JPS6289844A - 耐SR割れ特性のすぐれた低炭素Cr−Mo鋼板 - Google Patents

耐SR割れ特性のすぐれた低炭素Cr−Mo鋼板

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JPS6289844A
JPS6289844A JP23070885A JP23070885A JPS6289844A JP S6289844 A JPS6289844 A JP S6289844A JP 23070885 A JP23070885 A JP 23070885A JP 23070885 A JP23070885 A JP 23070885A JP S6289844 A JPS6289844 A JP S6289844A
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steel
low
carbon
cracking
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JP23070885A
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Haruo Kaji
梶 晴男
Mutsuo Hiromatsu
廣松 睦生
Shoji Tone
登根 正二
Akihito Nishijima
西島 明史
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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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、耐SR割れ特性にすぐれる低炭素Cr −M
 o鋼板に関し、詳しくは、高い溶接拘束応力の下でも
、応力除去焼きなまし処理(以下、SR処理という。)
過程において、溶接部に割れを生じない所謂耐SR割れ
特性にすぐれる低炭素Cr−Mo@板に関する。
(従来の技術) 従来より、Cr−Mo1ijl板は、石油精製をはじめ
とする化学工業プラントや、発電プラントにおける中、
高温圧力容器や、タービンダイヤフラム材等の発電用タ
ービンの構造部材として広く用いられている。しかし、
これらの従来のCr−M。
鋼板は、通常、C含有量が0.15%程度と高く、且つ
、Cr、Mo等の合金成分を多量に含有しているために
、溶接割れ惑受性緋琲暴翌が高く、従って、その溶接施
工にあたっては、低温割れ防止のために、通常、150
〜350℃程度の高温の予熱を必要とし、製造期間の長
期化や熱エネルギーの大量消費等、製造コスト上昇の一
因となっている。
また、他方において、低温割れ感受性を低めて溶接性を
改善するためには、C量を下げることが有効であること
は既によく知られている。しかし、clを低減すれば、
強度の低下、耐エロージヨン性の低下、高温クリープ強
度の低下等の問題を生じる。
一方、Bは、従来、焼入れ焼戻しを行なう調質鋼につい
ては広く利用されているが、−iに、焼ならし鋼乃至焼
ならし焼戻し鋼には、従来、殆ど添加されていないとこ
ろ、最近に至って、焼ならし鋼乃至焼ならし焼戻し鋼に
も微量のBを添加することにより、鋼の焼入れ性の増加
を図り、強度を増加させる方法が実用化されるに至って
いる。
しかし、Cr−Mofiに関しては、従来、B添加は、
耐SR脆化特性の付与及び高強度高靭性化、熱間加工性
の改善等の目的に限られており、しかも、このようなC
r−Mo鋼におけるC含有量は、従来鋼とほぼ同等であ
って、約0.11%以上であるので、大幅な溶接性の改
善には至っていない。
そこで、本発明者らは、Cr−Mo鋼における溶接性を
改善するために鋭意研究した結果、clを著しく低減す
る一方、適正量のAl添加の下にBを添加し、更に、C
u及びNiを複合添加することにより、低C@でありな
がら、約0.12〜0゜17%のようにclの多い従来
のCr−Mo鋼と比肩し得るすぐれた強度、靭性、耐エ
ロージヨン性、耐クリープ特性を有する新規なCr−M
O3Mを得ることができることを見出して、既に提案し
ている(特願昭59−225279号及び特願昭59−
225280号)。
しかし、かかるCr−Mo鋼においても、通常の溶接施
工における溶接拘束応力の下では、SR割れが発生する
おそれはないが、第1図に示すように、溶接時の拘束応
力が非常に高くなる場合は、従来鋼よりもSR割れが発
生しやすい。この現象は、低い予熱温度にて低温割れの
発生を防止できるので、従来鋼よりも予熱温度を低くし
ていること、及びSR割れ感受性を高めるBを添加して
いることによると考えられる。しかし、高い予熱温度を
採用することは、低炭素Cr−Mofiの最大の特徴で
ある溶接性の改善を損なうこととなるので、避ける必要
があり、また、Bの添加も高強度、高靭性、耐エロージ
ヨン性及び耐クリープ特性の確保に必要不可欠である。
かかる問題を解決するために、本発明者らは更に研究を
重ねた結果、上記低炭素Cr−Mo鋼に更にCe % 
