JPH05164665A - ＣｒＭｏＶ鋼のクリープ切欠き弱化特性の推定法 - Google Patents
ＣｒＭｏＶ鋼のクリープ切欠き弱化特性の推定法Info
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- JPH05164665A JPH05164665A JP33670791A JP33670791A JPH05164665A JP H05164665 A JPH05164665 A JP H05164665A JP 33670791 A JP33670791 A JP 33670791A JP 33670791 A JP33670791 A JP 33670791A JP H05164665 A JPH05164665 A JP H05164665A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣｒＭｏＶ鋼ロータ材のクリープ切欠き弱化
の特性を非破壊的に推定する方法に関する。 【構成】 クリープ切欠き弱化特性の異なるＣｒ−Ｍｏ
−Ｖ鋼の試験片を用いて結晶粒径及び不純物元素含有量
を測定するとともにクリープ破断試験による破断伸びを
測定し、これら不純物元素含有量及び結晶粒径から破断
延性を予想するための回帰式を求め、その求めた回帰式
にて定義したクリープ破断延性パラメータなるＹ値を求
めてクリープ切欠き弱化特性を判定するようにした回帰
式によるＣｒＭｏＶ鋼のクリープ切欠き弱化特性の推定
法。
の特性を非破壊的に推定する方法に関する。 【構成】 クリープ切欠き弱化特性の異なるＣｒ−Ｍｏ
−Ｖ鋼の試験片を用いて結晶粒径及び不純物元素含有量
を測定するとともにクリープ破断試験による破断伸びを
測定し、これら不純物元素含有量及び結晶粒径から破断
延性を予想するための回帰式を求め、その求めた回帰式
にて定義したクリープ破断延性パラメータなるＹ値を求
めてクリープ切欠き弱化特性を判定するようにした回帰
式によるＣｒＭｏＶ鋼のクリープ切欠き弱化特性の推定
法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原動機等の使用されて
いるＣｒＭｏＶ鋼ロータ材のクリープ切欠き弱化の特性
を非破壊的に診断する方法に関する。
いるＣｒＭｏＶ鋼ロータ材のクリープ切欠き弱化の特性
を非破壊的に診断する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温で使用される原動機部材は高温下で
外力を受けているので長時間使用中にクリープ損傷や材
質劣化が生じ、ある時期（破損する前）に交換する必要
がある。特に、クリープ損傷については、ある時間を境
に切欠き強化から弱化に転じ破断寿命が著しく低下する
現象が認められる場合がある。
外力を受けているので長時間使用中にクリープ損傷や材
質劣化が生じ、ある時期（破損する前）に交換する必要
がある。特に、クリープ損傷については、ある時間を境
に切欠き強化から弱化に転じ破断寿命が著しく低下する
現象が認められる場合がある。
【０００３】その交換時期決定のためには、長時間使用
高温部材の寿命損傷程度を何らかの方法で求める必要が
ある。従来の診断法は長時間使用した部材から直接試験
片を切り出して破壊試験を行っていた。すなわち、平滑
試験片と切欠き付き試験片をクリープ破断試験に付し、
クリープに対する時間と温度の効果として次式により定
義されるラーソンミラーパラメータＰと応力の関係を図
２のように作成する。すなわち、図２は従来のクリープ
破断強度結果において、切欠き弱化と切欠き強化を示す
破断寿命線図である。 Ｐ＝Ｔ（Ｃ＋log ｔｒ） Ｔ：温度（℃）＋２７３、Ｃ：定数、ｔｒ：破断時間
（Ｈｒ）
高温部材の寿命損傷程度を何らかの方法で求める必要が
ある。従来の診断法は長時間使用した部材から直接試験
片を切り出して破壊試験を行っていた。すなわち、平滑
試験片と切欠き付き試験片をクリープ破断試験に付し、
クリープに対する時間と温度の効果として次式により定
義されるラーソンミラーパラメータＰと応力の関係を図
２のように作成する。すなわち、図２は従来のクリープ
破断強度結果において、切欠き弱化と切欠き強化を示す
破断寿命線図である。 Ｐ＝Ｔ（Ｃ＋log ｔｒ） Ｔ：温度（℃）＋２７３、Ｃ：定数、ｔｒ：破断時間
（Ｈｒ）
【０００４】図２にみるように、平滑破断寿命に比べ
て、切欠き破断寿命が長くなるときをクリープ切欠き強
化といい、逆に短かくなるときをクリープ切欠き弱化と
いう。
て、切欠き破断寿命が長くなるときをクリープ切欠き強
化といい、逆に短かくなるときをクリープ切欠き弱化と
いう。
【０００５】このように長時間使用部材から切り出した
