JP2680567B2 - 高強度低合金耐熱鋼 - Google Patents
高強度低合金耐熱鋼Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高強度低合金耐熱鋼に関し、例えば、発電
用ボイラや化学プラントの熱交換器、配管等の鋼管材、
高温耐圧バルブ等の鋳鍛鋼品、高温で使用される吊金
具、支持材等の丸鋼、形鋼、鋼板等に適用される高強度
低合金耐熱鋼に関する。 〔従来の技術〕 従来、耐熱鋼としては、オーステナイト系ステンレス
鋼,9Cr鋼,12Cr鋼,2 1/4Cr−1Mo鋼（STBA24）,1.5％以下
のCrを含有する低合金鋼等がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記の従来の耐熱鋼の場合、約600℃までの高温で使
用することを条件とすると、次のような問題点がある。 １） オーステナイト系ステンレス鋼；高温強度、靭
性、加工性は良好であるが、使用環境によつては応力腐
食割れ、粒界腐食が生じる欠点がある。また、材料価格
が高い。 ２） 9Cr鋼及び12Cr鋼；種々の鋼種があるが、STBA26
（9Cr−1Mo鋼）やDIN規格X20CrMoV121（12Cr−1Mo−Ｖ
鋼）はＣ量が約0.13〜0.25wt％と高いために、溶接割れ
が発生しやすく、また加工性が劣る。最近開発された低
ｃ系で、Ｖ及びNbを添加した9Cr鋼及び12Cr鋼は上記の
高Ｃ系の鋼種に比べ、溶接性及び高温強度とも改善され
ているが、2 1/4Cr−1Mo鋼などの低合金鋼に比べ、熱伝
導率が低く、全般に溶接作業性が劣る。 ３） 2 1/4Cr−1Mo鋼（STBA24）；この鋼は約600℃ま
で使用できる耐酸化性があり、STBA26を含めた低合金鋼
の中では最も高温強度が優れ、溶接性及び加工性が良好
である。しかし、最近開発された高強度の9Cr鋼及び12C
r鋼やオーステナイト系ステンレス鋼に比べ、高温強度
が劣るため、本鋼を使用する場合、600℃付近の設計温
度では極厚となり、配管等の大径管では、大きな熱応力
が発生することになる。 ４） 1.5％以下のCrを含有する低合金鋼;2 1/4Cr−1Mo
鋼に比べて高温強度が低く、耐酸化性が劣るため、使用
限界温度が低い欠点がある。 本発明は、上記のような従来鋼種の欠点をなくし、約
600℃までの温度域で使用される安価な高強度鋼で、基
本的には従来のSTBA24（2 1/4Cr−1Mo鋼）の高温強度を
大巾に改善し、約600℃までオーステナイト系ステンレ
ス鋼及び高強度9Cr鋼や12Cr鋼に代えて使用できるもの
を提供するものである。 従つて、本発明では、熱伝導率が高く、溶接性、加工
性の優れた2 1/4Cr−1Mo鋼の特性をそのまま生かし、下
記の高温強度を有する鋼を提供することを目標とする。 すなわち、これらの強度は従来鋼種である2 1/4Cr−1
Mo鋼のクリープ破断強度のデータバンドの上限値であ
り、これ以上の強度を有する2 1/4Cr−1Mo鋼であれば、
従来のオーステナイト系ステンレス鋼、9Cr鋼、12Cr鋼
に代えて約600℃まで使用できるものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、 （１）重量％で、 Ｃ＝0.03％以上で、0.10％未満、 Si≦１％、 Mn＝0.2〜１％、 Ｐ≦0.03％、 Ｓ≦0.03％、 Ni≦0.8％、 Cr＝1.5〜３％、 Mo＝0.5〜1.5％、 Ｖ＝0.05〜0.35％、 Nb＝0.01〜0.12％、 Ｎ＝0.01〜0.05％、 Ｗ＝0.5〜1.5％を含み 残部Fe及び不可避の不純物からなることを特徴とする高
