JPH05195155A - 発電機用リテーニングリング材 - Google Patents
発電機用リテーニングリング材Info
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- JPH05195155A JPH05195155A JP4028999A JP2899992A JPH05195155A JP H05195155 A JPH05195155 A JP H05195155A JP 4028999 A JP4028999 A JP 4028999A JP 2899992 A JP2899992 A JP 2899992A JP H05195155 A JPH05195155 A JP H05195155A
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- retaining ring
- toughness
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- ring material
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度、高靱性で耐食性に優れた発電機用
リテーニングリングを提供する。 【構成】 発電機用リテーニングリング材として、重
量％で、Ｍn ：１７〜２５％、Ｃr ：１７〜２５％、
Ｎ：０．５〜１％、Ｍo ：３％以下を含み、さらに、Ｎ
i ：３％以下、ＲＥＭ：０．００１〜０．０８％の１種
または２種をを含有し、残部がＦe および不可避的不純
物からなる耐食性に優れた非磁性鉄基合金で構成する。 【効果】 非磁性で、耐食性、耐応力腐食割れ性に優
れているとともに、組織の改善によって靱性が向上し、
さらに加工硬化に伴う靱性の低下を防止して、高強度、
高靱性の特性を兼ね備えた発電機用リテーニングリング
材が得られる。
リテーニングリングを提供する。 【構成】 発電機用リテーニングリング材として、重
量％で、Ｍn ：１７〜２５％、Ｃr ：１７〜２５％、
Ｎ：０．５〜１％、Ｍo ：３％以下を含み、さらに、Ｎ
i ：３％以下、ＲＥＭ：０．００１〜０．０８％の１種
または２種をを含有し、残部がＦe および不可避的不純
物からなる耐食性に優れた非磁性鉄基合金で構成する。 【効果】 非磁性で、耐食性、耐応力腐食割れ性に優
れているとともに、組織の改善によって靱性が向上し、
さらに加工硬化に伴う靱性の低下を防止して、高強度、
高靱性の特性を兼ね備えた発電機用リテーニングリング
材が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度で靱性および
耐食性に優れた非磁性鉄基合金からなる発電機用リテー
ニングリング材に関するものである。
耐食性に優れた非磁性鉄基合金からなる発電機用リテー
ニングリング材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１に示すように、タービン発電機のロ
ータ１の肩部２に焼バメして用いられるリテーニングリ
ング３は、電磁気的な理由から非磁性であること、ま
た、高速回転状態で使用されることから、高い強度と靱
性を具備していることが必要とされる。従来、この種の
リテーニングリングの材料としては、１８％Ｍn −５％
Ｃr 鋼が用いられていたが、この材料は、使用環境にお
いて応力腐食割れを生じ易いため、耐応力腐食割れの観
点から、近年、この材料に替えて、１８％Ｍn −１８％
Ｃr −Ｎ系オーステナイト鋼が用いられている。
ータ１の肩部２に焼バメして用いられるリテーニングリ
ング３は、電磁気的な理由から非磁性であること、ま
た、高速回転状態で使用されることから、高い強度と靱
性を具備していることが必要とされる。従来、この種の
リテーニングリングの材料としては、１８％Ｍn −５％
Ｃr 鋼が用いられていたが、この材料は、使用環境にお
いて応力腐食割れを生じ易いため、耐応力腐食割れの観
点から、近年、この材料に替えて、１８％Ｍn −１８％
Ｃr −Ｎ系オーステナイト鋼が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のリテーニングリ
ング材はいずれも、冷間加工における拡管加工による加
工硬化によって所望の強度を付与しているが、その際、
冷間加工による強度の上昇に伴い靱性が低下する。この
結果、耐力または引張強さは要求値を満足するが、所望
の靱性が得られないという問題点がある。また、耐応力
腐食割れ性の一層の改善などのために、さらに耐食性に