試験片に付する方法のために、この診断法は適用範囲が
限定され、かつ、大変に手間がかかるものであった。
試験片に付する方法のために、この診断法は適用範囲が
限定され、かつ、大変に手間がかかるものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
解消し、ＣｒＭｏＶ鋼ロータ材のクリープ切欠き弱化の
特性を非破壊的に、かつ簡便に判定することのできる診
断法を提供しようとするものである。
解消し、ＣｒＭｏＶ鋼ロータ材のクリープ切欠き弱化の
特性を非破壊的に、かつ簡便に判定することのできる診
断法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はクリープ切欠き
弱化特性の異なるＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼の試験片を用いて結
晶粒径及び不純物元素含有量を測定するとともにクリー
プ破断試験による破断伸びを測定し、これら不純物元素
含有量及び結晶粒径から破断延性を予想するための回帰
式を求め、その求めた回帰式にて定義したクリープ破断
延性パラメータなるＹ値を求めてクリープ切欠き弱化特
性を判定することを特徴とする回帰式によるＣｒＭｏＶ
鋼のクリープ切欠き弱化特性の推定法てある。
弱化特性の異なるＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼の試験片を用いて結
晶粒径及び不純物元素含有量を測定するとともにクリー
プ破断試験による破断伸びを測定し、これら不純物元素
含有量及び結晶粒径から破断延性を予想するための回帰
式を求め、その求めた回帰式にて定義したクリープ破断
延性パラメータなるＹ値を求めてクリープ切欠き弱化特
性を判定することを特徴とする回帰式によるＣｒＭｏＶ
鋼のクリープ切欠き弱化特性の推定法てある。
【０００８】
【作用】本発明者等は、クリープ切欠き弱化現象が主に
ＰやＳｎ等の不純物元素の粒界への拡散（偏析）及びこ
れら粒界に偏析した不純物元素のき裂発生・成長の助長
作用によって粒界が脆弱化し、破断延性が低下すること
であり、これらの粒界の脆弱化を引き起こす不純物元素
量及び粒界の存在量を示す結晶粒径に破断延性が強く影
響を及ぼされることに着目し、不純物元素量及び結晶粒
径とクリープ切欠き弱化特性との間に一定に相関関係が
あることを見い出した。
ＰやＳｎ等の不純物元素の粒界への拡散（偏析）及びこ
れら粒界に偏析した不純物元素のき裂発生・成長の助長
作用によって粒界が脆弱化し、破断延性が低下すること
であり、これらの粒界の脆弱化を引き起こす不純物元素
量及び粒界の存在量を示す結晶粒径に破断延性が強く影
響を及ぼされることに着目し、不純物元素量及び結晶粒
径とクリープ切欠き弱化特性との間に一定に相関関係が
あることを見い出した。
【０００９】ところで、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼の粒界破壊を
示す場合のクリープ破断延性は、損傷の中味としてクリ
ープキャビティや粒界き裂の発生量に支配されていると
考えられるが、治金的因子として製造時の熱処理、組織
及び合金成分にクリープ破断延性が影響を受けることは
よく知られている。このうち、製造時の熱処理条件につ
いては、過去のロータの翼根部の破壊事故調査の経験等
から、ロータの焼入れ温度を１０１０℃から現在の熱処
理条件である９５５℃付近に下げる処置がとられ、クリ
ープ破断延性は著しく改善されている。
示す場合のクリープ破断延性は、損傷の中味としてクリ
ープキャビティや粒界き裂の発生量に支配されていると
考えられるが、治金的因子として製造時の熱処理、組織
及び合金成分にクリープ破断延性が影響を受けることは
よく知られている。このうち、製造時の熱処理条件につ
いては、過去のロータの翼根部の破壊事故調査の経験等
から、ロータの焼入れ温度を１０１０℃から現在の熱処
理条件である９５５℃付近に下げる処置がとられ、クリ
ープ破断延性は著しく改善されている。
【００１０】また、クリープ破断延性に及ぼす組織及び
合金成分の影響についてはベイナイト組織の優位性が確
認されるとともに、不純物元素も影響を及ぼすことが明
らかにされている。
合金成分の影響についてはベイナイト組織の優位性が確
認されるとともに、不純物元素も影響を及ぼすことが明
らかにされている。
【００１１】従って、本鋼種のクリープ破断延性に影響
を及ぼす治金的因子の候補としては上記の焼入れ温度の
影響とロータの溶製間で相違が認められる不純物元素の
影響について調べる必要がある。
を及ぼす治金的因子の候補としては上記の焼入れ温度の
影響とロータの溶製間で相違が認められる不純物元素の
影響について調べる必要がある。
