JPS63186853A - 酸化物分散強化型高クロム鋼 - Google Patents
酸化物分散強化型高クロム鋼Info
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- JPS63186853A JPS63186853A JP30649886A JP30649886A JPS63186853A JP S63186853 A JPS63186853 A JP S63186853A JP 30649886 A JP30649886 A JP 30649886A JP 30649886 A JP30649886 A JP 30649886A JP S63186853 A JPS63186853 A JP S63186853A
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Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、高温強度と靭性の優れた高クロム鋼、特に
核融合炉の第一壁用材料に好適な高温強度と靭性の優れ
た高クロム鋼に関するものである。
核融合炉の第一壁用材料に好適な高温強度と靭性の優れ
た高クロム鋼に関するものである。
一般に、核融合炉の第一壁用材料として、次のものが適
用されると考えられている。
用されると考えられている。
サンドビック社(スエーデン)製のHT−9鋼(Cr:
12%、Mai1%、w : 0.5%、V :0.3
%、Ni:0.5%、残部がFe及び不可避不純物)。
12%、Mai1%、w : 0.5%、V :0.3
%、Ni:0.5%、残部がFe及び不可避不純物)。
前記の鋼は、フェライト鋼で、このフェライト鋼のみが
中性子照射による膨れ現象(スエリング現象と呼ばれる
。以下スエリングと云う。)が小さいことが確められて
おり、核融合炉の第一壁用として有望な材料である。
中性子照射による膨れ現象(スエリング現象と呼ばれる
。以下スエリングと云う。)が小さいことが確められて
おり、核融合炉の第一壁用として有望な材料である。
フェライト鋼は、オーステナイト鋼に較べて、高温強度
が低い欠点及び脆化しやすい欠点をもっている。一方に
おいて高密度中性子照射の環境下では銹導放射能を生ぜ
しめない目的で、Mo、 Ni、Nb、等の元素を合金
元素として添加することが、制限されるので、従来にな
い合金設計が必要となツタ、 ソコテUsvs−1(C
: 0.1t%、V : 1.5%、Cr:2.5%、
残部がFe及び不可避不純物から成る)が核融合炉の第
一壁用材料として提案されている。
が低い欠点及び脆化しやすい欠点をもっている。一方に
おいて高密度中性子照射の環境下では銹導放射能を生ぜ
しめない目的で、Mo、 Ni、Nb、等の元素を合金
元素として添加することが、制限されるので、従来にな
い合金設計が必要となツタ、 ソコテUsvs−1(C
: 0.1t%、V : 1.5%、Cr:2.5%、
残部がFe及び不可避不純物から成る)が核融合炉の第
一壁用材料として提案されている。
(AIME 1984 P2O1〜P2O3,Proc
eedings of Topi−cal Confe
rence on Ferritic A11ays
for use 1nNuclear Energ7
Technology: N、M、Ghanie
n、 A。
eedings of Topi−cal Confe
rence on Ferritic A11ays
for use 1nNuclear Energ7
Technology: N、M、Ghanie
n、 A。
5habaik 、 M、Z、Yousseb)が、高
温強度が不充分であり、最高使用温度は約520℃に過
ぎない(JIS−STAB24相当)。
温強度が不充分であり、最高使用温度は約520℃に過
ぎない(JIS−STAB24相当)。
更に核融合炉の第一壁用材料として次の成分の鋼が提案
されている。 Cr: 9%、W:2%、■:0.25
%、C: 0.1%を含み残部がFe及び不可避不純物
からなる鋼(Journal of Metals1!
383 Oct。
されている。 Cr: 9%、W:2%、■:0.25
%、C: 0.1%を含み残部がFe及び不可避不純物
からなる鋼(Journal of Metals1!
