WO2006112428A1 - 低合金鋼 - Google Patents

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Abstract

　高温長時間クリープ延性および焼戻し軟化抵抗が向上した耐熱構造部材用の低合金鋼であり、質量％で、Ｃ：0.03～0.10％、Si：0.30％以下、Mn：1.0％以下、Cr：1.5％を超えて2.5％まで、Mo：0.01～1.0％、Ｖ：0.04～0.30％、Nb：0.001～0.10％、Ti：0.001～0.020％、Ｂ：0.0001～0.020％、Al：0.001～0.01％、Nd：0.0001～0.05％、残部がFeと不純物からなり、不純物のＰが0.020％以下、Ｓが0.003％以下、Ｎが0.0050％未満、Ｏ（酸素）が0.0050％以下であり、かつ、下記の(1)式で表されるBSOの値が0.0001～0.010であることを特徴とする低合金鋼。但し、(1)式の元素記号は、その元素の含有量（質量％）である。 　　　BSO＝Ｂ－（11／14）Ｎ－（11／32）Ｓ－（11／16）Ｏ　・・・・・(1) 　この鋼は、さらにＷ、Cu、Ni、Co、Mg、Ca、La、Ce、Ｙ、SmおよびPrのうちの１種以上を含むことができる。

Description

明 細 書
低合金鋼
技術分野
[0001] 本発明は、高温クリープ特性および靱性に優れた低合金鋼に関する。本発明の低 合金鋼は、主に発電用ボイラ、タービン、原子力発電設備、化学工業用装置などの 高温で使用する設備や機器の耐熱構造部材として適している。
背景技術
[0002] 発電用ボイラ、タービン、原子力発電設備、化学工業用装置などは、高温、高圧下 で長時間使用される。従って、これらの装置に使用される耐熱材料には、一般に高 温における強度、耐食性、耐酸ィ匕性および常温での靱性等に優れていることが要求 される。これらの用途には、従来、オーステナイト系ステンレス鋼（例えば、 JISの SUS3 21H、 SUS347Hの鋼）、低合金鋼（例えば、 JISの STBA24の鋼、即ち、 2.25Cr—lMo鋼 )、さらには 9〜12Cr系の高 Crフェライト鋼（例えば、 JISの STBA26の鋼、即ち、 9Cr— 1 Mo鋼、 STBA28の鋼、即ち、改良 9Cr— IMo鋼）などが用いられてきた。
[0003] 近年、火力発電プラントにおいては、地球温暖化防止のために CO等の排出量を
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削減しょうとしている。そのためには、熱効率の向上が必須であり、ボイラでは蒸気条 件を高温高圧化 (例えば、 600°Cを超える温度で 300気圧）した新型プラントが建設さ れている。一方では、高度成長期に多数建設された既設プラントが順次計画寿命を 迎え、新型プラントに更新する力、あるいは部分補修によって延命を図るかが、大き な社会問題になりつつある。これは、我が国のエネルギー政策にも関わる問題である
[0004] 一方、国内外力 の規制緩和の要請を受けて、電力事業においても自由化が進み 、電力関係以外の企業力 当該分野への進出が可能になっている。その結果、価格 競争が激しくなり、発電プラントでも従来以上に経済性が重視されるようになってきた
[0005] 上記のような背景の下に、発電プラントのコスト削減の一つの方法として、プラントで 使用される耐熱構造部材をより高強度化して鋼材使用量を削減することが指向され、 そのような要求に応えられる高強度材の開発が進められている。
[0006] 500°C程度までの比較的低温域では、従来は JISの STBA22の鋼（lCr—0.5Mo鋼）、 STBA23の鋼（1.25Cr—0.5Mo鋼）および前記の STBA24の鋼（2.25Cr- IMo鋼）などの Cr— Mo系低合金鋼が広く使用されてきた。さらに高温強度を高めるために Moの一 部を Wで置換した鋼も、例えば特許文献 1に開示されている。また、 Coを添加して焼 入れ性を高めた鋼が特許文献 2に開示されている。
[0007] 上記のような新しい鋼においては、 Wや Coによって高温での軟ィ匕抵抗が改善され 、特に 500°C以上でのクリープ強度は、従来の汎用鋼に比べて飛躍的に向上してい る。しかし、高強度化したために、靱性の劣化および長時間クリープ延性 (伸び、絞り )の低下が顕著になるという問題がある。
[0008] 特許文献 3および 4には、靱性劣化を防ぎ、さらに耐再熱割れ性を向上させた鋼と して、 Cr— Mo鋼に極微量の Tiを添カ卩し、かつ窒素の含有量を極微量に抑えた鋼が 開示されている。その鋼では、靱性は改善される力 高いクリープ強度とクリープ延性 の両立は達成されていない。さらに、溶接施工後の SR処理を繰り返す部位において は、再熱割れに加えて再熱軟化によりクリープ強度が著しく低下する場合がある。
[0009] 特許文献 5には、特定大きさの析出物の存在密度を規制したことを特徴とする低- 中 Cr系耐熱鋼が開示されている。この鋼は、クリープ強度の高いものである力 必ず しも長時間クリープ延性や耐再熱軟化特性に配慮した成分設計がなされているわけ ではない。
[0010] また、特許文献 6には、 Cr含有量が 0.40〜1.50%の低合金鋼が開示されている。し かし、その鋼は Cr含有量が少なすぎるために、 500°Cを超える温度域では高温腐食 に対する抵抗が必ずしも十分ではなぐ使用温度が限られる。
特許文献 1：特開平 8 - 134584号公報
特許文献 2：特開平 9 - 268343号公報
特許文献 3 :特開平 8— 144010号公報
特許文献 4：特開 2001— 234276号公報
特許文献 5：特開 2001— 342549号公報
特許文献 6 :特開 2004— 107719号公報 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0011] 本発明の目的は、発電プラント等で、従来 500°C程度までの温度域において使用さ れていた耐熱構造部材用の低合金鋼を改良して、高温長時間クリープ延性および 焼戻し軟ィ匕抵抗を大きく向上させ、 550°C程度までの温度域でも使用できる鋼を提供 することにある。
課題を解決するための手段
[0012] 本発明者は、種々の耐熱用低合金鋼のクリープ変形特性、即ち、クリープ強度およ びクリープ延性、ならびに再熱軟ィ匕特性について、材料の化学組成および金属組織 (ミクロ組織）との関係を詳細に調べた。その結果、下記の新しい知見を得た。
[0013] (a) Cr Mo鋼では、 Moの一部を Wで置換した場合、炭化物がより長時間安定にな つて、クリープ強度が高くなるが、靱性およびクリープ延性は逆に著しく低下する。な お、炭化物は、例えば M C、 M C、 M C、 M Cの形である。 Mは Feと Crが主体で
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Moと W等が若干量固溶している。 Cr量の増加とともに M Cから M C、 M C、 M C
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[0014] (b) Cr— Mo鋼に Coを添加すると、 Co量の増加とともに焼入れ性は飛躍的に向上 する力 Coの多量添加も Wと同様にクリープ脆化感受性を高める。
[0015] (c) 一方、 Cr Mo鋼に V、 Nb等を添加すると、 MC炭化物（Mは V、 Nbが主体で一 部 Moが固溶する）が微細に分散析出し、 Mo単独添加の場合よりも顕著な析出強化 作用が得られて高温クリープ強度が向上する。しかし、やはりクリープ脆化感受性が 著しく増大する。
