JPS63145752A - 強度及びじん性に優れたオ−ステナイト系鉄合金 - Google Patents

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） この発明は、超電導発電機のローターなどに用いる、高
強度、高じん性でがっ非磁性であることが要求される構
造材料に適したオーステナイト系鉄合金に関する。

（従来の技術） 近年ガスタービンディスク、ブレード材等の高温機器材
料として、その高温強度が優れていることからＦｅ　−
Ｎｉ基Ｔ′析出強化型合金が使用されている。

一方超電導発電機などの常温から極低温までの温度範囲
において、高強度でしかも非磁性が要求される構造材料
にもＦｅ　−Ｎｉ基γ′析出強化型合金の適用が検討さ
れている。

Ｆｅ　−Ｎｉ基Ｔ′析出強化型合金は神戸製鋼枝軸ｖｏ
１３２　　Ｎ１１３　Ｐ、２０〜２３に示されるように
、通常、Ｎｓ　＋　Ｃｒ　＋　Ｍｏ及びＴｉを主な構成
元素とし、熱間加工後、９６５〜９９５℃の範囲の温度
に加熱し、ついで常温まで急冷する固溶化熱処理を行っ
た後、７００〜７６０℃にて時効処理を施して、金属間
化合物を析出させ、その後使用に供される。

上記の熱処理を施した状態での降伏応力は７０’Ｌｇｆ
／酊２前後、引張強さは１００　ｋｇｆ／鶴２前後２前
後なるが、衝撃値は引張り強さが高くなるにつれて低下
する傾向があり、さらに高強度でかつじん性の優れた鋼
を得ることは難しい。

一方Ｆｅ　−Ｎｉ基Ｔ′析出強化型合金は、従来耐熱合
金として使用されていたため、高温での強度改善の研究
は種々行われており、例えば特開昭５９−１４３０５２
号、同６０−９２４５６号公報に高温での延性やじん性
に優れる当該合金についての開示がある。

しかしこれら公報に開示の鋼は、主に高温強度を重視し
た成分系であり、常温での強度、じん性を改善すること
についての記ｉ！ｉない。

（発明が解決しようとする問題点） そこでとくに常温での強度、じん性に優れたＦｅ−Ｎｉ
基γ′析出強化型合金を提供することが、この発明の目
的である。

（問題点を解決するための手段） 発明者等はＦｅ　−Ｎｉ基γ′析出強化型合金の成分組
成について種々の実験・検討を重ねた結果、常温での強
度及びじん性を改善するにはＢを低減することがとくに
しん性の向上に有効であること、すなわちＢを多量に含
有するとじん性に有害な析出物を生成することが判明し
た。

またＮｂを含有させることにより強度及びじん性がさら
に改善されること、すなわちＮｂはＣと結びついて安定
な？ＩＣ型炭化物を形成しオーステナイト結晶粒を微細
化し強度及びじん性を向上させることも見い出した。

この発明は上記°知見に由来するものである。

すなわちこの発明は、Ｃ：　０．０６　ｗｔχ（以下単
に％と示す）以下、Ｓｉ　：　１．０％以下、Ｍｎ　：
　２．０％以下、Ｃｒ　：　１０〜１６％、Ｎｉ　：　
２２〜３０％、Ｍｏ　：　１．０〜２．０％、Ｖ　：　
０．１〜０．５　、Ｔｉ　：　２．０〜３．０　％、Ｂ
　：　０．０００９％以下及び、Ａｌ　：　０．１５〜
０．８０％を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からな
る強度及びじん性に優れたオーステナイト系鉄合金、及
び、Ｃ：　０．０６％以下、Ｓｉ　：　１．０％以下、
Ｍｎ　：　２．０％以下、Ｃｒ　：　１０〜１６％、Ｎ
ｉ　：　２２〜３０％、Ｍｏ　：　１．０〜２．０％、
Ｖ　：　０．１〜０．５％、Ｔｉ　：　２．０〜３．０
　％、Ｎｂ　：０．０２〜１．０％、Ｂ　：　０．００
０９％以下及び、＾ｌ：０．１５〜０．８０％を含み、
残部Ｐｅ及び不可避的不純物からなる強度及びじん性に
優れたオーステナイト系鉄合金である。

またこの発明に従う合金の製造は通常の手段によればよ
く、例えば溶製後のスラブに熱間圧延を施した鋼板に、
９６５〜９９５℃の温度に加熱後急冷する固溶化処理と
常法に従う時効処理を施すことが適合する。

なお時効処理は、使用条件に応じて１段又は２段時効を
行うことが有利である。

（作　用） 次に各成分の限定理由を示す。

Ｃ：　０．０６％以下 ＣはＴｉあるいはＮｂと結びついて安定なＭＣ型炭化物
を形成しオーステナイト結晶粒径を微細化するので若干
量必要であるが、０．００６％をこえるとじん性を劣化
させる上、ＴｉあるいはＮｂを過度に必要として合金の
析出硬化能を低下させるので、０．０６％以下に限定す
る。

Ｓｉ　：　１．０％以下 Ｓｉは合金製造上重要な脱酸剤であるが、１．０％をこ
える含有はじん性を劣化させるので１．０％以下とする
。

Ｍｎ　：２．０％以下 Ｍｎは、Ｓｉと同様に溶解精錬時の脱酸剤として、更に
熱間加工性を高める元素として重要な成分であるが、２
％をこえての含有は耐食性を劣化させるので、２％以下
とする。

Ｃｒ　：　１０　＝１６％ Ｃｒは強度向上に有効でありそのためには１０％以上の
含有が必要であるが、１６％をこえる含有はオーステナ
イト組織を不安定にするので１０〜１６％に限定する。

Ｎｉ　：　２２〜３０％ Ｎｉはオーステナイト形成元素で、さらにγ′相を析出
させて強度を上げる主元素であり、２２％以上含有させ
るが、３０％を超えて含有させてもより一層の効果は得
られないので経済性も考慮して上限を３０％とした。

Ｍｏ　：１．Ｏ〜２．０％ Ｍｏは固溶強化、析出強化の作用を有するため、常温お
よび高温強度改善には有効であり、１％以上の含有が必
要であるが、２％を越えての含有はじん性の低下を招く
ので１〜２％に限定した。

Ｖ：Ｑ、ｌ〜０．５％ ■は炭化物として析出強化作用を発揮するには０．１％
以上の含有が必要であるが、０．５％をこえて含有させ
ても効果は同様であるため上限を０．５％とした。

Ｔｉ　：２．Ｏ〜３．０％ ＴｉはＮｉ及びＡＩと結びついてγ′相を析出させ析出
強化に重要な役割を果たす元素であり、含有量が２．０
％未満では、その効果を期待できず、３％をこえるとじ
ん性の著しい劣化を招くので、２．０〜３．０％に限定
した。

Ｂ　：　０．０００９％以下 Ｂはクリープ特性を改善するものの、多量に添加すると
じん性を低下させるので０．０００９％以下とした。

＾１　：　０．１５〜０．８０％ ＡｔはＴｉ同様Ｔ′相を析出させ析出強化に重要な役割
を果たす元素であり、最低０．１５％の含有が必要であ
るが、０．８％をこえての含有はじん性を劣化させるの
で０．１５〜０．８０％に限定した。

Ｎｂ　：　０．０２〜１．０％ ＮｂはＣと結びついて安定な置型炭化物を形成し、オー
ステナイト結晶粒を微細化し、強度及びじん性を向上さ
せる。またＭＣ型のＮｂの析出によりＴｉＣの析出量が
少なくなるため、γ′相析出に必要なＴｉを有効に活用
できる。

該効果を期待するには最低０．０２％以上の含有が必要
であるが、１．０％をこえての含有はγ′相を不安定化
させるため、０．０２〜１．０％とした。

（実施例） 表１に示す化学成分からなる５０ｋｇ鋼塊を真空溶解炉
で溶製し、その後熱間圧延を経て２（ｈｍ厚とした鋼板
に、９８０℃Ｘ１ｈｒの加熱後水冷する固溶化熱処理と
表２に示す条件の時効処理を施し各種試験に供した。な
お時効処理は、実際の使用条件等を考慮して１段時効又
は２段時効とした。

各供試材の常温における引張試験結果、すなわち降伏強
さくＹ、Ｓ、）、引張強さくＴ、Ｓ、）、伸び（Ｅｌ）
及び絞り（ＲＡ）を調べた結果と２０℃でのシャルピー
衝撃試験結果、すなわちシャルピー吸収エネルギー（ｖ
Ｅｚ。）を調べた結果を表２に、また降伏強さ及び引張
強さとシャルピー吸収エネルギーとの関係を第１図及び
第２図から、この発明に従う鋼は従来鋼と同等かそれ以
上の強度と、従来鋼よりも優れたしん性をそなえること
がわかる。

（発明の効果） この発明によれば、超電導発電機などに好適な非磁性で
、しかも高強度、高じん性が要求される構造材料に有利
に適合する鋼を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明鋼及び従来鋼の降伏強さとシャルピー吸収
エネルギーとを示すグラフ、 第２図は発明鋼及び従来鋼の引張り強さとシャルピー吸
収エネルギーとを示すグラフで、ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０６ｗｔ％以下 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下 Ｃｒ：１０〜１６ｗｔ％、 Ｎｉ：２２〜３０ｗｔ％、 Ｍｏ：１．０〜２．０ｗｔ％、 Ｖ：０．１〜０．５ｗｔ％、 Ｔｉ：２．０〜３．０ｗｔ％、 Ｂ：０．０００９ｗｔ％以下及び Ａｌ：０．１５〜０．８０ｗｔ％ を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる強度及び
   じん性に優れたオーステナイト系鉄合金。 ２、Ｃ：０．０６ｗｔ％以下 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下 Ｍｎ：２．０ｗｔ％以下 Ｃｒ：１０〜１６ｗｔ％、 Ｎｉ：２２〜３０ｗｔ％、 Ｍｏ：１．０〜２．０ｗｔ％、 Ｖ：０．１〜０．５ｗｔ％、 Ｔｉ：２．０〜３．０ｗｔ％、 Ｎｂ：０．０２〜１．０ｗｔ％、 Ｂ：０．０００９ｗｔ％以下及び Ａｌ：０．１５〜０．８０ｗｔ％ を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる強度及び
   じん性に優れたオーステナイト系鉄合金。