JPH0830251B2 - 高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼 - Google Patents
高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼Info
- Publication number
- JPH0830251B2 JPH0830251B2 JP2021778A JP2177890A JPH0830251B2 JP H0830251 B2 JPH0830251 B2 JP H0830251B2 JP 2021778 A JP2021778 A JP 2021778A JP 2177890 A JP2177890 A JP 2177890A JP H0830251 B2 JPH0830251 B2 JP H0830251B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature strength
- high temperature
- resistant steel
- present
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は火力発電用スチームタービン部品、ガスター
ビン部品などに利用可能で、特にタービンブレード、タ
ービンディスク、ボルト等に最適な高温強度の優れたフ
ェライト系耐熱鋼に関するものである。
ビン部品などに利用可能で、特にタービンブレード、タ
ービンディスク、ボルト等に最適な高温強度の優れたフ
ェライト系耐熱鋼に関するものである。
近年、火力発電は効率向上の点から高温高圧化が目指
されており、スチームタービンの蒸気温度は現在最高の
500℃から、600℃さらに究極的には650℃が目標となっ
ている。蒸気温度を高めるためには、従来使われている
フェライト系耐熱鋼より高温強度の優れた耐熱材料が必
要である。オーステナイト系耐熱合金の中には高温強度
の優れたものがあるが、熱膨張係数が大きいために熱疲
労強度が劣ること、高価であることなどの点から実用化
には問題がある。
されており、スチームタービンの蒸気温度は現在最高の
500℃から、600℃さらに究極的には650℃が目標となっ
ている。蒸気温度を高めるためには、従来使われている
フェライト系耐熱鋼より高温強度の優れた耐熱材料が必
要である。オーステナイト系耐熱合金の中には高温強度
の優れたものがあるが、熱膨張係数が大きいために熱疲
労強度が劣ること、高価であることなどの点から実用化
には問題がある。
このため、近年高温強度を改良した新しいフェライト
系耐熱鋼が多数提案されている。その例としては本発明
者のうちの一人が発明に関与した特開昭62−103345号、
特開昭62−60845号、特開昭60−165360号、特開昭60−1
65359号、特開昭60−165358号、特開昭63−89644号、特
開昭62−297436号、特開昭62−297435号、特開昭61−23
1139号、特開昭61−69948号などがある。このうち、特
に特開昭61−103345号の鋼が最も強度が高いと見なされ
る。
系耐熱鋼が多数提案されている。その例としては本発明
者のうちの一人が発明に関与した特開昭62−103345号、
特開昭62−60845号、特開昭60−165360号、特開昭60−1
65359号、特開昭60−165358号、特開昭63−89644号、特
開昭62−297436号、特開昭62−297435号、特開昭61−23
1139号、特開昭61−69948号などがある。このうち、特
に特開昭61−103345号の鋼が最も強度が高いと見なされ
る。
また、本発明が改良の対象として他の耐熱鋼には、特
開昭57−207161号や特公昭57−25629号がある。
開昭57−207161号や特公昭57−25629号がある。
しかしながら、650℃という究極の蒸気温度を達成す
るためには、これらの提案された合金では未だ不十分で
あり、さらに高温強度の高いフェライト系耐熱鋼が利用
できることが望まれていた。
るためには、これらの提案された合金では未だ不十分で
あり、さらに高温強度の高いフェライト系耐熱鋼が利用
できることが望まれていた。
本発明の目的は、従来のものよりさらに高温強度の優
れたフェライト系耐熱鋼を提供することにある。
れたフェライト系耐熱鋼を提供することにある。
本発明者らは、従来の合金の見直しを行ない、さらに
高強度化をはかるために各元素の最適添加量を研究し
た。その結果、Coを従来の同系統の合金に比べて比較的
多く、積極的に添加すること、MoとＷを同時に添加する
が、Moに比べてＷを重視し、従来よりも多量のＷを添加
すること、およびその結果としてＷとCoの相乗効果によ
り高温強度を一段と高められることを新規に見出し本発
明に至ったものである。
高強度化をはかるために各元素の最適添加量を研究し
た。その結果、Coを従来の同系統の合金に比べて比較的
多く、積極的に添加すること、MoとＷを同時に添加する
が、Moに比べてＷを重視し、従来よりも多量のＷを添加
すること、およびその結果としてＷとCoの相乗効果によ
り高温強度を一段と高められることを新規に見出し本発
明に至ったものである。
すなわち本発明のうち、第１の発明は、重量％で、Ｃ
0.05〜0.20％、Nn 0.05〜1.5％、Ni 0.05〜1.0％、
Cr 9.0〜13.0％、Mo 0.05〜0.50％（0.50％を含ま
ず）、Ｗ 2.0〜3.5％、Ｖ 0.05〜0.30％、Nb 0.01〜
0.20％、Co 2.1〜10.0％、Ｎ 0.01〜0.1％を含み、残
部が実質的にFeおよび不可避の不純物よりなり、特にSi
を不純物として0.15％以下に制限したことを特徴とする
高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼であり、第２の発
明は、第１の発明のFeの一部をＢ 0.001〜0.030％で置
換する高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼である。ま
た第３の発明は、重量％で、Ｃ 0.09〜0.13％、Mn 0.
