JPS61163243A - 靭性を改善した高クロム耐熱鋼 - Google Patents
靭性を改善した高クロム耐熱鋼Info
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- JPS61163243A JPS61163243A JP461285A JP461285A JPS61163243A JP S61163243 A JPS61163243 A JP S61163243A JP 461285 A JP461285 A JP 461285A JP 461285 A JP461285 A JP 461285A JP S61163243 A JPS61163243 A JP S61163243A
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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
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、靭性を改善した高クロム耐熱鋼、特に高温で
の長時間使用後にあってもすぐれた靭性を示す高クロム
耐熱鋼に関する。
の長時間使用後にあってもすぐれた靭性を示す高クロム
耐熱鋼に関する。
（従来の技術）
従来より、ボイラの過熱器、再熱器あるいは化学工業や
原子カニ業用の熱交換器には高クロム耐熱鋼が使用され
ている。
原子カニ業用の熱交換器には高クロム耐熱鋼が使用され
ている。
高クロム耐熱鋼で問題となっているのは、高温長時間使
用後の靭性の低下である。
用後の靭性の低下である。
これまで高温クリープ強度を高めるために多量のＭｏを
添加した高クロム鋼を開発してきた（特開昭５５−１１
０７５８号、特公昭５９−１４０９７号、特開昭５９−
１４０３５２号）。
添加した高クロム鋼を開発してきた（特開昭５５−１１
０７５８号、特公昭５９−１４０９７号、特開昭５９−
１４０３５２号）。
また従来より、低クロム鋼では焼戻し脆化対策としてＳ
ｉ量を低減することが有効であるとする報告があり、一
方、高クロム鋼の場合も低Ｓｔ化により靭性を改善でき
ることがわかったが、低Ｓｔ化によりむしろ耐水蒸気酸
化特性と高温強度を損なうことが問題であった。つまり
、必ずしもＳｉ量を下げるだけでは実用鋼として使用で
きない。
ｉ量を低減することが有効であるとする報告があり、一
方、高クロム鋼の場合も低Ｓｔ化により靭性を改善でき
ることがわかったが、低Ｓｔ化によりむしろ耐水蒸気酸
化特性と高温強度を損なうことが問題であった。つまり
、必ずしもＳｉ量を下げるだけでは実用鋼として使用で
きない。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、本発明者らが得た新たな知見として、多量のＭ
ｏ添加鋼は、高温長時間使用中にＭｏを含む金属間化合
物が析出し、著しく靭性劣化することが判明した。また
、Ｓｉ低下による効果といわれているものも、耐熱鋼と
して高温で使用するにあたっては、耐水蒸気酸化特性お
よび高温強度が損なわれるのであって、かかる特性を確
保するにはある程度のＳｉ量は存在しなければならない
ことを知った。
ｏ添加鋼は、高温長時間使用中にＭｏを含む金属間化合
物が析出し、著しく靭性劣化することが判明した。また
、Ｓｉ低下による効果といわれているものも、耐熱鋼と
して高温で使用するにあたっては、耐水蒸気酸化特性お
よび高温強度が損なわれるのであって、かかる特性を確
保するにはある程度のＳｉ量は存在しなければならない
ことを知った。
かくして本発明の目的は、高温下での長時間の使用後に
もすくれた靭性を示す高クロム耐熱鋼を提供することで
ある。
もすくれた靭性を示す高クロム耐熱鋼を提供することで
ある。
本発明の別の目的は、ＭＯを過度に加えることもなく、
Ｓｉを不必要に低くすることもなく、それによる従来の
諸欠点の解消を図った高クロム耐熱鋼を提供することで
ある。
Ｓｉを不必要に低くすることもなく、それによる従来の
諸欠点の解消を図った高クロム耐熱鋼を提供することで
ある。
（問題点を解決するための手段）
本発明者らは、靭性を改良するためには、Ｍｏ量をＳｉ
、 Ｃとの関係により制限することが必要であることを
知り、その後一連の実験を通じて、高温長時間使用して
も靭性低下をおこさない鋼組成を見い出して本発明を完
成した。
、 Ｃとの関係により制限することが必要であることを
知り、その後一連の実験を通じて、高温長時間使用して
