JPH04193933A - 高強度高耐食性マルテンサイト系，ステンレス鋼の製造方法及びその用途 - Google Patents
高強度高耐食性マルテンサイト系，ステンレス鋼の製造方法及びその用途Info
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- JPH04193933A JPH04193933A JP2326324A JP32632490A JPH04193933A JP H04193933 A JPH04193933 A JP H04193933A JP 2326324 A JP2326324 A JP 2326324A JP 32632490 A JP32632490 A JP 32632490A JP H04193933 A JPH04193933 A JP H04193933A
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- stainless steel
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- quenching
- martensitic stainless
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Hydraulic Turbines (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、水力発電用水車ランナ及びガイドベーンなど
大型の鋳鋼品に係り、強度と靭性に優れ、かつ水中疲労
強度の高い高強度高耐食性マルテンサイト系ステンレス
鋼とその製造方法及び用途に関する。
大型の鋳鋼品に係り、強度と靭性に優れ、かつ水中疲労
強度の高い高強度高耐食性マルテンサイト系ステンレス
鋼とその製造方法及び用途に関する。
船舶用プロペラあるいは水力発電用水車ランナなど大型
で高い繰返し荷重を受ける部材は、耐食性の他、強度、
特に腐食疲労強度と靭性が要求されるため、耐食性が優
れていると同時に強度及び靭性に優れた種々の材料が開
発されてきた。
で高い繰返し荷重を受ける部材は、耐食性の他、強度、
特に腐食疲労強度と靭性が要求されるため、耐食性が優
れていると同時に強度及び靭性に優れた種々の材料が開
発されてきた。
例えば特公昭５１〜２９０８６号公報にはＣ；０．０７
％以下、Ｎ２；０．０５％以下、Ｓｉ；０．１〜２％、
Ｍｒ＋；０．１〜４％、Ｃｒ；１０〜１５％、Ｎｉ；２
〜７％、Ｍｏ；０．１〜３％、更にＴｉ、Ｔａ、Ｎｂの
１種以上を合計０．０１〜１％含み、残部Ｆｅ及び不純
物からなり、マルテンサイトとオーステナイトを主とす
る組織で、残留オーステナイト量が１０〜４５％、δフ
ェライト量が２０％以下である高い腐食疲労強度を有す
るプロペラ用大型ステンレス鋳鋼が開示されている。ま
た、特公昭６０−５３７３７号公報にはＣｏ０．０１〜
０．１５％、Ｓｉ；０．１〜１％、Ｍｎ；Ｑ、１〜２％
、Ｃｒ；１０−１５％、Ｎ１；２〜７％、Ｍｏ；０．１
〜３％、ｖ；０．０５−０．５％さらにＮｂ、Ｚｒ及び
Ｈｆの１種以上を０．００５〜０．５％含むことができ
、主としてマルテンサイトと残留オーステナイトとの混
合組織を有し、かつ残留オーステナイト量が１０〜４ｏ
％、δフェライト量が１ｏ％以下である水車ランナ用ス
テンレス鋳鋼が開示されている。更に他の従来例として
特開昭５８−８７２５７号公報が挙げられる。この公報
に開示されている鋳鋼はＣｒが２０．０〜３０．０％と
多く含まれているのが特徴である。
％以下、Ｎ２；０．０５％以下、Ｓｉ；０．１〜２％、
Ｍｒ＋；０．１〜４％、Ｃｒ；１０〜１５％、Ｎｉ；２
〜７％、Ｍｏ；０．１〜３％、更にＴｉ、Ｔａ、Ｎｂの
１種以上を合計０．０１〜１％含み、残部Ｆｅ及び不純
物からなり、マルテンサイトとオーステナイトを主とす
る組織で、残留オーステナイト量が１０〜４５％、δフ
ェライト量が２０％以下である高い腐食疲労強度を有す
るプロペラ用大型ステンレス鋳鋼が開示されている。ま
た、特公昭６０−５３７３７号公報にはＣｏ０．０１〜
０．１５％、Ｓｉ；０．１〜１％、Ｍｎ；Ｑ、１〜２％
、Ｃｒ；１０−１５％、Ｎ１；２〜７％、Ｍｏ；０．１
〜３％、ｖ；０．０５−０．５％さらにＮｂ、Ｚｒ及び
Ｈｆの１種以上を０．００５〜０．５％含むことができ
、主としてマルテンサイトと残留オーステナイトとの混
合組織を有し、かつ残留オーステナイト量が１０〜４ｏ
％、δフェライト量が１ｏ％以下である水車ランナ用ス
テンレス鋳鋼が開示されている。更に他の従来例として
特開昭５８−８７２５７号公報が挙げられる。この公報
に開示されている鋳鋼はＣｒが２０．０〜３０．０％と
多く含まれているのが特徴である。
ところで、近年電力需要の増大に伴ない、大型火力及び