383 Oct。
P1O〜P33 rsteels for Fu
+ion Reactor Appli−catio
ns J R,L、KIuch and M、P、Ta
naka) 、この鋼もクリープ強度が不充分である。
+ion Reactor Appli−catio
ns J R,L、KIuch and M、P、Ta
naka) 、この鋼もクリープ強度が不充分である。
従来のフェライト鋼は耐スエリング性には優れているが
高温強度が低かった。又従来のオーステナイト鋼は高温
強度に優れているが耐スエリング性が劣っていた。
高温強度が低かった。又従来のオーステナイト鋼は高温
強度に優れているが耐スエリング性が劣っていた。
本発明は、従来よりも高い高温強度と靭性とを有し、か
つフェライト鋼であることにより中性子照射を受けた際
スエリングの小さい鋼を提供することを目的とするもの
である。
つフェライト鋼であることにより中性子照射を受けた際
スエリングの小さい鋼を提供することを目的とするもの
である。
本発明の酸化物分散強化型高クロム鋼は次の如くである
。
。
第1発明鋼は、Feの合金であり重量基準でC: 0.
04〜0.15% Mn: 3.0%以下 S : 0.01%以下 W:0.5〜3.0% Si: 1.0%以下 P : 0.02%以下 Cr: 6.0 〜13.0% Y2O30,1〜5.0 % 残部がFe及び不可避不純物から成る合金であり、Y2
O3は粒径in以下の粒子として分散させた醜化物分散
強化型高クロム鋼。
04〜0.15% Mn: 3.0%以下 S : 0.01%以下 W:0.5〜3.0% Si: 1.0%以下 P : 0.02%以下 Cr: 6.0 〜13.0% Y2O30,1〜5.0 % 残部がFe及び不可避不純物から成る合金であり、Y2
O3は粒径in以下の粒子として分散させた醜化物分散
強化型高クロム鋼。
第2発明鋼は、前述の第1発明鋼に旧=5.0%以下を
含むことを加え、Y2O3を粒径lQ以下の粒子として
分散させた醜化物分散強化型高クロム鋼。
含むことを加え、Y2O3を粒径lQ以下の粒子として
分散させた醜化物分散強化型高クロム鋼。
第3発明鋼は、前述の第1発明鋼にTa:0.02〜0
.5%、V :0.01〜0.5%のうち1種又は2種
を含むことを加え、 y2o3粒径11以下の粒子とし
て分散させた酸化物分散強化型高クロム鋼。
.5%、V :0.01〜0.5%のうち1種又は2種
を含むことを加え、 y2o3粒径11以下の粒子とし
て分散させた酸化物分散強化型高クロム鋼。
第4発明鋼は、前述の第1発明鋼にNi:5.0%以下
Ta:0.02〜0.5%のうち1種又は2種を含むこ
とを加え、Y2O3を粒径111a以下の粒子として分
散させた酸化物分散強化型高クロム鋼である。
Ta:0.02〜0.5%のうち1種又は2種を含むこ
とを加え、Y2O3を粒径111a以下の粒子として分
散させた酸化物分散強化型高クロム鋼である。
第5発明鋼は前述の第1発明鋼にNi:5%以下、V
: 0.01〜0.5%の1種または2種を含むことを
加え、Y2O3を粒径lQ以下の粒子として分散させた
醜化物分散強化型高クロム鋼である。
: 0.01〜0.5%の1種または2種を含むことを
加え、Y2O3を粒径lQ以下の粒子として分散させた
醜化物分散強化型高クロム鋼である。
次に本願発明鋼の作用および合金組成成分の限定理由に
ついて述べる。
ついて述べる。
■第一発明(基本組r&)
C:炭化物を生じせしめることが、本発明鋼においては
、靭性を低下せしめる。炭化物を生じせしめないために
は、0.15%以下であること必要である。ただし06
04%未満では強度が低下するので、その範囲を0.0
4〜0.15%と定めた。
、靭性を低下せしめる。炭化物を生じせしめないために
は、0.15%以下であること必要である。ただし06
04%未満では強度が低下するので、その範囲を0.0
