JPH028351A - 耐放射特性に優れた高強度高延性の高マンガン鋼 - Google Patents

耐放射特性に優れた高強度高延性の高マンガン鋼

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JPH028351A
JPH028351A JP15740688A JP15740688A JPH028351A JP H028351 A JPH028351 A JP H028351A JP 15740688 A JP15740688 A JP 15740688A JP 15740688 A JP15740688 A JP 15740688A JP H028351 A JPH028351 A JP H028351A
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manganese steel
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JP15740688A
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Yutaka Kawano
川野 豊
Hiroyuki Yoshida
博行 吉田
Masao Shimada
嶋田 雅生
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は耐放射特性に優れた高強度高延性の高マンガン
鋼に関し、さらに詳しくは、核融合、制動輻射等による
放射線を受けても常温以下の温度において優れた強度、
延性を有し、鉄よりも長寿命の放射性廃棄物が発生しな
い耐放射特性に優れた高強度高延性の高マンガン鋼に関
するものである。
[従来技術] 原子炉、核融合炉、粒子加速器等の常温以下の構造物、
放射性元素貯蔵容器として、また、(非照射においても
)常温において高強度材として使用することができる鋼
として、低温用鋼のオーステナイト系ステンレス鋼が使
用されているが、の高マンガン鋼は、 (1) C0,2wt%以下、Si1〜5wt%、Mn
16〜25wt%、P 0.1wt%以下、S 0.1
wt%以下、Ni 0.05wt%以下、Cr5〜12
wt%、N 0.1〜0.3wt%を含有し、残部Fe
および不可避不純物からなることを特徴とする耐放射特
性に優れた高強度高延性の高マンガン鋼を第1の発明と
し、 (2) C0,2wt%以下、Si1〜5wt%、Mn
16〜25wt%、P 0.1wt%以下、S 0.1
wt%以下、Ni 0.05wt%以下、Cr5〜12
wt%、N 0.1〜0.3wt%を含有し、また、 Ca 0.05wt%以下、Ce 0.05wt%、M
m 0.05wt%以下、Zr 0.05wt%以下の
内から選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
特徴とする耐放射特性に優れた高強度高延性の高マンガ
ン鋼を第2の発明とし、 (3) G 0.2wt%以下、Si1〜5wt%、N
iを多量に含有しているために長寿命の放射性物質が残
るという問題かある。また、このオーステナイト系ステ
ンレス鋼(J、常温耐力が25 kg/mm’程度と低
い。
しかし、常温においてはフェライト系の鋼が耐照射特性
に優れているが、低温においては延性が低下して脆性破
壊を起すという問題がある。
従って、原子炉、核融合炉、粒子加速器等常温以下の構
造物に最適な鋼が要望されてきている。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は上記に説明したように従来使用されてきている
原子炉、核融合炉、粒子加速器等の材料としての種々の
問題点に鑑み、本発明者が鋭意研究を行ない、検討を重
ねた結果、核分裂、核融合、制動輻射等による放射線の
照射を受けても強度、延性および靭性が高く、鉄より長
寿命の放射性廃棄物の発生ずることがない耐放射特性に
優れた高強度高延性の高マンガン鋼を開発したのである
。
1課題を解決するだめの手段」 本発明に係る耐放射特性に優れた高強度高延性Mn16
−25wt%、P 0.1wt%以下、S 0.1w1
%以下、Ni 0.05wt%以下、Cr5〜12wt
%、N 0.1〜0.3wt%を含有し、また、 B 0.01wt%以下 を含有し、残部F (!および不可避不純物からなろご
とを特徴とd゛ろ耐放射特性に優れた高強度高延性の高
マンガン鋼を第3の発明とし、 (4)  C0,2wt%以−ト、 Si1〜5wt%
、Mn16〜25wt%、P 0.1w1%以下、S 
0.1w1%以下、Ni 0.05wt%以下、Cr 
5−12wt%、N 0.1−03wt%を含有し、ま
た、 Ca 0.05wt%以下、Ce 0.05wt%、M
m 0.05wt%以下、Zr 0.05wt%以下の
内から選んた1種または2種以上 を含有し、かつ、 B 0.01wt%以下 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
特徴と4〜ろ耐放射特性に優れた高強度高延性の高マン
ガン鋼を第4の発明とする4つの発明よりなるものであ
る。
本発明に係る耐放射特性に優れた高強度高延性の高マン
ガン鋼について、以下詳細に説明する。
即ち、本発明に係る耐放射特性に優れた高強度高延性の
高マンガン鋼は、常温における強度はSlの固溶強化に
よるが、規制格子形成に伴う延性および靭性の劣化を抑
制するために、Si含有量を制限すると共に、規制格子
が析出し難くするための成分設計を行ない、オーステナ
イトを充分に安定化させている。このため、たとえ規制
格子が析出しても小さく島状に分布し機械的特性には大
きく影響を与えることはない。
また、MnとNはオーステナイト安定化元素として含有
されているが、Nは、さらに低温におi′Jる強化元素
として重要な作用を有する。しかし、Fe−Mn−N合
金においては、オーステナイトが安定であっても低温靭
性が低いので、これを改善するためにCrを含有させて
いる。そして、このCrの含有はオーステナイト相のに
影響を与えなSlは常温における強度を向上させる元素
であり、含有量が1w1%未満ではこの効果が少なく、
また、5wt%を越えて多く含有されると、規制格子を
形成し、低温はもとより常温においても延性および靭性
の大きな劣化を引き起こす。よって、Si含有量は1〜
5wt%とする。
Mnはオーステナイトを安定化させる作用があり、N1
の代替として使用することができ、Nの固溶限を増大さ
せてNの有効利用を図ることができる元素であり、含有
量が16wt%未満ではこのような効果が少なく、また
、25wt%を越えて含有されるとMnヒコームが発生
ずるので溶製し難いと共に低温における靭性が低下する
。よって、Mn含有量は16〜25wt%とする。
Pは低温靭性を劣化させる元素であり、少なくする方が
よい。よって、P含有量は0.1wt%以下に規制する
。
SはPと同様に低温靭性を劣化させる元素であり、すく
ない方がよい。よって、S含有量は0.1wt%以下に
規制する。
い範囲としなければならず、即ち、Cr含有によるα、
δ、δ相等低温靭性の原因となる第2相が現れないよう
に配慮する必要がある。
しかして、原子炉において中性子照射を行なってら、元
来延性および靭性の高いオーステナイト系合金は中性子
照射による脆化か生じてら、常温以下の温度域において
延性が高い水準を維持することがわかった。
即ち、照射後の半減期の短い飼料としての成分設計に基
づき、常温から一290°Cまての温度範囲において強
度か高く、かつ、延性および靭性に富む照射脆化の影響
の少ない合金を開発することができたのである。
先ず、本発明に係る耐放射特性に優れた高強度高延性の
高マンガン鋼の含有成分および含有割合について説明す
る。
Cはオーステサイトを安定化させると共に低温強度を向
」4さ什ろ元素であるか、低温において靭性を劣化ざ且
ろ。よって、C含有量は0.2wt%以下に規制する。
N1はオーステナイト安定化元素としての作用を有する
が、中性子の照射により長寿命の放射性物質を作るので
、できろたけ少ない方か好ましく、実質的には無くする
のかよい。よって、Ni含有i)は0.05wt%以下
に規制する。
CrtJ高マンガン鋼において低温靭性を改善する効果
のある元素であり、含有量が5wt%未満てはこのよう
な効果は少なく、また、121%を越えて多量に含有さ
れると耐蝕性は改善されろか、δ相、σ相が発生して低
温特性に害を及ぼず。よって、Cr含何量は5〜12w
t%とする。
Nは低温におけろ強度向−ににff効な元素であり、さ
らに、強力なオーステナイト安定化作用を有し、Mnと
川まってSiによる規制格子の形成を抑制し、延性およ
び靭性を高<1イ1甲Jオろムのであり、含有量か0.
1w1%未満てはこのような優れた効果は期待4゛ろご
とがてきず、よた、03W[%を越えて多量に含(fさ
れるとNのホイドを生したり、高温にお(Jろ変形能を
損なうようになる。よって、N含有量は0.1〜0.3
wt%とする、。
なお、CaXMg、Ce、MmSZrは、低温靭性に悪
影響を与える介在物を除去、微細化を行なう元素であり
、含有量が0.05wt%を越えて含有されるとこの効
果はなくなる。よって、Ca含有量は0.05wt%以
下、Mg含有量0.05wt%以下、Ce含有量は0.
05wt%以下、Mmm含量量0.05wt%以下、Z
r含有量は0.05wt%以下とする。
Bは低温靭性に悪影響を与える粒界析出を抑制 。
する元素であり、含有歯が0.01wt%を越えて多く
含有されると熱間延性を損なうようになる。よって、B
含有量は0.01wt%以下とする。
[実 施 例] 本発明に係る耐放射特性に優れた高強度高延性の高マン
ガン鋼の実施例を説明する。
実施例 第1表に示す含有成分および含有割合の鋼を通常の方法
により溶製し、鋳造後、加工して試験片を採取した。
中性子照射前後の機械的性質を第2表に示す。
また、第1図に第1表の合金1の伸びと抗張力I の温度依存性を示し、第2図は第1表の合金8の伸びと
抗張力の温度依存性を示す。
この第2表および第1図と第2図とを比較すると、仝1
1jII11度にイ′〕たり仲ひ力恰金1の方が高く、
抗張力け(Jは同等である。特に、/IK、77!(で
は合金8の照射後の延性か低くなり、4にでは脆性破壊
を“i!;−4’ろか、合金I−j”は充分ム゛延性を
イtしていることかわかる。
−I4− [発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る耐放射特性に優れた
高強度高延性の高マンガン鋼は−」二足の構成であるか
ら、中性子照射を受けてム常温以下〜296°Cの範囲
において強度および延性に優れており、非照射の場合に
おいてら強度、延性に優れた低lA7を用として使用4
゛ろことかでき、また、中性子を照射されてム長寿命の
放射性物質を生じることかなく使用後の処理か容易であ
り、さらに、Niを含イJ゛4゛るごとか少ない低温用
のオーステナイト系ステンレス鋼であり、従って、中性
子照射の可能性のある場所、または、それ以外の放射線
の被爆か考えられろ核融合かの低温構造物、放射線施設
のビーノ、近くの構造物等の場所への適用が可能である
高強度高延性の鯛である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る耐放射特性に優れた高強度高延性
の高マンガン鋼(第1表の合金1)の温度と抗張力の関
係を示す図、第2図は比較鋼(第1表の合金8)の温度
と抗張力の関係を示す図てあ特許出願人 川 島  豊
 外2名 代理人 弁理士 丸 木 良 久

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C0.2wt%以下、Si1〜5wt%、Mn1
    6〜25wt%、P0.1wt%以下、S0.1wt%
    以下、Ni0.05wt%以下、Cr5〜12wt%、
    N0.1〜0.3wt%を含有し、残部Feおよび不可
    避不純物からなることを特徴とする耐放射特性に優れた
    高強度高延性の高マンガン鋼。
  2. (2)C0.2wt%以下、Si1〜5wt%、Mn1
    6〜25wt%、P0.1wt%以下、S0.1wt%
    以下、Ni0.05wt%以下、Cr5〜12wt%、
    N0.1〜0.3wt%を含有し、また、 Ca0.05wt%以下、Ce0.05wt%、Mm0
    .05wt%以下、Zr0.05wt%以下の内から選
    んだ1種または2種以上 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
    特徴とする耐放射特性に優れた高強度高延性の高マンガ
    ン鋼。
  3. (3)C0.2wt%以下、Si1〜5wt%、Mn1
    6〜25wt%、P0.1wt%以下、S0.1wt%
    以下、Ni0.05wt%以下、Cr5〜12wt%、
    N0.1〜0.3wt%を含有し、また、 B0.01wt%以下 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
    特徴とする耐放射特性に優れた高強度高延性の高マンガ
    ン鋼。
  4. (4)C0.2wt%以下、Si1〜5wt%、Mn1
    6〜25wt%、P0.1wt%以下、S0.1wt%
    以下、Ni0.05wt%以下、Cr5〜12wt%、
    N0.1〜0.3wt%を含有し、また、 Ca0.05wt%以下、Ce0.05wt%、Mm0
    .05wt%以下、Zr0.05wt%以下の内から選
    んだ1種または2種以上 を含有し、かつ、 B0.01wt%以下 を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを
    特徴とする耐放射特性に優れた高強度高延性の高マンガ
    ン鋼。
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