原子力発電設備の建設と平行して水力発電においては、
夜間の予剰電力を利用して揚水し、ピーク時の電力供給
源としての揚水発電設備の建設が進められている。そし
て、その経済性を高めるために年々高揚程、高速化する
と共に大容量化する傾向にあり、強度、特に水中疲労強
度と靭性に優れた水車用部材の開発が望まれている。
原子力発電設備の建設と平行して水力発電においては、
夜間の予剰電力を利用して揚水し、ピーク時の電力供給
源としての揚水発電設備の建設が進められている。そし
て、その経済性を高めるために年々高揚程、高速化する
と共に大容量化する傾向にあり、強度、特に水中疲労強
度と靭性に優れた水車用部材の開発が望まれている。
上記特公昭５１〜２９０８６号公報のプロペラ用ステン
レス鋳鋼は、主として海水腐食疲労強度の改善を目的と
して開発された材料で、大型鋳塊を模擬した熱処理条件
では冷却速度が小さくひずみ取り焼純を行なっても靭性
が低いので高揚程水車ランナ用部材には適さない。また
、特公昭６０−５３７３７号公報の水車ランナ用ステン
レス鋳鋼は、良好な強度と靭性が得られているが、疲労
強度の詳細が記載されておらず、強度から腐食環境下で
の水中疲労強度を判断することは困難である。更に特開
昭５８−８７２５７号公報の鋳鋼はＣｒの含有量多いた
め、マルテンサイト系にはならない。
レス鋳鋼は、主として海水腐食疲労強度の改善を目的と
して開発された材料で、大型鋳塊を模擬した熱処理条件
では冷却速度が小さくひずみ取り焼純を行なっても靭性
が低いので高揚程水車ランナ用部材には適さない。また
、特公昭６０−５３７３７号公報の水車ランナ用ステン
レス鋳鋼は、良好な強度と靭性が得られているが、疲労
強度の詳細が記載されておらず、強度から腐食環境下で
の水中疲労強度を判断することは困難である。更に特開
昭５８−８７２５７号公報の鋳鋼はＣｒの含有量多いた
め、マルテンサイト系にはならない。
本発明の目的は、上記ステンレス鋳鋼と同等の強度を有
し、さらに水中疲労強度と靭性に優れた高強度高耐食性
マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造方法及び用途
を提供することにある。
し、さらに水中疲労強度と靭性に優れた高強度高耐食性
マルテンサイト系ステンレス鋼とその製造方法及び用途
を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る部材は１２〜１
７％のＣｒ及び３〜７％のＮｉを含むマルテンサイト系
ステンレス鋳鋼において、ＣＯがＭＯ及びＶの溶解度を
増加させ、また、Ｇｏは変態点に及ぼす影響が小さく熱
処理によって強度を損なうことなく水中疲労強度と靭性
を改善する上で好適であり、さらに焼入性を増すための
補助作用としてＢが有益な成分であることを見い出して
完成されたものである。
７％のＣｒ及び３〜７％のＮｉを含むマルテンサイト系
ステンレス鋳鋼において、ＣＯがＭＯ及びＶの溶解度を
増加させ、また、Ｇｏは変態点に及ぼす影響が小さく熱
処理によって強度を損なうことなく水中疲労強度と靭性
を改善する上で好適であり、さらに焼入性を増すための
補助作用としてＢが有益な成分であることを見い出して
完成されたものである。
すなわち、本発明は、重量で、Ｃ；０．０１〜０．１０
％＋ Ｓ ｉ； Ｏ−１〜１〜５％、 Ｍ ｎ ；０．
１〜２．０％、Ｃｒ；１２−１７％、Ｎｉ；３〜７％、
Ｃｏ；０．１〜３％、Ｍｏ；０．１〜２．０％、Ｖ；０
．０５−０．．５％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的
不純物からなることを特徴とする高強度高耐食性マルテ
ンサイト系ステンレス鋼である。
％＋ Ｓ ｉ； Ｏ−１〜１〜５％、 Ｍ ｎ ；０．
１〜２．０％、Ｃｒ；１２−１７％、Ｎｉ；３〜７％、
Ｃｏ；０．１〜３％、Ｍｏ；０．１〜２．０％、Ｖ；０
．０５−０．．５％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的
不純物からなることを特徴とする高強度高耐食性マルテ
ンサイト系ステンレス鋼である。
また１本発明は、重量で、Ｃ；０．０１〜０．１０％＋
Ｓ １； ０．１〜１．５％ｌ Ｍ ｎ ；０．１〜
２．０％、Ｃｒ；１２〜１７％＋ Ｎｌ ；３〜７％、
Ｃｏ ； ０．１〜３％、Ｍｏ；０．１〜２．０％、ｖ
；０．０５〜０．５％、Ｂ；０．０００５〜０．０１％
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなること
を特徴とする高強度高耐食性マルテンサイト系ステンレ
ス鋼である。
Ｓ １； ０．１〜１．５％ｌ Ｍ ｎ ；０．１〜
２．０％、Ｃｒ；１２〜１７％＋ Ｎｌ ；３〜７％、
Ｃｏ ； ０．１〜３％、Ｍｏ；０．１〜２．０％、ｖ
；０．０５〜０．５％、Ｂ；０．０００５〜０．０１％
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなること
を特徴とする高強度高耐食性マルテンサイト系ステンレ
ス鋼である。
前記ステンレス鋼において、主としてマルテンサイト組
織を有し、残留オーステナイト量が容積比で２０％以下
、δフェライト量が面積比で１５％以下であるものがよ
い。また、主としてマルテンサイトと残留オーステナイ
トから成る混合組織を有し、かつ残留オーステナイト量
が容積比で３５％以下、δフェライト量が面積比で１５
％以下であるものがよい。
織を有し、残留オーステナイト量が容積比で２０％以下
、δフェライト量が面積比で１５％以下であるものがよ
い。また、主としてマルテンサイトと残留オーステナイ
トから成る混合組織を有し、かつ残留オーステナイト量
が容積比で３５％以下、δフェライト量が面積比で１５
％以下であるものがよい。
また、本発明は、重量で、Ｃ；０．０１〜０．１０％、
Ｓｉ；０．１〜１．５％、Ｍｎ；０．１〜２．０％、Ｃ
ｒ；１２〜１７％、Ｎｉ；３〜７％、Ｃｏ；０．１〜３
％２ＭＯ；０．１〜２．０％、Ｖ；０．０５〜０．５％
、を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組
成物をＡｃ３点以上の温度で焼入れする工程と、その工
程に次いでＡｃ１とＡｃ、との間の温度で少なくとも１
回中間焼入れする工程と、その工程に次いでＡｃ工以下
の温度で焼もどしする工程とを含むことを特徴とする高
強度高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法
である。
Ｓｉ；０．１〜１．５％、Ｍｎ；０．１〜２．０％、Ｃ
ｒ；１２〜１７％、Ｎｉ；３〜７％、Ｃｏ；０．１〜３
％２ＭＯ；０．１〜２．０％、Ｖ；０．０５〜０．５％
、を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組
成物をＡｃ３点以上の温度で焼入れする工程と、その工
程に次いでＡｃ１とＡｃ、との間の温度で少なくとも１
回中間焼入れする工程と、その工程に次いでＡｃ工以下
の温度で焼もどしする工程とを含むことを特徴とする高
強度高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法
である。
また、本発明は、重量で、Ｃ；０．０１〜０．１０％、
Ｓｉ ；０．１〜１．５％、Ｍｎ；０．１〜２．０％、
Ｃｒ；１２〜１７％、Ｎｉ；３〜７％、Ｃｏ；０．１〜
３％、Ｍｏ；０．１〜２．０％、Ｖ；０．０５〜０．５
％、Ｂ；０．０ｏＯ５〜０．０１％を含有し、残部がＦ
ｅ及び不可避的不純物からなる組成物をＡｃ，点以上の
温度で焼入れする工程と、その工程に次いでＡｃｍとＡ
ｃ３との間の温度で少なくとも１回中間焼入れする工程
と、その工程に次いでＡｃ１以下の温度で焼もどしする
工程とを含むことを特徴とする高強度高耐食性マルテン
サイト系ステンレス鋼の製造方法である。
Ｓｉ ；０．１〜１．５％、Ｍｎ；０．１〜２．０％、
Ｃｒ；１２〜１７％、Ｎｉ；３〜７％、Ｃｏ；０．１〜
３％、Ｍｏ；０．１〜２．０％、Ｖ；０．０５〜０．５
％、Ｂ；０．０ｏＯ５〜０．０１％を含有し、残部がＦ
ｅ及び不可避的不純物からなる組成物をＡｃ，点以上の
温度で焼入れする工程と、その工程に次いでＡｃｍとＡ
ｃ３との間の温度で少なくとも１回中間焼入れする工程
と、その工程に次いでＡｃ１以下の温度で焼もどしする
工程とを含むことを特徴とする高強度高耐食性マルテン
サイト系ステンレス鋼の製造方法である。
また、本発明は、クラウンと、これと対向するシュラウ
ドリングと、クラウンとシュラウドリング間に複数設け
られた羽根とが一体に形成されている水車ランナにおい
て、前記各構成部材が前記のいずれかの高強度高耐食性
マルテンサイト系ステンレス鋼で形成されていることを
特徴とする水車ランナである。
ドリングと、クラウンとシュラウドリング間に複数設け
られた羽根とが一体に形成されている水車ランナにおい
て、前記各構成部材が前記のいずれかの高強度高耐食性
マルテンサイト系ステンレス鋼で形成されていることを
特徴とする水車ランナである。
すなわち、本発明からなる部材は、通常の焼入れ、焼も
どし処理においても十分な強度と靭性を得ることができ
るが、焼入れ、焼もどしの間でＡｃよとＡ Ｃ３変態区
間のα＋γの２相温度から中間焼入処理を施こすことに
より、析出γ相のＭｓ点をさほど低下させることなく微
細なマルテンサイトが得られ、より優れた水中疲労強度
と靭性とを付与することができる。
どし処理においても十分な強度と靭性を得ることができ
るが、焼入れ、焼もどしの間でＡｃよとＡ Ｃ３変態区
間のα＋γの２相温度から中間焼入処理を施こすことに
