JPH0753898B2 - 高強度オ−ステナイト系耐熱合金 - Google Patents
高強度オ−ステナイト系耐熱合金Info
- Publication number
- JPH0753898B2 JPH0753898B2 JP62013321A JP1332187A JPH0753898B2 JP H0753898 B2 JPH0753898 B2 JP H0753898B2 JP 62013321 A JP62013321 A JP 62013321A JP 1332187 A JP1332187 A JP 1332187A JP H0753898 B2 JPH0753898 B2 JP H0753898B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- alloys
- creep rupture
- resistant alloy
- amount
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は極めて良好な高温強度を有するとともに、優れ
た高温脆化特性、高温腐食特性、溶接性を兼ね備えてお
り、使用環境が苛酷化しつつあるボイラに適用して優れ
た性能を発揮するオーステナイト系耐熱合金に係わるも
のである。
た高温脆化特性、高温腐食特性、溶接性を兼ね備えてお
り、使用環境が苛酷化しつつあるボイラに適用して優れ
た性能を発揮するオーステナイト系耐熱合金に係わるも
のである。
＜従来の技術＞ 従来、ボイラ等の高温環境下で使用される材料として
は、SUS347,SUS316,SUS310などのオーステナイトステン
レス鋼が広く用いられてきた。
は、SUS347,SUS316,SUS310などのオーステナイトステン
レス鋼が広く用いられてきた。
ところが、近年のエネルギー資源の枯渇及び価格の高騰
に伴って、火力発電プラントにおいては、効率向上のた
めに、蒸気条件を高温、高圧化した超々臨界圧ボイラが
計画されている。このような苛酷な環境下での使用に耐
えうる耐熱材料としては、上記現用のオーステナイトス
テンレンス鋼では不十分であり、さらに高強度のものが
必要とされる。この超々臨界圧ボイラ用材料としては、
特開昭59−173249号公報に示されているように、従来の
耐熱ステンレス鋼SUS347や高Niステンレス鋼よりも高温
クリープ破断強度が高く、耐食性や溶接性も考慮された
合金が提案されているが、高温強度の点においては、ま
だ不十分である。
に伴って、火力発電プラントにおいては、効率向上のた
めに、蒸気条件を高温、高圧化した超々臨界圧ボイラが
計画されている。このような苛酷な環境下での使用に耐
えうる耐熱材料としては、上記現用のオーステナイトス
テンレンス鋼では不十分であり、さらに高強度のものが
必要とされる。この超々臨界圧ボイラ用材料としては、
特開昭59−173249号公報に示されているように、従来の
耐熱ステンレス鋼SUS347や高Niステンレス鋼よりも高温
クリープ破断強度が高く、耐食性や溶接性も考慮された
合金が提案されているが、高温強度の点においては、ま
だ不十分である。
＜発明が解決しようとする問題点＞ 本発明は、上述のような情況にかんがみ、従来のオース
テナイト系耐熱合金よりも、高温強度を飛躍的に向上さ
せ、かつ耐食性や溶接性を兼ね備えた安価な耐熱合金を
提供すべく、なされたものである。
テナイト系耐熱合金よりも、高温強度を飛躍的に向上さ
せ、かつ耐食性や溶接性を兼ね備えた安価な耐熱合金を
提供すべく、なされたものである。
＜問題点を解決するための手段＞ 発明者らは、種々の実験事実を総合的に判断した結果、
クリープ破断強度が飛躍的に改善され、かつ耐食性や溶
接性にも優れた安価な耐熱合金を開発することに成功し
た。即ち、本発明は重量パーセントでC0.002〜0.2％,Si
0.3〜1.5％,Mn0.3〜1.5％,Cr18〜30％,Ni20〜50％,Mo0.
5〜5.0％,W1.0〜5.0％,Nb0.05〜0.4％,Ti0.01〜0.2％,B
0.003〜0.008％,P0.04％以下,S0.005％以下,N0.02〜0.3
％を含有し、かつMo＋Ｗ≦6.0％であって、残部Fe及び
不可避不純物から成ることを特徴とする高強度オーステ
ナイト系耐熱合金である。
クリープ破断強度が飛躍的に改善され、かつ耐食性や溶
接性にも優れた安価な耐熱合金を開発することに成功し
た。即ち、本発明は重量パーセントでC0.002〜0.2％,Si
0.3〜1.5％,Mn0.3〜1.5％,Cr18〜30％,Ni20〜50％,Mo0.
5〜5.0％,W1.0〜5.0％,Nb0.05〜0.4％,Ti0.01〜0.2％,B
0.003〜0.008％,P0.04％以下,S0.005％以下,N0.02〜0.3
％を含有し、かつMo＋Ｗ≦6.0％であって、残部Fe及び
不可避不純物から成ることを特徴とする高強度オーステ
ナイト系耐熱合金である。
以下に本発明を詳細に説明する。まずＣの成分範囲を0.
02〜0.2％と定めた理由について述べる。
02〜0.2％と定めた理由について述べる。
ＣはCr,Mo,W,Ti,Nb,Bとの炭化物を形成し、その大き
さ、形状や分布はクリープ破断強度や破断伸びに大きな
影響を与えるので、炭化物を形成するに必要な量を最小
限添加する必要から下限を0.02％とした。一方、溶接時
の高温割れや延性低下を防止するためにはＣ量をできる
限り下げる必要があるので、上限を0.2％と定めた。
さ、形状や分布はクリープ破断強度や破断伸びに大きな
影響を与えるので、炭化物を形成するに必要な量を最小
限添加する必要から下限を0.02％とした。一方、溶接時
の高温割れや延性低下を防止するためにはＣ量をできる
限り下げる必要があるので、上限を0.2％と定めた。
Siは脱酸剤として有効であるばかりでなく、耐酸化性や
耐高温腐食性をも向上させる元素であるが、Si量が多す
ぎるとクリープ破断強度、靭性や溶接性を低下させる。
従って、脱酸、耐酸化性や耐高温腐食性の点から下限を
0.3％とし、クリープ破断強度、靭性や溶接性の点から
上限を1.5％とした。
耐高温腐食性をも向上させる元素であるが、Si量が多す
ぎるとクリープ破断強度、靭性や溶接性を低下させる。
従って、脱酸、耐酸化性や耐高温腐食性の点から下限を
0.3％とし、クリープ破断強度、靭性や溶接性の点から
上限を1.5％とした。
Mnは脱酸作用を有し、溶接性や熱間加工性を向上させる
元素である。十分に脱酸をおこない、健全な鋳塊を得る
ために下限を0.3％とした。しかし、Mn量が多すぎると
耐酸化性の劣化を招くので、上限を1.5％とした。
元素である。十分に脱酸をおこない、健全な鋳塊を得る
ために下限を0.3％とした。しかし、Mn量が多すぎると
耐酸化性の劣化を招くので、上限を1.5％とした。
Crは耐酸化性、耐水蒸気酸化性、耐高温腐食性に不可欠
の元素であり、従来のオーステナイトステンレス鋼と同
等以上の特性を必要とするため、Cr量の下限をオーステ
ナイトステンレス鋼のCr量と同量の18％とした。しか
し、Cr量が増すと、オーステナイトの安定性を低下さ
せ、高温強度を弱める上にσ相の生成を促し、靭性の低
下を生ずるので上限を30％とした。
の元素であり、従来のオーステナイトステンレス鋼と同
等以上の特性を必要とするため、Cr量の下限をオーステ
ナイトステンレス鋼のCr量と同量の18％とした。しか
し、Cr量が増すと、オーステナイトの安定性を低下さ
せ、高温強度を弱める上にσ相の生成を促し、靭性の低
下を生ずるので上限を30％とした。
Niはオーステナイトの安定性を高め、σ相の生成を抑制
するための必須元素である。Crをはじめとするフェライ
ト生成元素の含有量に対してオーステナイトの安定性を
図るためには、Ni量を20％以上とする必要がある。一
方、Ni量が50％を超えると、価格の面で不利を招くこと
から、Ni量は20〜50％とした。
するための必須元素である。Crをはじめとするフェライ
ト生成元素の含有量に対してオーステナイトの安定性を
図るためには、Ni量を20％以上とする必要がある。一
方、Ni量が50％を超えると、価格の面で不利を招くこと
から、Ni量は20〜50％とした。
Mo,Wは固溶体強化及び炭化物の析出で高温強度を顕著に
高める効果をもった元素であるが、Mo量が0.5％、Ｗ量
が1.0％未満では、その効果は得られない。又Mo,Wを単
独添加した場合には、Mo量、Ｗ量がそれぞれ5.0％を超
えると前記効果は飽和する。一方Mo,Wを複合添加する
と、Mo,Wの相乗効果によって前記効果は著しく、クリー
プ破断強度は飛躍的に向上する。しかし〔Mo＋Ｗ〕量が
6.0％を超えると、金属間化合物の形成を促進し、長時
間脆化を起こし易く、さらに加工性や価格の面からも不
利となる。従って、Mo,Wは複合添加とし、Mo量は0.5〜
5.0％、Ｗ量は1.0〜5.0％で、かつ〔Mo＋Ｗ〕量を6.0％
以下とした。
高める効果をもった元素であるが、Mo量が0.5％、Ｗ量
が1.0％未満では、その効果は得られない。又Mo,Wを単
独添加した場合には、Mo量、Ｗ量がそれぞれ5.0％を超
えると前記効果は飽和する。一方Mo,Wを複合添加する
と、Mo,Wの相乗効果によって前記効果は著しく、クリー
プ破断強度は飛躍的に向上する。しかし〔Mo＋Ｗ〕量が
6.0％を超えると、金属間化合物の形成を促進し、長時
間脆化を起こし易く、さらに加工性や価格の面からも不
利となる。従って、Mo,Wは複合添加とし、Mo量は0.5〜
5.0％、Ｗ量は1.0〜5.0％で、かつ〔Mo＋Ｗ〕量を6.0％
以下とした。
Nb,Tiはクリープの初期に、微細な炭・窒化物を形成
し、それらが、M23C6炭化物の均一・微細析出を促が
し、凝集粗大化を抑制するため、長時間クリープ破断強
度を著しく向上させる。しかしながらNb量が0.05％未
満、Ti量が0.01未満では前記効果が得られないのでNb,T
i量の下限をそれぞれ、0.05％、0.01％とした。前記効
果は、固溶化熱処理温度で固溶し得るNb,Ti量が多いほ
ど顕著であるが、Nb,Tiの固溶限を超えて添加すると、
未固溶の炭・窒化物が残存し、M23C6の凝集粗大化を起
こして、クリープ破断強度を著しく低下させる。従っ
て、Nb量、Ti量の上限をそれぞれ0.4％、0.2％とし、そ
の範囲内で固溶〔Nb＋Ti〕量を多くするためにNb,Tiを
複合添加した。又、Nb,Tiの固溶量を多くするため、固
溶化熱処理温度は少なくとも1200℃以上の高温が望まし
い。
し、それらが、M23C6炭化物の均一・微細析出を促が
し、凝集粗大化を抑制するため、長時間クリープ破断強
度を著しく向上させる。しかしながらNb量が0.05％未
満、Ti量が0.01未満では前記効果が得られないのでNb,T
i量の下限をそれぞれ、0.05％、0.01％とした。前記効
果は、固溶化熱処理温度で固溶し得るNb,Ti量が多いほ
ど顕著であるが、Nb,Tiの固溶限を超えて添加すると、
未固溶の炭・窒化物が残存し、M23C6の凝集粗大化を起
こして、クリープ破断強度を著しく低下させる。従っ
て、Nb量、Ti量の上限をそれぞれ0.4％、0.2％とし、そ
の範囲内で固溶〔Nb＋Ti〕量を多くするためにNb,Tiを
複合添加した。又、Nb,Tiの固溶量を多くするため、固
溶化熱処理温度は少なくとも1200℃以上の高温が望まし
い。
Ｂは粒界強度を高める結果、クリープ破断強度を著しく
向上させる効果を示す元素であるが、0.003％未満では
効果が小さく、又0.008％を超えると、溶接性や熱間加
工性が劣化するので、Ｂ量の上限を0.008％、下限を0.0
03％とした。
向上させる効果を示す元素であるが、0.003％未満では
効果が小さく、又0.008％を超えると、溶接性や熱間加
工性が劣化するので、Ｂ量の上限を0.008％、下限を0.0
03％とした。
Ｐは添加量が多いと、クリープ中析出を促し、クリープ
中脆化を促進させるので上限を0.04％とした。
中脆化を促進させるので上限を0.04％とした。
Ｓも粒界に偏析し、クリープ中の粒界脆化を促進させ、
また熱間加工性をも低下させるので、上限を0.005％と
した。Ｎは固溶強化及び窒化物の形成によってクリープ
破断強度を向上させる効果を示す元素であるが、0.02％
未満ではほとんど効果がなく、一方、Ｎ量が0.3％を超
えても長時間のクリープ破断強度の増加は少なく、さら
に靭性も劣化する。従ってＮ量の範囲を0.02〜0.3％と
した。
また熱間加工性をも低下させるので、上限を0.005％と
した。Ｎは固溶強化及び窒化物の形成によってクリープ
破断強度を向上させる効果を示す元素であるが、0.02％
未満ではほとんど効果がなく、一方、Ｎ量が0.3％を超
えても長時間のクリープ破断強度の増加は少なく、さら
に靭性も劣化する。従ってＮ量の範囲を0.02〜0.3％と
した。
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
＜実 施 例＞ 第１表に供試合金の化学組成を示す。これらの合金を12
50℃で固溶化熱処理した後、750℃でクリープ破断試験
を行ない、Larson−Miller法で700℃×105hrのクリープ
破断強度を外挿で求めた。得られた試験結果を第１表に
併せて示した。第１表に示された合金のうち、Ａ〜Ｇ合
金は本発明合金であり、Ｈ〜Ｒ合金は比較合金である、
比較合金のうちＲ合金はオーステナイトステンレス鋼SU
S347H相当材である。第１表より本発明合金はボイラチ
ューブ用材として現用されているSUS347Hよりもははる
かに高いクリープ破断強度を有していることがわかる。
50℃で固溶化熱処理した後、750℃でクリープ破断試験
を行ない、Larson−Miller法で700℃×105hrのクリープ
破断強度を外挿で求めた。得られた試験結果を第１表に
併せて示した。第１表に示された合金のうち、Ａ〜Ｇ合
金は本発明合金であり、Ｈ〜Ｒ合金は比較合金である、
比較合金のうちＲ合金はオーステナイトステンレス鋼SU
S347H相当材である。第１表より本発明合金はボイラチ
ューブ用材として現用されているSUS347Hよりもははる
かに高いクリープ破断強度を有していることがわかる。
また、比較合金のうち、Ｈ及びＩ合金はMo,W無添加合
金、Ｊ及びＫ合金はそれぞれMo及びＷ単独添加合金であ
るが、これらの合金に比較して、Mo及びＷを複合添加し
た本発明合金は著しく高いクリープ破断強度を示してい
る。
金、Ｊ及びＫ合金はそれぞれMo及びＷ単独添加合金であ
るが、これらの合金に比較して、Mo及びＷを複合添加し
た本発明合金は著しく高いクリープ破断強度を示してい
る。
比較合金のうち、Ｌ〜Ｑ合金は25Ni−20Crを基本成分と
したもので、Ｌ合金はNb,Ti,B,Nを複合添加したもの、
Ｍ合金はNb,Ti無添加合金、Ｎ合金はNb無添加合金、Ｏ
合金はTi無添加合金、Ｐ合金はＢ無添加合金、Ｑ合金は
低Ｎ合金であるが、Nb,Ti,B,Nの複合添加によってクリ
ープ破断強度が著しく改善されることがわかる。
したもので、Ｌ合金はNb,Ti,B,Nを複合添加したもの、
Ｍ合金はNb,Ti無添加合金、Ｎ合金はNb無添加合金、Ｏ
合金はTi無添加合金、Ｐ合金はＢ無添加合金、Ｑ合金は
低Ｎ合金であるが、Nb,Ti,B,Nの複合添加によってクリ
ープ破断強度が著しく改善されることがわかる。
＜発明の効果＞ 以上のように、本発明により、ボイラ等の高温設備の素
材として従来用いられてきた耐熱ステンレス鋼SUS347や
高Niステンレス鋼よりも高温クリープ破断強度が飛躍的
に向上し、かつ耐食性や溶接性も十分考慮されたオース
テナイト系耐熱合金が実現され、超々臨界圧用ボイラの
性能向上並びに長寿命化に大きく寄与できる。
材として従来用いられてきた耐熱ステンレス鋼SUS347や
高Niステンレス鋼よりも高温クリープ破断強度が飛躍的
に向上し、かつ耐食性や溶接性も十分考慮されたオース
テナイト系耐熱合金が実現され、超々臨界圧用ボイラの
性能向上並びに長寿命化に大きく寄与できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 敏 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式會社光製鐵所内 (72)発明者 保田 英洋 神奈川県相模原市淵野辺５−10−１ 新日 本製鐵株式會社第２技術研究所内 (72)発明者 藤田 利夫 東京都文京区向ケ丘１−14−４
Claims (1)
- 【請求項１】重量パーセントにてC0.02〜0.2％， Si0.3〜1.5％,Mn0.3〜1.5％,Cr18〜30％,Ni20〜50％,Mo
0.5〜5.0％,W1.0〜5.0％,Nb0.05〜0.4％,Ti0.01〜0.2
％,B0.003〜0.008％,P0.04％以下,S0.005％以下,N0.02
〜0.3％を含有し、かつMo＋Ｗ≦6.0％であって、残部Fe
及び不可避不純物から成ることを特徴とする高強度オー
ステナイト系耐熱合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62013321A JPH0753898B2 (ja) | 1987-01-24 | 1987-01-24 | 高強度オ−ステナイト系耐熱合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62013321A JPH0753898B2 (ja) | 1987-01-24 | 1987-01-24 | 高強度オ−ステナイト系耐熱合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63183155A JPS63183155A (ja) | 1988-07-28 |
| JPH0753898B2 true JPH0753898B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=11829897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62013321A Expired - Lifetime JPH0753898B2 (ja) | 1987-01-24 | 1987-01-24 | 高強度オ−ステナイト系耐熱合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0753898B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06322488A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-11-22 | Nippon Steel Corp | 溶接性に優れ、耐高温腐食特性が良好な高強度オーステナイト系耐熱鋼 |
| KR100532877B1 (ko) | 2002-04-17 | 2005-12-01 | 스미토모 긴조쿠 고교 가부시키가이샤 | 고온강도와 내식성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강및 상기 강으로부터 이루어지는 내열 내압부재와 그제조방법 |
| JP4424471B2 (ja) | 2003-01-29 | 2010-03-03 | 住友金属工業株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法 |
| SE529428C2 (sv) * | 2006-05-02 | 2007-08-07 | Sandvik Intellectual Property | En komponent för anläggningar för superkritisk vattenoxidation, tillverkad av en austenitisk rostfri stållegering |
| KR102048479B1 (ko) * | 2015-07-01 | 2019-11-25 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 오스테나이트계 내열합금 및 용접 구조물 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4936531A (ja) * | 1972-08-09 | 1974-04-04 | ||
| JPS59173249A (ja) * | 1983-03-19 | 1984-10-01 | Nippon Steel Corp | オ−ステナイト系耐熱合金 |
-
1987
- 1987-01-24 JP JP62013321A patent/JPH0753898B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4936531A (ja) * | 1972-08-09 | 1974-04-04 | ||
| JPS59173249A (ja) * | 1983-03-19 | 1984-10-01 | Nippon Steel Corp | オ−ステナイト系耐熱合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63183155A (ja) | 1988-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4561834B2 (ja) | 低合金鋼 | |
| JP2000239807A (ja) | 耐熱性オーステナイトステンレス鋼 | |
| JPH0621323B2 (ja) | 耐食、耐酸化性に優れた高強度高クロム鋼 | |
| JPH07216511A (ja) | 高温強度に優れた高クロムオーステナイト耐熱合金 | |
| JP4816642B2 (ja) | 低合金鋼 | |
| JP5137934B2 (ja) | フェライト系耐熱鋼 | |
| JP3982069B2 (ja) | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼 | |
| JPH0114305B2 (ja) | ||
| JPH0123544B2 (ja) | ||
| JPH06322488A (ja) | 溶接性に優れ、耐高温腐食特性が良好な高強度オーステナイト系耐熱鋼 | |
| JPH0672286B2 (ja) | ▲高▼温強度に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 | |
| JPH0753898B2 (ja) | 高強度オ−ステナイト系耐熱合金 | |
| JPH07331390A (ja) | 高クロムオーステナイト耐熱合金 | |
| JP3388998B2 (ja) | 溶接性に優れた高強度オーステナイト系耐熱鋼 | |
| JP3848463B2 (ja) | 溶接性に優れた高強度オーステナイト系耐熱鋼およびその製造方法 | |
| JP4502239B2 (ja) | フェライト系耐熱鋼 | |
| JPH0543986A (ja) | 溶接熱影響部の強度低下の小さい高クロムフエライト耐熱鋼 | |
| JP4523696B2 (ja) | 高温強度に優れたオーステナイト系耐熱鋼用ｔｉｇ溶接材料 | |
| JP2716807B2 (ja) | 高強度低合金耐熱鋼 | |
| JP2561592B2 (ja) | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用溶接材料 | |
| JP4615196B2 (ja) | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼 | |
| JPH0120222B2 (ja) | ||
| JP3775371B2 (ja) | 低合金鋼 | |
| JPH0142346B2 (ja) | ||
| JPH0770681A (ja) | 高クロムオーステナイト耐熱合金 |