[0016] (d) Cr— Mo鋼への Bの添カ卩は、焼入れ性を高めて強度、靱性の向上に有効である 。このことは既知である力 本発明者の調査により、過剰の Bの添加によって靱性が 著しく低下することが明らかになった。
[0017] (e) 本発明者のさらなる研究の結果、 B、 N、 Sおよび O (酸素）のそれぞれの含有 量を適正化し、かつ後述の (1)式で表される BSOの値を 0.0001〜0.010とすることでタリ ープ延性と再熱軟ィ匕抵抗がともに飛躍的に向上することが判明した。また、例えば W や Bの多量添加も可能になることも分力つた。 [0018] 本発明は、上記の知見を基礎としてなされたもので、下記の低合金鋼を要旨とする
[0019] (1)質量0 /0で、 C : 0.03〜0.10%、 Si: 0.30%以下、 Mn: 1.0%以下、 Cr: 1.5%を超え て 2.5%まで、 Mo : 0.01〜1.0%、 V: 0.04〜0.30%、 Nb : 0.001〜0.10%、 Ti: 0.001〜0. 020%、 B: 0.0001〜0.020%、 Al: 0.001〜0.01%、 Nd: 0.0001〜0.050%、残部が Feと 不純物からなり、不純物の中の Pは 0.020%以下、 Sは 0.003%以下、 Nは 0.0050%未 満、 0 (酸素）は 0.0050%以下であり、かつ、下記の (1)式で表される BSOの値が 0.000 1〜0.010であることを特徴とする低合金鋼。
BSO = B- (11/14) N- (11/32) S- (11/16) 0 (1)
ただし、（1)式の元素記号は各元素の含有量 (質量％)である。
[0020] (2) Feの一部に代えて、 2.0質量％以下の Wをさらに含有する上記（1)の低合金鋼
[0021] (3) Feの一部に代えて、それぞれ 0.50質量％以下の Cu、 Niおよび Coのうちの 1種 以上をさらに含有する上記（1)または（2)の低合金鋼。
[0022] (4) Feの一部に代えて、 0.005質量％以下の Mg、 0.005質量％以下の Ca、 0.02質量
%以下の La、 0.02質量％以下の Ce、 0.05質量％以下の Y、 0.05質量％以下の Smお よび 0.05質量％以下の Prのうちの 1種以上をさらに含有する上記（1)から（3)までの いずれかの低合金鋼。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、本発明の低合金鋼の各成分の作用効果と含有量の限定理由を説明する。
なお、以下の記載にお!、て成分含有量の「％」は「質量％」を意味する。
[0024] C : 0.03〜0.10%
Cは、オーステナイト安定化元素であり、 Cr— Mo鋼の基本母相組織であるべィナイ ト組織（下部べイナイト組織)またはマルテンサイト組織を安定ィ匕させるとともに、種々 の炭化物を形成して高強度化に寄与する。 C含有量が 0.03%未満では炭化物の析 出が少なぐ十分な強度が得られない。一方、 C含有量が 0.10%を超えると、鋼が著 しく硬化して溶接性や加工性が低下してしまう。 C含有量のより好ま 、下限と上限 は、それぞれ 0.04%および 0.08%である。 [0025] Si : 0.30%以下
Siは、製鋼工程で脱酸剤として使用され、鋼中に不可避的に残留する。従来、 Siは 耐酸ィ匕性の確保に必要な成分として耐熱構造部材用の鋼には積極的に添加されて いた。しかし、本発明者の研究によれば、不純物として含有される Siが少なければ、ク リーブ脆化のみならず再熱脆化および再熱割れ感受性をも小さくする効果が得られ ることが判明した。 Si含有量を 0.30%以下に抑えるとその効果が顕著になる。また、 Si 含有量を 0.30%以下に抑えても、 Crで酸素を補えるので、耐酸ィ匕性への悪影響はな い。以上の理由力 Si含有量は 0.30%以下とした。一層望ましいのは 0.15%以下であ る。
