JPS6289811A - 高強度高Crフエライト鋼の熱処理法 - Google Patents

高強度高Crフエライト鋼の熱処理法

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JPS6289811A
JPS6289811A JP22699485A JP22699485A JPS6289811A JP S6289811 A JPS6289811 A JP S6289811A JP 22699485 A JP22699485 A JP 22699485A JP 22699485 A JP22699485 A JP 22699485A JP S6289811 A JPS6289811 A JP S6289811A
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Fujimitsu Masuyama
不二光 増山
Takashi Oguro
大黒 貴
Toshio Haneda
羽田 寿夫
Atsuro Iseda
敦朗 伊勢田
Kunihiko Yoshikawa
吉川 州彦
Hiroshi Teranishi
寺西 洋志
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Nippon Steel Corp
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    • C22C38/22Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は高Cr  フェライト鋼の高温長時間側のクリ
ープ強度を改良するための熱処理方法に関する。
(従来の技術) 高Cr  フェライト鋼は低合金鋼に比べ、強度。
耐食性が優れ、ステンレス鋼の欠点である応力腐食割れ
を起さないこと、熱伝導率が高い材料であることがらボ
イラ、原子力、化学工業用の耐熱材料として広く利用さ
れている。中でも、V 、 Nb  などの析出強化元
;+−′f!:含む高Cr  7エライト鋼は高温クリ
ープ強度が改善され、600C以下の温度ではS U 
S 504H鋼の強度を上層る。こうした析出強化型窩
Cr  フェライト鋼としてはもともとタービン用材料
として開発された1 2 Cir −I Mo鋼(X 
20 CrMoV 121 )、ボイラあるいは熱交換
器用として開発された改良9 Cr −I Mo鋼(A
STM A 21 s T91 )、本発明者らが開発
した9〜12cr 鋼(特公昭57−565a1、特開
昭58−181849)がある。
ところで、析出強化型窩Cr  フェライト鋼は580
C以下の温度では10hの長時間側においても高いクリ
ープ強度を有するものの、600C以上の高温になると
クリープ中に組織変化を伴なった強度の急低下を生ず、
る場合があることが報告されている。これはV 、 N
b  を含む析出強化鋼の高温クリープ中の微細析出物
の成長に関連し、マルテンサイト組織の回復後、再結晶
の組織変化に起因すると考えられる。
このような問題に対して、従来から1h以上の長時関節
なまし処理t−mすことによって、組織を安定化できる
ことは知られてい喪。しかし。
従来社ムC1変態点′fc8A確にした成分設計は全く
行なわれていなかったため焼戻し温度は800C以下に
設定されていた。発明者らの検討結果ではV 、 Nb
  添加高cr mを800C以下の温度で焼戻して使
用する場合、600C以上の高温クリープ試験中に長時
間鯛で強度が急に低下する場合が多いことが明らかにな
った。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、V、 Nbを単独もしくは複合して含む高C
r ’フェライト系耐熱鋼について高温長時間側のクリ
ープ強gを改善するための熱処理法に関連した高強度高
Cr  フェライト鋼の製造方法を提供しようとするも
のである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、成分N量へとし、c : 0.2%以)Si
:1%以下、Mn : 0.1〜1.5%、P : 0
.05%以下、s:o、o3%以下、Ni:1%以下。
Cr:5〜15%、 Mo : 0.02〜5%、W:
4%以下、SoI!^z : o、o n%以)、N:
0.07%以下であッテ、v : o、o 1〜0.4
およびNb:0.01〜0.3%を単独又は複合して含
有し、かつAclが820C以上である鋼について、 
Ac3以上の温度で焼ならし後、810C以上かつAC
t以下の温度で焼もとし処理することにより高温長時間
クリープ強度を改善する方法である。
以下に、本発明の詳細な説明を行なう。本発明の特徴は
高Cr  フェライト鋼のAC1変態点を明確にした式
、すなわち。
Ac1 (c’)== 765−5000−450 N
+30Si−25Mn +25 Mo +15 W +
11Cr+50 V+30 Nb−30Ni十aOAZ
(単位1重量%) の式(IJの導入によりAOlが820C以上の成分系
を選定し、かつ従来全く行なわれていなかった810C
以上AC1以下の高温焼戻しを抱すことによって、組織
を安定化し、60QC以上の為温良時間クリープ強度の
低下を防止して、強度を改善できることを見出した点に
ある。
以下、成分限定理由を以下に示す。
c : 0.2%を超える場合、ムc1が低下し、81
0C以上の高温焼戻しが不可能になる。また、加工性、
溶接性も著しく損われる。従って、cl−は0.2%以
下とした。
Cr:高Cr  フェライト系耐熱鋼として、十分な耐
食性、耐電化性を付与するためには5%以上のCr 添
加が必要である。また、Crt&が15%を超えると一
一フエライト童が著しく増え1強度を損う。従って、5
〜15%とした。
V:析出強化元素とし゛(0,01%以上の添加が必要
であるが、0.4%を超える添加は析出強化に寄与する
Vが少なく、かえって強度を損う。
従って、0.01〜0.4%とした。
Nb:析出強化元素として0.01%以上のふたが必要
であるが、0.3%を超える添加は焼ならし処理時の未
固溶NbCが増え1強度を損う。従って、0.01〜0
.3%とした。
V 、 Nb  については必すしも複合添加されず。
それぞれ単独添加した場合にも本発明の効果が得られる
ことから、V、Nb  の複合もしくけ単独添加とした
Si:脱酸剤として添加されるが1%金超えて存在する
場合、靭性と強□度を損うため、1%以下とした。
Mn:加工性を付与するために添加されるか、0.1%
未満では効果がなく、1.5%を超えて添加される場合
、硬化相を生ずる。したがって0.1〜1.5%とした
p、s:いずれも強度と靭性に有害な不純物元素であシ
、できるだけ低い方が望ましい。通常の精錬処理を考慮
して0.06%以下とした。
Niニオ−ステナイト生成元素であり、添加によりAc
1点が著しく低下する。本発明ではAcjが8202:
’以上の成分を選定する必要性から、上限を定め1%以
下とした。
Mo=耐熱鋼に高温強度を付与する必須元素で主に地に
固溶して強化に寄与するが、一部は炭化物、金属間化合
物として析出し、クリープ強度を改善する。0.02%
未満ではこの効果がなく、3%を超えると多量のδ−フ
ェライトを含む状態となシ強度と靭性を損う。したがっ
て0.02〜3%とした。
w : Mo同様、固溶強化元素であるが、1iloと
の複合添加による強度改善効果が大きい。しかし4%を
超えて添加されるとδ−フェライト量が多くなり1強度
及び加工性を損うことから4%以下とした。
sog 、Az :脱酸剤として添加されるか、0.0
4%を超える場合は高温強度を損う。したがって0.0
4%以下とした。
N : V 、 Nb  と炭化物ノをつくり、高温強
1yを改善する。しかし0.07%を超える場合、Ac
1点が著しく下が9.810C以上の高温焼もどしが不
可能となる。したがって0.07%以下とした。
次に式(1)は本発明者らが得たAC1変態点の実験式
で上記成分範囲の中でAClが820C以上の成分系ラ
ミ14足するために用いる。
本発明はAc1≧820Cの成分を選定し。
810C以上の隅温焼戻しを行なうことにより、長時間
クリ−7強度を改善できることが特徴である。この理由
はV 、 Nb  添加鋼では焼ならし後に生成するマ
ルテンサイト組Wt焼戻し処理する際、V、Nb  の
微細な炭窒化物が析出して転位の圓復を著しく抑制し、
比較的低温の焼戻し処理では高温での使用に対して、不
安定な組織となる。すなわち、V 、 Nb  添加鋼
は焼戻し軟化抵抗が大きく、通常の800t?以下の焼
戻し処理では600C以上の高温クリープ中にマルテン
サイト組織の再結晶化に伴い、著しく強度が低下するこ
とがある。これに対t7.610C以上の高温焼戻し処
理材はマルテンサイト組織?十分に安定化させ、高温ク
リープ中の褥結晶化を抑制し、600C以上、 10’
h以上の高温長時m1クリ一プ強度を改善できるのであ
る。
(実肩例) 第1表に供試鋼の化学成分を示す。
これらの1を150kyjI空加熱炉で溶解し。
インゴット11150〜950Cで鍛造して、厚さ20
mの板材とした。これらの板材を第2表に示すような熱
処理を施した。650tZ’X104hクリ一プ破断強
度を併せて示した。これより不発E!AKよシ高温長時
間側クリープ破断強度が改善されていることが明らかで
ある。
熱処理後、板材肉厚中央部よりφ6龍xGL30朋の引
張試験片を採取して、クリープ破断試験に供した。第1
図に第1表J−の600C及び650Cにおけるクリー
プ破断試験結果を示す。従来法〈よる焼戻し材は10h
強度が比較的論いものの長時間側で強度低下を起す。一
方、本発明法による高温焼戻し材はIQh以上でも安定
な強度を保ち、600Cでは+oh以上で、また650
Cでf″U3000hU3000h以上来法を強度の面
から土建る。
本発明法のオリ点を以下に列挙する。
(1+  ボイラ、化学工業、原子力用耐熱鋼として巷
に6000以上の高温使用に対して安定な強度を有する
材料を供与できる。
(21高温焼戻し処理を施すために、材料が比較的軟質
であり、曲は加工性が改善されるとともに、冷間加工性
も良好になる。
(3)  高温長時間11tQでの弛度の急低下を防止
するためには高温焼戻しが有効であり、本発明ではAc
1の高い材料に限定し゛(高温焼戻しを行なう。そのた
めに化学成分とAClの関係式を見出し、高温焼戻しが
可能な成分設計を行なえるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法と従来法のクリープ破断時間を比較
対比して示した図表である。 復代理人 内 1)  明 復代理人 萩 原 亮 − 復代理人 安 西 篤 夫 手続補正書 昭和61年 2 月 4日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. V、Nbを単独又は複合して含む高Crフェライト系耐
    熱鋼の高温長時間クリープ強度を改善する熱処理法にお
    いて、成分重量%とし、C:0.2以下、Si:1%以
    下、Mn:0.1〜1.5%、P:0.03%以下、S
    :0.03%以下、Ni:1%以下、Cr:5〜15%
    、Mo:0.02〜3%、W:4%以下、SolAl:
    0.04%以下、N:0.07%以下であつて、V:0
    .01〜0.4%およびNb:0.01〜0.3%を単
    独又は複合して含有し、かつAc_1が820℃以上で
    ある鋼について、Ac_3以上の温度で焼ならし後、8
    10℃以上かつAc_1以下の温度で焼もどし処理する
    ことにより高温長時間クリープ強度を改善することを特
    徴とする高強度高Crフェライト鋼の製造方法。
JP22699485A 1985-10-14 1985-10-14 高強度高Crフエライト鋼の熱処理法 Granted JPS6289811A (ja)