強度低合金耐熱鋼、及び、 （２）重量％で、 Ｃ＝0.03％以上で、0.10％未満、 Si≦１％、 Mn＝0.2〜１％、 Ｐ≦0.03％、 Ｓ≦0.03％、 Ni≦0.8％、 Cr＝1.5〜３％、 Mo＝0.5〜1.5％、 Ｖ＝0.05〜0.35％、 Nb＝0.01〜0.12％、 Ｎ＝0.01〜0.05％、 Ｗ＝0.5〜1.5％を含み、 更に、 Ｂ＝0.0005〜0.015％、 Al≦0.05％及び Ti＝0.05〜0.12％の１種以上を含み 残部Fe及び不可避の不純物からなることを特徴とする高
強度低合金耐熱鋼である。 本発明鋼の金属組織は、フエライト＋ベーナイトであ
り、通常の2 1/4Cr−1Mo鋼に比べ、フエライトの量が多
い。このフエライト相内には微細なVN析出物が生成す
る。 また本発明鋼における成分範囲の限定理由は、次の通
りである。 １） ＣはCr,Mo,W,V,Nb,Tiとともに炭化物を形成し、
クリープ強度を上昇させる。しかし、0.10wt％以上では
溶接割れが生じやすく、また却つてクリープ強度を低下
させることになる。一方、クリープ強度上昇のためには
0.03wt％以上が必要であり、これを下廻るとクリープ強
度が低下する。従つて、0.03wt％以上で0.10％未満とし
た。好ましくは0.05〜0.09wt％である。 ２） Siは、脱酸剤として用いられ、強度上昇、耐酸化
性向上に寄与するが、1wt％を越えて添加すると靭性が
低下し、クリープ延性を低下させるので、1wt％以下と
した。好ましくは0.2wt％以下である。 ３） Mnは、Siと同様に脱酸剤としての効果を有し、焼
入れ性を向上させるが、0.2wt％未満ではその効果が少
なく、また1wt％を越えて添加すると脆化しやすいの
で、0.2〜1wt％とした。好ましくは、0.4〜0.6wt％であ
る。 ４） Ｐ及びＳは、不純物元素として靭性を低下させ、
機械的性質を劣化させるので、ともに0.03wt％以下とし
た。好ましくは、Ｐは0.01wt％以下、Ｓは0.005wt％以
下である。 ５） Niは焼入れ性を向上させ、靭性を改善する元素で
あるが、0.8wt％を越えて添加すると硬化性が大きくな
り、溶接性が低下すると同時にクリープ破断強度を低下
させるので、0.8wt％以下とした。好ましくは、0.4wt％
以下である。 ６） Crは耐酸化性を高め、適正な量であれば炭化物形
成元素としてクリープ破断強度を高めるが、添加量が多
くなると熱伝導率が小さくなるとともに、却つてクリー
プ破断強度を低下させる。また、1.5wt％を下廻る量で
は耐酸化性の面から約600℃まで使用することは困難に
なり、クリープ破断硬化も低下する。そこで、下限を1.
5wt％、上限3wt％とした。好ましくは1.8〜2.4％であ
り、最も好ましくは下限の上限と中央である2.25wt％で
あり、それにより±0.75wt％の範囲内では目的とする良
好な高温強度及び耐酸化性が得られる。 ７） Moは母地に固溶するとともに炭化物等の析出物を
形成してクリープ破断強度を高めるが、0.5wt％未満で
は不十分であり、また1.5wt％を越えて添加してもその
効果は飽和し、靭性が低下してくる。また、Moの多量添
加は熱間加工性を阻害するので、成分範囲を0.5〜1.5wt
％とした。好ましくは、0.7〜1.3wt％である。 ８） Ｖは炭化物が生成するとともに、Ｎと化合してVN
がフエライト地中に析出し、クリープ破断強度を著しく
高める効果がある。その効果は0.05wt％以上で現われ、
0.35wt％を越えると溶接割れ感受性を高め、溶接性が劣
化する。従つて、0.05〜0.35wt％とした。好ましくは、
0.15〜0.3wt％である。 ９） Nbは炭窒化物を生成し、短時間側のクリープ破断
強度を高め、Ｖとの複合添加によつて、Ｖ炭窒化物を微
細に、また良好な分散状態で析出させる効果があり、そ
の効果は0.01wt％以上で現われる。また、0.12wt％を越
えて添加しても、その効果は飽和し、却つて、長時間側
のクリープ破断強度を低下させる原因となる。また、多
量添加した場合には溶接性を低下させる。従つて、0.01
〜0.12wt％を成分範囲とした。好ましくは、0.01〜0.05
wt％である。 10） ＮはＣの代替元素としての役割りを果すととも
に、Ｖ及びNbなどの窒化物あるいは炭窒化物を形成し、
クリープ破断強度を著しく上昇させる。その効果は0.01
wt％未満では不十分であり、0.05wt％を越えて添加する
と焼入れ硬化性が高くなり、溶接性を阻害するので、範
囲を0.01〜0.05wt％とした。好ましくは、0.01〜0.03wt
％である。 11） Ｗは上記成分に加えて添加することにより、Moの
添加量を減じ、またMoとともにフエライト地に固溶して
高温強度を著しく高める。その効果は、0.5wt％未満で
は十分ではなく、また1.5wt％を越えて添加しても飽和
する。さらに、1.5wt％を越えて添加した場合、熱間加
工性を阻害し、靭性が低下する。従つて0.5〜1.5wt％と
した。好ましくは、0.7〜1.2wt％である。 12） Ｂは、粒界の強度を高める元素であり、クリープ
破断強度及び延性を上昇させる。その効果は0.0005wt％
未満では不十分であり、0.015wt％を越えて添加した場
合、熱間加工性を阻害するとともに、常温強度が高くな
り、加工性を低下させる。従って、成分範囲は0.0005〜
0.015wt％、好ましくは0.001〜0.005wt％である。 13） Alは脱酸剤としても有効であるが、0.05wt％を越
えて多量に含有した場合、結晶粒を小さくし、クリープ
破断強度を低下させる。一方で、低温靭性を向上させる
効果を有する。従って、成分範囲は0.05wt％以下で、好
ましくは0.015wt％である。 14） Tiは炭化物を形成してクリープ破断強度を上昇さ
せる。その効果は0.05wt％未満では十分ではなく、ま
た、0.12wt％を越えて添加した場合、低温靭性を低下さ
せる。従って、成分範囲は0.12wt％以下で、好ましくは
0.05〜0.12wt％、より好ましくは0.05〜0.1wt％であ
る。 上記のW,B,Al,Tiは、本発明鋼におけるフエライトを
安定化する効果があり、フエライト地の強化析出物VNの
析出を促し、間接的に高温強度（クリープ破断強度）を
高めるのに役立つ。本発明は、この中でＷを上記の範囲
内で必須とする第１の発明、及び、Ｗを必須とし、さら
に、B,Al及びTiを上記の範囲内で１種以上を含有する第
２の発明である。 また、通常、2 1/4Cr−1Mo鋼は約930℃で焼なまし処
理をして使用されるが、上記組成の本発明鋼の高温強度
を一層上昇させるためには900℃以上の温度での焼なら
し、680℃以上の温度での焼戻しが有効である。すなわ
ち、本発明鋼は基本的にＶ及びNbを含有しており、それ
らの炭窒化物の作用によつて高温強度を高めるものであ
り、そのためには高温においてＶ及びNbを母地中に十分
に固溶させる必要がある。900℃未満の温度では、Ｖ及
びNbの固溶量は不十分であり、高温強度が低下する。ま
た、焼ならしのままでは硬さが高く、靭性も低いので、
十分に焼戻し、軟化させる必要がある。2 1/4Cr−1Mo鋼
では、応力除去焼鈍などの熱処理は約700℃で行なわれ
るので、この温度を目安とし、680℃以上を焼戻し温度
とした。 また、これより低い温度では十分な軟化が得られな
い。 〔実施例〕 第１表に、第１の発明に対応する本発明鋼７、及び、
第２の発明に対応する本発明鋼１〜６及び本発明鋼８〜
11の化学成分を示す。供試材は大気中高周波溶解炉によ
り各々50kg溶製した後、950〜1100℃の範囲で熱間鍛造
し、断面が40×20mmの棒に仕上げた。 熱処理は、1050℃AC＋750℃AC、950℃Ac＋700℃A
c、930℃FCの３通りとした。 試験片は上記棒状素材より鍛造方向に直角に採取し、
常温引張試験、600℃でのクリープ破断試験及び2mm Vノ
ッチシヤルピー衝撃試験を０℃で実施した。 第２表に試験結果を示すが、600℃クリープ破断強度
は最長約8000hまでの試験結果から内外挿により103hを
破断強度及び104h破断強度を求めた。 第２表から明らかなように、本発明鋼のクリープ破断
強度は全て、第１、２表中比較鋼12、13として示す従来
のSTBA24（2 1/4Cr−1Mo鋼）のデータバンドの上限値に
上廻つており、本発明鋼がすぐれた高温強度を有してい
ることが確認できた。また、引張性質及びシヤルピン衝
撃値も良好であつた。 〔発明の効果〕 実施例で述べたように本発明鋼は、良好な機械的性質
を有すると同時に、600℃においてオーステナイト系ス
テンレス鋼や高強度の9Cr鋼と及び12Cr鋼と同等以上の
スリープ破断強度を有する。これは、2 1/4Cr−1Mo鋼へ
の各種合金元素、特にV,Nbの添加と、Ｃ量を2 1/4−1Mo
鋼より低くしたことによつて得られたものである。Ｃ量
を低くすることは、溶接性向上の面からも効果的であ
り、これによつて予熱、後熱処理を省略することも可能
である。また、焼戻し温度を680℃以上、より好ましく
は700℃以上とすれば、軟化が良好となり、加工性も良
好となる。
用ボイラや化学プラントの熱交換器、配管等の鋼管材、
高温耐圧バルブ等の鋳鍛鋼品、高温で使用される吊金
具、支持材等の丸鋼、形鋼、鋼板等に適用される高強度
低合金耐熱鋼に関する。 〔従来の技術〕 従来、耐熱鋼としては、オーステナイト系ステンレス
鋼,9Cr鋼,12Cr鋼,2 1/4Cr−1Mo鋼（STBA24）,1.5％以下
のCrを含有する低合金鋼等がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記の従来の耐熱鋼の場合、約600℃までの高温で使
用することを条件とすると、次のような問題点がある。 １） オーステナイト系ステンレス鋼；高温強度、靭
性、加工性は良好であるが、使用環境によつては応力腐
食割れ、粒界腐食が生じる欠点がある。また、材料価格
が高い。 ２） 9Cr鋼及び12Cr鋼；種々の鋼種があるが、STBA26
（9Cr−1Mo鋼）やDIN規格X20CrMoV121（12Cr−1Mo−Ｖ
鋼）はＣ量が約0.13〜0.25wt％と高いために、溶接割れ
が発生しやすく、また加工性が劣る。最近開発された低
ｃ系で、Ｖ及びNbを添加した9Cr鋼及び12Cr鋼は上記の
高Ｃ系の鋼種に比べ、溶接性及び高温強度とも改善され
ているが、2 1/4Cr−1Mo鋼などの低合金鋼に比べ、熱伝
導率が低く、全般に溶接作業性が劣る。 ３） 2 1/4Cr−1Mo鋼（STBA24）；この鋼は約600℃ま
で使用できる耐酸化性があり、STBA26を含めた低合金鋼
の中では最も高温強度が優れ、溶接性及び加工性が良好
である。しかし、最近開発された高強度の9Cr鋼及び12C
r鋼やオーステナイト系ステンレス鋼に比べ、高温強度
が劣るため、本鋼を使用する場合、600℃付近の設計温
度では極厚となり、配管等の大径管では、大きな熱応力
が発生することになる。 ４） 1.5％以下のCrを含有する低合金鋼;2 1/4Cr−1Mo
鋼に比べて高温強度が低く、耐酸化性が劣るため、使用
限界温度が低い欠点がある。 本発明は、上記のような従来鋼種の欠点をなくし、約
600℃までの温度域で使用される安価な高強度鋼で、基
本的には従来のSTBA24（2 1/4Cr−1Mo鋼）の高温強度を
大巾に改善し、約600℃までオーステナイト系ステンレ
ス鋼及び高強度9Cr鋼や12Cr鋼に代えて使用できるもの
を提供するものである。 従つて、本発明では、熱伝導率が高く、溶接性、加工
性の優れた2 1/4Cr−1Mo鋼の特性をそのまま生かし、下
記の高温強度を有する鋼を提供することを目標とする。 すなわち、これらの強度は従来鋼種である2 1/4Cr−1
Mo鋼のクリープ破断強度のデータバンドの上限値であ
り、これ以上の強度を有する2 1/4Cr−1Mo鋼であれば、
従来のオーステナイト系ステンレス鋼、9Cr鋼、12Cr鋼
に代えて約600℃まで使用できるものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、 （１）重量％で、 Ｃ＝0.03％以上で、0.10％未満、 Si≦１％、 Mn＝0.2〜１％、 Ｐ≦0.03％、 Ｓ≦0.03％、 Ni≦0.8％、 Cr＝1.5〜３％、 Mo＝0.5〜1.5％、 Ｖ＝0.05〜0.35％、 Nb＝0.01〜0.12％、 Ｎ＝0.01〜0.05％、 Ｗ＝0.5〜1.5％を含み 残部Fe及び不可避の不純物からなることを特徴とする高
強度低合金耐熱鋼、及び、 （２）重量％で、 Ｃ＝0.03％以上で、0.10％未満、 Si≦１％、 Mn＝0.2〜１％、 Ｐ≦0.03％、 Ｓ≦0.03％、 Ni≦0.8％、 Cr＝1.5〜３％、 Mo＝0.5〜1.5％、 Ｖ＝0.05〜0.35％、 Nb＝0.01〜0.12％、 Ｎ＝0.01〜0.05％、 Ｗ＝0.5〜1.5％を含み、 更に、 Ｂ＝0.0005〜0.015％、 Al≦0.05％及び Ti＝0.05〜0.12％の１種以上を含み 残部Fe及び不可避の不純物からなることを特徴とする高
強度低合金耐熱鋼である。 本発明鋼の金属組織は、フエライト＋ベーナイトであ
り、通常の2 1/4Cr−1Mo鋼に比べ、フエライトの量が多
い。このフエライト相内には微細なVN析出物が生成す
る。 また本発明鋼における成分範囲の限定理由は、次の通
りである。 １） ＣはCr,Mo,W,V,Nb,Tiとともに炭化物を形成し、
クリープ強度を上昇させる。しかし、0.10wt％以上では
溶接割れが生じやすく、また却つてクリープ強度を低下
させることになる。一方、クリープ強度上昇のためには
0.03wt％以上が必要であり、これを下廻るとクリープ強
度が低下する。従つて、0.03wt％以上で0.10％未満とし
た。好ましくは0.05〜0.09wt％である。 ２） Siは、脱酸剤として用いられ、強度上昇、耐酸化
性向上に寄与するが、1wt％を越えて添加すると靭性が
低下し、クリープ延性を低下させるので、1wt％以下と
した。好ましくは0.2wt％以下である。 ３） Mnは、Siと同様に脱酸剤としての効果を有し、焼
入れ性を向上させるが、0.2wt％未満ではその効果が少
なく、また1wt％を越えて添加すると脆化しやすいの
で、0.2〜1wt％とした。好ましくは、0.4〜0.6wt％であ
る。 ４） Ｐ及びＳは、不純物元素として靭性を低下させ、
機械的性質を劣化させるので、ともに0.03wt％以下とし
た。好ましくは、Ｐは0.01wt％以下、Ｓは0.005wt％以
下である。 ５） Niは焼入れ性を向上させ、靭性を改善する元素で
あるが、0.8wt％を越えて添加すると硬化性が大きくな
り、溶接性が低下すると同時にクリープ破断強度を低下
させるので、0.8wt％以下とした。好ましくは、0.4wt％
以下である。 ６） Crは耐酸化性を高め、適正な量であれば炭化物形
成元素としてクリープ破断強度を高めるが、添加量が多
くなると熱伝導率が小さくなるとともに、却つてクリー
プ破断強度を低下させる。また、1.5wt％を下廻る量で
は耐酸化性の面から約600℃まで使用することは困難に
なり、クリープ破断硬化も低下する。そこで、下限を1.
5wt％、上限3wt％とした。好ましくは1.8〜2.4％であ
り、最も好ましくは下限の上限と中央である2.25wt％で
あり、それにより±0.75wt％の範囲内では目的とする良
好な高温強度及び耐酸化性が得られる。 ７） Moは母地に固溶するとともに炭化物等の析出物を
形成してクリープ破断強度を高めるが、0.5wt％未満で
は不十分であり、また1.5wt％を越えて添加してもその
効果は飽和し、靭性が低下してくる。また、Moの多量添
加は熱間加工性を阻害するので、成分範囲を0.5〜1.5wt
％とした。好ましくは、0.7〜1.3wt％である。 ８） Ｖは炭化物が生成するとともに、Ｎと化合してVN
がフエライト地中に析出し、クリープ破断強度を著しく
高める効果がある。その効果は0.05wt％以上で現われ、
0.35wt％を越えると溶接割れ感受性を高め、溶接性が劣
化する。従つて、0.05〜0.35wt％とした。好ましくは、
0.15〜0.3wt％である。 ９） Nbは炭窒化物を生成し、短時間側のクリープ破断
強度を高め、Ｖとの複合添加によつて、Ｖ炭窒化物を微
細に、また良好な分散状態で析出させる効果があり、そ
の効果は0.01wt％以上で現われる。また、0.12wt％を越
えて添加しても、その効果は飽和し、却つて、長時間側
のクリープ破断強度を低下させる原因となる。また、多
量添加した場合には溶接性を低下させる。従つて、0.01
〜0.12wt％を成分範囲とした。好ましくは、0.01〜0.05
wt％である。 10） ＮはＣの代替元素としての役割りを果すととも
に、Ｖ及びNbなどの窒化物あるいは炭窒化物を形成し、
クリープ破断強度を著しく上昇させる。その効果は0.01
wt％未満では不十分であり、0.05wt％を越えて添加する
と焼入れ硬化性が高くなり、溶接性を阻害するので、範
囲を0.01〜0.05wt％とした。好ましくは、0.01〜0.03wt
％である。 11） Ｗは上記成分に加えて添加することにより、Moの
添加量を減じ、またMoとともにフエライト地に固溶して
高温強度を著しく高める。その効果は、0.5wt％未満で
は十分ではなく、また1.5wt％を越えて添加しても飽和
する。さらに、1.5wt％を越えて添加した場合、熱間加
工性を阻害し、靭性が低下する。従つて0.5〜1.5wt％と
した。好ましくは、0.7〜1.2wt％である。 12） Ｂは、粒界の強度を高める元素であり、クリープ
破断強度及び延性を上昇させる。その効果は0.0005wt％
未満では不十分であり、0.015wt％を越えて添加した場
合、熱間加工性を阻害するとともに、常温強度が高くな
り、加工性を低下させる。従って、成分範囲は0.0005〜
0.015wt％、好ましくは0.001〜0.005wt％である。 13） Alは脱酸剤としても有効であるが、0.05wt％を越
えて多量に含有した場合、結晶粒を小さくし、クリープ
破断強度を低下させる。一方で、低温靭性を向上させる
効果を有する。従って、成分範囲は0.05wt％以下で、好
ましくは0.015wt％である。 14） Tiは炭化物を形成してクリープ破断強度を上昇さ
せる。その効果は0.05wt％未満では十分ではなく、ま
た、0.12wt％を越えて添加した場合、低温靭性を低下さ
せる。従って、成分範囲は0.12wt％以下で、好ましくは
0.05〜0.12wt％、より好ましくは0.05〜0.1wt％であ
る。 上記のW,B,Al,Tiは、本発明鋼におけるフエライトを
安定化する効果があり、フエライト地の強化析出物VNの
析出を促し、間接的に高温強度（クリープ破断強度）を
高めるのに役立つ。本発明は、この中でＷを上記の範囲
内で必須とする第１の発明、及び、Ｗを必須とし、さら
に、B,Al及びTiを上記の範囲内で１種以上を含有する第
２の発明である。 また、通常、2 1/4Cr−1Mo鋼は約930℃で焼なまし処
理をして使用されるが、上記組成の本発明鋼の高温強度
を一層上昇させるためには900℃以上の温度での焼なら
し、680℃以上の温度での焼戻しが有効である。すなわ
ち、本発明鋼は基本的にＶ及びNbを含有しており、それ
らの炭窒化物の作用によつて高温強度を高めるものであ
り、そのためには高温においてＶ及びNbを母地中に十分
に固溶させる必要がある。900℃未満の温度では、Ｖ及
びNbの固溶量は不十分であり、高温強度が低下する。ま
た、焼ならしのままでは硬さが高く、靭性も低いので、
十分に焼戻し、軟化させる必要がある。2 1/4Cr−1Mo鋼
では、応力除去焼鈍などの熱処理は約700℃で行なわれ
るので、この温度を目安とし、680℃以上を焼戻し温度
とした。 また、これより低い温度では十分な軟化が得られな
い。 〔実施例〕 第１表に、第１の発明に対応する本発明鋼７、及び、
第２の発明に対応する本発明鋼１〜６及び本発明鋼８〜
11の化学成分を示す。供試材は大気中高周波溶解炉によ
り各々50kg溶製した後、950〜1100℃の範囲で熱間鍛造
し、断面が40×20mmの棒に仕上げた。 熱処理は、1050℃AC＋750℃AC、950℃Ac＋700℃A
c、930℃FCの３通りとした。 試験片は上記棒状素材より鍛造方向に直角に採取し、
常温引張試験、600℃でのクリープ破断試験及び2mm Vノ
ッチシヤルピー衝撃試験を０℃で実施した。 第２表に試験結果を示すが、600℃クリープ破断強度
は最長約8000hまでの試験結果から内外挿により103hを
破断強度及び104h破断強度を求めた。 第２表から明らかなように、本発明鋼のクリープ破断
強度は全て、第１、２表中比較鋼12、13として示す従来
のSTBA24（2 1/4Cr−1Mo鋼）のデータバンドの上限値に
上廻つており、本発明鋼がすぐれた高温強度を有してい
ることが確認できた。また、引張性質及びシヤルピン衝
撃値も良好であつた。 〔発明の効果〕 実施例で述べたように本発明鋼は、良好な機械的性質
を有すると同時に、600℃においてオーステナイト系ス
テンレス鋼や高強度の9Cr鋼と及び12Cr鋼と同等以上の
スリープ破断強度を有する。これは、2 1/4Cr−1Mo鋼へ
の各種合金元素、特にV,Nbの添加と、Ｃ量を2 1/4−1Mo
鋼より低くしたことによつて得られたものである。Ｃ量
を低くすることは、溶接性向上の面からも効果的であ
り、これによつて予熱、後熱処理を省略することも可能
である。また、焼戻し温度を680℃以上、より好ましく
は700℃以上とすれば、軟化が良好となり、加工性も良
好となる。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．重量％で、 Ｃ＝0.03％以上で、0.10％未満、 Si≦１％、 Mn＝0.2〜１％、 Ｐ≦0.03％、 Ｓ≦0.03％、 Ni≦0.8％、 Cr＝1.5〜３％、 Mo＝0.5〜1.5％、 Ｖ＝0.05〜0.35％、 Nb＝0.01〜0.12％、 Ｎ＝0.01〜0.05％、 Ｗ＝0.5〜1.5％を含み 残部Fe及び不可避の不純物からなることを特徴とする高
強度低合金耐熱鋼。 ２．重量％で、 Ｃ＝0.03％以上で、0.10％未満、 Si≦１％、 Mn＝0.2〜１％、 Ｐ≦0.03％、 Ｓ≦0.03％、 Ni≦0.8％、 Cr＝1.5〜３％、 Mo＝0.5〜1.5％、 Ｖ＝0.05〜0.35％、 Nb＝0.01〜0.12％、 Ｎ＝0.01〜0.05％、 Ｗ＝0.5〜1.5％を含み、 更に、 Ｂ＝0.0005〜0.015％、 Al≦0.05％及び Ti＝0.05〜0.12％の１種以上を含み 残部Fe及び不可避の不純物からなることを特徴とする高
強度低合金耐熱鋼。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP61206800A JP2680567B2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 高強度低合金耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61206800A JP2680567B2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 高強度低合金耐熱鋼 |
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|---|---|---|---|
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-
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