JP3285729B2 - Heat treatment of high strength low alloy cast steel - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は火力発電用蒸気タービン
車室並びに圧力容器用材料として使用される高強度低合
金鋳鋼の熱処理法に関する。The present invention relates to a heat treating process of high strength low alloy cast steel used as a steam turbine casing and the pressure vessel material for thermal power generation.

【０００２】[0002]

【従来の技術】火力発電用蒸気タービンプラントに用い
られる車室材や圧力容器用材料としては複雑な形状に対
応するための鋳物材料が多く使われているが、これらの
材料としては主にＣｒＭｏＶ鋳鋼、２．２５％ＣｒＭｏ
鋳鋼、ＣｒＭｏ鋳鋼などがあげられる。これらの材料は
高温強度を確保し、さらに鋳鋼品であるために優れた溶
接性が必要である。このうち、２．２５％ＣｒＭｏ鋳鋼
やＣｒＭｏ鋳鋼は常温の衝撃特性が優れており、その結
果溶接性も良好である。しかし、Ｖを添加していないた
めクリープ破断強度が必ずしも十分でなく、年々高温化
する蒸気タービンの車室材に対するニーズに対応できな
いものとなっている。一方、ＣｒＭｏＶ鋳鋼はクリープ
破断強度に優れているが、衝撃特性が劣るために溶接性
が悪く、製造時の溶接補修が行いにくい問題点がある。2. Description of the Related Art As a material for a vehicle interior or a pressure vessel used in a steam turbine plant for thermal power generation, a casting material for accommodating a complicated shape is often used, and these materials are mainly CrMoV. Cast steel, 2.25% CrMo
Cast steel, CrMo cast steel and the like can be mentioned. These materials need to have high-temperature strength and have excellent weldability because they are cast steel products. Among them, 2.25% CrMo cast steel and CrMo cast steel have excellent impact characteristics at room temperature, and as a result, weldability is also good. However, since V is not added, the creep rupture strength is not always sufficient, and it cannot meet the needs for steam room interior materials for steam turbines, which increase in temperature year by year. On the other hand, CrMoV cast steel is excellent in creep rupture strength, but has poor weldability due to inferior impact characteristics, and has a problem that welding repair during production is difficult to perform.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記技術水準
に鑑み、ＣｒＭｏＶ鋳鋼の優れたクリープ破断強度を現
状強度以上に高くし、さらに靱性を改善することによっ
て、溶接性の良好なＣｒＭｏＶ鋳鋼系高強度低合金鋳鋼
の熱処理法を提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned state of the art, the present invention increases the excellent creep rupture strength of a CrMoV cast steel to a level higher than the current strength and further improves the toughness, thereby improving the weldability of the CrMoV cast steel. high-strength low-alloy cast steel
The purpose of the present invention is to provide a heat treatment method.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は
（１）重量比で炭素：０．０５〜０．１１％、シリコ
ン：０．１５〜０．３５％、マンガン：０．５〜０．８
％、クロム：１．２〜１．５％、モリブデン：０．１〜
１．２％、バナジウム：０．１〜０．３％、タングステ
ン：０．５〜３％、ニオブまたはタンタルの合計：０．
０１〜０．０６％、ボロン：０．００１〜０．００５％
及び不可避的不純物及び鉄からなる材料を１０５０℃〜
１１５０℃で１０〜４０時間保持した後２００℃以下ま
で冷却し、次いで焼入れ温度：９２０〜９８０℃で５〜
２０時間保持し、さらに焼もどし温度：６８０〜７３０
℃で５〜２０時間保持することを特徴とする高強度低合
金鋳鋼の熱処理法、（２）重量比で炭素：０．０５〜
０．１１％、シリコン：０．１５〜０．３５％、マンガ
ン：０．５〜０．８％、クロム：１．２〜１．５％、モ
リブデン：０．１〜１．２％、バナジウム：０．１〜
０．３％、タングステン：０．５〜３％、ニオブまたは
タンタルの合計：０．０１〜０．０６％、ボロン：０．
００１〜０．００５％及び不可避的不純物及び鉄からな
る材料を１０５０℃〜１１５０℃で１０〜４０時間保持
した後２００℃以下まで冷却し、次いで焼入れ温度：９
２０〜９８０℃で５〜２０時間保持し、素材各部位の６
００℃までの冷却速度を２００℃／ｈｒ以上の速さで冷
却し、さらに焼もどし温度６８０〜７３０℃で５〜２０
時間保持することを特徴とする高強度低合金鋳鋼の熱処
理法、（３）重量比で炭素：０．０５〜０．１１％、シ
リコン：０．１５〜０．３５％、マンガン：０．５〜
０．８％、クロム：１．２〜１．５％、モリブデン：
０．１〜１．２％、バナジウム：０．１〜０．３％、タ
ングステン：０．５〜３％、ニオブまたはタンタルの合
計：０．０１〜０．０６％、ボロン：０．００１〜０．
００５％、不純物としてのリンを０．００８％以下、不
純物としてのイオウを０．００６％以下及び不可避的不
純物及び鉄からなる材料を１０５０℃〜１１５０℃で１
０〜４０時間保持した後２００℃以下まで冷却し、次い
で焼入れ温度：９２０〜９８０℃で５〜２０時間保持
し、さらに焼もどし温度６８０〜７３０℃で５〜２０時
間保持することを特徴とする高強度低合金鋳鋼の熱処理
法、及び（４）重量比で炭素：０．０５〜０．１１％、
シリコン：０．１５〜０．３５％、マン ガン：０．５〜