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JP22699485A JPS6289811A (ja) 1985-10-14 1985-10-14 高強度高Crフエライト鋼の熱処理法
US06/917,502 US4799972A (en) 1985-10-14 1986-10-10 Process for producing a high strength high-Cr ferritic heat-resistant steel
DE8686114164T DE3686121T2 (de) 1985-10-14 1986-10-13 Hochfester hitzebestaendiger ferritischer stahl mit hohem chromgehalt und verfahren zu seiner herstellung.
DE3650515T DE3650515T2 (de) 1985-10-14 1986-10-13 Hochfester hitzebeständiger ferritischer Stahl mit hohem Chromgehalt
EP86114164A EP0219089B1 (en) 1985-10-14 1986-10-13 High-strength high-cr ferritic heat-resistant steel and process for producing the same
EP90125139A EP0427301B1 (en) 1985-10-14 1986-10-13 High-strength high-Cr ferritic heat-resistant steel
US07/232,227 US4957701A (en) 1985-10-14 1988-08-15 High-strength high-Cr ferritic heat-resistant steel

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04228547A (ja) * 1990-10-15 1992-08-18 Nisshin Steel Co Ltd 耐粒界腐食性,造管性および高温強度に優れたフエライト系ステンレス鋼

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JPS59116360A (ja) * 1982-12-24 1984-07-05 Hitachi Ltd 耐熱鋼
JPS60155649A (ja) * 1984-01-25 1985-08-15 Nippon Kokan Kk <Nkk> 高温強度の優れたフエライト鋼

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