3〜0.7％、Ni 0.3〜0.7％、Cr 9.0〜13.0％、Mo 0.1
〜0.2％、Ｗ 2.4〜3.0％、Ｖ 0.15〜0.25％、Nb 0.0
5〜0.13％、Co 2.1〜4.0％、Ｎ 0.02〜0.04％を含
み、残部が実質的にFeおよび不可避の不純物よりなり、
特にSiを不純物として0.15％以下に制限したことを特徴
とする高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼であり、第
４の発明は、第３の発明のFeの一部をＢ 0.001〜0.030
％で置換する高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼であ
る。また第５の発明は、重量％で、Ｃ 0.10〜0.12％、
Mn 0.35〜0.65％、Ni 0.4〜0.6％、Cr 10.8〜11.2
％、Mo 0.1〜0.2％、Ｗ 2.5〜2.7％、Ｖ 0.15〜0.25
％、Nb 0.05〜0.11％、Co 2.7〜3.1％、Ｎ 0.02〜0.
03％、Ｂ 0.01〜0.02％を含み、残部が実質的にFeおよ
び不可避の不純物よりなり、特にSiを不純物として0.10
％以下に制限したことを特徴とする高温強度の優れたフ
ェライト系耐熱鋼である。
0.05〜0.20％、Nn 0.05〜1.5％、Ni 0.05〜1.0％、
Cr 9.0〜13.0％、Mo 0.05〜0.50％（0.50％を含ま
ず）、Ｗ 2.0〜3.5％、Ｖ 0.05〜0.30％、Nb 0.01〜
0.20％、Co 2.1〜10.0％、Ｎ 0.01〜0.1％を含み、残
部が実質的にFeおよび不可避の不純物よりなり、特にSi
を不純物として0.15％以下に制限したことを特徴とする
高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼であり、第２の発
明は、第１の発明のFeの一部をＢ 0.001〜0.030％で置
換する高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼である。ま
た第３の発明は、重量％で、Ｃ 0.09〜0.13％、Mn 0.
3〜0.7％、Ni 0.3〜0.7％、Cr 9.0〜13.0％、Mo 0.1
〜0.2％、Ｗ 2.4〜3.0％、Ｖ 0.15〜0.25％、Nb 0.0
5〜0.13％、Co 2.1〜4.0％、Ｎ 0.02〜0.04％を含
み、残部が実質的にFeおよび不可避の不純物よりなり、
特にSiを不純物として0.15％以下に制限したことを特徴
とする高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼であり、第
４の発明は、第３の発明のFeの一部をＢ 0.001〜0.030
％で置換する高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼であ
る。また第５の発明は、重量％で、Ｃ 0.10〜0.12％、
Mn 0.35〜0.65％、Ni 0.4〜0.6％、Cr 10.8〜11.2
％、Mo 0.1〜0.2％、Ｗ 2.5〜2.7％、Ｖ 0.15〜0.25
％、Nb 0.05〜0.11％、Co 2.7〜3.1％、Ｎ 0.02〜0.
03％、Ｂ 0.01〜0.02％を含み、残部が実質的にFeおよ
び不可避の不純物よりなり、特にSiを不純物として0.10
％以下に制限したことを特徴とする高温強度の優れたフ
ェライト系耐熱鋼である。
従来の合金と比較して本発明の合金の特徴をさらに詳
しく説明する。
しく説明する。
まず、従来の技術であげた、本発明者のうちの一人が
発明に関与した合金である特開昭62−103345号ないし特
開昭61−69948号に開示される10種類の合金はいずれもC
oを含まないか、Coを含んでも１％以下である。従来Co
はシャルピー衝撃値を低下させるため、特に延性が低下
しがちなＷ含有鋼においては、Coの多量添加は不適当と
考えられていたからである。ところが、本発明者等の研
究によれば実施例で述べるように、Coを2.1％以上添加
してもこのような悪い傾向は認められず、むしろCoを2.
1％以上、望ましくは2.7％以上を添加すると高温強度の
向上には著しい効果があることがわかった。そこで、本
発明においてはCoを2.1％以上含有させることによっ
て、高温強度の一段の向上を達成することができるので
ある。
発明に関与した合金である特開昭62−103345号ないし特
開昭61−69948号に開示される10種類の合金はいずれもC
oを含まないか、Coを含んでも１％以下である。従来Co
はシャルピー衝撃値を低下させるため、特に延性が低下
しがちなＷ含有鋼においては、Coの多量添加は不適当と
考えられていたからである。ところが、本発明者等の研
究によれば実施例で述べるように、Coを2.1％以上添加
してもこのような悪い傾向は認められず、むしろCoを2.