も靭性低下をおこさない鋼組成を見い出して本発明を完
成した。
ここに、本発明の要旨とするところは、重量％で、
Ｃ：０．０３〜０．１５％、 Ｓｉ ： ０．６％以
下、Ｍｎ ： ０．１〜１．０％、 Ｃｒ ： ７−
１３％、Ｍｏ ： １．０％以下、 Ｖ ：ｏ、ｘ
〜０．４％、Ｎｂ ： ０．０２〜０．１０％、
ＡＱ ： ０．０２％以下、Ｎ ： ０．０１０〜０．
０６０％、ｐ：ｏ、ｏ３％以下、Ｓ：０．０１％以下、 残部は鉄および不可避不純物から成り、かつ上記成分範
囲のＣ％ Ｓｔ、 Ｍｏが Ｍｏ−１，４Ｃ＋ ０．７Ｓｉ ≦０．８の関係を満足
することを特徴とする靭性に優れた高クロム耐熱鋼であ
る。
下、Ｍｎ ： ０．１〜１．０％、 Ｃｒ ： ７−
１３％、Ｍｏ ： １．０％以下、 Ｖ ：ｏ、ｘ
〜０．４％、Ｎｂ ： ０．０２〜０．１０％、
ＡＱ ： ０．０２％以下、Ｎ ： ０．０１０〜０．
０６０％、ｐ：ｏ、ｏ３％以下、Ｓ：０．０１％以下、 残部は鉄および不可避不純物から成り、かつ上記成分範
囲のＣ％ Ｓｔ、 Ｍｏが Ｍｏ−１，４Ｃ＋ ０．７Ｓｉ ≦０．８の関係を満足
することを特徴とする靭性に優れた高クロム耐熱鋼であ
る。
このように、本発明の特徴とするのは、高温、長時間使
用後の靭性を改良するために、Ｍｏ、 Ｓｉ、 Ｃｉの
多量をバランスさせ一定の関係式により制限したことで
あり、これにより高温クリープ強度のみならず耐水蒸気
酸化特性をも損なうことのない高クロム耐熱鋼が得られ
る。
用後の靭性を改良するために、Ｍｏ、 Ｓｉ、 Ｃｉの
多量をバランスさせ一定の関係式により制限したことで
あり、これにより高温クリープ強度のみならず耐水蒸気
酸化特性をも損なうことのない高クロム耐熱鋼が得られ
る。
（作用）
以下、本発明にあって成分元素の組成範囲を上述の如く
限定した。その添加量限定理由を述べる。
限定した。その添加量限定理由を述べる。
Ｃ：高温強度を付与するためにはＣは０．０３％以上の
添加が必要である。しかし、０．１５％を超える過剰添
加は材料の溶接性と加工性を損なう。したがって、Ｃ量
は０．０３〜０．１５％、好ましくは０．０７〜０．１
５％の範囲とした。
添加が必要である。しかし、０．１５％を超える過剰添
加は材料の溶接性と加工性を損なう。したがって、Ｃ量
は０．０３〜０．１５％、好ましくは０．０７〜０．１
５％の範囲とした。
Ｓｉ：Ｓｉは脱酸剤として添加されるが、過剰量存在す
ると加熱中の脆化を促進するため、靭性改善の点からで
きるだけ低くすることが望ましい。したがって、Ｓｉ量
はその上限を０．６％とした。しかし、Ｓｉは耐水蒸気
酸化特性改善には不可欠であり、高温強度確保にも寄与
する元素である。
ると加熱中の脆化を促進するため、靭性改善の点からで
きるだけ低くすることが望ましい。したがって、Ｓｉ量
はその上限を０．６％とした。しかし、Ｓｉは耐水蒸気
酸化特性改善には不可欠であり、高温強度確保にも寄与
する元素である。
そのため適正Ｓｉ量は後述する関係式により設定する。
耐水蒸気酸化特性および高温強度改善からは０．２％超
だけ含有させるのが好ましい。
だけ含有させるのが好ましい。
Ｍｎ ： Ｍｎは強度、靭性の改善に必要な元素で、０
．１％以上の添加が必要である。しかし、過剰添加によ
りかえって靭性を下げるため、本発明ではＭｎ量は１．
０％以下とした。
．１％以上の添加が必要である。しかし、過剰添加によ
りかえって靭性を下げるため、本発明ではＭｎ量は１．
０％以下とした。
Ｃｒ：高温中の耐酸化性を高める重要元素であり、Ｃｒ
７％以上の添加により効果を発揮するが、１３％を超え
る添加はδ−フェライトを生じやすく靭性と強度低下が
おこる。したがって、本発明にあってＣｒ量は７〜１３
％とした。
７％以上の添加により効果を発揮するが、１３％を超え
る添加はδ−フェライトを生じやすく靭性と強度低下が
おこる。したがって、本発明にあってＣｒ量は７〜１３
％とした。
Ｍｏ ： Ｍｏば高温材料に固溶強化元素として添加さ
れるが、多量添加によって加熱中に析出物をつくり、“
脆化の原因となる。したがって、１．０％以下とした。
れるが、多量添加によって加熱中に析出物をつくり、“
脆化の原因となる。したがって、１．０％以下とした。
好ましくはその上限は固溶附以下とする。
一方、その下限としでは好ましくはクリープ強度の観点
から０．１％以上添加すべきである。より好ましくは０
．５％以上、０．８％未満である。
から０．１％以上添加すべきである。より好ましくは０
．５％以上、０．８％未満である。