[0026] Mn: 1.0%以下
Mnは、 Cと同じくオーステナイト安定ィヒ元素であり、ベイナイト組織の安定化に重要 である。しかし、 Mnの多量添カ卩は、鋼の Ac変態点を低下させ、また再熱脆化をもた らす。従って、 Mn含有量は 1.0%以下とした。 0.30%以下とすればさらにクリープ延性 が向上する。なお、 Mn含有量の下限は、通常の不純物のレベルでよい。
[0027] Cr: 1.5%を超えて 2.5%まで
Crは、低炭素系べイナイト母相組織の安定ィ匕に不可欠である。この効果を得るため に、その含有量を 1.5%を超える量とする。より好ましい Cr含有量の下限は 1.6%を超 える量である。一方、 Cr含有量力 ¾.5%を超えると、 M C型や M C型の炭化物の
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析出が著しく増力!]してクリープ強度が低下する。
[0028] Mo : 0.01〜1.0%
Moは、固溶強化元素であるとともに M C型、 M C型、 M C型の炭化物の安定
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化に寄与し、さらには Mo Cを形成するとともに MC型炭化物の安定化にも寄与し、ク
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リーブ強度を向上させる。これらの効果を得るため、 Mo含有量は 0.01%以上とする。 しかし、過剰に添加するとべイナイトまたはマルテンサイトの母相が不安定になるので 、その含有量の上限は 1.0%とする。
[0029] V: 0.04〜0.30%
Vは、後述の Nbとともに MC型炭化物を形成してクリープ強度の向上に顕著に寄与 するので、 0.04%以上含有させる。しかし、過剰な添カ卩は長時間クリープ延性を著し く低下させるため、 V含有量の上限は 0.30%とする。
[0030] Nb : 0.001〜0.10%
Nbは、 Vと同様に微細な炭化物を形成して高強度化に寄与する。この効果を得る ためにその含有量は 0.001%以上とする。一方、 Nb含有量が 0.10%を超えると過剰な 炭窒化物によって靱性が損なわれる。より好ましい Nb含有量の下限と上限は、それ ぞれ 0.020%および 0.060%である。
[0031] Ti: 0.001〜0.020%
は、微細な炭化物を形成して高強度化に寄与する。従って、 0.001%以上を含有 させる。特にクリープ延性の向上や再熱時の脆ィ匕および割れの抑制に効果があるの で、 0.010%以上を含有させるのが望ましい。しかし、過剰な添力卩は靱性に悪影響を 及ぼすので、上限は 0.020%とする。
[0032] B: 0.0001〜0.020%
Bは、焼入れ性の向上に有効である。この効果は含有量を 0.0001%以上とすること で奏される。一方、 Bの多量添加は靱性に悪影響を及ぼすので、 B含有量の上限は 0
.020%とするべきである。上限として望ましいのは 0.015%、さらに望ましいのは 0.012
%である。なお、 B含有量は、前述の (1)式で表される BSOの値が 0.0001〜0.010とな るように定める必要がある。
[0033] Nd: 0.0001〜0.050%
Ndは、長時間クリープ延性を向上させる元素である。この効果を得るためには Nd含 有量を 0.0001%以上とすることが必要である。しかし、過剰な Ndは、靱性に好ましくな い粗大な介在物を形成するので、 Nd含有量の上限は 0.050%とする。より望ましい Nd 含有量は 0.010%を超えて 0.050%までである。
[0034] Al: 0.001〜0.01%
A1は、鋼の脱酸剤として重要な元素である。脱酸の効果を得るために A1含有量を 0.
001%以上とする必要がある。一方、本発明が意図する強度と靱性の両立に対しては
A1の含有量が 0.01%を超えることは好ましくない。
[0035] 本発明の低合金鋼の一つは、上記の各成分のほか、残部が Feと不純物力 なる鋼 である。ただし、不純物中の P、 S、 Nおよび 0 (酸素）は、下記のように抑制する必要 がある。
[0036] P： 0.020%以下、 S： 0.003%以下、 O： 0.0050%以下
これらの元素は、鋼の靱性を劣化させる好ましくない不純物である。それぞれ上記 の上限値以下とし、できるだけ少なくするのが望まし 、。
[0037] N: 0.0050%未満
Nは、固溶強化元素であるとともに炭窒化物を形成して高温強度に寄与する場合 があるが、本発明では特にクリープ強度と靱性の両立、さらにクリープ延性の向上を 図るために、その含有量を 0.0050%未満に抑えることとした。さらに、前記の (1)式で 表される BSOの値が 0.0001〜0.010となるように、 N含有量も調整する必要がある。
[0038] BSO : 0.0001〜0.010
BSOは、前記のとおり下記の (1)式で表される。その値を 0.0001〜0.010とすることは 、クリープ延性と再熱軟ィ匕抵抗の向上に必要である。
BSO = B- (11/14) N- (11/32) S- (11/16) 0 (1)
[0039] この BSOの技術的な意味は、本発明鋼を高温で使用する際の炭窒化物の粗大化 防止や粒界脆ィ匕を抑制するのに有効な B量を確保するところにある。 BSOの値力 00はり小さいと、有効な B量が確保されず、一方、 0.010より大きいと、靱性に有害な 粗大介在物が形成される。従って、 BSOの値は 0.0001〜0.010とした。より好ましい BS 0の下限は 0.001である。
[0040] 本発明の低合金鋼の他の一つは、前記の成分に加えて、さらに W、 Cu、 Ni、 Co、 M g、 Ca、 La、 Ce、 Y、 Smおよび Prの中力も選んだ 1種以上の成分を含有する鋼である。 これらの成分の作用効果と、含有量の限定理由を以下に述べる。
[0041] W: 2.0%以下
Wは、高温長時間クリープ強度をさらに向上させたいときに添加する。先に述べた ように、従来、 Wの多量添力卩は再熱脆ィ匕を招き割れ感受性を高めるとされていたが、 BSO値を 0.0001〜0.010の範囲とした鋼では、 2.0%までの Wを含有させても上記の 弊害はなくなる。 Wはまたクリープ延性の向上にも寄与する。これらの効果を確実に するには、 0.20%以上の含有が望ましい。
[0042] Cu、 Ni、 Co：それぞれ 0.50%以下 これらの元素は、いずれもオーステナイト安定化元素であり、ベイナイトまたはマル テンサイト組織の安定ィ匕に寄与する。この効果を確実にするにはそれぞれ 0.01%以 上の含有量が望ましい。しかし、それぞれ 0.50%を超えると、鋼が高強度になりすぎ て過度の軟化熱処理等が必要になる場合がある。従って、これらの成分を添加する 場合、それぞれの含有量は 0.50%までにとどめるべきである。
[0043] Mg、 Ca:それぞれ 0.005%以下、 La、 Ce :それぞれ 0.02%以下、 Y、 Sm、 Pr:それぞ れ 0.05%以下
これらの元素は、鋼の铸造時の凝固割れを防止する効果を有するので、必要に応 じて含有させる。いずれも上記の上限値を超えると、靱性に悪影響を及ぼす。なお、 添加の効果を確実にするには、いずれも 0.0001%以上の含有量とするのが望ましい
[0044] 本発明の鋼は、管や板等に加工した後、「焼ならし-焼戻し」の熱処理を施して使 用される。この熱処理後の組織は焼戻しべイナイトまたは焼戻しマルテンサイトを主 体とする組織である。
実施例
[0045] 以下、実施例によって本発明の効果を具体的に説明する。
表 1に示す化学組成の鋼を各々 150kg、真空誘導溶解炉で溶解し、造塊し、次いで 熱間鍛造によって厚さ 25mm X幅 100mmの板状の試験材にした。その後、焼ならし処 理として、 950°Cで 1時間保持した後に水冷し、焼戻し温度を 720〜760°Cの範囲で変 ィ匕させて 1時間加熱保持した後、空冷した。いずれの鋼も焼戻しべイナイト組織、また は焼戻しマルテンサイト組織となった。
[0046] 上記の熱処理後の試験材の一部については、さらに 730°Cで 10時間再加熱して硬 さの変化を調べ、再熱軟化抵抗を評価した。
[0047] 得られた試験材から、直径 6mm、 GL30mmのクリープ破断試験片と、 10mm X 10mm
