーステナ
イト粒径の微細化を特別に考慮した熱処理を施した場合
、高温強度および低温靭性ともに優れた極厚鍛鋼品が製
造できることを見出した。
すなわち、本発明者等の知児によれば、肉厚２００ｍｍ
以上の高Ｃｒ鋼極厚Ｉｌ鋼品を従来法で製造した場合に
は、初析フェライトの出現、炭化物、結晶粒径の粗大化
などにより高温強度、低温靭性がともに低下するが、本
発明の熱処理を施すことにより初析フェライトの出現、
炭化物の粗大化を防止し、結晶粒が細粒となり、優れた
高温強度と低温靭性が得られるのである。
以上の高Ｃｒ鋼極厚Ｉｌ鋼品を従来法で製造した場合に
は、初析フェライトの出現、炭化物、結晶粒径の粗大化
などにより高温強度、低温靭性がともに低下するが、本
発明の熱処理を施すことにより初析フェライトの出現、
炭化物の粗大化を防止し、結晶粒が細粒となり、優れた
高温強度と低温靭性が得られるのである。
なお、本発明において合金組成範囲及び熱処理条件の限
定理由は次の通りである。
定理由は次の通りである。
Ｃ： ０は強度確保及びδ−フェライトの出現防止のた
めに添加するもので、０．０４％以上を必要とするが、
０．１２％を越えると高温クリープ強度および低１靭性
が低下するとともに、溶接性も劣化するので上限を０．
１２％とした。
めに添加するもので、０．０４％以上を必要とするが、
０．１２％を越えると高温クリープ強度および低１靭性
が低下するとともに、溶接性も劣化するので上限を０．
１２％とした。
Ｓｉ：Ｓｉは通常脱酸剤として０．０１％以上の添加を
必要とするが、高温クリープ強度および靭性には低い方
が望ましく、上限を０．５０％とした。
必要とするが、高温クリープ強度および靭性には低い方
が望ましく、上限を０．５０％とした。
Ｍｎ ： Ｍｎは脱酸、１２硫剤として、また、強度お
よび熱間加工性確保の目的で添加するが、０．１０％未
満では効果がなく、一方、０．６０％を越えると靭性、
溶接性が低下するので上限を０．６０％とした。
よび熱間加工性確保の目的で添加するが、０．１０％未
満では効果がなく、一方、０．６０％を越えると靭性、
溶接性が低下するので上限を０．６０％とした。
Ｃｒ ： Ｃｒは耐食性の向上、高温クリープ強度の向
上から８．００％以上の添加を必要とするが、１０．０
０％を越えるとδ−フェライトの出現などにより靭性を
低下させるとともに溶接性も劣化するので上限を１０．
００％とした。
上から８．００％以上の添加を必要とするが、１０．０
０％を越えるとδ−フェライトの出現などにより靭性を
低下させるとともに溶接性も劣化するので上限を１０．
００％とした。
Ｍｏ ： Ｍｏはｉ温りリープ強度を高めるため添加す
るが、０．８０％未満では効果がな（，１，５０％を越
えるとδ−フェライトの出現などにより靭性が低下する
ため上限を１．５０％とした。
るが、０．８０％未満では効果がな（，１，５０％を越
えるとδ−フェライトの出現などにより靭性が低下する
ため上限を１．５０％とした。
Ｖ、 Ｎｂ ： Ｖ、 Ｎｂはともに炭窒化物を形成し
、高；Ω強度を高める有効な元素であるが、余り多量で
は靭性の低下および溶接性の劣化をもたらすので添加量
の範囲をそれぞれ０．１０〜０．３０％、０．０４〜０
．１０％とした。
、高；Ω強度を高める有効な元素であるが、余り多量で
は靭性の低下および溶接性の劣化をもたらすので添加量
の範囲をそれぞれ０．１０〜０．３０％、０．０４〜０
．１０％とした。
Ｎ：ＮはＣと同様強度確保及びδ−フェライトの出現防
止のために添加するもので、０．０３％以上を必要とす
るが、Ｏ，Ｏａ％を越えると靭性、溶接性が低下するの
で上限を０．０８％とした。
止のために添加するもので、０．０３％以上を必要とす
るが、Ｏ，Ｏａ％を越えると靭性、溶接性が低下するの
で上限を０．０８％とした。
次に、熱処理条件については、９５０〜１１００℃でオ
ーステナイト化した後、０．５℃／ｍｉｎ以上の冷却速
度で２００℃以下まで冷却するのは、材質の均質化、結
晶粒の調整、炭化物の固溶化のために必要で、９５０℃
未満では材質の均質化、炭化物の固溶化が困難であり、
１１００℃を越えると結晶粒の粗大化を沼〈ため、オー
ステナイト化潟度を９５０〜１１００℃とした。また、
冷却速度が０．５℃／’ＩＩｎ未満ではフェライトが析
出し、均一なマルテンサイト組織が得られないので、冷
却速度を０．５℃／ｍｉｎ以上とした。さらに、この熱
処理を再度繰り返すのは、極厚鋼材では１回の処理では
均質化、炭化物の固溶化および結晶粒の調整が不十分で
、とくに、低温靭性が低下するためである。
ーステナイト化した後、０．５℃／ｍｉｎ以上の冷却速
度で２００℃以下まで冷却するのは、材質の均質化、結
晶粒の調整、炭化物の固溶化のために必要で、９５０℃
未満では材質の均質化、炭化物の固溶化が困難であり、
１１００℃を越えると結晶粒の粗大化を沼〈ため、オー
ステナイト化潟度を９５０〜１１００℃とした。また、
冷却速度が０．５℃／’ＩＩｎ未満ではフェライトが析
出し、均一なマルテンサイト組織が得られないので、冷
却速度を０．５℃／ｍｉｎ以上とした。さらに、この熱
処理を再度繰り返すのは、極厚鋼材では１回の処理では
均質化、炭化物の固溶化および結晶粒の調整が不十分で
、とくに、低温靭性が低下するためである。
また、７００〜８００℃での焼もどし熱処理は、靭性の
向上と安定な微ｍ炭化物を析出させ、高温使用中での材
質変化を軽減させるために必要であるが、７００℃未満
ではその効果が十分でなく、８００℃を越えると微細炭
化物の成長が著しくなって、高温強度を低下させるため
、熱処理温度範囲を７００〜８００℃とした。
向上と安定な微ｍ炭化物を析出させ、高温使用中での材
質変化を軽減させるために必要であるが、７００℃未満
ではその効果が十分でなく、８００℃を越えると微細炭
化物の成長が著しくなって、高温強度を低下させるため
、熱処理温度範囲を７００〜８００℃とした。
実施例
以下、実施例によって更に説明する。
第１表に示す化学成分の高Ｃｒｌを溶製し、これをエレ
クトロスラグ再溶解（ＥＳＲ）によりｌｌｉ造用造塊鋼
塊た後、熱間鍛造によって肉厚３５ＯＮの鍛造板を製造
し、第１図に示す３種類の熱処理を施した。
クトロスラグ再溶解（ＥＳＲ）によりｌｌｉ造用造塊鋼
塊た後、熱間鍛造によって肉厚３５ＯＮの鍛造板を製造
し、第１図に示す３種類の熱処理を施した。
第１表化中成分
すなわち、（Ａ）はＡＳＴＭ Ａ２１３−Ｔｅ３鋼など
に実施される代表的な熱処理である焼ならし、焼もどし
であって、第１図（ａ）に示すように、板材を１０５０
℃に１０時間保持した後、空冷し、更にこれを７６０℃
で１０時間保持した後、空冷して焼もどしを行なった。
に実施される代表的な熱処理である焼ならし、焼もどし
であって、第１図（ａ）に示すように、板材を１０５０
℃に１０時間保持した後、空冷し、更にこれを７６０℃
で１０時間保持した後、空冷して焼もどしを行なった。
゛（Ｂ）は第１図（ｂ）に示すように板材を１０５０℃
で１０時間加熱してオーステナイト化した侵、１０℃ｔ
’ ｌ ！ ｎの冷却速度で水冷し、更に１６０℃で１
０時間保持した後、空冷し焼もどし処理を行なった。
で１０時間加熱してオーステナイト化した侵、１０℃ｔ
’ ｌ ！ ｎの冷却速度で水冷し、更に１６０℃で１
０時間保持した後、空冷し焼もどし処理を行なった。
（ＣＩは本発明にかかる熱処理であって、第１図（Ｃ）
に示すように板材を１０５０℃に１０時間保持してオー
ステナイト化した後、１０℃／ｓｉｎの冷却速度で２０
０℃以下まで水冷し、その後、再度１０５０℃で１０時
間保持してオーステナイト化した慢、１０℃／ｓｉｎの
冷却速度で２００℃以下まで水冷し、更に、７６０℃で
１０時間保持した後、空冷し焼もどし処理を行なった。
に示すように板材を１０５０℃に１０時間保持してオー
ステナイト化した後、１０℃／ｓｉｎの冷却速度で２０
０℃以下まで水冷し、その後、再度１０５０℃で１０時
間保持してオーステナイト化した慢、１０℃／ｓｉｎの
冷却速度で２００℃以下まで水冷し、更に、７６０℃で
１０時間保持した後、空冷し焼もどし処理を行なった。
前記（Ａ’ｌ、（Ｂ）および（Ｃ＞のそれぞれの熱処理
を行なった板材の肉厚中心部より試験片を採取し、高温
引張試験とシャルピー衝撃試験を実施した。
を行なった板材の肉厚中心部より試験片を採取し、高温
引張試験とシャルピー衝撃試験を実施した。
第２表から明らかなように、従来法（ＡＩではオーステ
ナイト化慢の冷却速度が厚内化によって低下するため、
初析フェライトの析出および炭化物の粗大化が生じ、高
温強度が著しく低下する。また、従来法（Ｂ）と本発明
法（Ｃ）ではともに、完全な焼もどじマルテンサイト組
織となり、高温強度に関してはほぼ同等であるが、第２
図に示すように、本発明法（Ｃ）で製造すると結晶粒の
細粒化と炭化物の微暢化が達成され、シャルピー衝撃特
性が著しく向上することが分る。
ナイト化慢の冷却速度が厚内化によって低下するため、
初析フェライトの析出および炭化物の粗大化が生じ、高
温強度が著しく低下する。また、従来法（Ｂ）と本発明
法（Ｃ）ではともに、完全な焼もどじマルテンサイト組
織となり、高温強度に関してはほぼ同等であるが、第２
図に示すように、本発明法（Ｃ）で製造すると結晶粒の
細粒化と炭化物の微暢化が達成され、シャルピー衝撃特
性が著しく向上することが分る。
〈発明の効果〉
以上詳しく説明した通り、本発明は、重１％１： ０，
０４〜０．１２％、Ｍｎ：０．１０〜０．１３０％、ｓ
ｉ：０．０１〜０．５０％、Ｃｒ ： ８．００〜１０
．００％、ＭＯ： ０．８０〜１．５０％、Ｖ ： ０
．１０〜０．３０％、Ｎｂ ： ０．０４〜０．１０％
、Ｎ ： ０．０３〜０．０８％を含有し、残部は実質
的にＦｅからなるフェライト系耐熱！鋼極厚鋼材に、１
１１１熱処理として、９５０〜１１００℃でオーステナ
イト化した慢、０．５℃／１ｎ以上の冷却速度で２００
℃以下まで冷却し、その盪、再度９５０〜１１００℃で
オーステナイト化して０．５℃／醜ｉｎ以上の冷却速度
で２００℃以下まで冷却した後、７００〜８００℃の湯
度で焼もどしを施すことを特徴とし、本発明に係るａｉ
％Ｃｒｌ極！！Ｊｍ鋼品の製造方法は、高Ｏｒフェライ
ト系耐熱鋼に特別に考慮した熱処理を施すことよりなり
、これによって高温強度および低温靭性ともに薄肉材と
同等以上となり、高″Ａ構造ＩＮ器用厚内材の製造に非
常に有用である。
０４〜０．１２％、Ｍｎ：０．１０〜０．１３０％、ｓ
ｉ：０．０１〜０．５０％、Ｃｒ ： ８．００〜１０
．００％、ＭＯ： ０．８０〜１．５０％、Ｖ ： ０
．１０〜０．３０％、Ｎｂ ： ０．０４〜０．１０％
、Ｎ ： ０．０３〜０．０８％を含有し、残部は実質
的にＦｅからなるフェライト系耐熱！鋼極厚鋼材に、１
１１１熱処理として、９５０〜１１００℃でオーステナ
イト化した慢、０．５℃／１ｎ以上の冷却速度で２００
℃以下まで冷却し、その盪、再度９５０〜１１００℃で
オーステナイト化して０．５℃／醜ｉｎ以上の冷却速度
で２００℃以下まで冷却した後、７００〜８００℃の湯
度で焼もどしを施すことを特徴とし、本発明に係るａｉ
％Ｃｒｌ極！！Ｊｍ鋼品の製造方法は、高Ｏｒフェライ
ト系耐熱鋼に特別に考慮した熱処理を施すことよりなり
、これによって高温強度および低温靭性ともに薄肉材と
同等以上となり、高″Ａ構造ＩＮ器用厚内材の製造に非
常に有用である。
第１図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明実施例にお
ける熱処理方法を示すそれぞれのグラフ、第２図は各熱
処理方法を施した試験片のシャルピー衝撃特性を比較し
たグラフである。
ける熱処理方法を示すそれぞれのグラフ、第２図は各熱
処理方法を施した試験片のシャルピー衝撃特性を比較し
たグラフである。
Claims (1)
- 重量％でＣ：０．０４〜０．１２％、Ｍｎ：０．１０〜
０．６０％、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｃｒ：８．