優れた材料の開発が望まれている。
ング材はいずれも、冷間加工における拡管加工による加
工硬化によって所望の強度を付与しているが、その際、
冷間加工による強度の上昇に伴い靱性が低下する。この
結果、耐力または引張強さは要求値を満足するが、所望
の靱性が得られないという問題点がある。また、耐応力
腐食割れ性の一層の改善などのために、さらに耐食性に
優れた材料の開発が望まれている。
【０００４】一般にオーステナイト鋼は低温でも安定し
た低温靱性を示すため、低温用鋼として用いられること
があるが、十分な強度を有する高強度ステンレス鋼で
は、衝撃吸収エネルギーの遷移挙動に伴う、へき開破壊
が生じ、脆性破壊による靱性の低下を起こす。低合金鋼
では、脆性破壊を防止するためには、非金属介在物をコ
ントロールして亀裂の伝播抵抗性を増すことが有効であ
ると認められているが、オーステナイト鋼ではこのよう
な報告はなく、さらには、固溶強化と加工硬化によって
強化したオーステナイト鋼で、非金属介在物の形状、分
布のコントロールが靱性の改善にどの程度効果があるか
は未知である。本願発明者は、上記観点から、ＲＥＭ
（希土類元素の１種または２種以上）を添加することに
よって非金属介在物の形状、分布のコントロールを行っ
て、衝撃エネルギー遷移挙動に及ぼす影響について研究
した。
た低温靱性を示すため、低温用鋼として用いられること
があるが、十分な強度を有する高強度ステンレス鋼で
は、衝撃吸収エネルギーの遷移挙動に伴う、へき開破壊
が生じ、脆性破壊による靱性の低下を起こす。低合金鋼
では、脆性破壊を防止するためには、非金属介在物をコ
ントロールして亀裂の伝播抵抗性を増すことが有効であ
ると認められているが、オーステナイト鋼ではこのよう
な報告はなく、さらには、固溶強化と加工硬化によって
強化したオーステナイト鋼で、非金属介在物の形状、分
布のコントロールが靱性の改善にどの程度効果があるか
は未知である。本願発明者は、上記観点から、ＲＥＭ
（希土類元素の１種または２種以上）を添加することに
よって非金属介在物の形状、分布のコントロールを行っ
て、衝撃エネルギー遷移挙動に及ぼす影響について研究
した。
【０００５】また、本願発明の発電機用リテーニングリ
ング材は、冷間加工によって強化されるが、同時に靱性
は必然的に低下する。靱性の低下は、冷間加工によって
導入された転移の分布に依存しており、この転移の分布
を左右する要因としては、積層欠陥エネルギー（γS ）
と、転移の導入に直接影響する塑性変形条件とがある。
そこで、本願発明者は、１８％Ｍn −１８％Ｃr −Ｎを
基本組成とする鉄基合金において、冷間加工後の強度に
大きな影響を与えない範囲内にて、積層欠陥エネルギー
（γS ）におよぼす成分の影響を調査し、その結果、適
当量のＮi を含有させることにより、強度を損なうこと
なく、加工硬化に伴う靱性低下の現象を抑制できること
を見いだした。さらに、Ｍo を適当量添加することにに
より、強度、靱性を損なうことなく、耐食性が向上し、
応力腐食割れ性などを有効に防止できることも見いだし
た。この発明は、上記事情を背景としてなされたもので
あり、高強度、高靱性、高耐食性の特性を兼ね備えた非
磁性鉄基合金からなるタービン発電機用リテーニングリ
ング材を提供することを目的とするものである。
ング材は、冷間加工によって強化されるが、同時に靱性
は必然的に低下する。靱性の低下は、冷間加工によって
導入された転移の分布に依存しており、この転移の分布
を左右する要因としては、積層欠陥エネルギー（γS ）
と、転移の導入に直接影響する塑性変形条件とがある。
そこで、本願発明者は、１８％Ｍn −１８％Ｃr −Ｎを
基本組成とする鉄基合金において、冷間加工後の強度に
大きな影響を与えない範囲内にて、積層欠陥エネルギー
（γS ）におよぼす成分の影響を調査し、その結果、適
当量のＮi を含有させることにより、強度を損なうこと
なく、加工硬化に伴う靱性低下の現象を抑制できること
を見いだした。さらに、Ｍo を適当量添加することにに
より、強度、靱性を損なうことなく、耐食性が向上し、
応力腐食割れ性などを有効に防止できることも見いだし
た。この発明は、上記事情を背景としてなされたもので
あり、高強度、高靱性、高耐食性の特性を兼ね備えた非
磁性鉄基合金からなるタービン発電機用リテーニングリ
ング材を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本願発明の発
電機用リテーニングリング材は、重量％で、Ｍn ：１７
