JPS6411104B2

JPS6411104B2 -

Info

Publication number: JPS6411104B2
Application number: JP13286284A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Iwabuchi; Nobuo Chiba
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1984-06-29
Filing date: 1984-06-29
Publication date: 1989-02-23
Also published as: JPS6112855A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は超高温高圧下で使用される鋳鋼品、た
とえばケーシング、バルブ、フランジ等の材料に
関するもので、特に超高温環境下で優れたクリー
プ破断寿命とクリープ延性を有する鋳鋼を提供せ
んとするものである。［従来技術］近年の省資源、省エネルギーの要求により火力
発電プラントでは超高温高圧の蒸気を利用したタ
ービンが指向され、このような650℃という運転
条件下では従来のフエライト系鋼に代わつてオー
ステナイト系鋼が採用される。しかしながら、かかる使用環境では、304型ま
たは316型オーステナイト系鋼において組織変化
が著しく、長時間の安定性、特にクリープ破断寿
命ならびに高温クリープ特性が問題であり、製造
性も考慮したうえで優れた高温クリープ特性を兼
備することが望まれる。［発明が解決しようとする問題点］本発明は上記304型または316型オーステナイト
鋼の高温クリープ特性を改善するためになされた
ものである。［問題を解決するための手段］本発明は304型ならびに316型オーステナイトス
テンレス鋳鋼におけるＮ含有量を増加し、さらに
Ｃ、Mo、Si、Ni、Ｎが一定の条件を満たし、ま
た必要に応じてNb、Ti、Ｂを添加してなる高温
クリープ特性の優れた耐熱鋳鋼を提供するもので
ある。すなわち、本発明は重量％でC0.10％、Si2.0％
以下、Mn1.0〜4.0％、Ni7.0〜14.0％、Cr15.0〜
20.0％、Mo1.0〜4.0％、N0.050〜0.300％、残部
Feおよび不可避不純物からなり、かつ［］式
で算出されるＸおよびＹの値が［］式の条件を
満たすことを特徴とする高温クリープ特性の優れ
た耐熱鋳鋼Ｘ(%)＝Cr＋Mo＋1.5Si＋0.5Nb Ｙ(%)＝0.73Ni＋21.90(C+N)＋0.36Mn ［］Ｘ−10.22≦Ｙ≦Ｘ−9.35 ［］に関する。本発明はさらに重量％でC0.10％以下、Si2.0％
以下、Mn1.0〜4.0％、Ni7.0〜14.0％、Cr15.0〜
20.0％、Mo1.0〜4.0％、N0.050〜0.300％を含有
し、さらにNb0.05％〜0.20％、Ti0.05〜0.20％、
B0.002〜0.005％のうち１種または２種以上を含
有し、残部Feおよび不可避不純物からなり、か
つ［］式で算出されるＸおよびＹの値が［］
式の条件を満たすことを特徴とする高温クリープ
特性の優れた耐熱鋳鋼Ｘ(%)＝Cr＋Mo＋1.5Si＋0.5Nb Ｙ(%)＝0.73Ni＋21.90(C+N)＋0.36Mn ［］Ｘ−10.22≦Ｙ≦Ｘ−9.35 ［］にも関するものである。［作用］以下、本発明鋳鋼の成分限定理由について説明
する。Ｃは強度向上元素であるが必要以上に高め
ると析出物が粗大化し、高温強度が低下すると共
に靭性の劣化を招くので0.10％以下に限定した。 Siは有効な脱酸剤であり、通常の製鋼過程にお
いて必然的に含有されるが2.0％以上含有される
と炭化物析出、シグマ相析出などの組成変化が著
しくなるので2.0％以下に限定した。 MnはSi同様脱酸剤として、また組織安定化の
ためには1.0％以上必要であるが含有量を増す程
強度が低下するから4.0％を上限とした。 Crは本発明鋳鋼の基本元素であつて耐酸化性
を確保するために少なくとも15.0％を必要とする
が含有量が20.0％を越えると組織変化が著しくな
るので15.0〜20.0％に限定した。 NiもCr同様本発明鋳鋼の基本元素であり、オ
ーステナイトの安定化には少なくとも7.0％を必
要とするが、含有量が14.0％を越えると炭化物析
出、炭化物の粗大化が顕著となるから7.0〜14.0
％に限定した。 Moは高温強度の向上に有効であるが1.0％以下
ではその効果が少なく、4.0％を越えるとシグマ
相の析出を助長するので1.0〜4.0に限定した。Ｎは基地を強化するばかりでなく相の安定化に
も有効であり、少なくとも0.050％必要であるが
0.30％を超えると延性を阻害するから0.050〜
0.300％に限定した。 Nb、Ti、Ｂは高温強度を向上するのに有効で
あり、余り少ないと効果がなく、また多量に添加
されると析出物が粗大化し延性を低下するから
Nbは0.05〜0.20％、Tiは0.05〜0.20％、Ｂは0.002
〜0.005％に限定し必要に応じて含有させる。さらに、本発明鋳鋼は［］式で算出されるＸ
およびＹの値が［］で示される条件を満たすこ
とを必要とする：Ｘ(%)＝Cr＋Mo＋1.5Si＋0.5Nb Ｙ(%)＝0.73Ni＋21.90(C+N)＋0.36Mn ［］Ｘ−10.22≦Ｙ≦Ｘ−9.35 ［］ここで［］、［］の冶金学的意味を説明す
る。本鋳鋼のＸ値を一定にした場合の状態図は模式
的に第１図で表わされ、［］式で算出されるＹ
値が斜線Ａの範囲以上または以下では一次晶が著
しく粗大化してしまう。一方、斜線内では偏晶反応によつてデントライ
ト組織が微細化される。本鋳鋼の特徴である高温
クリープ特性の向上はこの組織の微細化が大きな
要因となつて達成されるものである。従つて、［］式の条件を満すことによつて斜
線範囲の相変態が得られ、凝固組織が緻密化し高
温クリープ特性は向上する。なお、各成分範囲から求めたＸ値とＹ値の範囲
と［］式とから特許請求の範囲Ａを図示すれば
第２図の斜線で示される部分となる。［実施例］以下に本発明鋳鋼および比較例鋳鋼の組成およ
び高温クリープ破断特性を示す。

【表】

【表】第１表は発明材と比較材の成分組成とその成分
組成から求められたＸ値およびＹ値であるが、供
試材はC0.05％、N0.11％前後に設定し、残部Fe
および不可避不純物からなる組成を基本組成と
し、それぞれのＸ値およびＹ値となるようにSi、
Mn、Ni、Cr、Moの含有量を調節したものであ
る。第２図は第１表の供試材料の各成分値を
［］式に代入して算定したＸ値とＹ値とからＸ
―Ｙ座標上における供試材の座標点をプロツトし
たものである。図中○印は本発明鋳鋼、●印は比
較鋳鋼を示す。なお、供試材は溶体化処理材（温
度1065℃保持後水冷）から調製した。第２表にクリープ破断試験の結果を示す。第２
表から本発明鋳鋼は高温クリープ特性が優れてい
ることがわかる。［効果］本発明鋳鋼は高温クリープ特性が優れているの
でかかる特性が要求される用途に供して従来材に
まさる寿命、信頼性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明鋳鋼のＸ値を一定にした場合の
状態図を模式的に示す図である。第２図はＸ値と
Ｙ値から本発明鋳鋼の範囲を示す図である。図中
Ａは本発明鋳鋼の特許請求の範囲を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％でC0.10％以下、Si2.0％以下、 Mn1.0〜4.0％、Ni7.0〜14.0％、Cr15.0〜20.0％、
Mo1.0〜4.0％、N0.050〜0.300％、残部Feおよび
不可避不純物からなり、かつ［］式で算出され
るＸおよびＹの値が［］式の条件を満たすこと
を特徴とする高温クリープ特性の優れた耐熱鋳鋼Ｘ(%)＝Cr＋Mo＋1.5Si＋0.5Nb Ｙ(%)＝0.73Ni＋21.90(C+N)＋0.36Mn ［］Ｘ−10.22≦Ｙ≦Ｘ−9.35 ［］２重量％でC0.10％以下、Si2.0％以下、 Mn1.0〜4.0％、Ni7.0〜14.0％、Cr15.0〜20.0％、
Mo1.0〜4.0％、N0.050〜0.300％を含有し、さら
にNb0.05％〜0.20％、Ti0.05〜0.20％、B0.002〜
0.005％のうち１種または２種以上を含有し、残
部Feおよび不可避不純物からなり、かつ［］
式で算出されるＸおよびＹの値が［］式の条件
を満たすことを特徴とする高温クリープ特性の優
れた耐熱鋳鋼。Ｘ(%)＝Cr＋Mo＋1.5Si＋0.5Nb Ｙ(%)＝0.73Ni＋21.90(C+N)＋0.36Mn ［］Ｘ−10.22≦Ｙ≦Ｘ−9.35 ［］