JPS5843464B2 - 熱間加工性のすぐれた高炭素クロムニッケル鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高炭素クロムニッケル鋼特に熱間加工性の著し
くすぐれた高炭素クロムニッケル耐熱鋼に関するもので
ある。

化学工業用リフオーマチューブ、クランキングチューブ
等には高温強度、特にクリープ破断強度のすぐれたＨＫ
４０を典型例とする高クロム−高ニツケル系耐熱鋳鋼等
が用いられている。

これらのチューブは現在、遠心鋳造法、溶造法によっつ
くられているが、遠心鋳造法では製品内面に不健全層が
ある。

製造可能寸法（径、厚み、長さ）に制約がある、長尺化
する場合に溶接箇所が多い。

また溶造法では生産性が低いなどのそれぞれの欠点をも
っている。

これらの欠点は鋼塊→分塊圧延→熱間押出し→熱処理工
程によりチューブを作成することにより改善されるが、
高炭素クロムニッケル耐熱鋼は熱間加工性が著しく悪く
、分塊圧延あるいは熱間押出し工程で鋼塊あるいはチュ
ーブに割れが生じ歩留が非常に悪いためこの工程は不利
であった。

本発明の目的は高炭素クロムニッケル耐熱鋼チューブを
分塊圧延→熱間押出し→熱処理工程で作成するため高炭
素クロムニッケル耐熱鋼の熱間加工性を向上することに
あり、高炭素クロムニッケル耐熱鋼のＳおよびＰをそれ
ぞれ０．００３％以下、ｏ、ｏｉｌ以下にすることを特
徴とするものである。

すなわち具体的には重量Ｃ：０．２６〜１．０％、Ｓｉ
：５幅以下、Ｍｎ：１５％以下、Ｃｒ：１５〜４０係、
Ｎｉ：１０〜５０幅を含み、さらにＳおよびＰをそれぞ
れ０．００３９６以下、０．０１％以下とし残部はＦｅ
および不可避的不純物とから構成することを特徴とする
ものである。

前記のように高炭素クロムニッケル耐熱鋼は、従来化学
工業装置では鋳造ままで使用されている。

その理由は高温でのクリープ強度をあげるための多量の
炭素が含ませてあり、そのため鋳造状態では粒界および
粒内に多く共晶状炭化物が析出し、熱間加工を行なうと
これら炭化物から割れ発生がおこり熱間加工性が著しく
困難なためである。

本発明者は種々検討を進めた結果ＳおよびＰをそれぞれ
０．００３％以下、０．０１％以下にすることにより熱
間加工時の割れが阻止できることを見出したのである。

ＳおよびＰをそれぞれ０．００３係以下、０，０１係以
下にすることにより、熱間加工性が向上する。

理由は以下にのべるとおりである。

この種の耐熱鋼の割れ発生は炭化物に存在する微小な硫
化物からが主であり、割れはオーステナイト粒界、炭化
物とオーステナイトの界面、炭化物中を伝播していく。

ここでＳを少なくすると、加工性があがる理由は、１）
炭化物中の硫化物の割合が少なくなること、２）粒界Ｓ
の減少によりオーステナイト結晶粒界およびオーステナ
イト母相と炭化物の結合力が著しく高められるためであ
る。

Ｐを少たくすると加工性が上る理由は一部Ｓと同じであ
り粒界Ｐの減少によりオーステナイト結晶粒界、オース
テナイト母相と炭化物界面の結合力が著しく高められる
ためである。

これらの複合作用により熱間加工性は向上する。

次に本発明における化学組成の限定理由について説明す
る。

Ｃは鋳鋼の強度をあげるために必須のものである。

しかし０．２６％より少ｆｘ ＜では強度が得られず１
．０係を超えると熱間および冷間加工の際の加工性が悪
くなるので、その上限を１．０ ％とした。

最も好ましい範囲は０．３５〜Ｑ、６％である。

Ｓｉは脱酸剤としてまた高温での耐酸化性を向上させる
ために添加するがその量が５係をこえると加工性、溶接
性が阻害されるのでＳｉの上限は５係とする。

Ｍｎは脱酸および熱間脆性防止のために加えられるが、
オーステナイトを安定にする効果が強く、高価なＮｉの
代替元素として使用することもできる。

しかしながらＭｎが多すぎると耐酸化性は劣化するので
、その量は１５％以下とする。

Ｃｒは耐酸化性を向上させるため１５％以上必要である
が、あまり多くなるとシグマ脆化が生じやすくなるので
４０係以下とした。

中でも２３〜２８係が最も好ましい。

Ｎｉはオーステナイトを安定させるために１０幅以上含
有させる。

またＮｉはシグマ脆化や浸炭、窒化を防止する効果があ
るが、多く加えすぎるとその効果はほぼ飽和に達し、か
えって材料費を高めることにたるので、１０〜５０係と
した。

この内で最も好ましいのは１８〜３５係である。

また本発明において、Ｓ：０．００３％以下、Ｐ：０．
０１％以下とした理由を詳述すると次のとおりである。

Ｓ、Ｐとも鋼中に含まれている不純物元素であるが、熱
間加工性を向上さすために取除く必要のある元素であり
、Ｓ：０．００３％以下にしてもＰ：０．０１％超であ
れば熱間加工性は良くならず、Ｐ：０．０１係以下であ
ってもＳ：０．００３係超であれば熱間加工性は向上し
ない。

ＳおよびＰの両者をそれぞれ０．００３％以下、０．０
１％以下にしてはじめて前述りよりにオーステナイト結
晶粒界および炭化物とオーステナイト結晶粒界の結合力
が高められ、熱間加工性に効果があられれるのである。

次に本発明の実施例について述べる。

実施例 １ 表１に示す組成の試験片を作成し、グリ−プル試験（高
温高速引張試験）および小型ブロック試験片（１２０Ｘ
１２０Ｘ１９０ ）を用いた連続８パス圧延試験により
熱間加工性を調べた。

第１図および第２図はグリ−プル試験により低Ｓ、低Ｐ
化の熱間加工性に及ぼす影響を調べたものである。

低Ｓ、低Ｐ化した本発明鋼（Ｇ、Ｈ，Ｉ、Ｊ鋼）は比較
鋼（Ｓ、Ｐの°どちらか一方を多く含むＡ。

Ｂ鋼あるいはＳ、Ｐの両方とも多く含むＣ，Ｄ。

ＥおよびＦ鋼）にくらべ延性（絞り率）が著しく向上し
ているのがわかる。

グリ−プル試験でＧ。Ｈ，Ｉ、ＪおよびＨ鋼程度の延性
（絞り率）があれば、経験的に分塊圧延可能であること
がわかっている。

したがって低Ｓ、低Ｐ化したＧ、Ｈ，ＩおよびＪ鋼は分
塊圧延することが可能である。

一方ＳあるいはＰのどちらか一方を含むもの（Ａ。

Ｂ、鋼）あるいは両方を多く含むもの（Ｃ，Ｄ。

ＥおよびＦ鋼）は分塊圧延可能温度範囲が狭く、実際上
工業的な規模で分塊圧延することは困難である。

参考図は、Ａ、Ｇ鋼から切り出した小型ブロックの連続
８パス（１２０ｕｔ→２０山、圧延開始１２００℃／仕
上り９８０°Ｃ）圧延後の圧延材の耳割れの様子を示す
写真である。

Ｇ鋼はグリ−プル試験結果から予想されるように耳割れ
は全熱みられないが、Ａ鋼には著しい耳割れがみられた
。

実施例 ２ 表２に示瑞た組成の比較鋼に鋼および本発明鋼り鋼を電
気炉で溶解して、５トンインゴツトを作成し分塊圧延を
行なった。

Ｋ鋼は熱間加工の際著しい割れが生じたのに対してＬ鋼
では割れは全熱中本みられず完全たビレツ［２１０φ）
に仕上った。

このビレットを熱間押出しにより１０６φｘｓ、ｓｔ×
Ｌのチューブにしたがチューブ表面は内、外面ともに欠
陥はみられず美麗であった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はグリ−プル試験（高温高速引張試験）
結果を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量でＣ：０．２６〜１．０幅、Ｓｉ：５係以下、
   Ｍｎ：１５％以下、Ｃｒ ： １５〜４０％、Ｎｉ
   ：１０〜５０係を主成分として含み、さらにＳおよび
   Ｐをそれぞれ０．００３％以下、０．０１％以下とし、
   残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴と
   する熱間加工性のすぐれた高炭素クロムニッケル鋼。