JPS5910425B2 - 高炭素クロムニッケル耐熱鋼 - 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、特に熱間加工性が著
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。

化学工業用リブオーマチューブ、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を叫型例とする高クロム−高ニッケル系耐熱鋳鋼等
が用いられている。

これらのチューブは現任遠心鋳造法、溶造法等によりつ
くられている。しかし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。長尺化する場合に密接箇所が多いなどの欠点があり
、また溶造法では生産性が低い欠点をもっている。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、熱処理工程で歩留よく工業的
に製造することを可能と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させることにあり、そのため
高炭素クロムニッケル耐熱鋼にＣａ、Ｍｇのうちの一種
または二種を微量添加し、更にＳおよびＰをそれぞれ０
００１５％以下、０００１％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でＣ■００３５
〜１００％、Ｓｉ：５％以下、Ｍｎ：１５％以下、Ｃｒ
：１５〜４０％、Ｎｉ：１０〜５０％を含み、さらにＣ
ａｔＭｇのうち一種または二種を（Ｃａ：００００１〜
０００３％、Ｍｇ：００００１〜０００９楚の範囲で）
含み、ＳおよびＰをそれぞれ０００１５％以下、０００
１％以下とし残部はＦｅおよび不可避的不純物とから構
成することによって与えられる。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多量の炭
素を含ませてあり、そのため鋳造状態では粒界および粒
内に多くの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が著しく困
難となるためである。本発明者は種々検討を進めた結果
、ＣａｙＭｇのうち一種または二種を添加し、さらにＳ
凹。

０１５％以下、Ｐを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。

Ｃａ，Ｍｇのうち一種または二種を添加し、ＳおよびＰ
をそれぞれ０。

０１５％以下、０。

０１％以下にすることにより熱間加工性が向上する理由
は以下にのべる通りである。

１）Ｃａ，ＭｇがＣａＳ，ＭｇＳとなって鋼中Ｓを介庄
物として固定し、熱間加工の際悪影響をおよぼす固溶Ｓ
量を著しく少なくする。

その結果オーステナイト粒界の結合力および炭化物とオ
ーステナイト粒界の結合力および炭化物とオーステナイ
ト粒界の結合力が著しく高められる。この際鋼中に含ま
れる不純物Ｓ量は通常のステンレス鋼に含まれる程度で
あればＣａ，Ｍｇの効果が十分発揮される。２）熱間加
工の際の割れ起点は炭化物中の微細なＭｎＳであるがＣ
ａ，Ｍｇの添加によりこれら硫化物の割合が少なくなる
。

３）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は鋳鋼の高温強度をあげるために必須のものある。

しかし０．３５％より少ないと十分な強度が得られず、
また１。０％をこえると熱問および冷間加工の際の加工
性が悪くなるのでその範囲を０。

３５〜１。

０％とした。

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

しかじなカミら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％以下とした。

中でも２３〜２８％が最も好ましい。Ｎｉはオーステナ
イトを安定化させるために１０％以上含有される。

またこの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なるので、１０〜５０
％とした。このうちで最も好ましいのは１８〜３５％で
ある。Ｃａ，ＭｇはＣａｂ，ＭｇＳとなってＳを介在物
として鋼中に固定し熱間加工性を向上させろ。Ｃａ添加
量か０。００１％未満ではその効果は望められず０．０
３％をこえる添加ではかえって熱間加工性を劣化させる
ので上限を０。

０３％とした。

Ｍｇは０。００１％未満ではその効果は昭められず０。

０９％をこえる添加では熱間υ目Ｔ性を劣化させるので
上限を０。

０９％とした。

Ｐ，Ｓは鋼中に含まれている不純物元素であるが、熱間
加工性を向上させるためには取除く必要のある元素であ
り、Ｐ，Ｓの両者をそれぞれ０。

０１楚以下０。

０１５楚以下にしてはじめて熱間加工性が向上する。

ＳはＰと同様鋼中に含まれている不純物元素であるが、
０６０１５％以下ならＣａ，Ｍｇの添加により熱間加工
性への悪影響は取除かれる。本発明を実施例に基いて説
明する。

実施例 ｌ 表１に示す組成の試験片を作成し、グリーブル試験（高
温高速引張試験）および小型プロック試験片（１２０（
Ｍｍ）Ｘｌ２Ｏ（Ｍｍ）Ｘｌ９Ｏ（Ａｍ））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、第２図はグリーブル試１験によりＣａ，Ｍｇの
熱間加工性におよぼす影響を調べたものである。Ｃａｔ
Ｍｇのうち一種あるいは二種を添加した本発明′Ａ（（
３，Ｈ，Ｉ，およびＪ鋼）は比較鋼である無添加鋼（Ａ
，Ｂ，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。グリーブル試験で
０，Ｈ，ＩおよびＪ鋼程度の絞り率であれば経験的に分
塊圧延可能であることがわかっていろ。したがってＣａ
ｔＭｇを添加したものは分塊圧延することが可能である
。一方ＣａｔＭｇ無添加のもの（Ａ，Ｂ，ＣツＤ，Ｅお
よびＦ鋼）は分塊圧延ｉ″ＩＩｒ酩渦度範囲が狭く、実
際上工業的な規模で分塊圧延するとと（刑困難である。
参考図はＡ，Ｏ鋼から切り出した小型プロック％笈の連
続８パス（１２０朋→２０ｍｍ）圧延後の圧延材の割れ
の様子を示す写真図である。Ｇ鋼にはグリーブル試験か
ら予想されるように割れは全然みられないが、Ａ鋼には
著しい割れがみられた。実施例 ２表２に示した組成の
比較鋼Ｋ鋼および本発明鋼Ｌ鋼を電気炉で溶解して５ト
ンインゴッ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
鋼には割れは全然みられず完↑なビレツ｝（２１０φ）
に仕上った。このビレットを熱間押出しにより１０６φ
×８。８Ｌ×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図はグリープル試験（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：０．３５〜１．０％、Ｓｉ：５％以下、
   Ｍｎ：１５％以下、Ｃｒ：１５〜４０％、Ｎｉ：１０〜
   ５０％を主成分として含み、さらにＣａ、Ｍｇのうちの
   一種または二種を（Ｃａ：０．００１〜０．０３％、Ｍ
   ｇ：０．００１〜０．０９％）含み、ＳおよびＰをそれ
   ぞれ０．０１５％、０．０１％以下として残部がＦｅお
   よび不可避的不純物からなることを特徴とする高炭素ク
   ロムニッケル耐熱鋼。