JPH0152465B2

JPH0152465B2 -

Info

Publication number: JPH0152465B2
Application number: JP55097568A
Authority: JP
Inventors: Yoshiatsu Sawaragi; Kunihiko Yoshikawa; Hiroshi Teranishi; Yasutaka Okada
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1980-07-18
Filing date: 1980-07-18
Publication date: 1989-11-08
Also published as: JPS5723050A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高温強度のすぐれた耐熱鋼に関する。化学工業用材料として従来使用されている
ASTM規格HK40（20Ni−25Cr鋼）は水素製造用
の改質炉管やエチレンプラントの分解炉管として
使用されているが、鋳造管であるので細径薄肉及
び長尺管の製造が難かしく、低延性、低靭性など
の問題がある。又長尺管が製造できないため、長
い配管を必要とするエチレンプラントの分解炉管
などには多数の鋳造管を溶接接合して使用してい
るのが現状であるが、高温、高圧のため溶接部か
ら浸炭が起るという問題もある。一方、鍛伸管材
料としてインコロイ800が使用されるが、高温強
度が必ずしも充分でない。従つて化学工業用機器
の安定化操業及び能率化を考慮すると小径長尺管
の製造可能な高温強度特性にすぐれている鍛伸管
材料の開発が強く望まれている。本発明は斯る要望に答えるべく、本発明者らが
鋭意研究した結果、完成したもので、前述のイン
コロイ800のような鍛伸管は細径薄肉、長尺管の
製造が可能で延性、靭性もHK40遠心鋳造管に比
較してすぐれていることに着目し、鍛伸管材料で
ありながら高温強度が従来のHK40及びインコロ
イ800よりも高くかつ加工性、溶接性などにおい
てすぐれた耐熱鋼を提供することを目的としたも
ので、高温強度改善に有効と考えられる粒界強化
元素と固溶強化元素を添加することを特徴とする
ものである。すなわち本発明はC0.10超〜0.30％、Si5％以
下、Mn10％以下、Cr23超〜35％、Ni23超〜50
％、Ti0.01〜1.5％、Al0.01〜0.6％を含み、
B0.001〜0.03％、Zr0.005〜0.05未満％の１種又は
２種を含有し、残部Fe及び不可避的不純物より
成るオーステナイトステンレス鋼か、又は上記成
分にさらにMo0.5〜3.0％を単独またはMo0.5〜
3.0％とW0.5〜6.0％とを複合（但しMo＋1/2
W0.5〜3.0％）して含有するオーステナイトステ
ンレス鋼であつて、高温強度の高い鍛伸管材料で
ある。次に本発明の成分組成を限定した理由を詳細に
説明する。Ｃ：Ｃは耐熱鋼として必要な引張強さ及びクリ
ーブ被断強度を向上させるのに有効な元素で、
0.10％を超える量が必要であるが、0.30％を超え
ると固溶化処理状態で未固溶の炭化物が残存し高
温強度に寄与しなくなる。 Si：Siは脱酸剤として必要であり、又耐酸化性
を高めるためにも有効な元素であるが、５％を超
えると溶接性が劣化し組織も不安定にするので５
％以下とした。 Mn：Mnは脱酸及び加工性改善のために添加
するものであり、さらにオーステナイト生成元素
であることからNiの一部をMnで置き換えること
もできるが、過剰添加すると耐熱特性が劣化する
ので10％以下にするのが望ましい。 Cr：Crは高温強度及び耐酸化性の改善にすぐ
れた効果を示すが、23％以下では耐酸化性が劣
り、また35％を超えると加工性が劣化し安定した
完全なオーステナイト相を得ることが困難となる
ので23超〜35％とした。 Ni：NiはCr量に応じて安定した完全オーステ
ナイト相を得るために必要な元素であり、23超〜
50％のNi量が必要である。 Ti，Al：Ti及びAlは極く微量の添加でも高温
強度及び延性、靭性の改善に大きく寄与するもの
であるが、いずれも0.01％未満ではその効果が得
られず、又はTiは1.5％を、またAlは0.6％を超え
ると加工性や溶接性が劣化する。Ｂ，Zr：Ｂ及びZrはいずれも粒界を強化し、
高温強度特性を改善するのに有効な元素である
が、B0.001％未満、Zr0.005％未満ではその効果
が得られず、又Ｂは0.03％を超えると、またZrは
0.05％以上となると溶接性が劣化するので、夫々
0.001〜0.03％、0.005〜0.05未満％とする。 Mo，Ｗ：Moはいずれも固溶強化元素として
高温強度向上に有効であるが、その効果を発揮さ
せるためには少くともMoを0.5％以上含有せしめ
ることが必要である。しかし過剰添加すると加工
性が劣化し、かつ組織を不安定にするので上限は
3.0％とするが、Ｗもまた固溶強化元素として高
温強度向上に有効であるので0.5〜6.0％の範囲内
で複合して含有せしめることができ、Mo＋1/2
Ｗで0.5〜3.0％に制限する必要がある。次に本発明の実施例を示す。下記第１表に供試材の化学成分を示す。従来鋼としてのHK40は遠心鋳造管であり、イ
ンコロイ800は鍛伸材である。No.１〜10鋼は比較
鋼、No.Ａ〜Ｐ鋼は本発明鋼であるが、これらはい
ずれも25Kg鋼塊を大気溶製して15mm厚に鍛造し、
さらに冷間圧延を行ない10mm厚の冷延鋼板とした
後1250℃×30分水冷の固溶化処理を施したもので
ある。これらの供試材について1000℃でのクリープ破
断試験を行ない、直線内挿法を用いて1000℃、
1000hrでのクリープ破断強度を求めた、その結果
を下記第２表に示す。比較鋼としてのNo.１〜10鋼についてみると、
Ti，Alを含有するNo.３〜10鋼のクリープ破断強
度はTi，Alを含有しないNo.１〜２鋼より高いが、
従来鋼のHK40より低強度である。これに対して
本発明鋼のNo.Ａ〜Ｇ鋼のようにさらにＢを単独添
加したもの、或はNo.Ｈ〜Ｉ鋼のようにZrを単独
添加したものでは破断強度が改善され、HK40よ
り高強度を示している。又No.Ｊ〜Ｍ鋼のようにＢ
とZrを複合添加させることにより強度は一層改
善することができる。さらに固溶強化元素として
有効なMo，Ｗを添加したNo.Ｎ〜Ｐ鋼においては
HK40に比較して25〜40％も破断強度が改善され
ているのが明らかである。又下記第３表には900℃、1000℃で1000hr時効
後の常温シヤルピー衝撃試験結果を示したが、こ
れにより本発明のＡ〜Ｐ鋼の時効後靭性はHK40
遠心鋳造管より著しくすぐれていることがわか
る。また、これら本発明鋼にNbを添加すると、
500時間以下の短時間クリープ破断強度は改善さ
れる効果が認められたが第２表の本発明鋼Ｆと比
較鋼９および本発明鋼10と比較鋼10との比較で明
らかなようにNbを添加した比較鋼はクリープ破
断強度の安定性に劣り、1000時間クリープ破断強
度はNbを含有しない本発明鋼より著しく低下し
ている。かつ第３表に示すように時効処理後の靭
性低下も大きいことがわかる。

【表】

【表】以上より明らかなように本発明によれば、従来
のHK40遠心鋳造管より高い高温強度が得られ、
延性、靭性も良好であり、かつ細経薄肉、長尺管
の製造が可能な耐熱鋼を提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】１ C0.10超〜0.30％、Si5％以下、Mn10％以下、
Cr23超〜35％、Ni23超〜50％、Ti0.01〜1.5％、
Al0.01〜0.6％を含み、B0.001〜0.03％、Zr0.005
〜0.05未満％の１種又は２種を含有し、残部はFe
及び不可避的不純物より成る高温強度のすぐれた
耐熱鋼。２ C0.10超〜0.30％、Si5％以下、Mn10％以下、
Cr23超〜35％、Ni23超〜50％、Ti0.01〜1.5％、
Al0.01〜0.6％を含み、B0.001〜0.03％、Zr0.005
〜0.05未満％の１種又は２種を含有し、さらに
Mo0.5〜3.0％を単独またはMo0.5〜30％とW0.5
〜6.0％とを複合（但しMo＋1/2W0.5〜3.0％）し
て含有し、残部はFe及び不可避的不純物より成
る高温強度のすぐれた耐熱鋼。