4〜0.15%と定めた。
5i11%を超えると靭性を低下せしめるので、その範
囲を1%以下とした。
囲を1%以下とした。
Mn:3%を超えると、Ac1変態点が低下し、均一な
プルテンサイド組織が得難くなるので、その範囲を3%
以下と定めた。
プルテンサイド組織が得難くなるので、その範囲を3%
以下と定めた。
P:粒界に偏析して脆化させるので少い程よいが工業的
には一応の目標値を定めて、その範囲を0.020%以
下と定めた。
には一応の目標値を定めて、その範囲を0.020%以
下と定めた。
S:硫化物となって非金属介在物になって靭性を低下さ
せるので、その範囲を0.01%以下とした。
せるので、その範囲を0.01%以下とした。
Cr:高温水中の耐食性を得るためには最低6%を必要
とする。ただし、13%を超えると、靭性を得てかつ焼
き入れ焼き戻し組織を得ることが困難となるので、その
範囲を6〜13%と定めた。
とする。ただし、13%を超えると、靭性を得てかつ焼
き入れ焼き戻し組織を得ることが困難となるので、その
範囲を6〜13%と定めた。
W:高温強度を上げるためには、最小限0.5%必要で
あるが、3%を超えると焼入−相組織を得ることが困難
になるので、その範囲を0.5〜3.0%と定めた。
あるが、3%を超えると焼入−相組織を得ることが困難
になるので、その範囲を0.5〜3.0%と定めた。
Y2O3: Y2O3は粒径1g以下の粒子として合金
中に分散して強度を上昇させる。0.1%未満の添加量
では効果が小さく、5%を超えると靭性が低下する0粒
径についても1間を超えると疲労特性が悪化する。
中に分散して強度を上昇させる。0.1%未満の添加量
では効果が小さく、5%を超えると靭性が低下する0粒
径についても1間を超えると疲労特性が悪化する。
■第二発明鋼は、第−発明鋼の元素の他に、旧:5%を
含む。
含む。
Ni:靭性の向上のために添加するが誘導放射能を発生
するので上限を5%とした。
するので上限を5%とした。
■第三発明鋼は、第−発明鋼の元素の他に、Ta二0.
02〜0.5%、V :0.01〜0.5%のうち1種
又は2種を含む。
02〜0.5%、V :0.01〜0.5%のうち1種
又は2種を含む。
Ta:高温強度を高めるためには、最小限0.02%必
要であるが、0.5%を超えると靭性が低下するので、
その範囲を0.02〜0.5%と定めた。
要であるが、0.5%を超えると靭性が低下するので、
その範囲を0.02〜0.5%と定めた。
■=高温強度を高めるためには、最小限0.01%必要
であるが、0.5%を超えると靭性が低下するので、そ
の範囲を0.01〜0.5%とした。
であるが、0.5%を超えると靭性が低下するので、そ
の範囲を0.01〜0.5%とした。
■第四発明鋼は、第−発明鋼の元素の他に旧:5%以下
を加え、かつTa:0.02〜0.5%のうち1種また
は2種を含む。
を加え、かつTa:0.02〜0.5%のうち1種また
は2種を含む。
■第3発明鋼は、第−発明銅元素の他にNi:5%以下
、V : 0.01〜0.5%のうち1種または2種を
含む。
、V : 0.01〜0.5%のうち1種または2種を
含む。
Ni、 Ta、 V:の夫々の作用は前述の通りである
。
。
次に本発明の実施例について述べる。
表1に示す、本発明合金組成を有する合金は、Fe、
14r+、 Cr、 W、 Ta、Vは金属粉で、Cは
黒鉛粉で、Y2O3はY2O3粉から、次の手順で作っ
た0合計6.5kgの粉末を38!Lのアトライターで
180kgのスチールポールを用いて200rpmの回
転数で20hr混合し、Φ80X15hmの炭素鋼のキ
ャンに入れ熱間押し出しによりΦ30とすることにより
得た。
14r+、 Cr、 W、 Ta、Vは金属粉で、Cは
黒鉛粉で、Y2O3はY2O3粉から、次の手順で作っ
た0合計6.5kgの粉末を38!Lのアトライターで
180kgのスチールポールを用いて200rpmの回
転数で20hr混合し、Φ80X15hmの炭素鋼のキ
ャンに入れ熱間押し出しによりΦ30とすることにより
得た。
比較合金の一部は50kg高周波炉にて溶製し、熱間圧
延をすることによって得た。
延をすることによって得た。
靭性についてはシャルビ吸収エネルギー遷移温度を求め
た。
た。
高温強度については550℃で20kgf/ m m’
の応力のときのクリープ破断時間によつそ評価した。
の応力のときのクリープ破断時間によつそ評価した。
その結果を表1に示す、また、第1図にクリープ破断強
度とY2O3含有量との関係を示す、 Y2O3を分散
させた鋼はY2O3を含有しない鋼に較べて、高温強度
が顕著に高まる0図中比較鋼22.23.24.25、
27、も十分な高温強度を有しているが、靭性が低い、
この理由は、夫々、鋼22はWを過剰に含むこと、鋼2
3はCrを過剰に含むこと、鋼24はTaを過剰に含む
こと、鋼25は■を過剰に含むこと、鋼27はY2O3
を過剰に含むことにある。これに比較し本発明鋼1〜2
Iは、高温強度が十分であり、かつ靭性も十分である。
度とY2O3含有量との関係を示す、 Y2O3を分散
させた鋼はY2O3を含有しない鋼に較べて、高温強度
が顕著に高まる0図中比較鋼22.23.24.25、
27、も十分な高温強度を有しているが、靭性が低い、
この理由は、夫々、鋼22はWを過剰に含むこと、鋼2
3はCrを過剰に含むこと、鋼24はTaを過剰に含む
こと、鋼25は■を過剰に含むこと、鋼27はY2O3
を過剰に含むことにある。これに比較し本発明鋼1〜2
Iは、高温強度が十分であり、かつ靭性も十分である。
本実験では、添加する酸化物としてY2O3のみを対象
としたが、Y2O3と比重がほぼ等しく、母相と反応し
ないと考えられる、Ce2O3、LaO3、BaZ r
03、Zr2O3、CaZrO2、A、f! 203
、 Cr2O3、Yb2O3でY2O3の一部ないし全
部を置換しても、本発明と同等の高強度材が得られるこ
とは明らかである。
としたが、Y2O3と比重がほぼ等しく、母相と反応し
ないと考えられる、Ce2O3、LaO3、BaZ r
03、Zr2O3、CaZrO2、A、f! 203
、 Cr2O3、Yb2O3でY2O3の一部ないし全
部を置換しても、本発明と同等の高強度材が得られるこ
とは明らかである。
本発明の高温強度の優れた酸化物分散強化型高クロム鋼
は、現在の核融合炉の第一壁用材料に使用されているオ
ーステナイト鋼に比べて、フェライト鋼であるため耐ス
エリング性に優れており。
は、現在の核融合炉の第一壁用材料に使用されているオ
ーステナイト鋼に比べて、フェライト鋼であるため耐ス
エリング性に優れており。
かつ従来のフェライト鋼と較べて高温強度が高く靭性も
優れており、低放射化であり、核融合実験炉の第−壁用
鋼として使用されることが有望である。
優れており、低放射化であり、核融合実験炉の第−壁用
鋼として使用されることが有望である。
又応用分野としてボイラ用鋼、原子炉二次系のるもので
ある。
ある。
第1図は、実施例におけるY2O3の含有量と、クリー
プ破断時間(単位hr)の散布図である。
プ破断時間(単位hr)の散布図である。
Claims (5)
- (1)重量基準にて、C:0.04〜0.15%、Mn
:3.0%以下、S:0.01%以下、W:0.5〜3
.0%、Si:1.0%以下、P:0.02%以下、C
r:6.0〜13.0%、Y_2O_3:0.1〜5.
0%を含み、残部がFe及び不可避不純物から成り、Y
_2O_3を粒径1μm以下の粒子として分散させた酸
化物分散強化型高クロム鋼。 - (2)重量基準にて、C:0.04〜0.15%、Mn
:3.0%以下、S:0.01%以下、W:0.5〜3
.0%、Si:1.0%以下、P:0.02%以下、C
r:6.0〜13.0%、Y_2O_3:0.1〜5.