なお、適正Ｍｏ量は後述の関係式により設定する。
■＝析出強化元素として■は０．１％以上の添加が必要
であるが、０．４％超の過剰添加は固溶■を増やし強度
を損なう。したがって、本発明にあっては０．１〜０．
４％の範囲とした。
であるが、０．４％超の過剰添加は固溶■を増やし強度
を損なう。したがって、本発明にあっては０．１〜０．
４％の範囲とした。
Ｎｂ ： Ｎｂは析出強化とともに組織微細化作用によ
り靭性を改善するため、本発明にあってもＮｂは０．０
２％以上添加する必要がある。しかし、０．１０％を超
える過剰添加は、かえって強度低下を招く。
り靭性を改善するため、本発明にあってもＮｂは０．０
２％以上添加する必要がある。しかし、０．１０％を超
える過剰添加は、かえって強度低下を招く。
したがって、適正範囲として０．０２〜０．１０％とし
た。
た。
ＡＱ ： ＡＱは脱酸剤として添加されるが、過剰に存
在するとクリープ強度が低下する。したがって、本発明
にあっては、ＡＱ量は０．０２％以下とした。
在するとクリープ強度が低下する。したがって、本発明
にあっては、ＡＱ量は０．０２％以下とした。
Ｎ：Ｎは高温クリープ強度を改善する重要元素であって
、主に■、Ｎｂと炭窒化物をつくり強度を改善する。０
．０１％以上の添加によりその効果を発揮するが、多量
に添加した場合は、凝固中にブローホールを形成して材
料欠陥の原因となる。
、主に■、Ｎｂと炭窒化物をつくり強度を改善する。０
．０１％以上の添加によりその効果を発揮するが、多量
に添加した場合は、凝固中にブローホールを形成して材
料欠陥の原因となる。
したがって、添加量を０．０１〜０．０６％とした。望
ましくは０．０４５〜０．０５５％の量だけ添加する。
ましくは０．０４５〜０．０５５％の量だけ添加する。
Ｐ、Ｓ：これらはともに靭性に著しく悪影響を与える元
素で、できる限り低くする方がよい。したがって、それ
ぞれ上限を定めＰ≦０．０３％、Ｓ≦０．０１％とした
。
素で、できる限り低くする方がよい。したがって、それ
ぞれ上限を定めＰ≦０．０３％、Ｓ≦０．０１％とした
。
さらに、本発明によれば、長時間加熱後の靭性を改善す
るためにＣ，Ｓｉｓ Ｍｏ量の適正バランスが規定され
る。
るためにＣ，Ｓｉｓ Ｍｏ量の適正バランスが規定され
る。
すでに述べたように、本発明者らが検討した結果、高ク
ロム耐熱鋼の長時間加熱後の靭性低下は、主に加熱中に
析出量の増加するＭＯｌＳｉを含む金属間化合物が原因
であること知見した。したがって、Ｍｏ、、Ｓｉ量の制
限により脆化抑制できることがわかった。しかるに、強
度の点からは、できるだ＆）ｔＭｏを高くする必要があ
り、またＳｉも適正量は確保することが必要である。一
方、Ｃは炭化物を形成し、一部Ｍｏを固定して脆化原因
である析出物の増加を抑制できることが明らかになった
。そこで本発明者らは、以上の知見を数式化し、上記成
分範囲内のＣ，Ｓｉ、 ＭｏがＭｏ−１，４Ｃ十０．７
Ｓｉ≦０．８ の関係を満足すれば、加熱中の脆化を抑制して靭性改善
できることを見い出した。Ｍｏ含有量を低下させたこと
による強度低下は比較的多量のＮを存在させるとともに
Ｖなどの窒化物形成元素を添加して析出強化を図ること
により、むしろ相乗的に効果的に改善される。
ロム耐熱鋼の長時間加熱後の靭性低下は、主に加熱中に
析出量の増加するＭＯｌＳｉを含む金属間化合物が原因
であること知見した。したがって、Ｍｏ、、Ｓｉ量の制
限により脆化抑制できることがわかった。しかるに、強
度の点からは、できるだ＆）ｔＭｏを高くする必要があ
り、またＳｉも適正量は確保することが必要である。一
方、Ｃは炭化物を形成し、一部Ｍｏを固定して脆化原因
である析出物の増加を抑制できることが明らかになった
。そこで本発明者らは、以上の知見を数式化し、上記成
分範囲内のＣ，Ｓｉ、 ＭｏがＭｏ−１，４Ｃ十０．７
Ｓｉ≦０．８ の関係を満足すれば、加熱中の脆化を抑制して靭性改善
できることを見い出した。Ｍｏ含有量を低下させたこと
による強度低下は比較的多量のＮを存在させるとともに
Ｖなどの窒化物形成元素を添加して析出強化を図ること
により、むしろ相乗的に効果的に改善される。
かくして、本発明によれば、高温長時間加熱に伴う靭性
低下が抑制可能であるとともに、従来鋼とは異なり、耐
水蒸気酸化特性、高温クリープ強度を損なうことはない
。そのため、本発明に係る高クロム耐熱鋼は、ボイラ用
鋼管、原子力用刊料、核融合炉第一炉壁材料等への利用
が期待できる。
低下が抑制可能であるとともに、従来鋼とは異なり、耐