０．８％、クロム：１．２〜１．５％、モリブデン：
０．１〜１．２％、バナジウム：０．１〜０．３％、タ
ングステン：０．５〜３％、ニオブまたはタンタルの合
計：０．０１〜０．０６％、ボロン：０．００１〜０．
００５％、不純物としてのリンを０．００８％以下、不
純物としてのイオウを０．００６％以下及び不可避的不
純物及び鉄からなる材料を１０５０℃〜１１５０℃で１
０〜４０時間保持した後２００℃以下まで冷却し、次い
で焼入れ温度：９２０〜９８０℃で５〜２０時間保持
し、素材各部位の６００℃までの冷却速度を２００℃／
ｈｒ以上の速さで冷却し、さらに焼もどし温度６８０〜
７３０℃で５〜２０時間保持することを特徴とする高強
度低合金鋳鋼の熱処理法である。That is, the present invention provides (1) carbon: 0.05 to 0.11%, silicon: 0.15 to 0.35%, and manganese: 0.5 to 0. 8
%, Chromium: 1.2 to 1.5%, molybdenum: 0.1 to
1.2%, vanadium: 0.1 to 0.3%, tungsten: 0.5 to 3%, total of niobium or tantalum: 0.
01-0.06%, boron: 0.001-0.005%
And the material consisting of unavoidable impurities and iron
After maintaining at 1150 ° C for 10 to 40 hours,
And then quenching temperature: 920-980 ° C.
Hold for 20 hours, tempering temperature: 680-730
High strength, low temperature for 5 to 20 hours
Heat treating process of gold cast steel, carbon (2) weight ratio: 0.05
0.11%, silicon: 0.15 to 0.35%, manganese: 0.5 to 0.8%, chromium: 1.2 to 1.5%, molybdenum: 0.1 to 1.2%, vanadium : 0.1 ~
0.3%, tungsten: 0.5 to 3%, total of niobium or tantalum: 0.01 to 0.06%, boron: 0.
001-0.005% and inevitable impurities and iron
Material at 1050 ° C to 1150 ° C for 10 to 40 hours
After cooling to 200 ° C. or less, then quenching temperature: 9
Hold at 20 to 980 ° C for 5 to 20 hours.
Cooling rate to 00 ° C at a rate of 200 ° C / hr or more
And tempered at 680-730 ° C for 5-20
Heat treatment of high strength low alloy cast steel characterized by holding for a long time
Logos, carbon (3) weight ratio: 0.05 to 0.11%, shea
Recon: 0.15 to 0.35%, manganese: 0.5 to
0.8%, chromium: 1.2-1.5%, molybdenum:
0.1-1.2%, vanadium: 0.1-0.3%,
Nusten: 0.5-3%, combined with niobium or tantalum
Total: 0.01-0.06%, Boron: 0.001-0.
005%, phosphorus as an impurity is 0.008% or less,
0.006% or less of sulfur as pure
A material consisting of pure material and iron at 1050 ° C to 1150 ° C
After holding for 0 to 40 hours, it is cooled to 200 ° C. or less, then kept at a quenching temperature of 920 to 980 ° C. for 5 to 20 hours, and further kept at a tempering temperature of 680 to 730 ° C. for 5 to 20 hours. Heat treatment method of high-strength low-alloy cast steel, and (4) carbon: 0.05-0.11% by weight ratio,
Silicon: 0.15 to 0.35 percent, manganese: 0.5
0.8%, chromium: 1.2-1.5%, molybdenum:
0.1-1.2%, vanadium: 0.1-0.3%,
Nusten: 0.5-3%, combined with niobium or tantalum
Total: 0.01-0.06%, Boron: 0.001-0.
005%, phosphorus as an impurity is 0.008% or less,
0.006% or less of sulfur as pure
A material consisting of pure material and iron at 1050 ° C to 1150 ° C
After holding for 0 to 40 hours, the material is cooled to 200 ° C. or lower, and then kept at a quenching temperature of 920 to 980 ° C. for 5 to 20 hours.
hr or more, and the tempering temperature is 680
This is a heat treatment method for a high-strength low-alloy cast steel, which is maintained at 730 ° C. for 5 to 20 hours.

【０００５】[0005]

【作用】本発明者らはＣｒＭｏＶ鋳鋼材の成分について
厳選し、適切な熱処理を施すことにより従来得ることが
できないほどの優れた靱性を有する鋳鋼材が得られるこ
とを見出した。以下に本発明に係るロータ材における成
分限定理由を述べる。である。SUMMARY OF inventors have carefully selected the components of CrMoV cast steel, this the cast steel can be obtained having excellent toughness enough can not be obtained conventionally by applying a suitable heat treatment
And found . Describe reasons for content restrictions in the rotor material according to the present invention below. It is.

【０００６】Ｃ：Ｃは焼入れ性を向上させるとともにＣ
ｒやＭｏの炭化物を形成し高温強度の向上に寄与する。
しかし、０．０５％未満では十分な耐力、クリープ破断
強度が得られず、また０．１１％を越えると靱性を低下
させ、その結果として溶接性を低下させてしまう。この
ため０．０５〜０．１１％とする。C: C enhances hardenability and improves C
It forms carbides of r and Mo and contributes to improvement of high-temperature strength.
However, if it is less than 0.05%, sufficient proof stress and creep rupture strength cannot be obtained, and if it exceeds 0.11%, toughness is reduced, and as a result, weldability is reduced. Therefore, the content is set to 0.05 to 0.11%.

【０００７】Ｓｉ：Ｓｉは脱酸材として有用な元素であ
るとともに湯流れをよくして十分に鋳物の先端まで溶湯
を入れることに寄与する。しかし、Ｓｉは偏析を助長し
靱性を低下させる。０．１５％未満ではその機能が十分
に働かず、また０．３５％を越える量を添加すると靱性
が低下してしまう。このため０．１５〜０．３５％に限
定する。[0007] Si: Si is a useful element as a deoxidizing material and improves the flow of the molten metal and contributes to sufficiently pouring the molten metal to the tip of the casting. However, Si promotes segregation and lowers toughness. If it is less than 0.15%, its function will not work sufficiently, and if it exceeds 0.35%, the toughness will decrease. For this reason, it is limited to 0.15 to 0.35%.

【０００８】Ｍｎ：Ｍｎは焼入れ性を高める元素として
有用であり靱性改善に効果がある。０．５％未満ではそ
の効果が十分ではなく、また０．８％を越えるとクリー
プ破断強度が低下するため０．５〜０．８％とする。Mn: Mn is useful as an element for enhancing hardenability and is effective in improving toughness. If it is less than 0.5%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 0.8%, the creep rupture strength is reduced.

【０００９】Ｃｒ：Ｃｒは耐酸化性を改善すると共に炭
化物を形成して高温強度を改善することに大きく寄与す
る。１．２％未満であるとその効果は十分ではなく、ま
た１．５％を越えるとクリープ破断強さが逆に低下して
しまうので１．２〜１．５％とする。Cr: Cr contributes significantly to improving oxidation resistance and forming carbides to improve high-temperature strength. If it is less than 1.2%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 1.5%, the creep rupture strength is conversely reduced.

【００１０】Ｍｏ：Ｍｏは炭化物を形成し、高温のクリ
ープ破断強さを向上させることに効果がある。また、焼
入れ性を改善して靱性向上にも効果がある。特に本発明
鋳鋼材においてはＷとともに高温強度改善に寄与する。
そのＷ量とのバランスが重要であり、本発明鋳鋼材の場
合は後述するＷの添加量との関係から、０．１未満では
十分な効果は得られず、また１．２％を越えると使用中
の脆化をもたらすので０．１〜１．２％とする。Mo: Mo forms carbides and is effective in improving the high temperature creep rupture strength. It is also effective in improving hardenability and improving toughness. Particularly in the cast steel material of the present invention, it contributes to the improvement of the high-temperature strength together with W.
The balance with the amount of W is important. In the case of the cast steel material of the present invention, a sufficient effect cannot be obtained if it is less than 0.1, and if it exceeds 1.2%, from the relationship with the amount of W to be described later. Since it causes embrittlement during use, the content is set to 0.1 to 1.2%.

【００１１】Ｖ：Ｖは炭化物を形成しクリープ破断強度
の向上に強く寄与するが、０．１％未満では十分な効果
は得られず、また０．３％を越えると靱性を低下させる
ので０．１〜０．３％とする。V: V forms carbides and strongly contributes to the improvement of the creep rupture strength. However, if it is less than 0.1%, a sufficient effect cannot be obtained, and if it exceeds 0.3%, the toughness is reduced. 0.1 to 0.3%.

【００１２】Ｗ：Ｗは本発明鋳鋼材の最も重要な元素の
一つであり、また特徴的元素でもある。Ｗは鉄を基調と
したマトリックス中に溶け込み固溶体強化に寄与すると
ともに、Ｃｒ等の他の合金元素が形成する炭化物の凝集
・粗大化を抑制する働きがあり、高温強度改善に大きく
寄与する。０．５％未満であると高温強度改善の効果が
少なく、また３％を越える量を添加すると常温の延性、
靱性が低下し、溶接性を損なうことになるため０．５〜
３％とする。W: W is one of the most important elements of the cast steel material of the present invention, and is also a characteristic element. W penetrates into a matrix based on iron and contributes to solid solution strengthening, and also has a function of suppressing aggregation and coarsening of carbides formed by other alloying elements such as Cr, and greatly contributes to improvement in high-temperature strength. When the amount is less than 0.5%, the effect of improving the high-temperature strength is small, and when the amount exceeds 3%, the ductility at room temperature and
Since toughness is reduced and weldability is impaired, 0.5 to
3%.

【００１３】ＮｂまたはＴａ：Ｎｂ及びＴａは炭化物と
なって高温強度改善に寄与する。しかし、これらの炭化
物は微細に析出することが必要であり、多量に添加する
と初析の粗大な炭化物が生成して高温強度を改善しただ
けでなく延性、靱性を大幅に低下させる。このため、そ
の添加量は制限される。Ｎｂ及びＴａを加えた量が０．
０１％未満である場合、その効果は十分でなく、また
０．０６％を越える量を添加すると初析の炭化物が形成
されやすくなる。したがって０．０１〜０．０６％とす
る。Nb or Ta: Nb and Ta become carbides and contribute to improvement in high-temperature strength. However, these carbides need to be finely precipitated, and when added in a large amount, coarse carbides of eutectoids are formed to not only improve the high-temperature strength but also significantly reduce the ductility and toughness. For this reason, the amount added is limited. The added amount of Nb and Ta is 0.
If it is less than 01%, the effect is not sufficient, and if it is added in an amount exceeding 0.06%, a proeutectoid carbide is easily formed. Therefore, it is set to 0.01 to 0.06%.

【００１４】Ｂ：Ｂは粒界に濃化して脆弱な粒界を強化
する働きがあり、高温強度や靱性を向上させる効果があ
る。しかし、多量に添加すると逆に材料を脆化させるの
で極微量の添加が必要である。０．００１％未満ではそ
の効果は十分でなく、また０．００５％を越える量を添
加すると材料を脆化させる。このため０．００１〜０．
００５％の添加となる。B: B has the effect of concentrating at the grain boundaries to strengthen brittle grain boundaries, and has the effect of improving high-temperature strength and toughness. However, if added in a large amount, on the contrary, the material becomes embrittled, so that a very small amount needs to be added. If the amount is less than 0.001%, the effect is not sufficient, and if the amount exceeds 0.005%, the material becomes brittle. For this reason, 0.001-0.
005%.

【００１５】Ｐ：Ｐは不純物であり、溶解段階で十分に
精錬して低く押さえることが必要である。特にＰは焼も
どし脆化を起こして使用中に材料の靱性を低下させる。
このため、０．００８％以下にすることが望ましい。P: P is an impurity and needs to be sufficiently refined and kept low in the melting stage. In particular, P causes tempering embrittlement and lowers the toughness of the material during use.
Therefore, the content is desirably 0.008% or less.

【００１６】Ｓ：ＳもＰと同様に不純物であり、凝固時
に偏析し濃化した部分は材料の結合強度が弱いため欠陥
となる。このため、低く押さえることが必要であり０．
００６％以下であることが望まれる。S: S is also an impurity like P, and the portion segregated and concentrated at the time of solidification becomes a defect because the bonding strength of the material is weak. For this reason, it is necessary to keep it low.
006% or less is desired.

【００１７】また、以下には熱処理条件の限定理由につ
いて説明する。本発明の熱処理方法によって得られる材
料は高温環境下で使用する高強度低合金鋳鋼であり、高
温強度とりわけクリープ破断強さと鋳物材であることか
ら溶接補修性を確保する上で良好な靱性を有することが
必要である。このため、熱処理を行う上でもこの要求さ
れる特性を十分に出すための処理を行うことが必要であ
る。The reasons for limiting the heat treatment conditions will be described below. The material obtained by the heat treatment method of the present invention is a high-strength low-alloy cast steel used in a high-temperature environment. It is necessary to have good toughness. For this reason, it is necessary to perform a process for sufficiently providing the required characteristics even in performing the heat treatment.