００〜１０．００％、Ｍｏ：０．８０〜１．５０％、Ｖ
：０．１０〜０．３０％、Ｎｂ：０．０４〜０．１０％
、Ｎ：０．０３〜０．０８％を含有し、残部は実質的に
Ｆｅからなるフェライト系耐熱鋼極厚鋼材に、最終熱処
理として、９５０〜１１００℃でオーステナイト化した
後、０．５℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で２００℃以下ま
で冷却し、その後、再度９５０〜１１００℃でオーステ
ナイト化して０．５℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で２００
℃以下まで冷却した後、７００〜８００℃の温度で焼も
どしを施すことを特徴とする低温靭性の優れた高Ｃｒ鋼
極厚鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24627786A JPS63100125A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 低温靭性の優れた高Ｃｒ鋼極厚鋼材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24627786A JPS63100125A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 低温靭性の優れた高Ｃｒ鋼極厚鋼材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63100125A true JPS63100125A (ja) | 1988-05-02 |
Family
ID=17146144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24627786A Pending JPS63100125A (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 低温靭性の優れた高Ｃｒ鋼極厚鋼材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63100125A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015033518A1 (ja) * | 2013-09-04 | 2015-03-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度ステンレス鋼管の製造方法および高強度ステンレス鋼管 |
| CN104451073A (zh) * | 2014-08-14 | 2015-03-25 | 内蒙古北方重工业集团有限公司 | 一种消除铁素体耐热钢中δ铁素体的热处理方法 |
-
1986
- 1986-10-15 JP JP24627786A patent/JPS63100125A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015033518A1 (ja) * | 2013-09-04 | 2015-03-12 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高強度ステンレス鋼管の製造方法および高強度ステンレス鋼管 |
| US10151012B2 (en) | 2013-09-04 | 2018-12-11 | Jfe Steel Corporation | High-strength stainless steel pipe |
| CN104451073A (zh) * | 2014-08-14 | 2015-03-25 | 内蒙古北方重工业集团有限公司 | 一种消除铁素体耐热钢中δ铁素体的热处理方法 |
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