0%を含み、かつNi:5.0%以下を含み、残部がF
e及び不可避不純物から成り、Y_2O_3を粒径1μ
m以下の粒子として分散させた酸化物分散強化型高クロ
ム鋼。 - (3)重量基準にて、C:0.04〜0.15%、Mn
:3.0%以下、S:0.01%以下、W:0.5〜3
.0%、Si:1.0%以下、P:0.02%以下、C
r:6、0〜13.0%、Y_2O_3:0.1〜5.
0%を含み、かつTa:0.02〜0.5%、V:0.
01〜0.5%の1種または2種を含み、残部がFe及
び不可避不純物から成り、Y_2O_3を粒径1μm以
下の粒子として分散させた酸化物分散強化型高クロム鋼
。 - (4)重量基準にて、C:0.04〜0.15%、Mn
:3.0%以下、S:0.01%以下、W:0.5〜3
.0%、Si:1.0%以下、P:0.02%以下、C
r:6.0〜13.0%、Y_2O_3:0.1〜5.
0%を含み、かつNi:5.0%以下、Ta:0.02
〜0.5%の1種または2種を含み、残部がFe及び不
可避不純物から成り、Y_2O_3を粒径1μm以下の
粒子として分散させた酸化物分散強化型高クロム鋼。 - (5)重量基準にて、C:0.04〜0.15%、Mn
:3.0%以下、S:0.01%以下、W:0.5〜3
.0%、Si:1.0%以下、P:0.02%以下、C
r:6.0〜13.0%、Y_2O_3:0.1〜5.
0%を含み、かつNi:5.0%以下、V:0.01〜
0.5%の1種または2種を含み、残部がFe及び不可
避不純物から成り、Y_2O_3を粒径1μm以下の粒
子として分散させた酸化物分散強化型高クロム鋼。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22802386 | 1986-09-29 | ||
JP61-228023 | 1986-09-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63186853A true JPS63186853A (ja) | 1988-08-02 |
Family
ID=16869982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30649886A Pending JPS63186853A (ja) | 1986-09-29 | 1986-12-24 | 酸化物分散強化型高クロム鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63186853A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01287252A (ja) * | 1988-05-11 | 1989-11-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 焼結分散強化型フェライト系耐熱鋼 |
JPH05247587A (ja) * | 1992-03-03 | 1993-09-24 | Nippon Steel Corp | 低放射化高強度耐熱鋼板 |
FR2777020A1 (fr) * | 1998-04-07 | 1999-10-08 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'un alliage ferritique - martensitique renforce par dispersion d'oxydes |
CN112481544A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-03-12 | 上海大学 | 一种高密度氧化物弥散强化钢的制备方法 |
JP2021095625A (ja) * | 2019-12-18 | 2021-06-24 | ケプコ ニュークリア フューエル カンパニー リミテッド | フェライト系合金及びこれを用いた核燃料被覆管の製造方法 |
-
1986
- 1986-12-24 JP JP30649886A patent/JPS63186853A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01287252A (ja) * | 1988-05-11 | 1989-11-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 焼結分散強化型フェライト系耐熱鋼 |
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EP0949346A1 (fr) * | 1998-04-07 | 1999-10-13 | Commissariat A L'energie Atomique | Procédé de fabrication d'un alliage ferritique-martensitique renforce par dispersion d'oxydes |
US6485584B1 (en) | 1998-04-07 | 2002-11-26 | Commissariat A L'energie Atomique | Method of manufacturing a ferritic-martensitic, oxide dispersion strengthened alloy |
JP2021095625A (ja) * | 2019-12-18 | 2021-06-24 | ケプコ ニュークリア フューエル カンパニー リミテッド | フェライト系合金及びこれを用いた核燃料被覆管の製造方法 |
KR20210077982A (ko) * | 2019-12-18 | 2021-06-28 | 한전원자력연료 주식회사 | 페라이트계 합금 및 이를 이용한 핵연료 피복관의 제조방법 |
US11603584B2 (en) | 2019-12-18 | 2023-03-14 | Kepco Nuclear Fuel Co., Ltd. | Ferritic alloy and method of manufacturing nuclear fuel cladding tube using the same |
CN112481544A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-03-12 | 上海大学 | 一种高密度氧化物弥散强化钢的制备方法 |
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