【００１８】（１）焼準温度：焼入れを行う前に予備熱
処理として焼準処理を行う。この焼準処理は鋳造された
素材において成分が片寄る現象、いわゆる偏析を軽減し
均一な素材を得るために行うものであり、できるだけ高
い温度に保持することによって原子のマトリックス中の
拡散を促進し、凝固時に発生した偏析を少なくするとい
う効果がある。また、本発明で得られる鋳鋼材にはＮｂ
またはＴａが含まれるが、成分限定理由でも説明したよ
うに、これらは炭化物となって高温強度を改善する。こ
の場合、微細な炭化物であることが必要である。鋳造さ
れたままの素材の場合、前述の偏析にともなって粗大な
初析炭化物が形成されており、このままでは全く高温強
度改善に寄与しないだけでなく、延性、靱性を低下させ
てしまう。このため、一度Ｎｂ及びＴａをマトリックス
中に固溶させ再度析出させることにより、微細な炭化物
を得る工程が必要となる。この工程を次工程の焼入れで
行う場合、結晶粒が粗大化して後述するように延性、靱
性を低下させてしまう。このため、焼入れ工程の前の焼
準工程で行うことが必要となる。１０５０℃未満の温度
の焼準処理では、十分な拡散が行えないこととＮｂ及び
Ｔａをマトリックス中への固溶量が少なくなることから
十分な焼準処理は達成されない。また、１１５０℃を越
える温度に加熱しても、１０５０〜１１５０℃の加熱条
件を上回る効果が得られない。したがって焼準温度を１
０５０〜１１５０℃に限定する。なお、本処理を行った
後、２００℃以下まで冷却することにより、高温相のオ
ーステナイトから低温相（常温相）のベーナイト相の変
態が完了するので、次工程の焼入れ処理の際、焼準時に
できてしまった粗い結晶粒は消えてしまい、後述するよ
うに焼入れ時に適度な結晶粒サイズにすることができる
ため、結晶粒が粗くなるというような不具合は生じな
い。(1) Normalizing temperature: Normalizing is performed as a preliminary heat treatment before quenching. This normalizing process is performed to reduce the phenomenon of component deviation in the cast material, so-called segregation, and to obtain a uniform material.By maintaining the temperature as high as possible, it promotes the diffusion of atoms in the matrix, This has the effect of reducing segregation generated during solidification. In addition, Nb is added to the cast steel material obtained in the present invention.
Alternatively, Ta is contained, but as described for reasons for limiting the components, these become carbides and improve the high-temperature strength. In this case, it is necessary to be fine carbide. In the case of the as-cast material, coarse pro-eutectoid carbides are formed due to the above-mentioned segregation, and as it is, not only does not contribute to improvement in high-temperature strength but also decreases ductility and toughness. For this reason, a step of obtaining fine carbide by once dissolving Nb and Ta in a matrix and precipitating it again is required. When this step is performed by quenching in the next step, the crystal grains become coarse and the ductility and toughness are reduced as described later. For this reason, it is necessary to perform it in the normalizing step before the quenching step. In the normalizing treatment at a temperature lower than 1050 ° C., sufficient normalizing treatment cannot be achieved because sufficient diffusion cannot be performed and the amount of Nb and Ta dissolved in the matrix decreases. Further, even if the heating is performed to a temperature exceeding 1150 ° C., an effect exceeding the heating condition of 1050 to 1150 ° C. cannot be obtained. Therefore, normalization temperature is set to 1
Limit to 050-1150 ° C. After performing this treatment, the transformation from the high-temperature phase austenite to the low-temperature phase (normal temperature phase) bainite phase is completed by cooling to 200 ° C. or less. The formed coarse crystal grains disappear and the crystal grains can be made to have an appropriate size during quenching as described later, so that a problem such as coarse crystal grains does not occur.

【００１９】（２）焼準時間：焼準時間は上述する二つ
の効果（合金元素を十分に拡散すること及びＮｂ及びＴ
ａを十分に固溶させること）を得る上で十分な時間が必
要である。１０時間未満である場合、十分な拡散及び固
溶が行えない。また、４０時間を越える時間熱処理を行
っても拡散現象及び固溶現象が飽和状態に達するため、
それ以上の効果は得られない。したがって１０〜４０時
間に限定する。(2) Normalization time: The normalization time depends on the two effects described above (for sufficiently diffusing the alloying element, Nb and Tb).
a) to obtain a sufficient solid solution). If the time is less than 10 hours, sufficient diffusion and solid solution cannot be performed. Further, even if the heat treatment is performed for more than 40 hours, the diffusion phenomenon and the solid solution phenomenon reach a saturated state.
No further effect can be obtained. Therefore, it is limited to 10 to 40 hours.

【００２０】（３）焼入れ温度：焼入れ温度（溶体化温
度）は材料の結晶粒度に大きく影響を与えるものであ
り、焼入れ温度が高いと結晶粒が粗くなり靱性や延性が
低下する。一方、焼入れ温度が低すぎると結晶粒が細か
くなり過ぎるためクリープ破断強さが低下してしまう。
このため、最適な温度管理が必要となる。本発明で得ら
れる鋳鋼の場合、焼入れ処理（溶体化処理）を９８０℃
を越える温度で行うと結晶粒が粗くなってしまい、十分
な靱性、延性が得られない。また、９２０℃未満の低い
温度で熱処理を行うと、十分なクリープ破断強さが得ら
れない。このため、焼入れ温度としては９２０〜９８０
℃に限定する。(3) Quenching temperature: The quenching temperature (solution solution temperature) greatly affects the crystal grain size of the material. If the quenching temperature is high, the crystal grains become coarse and the toughness and ductility decrease. On the other hand, if the quenching temperature is too low, the crystal grains become too fine, and the creep rupture strength decreases.
For this reason, optimal temperature management is required. Obtained by the present invention
For cast steel to quenching treatment (solution treatment) 980 ° C.
If the temperature is exceeded, the crystal grains become coarse, and sufficient toughness and ductility cannot be obtained. If the heat treatment is performed at a low temperature of less than 920 ° C., sufficient creep rupture strength cannot be obtained. For this reason, the quenching temperature is 920 to 980.
Limit to ° C.

【００２１】（４）焼入れ時間：焼入れ時間は上述に示
す焼入れの効果を十分に発揮できるだけの時間によって
決められる。５時間未満である場合、材料の中に含まれ
る合金元素が十分に鉄の母相に溶けることはできないこ
と等の問題が生じる。一方、２０時間を越える時間保持
した場合、２０時間以内の処理と比較して焼入れの効果
に差はなく、逆に必要以上に結晶粒が粗大化してしまう
ため、延性、靱性の低下につながる。このため、焼入れ
時間としては５〜２０時間に限定する。(4) Quenching time: The quenching time is determined by the time required to sufficiently exert the above-described quenching effect. If the time is less than 5 hours, there arises a problem such that the alloy element contained in the material cannot be sufficiently dissolved in the iron matrix. On the other hand, when the time is maintained for more than 20 hours, there is no difference in the effect of quenching as compared with the treatment within 20 hours, and on the contrary, the crystal grains become coarser than necessary, which leads to a decrease in ductility and toughness. For this reason, the quenching time is limited to 5 to 20 hours.

【００２２】（５）焼もどし温度、焼もどし時間：焼も
どしにおいては焼入れの際に導入された欠陥をなくし、
靱性のある材料にするために行うものであり、この熱処
理温度及び保持時間によって材料の機械的強度や延性、
靱性が変化する。焼もどし処理において、温度が高く保
持時間が長いほど焼もどし処理は進んで材料強度が低く
なり、その代わりに延性や靱性が向上する。一方、焼も
どし温度が低く、しかもその保持時間が短い場合、材料
強度は高くなるが延性や靱性が低いものとなってしま
う。このため、焼もどし温度と時間を厳密に管理する必
要がある。７３０℃を越える温度で焼もどしを行うと、
延性や靱性は十分に高いものになるが機械的強度が十分
でない。また、６８０℃未満の低い温度でも焼もどすと
十分に高い機械的強度は得られるが、延性や靱性が十分
ではない。このため、焼もどし温度は６８０〜７３０℃
とする。また、焼もどし時間が５時間未満の場合、十分
な合金元素の固溶や拡散が起こらず、クリープ破断強度
や延性、靱性が得られない。また、２０時間を越える時
間焼もどし処理を行ったとしても、２０時間程度の焼も
どし時間と大差ない固溶及び拡散しか起こらない。加え
て必要以上に長い時間時効処理を行うと機械的強度が低
下してしまう。このため、焼もどし時間は５〜２０時間
とする。(5) Tempering temperature and tempering time: In the tempering, defects introduced during quenching are eliminated.
This is performed to make the material tough, and the mechanical strength and ductility of the material,
The toughness changes. In the tempering process, the higher the temperature and the longer the holding time, the more the tempering process proceeds, the lower the material strength, and instead the higher the ductility and toughness. On the other hand, when the tempering temperature is low and the holding time is short, the material strength is high but the ductility and toughness are low. For this reason, it is necessary to strictly control the tempering temperature and time. When tempering at a temperature exceeding 730 ° C,
Although the ductility and toughness are sufficiently high, the mechanical strength is not sufficient. Even when tempered at a low temperature of less than 680 ° C., sufficiently high mechanical strength can be obtained, but ductility and toughness are not sufficient. For this reason, the tempering temperature is 680-730 ° C.
And If the tempering time is less than 5 hours, sufficient solid solution or diffusion of the alloy element does not occur, and creep rupture strength, ductility and toughness cannot be obtained. Further, even if the tempering treatment is carried out for more than 20 hours, only solid solution and diffusion which are not much different from the tempering time of about 20 hours occur. In addition, when the aging treatment is performed for an unnecessarily long time, the mechanical strength is reduced. Therefore, the tempering time is 5 to 20 hours.

【００２３】焼入れ速度：焼入れ速度が遅い場合、焼入
れ時にフェライト＋パーライト組織ができてしまうため
に十分な機械的強度が得られない。このため、焼入れ速
度を速くすることが必要である。実際に大型の素材を焼
入れする場合は焼入れ速度に限界があり、極端に速くす
ることはできないが、２００℃／時間以上の冷却速度で
焼入れ温度から６００℃までの間を冷却することによ
り、安定した機械的強度を得ることができる。このた
め、焼入れの際の６００℃までの冷却速度は、２００℃
／時間以上であることが望ましい。Quenching speed: When the quenching speed is low, sufficient mechanical strength cannot be obtained because a ferrite + pearlite structure is formed during quenching. Therefore, it is necessary to increase the quenching speed. Actually, when quenching a large material, the quenching speed is limited and cannot be extremely increased, but it is stable by cooling from the quenching temperature to 600 ° C at a cooling rate of 200 ° C / hour or more. The obtained mechanical strength can be obtained. For this reason, the cooling rate to 600 ° C. during quenching is 200 ° C.
/ Hour or more.

【００２４】[0024]

【実施例】以下に実施例に基づいて本発明を説明する。
試験は５０ｋｇ真空溶解炉を用いて表１に示す試験材
（本発明の熱処理を行う材料を発明材と表示）を溶解
し、砂型の鋳型を用いて造塊した。このようにして製造
した試験材に対して種々の熱処理を行い試験材とした。
このように得られた試験材に対して常温引張試験、衝撃
試験並びにクリープ破断試験を行い、材料特性の評価を
実施した。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments.
The test was performed using a 50 kg vacuum melting furnace with the test materials shown in Table 1.
(The material to be subjected to the heat treatment of the present invention is referred to as an invention material) was melted and ingot was formed using a sand mold. Various heat treatments were performed on the test materials manufactured in this manner to obtain test materials.
A tensile test at normal temperature, an impact test and a creep rupture test were performed on the test material thus obtained, and the material properties were evaluated.

【００２５】表２各試験材の機械的性質を示すものであ
るが、本発明により得られる材料（発明材と表示）は良
好な機械的強度及び引張延性、衝撃特性（５０％ＦＡＴ
Ｔは衝撃遷移温度を示すものであり、この温度が低いも
のほど衝撃特性が良好であると言える）並びにクリープ
破断強さ（クリープ破断試験では試験条件として温度と
応力が一定であるので、破断時間が長いものがクリープ
破断強さが強いものであると言える）を示すことがわか
る。Table 2 shows the mechanical properties of each test material. The materials obtained by the present invention (designated as invention materials) show good mechanical strength, tensile ductility and impact properties (50% FAT).
T indicates the impact transition temperature, and it can be said that the lower the temperature, the better the impact characteristics) and the creep rupture strength (in the creep rupture test, since the temperature and stress are constant as test conditions, the rupture time It can be said that a sample having a longer length has a higher creep rupture strength).

【００２６】また、表３は熱処理の機械的特性に及ぼす
影響についてまとめたものであるが、本発明の熱処理は
高い延性、靱性並びに高いクリープ破断強さをバランス
よく有していることがわかる。Table 3 summarizes the effects of the heat treatment on the mechanical properties. It can be seen that the heat treatment of the present invention has a good balance of high ductility, toughness and high creep rupture strength.

【００２７】[0027]

【表１】 [Table 1]

【００２８】[0028]

【表２】 [Table 2]

【００２９】[0029]

【表３】 [Table 3]

【００３０】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、従来からの優れた高温
強度、特にクリープ破断強度を損なうことなく、良好な
延性、靱性をも具備し、かつ溶接補修性が改善された高
強度ＣｒＭｏＶ鋳鋼が提供される。According to the present invention, a high-strength CrMoV cast steel having excellent ductility and toughness and improved weld repairability without impairing conventional high-temperature strength, particularly creep rupture strength. Is provided.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−87333（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−319629（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−246096（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−192536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−27106（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−19370（ＪＰ，Ｂ２) 特表 平11−502259（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 6/00,8/00 Continuation of front page (56) References JP-A-3-87333 (JP, A) JP-A-1-319629 (JP, A) JP-A-8-246096 (JP, A) JP-A-62-192536 (JP) JP-A-47-27106 (JP, A) JP-B-54-19370 (JP, B2) JP-T-11-502259 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB Name) C22C 38/00-38/60 C21D 6 / 00,8 / 00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 重量比で炭素：０．０５〜０．１１％、
シリコン：０．１５〜０．３５％、マンガン：０．５〜
０．８％、クロム：１．２〜１．５％、モリブデン：
０．１〜１．２％、バナジウム：０．１〜０．３％、タ
ングステン：０．５〜３％、ニオブまたはタンタルの合
計：０．０１〜０．０６％、ボロン：０．００１〜０．
００５％及び不可避的不純物及び鉄からなる材料を１０
５０℃〜１１５０℃で１０〜４０時間保持した後２００
℃以下まで冷却し、次いで焼入れ温度：９２０〜９８０
℃で５〜２０時間保持し、さらに焼もどし温度：６８０
〜７３０℃で５〜２０時間保持することを特徴とする高
強度低合金鋳鋼の熱処理法。 1. Carbon: 0.05-0.11% by weight
Silicon: 0.15 to 0.35%, manganese: 0.5 to
0.8%, chromium: 1.2-1.5%, molybdenum:
0.1 to 1.2%, vanadium: 0.1 to 0.3%, tungsten: 0.5 to 3%, total of niobium or tantalum: 0.01 to 0.06%, boron: 0.001 to 0.
005% and materials consisting of unavoidable impurities and iron
After holding at 50 ° C to 1150 ° C for 10 to 40 hours, 200
℃ or less, then quenching temperature: 920-980
C. for 5-20 hours, and tempering temperature: 680
High temperature characterized by holding at ~ 730 ° C for 5-20 hours
Heat treatment method for high strength low alloy cast steel. 【請求項２】 重量比で炭素：０．０５〜０．１１％、
シリコン：０．１５〜０．３５％、マンガン：０．５〜
０．８％、クロム：１．２〜１．５％、モリブデン：
０．１〜１．２％、バナジウム：０．１〜０．３％、タ
ングステン：０．５〜３％、ニオブまたはタンタルの合
計：０．０１〜０．０６％、ボロン：０．００１〜０．
００５％及び不可避的不純物及び鉄からなる材料を１０
５０℃〜１１５０℃で１０〜４０時間保持した後２００
℃以下まで冷却し、次いで焼入れ温度：９２０〜９８０
℃で５〜２０時間保持し、素材各部位の６００℃までの
冷却速度を２００℃／ｈｒ以上の速さで冷却し、さらに
焼もどし温度６８０〜７３０℃で５〜２０時間保持する
ことを特徴とする高強度低合金鋳鋼の熱処理法。 2. Carbon: 0.05 to 0.11% by weight,
Silicon: 0.15 to 0.35%, manganese: 0.5 to
0.8%, chromium: 1.2-1.5%, molybdenum:
0.1 to 1.2%, vanadium: 0.1 to 0.3%, tungsten: 0.5 to 3%, total of niobium or tantalum: 0.01 to 0.06%, boron: 0.001 to 0.
005% and materials consisting of unavoidable impurities and iron
After holding at 50 ° C to 1150 ° C for 10 to 40 hours, 200
℃ or less, then quenching temperature: 920-980
At 5 ℃ for 5-20 hours.
Cool at a cooling rate of 200 ° C./hr or more,
Hold at a tempering temperature of 680-730 ° C for 5-20 hours
A heat treatment method for high-strength low-alloy cast steel, characterized by the following. 【請求項３】 重量比で炭素：０．０５〜０．１１％、
シリコン：０．１５〜０．３５％、マンガン：０．５〜
０．８％、クロム：１．２〜１．５％、モリブデン：
０．１〜１．２％、バナジウム：０．１〜０．３％、タ
ングステン：０．５〜３％、ニオブまたはタンタルの合
計：０．０１〜０．０６％、ボロン：０．００１〜０．
００５％、不純物としてのリンを０．００８％以下、不
純物としてのイオウを０．００６％以下及び不可避的不
純物及び鉄からなる材料を１０５０℃〜１１５０℃で１
０〜４０時間保持した後２００℃以下まで冷却し、次い
で焼入れ温度：９２０〜９８０℃で５〜２０時間保持
し、さらに焼もどし温度６８０〜７３０℃で５〜２０時
間保持することを特徴とする高強度低合金鋳鋼の熱処理
法。3. Carbon: 0.05-0.11% by weight ratio
Silicon: 0.15 to 0.35%, manganese: 0.5 to
0.8%, chromium: 1.2-1.5%, molybdenum:
0.1-1.2%, vanadium: 0.1-0.3%,
Nusten: 0.5-3%, combined with niobium or tantalum
Total: 0.01-0.06%, Boron: 0.001-0.
005%, phosphorus as an impurity is 0.008% or less,
0.006% or less of sulfur as pure
A material consisting of pure material and iron at 1050 ° C to 1150 ° C
After holding for 0 to 40 hours, it is cooled to 200 ° C. or less, then kept at a quenching temperature of 920 to 980 ° C. for 5 to 20 hours, and further kept at a tempering temperature of 680 to 730 ° C. for 5 to 20 hours. Heat treatment method for high strength low alloy cast steel. 【請求項４】 重量比で炭素：０．０５〜０．１１％、
シリコン：０．１５〜０．３５％、マンガン：０．５〜
０．８％、クロム：１．２〜１．５％、モリブデン：
０．１〜１．２％、バナジウム：０．１〜０．３％、タ
ングステン：０．５〜３％、ニオブまたはタンタルの合
計：０．０１〜０．０６％、ボロン：０．００１〜０．
００５％、不純物としてのリンを０．００８％以下、不
純物としてのイオウを０．００６％以下及び不可避的不
純物及び鉄からなる材料を１０５０℃〜１１５０℃で１
０〜４０時間保持した後２００℃以下まで冷却し、次い
で焼入れ温度：９２０〜９８０℃で５〜２０時間保持
し、素材各部位の６００℃までの冷却速度を２００℃／
ｈｒ以上の速さで冷却し、さらに焼もどし温度６８０〜
７３０℃で５〜２０時間保持することを特徴とする高強
度低合金鋳鋼の熱処理法。4. Carbon: 0.05-0.11% by weight ratio
Silicon: 0.15 to 0.35%, manganese: 0.5 to
0.8%, chromium: 1.2-1.5%, molybdenum:
0.1-1.2%, vanadium: 0.1-0.3%,
Nusten: 0.5-3%, combined with niobium or tantalum
Total: 0.01-0.06%, Boron: 0.001-0.
005%, phosphorus as an impurity is 0.008% or less,
0.006% or less of sulfur as pure
A material consisting of pure material and iron at 1050 ° C to 1150 ° C
After holding for 0 to 40 hours, the material is cooled to 200 ° C. or lower, and then kept at a quenching temperature of 920 to 980 ° C. for 5 to 20 hours.
hr or more, and the tempering temperature is 680
A heat treatment method for a high-strength low-alloy cast steel, which is maintained at 730 ° C. for 5 to 20 hours.