JPH0353045A - 低温靱性ならびに高温強度に優れた低合金耐熱鋼 - Google Patents
低温靱性ならびに高温強度に優れた低合金耐熱鋼Info
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- JPH0353045A JPH0353045A JP18479689A JP18479689A JPH0353045A JP H0353045 A JPH0353045 A JP H0353045A JP 18479689 A JP18479689 A JP 18479689A JP 18479689 A JP18479689 A JP 18479689A JP H0353045 A JPH0353045 A JP H0353045A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
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】
く産業上の利用分野〉
本発明は、■高温高圧ボイラの蒸発管，過熱器管．再熱
器管，主蒸気配管、■化学工業用プラントの過熱器管，
熱交換器管等の高温部材に用いて好適な低温靭性と高温
強度とを兼ね備えた低合金耐熱鋼に関するものである． 〈従来の技術〉 従来火力発電用ボイラ材にはＪＴＳＭＪ．椙のＳＴＢ３
５， ４２等の炭素鋼、ＳＴＢＡ１２， ２２． ２４
等の低合金鋼をはじめ種々の耐熱高温用鋼が使用されて
いる．また、上記の他にＣｒ， Ｍｏ＋ Ｖを含んだ鋼
は高温強度に優れボイラ鋼管として多く使用されている
．例えば英国規格のＢＳ−ＨＦ６６０鋼やソ連規格のＧ
ＯＳＴＩ２Ｘ Ｉ ＭＦ， １５Ｘ Ｉ Ｍ Ｉ Ｆや
中国規格の１２Ｃｒ Ｉ Ｍｏ Ｖ等がよく知られてい
る．また一方、ボイラ材や熱交換器管は、高温加熱使用
前に加圧試験が実施され、その際バーストが生じてはな
らない等の理由で高温強度のほかに低温靭性も要求され
る．しかし、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼では、例えば特公昭６１
−１２０１７号公報で提案された低合金耐熱鋼の実施例
を見ても分かるように、強度が高い反而靭性が低いとい
う問題があった．即ち、ＣｒＮｏ−Ｖ鋼では高強度を得
るためには焼きならし温度を９４０〜９５０゜Ｃ以上の
高温で行い、その場合高強度になるほど靭性が低下する
という問題があった。そのためある程度強度を犠牲にし
て靭性を確保する必要があった．このような理由から、
強度並びに靭性にも優れたＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼の開発が期
待されていた． く発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、０゜Ｃのシャルピー吸収エネルギーが
１５ｋｇ−ｍ以上の特性を有して、かつ高温強度に優れ
たＣｒ−Ｍｏ−Ｖを基本成分とする低合金耐熱鋼を提供
することである． く課題を解決するための手段〉 本発明は、Ｃ ： ０．０４〜０．１８％，Ｓｉ：０．
６％以下，Ｈｎ ： ０．１−１．０％， Ｃｒ：
０．５ 〜３．５％， Ｍｏ： ０．１〜０．８％
， Ｖ ： ｏ．ｔ 〜ｏ．ｓ％， Ａｔ ： ０
．００４ 〜０．０５０％， Ｎ ： ０．００２５
〜０．０１５０％を含有し、残部はＦｅおよび不可避
的不純物からなり、かつフエライ１一結晶粒度阻が８．
０以上であることを特徴とする低温靭性ならびに高温強
度に優れた低合金耐熱鋼である． く作 用〉 本発明を達戒するために種々の元素の添加が強度と靭性
に及ぼす影響を詳細に検討した結果、ＣｒＭｏ−Ｖの基
本成分を変えないで上記目的を達成できることが分かっ
た。即ち、適量のＡＩとＮを添加することにより、Ｃｒ
−Ｍｏ−Ｖとしての高強度を維持したまま低ｉｌＪ性を
著しく改善できることが分かった。この課山は明確では
ないが、八ｌとＮの添加により高い温度で熱処理をして
も結晶粒が微細化していることから、結晶粒の微細化に
より遷移温度が低下して靭性が改善できる寄与が大きい
