JPH04371552A - 高強度フェライト系耐熱鋼 - Google Patents
高強度フェライト系耐熱鋼Info
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- JPH04371552A JPH04371552A JP14634691A JP14634691A JPH04371552A JP H04371552 A JPH04371552 A JP H04371552A JP 14634691 A JP14634691 A JP 14634691A JP 14634691 A JP14634691 A JP 14634691A JP H04371552 A JPH04371552 A JP H04371552A
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- Japan
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- steel
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- ferritic heat
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、すぐれた高温クリープ
強度と十分な常温靱性を有する高強度フェライト系耐熱
鋼に関し、さらに詳しくはボイラ用鋼管用鋼等に係わる
ものである。
強度と十分な常温靱性を有する高強度フェライト系耐熱
鋼に関し、さらに詳しくはボイラ用鋼管用鋼等に係わる
ものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、熱効率を向上させる観点から、火
力発電においては蒸気条件の高温高圧化が進められ、例
えば、蒸気条件を現行の５３８℃／２４６ｋｇｆ／ｃｍ
２ から５９３℃／３１６ｋｇｆ／ｃｍ２ に引き上げ
ようとする計画が推進されている。このような動向にと
もない、ボイラ管などの材料選択にあたっては耐酸化性
と高温強度の観点から、現在使われている２・１／４Ｃ
ｒ−Ｍｏ鋼は適用できなくなる。一方、１８−８オース
テナイト系耐熱鋼の適用が考えられるが、コストアップ
などの問題がある。したがって、この二者の間に位置す
る高強度高靱性のフェライト系耐熱鋼の開発が望まれて
いる。
力発電においては蒸気条件の高温高圧化が進められ、例
えば、蒸気条件を現行の５３８℃／２４６ｋｇｆ／ｃｍ
２ から５９３℃／３１６ｋｇｆ／ｃｍ２ に引き上げ
ようとする計画が推進されている。このような動向にと
もない、ボイラ管などの材料選択にあたっては耐酸化性
と高温強度の観点から、現在使われている２・１／４Ｃ
ｒ−Ｍｏ鋼は適用できなくなる。一方、１８−８オース
テナイト系耐熱鋼の適用が考えられるが、コストアップ
などの問題がある。したがって、この二者の間に位置す
る高強度高靱性のフェライト系耐熱鋼の開発が望まれて
いる。
【０００３】他方、このような用途にこれまで９Ｃｒ−
１Ｍｏ鋼及び９Ｃｒ−２Ｍｏ鋼などの高クロムフェライ
ト系耐熱鋼も用いられてきたが、これらは何れも上記の
蒸気条件ではクリープ破断強度が不足するので適用でき
ない。なお、其他の関連技術として、すでに特開昭６２
−２９７４３５号、特開昭６２−２９７４３６号、特開
昭６３−８９６４４号の各公報などに記載のものがある
。
１Ｍｏ鋼及び９Ｃｒ−２Ｍｏ鋼などの高クロムフェライ
ト系耐熱鋼も用いられてきたが、これらは何れも上記の
蒸気条件ではクリープ破断強度が不足するので適用でき
ない。なお、其他の関連技術として、すでに特開昭６２
−２９７４３５号、特開昭６２−２９７４３６号、特開
昭６３−８９６４４号の各公報などに記載のものがある
。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
要望に応えるために、超々臨界圧ボイラ用鋼管などの鋼
素材として使用できるような高強度高靱性を有するフェ
ライト系耐熱鋼を提供することを目的としている。
要望に応えるために、超々臨界圧ボイラ用鋼管などの鋼
素材として使用できるような高強度高靱性を有するフェ
ライト系耐熱鋼を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成するために、合金成分の最適化をはかり、ＭｏよりＷ
を積極的に利用し、Ｃｏの添加などにより、すぐれた高
温強度と十分な常温靱性を有する高強度フェライト系耐
熱鋼を得た。すなわち、本発明の要旨とするところは、
下記のとおりである。
成するために、合金成分の最適化をはかり、ＭｏよりＷ
を積極的に利用し、Ｃｏの添加などにより、すぐれた高
温強度と十分な常温靱性を有する高強度フェライト系耐
熱鋼を得た。すなわち、本発明の要旨とするところは、
下記のとおりである。
【０００６】（１） 重量％で
Ｃ：０．０５〜０．１５％未満
Ｓｉ：０．２０％以下
Ｍｎ：０．０５〜１．５０％
Ｃｒ：８．００〜１３．００％
Ｎｉ：１．００％以下
Ｍｏ：０．５０％未満
Ｗ：２．００〜３．５０％
Ｖ：０．１０〜０．３０％
Ｎｂ：０．０１〜０．１５％
Ｃｏ：２．００％以下
Ｎ：０．０１〜０．１０％
を含有し、残部がＦｅ及び不可避の不純物よりなり、す
ぐれた高温強度と十分な常温靱性を有する高強度フェラ
イト系耐熱鋼。
ぐれた高温強度と十分な常温靱性を有する高強度フェラ
イト系耐熱鋼。
【０００７】（２） 重量％で
Ｃ：０．０５〜０．１５％未満
Ｓｉ：０．２０％以下
Ｍｎ：０．０５〜１．５０％
Ｃｒ：８．００〜１３．００％
Ｎｉ：１．００％以下
Ｍｏ：０．５０％未満
Ｗ：２．００〜３．５０％
Ｖ：０．１０〜０．３０％
Ｎｂ：０．０１〜０．１５％
Ｃｏ：２．００％以下
Ｂ：０．００１０〜０．０１００％
Ｎ：０．０１〜０．１０％
を含有し、残部がＦｅ及び不可避の不純物よりなり、す
ぐれた高温強度と十分な常温靱性を有する高強度フェラ
イト系耐熱鋼。
ぐれた高温強度と十分な常温靱性を有する高強度フェラ
イト系耐熱鋼。
【０００８】
【作用】以下、本発明の各成分の限定理由について説明
する。Ｃは主にＭＣ（Ｍは合金元素を指す、以下も同じ
）及びＭ２３Ｃ６ 型の炭化物として析出し、強度及び
靱性に大きな影響を有する。０．０５％未満では析出量
が少なく、強化に不十分であり、０．１５％以上では靱
性が低下するとともに、炭化物の凝集粗大化が促進され
、高温長時間側のクリープ破断強度を低下させるので、
０．０５〜０．１５％未満に限定する。
する。Ｃは主にＭＣ（Ｍは合金元素を指す、以下も同じ
）及びＭ２３Ｃ６ 型の炭化物として析出し、強度及び
靱性に大きな影響を有する。０．０５％未満では析出量
が少なく、強化に不十分であり、０．１５％以上では靱
性が低下するとともに、炭化物の凝集粗大化が促進され
、高温長時間側のクリープ破断強度を低下させるので、
０．０５〜０．１５％未満に限定する。
【０００９】Ｓｉは強度に及ぼす影響が小さいが、０．
２０％超を添加すると、Ｌａｖｅｓ相の析出を促進して
靱性を低下させるので、０．２０％以下に限定する。Ｍ
ｎはδフェライトの生成を抑制する効果を有する。最低
０．０５％が必要であるが、１．５０％を超えると高温
強度を低下させるので、上限は１．５０％とした。
２０％超を添加すると、Ｌａｖｅｓ相の析出を促進して
靱性を低下させるので、０．２０％以下に限定する。Ｍ
ｎはδフェライトの生成を抑制する効果を有する。最低
０．０５％が必要であるが、１．５０％を超えると高温
強度を低下させるので、上限は１．５０％とした。
【００１０】Ｃｒは高温耐酸化性を確保する上で必要不
可欠な元素であり、Ｍ２３Ｃ６ 型炭化物を析出させる
効果もある。８．００％未満では高温での耐酸化性が不
足し、高温強度も低下する。一方、１３．００％超では
δフェライトの抑制が困難で、強度と靱性が損なわれる
ので、８．００〜１３．００％に限定する。Ｎｉはオー
ステナイト生成元素であり、δフェライトを抑制する効
果を有し、靱性にも有益な影響を及ぼす。しかし１．０
０％超では析出物の凝集粗大化をきたし、長時間側のク
リープ破断強度が低下するので、１．００％以下とした
。
可欠な元素であり、Ｍ２３Ｃ６ 型炭化物を析出させる
効果もある。８．００％未満では高温での耐酸化性が不
足し、高温強度も低下する。一方、１３．００％超では
δフェライトの抑制が困難で、強度と靱性が損なわれる
ので、８．００〜１３．００％に限定する。Ｎｉはオー
ステナイト生成元素であり、δフェライトを抑制する効
果を有し、靱性にも有益な影響を及ぼす。しかし１．０
０％超では析出物の凝集粗大化をきたし、長時間側のク
リープ破断強度が低下するので、１．００％以下とした
。
【００１１】Ｍｏは固溶体強化をもたらすと同時に、Ｍ
２３Ｃ６ を安定化させ、高温強度を向上させる。Ｗの
添加量と関連して、０．５０％以上ではδフェライトの
生成を促進すると同時に、Ｍ６ ＣとＬａｖｅｓ相の析
出及び凝集粗大化を促進するので、０．５０％未満とし
た。Ｗは固溶体強化とＭ２３Ｃ６ の微細析出の効果を
奏すると同時に、炭化物の凝集粗大化を抑制し、高温長
時間側のクリープ破断強度の向上に極めて有効である。 最低２．００％が必要であるが、３．５０％を超えると
δフェライト及び粗大なＬａｖｅｓ相が生成しやすくな
り、高温強度と靱性を低下させるため、２．００〜３．
５０％とした。
２３Ｃ６ を安定化させ、高温強度を向上させる。Ｗの
添加量と関連して、０．５０％以上ではδフェライトの
生成を促進すると同時に、Ｍ６ ＣとＬａｖｅｓ相の析
出及び凝集粗大化を促進するので、０．５０％未満とし
た。Ｗは固溶体強化とＭ２３Ｃ６ の微細析出の効果を
奏すると同時に、炭化物の凝集粗大化を抑制し、高温長
時間側のクリープ破断強度の向上に極めて有効である。 最低２．００％が必要であるが、３．５０％を超えると
δフェライト及び粗大なＬａｖｅｓ相が生成しやすくな
り、高温強度と靱性を低下させるため、２．００〜３．
５０％とした。
【００１２】Ｖは微細な炭窒化物として析出し、高温強
度を高める働きをする。０．１０％未満では効果が小さ
く、０．３０％超ではＶ（Ｃ、Ｎ）の粗大化を招くだけ
ではなく、Ｍ２３Ｃ６ として析出し得るＣ量を減少さ
せ、逆に高温強度を低下させるので、０．１０〜０．３
０％に限定する。Ｎｂは炭窒化物として析出し、強度を
高めるのに有効である。最低０．０１％が必要であるが
、０．１５％を超えて添加すると焼ならし温度ではマト
リックスに完全に溶けきれず、十分な強化効果が得られ
ないので、０．０１〜０．１５％に限定する。
度を高める働きをする。０．１０％未満では効果が小さ
く、０．３０％超ではＶ（Ｃ、Ｎ）の粗大化を招くだけ
ではなく、Ｍ２３Ｃ６ として析出し得るＣ量を減少さ
せ、逆に高温強度を低下させるので、０．１０〜０．３
０％に限定する。Ｎｂは炭窒化物として析出し、強度を
高めるのに有効である。最低０．０１％が必要であるが
、０．１５％を超えて添加すると焼ならし温度ではマト
リックスに完全に溶けきれず、十分な強化効果が得られ
ないので、０．０１〜０．１５％に限定する。
【００１３】ＮはＮｂ、ＶおよびＣｒなどと結合して窒
化物または炭窒化物を析出させ、高温強度を高める重要
な元素の一つである。最低０．０１％で有効であるが、
０．１０％を超えると窒化物の粗大化と靱性の低下をも
たらすだけではなく、製造上でも困難であるため、０．
０１〜０．１０％に限定する。Ｃｏの利用は本発明の特
徴の一つである。Ｃｏはオーステナイト生成元素であり
、機械的性質を損なうδフェライトの生成を抑制する効
果を有する。また、Ｃｏは鋼のＡｃ１変態温度を降下さ
せる効果が小さいため、靱性と延性の確保のための高い
温度での焼もどしができる。一方、添加量が２．００％
を超えるとコストの面では不利となり、２．００％以下
に限定する。
化物または炭窒化物を析出させ、高温強度を高める重要
な元素の一つである。最低０．０１％で有効であるが、
０．１０％を超えると窒化物の粗大化と靱性の低下をも
たらすだけではなく、製造上でも困難であるため、０．
０１〜０．１０％に限定する。Ｃｏの利用は本発明の特
徴の一つである。Ｃｏはオーステナイト生成元素であり
、機械的性質を損なうδフェライトの生成を抑制する効
果を有する。また、Ｃｏは鋼のＡｃ１変態温度を降下さ
せる効果が小さいため、靱性と延性の確保のための高い
温度での焼もどしができる。一方、添加量が２．００％
を超えるとコストの面では不利となり、２．００％以下
に限定する。
【００１４】Ｂは粒界強化およびＭ２３（Ｃ、Ｂ）６
などとして析出強化の効果があり、高温強度を向上する
。 ０．００１０％未満では効果が小さく、０．０１００％
超では粗大なＢ含有相を生じさせる傾向にあり、また脆
化が起こりやすくなるため、０．００１０〜０．０１０
０％と限定する。
などとして析出強化の効果があり、高温強度を向上する
。 ０．００１０％未満では効果が小さく、０．０１００％
超では粗大なＢ含有相を生じさせる傾向にあり、また脆
化が起こりやすくなるため、０．００１０〜０．０１０
０％と限定する。
【００１５】
【実施例】表１に示す化学組成を有する本発明鋼（Ｎｏ
． １〜７）と比較鋼のＭｏｄ．９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼（Ｎ
ｏ． ８，９）を真空誘導溶解炉にて各２０ｋｇのイン
ゴットに溶製し、熱延によって厚さ１５ｍｍの板とした
後、１０６０℃×６０ｍｉｎ の焼ならし、７８０℃×
６０ｍｉｎ の焼もどしを施した。このように用意した
試料を６００℃、２５ｋｇｆ／ｍｍ２ と６５０℃、１
２ｋｇｆ／ｍｍ２ の２条件においてクリープ破断試験
を行い、また６００℃にて３０００時間時効後２０℃に
おいてシャルピー衝撃試験を行った。その結果を表２に
示す。表２から明らかなように、６００℃、２５ｋｇｆ
／ｍｍ２ においては本発明鋼のクリープ破断時間が比
較鋼の２〜４倍以上であり、６５０℃、１２ｋｇｆ／ｍ
ｍ２ の高温長時間側においてはその差がさらに大きく
、本発明鋼は比較鋼の４〜７倍以上の破断時間を示して
いる。なお、本発明鋼は６００℃、３０００時間時効後
２０℃でのシャルピー吸収エネルギーが比較鋼と同程度
であり、すぐれた高温強度を有すると同時に、高い常温
靱性が保たれている。
． １〜７）と比較鋼のＭｏｄ．９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼（Ｎ
ｏ． ８，９）を真空誘導溶解炉にて各２０ｋｇのイン
ゴットに溶製し、熱延によって厚さ１５ｍｍの板とした
後、１０６０℃×６０ｍｉｎ の焼ならし、７８０℃×
６０ｍｉｎ の焼もどしを施した。このように用意した
試料を６００℃、２５ｋｇｆ／ｍｍ２ と６５０℃、１
２ｋｇｆ／ｍｍ２ の２条件においてクリープ破断試験
を行い、また６００℃にて３０００時間時効後２０℃に
おいてシャルピー衝撃試験を行った。その結果を表２に
示す。表２から明らかなように、６００℃、２５ｋｇｆ
／ｍｍ２ においては本発明鋼のクリープ破断時間が比
較鋼の２〜４倍以上であり、６５０℃、１２ｋｇｆ／ｍ
ｍ２ の高温長時間側においてはその差がさらに大きく
、本発明鋼は比較鋼の４〜７倍以上の破断時間を示して
いる。なお、本発明鋼は６００℃、３０００時間時効後
２０℃でのシャルピー吸収エネルギーが比較鋼と同程度
であり、すぐれた高温強度を有すると同時に、高い常温
靱性が保たれている。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】以上の如く、本発明によりすぐれたクリ
ープ破断強度と良好な靱性を有する高強度フェライト系
耐熱鋼の供給が可能となり、火力発電の分野のみならず
、原子力発電、化学工業など多くの分野への適用が期待
され、産業界に対し貢献するところが極めて大きい。
ープ破断強度と良好な靱性を有する高強度フェライト系
耐熱鋼の供給が可能となり、火力発電の分野のみならず
、原子力発電、化学工業など多くの分野への適用が期待
され、産業界に対し貢献するところが極めて大きい。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で Ｃ：０．０５〜０．１５％未満 Ｓｉ：０．２０％以下 Ｍｎ：０．０５〜１．５０％ Ｃｒ：８．００〜１３．００％ Ｎｉ：１．００％以下 Ｍｏ：０．５０％未満 Ｗ：２．００〜３．５０％ Ｖ：０．１０〜０．３０％ Ｎｂ：０．０１〜０．１５％ Ｃｏ：２．００％以下 Ｎ：０．０１〜０．１０％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避の不純物よりなり、す
ぐれた高温強度と十分な常温靱性を有する高強度フェラ
イト系耐熱鋼。 - 【請求項２】 重量％で Ｃ：０．０５〜０．１５％未満 Ｓｉ：０．２０％以下 Ｍｎ：０．０５〜１．５０％ Ｃｒ：８．００〜１３．００％ Ｎｉ：１．００％以下 Ｍｏ：０．５０％未満 Ｗ：２．００〜３．５０％ Ｖ：０．１０〜０．３０％ Ｎｂ：０．０１〜０．１５％ Ｃｏ：２．００％以下 Ｂ：０．００１０〜０．０１００％ Ｎ：０．０１〜０．１０％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避の不純物よりなり、す
ぐれた高温強度と十分な常温靱性を有する高強度フェラ
イト系耐熱鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146346A JP2808048B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 高強度フェライト系耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146346A JP2808048B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 高強度フェライト系耐熱鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04371552A true JPH04371552A (ja) | 1992-12-24 |
| JP2808048B2 JP2808048B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=15405633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3146346A Expired - Lifetime JP2808048B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 高強度フェライト系耐熱鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2808048B2 (ja) |
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