X 5mmの 2Vノッチ付きシャルピー試験片を切り出した。クリープ破断試験は、温度 55 0°C、負荷応力 200MPaの条件で実施し、シャルピー衝撃試験は、 60°C〜60°Cの温 度範囲で実施した。これらの試験結果を表 2に示す。
[0048] 表 2において、「靱性」の欄の (§½vTrsがー 40°Cより低温、〇は vTrsがー 40°Cから — 20°Cまでの範囲、△は vTrsがー 20°Cを超えて 0°Cまでの範囲、 Xは vTrsが 0°Cより も高温であることを示す。また、「耐再熱軟化抵抗」の欄では、上記の再加熱（730°C で 10時間の加熱）で、〇がビッカース硬さ（Hv)の低下が 20%未満、 Xは 20%以上で あることを示す。
[表 1]
s050 表
CT i M 化 学 粗 成 （質量％、残部: Feおよび不純物〉
区分 o.一 Si n P S Cr Mo V Nb Ti B AI N Nd O BSO W Cu Ni Co その他
1 0,06 0.15 - 0.003 0.001 1.81 0.35 0.19 0.048 0,016 0.0048 0.0018 0.0017 0.0461 0.0015 00021 1.46
1 0.07 0.07 0.11 0.013 0Ό02 2.11 0.71 0.11 0.039 0.017 0.0036 0.0072 0,0027 0.0252 0.0009 0.0002 一
3 0.06 0.09 0.20 0.011 0.002 2,29 . 0.72 0.27 0.032 0,009 0.0060 0.0077 0.0002 0 195 0.0010 0.0045 一
4 0.07 0.07 0.04 0.019 0.002 1.93 0.19 0-22 0.028 0.018 0.0060 0.0093 0.0027 0.0223 0.0011 0.0024 1.63
5 0.06 0.06 0.21 0.015 0.002 2.07 0.10 0.05 0.046 0.009 0.0068 0,0037 0.0041 0.0168 0.0015 0,00 9 1.55
6 0.07 0.06 0J3 0.005 0.002 2 7 0.96 0.23 0.039 0.008 0.0064 0.0046 0.0020 0.0169 0.0013 0.0032 0.86
7 0.06 0.13 0.29 0.010 0.003 1.69 0.76 0.10 0.043 0.016 0.0071 0.0020 0.0019 0.0286 0.0019 0.0033 - 0.16
8 0 8 0.03 0,24 0.013 . 0.002 2.32 0.94 0.26 0.034 0.014 0.0073 0.0013 0.0030 0.0239 0.0039 0.0016 一 0.36
Θ 0.06 0.11 0.28 0.0 6 0.002 2.41 0,16 0.18 0.028 0.012 0,0046 0.0040 O.O03B 0.0466 0.0009 0.0003 一 0.44
10 0.07 0.07 0.07 0.014 0.003 2.20 0.35 0.23 0.028 0.012 0.0071 0.0032 0.0037 0,0178 0.0002 0.0030 1.42 g:0t0Q34
11 0.07 0.04 0.05 0.01 a 0.002 2.02 0.32 0.04 0.058 0.020 0.0096 0.0081 0.0028 0.0137 0,0031 0.0046 一 Ca:0.0032
12 0.06 0.12 0.16 0.006 0.002 2,13 0.06 0.20 0.023 0,011 0.0069 0.0046 0.0047 0.0185 0.0020 0.0011 - La:O.O058
13 0,05 0.21 0.27 0.009 0.001 2.28 0.67 0.08 0.034 0.010 0.0041 0.0053 0.0030 0.0342 0.0012 0.0006 一 CeiO.0164
14 0.05 0.02 0.23 0.009 0.002 2.02 0.82 0.07 0.039 0.006 0.0059 0 1 0.0044 0.0255 0.0023 0,0002 - Y:0.0122
15 0.04 0.06 0.28 0.008 0.001 2.47 0.04 0.19 0.038 0.012 0.0072 0.0090 0 032 0,0119 0.0028 0.0024 - Sm:0.0050
16 0,05 0.11 0-10 0.004 0.001 2,08 0:88 0.09 0.058 0.007 0.0051 0.0092 0.002! 0,0144 0.0041 0.0003 一 Pr.0.0426
17 0.06 0.03 0.22 0.016 0.001 2.40 0.27 0.29 0.050 0.017 O.00B2 0.0056 0.0004 0.0124 0.0041 0.0047 1,44
18 0.07 0.09 0.14 0.001 0.003 2.30 0.27 0.12 0.057 0,013 0.0073 0.0076 0.0043 0.04B8 0.0034 0,0006 ― g:0.003l,La:0.0026
19 0.07 0.ί2 0.16 0.019 0.001 1.56 0.98 0.15 0.022 0.007 0.0082 0.0018 0.0010 0.0375 0.0016 O.0OGQ 1.88
20 0.05 0.05 0.17 0.002 0.002 2.17 0.93 0JO 0.054 0.009 0.0049 0.0031 0.0032 0.0106 0.0014 0.0007 1.97 Mg0.0024
21 0.07 0.13 0.30 0.005 0.0D2 1.59 0.80 0.20 0.041 0.015 0.0050 0.0048 0.0009 0.0136 0.0038 0.0010 一 Mg:0.0005
22 0.06 0.06 0.23 0.019 0.003 2.36 0.43 0.19 0.047 0 13 0.0056 0.0038 0,0009 0,0369 0.0010 0 032 1.36 0.12 Sm;0,Q441
30 0.07 0.21 0.11 0.014 0.002 1.89 0 7 0.10 0.047 0.019 0.0033 0.0020 0.0024 0.0178 0,0037 -0,0018 一
31 0.05 0.25 0.07 0.004 0,001 1.56 0.03 0.19 0.038 0,015 0.0121 0.0046 0,0005 0.0218 0-0004 0,0111 一
32 0.07 0.08 0.30 0.005 0.001 2.11 0.23 0,15 0.046 0.013 0.0078 0.0058 0.0029 0.0583 0,0041 0.0024 -
33 0.07 0.27 0.10 0,017 0.001 1.15 1.1 Z 0.17 0.027 0.012 0,0055 0.0001 0.0022 0,0354 0.0032 0.0012
34 0.04 0,15 0.01 0.015 0.002 2.30 0.Θ6 0.35 0.051 0.019 0.0092 0.0048 0.0002 0.0443 0.0043 0.0054 一
35 0,06 0.29 0.11 0.020 0.002 1.70 0.26 0.25 一 0.013 0.0063 0.0089 0.0014 0.0415 0.0025 0.0028 一
36 0.05 0.07 0.17 0.015 0,001 2.02 0,97 0.20 0.057 0.025 0 053 0.0012 0.0008 0.0304 0,0048 0.0010 -
37 0.08 0,11 0.20 0.010 0.002 0.56 0.S1 0.15 0.026 0.013 0.0068 0.003S 0.0055 0.0481 0,0025 O.O0Q1 一
51 0.05 0.26 0.20 0.014 0.GQ2 1.03 0.50 0.06 0.031 0.015 0.0022 0.0046 0.0058 一 0.0025 -0.0048 ―
52 0.07 0,35 0.26 0.013 0.002 1.22 0.47 0.05 0.033 0.0H 0.0018 0.0047 0.0047 一 0.0026 -0.0044 一
53 0.06 0.40 0.11 0.010 0.005 1.24 0.50 0.06 0,025 0.015 0.0015 0.0035 0.0043 一 0.0025 -0.0053 一
54 0.03 0.29 0.20 0.01 a 0.002 1.27 0.50 0.07 0.033 0.012 0.0010 0,0033 0.0020 ― 0.Q023 -0.0028
表 2
クリープ破断試験（550 、 200MPa) 耐再熱
区分 No. ' '靱 性
破断時間（h) 伸び (¾ 絞り（％) 軟化抵抗
1 14204 Ϊ7.4 74.8 O
2 12916 16 77.4 〇 O
3 11934 17.6 71.6 o O
4 12092 17,7 76.1 o 〇
5 13B22 17.3 80.0 o O
6 11749 16.7 74,5 〇 O
7 14260 15.6 82,0 o 0
8 13185 16,2 80.6 o O
9 13Θ60 17,8 79.1 o 0
10 13200 15.0 72.9
w 5 o 〇
11 13239 17, 376-72 76,5 o 〇
発明鋼
12 12137 15.7 75.6 〇 0
13 13074 t7.6 82.B 0 〇
14 13807 17,8 8633. 7; 77 o o
15 13724 17.1 71.4 〇 0
16 11974 17.8 70.7 〇 〇
17 13575 15.fi 86.1 o o o△ O 0
1S 13318 15.1 79,3 〇 〇
19 13923 16.2 S3.1 0 〇
20 11666 16.2 75.2 0 〇 X X X X
21 12196 17.9 81.0 o o
22 13523 18.0 84.4 o o
30 12242 6.3 47.8 X X
31 5166 11.1 44.9 X X
32 7628 10,1 57.1 X X
33 11979 6,3 47,9 X X
比較鋼
34 7286 12.2 52.6 X X
35 5969 iza 41.1 X X
36 11255 7.9 55,3 X X
37 7325 6.1 57.3 X X
51 6413
52 3988
従来鋼
53 5012
54 8139
[0051] 表 2に示すとおり、 No. l〜22の本発明鋼のクリープ破断時間は、すべて 10,000時間 を超え、従来鋼 (Νο·51〜54)に勝っている。また、靭性においても vTrsがー 20°C以下 と、きわめて良好である。
[0052] 一方、 No.30〜37の比較鋼は、本発明で定める組成範囲をはずれる力、または (1) 式で表される BSOの値が 0.0001〜0.010の範囲外の鋼である。これらは、クリープ破 断絞りと耐再熱軟化抵抗性が本発明鋼と比べて劣っており、さらに靱性もよくな V、。 産業上の利用可能性
[0053] 本発明の鋼は、 550°C程度までの高温域で使用され、長時間クリープ延性、再熱軟 化抵抗性および靱性に優れた低合金鋼である。この鋼は、高温高圧運転を指向する 発電プラント等の構造材料として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 質量0 /0で、 C:0.03〜0.10%、 Si:0.30%以下、 Mn:1.0%以下、 Cr: 1.5%を超えて 2.
5%まで、 Mo:0.01〜1.0%、 V:0.04〜0.30%、 Nb:0.001〜0.10%、 Ti:0.001〜0.020 %、 B:0.0001〜0.020%、 Al:0.001〜0.01%、 Nd:0.0001〜0.050%、残部が Feと不 純物からなり、不純物の中の Pは 0.020%以下、 Sは 0.003%以下、 Nは 0.0050%未満 、 0(酸素）は 0.0050%以下であり、かつ、下記の (1)式で表される BSOの値が 0.0001 〜0.010であることを特徴とする低合金鋼。
BSO = B- (11/14)N- (11/32)S- (11/16)0 (1)
ただし、（1)式の元素記号は各元素の含有量 (質量％)である。
[2] Feの一部に代えて、 2.0質量％以下の Wをさらに含有する請求項 1に記載の低合金 鋼。
[3] Feの一部に代えて、それぞれ 0.50質量％以下の Cu、 Niおよび Coのうちの 1種以上 をさらに含有する請求項 1または請求項 2に記載の低合金鋼。
[4] Feの一部に代えて、 0.005質量0 /0以下の Mg、 0.005質量0 /0以下の Ca、 0.02質量0 /0 以下の La、 0.02質量％以下の Ce、 0.05質量％以下の Y、 0.05質量％以下の Smおよ び 0.05質量％以下の Prのうちの 1種以上をさらに含有する請求項 1から請求項 3まで の!、ずれかに記載の低合金鋼。
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