L a及びZrより選ばれる少なくとも1種の元素を添
加することによって、上記したすぐれた特性を保持しつ
つ、高い溶接拘束応力の下でも、低い予熱温度にて溶接
可能である耐SR割れ特性にすくれる低炭素Cr−Mo
鋼板を得ることができることを見出して、本発明に至っ
たものである。
従って、本発明は、従来の高炭素Cr−Mo畑と同等以
上の強度、靭性、耐エロージヨン性、耐クリープ特性を
有するのみならず、高い溶接拘束力の下でも、低い予熱
温度にて溶接可能である耐SR割れ特性にすぐれる低炭
素Cr−Mo鋼板を提供することを目的とする。
(発明の構成) 本発明による耐SR割れ特性にすくれる低炭素Cr−M
 o鋼板の第1は、重量%で (a)C   0.03〜0.12%、Si  、00
%以下、 Mn  0.20〜0.75%、 P   0.020%以下、 S   0.009%以下、 Cu  0.05〜0.50%、 Ni0.05〜0,50%、 Cr  0.40〜3.50%、 Mo   0.2(1−1,25%、 B   0.0003〜0.0015%、及び5olA
ff  0.005〜0.10%を含有し、更に、fb
)Ce   0.005〜0.10 %、La  0.
005〜0.10%、及びZr   0.005〜0.
10% よりなる群から選ばれる少なくとも1種以上を含有し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなることを特徴とする。
また、本発明による低炭素Cr−Mo鋼板の第2は、上
記した化学成分に加えて、更に、Ca  0.0005
〜0.0070%を含有し、残部鉄及び不可避的不純物
よりなることを特徴とする。
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明によるCr−Mo1において、Bは、オーステナ
イト中に固溶し、結晶粒界に偏析して、フェライト変態
を抑制するため、鋼の焼入れ性を向上させる。しかし、
他方において、Bは、鋼中のNと結合しやすい。従って
、BがBNを生成すると、鋼中におけるBの有効量が城
少し、焼入れ性を低下させる。従って、本発明において
は、鋼の焼入れ性を向上させるべく、Bの有効量を確保
するために、AAによってNを固定し、更に好ましくは
、鋼中のNlを低減する。しかし、Bを過多に添加する
ときは、オーステナイト粒界にB化合物が析出し、却っ
て焼入れ性を低下させるので、本発明においては、Bを
適正量を添加することが必要である。
しかし、本発明鋼のように、低C鋼においては、Bの焼
入れ性向上効果を利用するだけでは、強度、靭性ほか目
的とする望ましい特性を得ることは困難である。ここに
おいて、本発明者らは、研究を重ねた結果、低C鋼にお
いて、Bを適正量添加して、その焼入性向上効果を利用
すると共に、Cu及びNiを複合添加することにより、
鋼の焼入れ性を一層向上させると同時に、Bの焼入れ性
向上効果との相乗効果によって、焼ならし時のフエライ
]・析出を大幅に抑え、かくして、強度を上昇させ得る
と同時に、耐エロージヨン性及び耐クリープ特性をも従
来鋼と同等以上に改善することができる。
更に、本発明鋼は、Ce、La及びZrよりなる群から
選ばれる少なくとも1種の元素を含有する。これら元素
は、P、S、Sb、Sn、As等の不純物元素や、過多
のBの粒界偏析を緩和し、更に、溶接熱影響部の結晶粒
を微細化する作用をもち、結晶粒界の三重点に集中する
溶接拘束力を緩和し、かくして、本発明鋼は、強度、耐
エロージヨン性及び耐クリープ特性にすぐれるうえに、
耐SR割れ特性にもすくれるのである。
第2図に示すように、Ce、La及びZrよりなる群か
ら選ばれる少なくとも1種の元素は、それぞれ0.OO
5%以上を添加することによって、耐SR割れ特性を著
しく向上させることができる。
しかし、0.10%を超えて過多に添加しても、効果が
飽和するのみならず、経済的な観点からも好ましくなく
、また、鋼塊の内部品質を劣化させるおそれもあるので
、添加量の上限を0.10%とする。
また、Caは上記Ce、La及び/又はZrと複合添加
することによって、結晶粒界へのSの偏析を大幅に抑制
することができるので、鋼板の耐SR割れ特性を一層改
善することができる。この効果を有効に得るにはo、o
oos%以上を添加することが必要であるが、過多に添
加するときは、非金属介在物の量が増して、延性を低下
させるので、添加量の上限は0.007%とする。
次に、本発明によるC r −M o鋼における上記以
外の化学成分の限定理由について説明する。
Cは、鋼の強度及び耐エローシロン性を確保するために
、本発明鋼においては、0.03%以上を添加すること
が必要であるが、反面、C量の増加と共に耐SR割れ特
性のみならず、溶接性、靭性が低下するので、添加量の
上限は0.12%とする。
Stは、強度の確保及び耐酸化性の向上のために有効で
あるが、焼戻し脆化感受性を高めるので、上限は、00
%とする。
Mnは、鋼の強度と延性を高めるのに有効であるが、過
多に添加すると、溶接性が低下するので、添加量は0.
20%〜0.75%の範囲とする。
Pは、鋼中に不純物として含有されるが、靭性及び溶接
性を損なうばかりでなく、焼戻し脆化感受性及びSR割
れ感受性を高めるため、極力低減することが望ましい。
従って、本発明においては、Pの含有量は0.020%
以下とする。
Sも鋼中に不純物として含有されるが、鋼の靭性を著し
く損ない、また、SR割れ感受性をも高めるので、極力
低減することが望ましく、含有量は0.009%以下と
する。
Cuは、固溶強化及び析出強化に有効な成分であり、且
つ、耐エロージヨン性の向上にも効果がある。かかる効
果を有効に発揮させるためには、少なくとも0.05%
を添加する必要がある。一方、0.50%を越えて過多
に添加すると、熱間加工性が劣化するので、Cuの添加
量は0.05〜0.50%の範囲とする。
Niは、鋼の焼入れ性を増し、また、耐エロージヨン性
の向上に効果があり、更に、高温におけるオーステナイ
ト粒界へのCuの析出による亀甲割れを防止するのに有
効である。かかる効果を有効に発現させるためには、0
.05%以上を添加する必要があるが、しかし、高価な
元素であるので、実用的な観点からその添加量は0.0
5〜0.50%の範囲とする。
Crは、耐酸化性、焼戻し軟化抵抗を高め、強度を確保
するのに有効であるが、過度に添加すると溶接性が劣化
する。従って、添加量は、0.40〜3.50%の範囲
とする。
Moは、鋼の焼入れ性、特にBと共存した場合の焼なら
し時の焼入れ性を高めるのに不可欠な元素である。また
、焼戻し軟化抵抗を高め、高温強度の向上にも有効であ
って、0.20%以上を添加する必要があるが、高価な
元素であるので、その添加量は0.20〜、25%の範
囲とする。
Bは、前記したように、焼ならし時の焼入れ性を高め、
強度上昇に有効であるので、本発明鋼においては、0.
OOO3%以上を添加することが必要である。しかし、
0.0015%を越えて過剰に添加するときは、焼なら
し時にB化合物を生成し、焼入れ性を低下させると同時
に、耐SR割れ特性及び靭性の劣化を伴う。従って、添
加量の上限は0.0015%とする。
5olA1は、前記したように、Nを固定し、また、N
i織を微細化する作用があるが、その含有量がo、 o
 o s%よりも少ないときば、上記の効果が期待でき
ず、一方、含有量が0.10%を越えると、鋼塊表面割
れの原因となることから、その含有量は0.005〜0
.10%の範囲とする。
また、Nは、その含有量が余りに多い場合は、BNを生
成しやすくなり、その結果、焼入れ性に有効なりilが
減少し、鋼板の焼入れ性が低下するので、本発明鋼にお
いては、含有量は0.007%以下とすることが好まし
い。特に好ましくは0.005%以下である。
本発明鋼は、上記した元素に加えてTi、Nb及びVよ
りなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する
ことができる。これらの元素は、いずれも結晶粒を微細
化して、強度を向上させるのに有効であり、0.07%
以下の範囲で必要に応じて添加される。しかし、一方、
これらの元素は、SR割れ怒受性を高める元素でもある
ので、その添加量は、極力低く抑えることが望ましい。
本発明によるCr−Mo鋼を製造するには、常法に従っ
て製造した本発明による化学成分を存する鋼片を熱間圧
延し、その後、引続いて熱処理を行なえばよい。
(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、低炭素Cr−M o 
fiJ板において、適正量のAaとBとに加えて、Cu
及びNiを複合添加すると共に、Ce、La及びZrよ
り選ばれる少なくとも1種の元素を添加することによっ
て、低C鋼でありながら、約0゜12〜0.17%のよ
うにC量の多い従来のCr−Mo鋼板と比肩し得るすぐ
れた強度、靭性、耐エロージヨン性、耐クリープ特性を
有するのみならず、高い溶接拘束応力の下でも、低い予
熱温度にて溶接可能である耐SR割れ特性にすぐれる低
炭素Cr−Mo14板を得ることができる。
(実施例) 以下に実施例を挙げて本発明を説明する。
実施例 第1表に示す化学組成を有する本発明鋼及び比較鋼の機
械的性質及びSR割れ率を第2表に示す。
SR割れ率は、溶接拘束力3330 kgf/mm2に
おいて斜めY型溶接割れ試験によって求めたものである
。本発明鋼によれば、いずれもSR割れ率は20%以下
である。
比較鋼J及びMは、c−1の高い従来鋼としての比較鋼
であって、低温割れが発生ずるので、溶接時の予熱温度
を低炭素鋼の低温とすることができない。そのために2
00℃の予熱にて試験した場合の結果を参考として示す
第3図に本発明鋼A及びDについての)容接拘束応力を
変化させた場合のSR割れ率を示す。本発明鋼は比較鋼
Iと比較して、溶接拘束応力の高い場合に耐SR特性が
すぐれていることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、高炭素Cr−Mo従来′iA(比較鋼J)と
低炭素Cr鋼(比較鋼I)についての溶接拘束応力とS
R割れ率との関係を示すグラフ、第2図は、Ce又はZ
rFJとSR割れ率との関係を示すグラフ、第3図は本
発明鋼における溶接拘束応力とSR割れ率との関係を示
すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で (a)C 0.03〜0.12%、 Si 1.00%以下、 Mn 0.20〜0.75%、 P 0.020%以下、 S 0.009%以下、 Cu 0.05〜0.50%、 Ni 0.05〜0.50%、 Cr 0.40〜3.50%、 Mo 0.20〜1.25%、 B 0.0003〜0.0015%、及び solAl 0.005〜0.10%を含有し、更に、 (b)Ce 0.005〜0.10%、 La 0.005〜0.10%、及び Zr 0.005〜0.10% よりなる群から選ばれる少なくとも1種以上を含有し、 残部鉄及び不可避的不純物よりなることを特徴とする耐
    SR割れ特性にすぐれる低炭素 Cr−Mo鋼板。
  2. (2)重量%で (a)C 0.03〜0.12%、 Si 1.00%以下、 Mn 0.20〜0.75%、 P 0.020%以下、 S 0.009%以下、 Cu 0.05〜0.50%、 Ni 0.05〜0.50%、 Cr 0.40〜3.50%、 Mo 0.20〜1.25%、 B 0.0003〜0.0015%、及び solAl 0.005〜0.10%を含有し、更に、 (b)Ce 0.005〜0.10%、 La 0.005〜0.10%、及び Zr 0.005〜0.10% よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、 (c)Ca 0.0005〜0.0070%とを含有し
    、残部鉄及び不可避的不純物よりなることを特徴とする
    耐SR割れ特性にすぐれる低炭素 Cr−Mo鋼板。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108034907A (zh) * 2017-11-24 2018-05-15 万鑫精工(湖南)有限公司 一种减速机输入轴

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108034907A (zh) * 2017-11-24 2018-05-15 万鑫精工(湖南)有限公司 一种减速机输入轴

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