JPS60230964A - 高靭性マルテンサイト鋼 - Google Patents

高靭性マルテンサイト鋼

Info

Publication number
JPS60230964A
JPS60230964A JP8805384A JP8805384A JPS60230964A JP S60230964 A JPS60230964 A JP S60230964A JP 8805384 A JP8805384 A JP 8805384A JP 8805384 A JP8805384 A JP 8805384A JP S60230964 A JPS60230964 A JP S60230964A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel
toughness
equivalent
martensitic steel
heating
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.)
Granted
Application number
JP8805384A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0218377B2 (ja
Inventor
Yoshimitsu Hida
飛田 芳光
Seishin Kirihara
桐原 誠信
Masayuki Sukegawa
祐川 正之
Teruaki Hanai
花井 照明
Hiroyuki Doi
裕之 土井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP8805384A priority Critical patent/JPS60230964A/ja
Publication of JPS60230964A publication Critical patent/JPS60230964A/ja
Publication of JPH0218377B2 publication Critical patent/JPH0218377B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は高温にお込て長時間使用しても高靭性を保有す
るマルテンサイト鋼に関するものである。
〔発明の背景〕
従来、火力発電用プラントや原子カプラント等における
高温熱交換器等の機器の材料として低合金鋼が広く使用
されている。なかでも5〜9 % Crと0.5〜2.
0 % Mo f含むCr−Mo系鋼(例えば特願昭5
1−49594 、特願昭48−23841及びJIS
鋼)が、機器の使用条件に応じ夫々使用される場合が多
い。これら材料は強度の向上や耐食性向上等の観点から
の検討改善が行われておシ、5〜9チCr−Mo系鋼の
それぞれすぐれ−たものが提案されている。しかしなが
ら、それらは高温で長時間使用すると靭性が乏しくなシ
、溶接部から割れが発生するという問題がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記問題を解決し、%に高温で長時間
使用しても高靭性を有するマルテンサイト鋼の提供にあ
る。
〔発明の概要〕
本発明の高靭性マルテンサイト鋼は、重量でC0,04
〜0.15%、810.2〜1.0 To 9Mn 0
.3〜1.5 To a N10.04〜1.O% 、
 Cr 4.0〜10.0 % 、 Mo 0.2〜3
.0 % 、 Mlr0.01〜0.3%を含有し、V
o、05〜0.3%、 Nb 0.6−以下を含み、残
部が不可避元素全除きFeよシなるもので、かつCr当
量が11%以下に調整されているマルテンサイト鋼であ
る。Nb、Vはフェライト生成元素であるが炭化物、窒
化物をつ〈ヤ適当に結晶粒内に分布することによシ溶接
時の高温微細割れを防止するため、場合によシ添加する
。
本発明のマルテンサイト鋼の主な特徴は、高温長時間使
用後における靭性低下を防止するため、Cr当量を制限
したこと、および脱酸効果をあげ、靭性を高めるためM
g ’に添加したことにある。
第1の主な%徴であるCr当量について説明する。
Cri量の制限は、高温長時間使用後の靭性低下を防止
するためである。火力発電用プラントや原子カプラント
などに使用される低合金鋼(例えば、5%Cr−No系
及び9 % Cr−Mo系)が長時間高温にさらされる
と、金属組織に変化を生じ、靭性が低下する。これまで
、このような靭性低下を防止するためにC、Si * 
Mn 、 Ni 、 Cr 1Mo# V 、 Nbな
どの元素を添加して改善を図ることは知られている。こ
れら元素の含有量は靭性低下に影響するので、式(1)
に示すCr当引により靭性低下を評価する。
Cr当量(%)= Cr(%)+ 68i @)+ 4
 Mo (%)+ 11 V(%)+ 5Nb (%)
−400@)−2Mn(%)−4NiS)−3ON(%
) −(1)第1図はこのCr当量と、550℃で10
 時間加熱後の鋼の吸収エネルギーEおよび該加熱前の
鋼の吸収エネルギーE、の比との関係を示す。ここで、
吸収エネルギーとは、衝撃試験として鋼をハンマで叩い
たとき鋼の吸収したエネルギーを表わすもので、それが
大きいt′!!ど鋼の靭性が大きいことを表わしている
。現在の技術レベルでは一般に加熱後の靭性低下に対す
る許容値は与えられてい々い。ところで、他方、長時間
高温使用の前後における強度の比の許容値は設計上0,
1にとるのが安全であるとする考え方が高温機器におい
て一般に採用されている。そこで、強度につ込てのこの
考え方を靭性にも適用し、さらに金属組織的なばらつき
を考えれば、上記の吸収エネルギーの比の許容値を0.
15にとるのが安全と考えられる。この許容値を第1図
に点線で示した。加熱後の靭性要求に関する上記許容値
0.15を満足するCr当量は第1図によれば11−以
下と1st4以上である。
他方、第2図は、Cr当量と550℃−t’IO’時間
加熱後の吸収エネルギーの値との関係を示す。高温で長
時間使用される鋼の靭性値としては例えば550℃で1
0 時間加熱後に少くとも1 kl −m以上の吸収エ
ネルギーを持つことが必要であると一般に言われている
。加熱後の靭性要求に関するこの最小吸収エネルギー値
1 kg −m を満足するCri量は第2図によれば
18%以下である。
従って靭性に関する上記二つの要求の両方を満足するC
r当量は11チ以下である。
次に第2の主な特徴であるMg添加にづいて説明すると
、Mgは脱酸効果が大きいので、鋼中の酸素量を抑える
ことを目的に添加される。
鋼中に含まれる酸素は、靭性に大きく影響する。
すなわち、鋼中の酸素が0.1−以上になると脆化が起
る。一方、脱酸効果元素として、代表的なものに81 
、 Mn 、 kl 、 Ca e Ti 、 Mgな
どがある。
しかし、別の増加は鋼中のデルタフェライト量を促進さ
せる。AtはAt203の形で酸素と結合し、脱酸効果
は大きいが、非金属介在物が析出しゃすく靭性を低下さ
せる。Caは、組成が平衡に達する時間を短縮する効果
があるが、単独添加では脱酸効果が小さく、*z−ca
やCa−8lとの共存で脱酸に寄与するもので、単独で
は効果が少なく、また共存で効果が出ても脆く々る。T
iけTIC2として脱酸効果は太き込が、Tl添加によ
fi TIC2の他にTIN。
TICが鋼中に析出する。このようにTIは脱酸効果の
他に介在物を多く作り靭性を低下させるとともに溶接欠
陥発生の要因となる。また、TItZrtcbは結晶粒
度粗大化抑制元素としても寄与するが、介在物を作シや
すく、靭性の低下及び溶接欠陥発生の原因となシ、好ま
しくない。
一方、Mgは脱酸材として効果が大きいとともに溶接性
を低下させることなく、靭性を向上させるには最も好ま
しい元素である。
次に本発明のマルテンサイト鋼におけるMg以外の成分
およびその含有範囲を定めた理由を述べるO Cは強度、靭性を向上させるの忙有効な成分で0、04
4以上必要であるが、0.15%を超えると溶接性の点
で好ましく力い。
Stは一般に脱酸剤として添加されるものであるが、強
度の向上にも効果のある元素である。しかし溶接性、靭
性の点から上限は1.0%に抑えた。
下限は脱酸ならびに強度低下をもたらすため0.2チと
した。
Mnは脱酸剤及び加工性を向上させるが、多すぎると脆
化させるゆえに添加量は0.3〜1.5チである。
Crは耐酸化性や高温強度を増大させる。4.0チ未満
では耐酸化性が劣シ、10%を超えると、溶接性が低下
し、さらに使用中脆化が著しくなる。
N1Fi0.04%以上の添加によって鋼中のCr当量
を減少させ、フェライトの析出を抑えることによシ靭性
を向上させるが、しかし、x、o%’を超えると延性を
低下させる。このためNi含有量は0.04〜1.0%
の範囲とした。
Moは、マトリックス中忙固溶し、マトリックスを強化
させるとともに、炭化物を作シ高温強度を高める。多す
ぎると強化作用が不十分であシ、多すぎると加工性、靭
性を低下させる。したがってMo含有量は0.2〜3.
0%とした。
■は0.05%以上の添加によって強度が向上する。し
かし、0.3%を超えると靭性を低下させる。
したがってV含有量は0.05〜0.3%の範囲とした
O NbはCとの親和力が強く、炭化物を析出し高温強度の
向上に有効であるが、多すぎると組織を不安定化するた
め0.6%以下とした。
本発明のマルテンサイト鋼は前記元素をそれぞれ前記の
特定範囲内の量において含有するFe合金であシ、シた
がって残部は実質的にFeからなるが、本発明のマルテ
ンサイト鋼の所定の効果を阻害しない程度の微量の不可
避元素が混在することはさしつかえない。
本発明は4.0〜10%Cr 、 0.2〜3.0 %
Mo t−含むマルテンサイト鋼中に、特にMgt−特
定範囲量含有せしめた点、及び長時間高温にさらされた
場合、加熱後の靭性低下を防止するためCr当量を調整
し若しくは制限した成分系である点に特徴を有し、55
0℃の温度で10 時間使用しても1kg−mの高靭性
を有する。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を比較例と共に詳細に説明する。
第1表は供試鋼の化学組成を示す。第1表のうち、I6
.1〜A5は構造用鋼であり、A6は溶接金属である。
表中A 1 、 A 2 、 A 3及び屋4の鋼は比
較例であシ、A5.A6は本発明実施例の鋼である。こ
れら全ての供試鋼は950℃×1h加熱後、空冷の焼入
れをしてから、750℃×1h加熱後、空冷の焼戻しを
されている。本発明実施例の鋼は全焼戻マルテンサイト
組織である。
さて&1〜墓6の鋼について550℃X 10’ hの
加熱脆化を行い、その後、試験温度20℃で衝撃試験を
実施した。第1図及び第2図にその試験結果を示す。第
1図よシ明らかなように、550℃で加熱後の靭性要求
に対応する吸収エネルギー比の許容値0.15’i満足
するCr当量は11%以下(比較例/I61.A2及び
本発明実施例墓5及び屋6鋼がこれKあて#iまる)と
18%以上(比較例l64)である。比較例A3のCr
当量は16%、屋4のそれは19%である。A3は許容
値0.15を下期ル、ム4は第2図に示す550℃で1
04時間加熱後の最小吸収エネルギー値1 kll −
mを下期る。
し友がって本発明のCrd量に元素の含有量を調整すれ
ば長時間使用後も安全上問題となる脆化を生じないもの
となる。
〔発明の効果〕
以上の如く本発明のマルテンサイト鋼は通常の鋼に比べ
高温での長時間使用後にも靭性の優れた鋼であシ、例え
は火力発電プラントや原子カブランートにおける高温熱
交換器のチューブや管板など高温機器の材料として好適
なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はCr当量と550℃、104時間加熱後の吸収
エネルギー比の関係を示す図、第2図はCr当量と55
0℃、104時間加熱後の吸収エネルギー値の関係を示
す図である。 第1頁の続き ■発明者 土 井 裕 之 日立市幸町3丁目所内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 重量でCO,04〜0.159b * Sl O,2〜
    1.096− Mn0.3〜1.5 % 、 N10.
    04〜1.0%p Cr 4.0〜10.0 fb *
    Mo 0.2〜3.0%、 Mg 0.01〜0.31
    を含有し、更に場合によッテV O,05〜0.3 %
     第1びNb O,6%以下の少くとも1種を含有し、
    残部が不可避元素を除いて実質的にFeからなシ、下式
    で定義されるCr当量がiis以下に調整されているこ
    とを特徴とする高靭性マルテンサイト鋼。 Cr当量(%)=Cr(1%)+681(%)−1−4
    Mo(%)+oy(%)+ s Nb(%) −40C
    (%)−2Mn(%)−4NI(%)−30N(%)
JP8805384A 1984-05-01 1984-05-01 高靭性マルテンサイト鋼 Granted JPS60230964A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8805384A JPS60230964A (ja) 1984-05-01 1984-05-01 高靭性マルテンサイト鋼

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8805384A JPS60230964A (ja) 1984-05-01 1984-05-01 高靭性マルテンサイト鋼

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60230964A true JPS60230964A (ja) 1985-11-16
JPH0218377B2 JPH0218377B2 (ja) 1990-04-25

Family

ID=13932092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8805384A Granted JPS60230964A (ja) 1984-05-01 1984-05-01 高靭性マルテンサイト鋼

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60230964A (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55110758A (en) * 1979-02-20 1980-08-26 Sumitomo Metal Ind Ltd High temperature use chromium steel
JPS57164971A (en) * 1981-03-31 1982-10-09 Sumitomo Metal Ind Ltd Austenite steel with superior strength at high temperature
JPS58141892A (ja) * 1982-02-19 1983-08-23 Sumikin Yousetsubou Kk 9Cr―2Mo鋼用溶接材料
JPS58181849A (ja) * 1982-04-14 1983-10-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 高温用高クロム鋼

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55110758A (en) * 1979-02-20 1980-08-26 Sumitomo Metal Ind Ltd High temperature use chromium steel
JPS57164971A (en) * 1981-03-31 1982-10-09 Sumitomo Metal Ind Ltd Austenite steel with superior strength at high temperature
JPS58141892A (ja) * 1982-02-19 1983-08-23 Sumikin Yousetsubou Kk 9Cr―2Mo鋼用溶接材料
JPS58181849A (ja) * 1982-04-14 1983-10-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 高温用高クロム鋼

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0218377B2 (ja) 1990-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH06322488A (ja) 溶接性に優れ、耐高温腐食特性が良好な高強度オーステナイト系耐熱鋼
US3201232A (en) Use of steel involving prolonged stressing at elevated temperatures
JP3251424B2 (ja) 高強度Cr−Mo鋼用溶接ワイヤ
US5350559A (en) Ferrite steel which excels in high-temperature strength and toughness
JPS6221857B2 (ja)
JP2817136B2 (ja) 溶接部強度の優れた高強度低合金耐熱鋼
EP0780483A1 (en) High-strength austenitic heat-resisting steel having improved weldability
JPH1136043A (ja) 耐クリープ脆性及び耐再熱割れ性に優れた高温高圧容器用鋼
SU1167235A1 (ru) Сталь
JPH0368100B2 (ja)
JP2551511B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用溶接材料
JPH0218377B2 (ja)
JP3426880B2 (ja) 高強度フェライト系耐熱鋼用溶接材料
JP2583114B2 (ja) 耐溶接割れ性にすぐれる低炭素CrーMo鋼板
JPH0237830B2 (ja) 9crr1mokoyosetsuyowaiya
JPH07323392A (ja) 低水素系被覆アーク溶接棒および溶接方法
JPS63230855A (ja) 高クロム耐熱合金
JPS60149744A (ja) 靭性の優れた高クロム鋼
JP2002001579A (ja) 低Cr系高強度高靭性耐熱鋼用溶接ワイヤ
JPS6270553A (ja) 高温強度の優れるオ−ステナイト鋼
JPS6237342A (ja) 高温強度と耐sr割れ性に優れた高靭性、高温高圧容器用鋼
JPS625217B2 (ja)
JPS6339660B2 (ja)
JPH0371504B2 (ja)
JPS62267454A (ja) クリ−プ強度に優れたオ−ステナイトステンレス鋼