JPS63128154A - 靭性の優れた高クロム耐熱鋼 - Google Patents
靭性の優れた高クロム耐熱鋼Info
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- JPS63128154A JPS63128154A JP27179986A JP27179986A JPS63128154A JP S63128154 A JPS63128154 A JP S63128154A JP 27179986 A JP27179986 A JP 27179986A JP 27179986 A JP27179986 A JP 27179986A JP S63128154 A JPS63128154 A JP S63128154A
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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。
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）
この発明は、火力発電所用、原子力発電所用、および化
学プラント用等として用いるための優れた靭性と強度を
有するフェライト系高クロム耐熱鋼に関するものである
。
学プラント用等として用いるための優れた靭性と強度を
有するフェライト系高クロム耐熱鋼に関するものである
。
（従来の技術）
火力発電所用、原子力発電所用、および化学プラント用
等として従来から使用されている著名な鋼種に５ＵＳ３
０４に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼がある
。しかし乍らこの系列の鋼は５５０℃以上の高温では安
定した性能を有するもののＮｉを重量％（以下単に％と
云う）で８％以上含有せしめるためコスト高は否めない
。一方安価なフェライト系耐熱鋼としては、５ＴＢＡ２
６鋼（９％Ｃｒ−１％Ｍｏ）もしくは５ＴＢＡ２４鋼（
２％％Ｃｒ−１％Ｍｏ）等が代替使用されることもある
が、高温強度や耐食性が不足するため従来から５２０℃
近辺が使用上限とされていた。もっともフェライト鋼の
高温強度と耐酸化性を向上せしめる努力も近年多く試み
られており、中でも、耐食、耐酸化性の向上に有効な元
素であるＣｒを８．０〜１２．０％程度まで増大せしめ
、更にＭＯ％ Ｗ％ Ｎｂ、■、Ｔａ等の強化元素を新
たに加えた鋼種が開発の主流を占めつつある。その例と
してＡＳＴＭ Ａ２１３ Ｔ９１鋼（９％Ｃｒ−１
％Ｍｏ−ＶＮｂ鋼）特公昭４９−８７６５ （低Ｃ−９
％Ｃｒ−１％Ｍｏ−ＶＮｂ鋼）、その他特公昭５７−１
５１８８、特公昭５７−３６３４１、特公昭６１−４１
７等があげられる。
等として従来から使用されている著名な鋼種に５ＵＳ３
０４に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼がある
。しかし乍らこの系列の鋼は５５０℃以上の高温では安
定した性能を有するもののＮｉを重量％（以下単に％と
云う）で８％以上含有せしめるためコスト高は否めない
。一方安価なフェライト系耐熱鋼としては、５ＴＢＡ２
６鋼（９％Ｃｒ−１％Ｍｏ）もしくは５ＴＢＡ２４鋼（
２％％Ｃｒ−１％Ｍｏ）等が代替使用されることもある
が、高温強度や耐食性が不足するため従来から５２０℃
近辺が使用上限とされていた。もっともフェライト鋼の
高温強度と耐酸化性を向上せしめる努力も近年多く試み
られており、中でも、耐食、耐酸化性の向上に有効な元
素であるＣｒを８．０〜１２．０％程度まで増大せしめ
、更にＭＯ％ Ｗ％ Ｎｂ、■、Ｔａ等の強化元素を新
たに加えた鋼種が開発の主流を占めつつある。その例と
してＡＳＴＭ Ａ２１３ Ｔ９１鋼（９％Ｃｒ−１
％Ｍｏ−ＶＮｂ鋼）特公昭４９−８７６５ （低Ｃ−９
％Ｃｒ−１％Ｍｏ−ＶＮｂ鋼）、その他特公昭５７−１
５１８８、特公昭５７−３６３４１、特公昭６１−４１
７等があげられる。
しかし、これら高クロムフェライト鋼に共通して言える
ことは低温靭性が劣ることである。中でもフェライト系
の８〜１２％Ｃｒ！１２１は、低Ｃｒｌに比較して靭性
が低いことが知られている。そこでこの対策として低温
焼準もしくは高温焼戻しの如き熱処理法の改善、又は特
開昭５９−１０２５６のようなＡ１を添加して介在物の
調整を図るもの、特開昭５６−１３４６６、特公昭５７
−３６３４１の如（Ｎｉを添加し相の安定を図ったもの
が提案されている。
ことは低温靭性が劣ることである。中でもフェライト系
の８〜１２％Ｃｒ！１２１は、低Ｃｒｌに比較して靭性
が低いことが知られている。そこでこの対策として低温
焼準もしくは高温焼戻しの如き熱処理法の改善、又は特
開昭５９−１０２５６のようなＡ１を添加して介在物の
調整を図るもの、特開昭５６−１３４６６、特公昭５７
−３６３４１の如（Ｎｉを添加し相の安定を図ったもの
が提案されている。
しかし乍らＡ１については添加による強度の低下は少な
いものの靭性の向上効果は充分でなく、その他の方法は
靭性は向上するもののクリープ強度の低下は避けられず
、結局、優れた高温強度と良好な靭性の双方を兼ね備え
た高クロム耐熱鋼は未だ得られていないのが現状である
。
いものの靭性の向上効果は充分でなく、その他の方法は
靭性は向上するもののクリープ強度の低下は避けられず
、結局、優れた高温強度と良好な靭性の双方を兼ね備え
た高クロム耐熱鋼は未だ得られていないのが現状である
。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は°、前述したような従来技術の現状に鑑み創案
されたものであり、従来のフェライト系耐熱鋼と同程度
の強度と耐食性を存し、且つ靭性のより優れた高クロム
フェライト系耐熱鋼の製造方法の提供を目的とする。
されたものであり、従来のフェライト系耐熱鋼と同程度
の強度と耐食性を存し、且つ靭性のより優れた高クロム
フェライト系耐熱鋼の製造方法の提供を目的とする。
「発明の構成」
（問題点を解決するための手段）
本発明は基本的には低Ｍｎ−１２％Ｃｒ −Ｍｏ −Ｗ
系耐熱鋼について、小量のＴｉ等を添加したことに特徴
があり、前述の目的を達成せしめるために、重量％で Ｃ： ０．０６〜０．１５％ Ｓｉ ： ０．５０
％以下Ｃｒ ： ６．０〜１３．５％ Ｍｏ ：
０．３５〜０．８５％Ｗ ： ０．９０％以下
Ｖ：０．１５〜０．３０％Ｎｂ ： ０．０１〜０．１
０％ Ｔｉ ： ０．００１〜０．１％を含み、且
つＭＯ＋各Ｗ ： ０．８０〜１．３０％を満足し残部
はＦｅおよび不可避的な不純物とからなる靭性の優れた
高クロム耐熱鋼。
系耐熱鋼について、小量のＴｉ等を添加したことに特徴
があり、前述の目的を達成せしめるために、重量％で Ｃ： ０．０６〜０．１５％ Ｓｉ ： ０．５０
％以下Ｃｒ ： ６．０〜１３．５％ Ｍｏ ：
０．３５〜０．８５％Ｗ ： ０．９０％以下
Ｖ：０．１５〜０．３０％Ｎｂ ： ０．０１〜０．１
０％ Ｔｉ ： ０．００１〜０．１％を含み、且
つＭＯ＋各Ｗ ： ０．８０〜１．３０％を満足し残部
はＦｅおよび不可避的な不純物とからなる靭性の優れた
高クロム耐熱鋼。
をここに提供する。
即ち、この組成により高温強度と耐食性を有し、且つ靭
性のより優れた高クロム耐熱鋼が得られるものである。
性のより優れた高クロム耐熱鋼が得られるものである。
（作用）
先ず、特許請求の範囲に記載の数値限定の理由について
説明する。
説明する。
Ｃ：Ｃは０．０６％未満の添加では高温強度向上の効果
がみられず、又、過度の添加は溶接性を著しく害するた
め０６１５％を上限とする。
がみられず、又、過度の添加は溶接性を著しく害するた
め０６１５％を上限とする。
Ｓｔ ： Ｓｉは耐酸化性を向上せしめ、脱酸作用、良
好な鋳造性をも併せ有している。しかし多量の添加は強
度、靭性を低下させ第二相析出の促進を招くので０．５
０％を上限とした。
好な鋳造性をも併せ有している。しかし多量の添加は強
度、靭性を低下させ第二相析出の促進を招くので０．５
０％を上限とした。
Ｃｒ：高温度、特に６００℃以上で十分な耐食性、耐酸
化性を保持するためには少なくとも６．０％以上の添加
が必要である。しかし１３．５％以上の添加では靭性お
よび長時間のクリープ強度が著しく低下するのでこれを
上限とした。
化性を保持するためには少なくとも６．０％以上の添加
が必要である。しかし１３．５％以上の添加では靭性お
よび長時間のクリープ強度が著しく低下するのでこれを
上限とした。
Ｍｏ ： Ｍｏの添加は固溶強化元素として高温強度向
上に寄与するが、Ｗと併用しない単独の添加では０．３
５％以下では効果が期待できず、一方０．８５％以上添
加すると使用時に脆化相の析出が促進されるのでこれを
上限とした。
上に寄与するが、Ｗと併用しない単独の添加では０．３
５％以下では効果が期待できず、一方０．８５％以上添
加すると使用時に脆化相の析出が促進されるのでこれを
上限とした。
Ｗ：固溶強化元素として高温強度向上に寄与する。
Ｍｏとの複合効果が大きい。上限の０．９％はＭ。
の添加量の関係から規制される数字である。
Ｍｏ＋％Ｗ：Ｍｏ、Ｗは夫々高温強度向上に寄与するが
、複合添加はどその効果が大きい。しかしＭｏ＋％Ｗが
１，３％を越しても添加に伴う強度の向上はみられずコ
スト高を招く。又、０．８％未満の添加では０．８％以
上の添加に比較して充分な高温強度が得られないので０
．８０％を下限とした。
、複合添加はどその効果が大きい。しかしＭｏ＋％Ｗが
１，３％を越しても添加に伴う強度の向上はみられずコ
スト高を招く。又、０．８％未満の添加では０．８％以
上の添加に比較して充分な高温強度が得られないので０
．８０％を下限とした。
Ｖ：炭化物形成元素として高温強度向上に寄与する。０
．１５％未満では効果が少なく 、０．３０％以上では
溶接性を損ない強度も低下する。
．１５％未満では効果が少なく 、０．３０％以上では
溶接性を損ない強度も低下する。
Ｎｂ：Ｖと同様に高温強度を向上させる。０．０１％未
満の添加では充分な強度が得られず、又、０．１０％以
上では靭性を著しく害する他高温強度も低下する。
満の添加では充分な強度が得られず、又、０．１０％以
上では靭性を著しく害する他高温強度も低下する。
Ｔｉ ： Ｔｉの添加は本発明の特徴の１つであり、微
量の添加で鋼組織の微細化が図られ併せて靭性の向上に
寄与する。しかし、０．００１％未満の添加では充分な
効果はみられず０．１％を越えると高温強度の低下が著
しいのでこれを上限とした。
量の添加で鋼組織の微細化が図られ併せて靭性の向上に
寄与する。しかし、０．００１％未満の添加では充分な
効果はみられず０．１％を越えると高温強度の低下が著
しいのでこれを上限とした。
尚、鋼中の元素として特許請求の範囲で特定しなかった
ものとして窒素があり、その含有量は殆どが０．０２％
未満であり、実施例では０．００２〜ｏ、ｏｏｓ％の範
囲であり極めて微量であることも本発明の目的達成には
寄与している。
ものとして窒素があり、その含有量は殆どが０．０２％
未満であり、実施例では０．００２〜ｏ、ｏｏｓ％の範
囲であり極めて微量であることも本発明の目的達成には
寄与している。
（実施例）
本発明鋼１２種類、比較鋼の１７種類の供試鋼は、全て
１５０ ｋｇ真空炉で溶製し、５０ｋｇインゴットに分
注した。インゴットは１１５０℃に加熱し熱間圧延で板
厚１３１ｍに仕上げた（圧下率９１％）。次いで各供試
材とも１０５０℃で４０分間焼重した後７８０℃で９０
分の焼戻しを行なった。
１５０ ｋｇ真空炉で溶製し、５０ｋｇインゴットに分
注した。インゴットは１１５０℃に加熱し熱間圧延で板
厚１３１ｍに仕上げた（圧下率９１％）。次いで各供試
材とも１０５０℃で４０分間焼重した後７８０℃で９０
分の焼戻しを行なった。
（但し、比較鋼阻１７については熱処理温度の影響を調
べる目的で１０３０℃で焼準し８００℃焼戻しを施した
。） クリープ破断試験は、各供試材とも６００℃で応力水準
を４〜５レベルにふらし１０４時間破断応力を外挿した
。シャルピー試験は、１鋼種につき１５〜２０本のテス
トを行ない破面遷移温度（ｖＴｒｓ）を求めた。
べる目的で１０３０℃で焼準し８００℃焼戻しを施した
。） クリープ破断試験は、各供試材とも６００℃で応力水準
を４〜５レベルにふらし１０４時間破断応力を外挿した
。シャルピー試験は、１鋼種につき１５〜２０本のテス
トを行ない破面遷移温度（ｖＴｒｓ）を求めた。
第１表は各供試鋼の化学組成および実験結果を示す。
第１図は、Ｔｉ添加量と靭性の改善度を示す関係図であ
り、０．１％Ｃ−０，２％５ｉ−１２％Ｃｒ −Ｍｏ
−Ｗ−ＶＺを基本組成としこれにＴｉを種々変化させて
添加し靭性の改善度を調べたもので、これは第１表の本
発明鋼のＡ−Ｆに相当するが、Ｔｉ ０．００１〜０．
１％の添加範囲が好ましいことが分かる。
り、０．１％Ｃ−０，２％５ｉ−１２％Ｃｒ −Ｍｏ
−Ｗ−ＶＺを基本組成としこれにＴｉを種々変化させて
添加し靭性の改善度を調べたもので、これは第１表の本
発明鋼のＡ−Ｆに相当するが、Ｔｉ ０．００１〜０．
１％の添加範囲が好ましいことが分かる。
本願における靭性の改善度は、本発明鋼Ａ−Ｆ、比較鋼
２．３および４のＴｉ添加鋼種と比較鋼１の無添加材の
破面遷移温度との差で定義する。
２．３および４のＴｉ添加鋼種と比較鋼１の無添加材の
破面遷移温度との差で定義する。
第２図に各供試材について行なった６００℃×１０４時
間クリープ破断応力の低下率と靭性改善度の関係を示す
。
間クリープ破断応力の低下率と靭性改善度の関係を示す
。
本願でいうクリープ破断応力の低下率は、Ｔｉ添加材の
クリープ破断応力／ Ｔ ｉ無添加材のクリープ破断応
力で定義した。第２図で、例えば■の記号は比較鋼８と
比較した本発明鋼Ｊの結果を示し、（９は比較鋼１と比
較した比較ｗ４１３の結果を意味するものである。
クリープ破断応力／ Ｔ ｉ無添加材のクリープ破断応
力で定義した。第２図で、例えば■の記号は比較鋼８と
比較した本発明鋼Ｊの結果を示し、（９は比較鋼１と比
較した比較ｗ４１３の結果を意味するものである。
以上を総合判断してみると、Ｔｉを０．００２〜０．０
９５％の範囲で添加した本発明ｗ４Ａ〜Ｆの６種につい
てはＴｉ無添加である比較鋼１に比較して高温強度の低
下は少ない反面、ｖＴｒｓは２０℃以上向上しているこ
とが分かる。又、低ＣであるＧ＠Ｃｒ含Ｃｒが夫’ｒ
８．１％、６．３ ％”ｔ’アルＨｗ４、■鋼、Ｍｏと
Ｗの添加量を変えたＪ＠、に鋼、Ｎｂ含有量の高いＬ鋼
も約０．０１〜０．０２％のＴｉを含有しているため比
較鋼５〜ｌＯと比較して大巾な靭性の向上が認められ、
強度の低下は極めて少ないことが確認された。
９５％の範囲で添加した本発明ｗ４Ａ〜Ｆの６種につい
てはＴｉ無添加である比較鋼１に比較して高温強度の低
下は少ない反面、ｖＴｒｓは２０℃以上向上しているこ
とが分かる。又、低ＣであるＧ＠Ｃｒ含Ｃｒが夫’ｒ
８．１％、６．３ ％”ｔ’アルＨｗ４、■鋼、Ｍｏと
Ｗの添加量を変えたＪ＠、に鋼、Ｎｂ含有量の高いＬ鋼
も約０．０１〜０．０２％のＴｉを含有しているため比
較鋼５〜ｌＯと比較して大巾な靭性の向上が認められ、
強度の低下は極めて少ないことが確認された。
Ｔｉ添加量が０．００１％以下の比較鋼２は比較鋼１と
比べ靭性の向上は認められずまたＴｔｉｌが０．１％を
超える３鋼、４鋼は強度の低下が著しい。
比べ靭性の向上は認められずまたＴｔｉｌが０．１％を
超える３鋼、４鋼は強度の低下が著しい。
比較鋼１１．１２はＣｒ添加量を１４％まで上げたもの
であるが高強度は維持されているものの靭性におけるＴ
ｉ添加の効果が認められない。
であるが高強度は維持されているものの靭性におけるＴ
ｉ添加の効果が認められない。
比較鋼１３〜１６は夫々強化元素Ｃ，Ｍｏ＋％Ｗ。
Ｖ、Ｎｂを比較鋼１と比較し大巾に低減させたものであ
るがＴｉ添加の向上は認められるがクリープ強度の低下
が著しい。
るがＴｉ添加の向上は認められるがクリープ強度の低下
が著しい。
尚、比較鋼１７は１と同一成分の供試材を低温重重、高
温焼戻しした例であるが靭性は向上したもののクリープ
強度は大巾に低下した例である。
温焼戻しした例であるが靭性は向上したもののクリープ
強度は大巾に低下した例である。
「発明の効果」
以上詳述したように、本発明で規定した組成範囲の高ク
ロム耐熱鋼は、従来公知の高クロム耐熱鋼と同等の強度
、耐食性を維持しつつ、しかも優れた靭性を具備してい
るのでその適用範囲は、火力発電所用、原子力発電所用
、化学プラント用等のみに止まらず、各種ボイラーの主
蒸気管等々特に高靭性の要求されるあらゆる分野に好適
の鋼材を提供し得ることができる。
ロム耐熱鋼は、従来公知の高クロム耐熱鋼と同等の強度
、耐食性を維持しつつ、しかも優れた靭性を具備してい
るのでその適用範囲は、火力発電所用、原子力発電所用
、化学プラント用等のみに止まらず、各種ボイラーの主
蒸気管等々特に高靭性の要求されるあらゆる分野に好適
の鋼材を提供し得ることができる。
第１図はＴｔ添加量と靭性の関係を示す図面であり、第
２図はクリープ破断応力の低下率と靭性の改善度を示す
関係図である。
２図はクリープ破断応力の低下率と靭性の改善度を示す
関係図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 重量％で Ｃ：０．０６〜０．１５％ Ｓｉ：０．５０％以下 Ｃｒ：６．０〜１３．５％ Ｍｏ：０．３５〜０．８
５％ Ｗ：０．９０％以下 Ｖ：０．１５〜０．３０
％ Ｎｂ：０．０１〜０．１０％ Ｔｉ：０．００１〜０．
１％ を含み、且つＭｏ＋１／２Ｗ：０．８０〜１．３０％を
満足し残部はＦｅおよび不可避的な不純物とからなる靭
性の優れた高クロム耐熱鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27179986A JPS63128154A (ja) | 1986-11-17 | 1986-11-17 | 靭性の優れた高クロム耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27179986A JPS63128154A (ja) | 1986-11-17 | 1986-11-17 | 靭性の優れた高クロム耐熱鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63128154A true JPS63128154A (ja) | 1988-05-31 |
Family
ID=17505014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27179986A Pending JPS63128154A (ja) | 1986-11-17 | 1986-11-17 | 靭性の優れた高クロム耐熱鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63128154A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2270926B (en) * | 1992-09-23 | 1996-09-25 | Outokumpu Copper Radiator Stri | Alloys for brazing |
| JP2014001702A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Toshiba Corp | 蒸気弁装置およびその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55110758A (en) * | 1979-02-20 | 1980-08-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | High temperature use chromium steel |
| JPS62103345A (ja) * | 1985-07-09 | 1987-05-13 | Toshio Fujita | 高温用蒸気タ−ビンロ−タとその製造方法 |
-
1986
- 1986-11-17 JP JP27179986A patent/JPS63128154A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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