JP2011042812A - 強靭性に優れた鍛鋼品の製造法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.25〜0.35%、Si:0.01〜0.20%、Mn:0.01〜0.50%、Ni:4.10〜4.70%、Cr:1.6〜2.0%、Mo:0.30〜0.50%、V:0.07〜0.15%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鍛鋼部材を、800〜1000℃で焼入れし、500〜700℃で焼戻しすることを特徴とする鍛鋼品の製造法。
【選択図】図1
Description
あるいは、非特許文献2の「NiCrMoV鋼の強度・衝撃特性に及ぼす化学組成と焼戻し熱処理の影響」と題する論文においては、従来のロータ材鋼組成を供試材にしてNi量の増加によって強度が増し、Sなどの不純物量の極低下に衝撃破面遷移温度(50%FATT)が低温側に移行する改善が認められる旨の記載がある。
しかしながら、焼戻脆化感受性の抑制のためにMnを低減する場合、Mnによる焼入れ効果が減少し、大型鍛鋼品の強度および靱性が低下する問題があった。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するものであり、蒸気タービンロータ材やガスタービンディスク材などで使用されるNiCrMoV含有鋼の強靭性を確保しつつも焼戻脆化感受性を低めた鍛鋼品を提供することを目的とする。
また、本発明者らは、SiおよびMnの含有量を低減し、さらに必要によってはP,Sn,Sbなど不純物元素の含有量との関係を一定量以下に管理制御することによって、380〜500℃の範囲の長時間使用において衝撃抵抗が減少する焼戻脆化感受性が低められる事も知見した。
(1)質量%で、C:0.25〜0.35%、Si:0.01〜0.20%、Mn:0.01〜0.50%、Ni:4.10〜4.70%、Cr:1.6〜2.0%、Mo:0.30〜0.50%、V:0.07〜0.15%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鍛鋼部材を、800〜1000℃で焼入れし、500〜700℃で焼戻しすることを特徴とする鍛鋼品の製造法。
鍛鋼部材となる合金原料を電気炉や真空誘導溶解炉などの溶解炉あるいはさらに真空カーボン脱酸法あるいはエレクトロスラグ再溶解法などを経て目標の成分組成に精錬した溶鋼から、自由鍛造用や型鍛造用など鍛造加工に適する形状の鋼塊を作り、この鋼塊を熱間鍛造加工し、所定形状の鍛造部材に成形する。このときの本発明の鍛鋼部材の成分組成は、本発明の試験結果と検討結果に基づいて本発明が目的の鍛鋼品が製造される範囲から限定したもので、各成分の限定理由について次に説明する。なお、各成分の含有量は質量%表示である。
先ずは鍛造工程において高温度の熱と過酷な鍛造圧によって粗大化した鋼組織を改善し、またCr,Mo,Vなどの金属炭化物や金属間複炭化物などの析出物を単一な固溶体に溶体化処理するために、鍛鋼部材を800〜1000℃に加熱し、続いて鍛鋼部材の中心部の平均冷却速度が1℃/分以上の速度でベイナイト変態完了温度まで冷却する焼入れ処理を施した後、500〜700℃で焼戻し処理を施す。
塩基性電気炉にて溶解し、精錬後、造塊した鋼塊は、1000℃以上で熱間鍛造してガスタービンディスクを想定した鍛造材を製造した。表1は、その時の鍛造材の成分組成、(Si+Mn)(P+Sn+Sb)×104の演算値(以下、J*値と称する。)、熱処理条件、機械的性質および焼戻脆化感受性の評価結果を掲載したものである。供試番号の6〜8、10〜11、13〜16、18〜19、22〜23、26〜27、29〜30は本発明の実施例を示し、その他の供試番号は本発明から逸脱する成分組成または熱処理温度を比較例に挙げたものである。
また、本発明鋼は、焼戻温度が低く高強度・低靱性を示す比較鋼(No.7)や焼戻温度が高く低強度・高靱性を示す比較鋼(No.11)と比較し、強度と靱性のバランスに優れている。すなわち本発明鋼は焼戻処理後においても強度・靭性共に優れた鋼質を実証するものである。
上記の実験結果から明らかな様に、本発明で製造された鍛鋼品は、焼戻脆化温度域での長時間使用においても脆化することなく、焼戻脆化感受性が低く強靭性が維持されることが確認された。
Claims (2)
- 質量%で、
C :0.25〜0.35%、
Si:0.01〜0.20%、
Mn:0.01〜0.50%、
Ni:4.10〜4.70%、
Cr:1.6〜2.0%、
Mo:0.30〜0.50%、
V :0.07〜0.15%を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物からなる鍛鋼部材を、800〜1000℃で焼入れし、500〜700℃で焼戻しすることを特徴とする鍛鋼品の製造法。
- 質量%で、
C :0.25〜0.35%、
Si:0.01〜0.20%、
Mn:0.01〜0.50%、
Ni:4.10〜4.70%、
Cr:1.6〜2.0%、
Mo:0.30〜0.50%、
V :0.07〜0.15%を含有し、
不可避的不純物であるP,SnおよびSbが、
P :0.01%以下、
Sn:0.005%以下、
Sb:0.003%以下で、
Si,Mn,P,Sn,およびSbの含有量については、
(Si+Mn)(P+Sn+Sb)×104≦10の関係を満たす、
残部がFeおよびその他の不可避的不純物からなる鍛鋼部材を、800〜1000℃で焼入れし、500〜700℃で焼戻しすることを特徴とする鍛鋼品の製造法。
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