より、析出γ相のＭｓ点をさほど低下させることなく微
細なマルテンサイトが得られ、より優れた水中疲労強度
と靭性とを付与することができる。
なお、強度と靭性との兼ね合から、通常の焼入れ、焼も
どし処理では主としてマルテンサイトと残留オーステナ
イトとの混合組織を有し、残留オーステナイト量が容積
比で１０〜３５％、δフェライト量が面積比で１５％以
下、また、焼入れ、焼もどし処理の間にＡｃよとＡｃ、
変態からの２次焼入処理を施こした場合は主としてマル
テンサイト組織を有し、残留オーステナイト量が容積比
で２０％以下、δフェライト量が面積比で１５％以下に
なるよう成分及び熱処理によって調整される。
どし処理では主としてマルテンサイトと残留オーステナ
イトとの混合組織を有し、残留オーステナイト量が容積
比で１０〜３５％、δフェライト量が面積比で１５％以
下、また、焼入れ、焼もどし処理の間にＡｃよとＡｃ、
変態からの２次焼入処理を施こした場合は主としてマル
テンサイト組織を有し、残留オーステナイト量が容積比
で２０％以下、δフェライト量が面積比で１５％以下に
なるよう成分及び熱処理によって調整される。
次に本発明からなる部材の化学成分の限定理由を述べる
。
。
まずＣは、０．１％以上では耐食性、靭性及び溶接性を
悪くするので、上限を０．１％とし、強度及び溶解上の
点から０．０１％以上に規制される。好ましくは０．０
３〜０．０６％である。
悪くするので、上限を０．１％とし、強度及び溶解上の
点から０．０１％以上に規制される。好ましくは０．０
３〜０．０６％である。
Ｓｉは、製鋼時の脱酸剤として０．１％以上必要である
が、靭性の点から１．５％以下に限定される。好ましく
は０．２〜０．７％である。
が、靭性の点から１．５％以下に限定される。好ましく
は０．２〜０．７％である。
Ｍｎもやはり脱酸剤として用いられるが、オーステナイ
ト化元素として靭性に寄与するので、２％まで添加する
のが適当である。好ましくは０．３〜０．９％である。
ト化元素として靭性に寄与するので、２％まで添加する
のが適当である。好ましくは０．３〜０．９％である。
Ｃｒは、ステンレス鋼において耐食性を高める最も重要
な成分であり、特に水中疲労強度の点から１２％以上必
要である。Ｃｒ量が増加すると耐食性は向上するが、δ
フェライトが生成して脆化し易くなり靭性を害し、水中
疲労強度も高くならないので上限は１７％に規制する。
な成分であり、特に水中疲労強度の点から１２％以上必
要である。Ｃｒ量が増加すると耐食性は向上するが、δ
フェライトが生成して脆化し易くなり靭性を害し、水中
疲労強度も高くならないので上限は１７％に規制する。
好ましくは１３〜１６％である。
Ｎｉは、強力なオーステナイト形成元素であり、靭性及
び補修溶接時の溶接性向上のため少なくとも３％以上必
要である。しかし、７％以上Ｎｉを含有すると焼入れ及
びＡｃ工とＡｃ３変態区間からの２次焼入処理において
Ｍｓ点が低下し、残留オーステナイト量を増し耐力及び
水中疲労強度が得られない。従って好ましくは４〜６％
である。
び補修溶接時の溶接性向上のため少なくとも３％以上必
要である。しかし、７％以上Ｎｉを含有すると焼入れ及
びＡｃ工とＡｃ３変態区間からの２次焼入処理において
Ｍｓ点が低下し、残留オーステナイト量を増し耐力及び
水中疲労強度が得られない。従って好ましくは４〜６％
である。
Ｃｏは、オーステナイト形成元素で、その効果はＮｉに
比べ小さいが、焼入に際してＭＯ及び■のオーステナイ
トへの溶解度を増してマトリックスを強化する。また、
ＡｃよとＡ （３変態区間からの２次焼入処理時の冷却
に際して、逆変態によって生成したオーステナイトのＭ
ｓ点をさほど低下させることなく微細なマルテンサイト
を得る上で不可欠な成分である。ＣＯの添加量はＮｉ量
との兼ね合いで決定されるが、０．１％以下ではその効
果は小さく、多量に添加するとオーステナイトを安定化
しその効果を十分発揮することができないので上限を３
％とする。好ましくは０．２〜２％である。
比べ小さいが、焼入に際してＭＯ及び■のオーステナイ
トへの溶解度を増してマトリックスを強化する。また、
ＡｃよとＡ （３変態区間からの２次焼入処理時の冷却
に際して、逆変態によって生成したオーステナイトのＭ
ｓ点をさほど低下させることなく微細なマルテンサイト
を得る上で不可欠な成分である。ＣＯの添加量はＮｉ量
との兼ね合いで決定されるが、０．１％以下ではその効
果は小さく、多量に添加するとオーステナイトを安定化
しその効果を十分発揮することができないので上限を３
％とする。好ましくは０．２〜２％である。
Ｍｏは、耐食性を高めると同時に中間焼入れ及び焼もど
し処理において、マトリックスの軟化を抑制して強度向
上にも有効な成分であり、かつ焼もとし脆化の防止にも
最適である。しかし、３％を越えると強度向上もさるこ
となからδフェライト量を増し靭性低下が著しいので０
．１〜３％に規制される。好ましくは０．３〜２％であ
る。
し処理において、マトリックスの軟化を抑制して強度向
上にも有効な成分であり、かつ焼もとし脆化の防止にも
最適である。しかし、３％を越えると強度向上もさるこ
となからδフェライト量を増し靭性低下が著しいので０
．１〜３％に規制される。好ましくは０．３〜２％であ
る。
■は、強力な炭化物形成元素として知られているが、Ｃ
ｒ炭化物、窒化物の析出を抑制し、徐冷脆化を抑制する
とともに、焼もどし過程で二次硬化を起し強度を高める
働きがある。しかし、０．５％以上では偏析の問題を生
じ、また靭性が低下するので０．５％以下がよい。■の
効果を期待するためには０．０５％以上必要であり、０
．０５〜０．５％に規制される。好ましくは０．１〜０
．３％である。
ｒ炭化物、窒化物の析出を抑制し、徐冷脆化を抑制する
とともに、焼もどし過程で二次硬化を起し強度を高める
働きがある。しかし、０．５％以上では偏析の問題を生
じ、また靭性が低下するので０．５％以下がよい。■の
効果を期待するためには０．０５％以上必要であり、０
．０５〜０．５％に規制される。好ましくは０．１〜０
．３％である。
Ｂは、焼入性を増すほか、■との複合添加によって結晶
粒を微細化し、強度及び靭性を改善するが、その量を増
すと清浄度が低下し脆化を招くので上限は０．０１％と
し、好ましくは０．０００７〜０．００２％である。
粒を微細化し、強度及び靭性を改善するが、その量を増
すと清浄度が低下し脆化を招くので上限は０．０１％と
し、好ましくは０．０００７〜０．００２％である。
残部は、Ｆｅ及び同伴する不純物からなり、不純物とし
てＰ、Ｓ及びその他Ａｓ、Ｓｂなどがあるが、これらの
元素は延性、靭性を害するとともに溶接性を低下させる
ため極力少ない方が望ましい。
てＰ、Ｓ及びその他Ａｓ、Ｓｂなどがあるが、これらの
元素は延性、靭性を害するとともに溶接性を低下させる
ため極力少ない方が望ましい。
さらに、本発明に係る部材はＺｒ、ＨｆのＭＣ型炭化物
形成元素の１種以上を０．５％以下含有させることによ
り強度を高めることができる。特にこれらの元素は０．
２％以下が望ましい。更に、部材の延性を高めるために
Ｃａ 、 Ｍ ｇ、希土類元素、Ｙ等の酸化剤を加える
ことができる。それらの１種又は２種以上の含有量を０
．３％以下にすることが望ましい。
形成元素の１種以上を０．５％以下含有させることによ
り強度を高めることができる。特にこれらの元素は０．
２％以下が望ましい。更に、部材の延性を高めるために
Ｃａ 、 Ｍ ｇ、希土類元素、Ｙ等の酸化剤を加える
ことができる。それらの１種又は２種以上の含有量を０
．３％以下にすることが望ましい。
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
第１図は、本発明からなる部材が適用される水車ランナ
の断面図である。同図において、クラウン２とシュラウ
ドリング４の間に複数の羽根３が設けられている。クラ
ウン２の中心は駆動軸が連結されているが、この肉厚の
部分は特にクラウンボス１とよばれる。これらの水車ラ
ンナ（またはポンプ水車）は主に一体鋳造で鋳込まれる
か、または各部材毎に鋳込み後に溶接接合するか、いず
れかの製造方法がとられる。また、第２図は、ガイドベ
ーンの概略斜視図である。同図において、ガイドベーン
５は駆動用のステム６と一体化されており、これらは一
体鋳造で鋳込まれる。
の断面図である。同図において、クラウン２とシュラウ
ドリング４の間に複数の羽根３が設けられている。クラ
ウン２の中心は駆動軸が連結されているが、この肉厚の
部分は特にクラウンボス１とよばれる。これらの水車ラ
ンナ（またはポンプ水車）は主に一体鋳造で鋳込まれる
か、または各部材毎に鋳込み後に溶接接合するか、いず
れかの製造方法がとられる。また、第２図は、ガイドベ
ーンの概略斜視図である。同図において、ガイドベーン
５は駆動用のステム６と一体化されており、これらは一
体鋳造で鋳込まれる。
表１に試験に供した材料の化学成分を示す。賦香１〜４
が比較材料であり、賦香５〜９が本発明材料である。
が比較材料であり、賦香５〜９が本発明材料である。
これらは高周波炉で大気溶解し、３０ｋｇ砂型に鋳造し
た。鋳造後いずれの試料も組成の均質化を図るため１０
００℃で拡散焼なましを行なった。
た。鋳造後いずれの試料も組成の均質化を図るため１０
００℃で拡散焼なましを行なった。
第３図は供試材の熱処理線図を示す。図において、同図
（ａ）は比較材である賦香１〜４における熱処理線図で
あり、Ａｃ３点以上の１０００’Ｃから焼入れ後、Ａｃ
工点点付近６００ ’Ｃで焼もどしを行なった。同図（
ｂ）は本発明材の熱処理線図であり、比較材と同じ１０
００℃から焼入後、Ａｃ１とＡｃ、変態区間の７６０℃
から２次焼入れし、引続きＡｃ１以下の５６０℃で焼き
もどしを行なった。
（ａ）は比較材である賦香１〜４における熱処理線図で
あり、Ａｃ３点以上の１０００’Ｃから焼入れ後、Ａｃ
工点点付近６００ ’Ｃで焼もどしを行なった。同図（
ｂ）は本発明材の熱処理線図であり、比較材と同じ１０
００℃から焼入後、Ａｃ１とＡｃ、変態区間の７６０℃
から２次焼入れし、引続きＡｃ１以下の５６０℃で焼き
もどしを行なった。
焼入れ及び２次焼入時の冷却速度は６００’Ｃ／ｈであ
り、これは実機ランナを強襲冷却した場合の冷却速度に
近い。
り、これは実機ランナを強襲冷却した場合の冷却速度に
近い。
表２に供試材料の機械的性質及び水中疲労強度を示す。
なお、表２には１０００ ’Ｃから焼入処理を施こした
試料を用い、３００’Ｃ／ｈで加熱、冷却したときの熱
膨張計から求めた変態点、また、調質後の残留オーステ
ナイト量を併記した。すなわち、変態点は試料の成分、
加熱速度、保持時間等により変わるため、この表２に示
した変態点の値は絶対的なものではなく、特定の熱処理
条件下での値である。水中疲労試験は、回転回げ疲労試
験機を用い、試験片中央部に水道水を滴下し、１０８回
疲労強度を求めた。
試料を用い、３００’Ｃ／ｈで加熱、冷却したときの熱
膨張計から求めた変態点、また、調質後の残留オーステ
ナイト量を併記した。すなわち、変態点は試料の成分、
加熱速度、保持時間等により変わるため、この表２に示
した変態点の値は絶対的なものではなく、特定の熱処理
条件下での値である。水中疲労試験は、回転回げ疲労試
験機を用い、試験片中央部に水道水を滴下し、１０８回
疲労強度を求めた。
表１及び表２において、１３％Ｃｒ−５％Ｎｉ鋳鋼にＭ
ｏを少量添加した賦香１は残留オーステナイト量が最も
多く衝撃値は高いが、引張強さ及び水中疲労強度は低い
。賦香２はＭＯ添加量を増し、さらにＮｂを添加した試
料であり、引張強さ及び疲労強度は改善されているが、
衝撃値は７．６ｋｇｆ−ｍ／ａｎ２で低い。賦香３はＭ
ＯとＶを複合添加した試料であり、賦香２と同等以上の
強度を有し、水中疲労強度及び衝撃値が改善されている
が、水中疲労強度及び靭性の向上がより望まれる。賦香
４はＣｒを１５％と増し、Ｍｏを１．５％添加した試料
であり、水中疲労強度は３５ｋｇｆ／ｍｍ２が得られて
いるが、十分な強度と靭性は得られていない。
ｏを少量添加した賦香１は残留オーステナイト量が最も
多く衝撃値は高いが、引張強さ及び水中疲労強度は低い
。賦香２はＭＯ添加量を増し、さらにＮｂを添加した試
料であり、引張強さ及び疲労強度は改善されているが、
衝撃値は７．６ｋｇｆ−ｍ／ａｎ２で低い。賦香３はＭ
ＯとＶを複合添加した試料であり、賦香２と同等以上の
強度を有し、水中疲労強度及び衝撃値が改善されている
が、水中疲労強度及び靭性の向上がより望まれる。賦香
４はＣｒを１５％と増し、Ｍｏを１．５％添加した試料
であり、水中疲労強度は３５ｋｇｆ／ｍｍ２が得られて
いるが、十分な強度と靭性は得られていない。
上記に対して、賦香５〜９が本発明材である。
本発明材は強度が最も高い比較材賦香２及び３より、０
．２％耐力が若干低いが、引張強さはほぼ同等で、水中
疲労強度は３８〜４１ｋｇｆ／ｍｍ２で比較材よりいず
れも高く、また、衝撃値は１２ｋｇｆ−ｍ／ａ＆以上が
得られており、比較材と同等の強度を有し、水中疲労強
度及び延在、靭性が優れていることが明瞭である。
．２％耐力が若干低いが、引張強さはほぼ同等で、水中
疲労強度は３８〜４１ｋｇｆ／ｍｍ２で比較材よりいず
れも高く、また、衝撃値は１２ｋｇｆ−ｍ／ａ＆以上が
得られており、比較材と同等の強度を有し、水中疲労強
度及び延在、靭性が優れていることが明瞭である。
本発明による水車用部材は通常の電弧炉あるいは高周波
誘導炉等により容易に溶解、鋳込みができ、水車ランナ
及びガイドベーンの製造上特別な方法を必要としない。
誘導炉等により容易に溶解、鋳込みができ、水車ランナ
及びガイドベーンの製造上特別な方法を必要としない。
なお、ＶＯＤ処理等を施こし不純物（ｐ、ｓ等）及び非
金属介在物（Ｓｉｎ。
金属介在物（Ｓｉｎ。
等）の低減により、更に優れた特性を得ることが出来る
。
。
本発明によれば、従来材料と比較して、強度、特に水中
疲労強度と靭性に優れた高強度高耐食性マルテンサイト
系ステンレス鋼を提供することができ、特に落差の大き
い揚水型発電用水車ランナ及びガイドベーン等の水車部
材として好適に用いることができる。
疲労強度と靭性に優れた高強度高耐食性マルテンサイト
系ステンレス鋼を提供することができ、特に落差の大き
い揚水型発電用水車ランナ及びガイドベーン等の水車部
材として好適に用いることができる。
第１図は水車ランナの構造を示す概略断面図、第２図は
ガイドベーンの斜視図、第３図は供試材の熱処理を示す
線図である。 １・・・クラウンボス、２・・・クラウン、３・・・羽
根、４°゛°シユラウドリング、５・・・ガイドベーン
、６・・・ステム。
ガイドベーンの斜視図、第３図は供試材の熱処理を示す
線図である。 １・・・クラウンボス、２・・・クラウン、３・・・羽
根、４°゛°シユラウドリング、５・・・ガイドベーン
、６・・・ステム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、重量で、Ｃ；０．０１〜０．１０％、Ｓｉ；０．１
〜１．５％、Ｍｎ；０．１〜２．０％、Ｃｒ；１２〜１
７％、Ｎｉ；３〜７％、Ｃｏ；０．１〜３％、Ｍｏ；０
．１〜２．０％、Ｖ；０．０５〜０．５％を含有し、残
部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする
高強度高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼。 ２、重量で、Ｃ；０．０１〜０．１０％、Ｓｉ；０．１
〜１．５％、Ｍｎ；０．１〜２．０％、Ｃｒ；１２〜１
７％、Ｎｉ；３〜７％、Ｃｏ；０．１〜３％、Ｍｏ；０
．１〜２．０％、Ｖ；０．０５〜０．５％、Ｂ；０．０
００５〜 ０．０１％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物か
らなることを特徴とする高強度高耐食性マルテンサイト
系ステンレス鋼。 ３、請求項１又は２において、主としてマルテンサイト
組織を有し、残留オーステナイト量が容積比で２０％以
下、δフェライト量が面積比で１５％以下であることを
特徴とする高強度高耐食性マルテンサイト系ステンレス
鋼。 ４、請求項１又は２において、主としてマルテンサイト
と残留オーステナイトから成る混合組織を有し、かつ残
留オーステナイト量が容積比で３５％以下、δフェライ
ト量が面積比で１５％以下であることを特徴とする高強
度高耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼。 ５、重量で、Ｃ；０．０１〜０．１０％、Ｓｉ；０．１
〜１．５％、Ｍｎ；０．１〜２．０％、Ｃｒ；１２〜１
７％、Ｎｉ；３〜７％、Ｃｏ；０．１〜３％、Ｍｏ；０
．１〜２．０％、Ｖ；０．０５〜０．５％を含有し、残
部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成物をＡｃ＿３
点以上の温度で焼入れする工程と、その工程に次いでＡ
ｃ＿１とＡｃ＿３との間の温度で少なくとも一回中間焼
入れする工程と、その工程に次いでＡｃ＿１以下の温度
で焼もどしする工程とを含むことを特徴とする高強度高
耐食性マルテンサイト系ステンレス鋼の製造方法。 ６、重量で、Ｃ；０．０１〜０．１０％、Ｓｉ；０．１
〜１．５％、Ｍｎ；０．１〜２．０％、Ｃｒ；１２〜１
７％、Ｎｉ；３〜７％、Ｃｏ；０．１〜３％、Ｍｏ；０
．１〜２．０％、Ｖ；０．０５〜０．５％、Ｂ；０．０
００５〜 ０．０１％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物か
らなる組成物をＡｃ＿３点以上の温度で焼入れする工程
と、その工程に次いでＡｃ＿１とＡｃ＿３との間の温度
で少なくとも１回中間焼入れする工程と、その工程に次
いでＡｃ＿１以下の温度で焼もどしする工程とを含むこ
とを特徴とする高強度高耐食性マルテンサイト系ステン
レス鋼の製造方法。 ７、クラウンと、これと対向するシュラウドリングと、
クラウンとシュラウドリング間に複数設けられた羽根と
が一体に形成されている水車ランナにおいて、前記各構
成部材が請求項１〜４のいずれかの高強度高耐食性マル
テンサイト系ステンレス鋼で形成されていることを特徴
とする水車ランナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2326324A JP2678263B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 高強度高耐食性マルテンサイト系，ステンレス鋼の製造方法及びその用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2326324A JP2678263B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 高強度高耐食性マルテンサイト系，ステンレス鋼の製造方法及びその用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04193933A true JPH04193933A (ja) | 1992-07-14 |
| JP2678263B2 JP2678263B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=18186499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2326324A Expired - Fee Related JP2678263B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 高強度高耐食性マルテンサイト系，ステンレス鋼の製造方法及びその用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2678263B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100441051B1 (ko) * | 2001-08-09 | 2004-07-21 | 두산중공업 주식회사 | 내침식성이 우수한 고강도 마르텐사이트계 스테인리스 강 |
| CN109082608A (zh) * | 2018-10-26 | 2018-12-25 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 控制低铬不锈钢中δ铁素体含量的方法 |
| CN115572902A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-01-06 | 吉林建龙钢铁有限责任公司 | 一种一体化车轮毂用钢及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5411245A (en) * | 1977-06-28 | 1979-01-27 | Organo Kk | Treatment of sugar solution |
| JPS5558353A (en) * | 1978-10-20 | 1980-05-01 | Hitachi Ltd | Stainless cast steel for hydraulic turbine runner |
| JPS62124218A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-06-05 | Nisshin Steel Co Ltd | 加工性に優れ溶接軟化のない高強度ステンレス鋼材の製造方法 |
| JPH01119649A (ja) * | 1987-11-02 | 1989-05-11 | Daido Steel Co Ltd | 高強度・高靭性の耐食性ステンレス鋼 |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP2326324A patent/JP2678263B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5411245A (en) * | 1977-06-28 | 1979-01-27 | Organo Kk | Treatment of sugar solution |
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| JPH01119649A (ja) * | 1987-11-02 | 1989-05-11 | Daido Steel Co Ltd | 高強度・高靭性の耐食性ステンレス鋼 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100441051B1 (ko) * | 2001-08-09 | 2004-07-21 | 두산중공업 주식회사 | 내침식성이 우수한 고강도 마르텐사이트계 스테인리스 강 |
| CN109082608A (zh) * | 2018-10-26 | 2018-12-25 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 控制低铬不锈钢中δ铁素体含量的方法 |
| CN115572902A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-01-06 | 吉林建龙钢铁有限责任公司 | 一种一体化车轮毂用钢及其制备方法 |
| CN115572902B (zh) * | 2022-09-30 | 2023-08-22 | 吉林建龙钢铁有限责任公司 | 一种一体化车轮毂用钢及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2678263B2 (ja) | 1997-11-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |