JPS63199850A

JPS63199850A - 低合金耐熱鋳鋼

Info

Publication number: JPS63199850A
Application number: JP3140387A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamada; 政之山田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1987-02-16
Publication date: 1988-08-18

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、蒸気タービン用部材などの高温・高圧下で使
用される部材の製造に適した、高いクリープラブチャ強
度を有する低合金耐熱鋳鋼に関する。

（従来の技術）従来より、ケーシング、各種バルブ類などの蒸気タービ
ン用部材の材料として、Ｃｒ−Ｍｏ鋼あるいはＣｒ−Ｍ
　ｏ　−Ｖ鋼などの低合金耐熱鋳鋼が広く使用されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点）最近、蒸気タービンの大容量化や使用蒸気の高温・高圧
化が進み、その使用条件は次第に苛酷になってきている
。そして、このような苛酷な使用条件下では、上述した
従来のＣｒ　−Ｍ　ｏ鋼やＣｒ　−Ｍｏ−Ｖ鋼等の材料
は、クリープラブチャ強度などの高温強度が不足すると
いう問題があった６本発明の目的は、５００〜６００℃
において高いクリープラブチャ強度を有し、かつ溶接性
の良好な低合金耐熱鋳鋼を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段およびその作用）上記目
的を達成するため、本発明の低合金耐熱鋳鋼の第１の態
様は、重量比で、ｃ　ｏ、ｏｓ〜０．１４％、Ｓｉ０．
７０％以下、Ｍｎ１．０％以下、Ｃｒ０．５〜３．０％
、Ｍｏ　０．３〜１．５％、　Ｖ　０．１〜０．３％、
Ｎｉ０．１〜１．０％、Ｗｏ、１〜２．０％を含み、残
部がＦｅおよび付随的不純物から成る　Ｆｅ基合金によ
り形成されたことを特徴とする。

さらに、本発明の低合金耐熱鋳鋼の第２の態様は重量比
で、ｃ　ｏ、ｏｓ〜０．１４％、Ｓｉ　０．７０％以下
、Ｍｎ１．０％以下、Ｃｒ　０．５〜３．０％、Ｍｏ　
０．３〜１．５％、Ｖ　０．１〜０．３％、Ｎｉ　０．
１〜１．０％、Ｗｏ、１〜２．０％に加えて、　Ｎｂ　
０．０１〜０．１５％、　Ｎ　０．０１〜０．１０％、
　Ｂ　０．００１〜０．０１％のうち少くとも１種以上
を含み、残部がＦｅおよび付随的不純物から成る　Ｆｅ
基合金により形成されたことを特徴とする。

以下、本発明をさらに詳しく説明する。なお。

以下の記載において、組成を表わす１％」は、特に断わ
らない限り重量基準である。

本発明の低合金耐熱鋳鋼は、特定の組成の　Ｆｅ基合金
から成る。合金中の各成分の添加目的ならびに組成限定
の理由は次の通りである。

まずＣは０．０５以上において、クリープラブチャ強度
を得るために必要な元素であるが、その量が０．１４％
を越えると、高温に長時間さらされた場合に組織が不安
定になり長時間クリープラブチャ強度を低下させ、さら
に溶接工程における溶接部の割れ感受性を高めるので、
０．０５〜０．１４％とした。

Ｓｌは、脱酸剤とて添加するものであるが、多量に添加
するとその一部が酸化物として鋼中に残留し、じん性に
悪影響を及ぼす、したがって、Ｓｌの添加量は０．７０
％以下とした。

Ｍｎは、脱硫剤として添加される。その効果を得るため
には、１．０％以下の添加量で充分である。

Ｃｒは、高温強度および耐食性を高めるものであり、高
温用材料として欠くことのできない元素である。そのた
めには０．５％以上は必要であるが。

３．０％　を越えると析出炭化物の粗大化が生じ、クリ
ープラブチャ強度が低下するので、　Ｃｒ含有量は、０
．５〜３．０％とした。

Ｍｏは、固溶強化および析出強化作用によりクリープラ
ブチャ強度を改善し、さらに焼もとし脆化を防止する元
素である。その効果を発揮させるためには０．３％以上
の添加が必要である。しかし。

１．５％　を越えて添加するとじん性が低下するので。

０．３〜１．５％とした。

■は、炭素と結合して炭化物を形成し、クリープラブチ
ャ強度を向上させる。しかし、０．１％未満では、その
効果は充分でなく、逆に０．３％を越えると溶接工程に
おけるＳＲ感受性を高めるとともに、クリープラブチャ
延性を低下させるので、０．１〜０．３％とした。

Ｎｉは、　じん性や焼入性を高めるのに非常に効果的で
あり、少くとも０．１％を必要とするが、１．０％を越
えて添加すると、クリープラブチャ強度を低下させるの
で、０．１〜１．０％とした。

Ｗは、固溶強化により、クリープラブチャ強度の向上に
寄与するが、０．１％未満ではその効果が充分ではなく
、また、２．０％を越えるとクリープラブチャ延性やじ
ん性を低下させるので、０．１〜２．０％の範囲とした
。

さらに、上記成分に加えて、　Ｎｂ、　Ｎ　、　Ｂを添
加することにより、クリープラブチャ強度をさらに一層
向上させることができる。

まずＮｂは、炭素と結合して炭化物を形成し。

クリープラブチャ強度を向上させるのに必要な元素であ
りその効果を発揮さ垂るためには、　０．０１％以上の
添加が必要である。しかし、０．１５％を越えて添加す
ると、逆に粗大な炭化物を形成してじん性を低下させる
ので、　０．０１〜０．１５％の範囲が好ましい。

また、Ｎは、引張強さやクリープラブチャ強度を高める
のに有効な元素であり、　０．０１〜０．１０％添加す
る。　０．０１未満では、その効果が乏しく、一方、０
．１０％を越えて添加するとじん性が低下するので好ま
しくない。

さらにＢは、焼入性を向上させ、クリープラブチャ強度
を高める。しかし、その効果は０．００１％未満では不
充分であり、　０．０１％を越えると、溶接性、特にＳ
Ｒ割れ感受性を高める。したがって０．００１〜０．０
１％の範囲が好ましい。

上記成分、ならびに主成分としての　Ｆｅを容解する際
に、付随的に含まれる不純物は少ない方が望ましい。

本発明の低合金耐熱鋳鋼を得るには、まず各素材金属を
大気中で混合溶解し、脱酸後において実質的に、上記組
成のＦｅ基合金溶湯を得る０次いで、これを所定形状に
鋳造し、この素材に必要な熱処理を行なうことにより本
発明の低合金耐熱鋳鋼が得られる。

（実施例）第１表に示す組成（表中の数字は、重斌％を意味する）
の　Ｆｅ基合金試料を電気炉で溶解して鋳造後、以下の
熱処理を施した。すなわち、いずれの鋼種とも、１０５
０℃に１０時間保持後、４００℃／ｈｒの焼ならし処理
を施し、その後比較例１については、７１０℃で１０時
間保持、また実施例１〜実施例６については、７１０℃
で焼もどし後の引張強さが６７〜７２　ｋｇ　／　ｍｕ
　”の範囲に入るような種々の時間保持後炉冷の焼もど
し処理をそれぞれ施した。

その後、試験片を採取し、引張試験、衝撃試験。

クリープ破断試験および低温割れ試験とＳＲ割れ試験の
溶接性試験を実施した。これらの試験結果を第２表、第
３表、第５表および第７表に示す。

また、第４表および第６表に、それぞれ低温割れ試験、
ＳＲ割れ試験に用いた溶接条件を示す。

（以下余白）第４表第５表第６表第　　７　　表まず、第２表の結果から明らかなように、本発明に係る
実施例１〜６は、比較例１と同等もしくは、それ以上の
引張強さ、耐力を有している。また、引張伸び、絞りお
よび衝撃性質（衝撃値。

ＦＡＴＴ）は、比較例１の従来材と同程度である。

また、第３表の結果から明らかなように、本発明の低合
金耐熱鋳鋼は、比較例１の従来材に比べて。

極めて優れたクリープラブチャ強度を有している。

低温割れ試験は、　ＪＩＳＺ３１５８に準じ、試料を斜
めＹ形溶接割れ試験片に加工して行なった。

溶接は、市販のＣｒ−Ｍｏ鋼被覆アーク溶接棒（４φ）
を用い、第４表に示す条件で行なった。第５表に比較例
および実施例の低温割れ試験結果を示す、比較例１は、
予熱温度が１５０℃以上であれば、低温割れは発生しな
かった。また、実施例１〜６は、予熱温度が２００℃以
上であれば比較例と同様に低温割れは発生しなかった。

このことから、極めて優れたクリープラブチャ強さを有
する。本発明に係る実施例１〜６は、予熱温度２００℃
以上が確保されれば、低温割れを発生させることなく溶
接が可能であることが示された。

次にＳＲ割れ試験は、　Ｊ　Ｉ　Ｓ　　Ｚ３１５８に卓
じ、試料を斜めＹ形溶接割れ試験片に加工して行なった
。溶接は、低温割れ試験の場合と同様に、市販のＣｒ−
Ｍｏ１Ｊｌ被覆アーク溶接捧（４φ）を用い、第６表に
示す条件で行なった。第７表に、比較例および実施例の
ＳＲ割れ試験結果を示す。比較例、実施例とも割れは発
生せず、ＳＲ割れ感受性の低いことが示された。

〔発明の効果〕

上記実施例、比較例の結果から明らかなように、本発明
の低合金耐熱鋳鋼は、低温割れ感受性、ＳＲ割れ感受性
で示される溶接性が、従来の鋳鋼とほぼ同程度で問題な
く、クリープラブチャ強度が優れているため、超高温・
高圧蒸気タービン用ケーシング、主蒸気弁ケーシング、
加減弁ケーシング及びノズルボックス等として好適であ
る。

代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　三俣弘文

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量比で、Ｃ０．０５〜０．１４％、Ｓｉ０．７
０％以下、Ｍｎ１．０％以下、Ｃｒ０．５〜３．０％、
Ｍｏ０．３〜０．５％、Ｖ０．１〜０．３％、Ｎｉ０．
１〜１．０％、Ｗ０．１〜２．０％を含み、残部がＦｅ
および付随的不純物よりなる低合金耐熱鋳鋼。
（２）重量比で、Ｃ０．０５〜０．１４％、Ｓｉ０．７
０％以下Ｍｎ１．０％以下、Ｃｒ０．５〜３．０％、Ｍ
ｏ０．３〜１．５％、Ｖ０．１〜０．３％、Ｎｉ０．１
〜１．０％、Ｗ０．１〜２．０％に加えて、Ｎｂ０．０
１〜０．１５％、Ｎ０．０１〜０．１０％、Ｂ０．００
１〜０．０１％のうち少くとも１種以上を含み、残部が
Ｆｅおよび付随的不純物よりなる低合金耐熱鋳鋼。