KR20090130334A - Ferrite heat resistant steel - Google Patents

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KR20090130334A
KR20090130334A KR1020097024825A KR20097024825A KR20090130334A KR 20090130334 A KR20090130334 A KR 20090130334A KR 1020097024825 A KR1020097024825 A KR 1020097024825A KR 20097024825 A KR20097024825 A KR 20097024825A KR 20090130334 A KR20090130334 A KR 20090130334A
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heat resistant
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KR1020097024825A
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히로유키 히라타
미츠루 요시자와
가즈히로 오가와
마사아키 이가라시
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수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드
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Abstract

It is intended to provide a ferrite heat resistant steel excellent in solvent cracking resistance and creep strength in the HAZ.A high-Cr-containing ferrite heat resistant steel, characterized by containing (in terms of percent by mass) Si: not less than 0.1% and 1.0% or less, Mn: 2.0% or less, Co: 1 to 8%, Cr: 7 to 13%, V: 0.05 to 0.4%, Nb: 0.01 to 0.09%, either one of or the total of both of Mo and W: 0.5 to 4%, B: 0.005 to 0.025%, Al: 0.03% or less and N: 0.003 to 0.06%, and further containing C in an amount that satisfies the following formula (1), and Fe and impurities as remainders, wherein as the impurities, O, P and S are contained in an amount of 0.02% or less, 0.03% or less, and 0.02% or less, respectively. 0.005 <= C <= (-5/3) × B + 0.085 (1) In the formula, C and B represent the contents (% by mass) of the respective elements. Further, it may contain one element or two or more elements of Nd, Ta, Ca and Mg.

Description

페라이트계 내열강{FERRITE HEAT RESISTANT STEEL}Ferritic Heat Resistant Steel {FERRITE HEAT RESISTANT STEEL}

본 발명은, 화력 발전 보일러 등의 고온에서 사용되는 부재에 이용되는, 용접열 영향부의 고온 강도와 내용접 균열성이 뛰어난 페라이트계 내열강에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ferritic heat resistant steel having excellent high temperature strength and weld cracking resistance used in a member used at a high temperature such as a thermal power boiler.

근년, 화력 발전에 있어서는 열효율을 높이기 위해 증기 조건의 고온 고압화가 진행되어 있으며, 장래적으로는 650℃, 350기압이라고 하는 초초임계압 조건에서의 조업이 계획되어 있다. 페라이트계 내열강은, 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 염가이며, 또한, 열팽창 계수가 작다고 하는 내열강으로서의 이점을 가지기 때문에 널리 이용되고 있다.In recent years, in order to improve thermal efficiency in thermal power generation, high temperature and high pressure of steam conditions are advanced, and operation in the super supercritical pressure condition of 650 degreeC and 350 atmospheres is planned in the future. Ferritic heat resistant steels are widely used because they are inexpensive compared to austenitic stainless steels and have advantages as heat resistant steels having a low coefficient of thermal expansion.

페라이트계 내열강에 대해서는, 장래적인 증기 조건의 과혹화에 대응하기 위하여 고강도화가 도모되어 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1과 특허 문헌 2에는, W와 Mo의 함유량을 최적함과 더불어, Co 및 B를 함유시키는 것이 제안되어 있다. 또, 특허 문헌 3에는 W와 Mo를 첨가함으로써 미세한 금속간 화합물상에 의한 강화를 활용한 강이 제안되어 있다. 그리고, 특허 문헌 4에는 마르텐사이트 래스 계면에 석출하는 M23C6계 탄화물이나 금속간 화합물상을 활용하여, 고강도화를 도모한 강이 제안되어 있다.In the ferritic heat resistant steel, high strength is aimed at in order to cope with future congestion of steam conditions. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 propose to include Co and B while optimizing the content of W and Mo. In addition, Patent Document 3 proposes a steel in which reinforcement by a fine intermetallic compound phase is added by adding W and Mo. Patent Literature 4 proposes a steel having a high strength by utilizing M 23 C 6 -based carbide and intermetallic compound phases deposited at martensite lath interface.

그렇지만, 이들 페라이트계 내열강을 용접 구조물로서 사용하는 경우, 예를 들면, 비특허 문헌 1에 나타나 있는 바와 같이, 용접에 의한 열 사이클을 받은 용접열 영향부(이하, HAZ)에서는 크리프 강도가 크게 저하하는 일이 있다. 그 때문에, 고강도화를 도모한 강의 이점을 충분히 활용할 수 없다고 하는 문제가 있다. 따라서, 강뿐만 아니라, 용접열 사이클을 받은 HAZ의 크리프 강도의 향상을 목적으로 한 강에 대해서도 제안이 행해져 있다.However, in the case where these ferritic heat resistant steels are used as the welding structure, for example, as shown in Non-Patent Document 1, the creep strength is greatly reduced in the welding heat affected part (hereinafter referred to as HAZ) that undergoes a heat cycle by welding. There is work to do. Therefore, there exists a problem that it cannot fully utilize the advantage of the steel which aimed at high strength. Therefore, proposals have been made not only for steel but also for steel for the purpose of improving the creep strength of HAZ subjected to a welding heat cycle.

예를 들면, 특허 문헌 5에는 용접 입열에 대해서 안정된 Ti, Zr, Hf계의 질화물을 생성시킴으로써, 특허 문헌 6에는 W를 첨가함과 함께 (Nb, Ta) 탄질화물을 미세하게 석출시킴으로써, 또, 특허 문헌 7과 특허 문헌 8에는 Cr 탄화물의 생성을 억제해, 미세한 V, Nb 등의 탄질화물의 장시간 안정성을 높이는 등에 의해, 각각, 조인트부의 장시간 크리프 강도를 개선한 강이 개시되어 있다. 이와 같이, 탄질화물을 활용한 HAZ의 강도 개선 수법이 여러 가지 제안되어 있지만, 실용면에서는 한층 더한 HAZ 강도의 향상이 요구되고 있다.For example, Patent Document 5 generates Ti, Zr, and Hf-based nitrides that are stable to welding heat input, and adds W to Patent Document 6 and finely deposits (Nb, Ta) carbonitrides. Patent Literature 7 and Patent Literature 8 disclose steels in which the long-term creep strength of the joint portion is improved by suppressing the formation of Cr carbides and increasing the long-term stability of carbonitrides such as fine V and Nb. As described above, various methods for improving the strength of HAZ utilizing carbonitrides have been proposed, but further improvement in HAZ strength is required in practical terms.

또한, 특허 문헌 9에는, B를 0.003∼0.03% 함유시킴으로써, HAZ에서의 세립화를 억제하여, HAZ에서의 크리프 강도를 개선한다고 하는 방법이 제안되어 있다. 그렇지만, B는 이와 같은 효과를 가지는 원소인 것이 알려져 있는 한편, 용접할 때에는, 용접 금속의 응고 균열이나 HAZ의 액화 균열 감수성을 높이는 원소인 것이 널리 알려져 있다. 그 때문에, 보일러용 주 증기관이나 압력 용기 등 박육 부재로서 사용되는 경우에는, 충분한 용접성(내용접 균열성)이 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있다.Patent Literature 9 also proposes a method of containing 0.003-0.03% of B to suppress fine graining in HAZ and to improve creep strength in HAZ. However, while B is known to be an element having such an effect, it is widely known that B is an element that enhances solidification cracking of weld metal and liquefaction cracking sensitivity of HAZ when welding. For this reason, when used as a thin member such as a main steam pipe for a boiler or a pressure vessel, there is a problem that sufficient weldability (welding cracking property) is not obtained.

[특허 문헌 1 : 일본국 특허공개 평 4-371551호 공보][Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-371551]

[특허 문헌 2 : 일본국 특허공개 평 4-371552호 공보][Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-371552]

[특허 문헌 3 : 일본국 특허공개 2001-152293호 공보][Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-152293]

[특허 문헌 4 : 일본국 특허공개 2002-241903호 공보][Patent Document 4: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-241903]

[특허 문헌 5 : 일본국 특허공개 평 8-85848호 공보][Patent Document 5: Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-85848]

[특허 문헌 6 : 일본국 특허공개 평 9-71845호 공보][Patent Document 6: Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-71845]

[특허 문헌 7 : 일본국 특허공개 2001-279391호 공보][Patent Document 7: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-279391]

[특허 문헌 8 : 일본국 특허공개 2002-69588호 공보][Patent Document 8: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-69588]

[특허 문헌 9 : 일본국 특허공개 2004-300532호 공보][Patent Document 9: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-300532]

[비특허 문헌 1 : Science and Technology of Welding and Joining, 1996, Vol.1, No.1, p.36∼42][Non-Patent Document 1: Science and Technology of Welding and Joining, 1996, Vol. 1, No. 1, p. 36 to 42]

<발명이 해결하고자 하는 과제>Problems to be Solved by the Invention

이와 같이, 페라이트계 내열강은, 염가인 것에 더해 열팽창 계수가 작다고 하는 이점을 가지기 때문에, 증기 조건의 고온 고압화가 진행되어 있는 화력 발전 보일러 등에서 용접 구조물로서 사용되는 것이 기대되고 있다.As described above, the ferritic heat-resistant steel has an advantage of having a low coefficient of thermal expansion in addition to being inexpensive. Therefore, it is expected that the ferritic heat-resistant steel is used as a welding structure in a thermal power generation boiler or the like in which the high temperature and high pressure of the steam condition is advanced.

그리고, 상술한 대로, 또한 고온 고압 조건에서도 사용할 수 있도록, 한층 더한 고강도화와 함께 용접 조인트의 HAZ의 크리프 강도를 개선하기 위해, 여러 가지의 제안이 행해져 있다. 그러나, HAZ의 고강도화는 아직도 불충분할 뿐만 아니라, 용접시의 충분한 내용접 균열성이 얻어지고 있지 않다고 하는 문제가 있다.As described above, various proposals have been made in order to improve the creep strength of the HAZ of the weld joint while further increasing the strength, so that it can be used even at high temperature and high pressure conditions. However, the high strength of the HAZ is still insufficient, and there is a problem that sufficient weld cracking property at the time of welding is not obtained.

본 발명은, 이와 같은 상황을 감안하여, HAZ의 내용접 균열성이 뛰어남과 더불어, 크리프 강도도 뛰어난 페라이트계 내열강을 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of such a situation, it is an object of the present invention to provide a ferritic heat-resistant steel which is excellent in weld cracking resistance of HAZ and also excellent in creep strength.

<과제를 해결하기 위한 수단>Means for solving the problem

HAZ의 크리프 강도를 향상시키기 위해서는, Cr, Co, V, Nb를 소정의 범위로 규제함과 더불어, B를 첨가하는 것이 유효하다는 것이 분명해졌다. 그렇지만, HAZ를 고강도화하는데 필요한 양의 B를 첨가했을 경우, HAZ 및 용접 금속의 균열 감수성이 증대하며, 내용접 균열성에 문제가 있는 것이 분명해졌다.In order to improve the creep strength of HAZ, it became clear that Cr, Co, V, and Nb were regulated in a predetermined range, and that B was added. However, when the amount of B required to increase the strength of HAZ is added, it becomes clear that the crack susceptibility of the HAZ and the weld metal increases, and there is a problem in the weld cracking property.

따라서, HAZ에서의 크리프 강도를 개선하고, 또한 뛰어난 용접성을 양립시키기 위해서는, 다음과 같이, C 및 B의 함유량의 최적화에 의해, 문제 해결을 도모할 수 있는 것을 찾아냈다. 본 발명에 관련된 페라이트계 내열강에서는, HAZ에 있어서의 크리프 강도가 범용강의 파단 시간의 3배 이상의 파단 시간, 바람직하게는 5배 이상의 파단 시간인 것을 목표값으로 한다.Therefore, in order to improve creep strength in HAZ and to achieve excellent weldability, it has been found that the problem can be solved by optimizing the contents of C and B as follows. In the ferritic heat-resistant steel according to the present invention, the creep strength in the HAZ is a breaking time of three times or more, preferably five times or more of the breaking time of the general-purpose steel.

조사 검토를 행한 결과, Cr: 7∼13%, Co: 1∼8%, V: 0.05∼0.4% 및 Nb: 0.01∼0.09%의 조성 범위를 갖는 페라이트계 강에 있어서, B를 함유시켰을 경우, HAZ가 고강도화되는 것이 확인되었다.As a result of investigation and investigation, when B is contained in a ferritic steel having a composition range of Cr: 7 to 13%, Co: 1 to 8%, V: 0.05 to 0.4%, and Nb: 0.01 to 0.09%, It was confirmed that HAZ was intensified.

HAZ에서의 크리프 강도가 모재에 비해 저하하는 것은, 용접열 사이클에 의해 Ac1, 변태점부터 Ac3 변태점 사이의 온도로 가열되는 것에 따른 세립화가 한 요인이다. 세립화는 원 조직인 페라이트상(담금질 마르텐사이트상)이 이 온도역으로 가열되었을 경우, 입계에 오스테나이트상이 새롭게 핵 생성하고, 성장함으로써 발생한다. B는 입계에 편석하기 쉬운 원소이며, 이 온도역으로 가열되었을 경우, 원래의 페라이트상의 입계에 편석해 입계의 에너지를 저감하여, 오스테나이트상의 핵생성을 억제, 지연시킴으로써 세립화를 억제한다. 그 결과, HAZ에서의 크리프 강도를 개선하는 것이라고 생각되었다.The decrease in the creep strength in the HAZ compared to the base metal is caused by finer grains due to heating to the temperature between Ac 1 , the transformation point and the Ac 3 transformation point by the welding heat cycle. Fine graining occurs when the ferrite phase (quenching martensite phase), which is the original structure, is heated to this temperature range, and the austenite phase newly nucleates and grows at the grain boundary. B is an element that tends to segregate at the grain boundary, and when heated to this temperature range, it segregates to the original ferrite grain boundary, reduces the energy of the grain boundary, and suppresses and delays the granulation by inhibiting and delaying nucleation of the austenite phase. As a result, it was thought to improve the creep strength in HAZ.

그렇지만, 크리프 강도를 개선하는 효과가 얻어지는 필요량 이상의 B를 함유시켰을 경우, 용접 금속의 응고 균열 및 HAZ의 액화 균열 감수성이 증대하는 것을 알 수 있었다.However, when it contains B more than the required amount from which the effect of improving creep strength is obtained, it was found that solidification cracking of the weld metal and liquefaction cracking susceptibility of HAZ increase.

이것은, B는 입계에 편석하기 쉬운 원소인 것과 동시에 융점을 크게 저하시키는 원소인 것이 한 요인이다. 덧붙여, S 및 P도, B와 마찬가지로 입계 편석하기 쉽고, 또한 융점을 크게 저하시키는 원소이다. 그 때문에, 용융선 바로 옆의 HAZ에서는, B의 입계 편석에 P 및 S의 입계 편석이 중첩하고, 입계 용융이 발생하여, 열응력 혹은, 외부 응력에 의해서 개구해, 액화 균열을 일으키는 것이라고 생각되었다.This is one factor that B is an element which is easy to segregate at the grain boundary, and which greatly reduces the melting point. In addition, S and P, like B, are also easy to segregate grain boundaries and are elements that significantly lower the melting point. Therefore, in HAZ right next to the melting line, it was thought that grain boundary segregation of P and S overlapped with grain boundary segregation of B, grain boundary melting occurred, opening by thermal stress or external stress, and causing liquefied cracking. .

용접 금속의 응고 균열은, 용접 재료의 성분을 조정함으로써 방지는 가능하다. 한편, HAZ의 액화 균열은, 사용하는 강의 조성에 관계되는 과제이며, 실용에 즈음해서는 큰 제약이 된다. 이와 같은 문제점을 근거로 하여, HAZ의 액화 균열의 방지를 가능하게 하고, 또한 HAZ를 고강도화할 수 있는 요건을 예의 조사했다.Solidification cracking of a weld metal can be prevented by adjusting the component of a welding material. On the other hand, the liquefaction crack of HAZ is a subject related to the composition of the steel to be used, and becomes a big restriction on practical use. Based on such a problem, the requirements for enabling the prevention of liquefaction cracking of the HAZ and for increasing the strength of the HAZ have been carefully investigated.

검토를 반복한 결과, C의 함유량을 소정의 범위로 규정했을 경우에만, 액화 균열의 방지가 가능하게 된다라는 새로운 지견이 얻어졌다. 그리고, 이 이유는, 다음과 같이 생각되었다.As a result of repeating the examination, new knowledge was obtained that the liquefaction cracking can be prevented only when the C content is defined in a predetermined range. And this reason was considered as follows.

즉, C는 B와 동일하게, 융점 저하 원소로서 작용하고, 상술의 B에 의한 융점 저하 작용에 중첩해, HAZ의 액화 균열 감수성을 높인다. 그 때문에, B의 함유량에 따라 C의 함유량을 저감함으로써, 융점의 저하를 경감하는 것이 가능해진다고 생각되었다. 그리고, 본 발명의 기본 합금 성분인 Cr: 7∼13%, Co: 1∼8%, V: 0.05∼0.4%, Nb: O.01∼0.09%의 범위에 있어서의 응고 취성 온도 범위(BTR)를 실용상 액화 균열을 충분히 방지할 수 있는 100℃ 이하로 축소시키는 C의 함유량(%)의 상한이, 열역학적 이론 계산으로부터 (-5/3)×[%B]+0.085이라고 특정할 수 있었다. 여기서,[%B]는 강중의 B의 함유량(질량%)을 나타낸다(이하 동일).That is, C acts as a melting | fusing point lowering element similarly to B, superimposes on melting | fusing point reduction effect | action by B mentioned above, and improves the liquefaction cracking sensitivity of HAZ. Therefore, it was thought that it becomes possible to reduce the fall of melting | fusing point by reducing content of C according to content of B. And solidification brittle temperature range (BTR) in the range of Cr: 7 to 13%, Co: 1 to 8%, V: 0.05 to 0.4%, and Nb: 0.01 to 0.09%, which are the basic alloy components of the present invention. In practice, the upper limit of the content (%) of C to be reduced to 100 ° C. or less, which can sufficiently prevent liquefied cracking, was identified from the thermodynamic theory calculation as (-5/3) × [% B] +0.085. . Here, [% B] represents content (mass%) of B in steel (it is the same below).

덧붙여, C는 그 상호 작용에 의해, 황화물이나 인화물의 생성 자유 에너지에 영향을 준다. 즉, 고온에서는 C의 함유량의 증가와 함께 Cr이나 Nd 등의 황화물 혹은 인화물의 용해도가 감소하고, 또한 C의 함유량이 증가하면 이들 용해도가 다시 증가하는 경향을 가진다. 황화물이나 인화물의 용해도가 증가했을 경우, 용접 등의 열영향에 의해 입계에 편석하는 S나 P의 양이 증가해, 액화 균열의 감수성이 높아진다. 그 때문에, C량을 감소시킨 본 발명 범위의 C 함유량의 경우, 황화물이나 인화물의 용해도가 작아져 안정된 화합물이 형성된다. 그에 따라 입계에 있어서의 S 및 P가 감소하고, 융점 저하 억제와의 상승 작용에 의해, HAZ의 액화 균열이 방지되는 것이라고 생각되었다.In addition, C interacts with the free energy of sulfides and phosphides. That is, at high temperatures, the solubility of sulfides or phosphides such as Cr, Nd, and the like decreases with increasing C content, and when the C content increases, these solubility tends to increase again. When the solubility of sulfide or phosphide increases, the amount of S and P segregating at the grain boundary increases due to thermal influences such as welding, thereby increasing the susceptibility of liquefied cracking. Therefore, in the case of the C content of the present invention in which the amount of C is reduced, the solubility of sulfides and phosphides becomes small, and a stable compound is formed. Thereby, it was thought that S and P in a grain boundary reduce, and the liquefaction crack of HAZ is prevented by synergistic action with suppression of melting | fusing point fall.

또한, B를 함유시킨 다음 C의 함유량을 저감시켰을 경우에는, 액화 균열 방지가 가능하게 될 뿐만 아니라, B만을 함유시켰을 경우에 비해, HAZ의 크리프 강도가 보다 향상한다라는 새로운 지견을 얻었다.In addition, when the content of C is reduced after containing B, not only liquefaction cracking can be prevented, but also new knowledge has been obtained that the creep strength of the HAZ is more improved than when only B is included.

이것은, C의 함유량을 소정의 범위로 저감했을 경우, 입계에 존재하는 탄화물이 감소한다. 그 때문에, Ac1 변태점부터 Ac3 변태점 사이의 온도로 가열되어, 입계에 오스테나이트상이 핵생성한 경우에서도 피닝 효과가 작기 때문에, 결정립이 용이하게 조대(粗大)화하기 쉽다. 그 결과, B 함유에 의한 핵생성 억제라는 중첩 효과에 의해서, HAZ에서의 세립화 억제 효과가 커진다. 또한, 페라이트 강의 강화에 기여하는 립내의 V나 Nb의 미세 탄질화물의 성장 속도가 억제됨으로써, B만을 함유시킨 경우에 비해, 크리프 강도의 강화대가 커지는 것에 따른다고 생각되었다.This decreases the carbide present in the grain boundary when the C content is reduced to a predetermined range. Therefore, the pinning effect is small even when heated to a temperature between the Ac 1 transformation point and the Ac 3 transformation point and nucleation of the austenite phase at the grain boundary makes crystal grains easily coarse. As a result, the effect of suppressing refining in HAZ becomes large by the superposition effect of nucleation suppression by B containing. In addition, the growth rate of the fine carbonitrides of V and Nb in the grains contributing to the strengthening of the ferritic steel is suppressed, and it is thought that the reinforcing band of creep strength is increased as compared with the case where only B is contained.

그렇지만, 극단적으로 C의 함유량을 저감했을 경우에는, 립내 강화에 기여하는 V나 Nb의 미세 탄질화물의 생성량이 적고, 충분히 그 강화 효과가 얻어지지 않게 되기 때문에 강도 개선 효과가 작아진다고 생각되었다. 따라서, C의 함유량의 하한은 0.005% 이상으로 했다.However, when the content of C is extremely reduced, it is considered that the amount of fine carbonitrides of V and Nb contributing to reinforcement in the grain is small, and the effect of improving strength is small because the effect of reinforcing is not sufficiently obtained. Therefore, the minimum of content of C was made into 0.005% or more.

이들 검토의 결과로부터, HAZ의 액화 균열의 방지를 가능하게 하고, 또한 HAZ의 크리프 강도를 개선할 수 있기 위해서는, B: 0.005∼0.025%, 또한, 0.005≤C≤(-5/3)×[%B]+0.085의 조건을 만족하는 것이 필요하다는 것을 알 수 있었다.From the results of these studies, in order to enable the prevention of liquefaction cracking of the HAZ and to improve the creep strength of the HAZ, B: 0.005 to 0.025%, and 0.005 ≦ C ≦ (−5/3) × [ It turned out that it is necessary to satisfy the conditions of% B] +0.085.

본 발명은, 이러한 새로운 지견에 의거해 완성한 것이며, 본 발명에 관련된 페라이트계 내열강의 요지는, 다음의 (1)∼(3)에 나타내는 대로이다. 이하, 각각, 본 발명 (1)∼(4)라고 한다. 이들을 총칭하여, 본 발명이라고 하는 경우가 있다.This invention is completed based on such a new knowledge, The summary of the ferritic heat-resistant steel which concerns on this invention is as showing to following (1)-(3). Hereinafter, this invention is called (1)-(4), respectively. These may be collectively referred to as the present invention.

(1) 질량%로, Si: 0.1% 초과 1.0% 이하, Mn: 2.0% 이하, Co: 1∼8%, Cr: 7∼13%, V: 0.05∼0.4%, Nb: 0.01∼0.09%, Mo 및 W의 한쪽 또는 양쪽을 합계로 0.5∼4%, B: 0.005∼0.025%, Al: 0.03% 이하 및 N: 0.003∼0.06%를 함유하고, C를 하기 (1)식을 만족하는 양으로 포함하며, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 불순물로서의 O, P 및 S가 각각, O: 0.02% 이하, P: 0.03% 이하 및 S: 0.02% 이하인 것을 특징으로 하는 고Cr 페라이트계 내열강.(1) In mass%, Si: more than 0.1% and 1.0% or less, Mn: 2.0% or less, Co: 1-8%, Cr: 7-13%, V: 0.05-0.4%, Nb: 0.01-0.09%, One or both of Mo and W in total contain 0.5 to 4%, B: 0.005 to 0.025%, Al: 0.03% or less, and N: 0.003 to 0.06%, and C in an amount satisfying the following formula (1) And a remainder consisting of Fe and impurities, and O, P, and S as impurities are O: 0.02% or less, P: 0.03% or less, and S: 0.02% or less, respectively.

0.005≤C≤(-5/3)×B+0.085‥…(1)0.005? C? (-5/3) x B + 0.085 ... (One)

여기서, C 및 B는, 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.Here, C and B represent content (mass%) of each element.

(2) 질량%로, Fe의 일부를 대신해, Nd: 0.08% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)의 고Cr 페라이트계 내열강.(2) The high Cr ferritic heat resistant steel according to the above (1), wherein Nd: 0.08% or less is included in place of a part of Fe in mass%.

(3) 질량%로, Fe의 일부를 대신해, Ta: 0.08% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1) 또는 (2)의 고Cr 페라이트계 내열강.(3) The high Cr ferritic heat resistant steel according to the above (1) or (2), wherein the mass% contains 0.08% or less of Ta in place of a part of Fe.

(4) 질량%로, Fe의 일부를 대신해, Ca: 0.02% 이하 및 Mg: 0.02% 이하 중의 1종 또는 2종을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 고Cr 페라이트계 내열강.(4) Any one of the above items (1) to (3), wherein the mass% contains one or two of Ca: 0.02% or less and Mg: 0.02% or less, in place of a part of Fe. High Cr ferritic heat resistant steel described in the above.

<발명의 효과>Effect of the Invention

본 발명에 관련된 페라이트계 내열강은, HAZ의 내용접 균열성이 뛰어남과 더불어, 뛰어난 HAZ의 크리프 강도를 가진다.The ferritic heat-resistant steel according to the present invention is excellent in weld cracking resistance of HAZ and has an excellent HAZ creep strength.

도 1은 길이방향 균열 감수성 시험 방법을 나타낸다.1 shows a longitudinal crack susceptibility test method.

다음으로, 본 발명 강의 한정 이유에 대해 기술한다. 또한, %표시는, 질량%를 나타낸다.Next, the reason for limitation of the steel of this invention is described. In addition,% display represents the mass%.

C: 0.005% 이상, 또한,{(-5/3)×[%B]+0.085}% 이하C: 0.005% or more and {(-5/3) x [% B] +0.085}% or less

C는 B와 함께 본 발명에 있어서의 중요한 원소이다. C는 탄화물을 형성하고, 고온 강도의 확보에 기여함과 더불어 마르텐사이트 조직을 얻는데 유효한 원소이기 때문에, 필수의 원소이다. 그렇지만, 입계에 편석하면, B나 S, P와 중첩해 입계의 융점 저하를 촉진시키고, 또한 조립 HAZ의 황화물이나 인화물의 생성에 간접적으로 관여해 액화 균열 감수성에 영향을 준다. 또, C의 함유량을 저감하면, 세립 HAZ에 있어서, 변태시의 결정립의 조대화 촉진 및 미세 탄화물의 성장 억제의 효과에 의해 크리프 강도 개선 효과를 가진다. C 그것에 의한 입계의 융점 저하를 억제하고, 또한 조립 HAZ로 안정된 황화물 및 인화물을 형성시켜, S, P의 입계 편석에 기인한 융점 저하를 경감하여 액화 균열을 방지함과 함께, 세립 HAZ의 크리프 강도를 개선하기 위해서는, 후술하는 대로, B의 함유량을 특정의 범위로 규정함과 더불어, C를 0.005% 이상, 또한,{(-5/3)×[%B]+0.085}% 이하로 할 필요가 있다. C 함유량의 바람직한 하한은 0.010%이다.C, together with B, is an important element in the present invention. C is an essential element because it is an effective element for forming carbide, contributing to securing high temperature strength, and obtaining martensite structure. However, when segregation occurs in the grain boundary, it overlaps with B, S, and P to promote lowering of the melting point of the grain boundary, and indirectly participates in the formation of sulfides or phosphides of the granulated HAZ, thereby affecting the liquefaction crack susceptibility. In addition, when the content of C is reduced, the fine grain HAZ has an effect of improving creep strength by promoting coarsening of crystal grains during transformation and suppressing growth of fine carbides. C It suppresses the lowering of the melting point of the grain boundary and forms stable sulfides and phosphides with the granulated HAZ, reduces the melting point caused by the grain boundary segregation of S and P, prevents liquefaction cracking, and creep strength of the fine grain HAZ. In order to improve the efficiency, as described later, the content of B is defined in a specific range, and C is made 0.005% or more, and C (-5/3) × [% B] +0.085}% or less. There is a need. The minimum with preferable C content is 0.010%.

Si: 0.1% 초과 1.0% 이하Si: more than 0.1% and less than 1.0%

Si는 탈산제로서 0.1% 초과하여 함유시키지만, 과잉으로 함유시키면 크리프 연성 및 인성의 저하를 부르기 때문에, 상한을 1.0%로 한다. 바람직하게는, 0.8% 이하이다. 보다 바람직하게는, 0.2% 초과 0.7% 이하이다.Although Si is contained in excess of 0.1% as a deoxidizer, when it contains excessively, since creep ductility and toughness fall, it sets an upper limit to 1.0%. Preferably it is 0.8% or less. More preferably, it is more than 0.2% and 0.7% or less.

Mn: 2.0% 이하Mn: 2.0% or less

Mn는 Si와 마찬가지로, 탈산제로서 함유시키지만, 과잉으로 함유시켰을 경우, 크리프 취화 및 인성의 저하를 부른다. 그 때문에, 2.0% 이하로 한다. 바람직하게는, 1.8% 이하이다. 그렇지만, 과도의 저감은, 충분한 탈산 효과가 얻어지지 않고 강의 청정도를 열화시킴과 더불어, 제조 비용의 증대를 초래한다. 이 때문에, 특히 하한은 설치하지 않지만, Mn는 0.01% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Like Si, Mn is contained as a deoxidizer, but when excessively contained, it causes creep embrittlement and a decrease in toughness. Therefore, you may be 2.0% or less. Preferably it is 1.8% or less. However, excessive reduction leads to an increase in manufacturing cost while degrading the cleanliness of the steel without obtaining a sufficient deoxidation effect. For this reason, although a minimum in particular is not provided, it is preferable to contain Mn 0.01% or more.

Co: 1∼8%Co: 1-8%

Co는 오스테나이트 생성 원소이며, 매트릭스의 마르텐사이트화에 필요한 원소이다. 그 효과를 얻기 위해서는 1% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 8%를 초과해 함유시키면 크리프 연성의 현저한 저하를 부른다. 또한, 바람직하게는 2% 초과 7% 이하이다.Co is an austenite generating element and is an element necessary for martensite formation of a matrix. In order to acquire the effect, it is necessary to contain 1% or more. However, incorporation in excess of 8% causes a significant decrease in creep ductility. Also, it is preferably more than 2% and 7% or less.

Cr: 7∼13%Cr: 7-13%

Cr은, 내열강에 있어서 내산화성 및 내고온 부식성을 확보함과 함께 매트릭스의 마르텐사이트 조직을 안정되게 얻기 위해, 필수의 원소이다. 그 효과를 얻기 위해서는, 7% 이상 함유시키는 것이 필요하다. 그러나, 과잉으로 함유시키면, 다량의 Cr 탄화물의 생성에 의해 탄화물의 안정성을 저하시키고, 크리프 강도의 저하를 초래함과 동시에, 인성도 열화한다. 그 때문에, Cr의 함유량은 13% 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 8∼12%이다. 더 바람직하게는 8∼10%이다.Cr is an essential element in order to secure oxidation resistance and high temperature corrosion resistance in a heat resistant steel and to stably obtain the martensite structure of the matrix. In order to acquire the effect, it is necessary to contain 7% or more. However, when excessively contained, the formation of a large amount of Cr decreases the stability of the carbide, leads to a decrease in the creep strength, and deteriorates the toughness. Therefore, content of Cr needs to be 13% or less. Preferably, it is 8 to 12%. More preferably, it is 8-10%.

V: 0.05∼0.4%V: 0.05 to 0.4%

V는, Nb와 함께 립내에 미세한 탄질화물을 형성하고, 크리프 강도의 향상에 크게 기여하는 원소이다. 그 효과를 얻기 위해서는, 적어도 0.05% 이상 함유시키는 것이 필요하다. 그러나, 과잉으로 함유시켰을 경우, 탄질화물의 성장 속도의 증대를 부르며, 그 분산 강화 효과가 조기에 소실함과 함께, 인성의 저하를 초래하기 때문에, V의 함유량은 0.4% 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 0.10∼0.35%이다.V is an element which forms fine carbonitride in the grain together with Nb and contributes greatly to the improvement of creep strength. In order to acquire the effect, it is necessary to contain at least 0.05% or more. However, when excessively contained, the growth rate of carbonitride is increased, the dispersion strengthening effect is lost early, and the toughness is reduced. Therefore, the content of V needs to be 0.4% or less. . Preferably, it is 0.10 to 0.35%.

Nb: 0.01∼0.09%Nb: 0.01% to 0.09%

Nb는, V와 함께 립내에 고온까지 안정된 미세 탄질화물을 형성하고, 크리프 강도의 향상에 크게 기여하는 원소이다. 그 효과를 얻기 위해서는, 적어도 0.01% 이상 함유시키는 것이 필요하다. 그러나, 과잉으로 함유시켰을 경우, 탄질화물의 성장 속도의 증대를 부르며, 그 분산 강화 효과가 조기에 소실함과 함께, 인성의 저하를 초래하기 때문에, Nb의 함유량은 0.09% 이하로 할 필요가 있다.Nb is an element which, together with V, forms fine carbonitrides stable to a high temperature in the grains and contributes greatly to the improvement in creep strength. In order to acquire the effect, it is necessary to contain at least 0.01% or more. However, when it contains excessively, the growth rate of carbonitride is called the increase, the dispersion strengthening effect lose | disappears early, and since toughness is brought about, Nb content needs to be 0.09% or less. .

Mo 및 W의 한쪽 또는 양쪽: 0.5∼4%(합계로)One or both of Mo and W: 0.5 to 4% (total)

Mo 및 W는 매트릭스를 고용 강화하고, 크리프 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, Mo 및 W의 한쪽 또는 양쪽을, 합계로 0.5% 이상 함유시키는 것이 필요하다. 그러나, 4%를 초과하여 과잉으로 함유시키면, 조대한 금속간 화합물을 생성해, 인성의 극단적인 저하를 부른다. 또한, W를 단독으로 함유시키는 경우에는, W의 함유량의 하한은 1%로 하는 것이 바람직하다.Mo and W are elements which solidify the matrix and contribute to the improvement of creep strength. In order to acquire this effect, it is necessary to contain one or both of Mo and W in total at least 0.5%. However, when it contains excessively more than 4%, a coarse intermetallic compound is produced and the extreme fall of toughness is called. In addition, when containing W independently, it is preferable to make the minimum of content of W into 1%.

B: 0.005∼0.025%B: 0.005-0.025%

B는, C와 함께 본 발명에 있어서의 중요한 원소이다. B는, HAZ에 있어서 입계에 편석해 입계 에너지를 낮춤으로써, 오스테나이트상의 핵생성을 지연시켜, 세립화를 억제한다. 그 효과를 충분히 얻기 위해서는 적어도, 0.005% 이상 함유시키 는 것이 필요하다. 그렇지만, 조립 HAZ에 있어서는, 입계 편석한 B는 입계의 융점 저하를 촉진시키고, S 및 P의 편석과 중첩하여, 액화 균열을 발생시킨다. 이것을 방지하기 위해서는, C를 전술의 범위로 규정할 필요가 있다. 그러나, B의 함유량이 0.025%를 초과하면, HAZ의 크리프 강도의 개선 효과가 포화함과 함께, C의 함유량을 전술의 범위로 규정해도 액화 균열을 방지할 수 없다. 또한, B의 함유량의 하한은 0.007% 이상이 바람직하다. 더 바람직한 범위는, 0.01% 초과 0.02% 이하이다.B, together with C, is an important element in the present invention. B segregates at grain boundaries in HAZ and lowers grain boundary energy, thereby delaying nucleation of the austenite phase and suppressing fine graining. In order to fully acquire the effect, it is necessary to contain at least 0.005% or more. However, in granulated HAZ, grain boundary segregation B promotes the melting | fusing point fall of a grain boundary, overlaps with segregation of S and P, and produces liquefied crack. In order to prevent this, it is necessary to define C to the above-mentioned range. However, when the content of B exceeds 0.025%, the effect of improving the creep strength of HAZ is saturated, and liquefied cracking cannot be prevented even if the content of C is defined in the above-described range. Moreover, as for the minimum of content of B, 0.007% or more is preferable. A more preferable range is more than 0.01% and 0.02% or less.

N: 0.003∼0.06%N: 0.003-0.06%

N은, V나 Nb를 포함하는 미세한 탄질화물을 형성하며, 크리프 강도의 확보에 유효한 원소이다. 그 효과를 얻기 위해서는 0.003% 이상 함유시키는 것이 필요하다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 탄질화물의 석출량의 증대를 부르고, 취화의 원인이 된다. 그 때문에, N의 함유량의 상한을 0.06%로 한다.N forms fine carbonitrides containing V and Nb and is an element effective for securing creep strength. In order to acquire the effect, it is necessary to contain 0.003% or more. However, when it contains excessively, the precipitation amount of carbonitride will increase and it will cause embrittlement. Therefore, the upper limit of content of N is made into 0.06%.

Al: 0.03% 이하Al: 0.03% or less

Al은, 탈산제로서 함유시키지만, 과잉으로 함유시키면 크리프 연성 및 인성의 저하를 부르기 때문에, 상한을 0.03%로 한다. 바람직하게는, 0.02% 이하이다. 그렇지만, 과도의 저감은, 충분한 탈산 효과가 얻어지지 않고 강의 청정도를 열화시킴과 더불어, 제조 비용의 증대를 초래한다. 이 때문에, 특히 하한은 형성하지 않지만, Al은 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Although Al is contained as a deoxidizer, when it contains excessively, since creep ductility and toughness fall, the upper limit is made into 0.03%. Preferably it is 0.02% or less. However, excessive reduction leads to an increase in manufacturing cost while degrading the cleanliness of the steel without obtaining a sufficient deoxidation effect. For this reason, although a minimum in particular is not formed, it is preferable to contain Al 0.001% or more.

O: 0.02% 이하O: 0.02% or less

O는 불순물로서 존재하지만, 다량으로 포함되는 경우에는, 다량의 산화물을 생성하고, 가공성이나 연성을 열화시킨다. 그 때문에, O의 함유량을 0.02% 이하로 할 필요가 있다.O exists as an impurity, but when it is contained in a large amount, a large amount of oxide is formed, and workability and ductility are deteriorated. Therefore, it is necessary to make content of O into 0.02% or less.

P: 0.03% 이하P: 0.03% or less

P는 불순물로서 포함되지만, S 및 B와 함께 조립 HAZ에 있어서 입계에 편석하고, 융점을 저하시켜 액화 균열을 초래한다. 그것을 방지하기 위해서는, C, Nb, S 및 B를 소정의 범위로 규정함과 함께, P의 함유량을 0.03% 이하로 할 필요가 있다.P is included as an impurity, but together with S and B, it segregates at grain boundaries in the granulated HAZ and lowers the melting point to cause liquefaction cracking. In order to prevent it, while defining C, Nb, S, and B in a predetermined range, it is necessary to make content of P into 0.03% or less.

S: 0.02% 이하S: 0.02% or less

S는, P와 마찬가지로 불순물로서 포함되며, 조립 HAZ에 있어서 입계에 편석하고, 융점을 저하시켜 액화 균열을 초래한다. 그것을 방지하기 위해서는, C, Nb, S 및 P를 소정의 범위로 규정함과 함께, S의 함유량을 0.02% 이하로 할 필요가 있다.S is included as an impurity similarly to P, segregates at grain boundaries in granulated HAZ, and lowers the melting point to cause liquefaction cracking. In order to prevent it, while defining C, Nb, S, and P in a predetermined range, it is necessary to make content of S into 0.02% or less.

본 발명 강은, 필요에 따라서, 다음에 나타내는 원소를 소정량만큼 함유시킬 수 있다.Steel of this invention can contain the element shown next by a predetermined amount as needed.

Nd: 0.08% 이하Nd: 0.08% or less

Nd는, P나 S와의 친화력이 강하고, 조립 HAZ의 입계에 있어서, S나 P와의 사이에서 화합물을 형성함으로써, S나 P에 의한 융점 저하를 억제하고, HAZ의 액화 균열을 방지함과 더불어, S나 P에 의한 고온에서의 사용중의 입계 취화를 경감해 HAZ의 크리프 연성을 개선하는데 유효하므로, 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 그렇지만, 산소와의 친화력이 강하기 때문에, 과잉으로 함유시켰을 경우에는, 여분의 산화물을 생성하여, HAZ의 인성 저하를 초래하기 때문에, 상한은 0.08%로 한다. 바 람직한 상한은 0.06%이다. 또한, Nd를 함유시키는 것에 의한 상기의 효과를 확실히 얻기 위해서는, Nd를 0.005% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.015% 이상 함유시키는 것이다.Nd has strong affinity with P and S, forms a compound between S and P at the grain boundary of granulated HAZ, thereby suppressing the melting point decrease due to S and P and preventing liquefied cracking of HAZ, It is effective to reduce grain boundary embrittlement during use at high temperatures by S and P, and to improve creep ductility of HAZ. However, since the affinity with oxygen is strong, when it contains excessively, an extra oxide will produce | generate and it will cause the toughness of HAZ to fall, and therefore an upper limit shall be 0.08%. The upper limit is preferably 0.06%. In addition, in order to ensure the said effect by containing Nd, it is preferable to contain Nd 0.005% or more. More preferably, it is 0.015% or more.

Ta: O.08% 이하Ta: O.08% or less

Ta는, V나 Nb와 마찬가지로, 고온까지 안정된 미세 탄화물을 형성하고, 크리프 강도의 향상에 크게 기여하기 때문에, 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 그렇지만, 과잉으로 함유시켰을 경우, 탄화물의 성장 속도의 증대를 초래하므로, 그 분산 강화 효과가 조기에 소실함과 함께, 인성의 저하를 부르기 때문에, 상한은 0.08% 이하로 한다. 또한, Ta 함유에 의한 상기의 효과를 얻기 위해서는, 0.005% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Ta, like V and Nb, forms stable fine carbide up to high temperature and greatly contributes to the improvement of creep strength. Therefore, Ta may be contained as necessary. However, when it contains excessively, since the growth rate of a carbide will increase, the dispersion strengthening effect will lose | disappear prematurely and will call for a fall of toughness, and therefore an upper limit shall be 0.08% or less. Moreover, in order to acquire the said effect by Ta containing, it is preferable to contain 0.005% or more.

Ca: 0.02% 이하Ca: 0.02% or less

Ca는, 강의 열간 가공성을 향상시키는 원소이며, 열간 가공성을 향상시킬 필요가 있는 경우에는, 함유시킬 수 있다. 그렇지만, 그 함유량이 0.02%를 초과하면, 개재물의 조대화를 불러 반대로 가공성이나 인성을 해침으로 인해, 그 상한은 0.02%로 한다. 또한, Ca 함유에 의한 상기의 효과를 얻기 위해서는, 0.0003% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, Ca의 함유량의 보다 바람직한 범위는, 0.001∼0.01%이다.Ca is an element which improves the hot workability of steel, and can contain it, when it is necessary to improve hot workability. However, when the content exceeds 0.02%, the coarsening of inclusions is called, and conversely, the upper limit is made 0.02% due to impairing workability and toughness. In addition, in order to acquire the said effect by Ca containing, it is preferable to contain 0.0003% or more. In addition, the range with more preferable content of Ca is 0.001 to 0.01%.

Mg: 0.02% 이하 Mg: 0.02% or less

Mg는, Ca와 마찬가지로, 강의 열간 가공성을 향상시키는 원소이며, 열간 가공성을 향상시킬 필요가 있는 경우에는, Ca와 함께 또는 Mg를 단독으로, 함유시킬 수 있다. 그렇지만, 그 함유량이 0.02%를 초과하면, 개재물의 조대화를 불러 반대로 가공성이나 인성을 해침으로 인해, 그 상한은 0.02%로 한다. 또한, Mg 함유에 의한 상기의 효과를 얻기 위해서는, 0.0003% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, Ca의 함유량의 보다 바람직한 범위는, 0.001∼0.01%이다.Mg is an element which improves the hot workability of steel similarly to Ca, and when it is necessary to improve hot workability, Mg can be contained together with Ca or Mg independently. However, when the content exceeds 0.02%, the coarsening of inclusions is called, and conversely, the upper limit is made 0.02% due to impairing workability and toughness. In addition, in order to acquire the said effect by Mg containing, it is preferable to contain 0.0003% or more. In addition, the range with more preferable content of Ca is 0.001 to 0.01%.

[실시예 1]Example 1

표 1에 나타내는 화학 조성을 가지는 16종류의 강을, 진공 용해로에 의해 용제하고, 주조 및 압연을 한 후, 1150℃에서 1시간 유지 후에 공냉의 노멀라이징과, 770℃에서 1.5시간 유지 후에 공냉의 템퍼링의 열처리를 행했다. 또한, 번호 13은 범용강인 화(火)SUS410J3TB에 상당하는 강이며, 크리프 강도에 관한 비교강으로서 사용했다. 기계 가공에 의해, 판두께 12mm, 폭 50mm 및 길이 300mm의 강판 및 판두께 10mm, 폭 100∼120㎜ 및 길이 300∼500mm의 강판을 제작했다. 판두께 12mm의 강판은 길이방향 균열 감수성 시험에 제공하고, HAZ의 액화 균열 감수성을 평가했다.After 16 kinds of steels having the chemical composition shown in Table 1 were melted by a vacuum melting furnace, cast and rolled, and then maintained at 1150 ° C. for 1 hour, normalized by air cooling, and held at 770 ° C. for 1.5 hours, and then cooled by air tempering. Heat treatment was performed. In addition, No. 13 is a steel equivalent to the general-purpose steel SUS410J3TB, and was used as a comparative steel regarding creep strength. By machining, a steel plate with a plate thickness of 12 mm, a width of 50 mm and a length of 300 mm and a plate thickness of 10 mm, a width of 100 to 120 mm and a length of 300 to 500 mm was produced. The steel plate of 12 mm of plate | board thickness was used for the longitudinal crack susceptibility test, and the liquefaction crack susceptibility of HAZ was evaluated.

Figure 112009073218374-PCT00001
Figure 112009073218374-PCT00001

길이방향 균열 감수성 시험이란, 도 1에 모식적으로 나타내는 바와 같이, GTA 용접에 의해 강판의 길이 방향으로 비드 온 플레이트 용접을 행하고, 그 용접중에 단부에 힘 F를 부하(負荷)하여 휨에 의한 변형을 부가하여, 강제적으로 HAZ에 균열을 발생시키고, 그 합계 길이를 측정함으로써, HAZ의 액화 균열 감수성을 평가하는 방법이다. 용접 조건은 200A×15V×10cm/min, 부가 변형량은 4%로 하여, HAZ에 액화 균열이 발생하지 않았던 것을 합격으로 했다.In the longitudinal crack susceptibility test, as shown schematically in FIG. 1, bead-on-plate welding is performed in the longitudinal direction of the steel sheet by GTA welding, and a deformation due to warpage is performed by applying a force F to the end portion during the welding. It is a method of evaluating the liquefied cracking susceptibility of HAZ by adding and forcibly generating a crack in HAZ and measuring the total length. The welding conditions were 200 A x 15 V x 10 cm / min, and the amount of additional strain was 4%, and the liquefaction crack did not occur in the HAZ as the pass.

HAZ에 액화 균열이 생기지 않았던 강종에 대해, 10mm 두께의 강판으로부터, 판두께 10mm, 폭 10mm 및 길이 100mm의 시험재를 채취하고, HAZ의 강도 저하가 특히 현저한 온도인 1000℃로 5초간 가열하는 HAZ 재현 용접열 사이클을 부여했다. 그 후, 시험재에 740℃×30분, 공냉의 용접 후 열처리를 실시하고, 크리프 시험편을 채취해, 온도 650℃, 응력 117.7MPa의 조건에서 크리프 시험을 실시했다.For steel grades where no liquefaction cracks occurred in the HAZ, a test material having a plate thickness of 10 mm, a width of 10 mm and a length of 100 mm was taken from a 10 mm thick steel sheet and heated for 5 seconds at a temperature of 1000 ° C. at which the drop in strength of the HAZ was particularly significant. A reproduction heat cycle was given. Thereafter, the test material was subjected to post-weld heat treatment at 740 ° C. for 30 minutes and air-cooled, and the creep test piece was taken out, and the creep test was performed under conditions of a temperature of 650 ° C. and a stress of 117.7 MPa.

표 2에, 길이방향 균열 감수성 시험에 있어서의 용접 균열 길이(mm) 및 크리프 시험에 있어서의 파단 시간(hr)을 나타낸다.In Table 2, the weld crack length (mm) in a longitudinal cracking sensitivity test and the breaking time (hr) in a creep test are shown.

Figure 112009073218374-PCT00002
Figure 112009073218374-PCT00002

표 2로부터 분명한 바와 같이, C 및 B의 함유량이 본 발명의 규정 범위 및 (1)식을 만족하고 있는 번호 3∼6, 9∼11, 14 및 15의 재료는, 길이방향 균열 감수성 시험과 같은 어려운 균열 시험에 있어서도 HAZ의 액화 균열이 생기는 일이 없고, 또, HAZ의 크리프 파단 시간이 번호 13의 파단 시간의 3배 이상이 되어 있었다. 특히, 번호 3∼5, 9, 11, 14 및 15의 재료는, HAZ의 크리프 파단 시간이 번호 13의 파단 시간의 5배 이상이 되어 있었다.As is apparent from Table 2, the materials of Nos. 3 to 6, 9 to 11, 14, and 15 in which the contents of C and B satisfy the prescribed range of the present invention and formula (1) are the same as in the longitudinal cracking sensitivity test. Also in the difficult crack test, the liquefied crack of HAZ did not generate | occur | produce, and the creep rupture time of HAZ was three times or more of the rupture time of No.13. In particular, in the materials of Nos. 3 to 5, 9, 11, 14, and 15, the creep rupture time of HAZ was 5 times or more of the rupture time of No. 13.

그렇지만, B의 함유량은 본 발명의 규정 범위 내에 있지만, C의 함유량이 (1)식의 상한을 초과하는 번호 1, 2 및 16의 재료에서는, 조립 HAZ의 입계의 융점 저하가 현저하고, 길이방향 균열 감수성 시험에 있어서 HAZ에 액화 균열이 생겼다.However, although the content of B is within the prescribed range of the present invention, in the materials of Nos. 1, 2, and 16 in which the C content exceeds the upper limit of the formula (1), the melting point decrease of the grain boundary of the granulated HAZ is remarkable, and in the longitudinal direction In the crack susceptibility test, liquefied cracks occurred in the HAZ.

이에 대해서, 번호 7, 8 및 12의 재료는, 길이방향 균열 감수성 시험에 있어서 HAZ에 액화 균열이 생기지 않았지만, 어느 쪽이나, HAZ의 크리프 파단 시간이 목표값을 만족하지 않았다.On the other hand, in the material of Nos. 7, 8, and 12, liquefaction crack did not generate | occur | produce in HAZ in the longitudinal cracking susceptibility test, either, the creep rupture time of HAZ did not satisfy the target value.

즉, B의 함유량은 본 발명의 규정 범위 내에 있지만, C의 함유량이 (1)식의 하한에 미치지 않는 번호 12는, HAZ의 크리프 파단 시간이 목표값을 만족하지 않았다. 한편, B의 함유량이 본 발명의 규정 범위에 미치지 않는 번호 8의 재료는, C의 함유량은 (1)식을 만족하고 있지만, HAZ의 크리프 파단 시간이 목표값을 만족하지 않았다. 또, B의 함유량이 본 발명의 범위에 미치지 않는 것에 더해, C의 함유량이 (1)식의 상한을 초과하는 번호 7의 재료는, HAZ의 크리프 파단 시간이 번호 8에 비해 더 낮았다.That is, although the content of B is within the prescribed range of the present invention, the number 12 in which the content of C does not fall below the lower limit of the formula (1), the creep rupture time of the HAZ did not satisfy the target value. On the other hand, in the material of No. 8 whose content of B does not fall within the prescribed range of the present invention, the content of C satisfies the formula (1), but the creep rupture time of HAZ did not satisfy the target value. Moreover, in addition to the content of B not falling within the scope of the present invention, the material of No. 7 in which the content of C exceeded the upper limit of the formula (1) had a lower creep rupture time of HAZ than in No. 8.

이상의 결과로부터, 본 발명 범위를 만족하는 화학 성분을 가지는 재료는, HAZ에 있어서의 뛰어난 내액화 균열성 및 크리프 강도를 가지는 것을 알 수 있다.From the above result, it turns out that the material which has a chemical component which satisfy | fills the scope of this invention has the outstanding liquefaction crack resistance and creep strength in HAZ.

본 발명에 관련된 페라이트계 내열강은, HAZ의 내용접 균열성과 크리프 강도가 뛰어난 페라이트계 내열강을 제공하므로, 증기 조건의 고온 고압화가 진행되어 있는 화력 발전 보일러 등에서 용접 구조물로서 사용할 수 있다.Since the ferritic heat resistant steel which concerns on this invention provides the ferritic heat resistant steel excellent in the weld cracking property and creep strength of HAZ, it can be used as a welding structure in the thermal power generation boiler etc. which advanced the high temperature and high pressure of steam conditions.

Claims (4)

질량%로, Si: 0.1% 초과 1.0% 이하, Mn: 2.0% 이하, Co: 1∼8%, Cr: 7∼13%, V: 0.05∼0.4%, Nb: 0.01∼0.09%, Mo 및 W의 한쪽 또는 양쪽을 합계로 0.5∼4%, B: 0.005∼0.025%, Al: 0.03% 이하 및 N: 0.003∼0.06%를 함유하고, C를 하기 (1)식을 만족하는 양으로 포함하며, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 불순물로서의 O, P 및 S가 각각, O: 0.02% 이하, P: 0.03% 이하 및 S: 0.02% 이하인 것을 특징으로 하는 고Cr 페라이트계 내열강.By mass%, Si: more than 0.1% and 1.0% or less, Mn: 2.0% or less, Co: 1 to 8%, Cr: 7 to 13%, V: 0.05 to 0.4%, Nb: 0.01 to 0.09%, Mo and W One or both of 0.5 to 4%, B: 0.005 to 0.025%, Al: 0.03% or less, and N: 0.003 to 0.06%, containing C in an amount satisfying the following formula (1), The remainder consists of Fe and an impurity, and O, P, and S as impurities are O: 0.02% or less, P: 0.03% or less, and S: 0.02% or less, respectively. 0.005
Figure 112009073218374-PCT00003
C
Figure 112009073218374-PCT00004
(-5/3)×B+0.085 …… (1)
0.005
Figure 112009073218374-PCT00003
C
Figure 112009073218374-PCT00004
(-5/3) x B + 0.085... … (One)
여기서, C 및 B는, 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.Here, C and B represent content (mass%) of each element.
청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 질량%로, Fe의 일부를 대신해, Nd: 0.08% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 고Cr 페라이트계 내열강.A high Cr ferritic heat resistant steel comprising, in mass%, Nd: 0.08% or less in place of a part of Fe. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 질량%로, Fe의 일부를 대신해, Ta: 0.08% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 고Cr 페라이트계 내열강.A high Cr ferritic heat resistant steel comprising, in mass%, Ta: 0.08% or less in place of a part of Fe. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 질량%로, Fe의 일부를 대신해, Ca: 0.02% 이하 및 Mg: 0.02% 이하 중의 1종 또는 2종을 포함하는 것을 특징으로 하는 고Cr 페라이트계 내열강.A high Cr ferritic heat resistant steel comprising, in mass%, one or two of Ca: 0.02% or less and Mg: 0.02% or less.
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