JPH093593A - 焼入れ性に優れたCr−Mo鋼 - Google Patents
焼入れ性に優れたCr−Mo鋼Info
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- JPH093593A JPH093593A JP17691095A JP17691095A JPH093593A JP H093593 A JPH093593 A JP H093593A JP 17691095 A JP17691095 A JP 17691095A JP 17691095 A JP17691095 A JP 17691095A JP H093593 A JPH093593 A JP H093593A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Cr−Mo鋼を用いた厚肉の石油精製用圧
力容器や火力発電用車室の製造を可能にする。 【構成】 C:0.05〜0.17%、Mn:0.3
0〜0.65%、Si:0.8%以下、Cr:1.00
〜2.50%、Mo:0.45〜1.10%、B:0.
001〜0.0035%、Ti:0.01〜0.05%
を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、必
要により不可避不純物中のNを重量%で0.01%以下
に規制した。 【効果】 溶接性等に悪影響を与えることなく焼入れ
性を向上させることができ、厚肉の材料においても良好
に焼入れを行って、強度、靭性に優れた厚肉製品の製造
を可能にする。
力容器や火力発電用車室の製造を可能にする。 【構成】 C:0.05〜0.17%、Mn:0.3
0〜0.65%、Si:0.8%以下、Cr:1.00
〜2.50%、Mo:0.45〜1.10%、B:0.
001〜0.0035%、Ti:0.01〜0.05%
を含有し、残部がFeおよび不可避不純物からなり、必
要により不可避不純物中のNを重量%で0.01%以下
に規制した。 【効果】 溶接性等に悪影響を与えることなく焼入れ
性を向上させることができ、厚肉の材料においても良好
に焼入れを行って、強度、靭性に優れた厚肉製品の製造
を可能にする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石油精製用圧力容器や
火力発電用車室など、高温・高圧環境で使用することを
主たる目的としたCr−Mo鋼に関するものである。
火力発電用車室など、高温・高圧環境で使用することを
主たる目的としたCr−Mo鋼に関するものである。
【0002】
【従来の技術】石油精製用圧力容器や火力発電用車室な
どのように高温・高圧環境で使用される機器の材料に
は、高温強度が高く、また低温での靭性に優れているこ
とが必要とされる。このような観点から、従来、上記用
途の材料にはASTM A387で代表される1・1/
4Cr−Mo鋼やASTM A182で代表される2・
1/4Cr−Mo鋼が使用されている。なお、この種材
料では、製造過程で焼入れがなされており、この焼入れ
によって所望の強度を確保するとともに低温での安定し
た靭性を得ている。
どのように高温・高圧環境で使用される機器の材料に
は、高温強度が高く、また低温での靭性に優れているこ
とが必要とされる。このような観点から、従来、上記用
途の材料にはASTM A387で代表される1・1/
4Cr−Mo鋼やASTM A182で代表される2・
1/4Cr−Mo鋼が使用されている。なお、この種材
料では、製造過程で焼入れがなされており、この焼入れ
によって所望の強度を確保するとともに低温での安定し
た靭性を得ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記圧力容
器や車室などは、近年、効率化の観点から大容量化、大
型化の傾向にあり、また操業条件はより高温・高圧化し
てきている。このため機器の品質および信頼性の点から
は、使用中脆化が少ない極厚材の使用が望まれている。
しかし、肉厚が厚くなると焼入れ時の質量効果によって
肉厚中心部で冷却速度が低下して焼入れが十分になされ
ないため均一な機械的性質を得ることが困難になる。従
来、使用されている材料では、その焼入れ性を考慮する
と、必要な強度および靭性を得るためには肉厚を約50
0mm以下に抑えることが必要であり、より肉厚の大き
な圧力容器や車室を得ることは困難であるとされてい
る。
器や車室などは、近年、効率化の観点から大容量化、大
型化の傾向にあり、また操業条件はより高温・高圧化し
てきている。このため機器の品質および信頼性の点から
は、使用中脆化が少ない極厚材の使用が望まれている。
しかし、肉厚が厚くなると焼入れ時の質量効果によって
肉厚中心部で冷却速度が低下して焼入れが十分になされ
ないため均一な機械的性質を得ることが困難になる。従
来、使用されている材料では、その焼入れ性を考慮する
と、必要な強度および靭性を得るためには肉厚を約50
0mm以下に抑えることが必要であり、より肉厚の大き
な圧力容器や車室を得ることは困難であるとされてい
る。
【0004】これに対し、本発明者らは成分中にBを添
加することによって焼入れ性を向上させ、上記課題を解
決することを考えた。しかし、ある程度焼入れ性が向上
する程度にBを添加すると、溶接時に割れが発生する等
の現象があり、Bの添加が溶接性に悪影響を及ぼすこと
が判明した。この材料が溶接構造用材料として使用され
ることが多いことから、この溶接性への悪影響を受容す
ることはできない。そこで本発明者らはさらに研究を進
めた結果、BとTiの複合添加によって必要なB量が低
減され、その結果、焼入れ性が十分に向上するとともに
溶接性への悪影響を排除できることを見出し、本発明を
完成するに至ったものである。
加することによって焼入れ性を向上させ、上記課題を解
決することを考えた。しかし、ある程度焼入れ性が向上
する程度にBを添加すると、溶接時に割れが発生する等
の現象があり、Bの添加が溶接性に悪影響を及ぼすこと
が判明した。この材料が溶接構造用材料として使用され
ることが多いことから、この溶接性への悪影響を受容す
ることはできない。そこで本発明者らはさらに研究を進
めた結果、BとTiの複合添加によって必要なB量が低
減され、その結果、焼入れ性が十分に向上するとともに
溶接性への悪影響を排除できることを見出し、本発明を
完成するに至ったものである。
【0005】本発明は上記事情を背景としてなされたも
のであり、他の特性へ悪影響を与えることなく焼入れ性
を向上させることができ、500mmを越えるような肉
厚の大きな圧力容器や火力発電用車室を製造することが
できるCr−Mo鋼を提供することを目的とする。
のであり、他の特性へ悪影響を与えることなく焼入れ性
を向上させることができ、500mmを越えるような肉
厚の大きな圧力容器や火力発電用車室を製造することが
できるCr−Mo鋼を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の焼入れ性に優れたCr−Mo鋼は、重量%
で、C:0.05〜0.17%、Mn:0.30〜0.
65%、Si:0.8%以下、Cr:1.00〜2.5
0%、Mo:0.45〜1.10%、B:0.001〜
0.0035%、Ti:0.01〜0.05%を含有
し、残部がFeおよび不可避不純物からなることを特徴
とする。第2の発明は、上記発明において、不可避不純
物中のNを重量%で0.01%以下に規制したことを特
徴とする。
め、本発明の焼入れ性に優れたCr−Mo鋼は、重量%
で、C:0.05〜0.17%、Mn:0.30〜0.
65%、Si:0.8%以下、Cr:1.00〜2.5
0%、Mo:0.45〜1.10%、B:0.001〜
0.0035%、Ti:0.01〜0.05%を含有
し、残部がFeおよび不可避不純物からなることを特徴
とする。第2の発明は、上記発明において、不可避不純
物中のNを重量%で0.01%以下に規制したことを特
徴とする。
【0007】
【作用】すなわち、本発明によれば、少量のB含有によ
って溶接性に悪影響を与えることなく焼入れ性を十分に
向上させることができ、肉厚の大きな機器の材料として
使用することができ、機器の信頼性を向上させる。以下
に本発明における各成分の選定理由について述べる。
って溶接性に悪影響を与えることなく焼入れ性を十分に
向上させることができ、肉厚の大きな機器の材料として
使用することができ、機器の信頼性を向上させる。以下
に本発明における各成分の選定理由について述べる。
【0008】C:0.05〜0.17% Cは強度および焼入れ性を上げるのに必要な元素である
が、含有量が0.05%未満であると、十分な強度が得
られず、また0.17%を越えると溶接割れ感受性が高
くなるので、C含有量を上記範囲に限定した。 Mn:0.30〜0.65% Mnは脱酸元素であり、また焼入れ性を向上させる元素
であるので0.30%以上(望ましくは0.40%以
上)含有させる。一方、0.65%を越えると焼戻脆性
の促進および溶接割れ等の悪影響を及ぼすため、Mnの
含有量を上記範囲に限定した。
が、含有量が0.05%未満であると、十分な強度が得
られず、また0.17%を越えると溶接割れ感受性が高
くなるので、C含有量を上記範囲に限定した。 Mn:0.30〜0.65% Mnは脱酸元素であり、また焼入れ性を向上させる元素
であるので0.30%以上(望ましくは0.40%以
上)含有させる。一方、0.65%を越えると焼戻脆性
の促進および溶接割れ等の悪影響を及ぼすため、Mnの
含有量を上記範囲に限定した。
【0009】Si:0.8%以下 Siは高温クリープ特性に良好な影響を及ぼすが、その
一方で脆化感受性を高めるので上限を0.8%とした。
なお、高温クリープ特性を重視すれば、下限を0.50
%とするのが望ましい。また、脆化感受性を重視する場
合にはSiは積極的には添加せず、不可避不純物とす
る。 Cr:1.00〜2.50% Crは、この種の鋼において焼入れ性、強度を高める基
本成分であり、これら作用を得るために1.00%以上
含有させる。しかし、過度に含有させると焼戻脆化感受
性が高まるため上限を2.50%とする。なお、同様の
理由で、下限を1.20%、上限を2.40%とするの
が望ましい。
一方で脆化感受性を高めるので上限を0.8%とした。
なお、高温クリープ特性を重視すれば、下限を0.50
%とするのが望ましい。また、脆化感受性を重視する場
合にはSiは積極的には添加せず、不可避不純物とす
る。 Cr:1.00〜2.50% Crは、この種の鋼において焼入れ性、強度を高める基
本成分であり、これら作用を得るために1.00%以上
含有させる。しかし、過度に含有させると焼戻脆化感受
性が高まるため上限を2.50%とする。なお、同様の
理由で、下限を1.20%、上限を2.40%とするの
が望ましい。
【0010】Mo:0.45〜1.10% Moは、焼入れ性、耐焼戻脆性を高めるため、この種材
料には必要不可欠であり、この作用を得るためには0.
45%以上含有させる必要がある。一方、1.10%を
越えてもそれ以上の効果の向上は得られないため、Mo
含有量を上記範囲とした。なお、同様の理由で上限を
0.65%とするのが望ましい。
料には必要不可欠であり、この作用を得るためには0.
45%以上含有させる必要がある。一方、1.10%を
越えてもそれ以上の効果の向上は得られないため、Mo
含有量を上記範囲とした。なお、同様の理由で上限を
0.65%とするのが望ましい。
【0011】B:0.001〜0.0035% Bは焼入れ性を向上させる重要な元素であり、必要な焼
入れ性を得るために0.001%以上含有させる。一
方、過度に含有させると、かえって焼入れ性が低下する
ばかりでなく、溶接割れ等を招き、溶接性に大きな悪影
響を及ぼすので、上限を0.0035%とする。なお、
同様の理由で下限を0.0015%、上限を0.003
0%とするのが望ましい。
入れ性を得るために0.001%以上含有させる。一
方、過度に含有させると、かえって焼入れ性が低下する
ばかりでなく、溶接割れ等を招き、溶接性に大きな悪影
響を及ぼすので、上限を0.0035%とする。なお、
同様の理由で下限を0.0015%、上限を0.003
0%とするのが望ましい。
【0012】Ti:0.01〜0.05% TiはTiC、TiNの析出によって引張強度、靭性を
向上させるとともに、Nと優先的に結合してTiNを生
成し、BとNとが結合してBNを生成するのを抑制す
る。Nと結合したBは焼入れ性を向上させる作用が発揮
されないため、BNの生成によって焼入れ性に寄与する
B量が減少することになり、十分に焼入れ性を向上させ
ることが困難になる。このため本発明を完成する過程で
は焼入れ性を向上させるために多めのBが必要になり、
溶接性に悪影響を及ぼす結果になっていた。しかし、B
とともにTiを添加するとBNの生成が抑制されるた
め、添加されたBが有効に焼入れ性の向上に寄与するこ
とになり、より少ないBの添加によって焼入れ性を向上
させることができ、その結果、溶接性への悪影響も避け
ることができる。これら効果を得るためにはTiを0.
01%以上含有させる必要がある。一方、0.05%を
越えると、それ以上の効果の向上は認められず、また溶
接性に悪影響を与えるため、Tiの含有量を上記範囲と
した。なお、同様の理由で下限を0.02%、上限を
0.035%とするのが望ましい。
向上させるとともに、Nと優先的に結合してTiNを生
成し、BとNとが結合してBNを生成するのを抑制す
る。Nと結合したBは焼入れ性を向上させる作用が発揮
されないため、BNの生成によって焼入れ性に寄与する
B量が減少することになり、十分に焼入れ性を向上させ
ることが困難になる。このため本発明を完成する過程で
は焼入れ性を向上させるために多めのBが必要になり、
溶接性に悪影響を及ぼす結果になっていた。しかし、B
とともにTiを添加するとBNの生成が抑制されるた
め、添加されたBが有効に焼入れ性の向上に寄与するこ
とになり、より少ないBの添加によって焼入れ性を向上
させることができ、その結果、溶接性への悪影響も避け
ることができる。これら効果を得るためにはTiを0.
01%以上含有させる必要がある。一方、0.05%を
越えると、それ以上の効果の向上は認められず、また溶
接性に悪影響を与えるため、Tiの含有量を上記範囲と
した。なお、同様の理由で下限を0.02%、上限を
0.035%とするのが望ましい。
【0013】N:0.01%以下 NはAlと結合力が強く、旧オーステナイト粒界にAl
Nとして析出し、粒界弱化を起こす。また、Bと結合し
てBの焼入れ性向上効果を低減させる。これらの作用を
抑えるために、N含有量の上限を0.01%とする。
Nとして析出し、粒界弱化を起こす。また、Bと結合し
てBの焼入れ性向上効果を低減させる。これらの作用を
抑えるために、N含有量の上限を0.01%とする。
【0014】
【実施例】表1に示す組成のCr−Mo鋼を真空誘導加
熱炉で溶製して25kg鋼塊を製造した。この鋼塊に鍛
造・溶体化処理を施した後、960℃、3.5時間保持
のγ化処理を行い、2℃/minの冷却速度で焼入れし
た。この冷却速度は、肉厚400mm材を空冷した場合
の中心部冷却速度に相当する。さらに焼入れ後、680
℃、8時間の焼戻しを行って各試料を作製した。次いで
得られた試料のミクロ組織観察を行うとともに引張試験
片を採取して引張試験を行った。また、上記試料にY形
溶接割れ試験(JIS Z3158)を行い、溶接割れ
の発生を観察した。これらの試験結果は表2に示した。
熱炉で溶製して25kg鋼塊を製造した。この鋼塊に鍛
造・溶体化処理を施した後、960℃、3.5時間保持
のγ化処理を行い、2℃/minの冷却速度で焼入れし
た。この冷却速度は、肉厚400mm材を空冷した場合
の中心部冷却速度に相当する。さらに焼入れ後、680
℃、8時間の焼戻しを行って各試料を作製した。次いで
得られた試料のミクロ組織観察を行うとともに引張試験
片を採取して引張試験を行った。また、上記試料にY形
溶接割れ試験(JIS Z3158)を行い、溶接割れ
の発生を観察した。これらの試験結果は表2に示した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】表2にから明らかなように、本発明材N
o.1〜6は、従来鋼(比較材No.1)よりも高い強
度を得ており、また溶接性への悪影響も見られなかっ
た。これら発明材における強度の向上は、焼入れ性の向
上によって初析フェライトの析出が抑えられたことによ
ると考えられる。一方、比較材No.1〜4では、初析
フェライトの析出が認められ、また強度も発明材よりも
低い結果になっており、十分な焼入れ性が得られていな
いことが示されている。また、比較材No.4はBを過
剰に添加したものの焼入れ性の向上効果はそれほど大き
くなく、溶接性においては明らかに悪影響が見られた。
o.1〜6は、従来鋼(比較材No.1)よりも高い強
度を得ており、また溶接性への悪影響も見られなかっ
た。これら発明材における強度の向上は、焼入れ性の向
上によって初析フェライトの析出が抑えられたことによ
ると考えられる。一方、比較材No.1〜4では、初析
フェライトの析出が認められ、また強度も発明材よりも
低い結果になっており、十分な焼入れ性が得られていな
いことが示されている。また、比較材No.4はBを過
剰に添加したものの焼入れ性の向上効果はそれほど大き
くなく、溶接性においては明らかに悪影響が見られた。
【0018】なお、発明材の中でB量以外の成分比が同
程度のNo.1〜3では、No.2が最も強度が高く、
No.1,3はこれよりも強度が低い。これはB含有量
が多いほど焼入れ性が向上し、強度が高くなるが、含有
量がある程度以上に多くなると効果が少なくなることを
示しており、Bのより望ましい上限が0.030%であ
ることが理解される。また、発明材No.4は、発明材
No.2に対し、Ti量を減らしたものであり、強度の
低下が見られる。これはTi量の減少によりフリーなN
量が増加し、BNが形成されて焼入れ性に寄与するB量
が減少したためと思われる。この点からもTi含有量の
より望ましい下限が0.02%であることが理解され
る。また、発明材は、肉厚500mmを越える材料を想
定した焼入れにおいても良好な強度が得られていること
が確認された。
程度のNo.1〜3では、No.2が最も強度が高く、
No.1,3はこれよりも強度が低い。これはB含有量
が多いほど焼入れ性が向上し、強度が高くなるが、含有
量がある程度以上に多くなると効果が少なくなることを
示しており、Bのより望ましい上限が0.030%であ
ることが理解される。また、発明材No.4は、発明材
No.2に対し、Ti量を減らしたものであり、強度の
低下が見られる。これはTi量の減少によりフリーなN
量が増加し、BNが形成されて焼入れ性に寄与するB量
が減少したためと思われる。この点からもTi含有量の
より望ましい下限が0.02%であることが理解され
る。また、発明材は、肉厚500mmを越える材料を想
定した焼入れにおいても良好な強度が得られていること
が確認された。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のCr−M
o鋼によれば、重量%で、C:0.05〜0.17%、
Mn:0.30〜0.65%、Si:0.8%以下、C
r:1.00〜2.50%、Mo:0.45〜1.10
%、B:0.001〜0.0035%、Ti:0.01
〜0.05%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物
からなり、必要により不可避不純物中のNを重量%で
0.01%以下に規制したので、他の特性に悪影響を与
えることなく焼入れ性を高めることができ、厚肉の材料
においても良好に焼入れすることが可能になり、強度、
靭性ともに優れ、信頼性の高い厚肉機器の製造が可能に
なる。
o鋼によれば、重量%で、C:0.05〜0.17%、
Mn:0.30〜0.65%、Si:0.8%以下、C
r:1.00〜2.50%、Mo:0.45〜1.10
%、B:0.001〜0.0035%、Ti:0.01
〜0.05%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物
からなり、必要により不可避不純物中のNを重量%で
0.01%以下に規制したので、他の特性に悪影響を与
えることなく焼入れ性を高めることができ、厚肉の材料
においても良好に焼入れすることが可能になり、強度、
靭性ともに優れ、信頼性の高い厚肉機器の製造が可能に
なる。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.05〜0.17%、
Mn:0.30〜0.65%、Si:0.8%以下、C
r:1.00〜2.50%、Mo:0.45〜1.10
%、B:0.001〜0.0035%、Ti:0.01
〜0.05%を含有し、残部がFeおよび不可避不純物
からなることを特徴とする焼入れ性に優れたCr−Mo
鋼 - 【請求項2】 不可避不純物中のNを重量%で0.01
%以下に規制したことを特徴とする請求項1記載の焼入
れ性に優れたCr−Mo鋼
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17691095A JP3338241B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 焼入れ性に優れたCr−Mo鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17691095A JP3338241B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 焼入れ性に優れたCr−Mo鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH093593A true JPH093593A (ja) | 1997-01-07 |
| JP3338241B2 JP3338241B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=16021901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17691095A Expired - Lifetime JP3338241B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 焼入れ性に優れたCr−Mo鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3338241B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113913675A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-11 | 河南科技大学 | 一种12Cr2Mo1V钢的冶炼方法、变质剂及其应用 |
| CN115287543A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-11-04 | 包头钢铁(集团)有限责任公司 | 一种14Cr1MoR中温容器用钢板及制备方法 |
-
1995
- 1995-06-21 JP JP17691095A patent/JP3338241B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113913675A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-11 | 河南科技大学 | 一种12Cr2Mo1V钢的冶炼方法、变质剂及其应用 |
| CN115287543A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-11-04 | 包头钢铁(集团)有限责任公司 | 一种14Cr1MoR中温容器用钢板及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3338241B2 (ja) | 2002-10-28 |
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