と考えられる． 以下、本発明の戒分限定理由について説門ずる．Ｃは強
度（高温強度，クリープ特性を含む）向上に寄与する低
廉な元素である。０．１８％を超えると焼き入れ性が大
きく増し強度は増加するが、熔接性，加工性が劣化する
ので上限は０．１８％とした。
器管，主蒸気配管、■化学工業用プラントの過熱器管，
熱交換器管等の高温部材に用いて好適な低温靭性と高温
強度とを兼ね備えた低合金耐熱鋼に関するものである． 〈従来の技術〉 従来火力発電用ボイラ材にはＪＴＳＭＪ．椙のＳＴＢ３
５， ４２等の炭素鋼、ＳＴＢＡ１２， ２２． ２４
等の低合金鋼をはじめ種々の耐熱高温用鋼が使用されて
いる．また、上記の他にＣｒ， Ｍｏ＋ Ｖを含んだ鋼
は高温強度に優れボイラ鋼管として多く使用されている
．例えば英国規格のＢＳ−ＨＦ６６０鋼やソ連規格のＧ
ＯＳＴＩ２Ｘ Ｉ ＭＦ， １５Ｘ Ｉ Ｍ Ｉ Ｆや
中国規格の１２Ｃｒ Ｉ Ｍｏ Ｖ等がよく知られてい
る．また一方、ボイラ材や熱交換器管は、高温加熱使用
前に加圧試験が実施され、その際バーストが生じてはな
らない等の理由で高温強度のほかに低温靭性も要求され
る．しかし、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼では、例えば特公昭６１
−１２０１７号公報で提案された低合金耐熱鋼の実施例
を見ても分かるように、強度が高い反而靭性が低いとい
う問題があった．即ち、ＣｒＮｏ−Ｖ鋼では高強度を得
るためには焼きならし温度を９４０〜９５０゜Ｃ以上の
高温で行い、その場合高強度になるほど靭性が低下する
という問題があった。そのためある程度強度を犠牲にし
て靭性を確保する必要があった．このような理由から、
強度並びに靭性にも優れたＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼の開発が期
待されていた． く発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、０゜Ｃのシャルピー吸収エネルギーが
１５ｋｇ−ｍ以上の特性を有して、かつ高温強度に優れ
たＣｒ−Ｍｏ−Ｖを基本成分とする低合金耐熱鋼を提供
することである． く課題を解決するための手段〉 本発明は、Ｃ ： ０．０４〜０．１８％，Ｓｉ：０．
６％以下，Ｈｎ ： ０．１−１．０％， Ｃｒ：
０．５ 〜３．５％， Ｍｏ： ０．１〜０．８％
， Ｖ ： ｏ．ｔ 〜ｏ．ｓ％， Ａｔ ： ０
．００４ 〜０．０５０％， Ｎ ： ０．００２５
〜０．０１５０％を含有し、残部はＦｅおよび不可避
的不純物からなり、かつフエライ１一結晶粒度阻が８．
０以上であることを特徴とする低温靭性ならびに高温強
度に優れた低合金耐熱鋼である． く作 用〉 本発明を達戒するために種々の元素の添加が強度と靭性
に及ぼす影響を詳細に検討した結果、ＣｒＭｏ−Ｖの基
本成分を変えないで上記目的を達成できることが分かっ
た。即ち、適量のＡＩとＮを添加することにより、Ｃｒ
−Ｍｏ−Ｖとしての高強度を維持したまま低ｉｌＪ性を
著しく改善できることが分かった。この課山は明確では
ないが、八ｌとＮの添加により高い温度で熱処理をして
も結晶粒が微細化していることから、結晶粒の微細化に
より遷移温度が低下して靭性が改善できる寄与が大きい
と考えられる． 以下、本発明の戒分限定理由について説門ずる．Ｃは強
度（高温強度，クリープ特性を含む）向上に寄与する低
廉な元素である。０．１８％を超えると焼き入れ性が大
きく増し強度は増加するが、熔接性，加工性が劣化する
ので上限は０．１８％とした。
また０．０４％未満では高温強度の確保が困難となるた
め下限は０．０４％以上とした。
め下限は０．０４％以上とした。
Ｓｉは脱酸剤として添加するが、多量に川いると鋼の靭
性が劣化するので上限を０，６％とした。
性が劣化するので上限を０，６％とした。
方、高温長時間強度と靭性向上のためには、Ｓｉを゛下
げた方が良いので下限は特に規定しない。
げた方が良いので下限は特に規定しない。
Ｍｎは脱酸，脱硫剤として、また強度，熱ｆｌ”ｌ加工
性を改善した適正な＆Ｕ織を得るため有用な元素である
が０．１％未満では有用な効果が無く、１．０％を超え
ると焼き入れ性が高くなり、加工性や靭性の低下を招く
ので０．１％以上１．０％以下とした．Ｃ『は耐高温酸
化性，高瓜強度の確保のため０．５％以上の添加を必要
とするが、多量に添加すると熔接性が劣化するので、上
限を３．５％とした．Ｍｏは高温強度を高めるために０
．１％以上の添加を必要とするが、多量添加はコストが
上昇し、しかも溶接性が劣化するので、上限を０．８％
とすることが必要である． ■は強度を高めるために０．１％以上の添加を必要とす
るが、多すぎると靭性及び溶接性を害するため、上限を
０．５％とする必要がある．Ａｔは熱処理時にオーステ
ナイト結晶粒を微細化して靭性を向上させる効果を有す
る．この効果を有効に得るためには０．００４％以上の
添加が必要である。しかし、ｏ．ｏｓｏ％を超えての添
加は凝固や熱間圧延時に割れが発生しやすくなるので０
． ０５０％以下にする必要がある。
性を改善した適正な＆Ｕ織を得るため有用な元素である
が０．１％未満では有用な効果が無く、１．０％を超え
ると焼き入れ性が高くなり、加工性や靭性の低下を招く
ので０．１％以上１．０％以下とした．Ｃ『は耐高温酸
化性，高瓜強度の確保のため０．５％以上の添加を必要
とするが、多量に添加すると熔接性が劣化するので、上
限を３．５％とした．Ｍｏは高温強度を高めるために０
．１％以上の添加を必要とするが、多量添加はコストが
上昇し、しかも溶接性が劣化するので、上限を０．８％
とすることが必要である． ■は強度を高めるために０．１％以上の添加を必要とす
るが、多すぎると靭性及び溶接性を害するため、上限を
０．５％とする必要がある．Ａｔは熱処理時にオーステ
ナイト結晶粒を微細化して靭性を向上させる効果を有す
る．この効果を有効に得るためには０．００４％以上の
添加が必要である。しかし、ｏ．ｏｓｏ％を超えての添
加は凝固や熱間圧延時に割れが発生しやすくなるので０
． ０５０％以下にする必要がある。
Ｎは熱処理時の結晶粒を微細化する効果を有し、そのた
めには０．００２５％以上の添加が必要である。
めには０．００２５％以上の添加が必要である。
しかし、０．０１５０％を超えての添加は焼き入れ性が
低下し、かつ歪時効脆化を助長するので０．０１５０％
以下にする必要がある． 結晶粒度Ｎｏを８．０以上に限定する理由は次の通りで
ある． 本発明鋼の成分系の押々のＣｒＭｏ−Ｖ鋼について焼き
ならし温度を９３０〜１０２０゜Ｃ，焼き戻し温度を７
１０〜７７０ ”Ｃで熱処理を行った後の結晶粒度と靭
性との関係を種々検討した結果、第１図に示すような結
果を得た．即ち、フェライト結晶粒度ＮＯが８．０以上
のときの靭性が十分優れ、０゜Ｃのシャルピー吸収エネ
ルギーが十分大きくなるが、結晶粒度がそれより小さい
ときは吸収エネルギーが小さいことが知見された．従っ
て、良好な靭性を得るためにはフエライ１・結晶粒度Ｎ
ｏは８．０以上の必要がある． く実施例〉 第１表は本発明鋼、第２表は比較鋼の化学成分を示す。
低下し、かつ歪時効脆化を助長するので０．０１５０％
以下にする必要がある． 結晶粒度Ｎｏを８．０以上に限定する理由は次の通りで
ある． 本発明鋼の成分系の押々のＣｒＭｏ−Ｖ鋼について焼き
ならし温度を９３０〜１０２０゜Ｃ，焼き戻し温度を７
１０〜７７０ ”Ｃで熱処理を行った後の結晶粒度と靭
性との関係を種々検討した結果、第１図に示すような結
果を得た．即ち、フェライト結晶粒度ＮＯが８．０以上
のときの靭性が十分優れ、０゜Ｃのシャルピー吸収エネ
ルギーが十分大きくなるが、結晶粒度がそれより小さい
ときは吸収エネルギーが小さいことが知見された．従っ
て、良好な靭性を得るためにはフエライ１・結晶粒度Ｎ
ｏは８．０以上の必要がある． く実施例〉 第１表は本発明鋼、第２表は比較鋼の化学成分を示す。
これら化学戒分の鋼塊を高周波溶解炉にて製造し、その
鋼塊を熱間圧延で２０１ＩＴＩ１厚みのｗＪ仮とし、９
５０〜１０００’Ｃで焼きならし、７３０〜７６０ ’
Ｃで焼き戻しの処理を行った．その後６閤φ丸棒により
常温及び高温での引っ張り試験を、またＪＩ３４号試験
片で２ＩＩＩｌｖノッチシャルピー試験をＯ′Ｃで行っ
た。
鋼塊を熱間圧延で２０１ＩＴＩ１厚みのｗＪ仮とし、９
５０〜１０００’Ｃで焼きならし、７３０〜７６０ ’
Ｃで焼き戻しの処理を行った．その後６閤φ丸棒により
常温及び高温での引っ張り試験を、またＪＩ３４号試験
片で２ＩＩＩｌｖノッチシャルピー試験をＯ′Ｃで行っ
た。
木発門鋼種としては、Ｃ， Ｃｒ， Ｍｏ， Ｖ及び
八ｌＮを変化さ已・た鋼を示した。比較鋼のうち、イ鋼
はＩ Ｃｒ− ０．３Ｍｏ−０．２Ｖ鋼でＡＩが本発明
範囲を下回るもの、口鋼は同し＜ ！ Ｃｒ − ０．
３Ｍｏ − ０．２Ｖ鋼でＮが本発明範囲を下回るもの
、ハ鋼は２ １／４ＣｒＩＭｏ−０．２５Ｖ鋼でＡｔが
本発明範囲を下回るものである。
八ｌＮを変化さ已・た鋼を示した。比較鋼のうち、イ鋼
はＩ Ｃｒ− ０．３Ｍｏ−０．２Ｖ鋼でＡＩが本発明
範囲を下回るもの、口鋼は同し＜ ！ Ｃｒ − ０．
３Ｍｏ − ０．２Ｖ鋼でＮが本発明範囲を下回るもの
、ハ鋼は２ １／４ＣｒＩＭｏ−０．２５Ｖ鋼でＡｔが
本発明範囲を下回るものである。
？発明の試験結果を第３表に示す。常温強度ならびに高
温強度に優れ、かつ０゜Ｃでのシャルピー吸収エネルギ
ーも十分高い． 一方、第４表に示すごとく、比較鋼では高度はある程度
得られるものの、０゜Ｃのシャルピー吸収エネルギーは
著しく低くなっている．これはフェライト結晶粒度Ｎｏ
が８．０未満であることに起因していると考えられる． 第５表には木発明鋼戒分である記号Ａ， Ｂ， ＥＦ
を用いてもフェライト結晶粒度Ｎｏが８．０未満では強
度はある程度得られるものの、０゜Ｃのシャルピー吸収
エネルギーが著しく低下する例を示す．このように本発
明成分鋼についてフェライト結晶粒度Ｎｏを８．０以上
とすることにより優れた特性が得られることが示される
． 〈発明の効果〉 本発明綱は上記に説り１したように、従来のＣｒ −Ｍ
ｏ−Ｖ鋼に比べ、高強度特性を有すると同時に低瓜靭性
にも優れており、高温・高圧で使用される■ボイラ管や
熱交換器管等の高温部材に適した耐熱鋼である．
温強度に優れ、かつ０゜Ｃでのシャルピー吸収エネルギ
ーも十分高い． 一方、第４表に示すごとく、比較鋼では高度はある程度
得られるものの、０゜Ｃのシャルピー吸収エネルギーは
著しく低くなっている．これはフェライト結晶粒度Ｎｏ
が８．０未満であることに起因していると考えられる． 第５表には木発明鋼戒分である記号Ａ， Ｂ， ＥＦ
を用いてもフェライト結晶粒度Ｎｏが８．０未満では強
度はある程度得られるものの、０゜Ｃのシャルピー吸収
エネルギーが著しく低下する例を示す．このように本発
明成分鋼についてフェライト結晶粒度Ｎｏを８．０以上
とすることにより優れた特性が得られることが示される
． 〈発明の効果〉 本発明綱は上記に説り１したように、従来のＣｒ −Ｍ
ｏ−Ｖ鋼に比べ、高強度特性を有すると同時に低瓜靭性
にも優れており、高温・高圧で使用される■ボイラ管や
熱交換器管等の高温部材に適した耐熱鋼である．
第１図は本発明成分系の種々のＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼につい
てのフェライト粘品粒度ＮＯと０゜Ｃのシャノレビー吸
収エネルギーを示したものである．待許出｝願人 Ｊ 崎製鉄株式会社
てのフェライト粘品粒度ＮＯと０゜Ｃのシャノレビー吸
収エネルギーを示したものである．待許出｝願人 Ｊ 崎製鉄株式会社
Claims (1)
- Ｃ：０．０４〜０．１８％、Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ
：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０．５〜３．５％、Ｍｏ：
０．１〜０．８％、Ｖ：０．１〜０．５％、Ａｌ：０．
００４〜０．０５０％、Ｎ：０．００２５〜０．０１５
０％を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からな
り、かつフェライト結晶粒度Ｎｏが８．０以上であるこ
とを特徴とする低温靭性ならびに高温強度に優れた低合
金耐熱鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18479689A JPH0353045A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 低温靱性ならびに高温強度に優れた低合金耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18479689A JPH0353045A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 低温靱性ならびに高温強度に優れた低合金耐熱鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0353045A true JPH0353045A (ja) | 1991-03-07 |
Family
ID=16159444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18479689A Pending JPH0353045A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 低温靱性ならびに高温強度に優れた低合金耐熱鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0353045A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0882807A1 (de) * | 1997-06-07 | 1998-12-09 | Thyssen Stahl Aktiengesellschaft | Feuerresistente nickelfreie Stähle für den Stahlbau und Verfahren zur Herstellung von Grobblech daraus |
| US6358336B1 (en) | 1999-08-31 | 2002-03-19 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Heat resistance Cr-Mo alloy steel |
| US20100307430A1 (en) * | 2006-06-09 | 2010-12-09 | V & M France | Steel compositions for special uses |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP18479689A patent/JPH0353045A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0882807A1 (de) * | 1997-06-07 | 1998-12-09 | Thyssen Stahl Aktiengesellschaft | Feuerresistente nickelfreie Stähle für den Stahlbau und Verfahren zur Herstellung von Grobblech daraus |
| US6358336B1 (en) | 1999-08-31 | 2002-03-19 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Heat resistance Cr-Mo alloy steel |
| US20100307430A1 (en) * | 2006-06-09 | 2010-12-09 | V & M France | Steel compositions for special uses |
| US9005520B2 (en) * | 2006-06-09 | 2015-04-14 | V & M France | Steel compositions for special uses |
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