〜２５％、Ｃr ：１７〜２５％、Ｎ：０．５〜１％、Ｍ
o ：３％以下を含み、さらに、Ｎi ：３％以下、ＲＥ
Ｍ：０．００１〜０．０８％の１種または２種を含有
し、残部がＦe および不可避的不純物からなることを特
徴とする。
電機用リテーニングリング材は、重量％で、Ｍn ：１７
〜２５％、Ｃr ：１７〜２５％、Ｎ：０．５〜１％、Ｍ
o ：３％以下を含み、さらに、Ｎi ：３％以下、ＲＥ
Ｍ：０．００１〜０．０８％の１種または２種を含有
し、残部がＦe および不可避的不純物からなることを特
徴とする。
【０００７】
【作用】本願発明によれば、強度を損なうことなく靱性
を向上させることができ、さらに耐食性が向上する。次
に、本願発明のリテーニングリング材の成分含有量の限
定理由を以下に述べる。なお、以下の説明では、各成分
の含有量は重量％で示す。
を向上させることができ、さらに耐食性が向上する。次
に、本願発明のリテーニングリング材の成分含有量の限
定理由を以下に述べる。なお、以下の説明では、各成分
の含有量は重量％で示す。
【０００８】Ｍn ：１７〜２５％ Ｍn は、本リテーニングリング材の基本構成成分の一つ
であって、オーステナイト相を安定化させ、強度、靱
性、冷間加工性を向上させるためには、１７％以上含有
させることが必要であるが、２５％を超えて含有させる
と、加工硬化係数が低下するため上記範囲とした。
であって、オーステナイト相を安定化させ、強度、靱
性、冷間加工性を向上させるためには、１７％以上含有
させることが必要であるが、２５％を超えて含有させる
と、加工硬化係数が低下するため上記範囲とした。
【０００９】Ｃr ：１７〜２５％ Ｃr もＭn 同様に、本リテーニングリング材の基本構成
成分の一つである。Ｍn 含有量１７〜２５％、Ｎ含有量
０．５〜１％の範囲において、安定なオーステナイト相
を形成し、耐応力腐食割れ性を付与させるためには、１
７％以上のＣrを含有させる必要がある。しかし、２５
％を超えてＣr を含有させると、フェライトを析出して
非磁性が保たれなくなるので上記範囲に限定した。
成分の一つである。Ｍn 含有量１７〜２５％、Ｎ含有量
０．５〜１％の範囲において、安定なオーステナイト相
を形成し、耐応力腐食割れ性を付与させるためには、１
７％以上のＣrを含有させる必要がある。しかし、２５
％を超えてＣr を含有させると、フェライトを析出して
非磁性が保たれなくなるので上記範囲に限定した。
【００１０】Ｎ ：０．５〜１％ Ｎも本リテーニングリング材の基本構成成分の一つであ
る。Ｎは、オーステナイト安定化元素であって、０．５
％以上含有させてオーステナイト組織中に固溶させると
強度及び靱性が向上するが、１％を超えて含有させると
強度は向上するが、靱性は低下するため、上記範囲に限
定した。
る。Ｎは、オーステナイト安定化元素であって、０．５
％以上含有させてオーステナイト組織中に固溶させると
強度及び靱性が向上するが、１％を超えて含有させると
強度は向上するが、靱性は低下するため、上記範囲に限
定した。
【００１１】Ｍo ：３％以下 Ｍo は耐食性を向上させるために添加する。しかし、過
剰の添加は靱性を害するので上限を３％とした。Ｎi ：３％以下 Ｎi はオーステナイト安定化元素であり、本リテーニン
グリング材にＮi を添加した場合、Ｎi 含有量の増加と
ともに冷間加工材の衝撃靱性は向上するが、溶体化処理
のままの材料ではＮi 添加による衝撃靱性への影響は認
められない。すなわち、Ｎi を添加することにより、加
工硬化に伴って生じる靱性の低下を防止することができ
る。しかし、３％を超えて含有させると、加工硬化係数
が低下して冷間加工材の強度が低下するのみならず、靱
性も低下するのでＮi の含有量の上限を３％に限定し
た。
剰の添加は靱性を害するので上限を３％とした。Ｎi ：３％以下 Ｎi はオーステナイト安定化元素であり、本リテーニン
グリング材にＮi を添加した場合、Ｎi 含有量の増加と
ともに冷間加工材の衝撃靱性は向上するが、溶体化処理
のままの材料ではＮi 添加による衝撃靱性への影響は認
められない。すなわち、Ｎi を添加することにより、加
工硬化に伴って生じる靱性の低下を防止することができ
る。しかし、３％を超えて含有させると、加工硬化係数
が低下して冷間加工材の強度が低下するのみならず、靱
性も低下するのでＮi の含有量の上限を３％に限定し
た。
【００１２】ＲＥＭ：０．００１〜０．０８％ ＲＥＭは、脱酸ならびに脱硫作用を有し、金属溶湯にＲ
ＥＭを添加することにより酸化物、硫化物が生成され、
これを除去することにより清浄度が向上し、内在する非