1％以上、望ましくは2.7％以上を添加すると高温強度の
向上には著しい効果があることがわかった。そこで、本
発明においてはCoを2.1％以上含有させることによっ
て、高温強度の一段の向上を達成することができるので
ある。
特開昭57−207161号の合金は、Mo,W,Coの含有量がそ
れぞれMo 0.5〜2.0％、Ｗ 1.0〜2.5％、Co0.3〜2.0％
であり、MoとＷを同等の重要性とみて利用し、Coを低く
抑えている。これに対し、本発明合金は、この合金の範
囲外の低いMoとし、むしろＷを重視し、いずれも高い含
有量のＷとCoの相乗効果によって高温強度を一段と高め
たものである。
れぞれMo 0.5〜2.0％、Ｗ 1.0〜2.5％、Co0.3〜2.0％
であり、MoとＷを同等の重要性とみて利用し、Coを低く
抑えている。これに対し、本発明合金は、この合金の範
囲外の低いMoとし、むしろＷを重視し、いずれも高い含
有量のＷとCoの相乗効果によって高温強度を一段と高め
たものである。
また、特公昭57−25629号に開示される材料は、内燃
機関の燃焼室材料を対象にし、特に耐熱疲労性を重視し
た鋳造材である。そのためSiは、脱酸元素として有用で
あるほか、鋳込時の湯流性、高温酸化性の改善効果を目
的として0.2〜3.0％の範囲で積極的に添加するものであ
り、本発明合金とは、その組成および用途を異にする。
すなわち、本発明合金では、Siは延性を低下させる有害
元素であり、0.15％以下に制限する必要がある点で大き
く異なる。
機関の燃焼室材料を対象にし、特に耐熱疲労性を重視し
た鋳造材である。そのためSiは、脱酸元素として有用で
あるほか、鋳込時の湯流性、高温酸化性の改善効果を目
的として0.2〜3.0％の範囲で積極的に添加するものであ
り、本発明合金とは、その組成および用途を異にする。
すなわち、本発明合金では、Siは延性を低下させる有害
元素であり、0.15％以下に制限する必要がある点で大き
く異なる。
また、特公昭57−25629号の第３発明では、Mo,W,Nb,
V,Tiの効果を同等としているので、各元素は１種だけで
もよいのに対し、本発明は、Mo,W,Nb,Vは後述するよう
にそれぞれ別々の役割を担っているので、すべて同時に
含有することが必要であり、この点で全く技術思想が異
なっている。このような合金組成の相異から特性におい
ては、特公昭57−25629号は、700℃−100時間のクリー
プ破断強度が最大12.5kgf/mm2であるのに対し、本発明
合金のそれは後掲の第１表からわかるように、すべて15
kgf/mm2となり、格段の強度の向上がはかれることが可
能となったものである。
V,Tiの効果を同等としているので、各元素は１種だけで
もよいのに対し、本発明は、Mo,W,Nb,Vは後述するよう
にそれぞれ別々の役割を担っているので、すべて同時に
含有することが必要であり、この点で全く技術思想が異
なっている。このような合金組成の相異から特性におい
ては、特公昭57−25629号は、700℃−100時間のクリー
プ破断強度が最大12.5kgf/mm2であるのに対し、本発明
合金のそれは後掲の第１表からわかるように、すべて15
kgf/mm2となり、格段の強度の向上がはかれることが可
能となったものである。
以下、各元素の量の限定理由について述べる。
本発明において、Ｃは焼入性を確保し、また焼もどし
過程でM23C6型炭化物を析出させて高温強度を高めるた
めに不可欠の元素であり、最低0.05％を必要とするが、
0.20％を越えるとM23C6型炭化物を過度に析出させ、マ
トリックスの強度を低めてかえって長時間側の高温強度
を損なうので、0.05〜0.20％に限定する。望ましくは、
0.09〜0.13％である。さらに望ましくは、0.10〜0.12％
である。
過程でM23C6型炭化物を析出させて高温強度を高めるた
めに不可欠の元素であり、最低0.05％を必要とするが、
0.20％を越えるとM23C6型炭化物を過度に析出させ、マ
トリックスの強度を低めてかえって長時間側の高温強度
を損なうので、0.05〜0.20％に限定する。望ましくは、
0.09〜0.13％である。さらに望ましくは、0.10〜0.12％
である。
Mnは、δフェライトの生成を抑制し、M23C6型炭化物
の析出ほ促進する元素として最低0.05％は必要である
が、1.5％を越えると耐酸化性を劣化させるので、0.05
〜1.5％に限定する。望ましくは、0.3〜0.7％である。
さらに望ましくは、0.35〜0.65％である。
の析出ほ促進する元素として最低0.05％は必要である
が、1.5％を越えると耐酸化性を劣化させるので、0.05
〜1.5％に限定する。望ましくは、0.3〜0.7％である。
さらに望ましくは、0.35〜0.65％である。
Niはδフェライトの生成を抑制し、靱性を付与する元
素であり、最低0.05％必要であるが、1.0％を越えると
クリープ破断強度を低下させるので、0.05〜1.0％に限
定する。望ましくは、0.3〜0.7％である。さらに望まし
くは、0.4〜0.6％である。
素であり、最低0.05％必要であるが、1.0％を越えると
クリープ破断強度を低下させるので、0.05〜1.0％に限
定する。望ましくは、0.3〜0.7％である。さらに望まし
くは、0.4〜0.6％である。
Crは耐酸化性を付与し、M23C6型炭化物を析出させて
高温強度を高めるために不可欠の元素であり、最低９％
必要であるが、13％を越えるとδフェライトを生成し、
高温強度および靱性を低下させるので9.0〜13.0％に限
定する。望ましくは、10.8〜11.2％である。
高温強度を高めるために不可欠の元素であり、最低９％
必要であるが、13％を越えるとδフェライトを生成し、
高温強度および靱性を低下させるので9.0〜13.0％に限
定する。望ましくは、10.8〜11.2％である。
MoはM23C6型炭化物の微細析出を促進し、凝集を妨げ
る作用があり、このため高温強度を長時間保持するのに
有効で、最低0.05％必要であるが、0.50％以上になると
δフェライトを生成し易くするので0.05〜0.50％（0.50
％を含まず）に限定する。望ましくは、0.1〜0.2％であ
る。
る作用があり、このため高温強度を長時間保持するのに
有効で、最低0.05％必要であるが、0.50％以上になると
δフェライトを生成し易くするので0.05〜0.50％（0.50
％を含まず）に限定する。望ましくは、0.1〜0.2％であ
る。
ＷはMo以上にM23C6型炭化物の凝集粗大化を抑制する
作用が強く、またマトリックスを固溶強化するので高温
強度の向上に有効であり、最低2.0％必要であるが、3.5
％を越えるとδフェライトやラーベ相を生成しやすくな
り、逆に高温強度を低下させるので2.0〜3.5％に限定す
る。望ましくは、2.4〜3.0％である。さらに望ましく
は、2.5〜2.7％である。
作用が強く、またマトリックスを固溶強化するので高温
強度の向上に有効であり、最低2.0％必要であるが、3.5
％を越えるとδフェライトやラーベ相を生成しやすくな
り、逆に高温強度を低下させるので2.0〜3.5％に限定す
る。望ましくは、2.4〜3.0％である。さらに望ましく
は、2.5〜2.7％である。
Ｖは、Ｖの炭窒化物を析出して高温強度を高めるのに
有効であり、最低0.5％を必要とするが、0.3％を越える
と炭素を過度に固定し、M23C6型炭化物の析出量を減じ
て逆に高温強度を低下させるので0.05〜0.3％に限定す
る。望ましくは、0.15〜0.25％である。
有効であり、最低0.5％を必要とするが、0.3％を越える
と炭素を過度に固定し、M23C6型炭化物の析出量を減じ
て逆に高温強度を低下させるので0.05〜0.3％に限定す
る。望ましくは、0.15〜0.25％である。
Nbは、NbCを生成して結晶粒の微細化に役立ち、また
一部は焼入れの際固溶して焼もどし過程でNbCを析出
し、高温強度を高める作用があり、最低0.01％必要であ
るが、0.20％を越えるとＶと同様炭素を過度に固定して
M23C6型炭化物の析出量を減少し、高温強度の低下を招
くので0.01〜0.20％に限定する。望ましくは、0.05〜0.
13％である。さらに望ましくは、0.05〜0.11％である。
一部は焼入れの際固溶して焼もどし過程でNbCを析出
し、高温強度を高める作用があり、最低0.01％必要であ
るが、0.20％を越えるとＶと同様炭素を過度に固定して
M23C6型炭化物の析出量を減少し、高温強度の低下を招
くので0.01〜0.20％に限定する。望ましくは、0.05〜0.
13％である。さらに望ましくは、0.05〜0.11％である。
Coは本発明を従来の発明から区別して特徴づける重要
な元素である。本発明においてはCoの添加により高温強
度が著しく改善される。これはおそらく、Ｗとの相互作
用によるものと考えられ、Ｗを２％以上含む本発明合金
において特徴的な現象である。このようなCoの効果を明
確に実現するために、本発明合金におけるCoの下限は2.
1％とするが、一方Coを過度に添加すると延性が低下
し、またコストが上昇するので、上限は10％に限定す
る。望ましくは、2.1〜4.0％である。さらに望ましく
は、2.7〜3.1％である。
な元素である。本発明においてはCoの添加により高温強
度が著しく改善される。これはおそらく、Ｗとの相互作
用によるものと考えられ、Ｗを２％以上含む本発明合金
において特徴的な現象である。このようなCoの効果を明
確に実現するために、本発明合金におけるCoの下限は2.
1％とするが、一方Coを過度に添加すると延性が低下
し、またコストが上昇するので、上限は10％に限定す
る。望ましくは、2.1〜4.0％である。さらに望ましく
は、2.7〜3.1％である。
ＮはＶの窒化物を析出したり、また固溶した状態でMo
やＷと共同でIS効果（侵入型固溶元素と置換型固溶元素
の相互作用）により高温強度を高める作用があり、最低
0.01％は必要であるが、0.1％を越えると延性を低下さ
せるので、0.01〜0.1％に限定する。望ましくは、0.02
〜0.04％である。さらに望ましくは、0.02〜0.03％であ
る。
やＷと共同でIS効果（侵入型固溶元素と置換型固溶元素
の相互作用）により高温強度を高める作用があり、最低
0.01％は必要であるが、0.1％を越えると延性を低下さ
せるので、0.01〜0.1％に限定する。望ましくは、0.02
〜0.04％である。さらに望ましくは、0.02〜0.03％であ
る。
Siはラーベス相の生成を促し、また粒界偏析等により
延性を低下させるので、有害元素として0.15％以下に制
限する。望ましくは、0.10％以下である。
延性を低下させるので、有害元素として0.15％以下に制
限する。望ましくは、0.10％以下である。
Ｂは粒界強化作用とM23C6中に固溶し、M23C6型炭化物
の凝集粗大化を妨げる作用により高温強度を高める効果
があり、最低0.001％添加すると有効であるが、0.030％
を越えると溶接性や鍛造性を害するので、0.001〜0.030
％に限定する。望ましくは、0.01〜0.02％である。
の凝集粗大化を妨げる作用により高温強度を高める効果
があり、最低0.001％添加すると有効であるが、0.030％
を越えると溶接性や鍛造性を害するので、0.001〜0.030
％に限定する。望ましくは、0.01〜0.02％である。
実施例１ 第１表に示す組成の合金を真空誘導溶解によって、10
kgのインゴットに鋳造し、30mm角の棒に鍛造後、1100℃
×１時間の焼入れ、750℃×１時間の焼もどしを行なっ
て、700℃−15kgf/mm2でクリープ破断試験を実施した。
結果を第１表に合わせて示す。
kgのインゴットに鋳造し、30mm角の棒に鍛造後、1100℃
×１時間の焼入れ、750℃×１時間の焼もどしを行なっ
て、700℃−15kgf/mm2でクリープ破断試験を実施した。
結果を第１表に合わせて示す。
第１表からNo.1〜No.12の本発明合金は、No.13〜No.2
0の比較合金、No.21,22（両者とも特開昭62−103345号
に相当する合金）の従来合金に比べて格段にクリープ破
断寿命が長いことがわかる。
0の比較合金、No.21,22（両者とも特開昭62−103345号
に相当する合金）の従来合金に比べて格段にクリープ破
断寿命が長いことがわかる。
なお比較合金のうち、No.13,14,18,19は本発明合金か
らCoを除去した合金であり、またNo.20は本発明合金に
比べてCo含有量が低い合金である。さらにNo.15はNiが
高く、Coを含まない合金、No.16はＮが低く、ＢとCoを
含まない合金、No.17はＮは低く、Coを含まない合金で
ある。このうちNo.13は従来合金より高いクリープ破断
強度を示すので、以下の比較はNo.13を基準に行なっ
た。
らCoを除去した合金であり、またNo.20は本発明合金に
比べてCo含有量が低い合金である。さらにNo.15はNiが
高く、Coを含まない合金、No.16はＮが低く、ＢとCoを
含まない合金、No.17はＮは低く、Coを含まない合金で
ある。このうちNo.13は従来合金より高いクリープ破断
強度を示すので、以下の比較はNo.13を基準に行なっ
た。
実施例２ 実施例１で述べた合金のうち、本発明合金であるNo.2
と比較合金のうちの最強の合金であるNo.13を選び、60
0,650,700℃において、種々の応力下でクリープ破断試
験を行ない、得られたデータから650℃、104時間クリー
プ破断強度を推定した。結果を第１表に合わせて示す
が、本発明合金No.2は比較合金No.13に比べて約２割程
度104時間クリープ破断強度が高く、従来合金と比べて
大幅にクリープ破断強度が向上していることがわかる。
実際、特開昭62−103345号によれば、当該特許合金の65
0℃−104時間のクリープ破断強度は、最高でも14.0kgf/
mm2であり、本発明合金の20kgf/mm2という強度はこれよ
り約1.5倍高い。
と比較合金のうちの最強の合金であるNo.13を選び、60
0,650,700℃において、種々の応力下でクリープ破断試
験を行ない、得られたデータから650℃、104時間クリー
プ破断強度を推定した。結果を第１表に合わせて示す
が、本発明合金No.2は比較合金No.13に比べて約２割程
度104時間クリープ破断強度が高く、従来合金と比べて
大幅にクリープ破断強度が向上していることがわかる。
実際、特開昭62−103345号によれば、当該特許合金の65
0℃−104時間のクリープ破断強度は、最高でも14.0kgf/
mm2であり、本発明合金の20kgf/mm2という強度はこれよ
り約1.5倍高い。
実施例３ 実施例２で述べた２合金No.2とNo.13につき、室温か
ら700℃の温度範囲で引張試験を行ない、室温（20℃）
におけるかたさ測定と2mmVノッチシャルピー試験を行な
った。結果を第２表に示すが、本発明合金No.2はCoを含
まない比較合金No.13に比べて延性、靱性はほとんど劣
化していないことがわかる。
ら700℃の温度範囲で引張試験を行ない、室温（20℃）
におけるかたさ測定と2mmVノッチシャルピー試験を行な
った。結果を第２表に示すが、本発明合金No.2はCoを含
まない比較合金No.13に比べて延性、靱性はほとんど劣
化していないことがわかる。
実施例４ 第３表に示す組成の本発明の３合金を真空誘導溶解に
よって溶解後、真空下で10kgのインゴットに鋳造し、こ
れから30mm角の棒に鍛造した。得られた棒は1100℃×１
時間の焼入、750℃×２時間の焼もどしを施した後、700
℃でクリープ破断試験を行なって、700℃−1000時間の
クリープ破断強度を求めた。これらの結果を第３表にあ
わせて示す。
よって溶解後、真空下で10kgのインゴットに鋳造し、こ
れから30mm角の棒に鍛造した。得られた棒は1100℃×１
時間の焼入、750℃×２時間の焼もどしを施した後、700
℃でクリープ破断試験を行なって、700℃−1000時間の
クリープ破断強度を求めた。これらの結果を第３表にあ
わせて示す。
第３表から、本発明合金はいずれも700℃〜1000時間
のクリープ破断強度が10kgf/mm2以上であることがわか
る。Ｎの含有量が多いNo.31は、Ｎの含有量が0.025％の
No.2およびNo.32合金に比べ、相対的に700℃−1000時間
のクリープ破断強度が低い。
のクリープ破断強度が10kgf/mm2以上であることがわか
る。Ｎの含有量が多いNo.31は、Ｎの含有量が0.025％の
No.2およびNo.32合金に比べ、相対的に700℃−1000時間
のクリープ破断強度が低い。
本発明による合金をタービンブレード、タービンディ
スクやボルトなどに適用すれば、スチームタービンの蒸
気温度を650℃程度まで高めることも可能となり、火力
発電の効率向上に著効がある。
スクやボルトなどに適用すれば、スチームタービンの蒸
気温度を650℃程度まで高めることも可能となり、火力
発電の効率向上に著効がある。
Claims (5)
- 【請求項１】重量％で、Ｃ 0.05〜0.20％、Mn 0.05〜
1.5％、Ni 0.05〜1.0％、Cr 9.0〜13.0％、Mo 0.05
〜0.50％（0.50％を含まず）、Ｗ 2.0〜3.5％、Ｖ 0.
05〜0.30％、Nb 0.01〜0.20％、Co 2.1〜10.0％、
Ｎ 0.01〜0.1％を含み、残部が実質的にFeおよび不可
避の不純物よりなり、特にSiを不純物として0.15％以下
に制限したことを特徴とする高温強度の優れたフェライ
ト系耐熱鋼。 - 【請求項２】重量％で、Ｃ 0.05〜0.20％、Mn 0.05〜
1.5％、Ni 0.05〜1.0％、Cr 9.0〜13.0％、Mo 0.05
〜0.50％（0.50％を含まず）、Ｗ 2.0〜3.5％、Ｖ 0.
05〜0.30％、Nb 0.01〜0.20％、Co 2.1〜10.0％、
Ｎ 0.01〜0.1％、Ｂ 0.001〜0.030％を含み、残部が
実質的にFeおよび不可避の不純物よりなり、特にSiを不
純物として0.15％以下に制限したことを特徴とする高温
強度の優れたフェライト系耐熱鋼。 - 【請求項３】重量％で、Ｃ 0.09〜0.13％、Mn 0.3％
〜0.7％、Ni 0.3〜0.7％、Cr 9.0〜13.0％、Mo 0.1
〜0.2％、Ｗ 2.4〜3.0％、Ｖ 0.15〜0.25％、Nb 0.0
5〜0.13％、Co 2.1〜4.0％、Ｎ 0.02〜0.04％を含
み、残部が実質的にFeおよび不可避の不純物よりなり、
特にSiを不純物として0.15％以下に制限したことを特徴
とする高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼。 - 【請求項４】重量％で、Ｃ 0.09〜0.13％、Mn 0.3％
〜0.7％、Ni 0.3〜0.7％、Cr 9.0〜13.0％、Mo 0.1
〜0.2％、Ｗ 2.4〜3.0％、Ｖ 0.15〜0.25％、Nb 0.0
5〜0.13％、Co 2.1〜4.0％、Ｎ 0.02〜0.04％、Ｂ
0.001〜0.030％を含み、残部が実質的にFeおよび不可避
の不純物よりなり、特にSiを不純物として0.15％以下に
制限したことを特徴とする高温強度の優れたフェライト
系耐熱鋼。 - 【請求項５】重量％で、Ｃ 0.10〜0.12％、Mn 0.35〜
0.65％、Ni 0.4〜0.6％、Cr 10.8〜11.2％、Mo 0.1
〜0.2％、Ｗ 2.5〜2.7％、Ｖ 0.15〜0.25％、Nb 0.0
5〜0.11％、Co 2.7〜3.1％、Ｎ 0.02〜0.03％、Ｂ
0.01〜0.02％を含み、残部が実質的にFeおよび不可避の
不純物よりなり、特にSiを不純物として0.10％以下に制
限したことを特徴とする高温強度の優れたフェライト系
耐熱鋼。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4434889 | 1989-02-23 | ||
| JP1-44348 | 1989-02-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02290950A JPH02290950A (ja) | 1990-11-30 |
| JPH0830251B2 true JPH0830251B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=12689007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021778A Expired - Lifetime JPH0830251B2 (ja) | 1989-02-23 | 1990-01-31 | 高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5061440A (ja) |
| EP (1) | EP0384433B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0830251B2 (ja) |
| DE (1) | DE69008575T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3034645A1 (en) | 2014-12-17 | 2016-06-22 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Steam turbine rotor, steam turbine including same, and thermal power plant using same |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2947913B2 (ja) * | 1990-10-12 | 1999-09-13 | 株式会社日立製作所 | 高温蒸気タービン用ロータシャフト及びその製造法 |
| JP2631250B2 (ja) * | 1991-06-18 | 1997-07-16 | 新日本製鐵株式会社 | ボイラ用鋼管用高強度フェライト系耐熱鋼 |
| US7235212B2 (en) * | 2001-02-09 | 2007-06-26 | Ques Tek Innovations, Llc | Nanocarbide precipitation strengthened ultrahigh strength, corrosion resistant, structural steels and method of making said steels |
| US5415706A (en) * | 1993-05-28 | 1995-05-16 | Abb Management Ag | Heat- and creep-resistant steel having a martensitic microstructure produced by a heat-treatment process |
| JP3315800B2 (ja) * | 1994-02-22 | 2002-08-19 | 株式会社日立製作所 | 蒸気タービン発電プラント及び蒸気タービン |
| JPH083697A (ja) * | 1994-06-13 | 1996-01-09 | Japan Steel Works Ltd:The | 耐熱鋼 |
| US5888318A (en) * | 1994-07-06 | 1999-03-30 | The Kansai Electric Power Co., Inc. | Method of producing ferritic iron-base alloys and ferritic heat resistant steels |
| DE4436874A1 (de) * | 1994-10-15 | 1996-04-18 | Abb Management Ag | Hitze- und kriechbeständiger Stahl mit einem durch einen Vergütungsprozess erzeugten martensitischen Gefüge |
| WO1996025530A1 (en) * | 1995-02-14 | 1996-08-22 | Nippon Steel Corporation | High-strength ferritic heat-resistant steel excellent in resistance to embrittlement caused by intermetallic compound deposition |
| JPH08218154A (ja) * | 1995-02-14 | 1996-08-27 | Nippon Steel Corp | 耐金属間化合物析出脆化特性の優れた高強度フェライト系耐熱鋼 |
| JP3310825B2 (ja) * | 1995-07-17 | 2002-08-05 | 三菱重工業株式会社 | 高温用蒸気タービンロータ材 |
| DE69525621T3 (de) | 1995-08-21 | 2006-08-24 | Hitachi, Ltd. | Dampfturbinenkraftanlage und Dampfturbine |
| JPH0959747A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-03-04 | Hitachi Ltd | 高強度耐熱鋳鋼，蒸気タービンケーシング，蒸気タービン発電プラント及び蒸気タービン |
| JPH09296258A (ja) * | 1996-05-07 | 1997-11-18 | Hitachi Ltd | 耐熱鋼及び蒸気タービン用ロータシャフト |
| DE69827729T2 (de) * | 1997-09-22 | 2005-04-28 | National Research Institute For Metals | Ferritischer,wärmebeständiger Stahl und Verfahren zur Herstellung |
| US6696016B1 (en) * | 1999-09-24 | 2004-02-24 | Japan As Represented By Director General Of National Research Institute For Metals | High-chromium containing ferrite based heat resistant steel |
| US6464803B1 (en) * | 1999-11-30 | 2002-10-15 | Nippon Steel Corporation | Stainless steel for brake disc excellent in resistance to temper softening |
| JP4262414B2 (ja) | 2000-12-26 | 2009-05-13 | 株式会社日本製鋼所 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼 |
| FR2823226B1 (fr) * | 2001-04-04 | 2004-02-20 | V & M France | Acier et tube en acier pour usage a haute temperature |
| JP2005076062A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | National Institute For Materials Science | 高温ボルト材 |
| RU2273679C1 (ru) * | 2004-08-18 | 2006-04-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Нержавеющая сталь для трубопроводов и трубных систем термоядерной и водородной энергетики |
| JP4386364B2 (ja) | 2005-07-07 | 2009-12-16 | 株式会社日立製作所 | 蒸気タービン用配管とその製造法及びそれを用いた蒸気タービン用主蒸気配管と再熱配管並びに蒸気タービン発電プラント |
| JP5917312B2 (ja) * | 2012-06-20 | 2016-05-11 | 株式会社東芝 | 蒸気弁装置およびその製造方法 |
| CN109943783B (zh) * | 2017-12-20 | 2021-11-19 | 上海电气电站设备有限公司 | 一种汽轮机高温铸件材料 |
| EP3719163A1 (de) * | 2019-04-02 | 2020-10-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Befestigungsmittel für ein turbinen- oder ventilgehäuse |
| CN111139409A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-12 | 上海电气电站设备有限公司 | 一种耐热铸钢及其制备方法和用途 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB658115A (en) * | 1948-12-16 | 1951-10-03 | Firth Vickers Stainless Steels Ltd | Improvements relating to alloy steels |
| GB795471A (en) * | 1955-02-28 | 1958-05-21 | Birmingham Small Arms Co Ltd | Improvements in or relating to alloy steels |
| GB796733A (en) * | 1955-07-09 | 1958-06-18 | Birmingham Small Arms Co Ltd | Improvements in or relating to alloy steels |
| US3820981A (en) * | 1969-02-24 | 1974-06-28 | Corning Glass Works | Hardenable alloy steel |
| JPS5554550A (en) * | 1978-10-12 | 1980-04-21 | Daido Steel Co Ltd | Heat resistant steel with high thermal fatigue and corrosion resistance |
| JPS60165359A (ja) * | 1984-02-09 | 1985-08-28 | Toshio Fujita | 蒸気タ−ビン高中圧ロ−タ用高強度高靭性鋼 |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2021778A patent/JPH0830251B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-21 DE DE69008575T patent/DE69008575T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-21 EP EP90103341A patent/EP0384433B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-02 US US07/546,860 patent/US5061440A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3034645A1 (en) | 2014-12-17 | 2016-06-22 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Steam turbine rotor, steam turbine including same, and thermal power plant using same |
| US10260357B2 (en) | 2014-12-17 | 2019-04-16 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Steam turbine rotor, steam turbine including same, and thermal power plant using same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02290950A (ja) | 1990-11-30 |
| EP0384433A1 (en) | 1990-08-29 |
| DE69008575D1 (de) | 1994-06-09 |
| US5061440A (en) | 1991-10-29 |
| EP0384433B1 (en) | 1994-05-04 |
| DE69008575T2 (de) | 1994-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0830251B2 (ja) | 高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼 | |
| EP0806490B1 (en) | Heat resisting steel and steam turbine rotor shaft | |
| KR0175075B1 (ko) | 증기터빈용 회전자 및 그 제조방법 | |
| JP3354832B2 (ja) | 高靭性フェライト系耐熱鋼 | |
| JPH083697A (ja) | 耐熱鋼 | |
| JP2001262286A (ja) | 高純度高Ｃｒフェライト系耐熱鋼および高純度高Ｃｒフェライト系耐熱鋼の製造方法 | |
| JP2947913B2 (ja) | 高温蒸気タービン用ロータシャフト及びその製造法 | |
| JP3492969B2 (ja) | 蒸気タービン用ロータシャフト | |
| JP3422658B2 (ja) | 耐熱鋼 | |
| JP2528767B2 (ja) | 高温強度ならびに靱性に優れたフェライト系耐熱鋼 | |
| JP4177136B2 (ja) | 含Ｂ高Ｃｒ耐熱鋼の製造方法 | |
| JPH11209851A (ja) | ガスタービンディスク材 | |
| JP4502239B2 (ja) | フェライト系耐熱鋼 | |
| JP4615196B2 (ja) | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼 | |
| JP3468975B2 (ja) | 低合金耐熱鋼および蒸気タービンロータ | |
| JPH08120414A (ja) | 耐熱鋼 | |
| JPH0941076A (ja) | 高強度・高靱性低合金鋼 | |
| JPH0931600A (ja) | 高温用蒸気タービンロータ材 | |
| JPH1036944A (ja) | マルテンサイト系耐熱鋼 | |
| JPH11131190A (ja) | 高低圧一体型ロータ用高強度耐熱鋼及びタービンロータ | |
| JP3245097B2 (ja) | 高温用蒸気タービンロータ材 | |
| JPH11217655A (ja) | 高強度耐熱鋼およびその製造方法 | |
| JPH05311344A (ja) | 高温強度ならびに靱性に優れたフェライト系耐熱鋼 | |
| JPH09184050A (ja) | フェライト系鉄基合金の製造方法、フェライト系耐熱鋼の製造方法およびフェライト系耐熱鋼 | |
| JP3901801B2 (ja) | 耐熱鋳鋼および耐熱鋳鋼部品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080327 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090327 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090327 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100327 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |