JPS61217557A - 12cr heat resisting steel - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain novel 12Cr heat resisting steel having superior creep rupture characteristic by specifying the Ni, Nb, Ta and B content of 12Cr-type heat resisting steel having a specific composition. CONSTITUTION:The 12Cr heat resisting steel consists of, by weight, 0.05-0.25% C, >0.2-1.0% Si, <=1.0% Mn, >1.0-2.0% Ni, 8.0-13.0% Cr, 0.5-2.0% Mo, 0.1-0.3% V, and further, >0.3-0.5% Nb and/or Ta, 0.01-0.2% N, >0.5-2.0% W, 0.0005-0.01% B, and the balance Fe and has a structure of tempered martensite. This heat resisting steel has improved creep characteristics without causing deterioration in ductility and toughness, so that it can be suitably used in steam turbine parts, particularly vanes, bolts, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野１ この発明は、５５０から６００℃の範囲の高温で優れた
クリープ破断強さを示す１２Ｃｒ耐熱鋼に係り、特に蒸
気タービンの羽根やボルト等の部品に適した１２０ｒ耐
熱鋼に関する。Detailed Description of the Invention [Technical Field of the Invention 1] The present invention relates to 12Cr heat-resistant steel that exhibits excellent creep rupture strength at high temperatures in the range of 550 to 600°C, and is particularly applicable to parts such as steam turbine blades and bolts. 120r heat-resistant steel suitable for.

［発明の技術的背景とその問題点」 現在の蒸気タービンを駆動するのに使用されている蒸気
の最高湿度は５６６℃、圧りは最大で２４６　ｋｇ／　
ｃｍ’であるが、熱効率の改善を図るため使用する蒸気
の湿度・圧力を引上げることが期待されている。このよ
うな蒸気条件はタービンを構成する部品の材料の高温強
度に依存するものであり、したがって蒸気条件の向上を
実現するためにより高い高温強度を有する材料の開発が
すすめられている。そのような開発は、ロータやケーシ
ングといった主要大形部品については言うまでもなく、
羽根やボルト等についてもｍＨである。[Technical background of the invention and its problems] The maximum humidity of the steam used to drive current steam turbines is 566°C and the maximum pressure is 246 kg/
cm', but it is expected to raise the humidity and pressure of the steam used in order to improve thermal efficiency. Such steam conditions depend on the high-temperature strength of the materials of the parts constituting the turbine, and therefore, in order to improve the steam conditions, materials with higher high-temperature strength are being developed. Such developments are important, not to mention major large components such as rotors and casings.
It is also mH for blades, bolts, etc.

蒸気タービンの羽根には高速回転による遠心力が常に作
用しており、高温強度が不足していると羽根はクリープ
変形してローダから浮上がって、その先端が静止部と接
触するという事態に至ることがある。またケーシングを
密閉するのに使用されているボルトには、当初弾性力に
暴く一定の締付圧力が付与されているが、ケーシングに
作用する蒸気圧力が常にボルトに作用しているため、ボ
ルトはクリープ変形しぞの締付圧力は徐々に低下してケ
ーシングのＷＩ！閉を保てなくなり、蒸気漏れを生じた
りクリープ変形が蓄積された場合にはボルト自身が破断
に至ることがある。Centrifugal force due to high speed rotation is constantly acting on the blades of steam turbines, and if their high-temperature strength is insufficient, the blades will creep and deform, floating off the loader and causing their tips to come into contact with stationary parts. Sometimes. Additionally, the bolts used to seal the casing are initially subjected to a certain tightening pressure that overcomes the elastic force, but since the steam pressure acting on the casing is always acting on the bolts, the bolts are The tightening pressure at the creep deformation groove gradually decreases and the casing is WI! If the bolt cannot be kept closed and steam leaks or creep deformation accumulates, the bolt itself may break.

このように、蒸気タービンの高温部に用いられる羽根や
ボルトの材料にはクリープ特性に優れたものが要求され
、従来から１２Ｃｒ系の耐熱鋼が使用されている。１２
Ｃｒ系の耐熱鋼は他の同等のａ温強度を有する耐熱鋼よ
りも一般に安価であり、しかも常温における靭性等も良
好であるほか、羽根材として不可欠な振動減衰能も優れ
てい為という特徴を有する。１２Ｃｒ系耐熱鋼はこのよ
うな特徴を有するので、その基本的な特徴を保持しつつ
さらに高温強度を向上するため、種々の合金成分を添加
することによりマルテンサイト組織を強化するとともに
炭窒化物の安定化を図って高温強度の維持ならびに高温
長時間の組織安定性が確、保されている。また製造技術
の面においては、合金成分の偏析が直接的に高温強度の
低下を招き、同時に、偏析を生ずるとその近傍にフェラ
イトが生成して好ましくないため、かような偏析を防止
して組織の均一化を図るべく再溶解処理も導入されてい
る。As described above, materials for blades and bolts used in the high-temperature parts of steam turbines are required to have excellent creep properties, and 12Cr heat-resistant steel has conventionally been used. 12
Cr-based heat-resistant steel is generally cheaper than other heat-resistant steels with equivalent A-temperature strength, has good toughness at room temperature, and has excellent vibration damping ability, which is essential for blade materials. have Since 12Cr heat-resistant steel has these characteristics, in order to further improve its high-temperature strength while retaining its basic characteristics, various alloying components are added to strengthen the martensitic structure and carbonitrides are added to the 12Cr heat-resistant steel. Through stabilization, high-temperature strength and structural stability for long periods of time at high temperatures are ensured and maintained. In addition, in terms of manufacturing technology, segregation of alloy components directly leads to a decrease in high-temperature strength, and at the same time, when segregation occurs, ferrite is generated in the vicinity, which is undesirable. Re-melting treatment has also been introduced to ensure uniformity.

現在のところ蒸気タービンの羽根やボルトの材料として
、具体的には、）−１４６と呼ばれる１２Ｃｒ−ＭＯ−
Ｖ−Ｎｂ鋼や４２２と呼ばれる１２Ｏｒ−Ｍｏ−Ｖ−Ｎ
ｂが使用されているが、これらはいずれも６００℃、３
０　ｋｇ　／　１１１２　ｆ！４荷におけるクリープ破
断時間が２００ないし３００時間程度であり、今後の蒸
気温度の上昇に対処でるには十分な高温強度を有すると
いうことはできない。At present, the material used for steam turbine blades and bolts is specifically 12Cr-MO-146.
12Or-Mo-V-N called V-Nb steel or 422
b is used, but these are all heated at 600℃, 3
0 kg / 1112 f! The creep rupture time under four loads is about 200 to 300 hours, and it cannot be said that it has sufficient high temperature strength to cope with future increases in steam temperature.

（発明の目的］ 本発明は上記の観点よりなされたちのぐ、その目的とす
るところは新規な１２Ｃ「耐熱鋼を提供することである
。(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above, and its object is to provide a novel 12C heat-resistant steel.

本発明の他の目的は、従来の１２Ｃｒ鋼に比べて優れた
クリープ破断強さを有する新規な１２Ｃｒ耐熱鋼を提供
することである。Another object of the present invention is to provide a new 12Cr heat resistant steel that has superior creep rupture strength compared to conventional 12Cr steels.

本発明のもう一つの目的は、蒸気タービンの部品特に羽
根やボルトに好適な１２Ｃｒ耐熱鋼を提　　−供するこ
とである。Another object of the present invention is to provide a 12Cr heat-resistant steel suitable for steam turbine parts, particularly blades and bolts.

［発明のＷ要］ このような目的を達成するため、本発明に係る１２Ｃｒ
耐熱鋼は、重置で０．０５から０．２５％までの炭素、
銀量で０．２を越え１．０％までのシリコン、重量で１
．０％以下のマンガン、重石で１．０を越え２．０％ま
でのニッケル、重石で８．０から１３．０％までのクロ
ム、重量で０゜５から２．０％までのモリブデン、重量
で０．１から０．３％までのバナジウム、ざらにニオブ
およびタンタルのうちから選ばれた少なくともいずれか
一種を唄出で合計０．３を越え０．５％まで、重量で０
．０１から０．２％までの窒素、重量で０．５を越え２
．０％までのタングステン、重量で０．０００５から０
．０１％までのほう素、残部が基本的に鉄よりなり、実
質的に焼戻しマルテンサイト組織であることを特徴とす
る。[W essential points of the invention] In order to achieve such an object, 12Cr according to the present invention
Heat-resistant steel contains 0.05 to 0.25% carbon,
Silicon with silver content exceeding 0.2 and up to 1.0%, by weight 1
．． Manganese up to 0%, nickel over 1.0 up to 2.0% in weight, chromium from 8.0 to 13.0% in weight, molybdenum from 0.5 to 2.0% by weight, weight Contains from 0.1 to 0.3% of vanadium, at least one selected from niobium and tantalum, with a total of more than 0.3 to 0.5%, and 0.0% by weight.
．． Nitrogen from 0.01 to 0.2%, over 0.5 by weight2
．． Tungsten up to 0%, 0.0005 to 0 by weight
．． It is characterized by a substantially tempered martensitic structure consisting of up to 0.01% boron and the remainder essentially iron.

かかる本発明の１２Ｃｒ耐熱鋼は、従来より使用されて
いる１２Ｃｒ耐熱鋼である１　２Ｃｒ　−Ｍｏ−Ｖ−Ｎ
ｂ−Ｗ鋼を系統的に検討した結果開発されたものである
。The 12Cr heat-resistant steel of the present invention is 12Cr-Mo-V-N, which is a conventionally used 12Cr heat-resistant steel.
It was developed as a result of systematic study of b-W steel.

本発明の開発過程においては、炭素、シリコン、マンガ
ン、ニッケル、クロム、モリブデン、バナジウム、ニオ
ブ、タンタル、窒素、タングステン、はう素等の各合金
元素がクリープ破断強さに及ぼす影響について詳細な調
査・試験が行なわれた。During the development process of the present invention, detailed investigations were conducted into the effects of alloying elements such as carbon, silicon, manganese, nickel, chromium, molybdenum, vanadium, niobium, tantalum, nitrogen, tungsten, and boron on creep rupture strength.・A test was conducted.

また金属１織についても、延性や靭性が従来の１２０ｒ
耐熱鋼より低下しないようにとの観点から研究が行なわ
れた。In addition, the ductility and toughness of the metal 1-woven fabric is lower than that of the conventional 120r.
Research was conducted with the aim of ensuring that the strength of the steel was not lower than that of heat-resistant steel.

その結果をまとめると次のようである。The results can be summarized as follows.

（１）炭素 炭素は、焼入時におけるオーステナイト相を安。(1) Carbon Carbon weakens the austenite phase during quenching.

定にし、さらに炭化物を生成してクリープ破断強さを高
めるが、そのためには０．０５％以上は必要である。し
かし、０．２５％を越えると炭化物が過剰となり、却っ
てクリープ破断強さを低下させる。よって炭素の瞼は０
００５から０．２５％とするが、好ましくは０．０８か
ら０．１５％である。0.05% or more is necessary to increase the creep rupture strength by forming carbides and increasing the creep rupture strength. However, if it exceeds 0.25%, the carbide becomes excessive, which actually reduces the creep rupture strength. Therefore, the carbon eyelid is 0
0.005 to 0.25%, preferably 0.08 to 0.15%.

（クシリコン シリコンは溶解時の脱酸剤として必要な元素で、０．２
％以下ではその目的を十分に達成できず、また１、０％
を越えるとδフェライト相を生成する原因となる。した
がってシリコンの酸は０．２を越え１．０％までとする
が、好ましくは０．２１から０．６％までである。(Silicone Silicon is an element necessary as a deoxidizing agent during melting, and 0.2
If it is less than 1%, the purpose cannot be fully achieved, and if it is less than 1%, 0%
Exceeding this causes the formation of δ ferrite phase. Therefore, the silicon acid content is more than 0.2% and up to 1.0%, preferably from 0.21 to 0.6%.

（３）マンガン マンガンはシリコンと同様に溶解時の脱酸・脱硫剤とし
て添加する元素であるが、多量に添加するとクリープ破
断強さが低下するので１．０％までとする。好ましくは
０．３から０．８％である。(3) Manganese Manganese is an element added as a deoxidizing/desulfurizing agent during melting, like silicon, but if added in a large amount, the creep rupture strength decreases, so it is limited to 1.0% or less. Preferably it is 0.3 to 0.8%.

０）ニッケル ニッケルはオーステナイト生成元素であり、焼入時のオ
ーステナイト相を安定にしδフェライト相の生成を防止
するのに有効であるが、そのためには１．０％を越える
添加が必要である。しかし、２．０％を越えて添加する
とクリープ破断強さが極端に低下し、またＡｃ１１度が
下がり好ましくないので、添加量は１．０％を越え２６
０％とするが、好ましくは１゜０を越え１．５％までで
ある。0) Nickel Nickel is an austenite forming element and is effective in stabilizing the austenite phase during quenching and preventing the formation of the δ ferrite phase, but for this purpose it is necessary to add more than 1.0%. However, if it is added in an amount exceeding 2.0%, the creep rupture strength will be extremely reduced, and the AC11 degree will also be lowered, which is undesirable.
0%, but preferably more than 1°0 and up to 1.5%.

（９クロム クロムは高温環境下での酸化を防止するとともに、クリ
ープ破断強さの向上を図るのに必要な元素である。この
目的のためには８．０％以上の添加が必要であるが、１
３．０％を越えるとδフェライト相を生成するので、８
．０から１３．０％の範囲とするが、好ましくは９．５
から１２．０％である。(Chromium 9 is an element necessary to prevent oxidation in high-temperature environments and to improve creep rupture strength.For this purpose, it is necessary to add 8.0% or more. ,1
If it exceeds 3.0%, δ ferrite phase will be generated, so 8
．． The range is from 0 to 13.0%, preferably 9.5%.
12.0%.

■モリブデン モリブデンはクリープ破断強さの向上を図り、また焼戻
し脆化を防止するのに有効な元素であるが、そのために
は０．５％以上の添加が必要である。しかし、２．０％
を越えるとδフェライト相を生成しクリープ破断強ざや
靭性の低下をきたすので、０．５から２．０％とするが
、好ましくは、０．７から１．５％である。(2) Molybdenum Molybdenum is an effective element for improving creep rupture strength and preventing temper embrittlement, but for this purpose it is necessary to add 0.5% or more. However, 2.0%
If it exceeds .delta., a ferrite phase is formed and the creep rupture strength and toughness are lowered, so the amount is set at 0.5 to 2.0%, preferably 0.7 to 1.5%.

（７）バナジウム バナジウムはクリープ破断強さを向上させるのに有効な
元素である。この目的を達成するには０゜１％以上の添
加が必要であるが、０．３％を越えるとδフェライトを
生成し易くなるので、０．１から０．３％とするが、好
ましくは、０．１５から０．２９％である。(7) Vanadium Vanadium is an effective element for improving creep rupture strength. To achieve this purpose, it is necessary to add 0.1% or more, but if it exceeds 0.3%, it becomes easy to generate δ ferrite, so it is preferably added from 0.1 to 0.3%. , 0.15 to 0.29%.

０ニオブ、タンタル ニオブおよびタンタルはいずれも結晶粒を微細化して延
性、靭性を増す作用がある。さらに、これらニオブおよ
びタンタルは炭化物、炭窒化物を形成し、基地中に微細
に分散析出してクリープ特性を茗しく改善する。これら
の効果を得るためには、少なくとも一種以上の和が０．
３％を越えるように添加づることが必要であるが、この
和が０゜５％を越えるとδフェライトを生成し、また炭
化物が粗大に析出して好ましくない。よって添加量は０
．３を越え０．５％までとするが、好ましくは０．３を
越え０．４５％までである。Niobium, tantalum, and tantalum all have the effect of refining crystal grains and increasing ductility and toughness. Furthermore, these niobium and tantalum form carbides and carbonitrides, which are finely dispersed and precipitated in the matrix, and improve the creep characteristics in a subtle manner. In order to obtain these effects, the sum of at least one kind must be 0.
It is necessary to add more than 3%, but if this sum exceeds 0.5%, δ ferrite will be formed and carbides will precipitate coarsely, which is undesirable. Therefore, the amount added is 0
．． It is more than 3 and up to 0.5%, preferably more than 0.3 and up to 0.45%.

〈■窒素 窒素はフェライト相の生成を抑制するのに有効であり、
またニオブおよびタンタルの炭窒化物を形成するのに必
要な元素である。この目的のためにはＯ，，０１％以上
の添加が必要であるが、０９２％を越えるとピンホール
やブローホールを形成することがあり好ましくないので
、０．０１から０．２％とする。好ましくは、０．０３
から０゜０８％である。〈■Nitrogen Nitrogen is effective in suppressing the formation of ferrite phase,
It is also an element necessary to form carbonitrides of niobium and tantalum. For this purpose, it is necessary to add 0.01% or more, but if it exceeds 0.092%, pinholes and blowholes may form, which is undesirable, so the addition should be from 0.01 to 0.2%. . Preferably 0.03
It is 0°08% from

６のタングステン タングステンはモリブデンと同様にクリープ破断強さを
向上する作用があり、このためには０゜５％を越える添
加が必要であるが、２．０％を越えるとδフェライトを
生成するに至る。よって、添加量はＯ８５を越え２．０
％までとするが、好ましくは、０．８を越え１．５％ま
でである。Tungsten No.6 has the effect of improving creep rupture strength like molybdenum, and for this purpose it is necessary to add more than 0.5%, but if it exceeds 2.0%, it will not produce δ ferrite. reach. Therefore, the amount added exceeds O85 and is 2.0
%, preferably more than 0.8 and up to 1.5%.

（Ｉ？）はう素 はう素は焼入性を向上させるとともにクリープ破断強さ
を向上させるに必要な元素で、その効果を得るためには
０．０００５％以上の添加が必要であるが、逆に０．０
１％を越えて添加すると製造時に鍛造割れが生じ易くな
るので０００００５から０．０１％までとする。好まし
くは０゜０００８から０．００８％である。(I?) Boron is an element necessary to improve hardenability and creep rupture strength, and in order to obtain this effect it is necessary to add 0.0005% or more. , conversely 0.0
If it is added in excess of 1%, forging cracks are likely to occur during manufacturing, so the content should be from 000005 to 0.01%. Preferably it is 0°0008 to 0.008%.

本発明の１２Ｃｒ耐熱鋼は上記化学組成からなり、６５
０−℃程度の温度まで優れたクリープ特性を示すと同時
に、他の機械的性質は従来から存在する１２Ｃｒ耐熱鋼
に比して劣らない。したがって本発明の１２０ｒ耐熱鋼
は蒸気タービンの部品等の材料として適するが、そのよ
うな用途に用いる場合にはクリープ強度と共に十分な疲
労強度および靭性を備えることか必要であり、かかる要
求を満すため本発明の１２Ｃｒ耐熱鋼はフェライトを含
まない実質的に焼戻しマルテンサイト組織からなる。The 12Cr heat-resistant steel of the present invention has the above chemical composition, and has a 65%
It exhibits excellent creep properties up to temperatures of about 0-°C, and at the same time, other mechanical properties are comparable to conventional 12Cr heat-resistant steel. Therefore, the 120R heat-resistant steel of the present invention is suitable as a material for steam turbine parts, etc., but when used for such purposes, it is necessary to have sufficient fatigue strength and toughness as well as creep strength, and it is necessary to satisfy such requirements. Therefore, the 12Cr heat-resistant steel of the present invention substantially consists of a tempered martensitic structure that does not contain ferrite.

組織中にフェライトを生じさせないようにするには、上
記の範囲内で合金元素の添加量を調整すればよいが、後
述するように焼入れ温度を高くしてかつフェライトの生
成を防止するには、次式で定義されるクロム当量を６か
ら１１の範囲内にすることが望ましい。In order to prevent the formation of ferrite in the structure, the amount of alloying elements added may be adjusted within the above range, but as will be described later, in order to increase the quenching temperature and prevent the formation of ferrite, It is desirable that the chromium equivalent defined by the following formula be within the range of 6 to 11.

以下余白 （クロム当ｆｆ１）−−４ｏｘ　［％Ｃ］　−３０×　
１％Ｎ１−２Ｘ［％Ｍｎ１−４Ｘ［％Ｎｉｌ＋　［％Ｃ
ｒ］＋４Ｘ［％ＭＯ］＋６Ｘ［％Ｓｔ］＋１　１Ｘ　　
［％ＶＪ　　＋５Ｘ　　［％Ｎｂ　　］　　＋２．　５
×　［％Ｔａ　　］　　＋１．５Ｘ　　［％Ｗ］　　＋
４０Ｘ　　［％Ｂ］このように組成決定された本発明の
１２０ｒ耐熱鋼は、１０５０から１１５０℃の範囲のＩ
！麿に加熱保持してオーステナイト化した後急冷して焼
入れ、ついで６００〜７００℃の範囲の温度で焼もどし
を行うことにより実質的に焼戻しマルテンサイト組織と
なる。なお、この６００から７００℃の焼もどしの前に
残留オーステナイトの分解を目的に５００から６００℃
で焼もどしすることはさしつかえない。また、この温度
範囲内で温度を変えて２回行なうこともさしつかえない
。Below margin (chrome per ff1) -4ox [%C] -30×
1%N1-2X[%Mn1-4X[%Nil+ [%C
r]+4X[%MO]+6X[%St]+1 1X
[%VJ +5X [%Nb] +2. 5
× [%Ta] +1.5X [%W] +
40X [%B] The 120r heat-resistant steel of the present invention whose composition has been determined in this way has an I
! The material is heated and maintained until it becomes austenite, then rapidly cooled and quenched, and then tempered at a temperature in the range of 600 to 700° C., thereby substantially becoming a tempered martensitic structure. In addition, before this tempering at 600 to 700 degrees Celsius, heat treatment at 500 to 600 degrees Celsius is performed for the purpose of decomposing residual austenite.
It is okay to temper it. It is also possible to carry out the process twice at different temperatures within this temperature range.

前述したように１０５０から１１５０℃と高い温度でオ
ーステナイト化して焼入れすると、ニオブやタンタルな
どの炭化物、窒化物あるいは炭窒化物をより均一微細に
かつ多分に析出させることができる。なお、オーステナ
イト化温度は１０５０から１１５０℃の範囲であれば、
オーステナイト結晶粒は粗大化せず、またこのときクロ
ム当量が上記範囲にあるとフェライトが生成することも
防止できる。As mentioned above, by austenitizing and quenching at a high temperature of 1050 to 1150° C., carbides, nitrides, or carbonitrides such as niobium and tantalum can be precipitated more uniformly, finely, and abundantly. In addition, if the austenitization temperature is in the range of 1050 to 1150°C,
The austenite crystal grains do not become coarse, and if the chromium equivalent is within the above range, the formation of ferrite can also be prevented.

ここで、本発明に係る１２Ｏｒ耐熱鋼およびそれから構
成されて成る羽根、ボルトなどのタービン部品の製造に
ついて簡単に述べる。Here, the production of the 12Or heat-resistant steel according to the present invention and turbine parts such as blades and bolts made of the same will be briefly described.

まず、限定された組成範囲となるよう配合された原料は
、適当な炉、たとえば電気炉を用いて大気中あるいは真
空中で溶解される。溶解後、溶湯は適当な大きさおよび
形状を有するインゴットに造塊される。なお、このイン
ゴットを再びアーク溶解あるいはエレクトロスラグ溶解
すると、成分の均質化や不純物を低減する上で有効であ
る。First, raw materials blended to have a limited composition range are melted in air or vacuum using a suitable furnace, such as an electric furnace. After melting, the molten metal is agglomerated into ingots of appropriate size and shape. Note that arc melting or electroslag melting this ingot again is effective in homogenizing the components and reducing impurities.

次に、造塊されたインゴットは重油炉、電気炉あるいは
ガス炉等の加熱炉において約１１５０から１２００℃の
範囲の温度に加熱された後、通常の手法、たとえばプレ
ス鍛造、ハンマ鍛造のような方法により鍛造される。Next, the ingot is heated to a temperature in the range of about 1150 to 1200°C in a heating furnace such as a heavy oil furnace, an electric furnace, or a gas furnace, and then subjected to conventional methods such as press forging and hammer forging. Forged by method.

こうして鍛練された１２Ｃｒ耐熱鋼は、加熱炉においで
１０５０から１１５０℃の範囲の温度に加熱され、この
温度で全体が均一にオーステナイト化するまで保持され
た後、油中投入、水中投入あるいは衝風冷却などの方法
で急冷して焼入れされる。The 12Cr heat-resistant steel thus forged is heated in a heating furnace to a temperature in the range of 1050 to 1150°C, maintained at this temperature until the whole becomes uniformly austenitized, and then placed in oil, water, or blasted. It is rapidly cooled and hardened using methods such as cooling.

しかる後この１２　Ｏｒ耐熱鋼は、加熱炉において６０
０から７００℃の範囲の温度に加熱保持して焼戻しされ
、その［ｌ織は焼戻しマルテンサイトとなる。なめ、焼
戻しに際しては、焼入れ時の残留オーステナイト相を分
解することを目的に、上記のように６００から７００’
Ｃにおける焼戻しを行なう前に、まずそれより低い５０
０がら６００℃の範囲の温度に加熱保持した後引続き６
００がら７００℃において焼戻しすることもあるし、ま
たこの６００から７００’Ｃの範囲において濃度を変え
て２回の焼戻しを行なうこともある。This 12 Or heat-resistant steel is then heated to 60
It is heated and tempered at a temperature in the range of 0 to 700°C, and the weave becomes tempered martensite. During tanning and tempering, the temperature is 600 to 700' as mentioned above, in order to decompose the residual austenite phase during quenching.
Before tempering at C, first lower than 50
After heating and holding at a temperature in the range of 0 to 600°C, continue to 6
Tempering may be carried out at temperatures ranging from 0.00 to 700'C, or tempering may be carried out twice at varying concentrations within this range of 600 to 700'C.

こうして得られた１２ｃ「耐熱鋼は、たとえばタービン
部品等の所望の形状に切削加工して成形される。なお、
羽根の場合には鍛練したビレットを適当な大ぎさに切断
後、１１ｏｏがら１２００℃稈度の温度に加熱し型鍛造
して羽根形状に成形してから焼入れ、焼戻しを行ない、
次いで最終寸法に機械加工することもある。The 12c heat-resistant steel thus obtained is cut and formed into a desired shape, such as a turbine part.
In the case of blades, the forged billet is cut into appropriate sizes, heated to a temperature of 110°C to 1200°C, die-forged to form a blade shape, and then quenched and tempered.
It may then be machined to final dimensions.

［発明の実施例］ 本発明は以下に述べる実施例および比較例についての試
験Ｍ！ｉから一層明瞭に理解される。[Examples of the Invention] The present invention was carried out in Test M! regarding the Examples and Comparative Examples described below. It is more clearly understood from i.

実施例１ 表１の実施例１に示す合金組成となるように原料を配合
して高周波真空溶解炉で溶解後、金型に鋳込んでインゴ
ットを得た。なお、原料の配合に際し′ｇ１ｇの添加は
Ｆｅ　−Ｃｒ　−Ｎ系の母合金で行なった。次いでこの
インゴットの表面を機械加工で削り落とした後、重油炉
に装入し、１２００℃に加熱してハンマ鍛造・を行ない
、直径３Ｑｍｍの丸棒に鍛伸した。Example 1 Raw materials were blended to have the alloy composition shown in Example 1 in Table 1, melted in a high frequency vacuum melting furnace, and then cast into a mold to obtain an ingot. In addition, when blending the raw materials, 1 g was added to a Fe-Cr-N base alloy. Next, the surface of this ingot was machined and then charged into a heavy oil furnace, heated to 1200° C., hammer forged, and forged into a round bar with a diameter of 3 Q mm.

こうして得られた丸棒を後述する各試験の試験片が採取
できる良さに切断し、その夫々を電気炉において１１０
０℃に２時間加熱保持し、しかる後室編の油に投入して
焼入れし、引続いて電気炉にて６５０℃に３時間加熱保
持して焼戻しだ。The round bar thus obtained was cut to a size that would allow specimens to be collected for each test described below, and each was placed in an electric furnace at 110°C.
It was heated and held at 0°C for 2 hours, then put into a chamber of oil for quenching, and then heated and held at 650°C for 3 hours in an electric furnace for tempering.

熱処理を終えた各素材を機械加工して試験片を作成し、
それぞれの試験片を用いて、引張試験、クリープ破断試
験を行なった。これらの試験結果は表２に示しである。Each material that has been heat treated is machined to create a test piece.
A tensile test and a creep rupture test were conducted using each test piece. The results of these tests are shown in Table 2.

引張試験は室温で行ない、表２には引張強さおよび切断
後の伸び、絞りを表しである。またクリープ破断試験は
温度および荷重を変えて二通りの条件で行ない、表中に
それぞれの条件で破断に至るのに要した時間を示した。The tensile test was conducted at room temperature, and Table 2 shows the tensile strength, elongation after cutting, and reduction of area. The creep rupture test was conducted under two conditions, varying the temperature and load, and the time required to reach rupture under each condition is shown in the table.

実施例２−４ 実施例２−４についてもそれぞれ実施例１と同様の方法
で試験片を作成し試験を行なった。これら実施例２−４
の合金組成を表１に、試験結果を表２に示しである。Example 2-4 For Examples 2-4, test pieces were prepared and tested in the same manner as in Example 1. These Examples 2-4
The alloy composition is shown in Table 1, and the test results are shown in Table 2.

比較例 比較例１．２についても上記と同様の方法で試験片を作
成し試験を行なった。ただしこれら比較例は表１に示さ
れるようにその合金組成には本発明の１２Ｏｒ耐熱鋼に
必須の元素であるほう素、タングステン、或いはニオブ
およびタンタルが含有されていない。ここで比較例１は
従来がら用いラしているＨ４６に、また比較例２はいわ
ゆる４２２と呼ばれる耐熱鋼にそれぞれ相当している。Comparative Example For Comparative Example 1.2, test pieces were prepared and tested in the same manner as above. However, as shown in Table 1, these comparative examples do not contain boron, tungsten, niobium, or tantalum, which are essential elements for the 12Or heat-resistant steel of the present invention, in their alloy compositions. Here, Comparative Example 1 corresponds to H46, which has been conventionally used, and Comparative Example 2 corresponds to heat-resistant steel called 422.

これら比較例の試験結果は表２の下段に示した。The test results of these comparative examples are shown in the lower part of Table 2.

表２に示した試験結果から、本発明に係る１２Ｃｒ耐熱
鋼である実施例１−４は、６００℃、６５０℃のいずれ
の温度においても比較例に比べ格段に優れたクリープ破
断特性を示すことが明らかである。しかも、常温におけ
る引張試験では実施例１−４と比較例１．２は同程度の
引張強さを示し、切断後の伸び、絞りについては実施例
１−４に方が幾分優れた値を示していることが理解され
る。From the test results shown in Table 2, Example 1-4, which is the 12Cr heat-resistant steel according to the present invention, exhibits significantly superior creep rupture properties compared to the comparative example at both temperatures of 600°C and 650°C. is clear. Moreover, in a tensile test at room temperature, Example 1-4 and Comparative Example 1.2 showed similar tensile strength, and Example 1-4 had somewhat better values for elongation and reduction of area after cutting. What is being shown is understood.

［発明の効果］ 以上のとおり、本発明の１２０ｒ耐熱鋼は延性および靭
性を損うことなくクリープ特性の向上を実現したもので
あって、タービンの部品等の材料としてその価値はきわ
めて大きいものである。[Effects of the Invention] As described above, the 120R heat-resistant steel of the present invention has improved creep properties without impairing ductility and toughness, and has extremely high value as a material for turbine parts. be.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）重量で０．０５から０．２５％までの炭素、重量
で０．２を越え１．０％までのシリコン、重量で１．０
以下のマンガン、重量で１．０を越え２．０％までのニ
ッケル、重量で８．０から１３．０％までのクロム、重
量で０．５から２．０％までのモリブテン、重量で０．
１から０．３％までのバナジウム、さらにニオブおよび
タンタルのうちから選ばれた少なくともいずれか一種を
重量で合計０．３を越え０．５％まで、重量で０．０１
から０．２％までの窒素、重量で０．５を越え２．０％
までのタングステン、重量で０．０００５から０．０１
％までのほう素、残部が基本的に鉄よりなり、実質的に
焼戻しマルテンサイト組織であることを特徴とする１２
Ｃｒ耐熱鋼。(1) Carbon from 0.05 to 0.25% by weight, silicon more than 0.2 to 1.0% by weight, 1.0% by weight
Manganese up to and including 1.0 to 2.0% by weight of nickel, 8.0 to 13.0% by weight of chromium, 0.5 to 2.0% by weight of molybdenum, 0 by weight ．．
1 to 0.3% vanadium, and at least one selected from niobium and tantalum, totaling more than 0.3% by weight and up to 0.5%, and 0.01% by weight
Nitrogen from up to 0.2%, over 0.5 to 2.0% by weight
Tungsten up to 0.0005 to 0.01 by weight
12% boron, the balance essentially consisting of iron and having a substantially tempered martensitic structure.
Cr heat-resistant steel. （２）重量で０．０８から０．１５％までの炭素、重量
で０．２１から０．６％までのシリコン、重量で０．３
から０．８％までのマンガン、重量で１．０を越え１．
５％までのニッケル、重量で９．５から１２．０％まで
のクロム、重量で０．７から１．５％までのモリブデン
、重量で０．１５から０．２９％までのバナジウム、さ
らにニオブおよびタンタルのうちから選ばれた少なくと
もいずれか一種を重量で合計０．３を越え０．４５％ま
で、重量で０．０３から０．０８％までの窒素、重量で
０．８から１．５％までのタングステン、重量で０．０
００８から０．００８％までのほう素、残部が基本的に
鉄よりなる特許請求の範囲第１項記載の１２Ｃｒ耐熱鋼
。(2) 0.08 to 0.15% carbon by weight, 0.21 to 0.6% silicon by weight, 0.3% by weight
Manganese from up to 0.8%, exceeding 1.0 by weight and 1.
up to 5% nickel, chromium from 9.5 to 12.0% by weight, molybdenum from 0.7 to 1.5% by weight, vanadium from 0.15 to 0.29% by weight, and also niobium. and at least one selected from tantalum in a total amount exceeding 0.3 to 0.45% by weight, nitrogen from 0.03 to 0.08% by weight, and nitrogen from 0.8 to 1.5% by weight Tungsten up to %, 0.0 by weight
12Cr heat-resistant steel according to claim 1, comprising from 0.008 to 0.008% boron, the remainder essentially iron. （３）蒸気タービンの羽根に適用される特許請求の範囲
第１項記載の１２Ｃｒ耐熱鋼。(3) The 12Cr heat-resistant steel according to claim 1, which is applied to blades of steam turbines. （４）蒸気タービン用ボルトに適用される特許請求の範
囲第１項記載の１２Ｃｒ耐熱鋼。(4) The 12Cr heat-resistant steel according to claim 1, which is applied to a bolt for a steam turbine.