金属介在物の形状、分布のコントロールを計ることがで
きる。この結果、衝撃吸収エネルギーが向上し、靱性が
改善される。しかし、０．００１％未満の含有では上記
作用効果が認められない。また、０．０８％を超えて含
有させると酸化物が過剰に生成されて、かえって清浄度
が低下し、この結果衝撃靱性が低下してしまう。このた
め、ＲＥＭの含有量を上記範囲に限定した。
ＥＭを添加することにより酸化物、硫化物が生成され、
これを除去することにより清浄度が向上し、内在する非
金属介在物の形状、分布のコントロールを計ることがで
きる。この結果、衝撃吸収エネルギーが向上し、靱性が
改善される。しかし、０．００１％未満の含有では上記
作用効果が認められない。また、０．０８％を超えて含
有させると酸化物が過剰に生成されて、かえって清浄度
が低下し、この結果衝撃靱性が低下してしまう。このた
め、ＲＥＭの含有量を上記範囲に限定した。
【００１３】不可避的不純物 本リテーニングリング材における不可避的不純物として
は、Ｃ、Ｓi、Ｐ、Ｓ、Ｃu、Ａlなどが挙げられるが、
これらの不純物は、溶解原材料から混入するものであ
り、極力低減することが望ましい。なお、Ｃは、靱性の
向上、耐食性の観点から極力低減することが望ましい
が、現状の精錬技術レベルでは、最大０．０８％程度ま
で不可避的不純物として含有する。また、Ｓi は、脱酸
剤として添加されるため、０．６％以下で不可避的不純
物として残留する。
は、Ｃ、Ｓi、Ｐ、Ｓ、Ｃu、Ａlなどが挙げられるが、
これらの不純物は、溶解原材料から混入するものであ
り、極力低減することが望ましい。なお、Ｃは、靱性の
向上、耐食性の観点から極力低減することが望ましい
が、現状の精錬技術レベルでは、最大０．０８％程度ま
で不可避的不純物として含有する。また、Ｓi は、脱酸
剤として添加されるため、０．６％以下で不可避的不純
物として残留する。
【００１４】
【実施例】表１に示す組成の合金を高周波誘導炉にて溶
解し、１トンのエレクトロスラグ再溶解用電極を鋳造し
た。本電極をエレクトロスラグ再溶解して供試材用の鋳
塊を溶製した。上記工程により得られた表１の供試材Ｎ
ｏ．１〜１５は、本発明のリテーニングリング材であ
り、Ｎｏ．１６〜１８は本発明の範囲外の比較材であ
る。これらの鋳塊を１２００℃に加熱後、リテーニング
リングに鍛造成形し、粗削り後、１１００℃に加熱して
固溶化処理を施した。引続き孔拡げ加工により、ほぼ限
界（３８％）の冷間加工を施し、材料の強度を高めた。
冷間加工後のリテーニングリングの肉厚中央部から引張
試験片及び衝撃試験片を採取し、試験に供した。なお、
衝撃試験は、２ｍｍＶノッチ衝撃試験片を用いて室温に
て行った。材料試験の結果を表２に示す。表２で明らか
なように、本願発明のリテーニングリング材は比較材と
較べて強度が同等もしくは高いにもかかわらず、衝撃靱
性はいずれも高い値を示している。
解し、１トンのエレクトロスラグ再溶解用電極を鋳造し
た。本電極をエレクトロスラグ再溶解して供試材用の鋳
塊を溶製した。上記工程により得られた表１の供試材Ｎ
ｏ．１〜１５は、本発明のリテーニングリング材であ
り、Ｎｏ．１６〜１８は本発明の範囲外の比較材であ
る。これらの鋳塊を１２００℃に加熱後、リテーニング
リングに鍛造成形し、粗削り後、１１００℃に加熱して
固溶化処理を施した。引続き孔拡げ加工により、ほぼ限
界（３８％）の冷間加工を施し、材料の強度を高めた。
冷間加工後のリテーニングリングの肉厚中央部から引張
試験片及び衝撃試験片を採取し、試験に供した。なお、
衝撃試験は、２ｍｍＶノッチ衝撃試験片を用いて室温に
て行った。材料試験の結果を表２に示す。表２で明らか
なように、本願発明のリテーニングリング材は比較材と
較べて強度が同等もしくは高いにもかかわらず、衝撃靱
性はいずれも高い値を示している。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明の発電機
用リテーニングリング材は、重量％で、Ｍn ：１７〜２
５％、Ｃr ：１７〜２５％、Ｎ：０．５〜１％、Ｍo ：
３％以下を含み、さらに、Ｎi ：３％以下、ＲＥＭ：
０．００１〜０．０８％の１種または２種を含有し、残
部がＦe および不可避的不純物からなる耐食性に優れた
非磁性鉄基合金で構成することにより、組織が改善され
て靱性が向上し、また加工硬化に伴う靱性の低下が防止
されるため、高強度、高靱性で耐食性に優れたタービン
発電機用リテーニングリングを提供することが可能とな
った。
用リテーニングリング材は、重量％で、Ｍn ：１７〜２
５％、Ｃr ：１７〜２５％、Ｎ：０．５〜１％、Ｍo ：
３％以下を含み、さらに、Ｎi ：３％以下、ＲＥＭ：
０．００１〜０．０８％の１種または２種を含有し、残
部がＦe および不可避的不純物からなる耐食性に優れた
非磁性鉄基合金で構成することにより、組織が改善され
て靱性が向上し、また加工硬化に伴う靱性の低下が防止
されるため、高強度、高靱性で耐食性に優れたタービン
発電機用リテーニングリングを提供することが可能とな
った。
【図１】図１は、リテーニングリングの使用状態を示す
一部断面図である。
一部断面図である。
１ ロ−タ ２ 肩部 ３ リテ−ニングリング
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、Ｍn ：１７〜２５％、Ｃr ：
１７〜２５％、Ｎ：０．５〜１％、Ｍo ：３％以下を含
み、さらに、Ｎi ：３％以下、ＲＥＭ：０．００１〜
０．０８％の１種または２種を含有し、残部がＦe およ
び不可避的不純物からなる発電機用リテーニングリング
材
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4028999A JPH05195155A (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 発電機用リテーニングリング材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4028999A JPH05195155A (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 発電機用リテーニングリング材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195155A true JPH05195155A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=12264112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4028999A Pending JPH05195155A (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 発電機用リテーニングリング材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05195155A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1990439A2 (en) | 2007-05-06 | 2008-11-12 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | High-strength nonmagnetic stainless steel, and high-strength nonmagnetic stainless steel part and process for producing the same |
-
1992
- 1992-01-21 JP JP4028999A patent/JPH05195155A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1990439A2 (en) | 2007-05-06 | 2008-11-12 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | High-strength nonmagnetic stainless steel, and high-strength nonmagnetic stainless steel part and process for producing the same |
| US8900511B2 (en) | 2007-05-06 | 2014-12-02 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | High-strength nonmagnetic stainless steel, and high-strength nonmagnetic stainless steel part and process for producing the same |
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