【００１２】特に、不純物元素の影響は興味深いが、こ
れまでの研究は主に不純物元素と寿命や伸びの関係に集
中していた。不純物元素と損傷の実体であるクリープキ
ャビティの生成過程との関係付けが重要であり、さらに
は破断延性との関連において不純物元素の定量的な説明
を打ち立てることが重要である。
れまでの研究は主に不純物元素と寿命や伸びの関係に集
中していた。不純物元素と損傷の実体であるクリープキ
ャビティの生成過程との関係付けが重要であり、さらに
は破断延性との関連において不純物元素の定量的な説明
を打ち立てることが重要である。
【００１３】そこで、本発明では、後記表Ａに示すよう
に不純物元素含有量の異なる５種類の実機のロータ材で
あるＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼を用いて５５０及び５７５℃にお
いて約１０4 ｈで粒界破断する応力でのクリープ試験を
行うとともに、そのうち３種類の供試材については、焼
入れ温度を１０２５℃と高くした供試材（再熱処理材）
を作製し、９４０〜９７０℃の通常の焼入れ温度のもの
とのクリープ特性を比較した。
に不純物元素含有量の異なる５種類の実機のロータ材で
あるＣｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼を用いて５５０及び５７５℃にお
いて約１０4 ｈで粒界破断する応力でのクリープ試験を
行うとともに、そのうち３種類の供試材については、焼
入れ温度を１０２５℃と高くした供試材（再熱処理材）
を作製し、９４０〜９７０℃の通常の焼入れ温度のもの
とのクリープ特性を比較した。
【００１４】またクリープ切欠き弱化特性を把握するた
めに、図３に示すような平滑−切欠き組合せ試験片を用
いて表Ａに示す条件でクリープ破断試験を実施した。そ
の結果、切欠き付き試験片の破断時間が平滑試験片の破
断時間より短くなったものを切欠き弱化の傾向有りとし
て表Ａには〇印で示した。また、表Ａには平滑試験片の
破断時間、破断伸び及び破断絞りの結果も併記した。
めに、図３に示すような平滑−切欠き組合せ試験片を用
いて表Ａに示す条件でクリープ破断試験を実施した。そ
の結果、切欠き付き試験片の破断時間が平滑試験片の破
断時間より短くなったものを切欠き弱化の傾向有りとし
て表Ａには〇印で示した。また、表Ａには平滑試験片の
破断時間、破断伸び及び破断絞りの結果も併記した。
【００１５】これらの結果より、ＣｒＭｏＶ鋼の破断延
性を工学的に得る指標を次のようにして求めた。まず、
表Ａに示したクリープ破断データの他に金材技研の５５
０℃−１９．６ｋｇｆ／ｍｍ2 のクリープ破断データ及
びＴｕ氏とＳｅｔｈ氏の行なった５６６℃−２６．２ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 のクリープ破断データを加えた。｛金材技
研の５５０℃−１９．６ｋｇｆ／ｍｍ2 のクリープ破断
データについては、金属材料技術研究所発行、クリープ
データシートＮｏ．９Ｂ（１９９０）参照、Ｔｕ氏とＳ
ｅｔｈ氏の行なった５６６℃−２６．２ｋｇｆ／ｍｍ2
のクリープ破断データについては、Metal Tchnology Ｎ
ｏ．５（１９７８）７９頁参照｝
性を工学的に得る指標を次のようにして求めた。まず、
表Ａに示したクリープ破断データの他に金材技研の５５
０℃−１９．６ｋｇｆ／ｍｍ2 のクリープ破断データ及
びＴｕ氏とＳｅｔｈ氏の行なった５６６℃−２６．２ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 のクリープ破断データを加えた。｛金材技
研の５５０℃−１９．６ｋｇｆ／ｍｍ2 のクリープ破断
データについては、金属材料技術研究所発行、クリープ
データシートＮｏ．９Ｂ（１９９０）参照、Ｔｕ氏とＳ
ｅｔｈ氏の行なった５６６℃−２６．２ｋｇｆ／ｍｍ2
のクリープ破断データについては、Metal Tchnology Ｎ
ｏ．５（１９７８）７９頁参照｝
【００１６】これらのデータを後記表Ｂにまとめて示
す。この表Ｂにおける破断伸びδを次の式（１）に示す
ようなＰ，Ｓ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂの各不純物元素と結晶
粒径で表示する回帰式を求めた。ここで、δ0 は定数、
Ｐ，Ｓ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂは各元素の重量％、Ｇ. Ｓは
結晶粒径（ｍｍ）である。 δ＝δ0 −（ａ1 Ｐ＋ａ2 Ｓ＋ａ3 Ｓｎ＋ａ4 Ａｓ＋ａ5 Ｓｂ＋ａ6 Ｇ．Ｓ） ・・・・・（１）
す。この表Ｂにおける破断伸びδを次の式（１）に示す
ようなＰ，Ｓ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂの各不純物元素と結晶
粒径で表示する回帰式を求めた。ここで、δ0 は定数、
Ｐ，Ｓ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂは各元素の重量％、Ｇ. Ｓは
結晶粒径（ｍｍ）である。 δ＝δ0 −（ａ1 Ｐ＋ａ2 Ｓ＋ａ3 Ｓｎ＋ａ4 Ａｓ＋ａ5 Ｓｂ＋ａ6 Ｇ．Ｓ） ・・・・・（１）
【００１７】次に、式（１）により回帰式の各係数を求
め、式（１）の右辺の第２項をＹと置き次式で表示し
た。 Ｙ＝0.34P(%)+3.8S(%)+8.4Sn(%)+12.0As(%)+5.6Sb(%)+2.6G.S(mm) ・・・・・（２）
め、式（１）の右辺の第２項をＹと置き次式で表示し
た。 Ｙ＝0.34P(%)+3.8S(%)+8.4Sn(%)+12.0As(%)+5.6Sb(%)+2.6G.S(mm) ・・・・・（２）
【００１８】上記（２）式をクリープ破断延性パラメー
タ、Ｙ−因子と定義した。各材料ごとにＹ−因子を求め
て破断伸びとの関係で整理した結果を図１に示す。さら
にこの図には、表Ａの条件で同時に実施した切欠クリー
プ破断試験結果を反映させて、切欠弱化傾向を示す領域
とそうでない領域をＹ＝０．５を基準にして工学的に区
分した。回帰結果は図１にみるようにバラツキはある
が、クリープ破断延性パラメータと破断伸びの間に相関
を認めることができる。
タ、Ｙ−因子と定義した。各材料ごとにＹ−因子を求め
て破断伸びとの関係で整理した結果を図１に示す。さら
にこの図には、表Ａの条件で同時に実施した切欠クリー
プ破断試験結果を反映させて、切欠弱化傾向を示す領域
とそうでない領域をＹ＝０．５を基準にして工学的に区
分した。回帰結果は図１にみるようにバラツキはある
が、クリープ破断延性パラメータと破断伸びの間に相関
を認めることができる。
【００１９】他方、被検体にはロータ材の製造時記録よ
りあらかじめ既知であるＰ，Ｓ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂの各
不純物元素含有量と被検体の金属組織試験により結晶粒
径を求め、式（２）に代入してＹ−因子を求める。
りあらかじめ既知であるＰ，Ｓ，Ｓｎ，Ａｓ，Ｓｂの各
不純物元素含有量と被検体の金属組織試験により結晶粒
径を求め、式（２）に代入してＹ−因子を求める。
【００２０】上記式（２）に基づいてＹ−因子を推定す
るもので、Ｙ＜０．５であれば切欠き強化であり、Ｙ＞
０．５においては切欠き弱化と判定することができる。
るもので、Ｙ＜０．５であれば切欠き強化であり、Ｙ＞
０．５においては切欠き弱化と判定することができる。
【表１】
【表２】
【表３】
【００２１】
【実施例】クリープ切欠き弱化特性の異なる２種類の試
験片、（Ｉ）切欠き強化を示す試験片、（II) 切欠き弱
化を示す試験片を用いて、Ｙ−因子を予想した。測定結
果を表Ｃに示す。
験片、（Ｉ）切欠き強化を示す試験片、（II) 切欠き弱
化を示す試験片を用いて、Ｙ−因子を予想した。測定結
果を表Ｃに示す。
【００２２】それぞれのＹ−因子は試験片（Ｉ）がＹ＝
０．３５、試験片（II) がＹ＝０．７２であった。これ
より、試験片（Ｉ）は切欠き弱化の傾向無し、試験片
（II)は切欠き弱化の傾向有りと判断した。これら結果
は表Ａに区別して示したようにあらかじめクリープ切欠
き弱化特性をクリープ破断試験により確認した結果と合
致している。
０．３５、試験片（II) がＹ＝０．７２であった。これ
より、試験片（Ｉ）は切欠き弱化の傾向無し、試験片
（II)は切欠き弱化の傾向有りと判断した。これら結果
は表Ａに区別して示したようにあらかじめクリープ切欠
き弱化特性をクリープ破断試験により確認した結果と合
致している。
【表４】
【００２３】
【発明の効果】本発明は上記の構成を採用することによ
り、原動機等の長時間使用されているＣｒＭｏＶ鋼ロー
タ材のクリープ切欠き弱化の特性を非破壊的に、極めて
簡単に診断することができ、上記の部材の寿命損傷程度
に対して適切な評価が行えるようになった。
り、原動機等の長時間使用されているＣｒＭｏＶ鋼ロー
タ材のクリープ切欠き弱化の特性を非破壊的に、極めて
簡単に診断することができ、上記の部材の寿命損傷程度
に対して適切な評価が行えるようになった。
【図１】具体例におけるＣｒＭｏＶ鋼ロータ材の破断伸
びとクリープ破断延性パラメータ、Ｙ−因子の関係を示
す検定線図。
びとクリープ破断延性パラメータ、Ｙ−因子の関係を示
す検定線図。
【図２】従来のクリープ破断試験結果において切欠き弱
化と切欠き強化を示す破断寿命線図。
化と切欠き強化を示す破断寿命線図。
【図３】クリープ切欠き弱化傾向把握のために使用した
平滑−切欠き組合せクリープ破断試験片を示す図。
平滑−切欠き組合せクリープ破断試験片を示す図。
Claims (1)
- 【請求項１】 クリープ切欠き弱化特性の異なるＣｒ−
Ｍｏ−Ｖ鋼の試験片を用いて結晶粒径及び不純物元素含
有量を測定するとともにクリープ破断試験による破断伸
びを測定し、これら不純物元素含有量及び結晶粒径から
破断延性を予想するための回帰式を求め、その求めた回
帰式にて定義したクリープ破断延性パラメータなるＹ値
を求めてクリープ切欠き弱化特性を判定することを特徴
とする回帰式によるＣｒＭｏＶ鋼のクリープ切欠き弱化
特性の推定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33670791A JPH05164665A (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | ＣｒＭｏＶ鋼のクリープ切欠き弱化特性の推定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33670791A JPH05164665A (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | ＣｒＭｏＶ鋼のクリープ切欠き弱化特性の推定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05164665A true JPH05164665A (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=18301965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33670791A Withdrawn JPH05164665A (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | ＣｒＭｏＶ鋼のクリープ切欠き弱化特性の推定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05164665A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003065914A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-05 | Babcock Hitachi Kk | オーステナイト鋼伝熱管材の使用温度及びクリープ損傷推定方法 |
| KR100368208B1 (ko) * | 1995-12-29 | 2003-03-19 | 주식회사 포스코 | 비스무스-유황계 쾌삭강의 열간 취하 예측방법 |
| JP2008191120A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-08-21 | Nippon Steel Corp | 引張り試験方法及び装置 |
| CN103105335A (zh) * | 2012-12-07 | 2013-05-15 | 无锡透平叶片有限公司 | 一种预测耐热钢高温蠕变性能的方法 |
| CN104568602A (zh) * | 2013-10-10 | 2015-04-29 | 湖北航天化学技术研究所 | 聚合物持久与瞬时极限力学性能预示方法 |
| CN104677721A (zh) * | 2015-03-13 | 2015-06-03 | 天津汇丰金属探测股份有限公司 | 铸钢材质力学性能在线预测方法 |
-
1991
- 1991-12-19 JP JP33670791A patent/JPH05164665A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100368208B1 (ko) * | 1995-12-29 | 2003-03-19 | 주식회사 포스코 | 비스무스-유황계 쾌삭강의 열간 취하 예측방법 |
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| JP4628609B2 (ja) * | 2001-08-28 | 2011-02-09 | バブコック日立株式会社 | オーステナイト鋼伝熱管材の使用温度及びクリープ損傷推定方法 |
| JP2008191120A (ja) * | 2007-02-08 | 2008-08-21 | Nippon Steel Corp | 引張り試験方法及び装置 |
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