水蒸気酸化特性、高温クリープ強度を損なうことはない
。そのため、本発明に係る高クロム耐熱鋼は、ボイラ用
鋼管、原子力用刊料、核融合炉第一炉壁材料等への利用
が期待できる。
次に実施例によって本発明をさらに説明する。
去流訓
第１表に本例で使用する本発明鋼と比較鋼の化学成分を
まとめて示す。供試鋼ＮＯ，１〜Ｎｏ、 ３は９５０°
Ｃで焼ならし後、７５０°Ｃで焼戻し処理した５ＴＢＡ
２６鋼である。同Ｎｏ、 ４は、強度改善のためにさ
らに■、Ｎｂを添加したＡＳＴＭ Ａ２１３−Ｔ９１鋼
であって、これは１０５０℃焼ならし後、７８０°Ｃで
焼戻し処理した。
まとめて示す。供試鋼ＮＯ，１〜Ｎｏ、 ３は９５０°
Ｃで焼ならし後、７５０°Ｃで焼戻し処理した５ＴＢＡ
２６鋼である。同Ｎｏ、 ４は、強度改善のためにさ
らに■、Ｎｂを添加したＡＳＴＭ Ａ２１３−Ｔ９１鋼
であって、これは１０５０℃焼ならし後、７８０°Ｃで
焼戻し処理した。
本発明鋼である供試鋼Ｎｏ、５〜１１１ｏ、８、Ｎｏ、
Ｌｌは、９５０℃で焼ならし、さらに７５０°Ｃで焼戻
し処理した。また、同Ｎｏ、 ９、Ｎｏ、１０は、１２
Ｃｒ６ｍに本発明を適用したもので、１０５０°Ｃで焼
ならし、７８０℃で焼戻し処理した材料である。
Ｌｌは、９５０℃で焼ならし、さらに７５０°Ｃで焼戻
し処理した。また、同Ｎｏ、 ９、Ｎｏ、１０は、１２
Ｃｒ６ｍに本発明を適用したもので、１０５０°Ｃで焼
ならし、７８０℃で焼戻し処理した材料である。
これらの材＊」からＪＩＳ ４号シャルピー衝撃試験片
を採取し、０℃の衝撃値を求めた。さらに長時間加熱試
験として脆化の最も顕著な５５０℃Ｘ ３０００ｈ時効
を行ってから同様の試験に供した。
を採取し、０℃の衝撃値を求めた。さらに長時間加熱試
験として脆化の最も顕著な５５０℃Ｘ ３０００ｈ時効
を行ってから同様の試験に供した。
これらの結果を第２表にまとめて示す。
第２表に示す結果からも明らかなように、本発明鋼であ
る供試鋼Ｎｏ、５〜Ｎｏ、 ８、陽１１は加熱試験後の
靭性が高＜ 、１０ ｋｇｆ−ｍ／ ｃｆ以上である。
る供試鋼Ｎｏ、５〜Ｎｏ、 ８、陽１１は加熱試験後の
靭性が高＜ 、１０ ｋｇｆ−ｍ／ ｃｆ以上である。
比較鋼に比べ靭性低下が著しく低減される。
同じく本発明鋼である供試鋼Ｎｏ、 ９、Ｎｏ、 １０
は１２Ｃｒ鋼を高温焼ならし処理した場合で、熱処理後
の靭性は若干低いが加熱処理による靭性低下が小さいの
が特徴である。
は１２Ｃｒ鋼を高温焼ならし処理した場合で、熱処理後
の靭性は若干低いが加熱処理による靭性低下が小さいの
が特徴である。
以上の結果からも、本発明の主眼とするＣ、Ｓｉ、Ｍｏ
の適正化により、長時間加熱後の靭性改善効果が実証で
きた。
の適正化により、長時間加熱後の靭性改善効果が実証で
きた。
さらに強度特性を把握する目的で比較鋼である供試鋼Ｎ
ｏ、 １．１ｌｌｏ、 ４と本発明鋼である供試鋼１１
１ｏ、 ７の６００°Ｃクリープ破断試験を行った。結
果を添付図面にグラフにまとめて示す。同図に示ずよう
にヘースの５ＴＢＡ ２６鋼（比較鋼の供試鋼Ｎｏ、
１ ）に比べて、高い硬度を有し、改良型の９Ｃｒ−Ｉ
Ｍｏ鋼（比較鋼の供試鋼Ｎｏ、 ４ ）と比較しても、
強度低下はほとんどない。
ｏ、 １．１ｌｌｏ、 ４と本発明鋼である供試鋼１１
１ｏ、 ７の６００°Ｃクリープ破断試験を行った。結
果を添付図面にグラフにまとめて示す。同図に示ずよう
にヘースの５ＴＢＡ ２６鋼（比較鋼の供試鋼Ｎｏ、
１ ）に比べて、高い硬度を有し、改良型の９Ｃｒ−Ｉ
Ｍｏ鋼（比較鋼の供試鋼Ｎｏ、 ４ ）と比較しても、
強度低下はほとんどない。
（効果）
以上、本発明により、高温長時間加熱後の靭性を改善し
、かつ強度に優れた高クロム耐熱鋼が得られ、開発でき
たのであり、本発明の斯界に寄与するところ大なること
が分かる。
、かつ強度に優れた高クロム耐熱鋼が得られ、開発でき
たのであり、本発明の斯界に寄与するところ大なること
が分かる。
添付図面は、本発明の実施例の応力−クリープ破断時間
曲線を示すグラフである。
曲線を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 重量％で、 Ｃ：０．０３〜０．１５％、Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ
：０．１〜１．０％、Ｃｒ：７〜１３％、Ｍｏ：１．０
％以下、Ｖ：０．１〜０．４％、Ｎｂ：０．０２〜０．
１０％、Ａｌ：０．０２％以下、Ｎ：０．０１０〜０．
０６０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、 残部は鉄および不可避不純物から成り、かつ上記成分範
囲のＣ、Ｓｉ、Ｍｏが Ｍｏ−１．４Ｃ＋０．７Ｓｉ≦０．８ の関係を満足することを特徴とする靭性に優れた高クロ
ム耐熱鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP461285A JPS61163243A (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | 靭性を改善した高クロム耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP461285A JPS61163243A (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | 靭性を改善した高クロム耐熱鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61163243A true JPS61163243A (ja) | 1986-07-23 |
| JPH0371504B2 JPH0371504B2 (ja) | 1991-11-13 |
Family
ID=11588874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP461285A Granted JPS61163243A (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | 靭性を改善した高クロム耐熱鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61163243A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62103344A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-05-13 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 低温割れおよび高温割れ感受性が低く、靭性に優れ且つ溶接継手部のクリ−プ強度が高い９％クロム系耐熱鋼 |
| JPWO2015005119A1 (ja) * | 2013-07-09 | 2017-03-02 | 新日鐵住金株式会社 | 高Ｃｒ鋼管の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5696056A (en) * | 1979-12-28 | 1981-08-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | High chromium steel for high temperature use |
-
1985
- 1985-01-14 JP JP461285A patent/JPS61163243A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5696056A (en) * | 1979-12-28 | 1981-08-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | High chromium steel for high temperature use |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62103344A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-05-13 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 低温割れおよび高温割れ感受性が低く、靭性に優れ且つ溶接継手部のクリ−プ強度が高い９％クロム系耐熱鋼 |
| JPWO2015005119A1 (ja) * | 2013-07-09 | 2017-03-02 | 新日鐵住金株式会社 | 高Ｃｒ鋼管の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0371504B2 (ja) | 1991-11-13 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |