JPS6052560A - 高Ｃｒ−Ｍｏ鋼 - Google Patents

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】 本発明は原子力用部材として好適で、溶接性。

高温強度及び靭性にす（゛れ高温での長時間使用による
脆化の少ない高Ｃｒ−Ｍｏ鋼に関するものである。

従来、火力用熱交換器の管及び管板には２１／４％Ｏｒ
−］％Ｍｏ鋼（例えばＡＣＭＥＳＡ１８２Ｆ２２　）な
どが多用されているが、原子力用には、Ｎａ及び水との
共存性の優れた高Ｃｒ−Ｍｏ鋼の使用が必須である。ま
た、原子力用材料は極度の安全性を要求される。

原子力用高Ｃｒ−Ｍｏ鋼としては、その使用温度が８５
０〜５５０℃と比較的低いが、高Ｃｒ−Ｍｏ鋼はこの温
度域で長時間使用（加熱）されると、著しい脆化を起こ
す。これはもっと使用温度の高い火力用材料では問題視
されなかった問題である。そこで、原子カプラントの安
全性・信頼性を向上させるため　２１／４％０ｒ−１％
Ｍｏ鋼よりも高温強度が高（、じん性が良好であり、耐
長時間使用（加熱）脆化にも優れ、溶接性の良好な高Ｃ
ｒ−Ｍｏ鋼の開発が強（要望されている。

本発明は、上記の要求を満たすために１本発明者等が鋭
意研究した結果完成したもので、従来の高Ｃｒ−Ｍｏ鋼
よりも高温強度、じん性に優れ。

長時間使用（加熱）による脆化を低減し、溶接性を改良
した高Ｃｒ−Ｍｏ鋼を提供するにある。

即ち１本発明の要旨とするところは２重量比で、　０　
：　０．０１〜０．０８％、　Ｓｉ　：　０．０１〜０
．１２％、　Ｍｎ＝　００１〜２　％ｌ　Ｐ　：　≦０
．０１　％、　Ｓ　：　≦００１　％。

Ｃ「ニア〜ｌＯ％、　Ｍｎ　：　０．５〜２．５％、　
Ｎｌ）　：　０．１％以下。

Ｎｉ：１％以下、　Ａｌ　：　０．０１〜００３％、　
Ｎ　：　０．０７％以下を含有し、残部はＦｅと不可避
不純物とよりなる高温強度、じん性に優れ、長時間使用
（加熱）による脆化の少ない、溶接性の優れた高Ｏｒ−
Ｍｏ鋼である。

次に本発明の成分を限定した理由を下記に詳細説明する
。

Ｃは必要となる引張強さを向上させるために有効な成分
でＱ、０１２以上必要であるが、００８％を超えると長
時間使用（加熱）により２粒界炭化物の析出が著しく増
加して脆化を促進する。

８１は溶鋼の脱酸剤として必要であるが、成分組成が０
１２％を超えるとじん性及び耐長時間使用（加熱）脆化
の低下をもたらし、０．０１％未満では強度低下をもた
らすため、その範囲として００１〜０１２％とした。

Ｍｎは脱酸剤、加工性改善のため添加されるものである
が、過剰添加すると側熱特性を劣化させる故、００１〜
２０％とした。

Ｐは不可避不純物であるが、その含有量が００１％を超
えると長時間使用（加熱）にょる脆化を促進させるので
、上限値を０．０１％とした。

Ｓは不可避不純物であるが、その含有量が０．０１％を
超えると、じん性を劣化させる鋼中のＡ系非金属介在物
（硫化物）が著しく増加するため、その上限値を００１
％とした。

Ｃｒは、Ｎａ及び水との共存性に優れた効果を示すが、
７％未満ではＮａ及び水との共存性が劣り。

１０％を超えるとじん性を劣化させる故、７〜１０％と
した。

Ｍｏは、主として固溶強化元素として高温強度向−Ｆに
有効であるが、過剰に添加すると加工性が悪くなり１合
金の組織を不安定にして脆化相を析出させ、少なすぎる
と高温強度向上に寄与しないので、０５〜２５％の範囲
に限定する必要がある。

Ｎｂは１組織を微細にし、じん性及び耐長時間使用（加
熱）脆化を向」ユさせる効果を示すが。

０１％を超えて添加すると溶接性を損なうため。

０．１％以下とした。尚、００２％以上とすると効果が
顕著となり好ましい。

Ｎｉは、じん性を向」ニさせる効果を示すが、１％を超
えて添加すると著しく硬化させるので。

１％以下とした。尚、　０．０１％以上とするとその効
果が顕著となり好ましい。

Ｎは、Ｃと同様に強力なオーステナイト形成元素であり
、ｒ相を安定化させ、じん性を向上させる効果を示すが
、００７％を超えて添加すると、インゴット製造時に鋼
塊中に著しい気泡を生じ、鋼質を損ねるので、０．０７
％以下とした。

尚、００１％以」−含有させるとその効果が顕著となり
好ましい。

Ａ１は、脱酸剤として極めて有効な元素であり。

鋼の清浄度に大きな効果を有する。原子力用鋼材は鋼の
内部欠陥、清浄度に対する要求が厳格であり、これを満
足させるためには、００１％未満では効果がなく、Ｏ，
Ｏａ％を超えると高温強度を損ねるので０．０１〜０．
０３％とした。

次に本発明を実施例によって詳細説明する。

本発明及び本発明の成分組成に属さない高Ｏｒ−Ｍｏ鋼
を比較例として強度、じん性、溶接性について試験した
。

これらの成分組成を第１表に示し２強度試験結果を第２
表、じん性（熱処理まま、長時間加熱後）の試験結果を
第８表、溶接最高硬さを第４表に示す。

第１表に示すこれらの鋼は、溶解・鍛造後に熱処理とし
て９５０℃にて１時間保持後に空冷し。

引き続いて焼もどしを７５０℃で１時間で行なった。

第２表に示すとおり、引張強度、クリープラブチャー強
度は発明鋼と比較鋼を大きな相違は認められないが、若
干発明鋼の強度が高めになる。

一方、第３表に示すように、０℃吸収エネルギーは本発
明鋼と比較鋼では相違がみられ、熱処理ままでは総じて
吸収エネルギーが大きい。

さらに温度５５０℃で＋０００１＋の長時間加熱後には
発明鋼と比較鋼の吸収エネルギーの相違が歴然となり２
発明鋼ではせいぜい４〜５ｋｇｆ−ｍの低下にとどまり
、しかもその吸収エネルギー値は実用的にも十分良好な
値である。一方、比較鋼の場合には吸収エネルギーは５
〜Ｉ　Ｏｋｇ「−ｍはど長時間加熱により低下し、かつ
低下後の吸収エネルギーはもっと低い場合には２．９　
ｋｇｆ−ｍとなり、原子力用に適用する場合不十分と考
えられる。発明鋼に示されるような高じん性は原子力用
に適用する場合、定期点検後の水圧試験の際の不安定破
壊、地震などの衝撃的変形に対する安全性の点から極め
て望ましい性質である。

第４表には溶接最高硬さを示すが、溶接性難易の一つの
基準であるｎｖ≦４００を発明鋼は満足（７） するのに対して、比較鋼Ｇ、Ｈ，ＪはＨＶ　４００　Ｊ
超えている。鋼Ｆ’、Ｉ、　ＫｉｄＨｖ≦４００以下で
はあるが、第３表に示すごとく長時間加燃後の衝撃特性
が問題である。

第１表　供試鋼の化学成分 （８） 第２表　供試鋼の機械的性質 第８表　長時間加熱援吻性 第４表　溶接最高硬さ 以上説明したとおり１本発明の合金は、高温強度、靭性
に優れ、長時間使用しても脆化が起こりにくい上に溶接
性にもすく゛れるので、原子炉用部材として最適である
ほか、各種高温用機器部材として好適である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％で、　ａ　：　Ｏ，Ｏ１〜０．０８　、８＋　：
   　０．０１〜Ｏ１２゜Ｍｎ　：　０．０１−２　、　Ｐ
   　：≦Ｏ，Ｏ＋、Ｓ：≦０．０１　、　Ｏｒ　ニア　〜
   １０．　Ｍｏ　：　０．５〜２．５．　Ｎｂ　：　０．
   １以下、Ｎｉ：１以下。 Ａｌ　：　０．０１〜０．０Ｂ　、　Ｎ　：　０．０７
   以下、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなることを特徴と
   し、高温強度。 靭性に優れ、長時間使用による脆化の少ない。 溶接性に優れた高Ｃｒ−Ｍｏ鋼。