JPS5853712B2 - 焼戻軟化抵抗性にすぐれたクロム・モリブデン鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は焼戻軟化抵抗性にすぐれたクロム・モリブデン
鋼に係り、特に高温長時間の焼戻によっても所定の常温
および高温強度と靭性を兼備した圧力容器用Ｃｒ−Ｍｏ
鋼に関する。

近年、Ｃｒ■０鋼に代表される圧力容器用鋼の焼戻およ
び応力除去焼鈍は益々高温長時間化し、ジョフエーホロ
モン（Ｊ ｏｆｆｅ −Ｈｏｌｌｏｍｏｎ ）によって
示された公知のパラメータＴ （２０＋１ｏｇ ｔ）が
２２×１０３に達する。

ここにＴ：焼戻絶対温度（０Ｋ） ｔ：焼戻所要時間（ｈｒ ） この高温長時間の焼戻もしくは応力除去焼鈍条件の場合
、例えばＣｒ：２．２５％、Ｍｏ ： １％を含有する
２３ＡＣｒ ＩＭ□鋼の如き従来鋼では常温における
引張強さは、焼ならし一焼戻、もしくは焼入−焼戻の熱
処理後で４５ｋｇ／ｍｍ程度であり、アメリカＡＳＴＭ
規格Ａ３８７、グレード２２、クラス２の最小値である
５ ２．５ ｋｇ／ｍｍをも満足しない欠点があり、こ
れを満足するにはＣｒ ： ３％以上のＡ３８７、グレ
ード２１の高合金鋼を必要とし、その結果製造コストの
上昇を招くこととなる。

本発明の目的は、Ｃｒ−Ｍｏ鋼に焼ならし、もしくは焼
入を施し、その後高温長時間の焼戻を行ってもなお要求
される常温ならびに高温強度を有し、しかも靭性を損な
うことのない焼戻軟化抵抗性にすぐれたＣｒ−Ｍｏ鋼を
提供するにある。

本発明において成分を限定した理由を説明する。

Ｃ： Ｃは０．０８％未満では所要の引張強さが得られず、一
方０．２１％を越えると溶接性および靭性を阻害するの
で０．０８〜０，２１％の範囲に限定した。

Ｓｉ ： Ｓｉは０．１０％未満では鋼の脱酸が不十分となり、一
方０．８％を越えると炭化物析出挙動に対して飽和状態
となりコスト上昇を招くので０．１〜０．８％とした。

Ｍｎ： Ｍｎは０．３％未満では所要の引張強さと靭性が得られ
ず、一方１．５％を越えると溶接性の劣化および力目玉
性の劣化を生ずるので０．３〜１．５％の範囲とした。

Ｐ： Ｐは０．０１５％を越えると靭性の労作を生ずるので０
．０１５％以下とすべきである。

Ｓ： Ｓは０．０１０％を越えると靭性の劣化を生ずるので０
．０１０％以下とすべきである。

Ｃｕ： Ｃｕは析出硬化に有効な成分であるが、０．１％未満で
は効果がなく、一方０．５％を越えると靭性の劣化を生
ずるので０．１〜０．５％の範囲とした。

Ｎｉ ： Ｎｉは単独では焼もどし軟化抵抗には効果はないが、Ｃ
ｕとの複合により大きな軟化抵抗を有する。

しかし０．１％未満ではその効果がなく０．５％を越え
るとコストの上昇を招くので０．１〜０．５％の範囲に
限定した。

Ｃｒ： Ｃｒは０．５％未満では焼入性が悪くなり、一方６％を
越えるとその強度靭性は飽和し、コストの上昇を招くの
で０．５〜６．０％とした。

Ｍｏ： Ｍｏは０．４％未満では所要の炭化物析出に寄与がなく
、一方１．２％を越えると溶接性を阻害すると同時にコ
スト上昇を生ずる結果となり、好ましくないので０．４
〜１，２％とした。

５ｏｌＡｌ ： ５ｏｌＡ１（酸可溶性アルミニウム）は０．００３％※
※未満では靭性の劣化を生じ、一方０．０８％を越える
と鋼の清浄度を悪くすると同時にクリープ強度の劣化を
生ずるので０．００３〜０．０８％の範囲に限定した。

かくの如く、本発明鋼は焼戻軟化抵抗性を向上させるた
めに微量のＳｉおよびＣｕ 、 Ｎ ｉの複合効果によ
り微細なＭｏｚＣタイプの炭化物を密度濃く析出させる
ことができたもので、この点が本発明の大きな特徴であ
る。

本発明の実施例を従来鋼と対比して添附図面を参照して
説明する。

第１表に供試鋼Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅの化学成分を示し、
第２表に供試鋼Ｆ、Ｇ、Ｈ１■の化学成分を示した。

第１表においてＡ、Ｂ鋼は本発明鋼、Ｃ鋼は焼ならし焼
戻し処理の２３ＡＣｒ １％ＭＯ鋼、Ｄ鋼は低Ｓｉ系
の２ ％ Ｃｒ １％Ｍｏ鋼、Ｅ鋼は焼入れ焼戻し処
理の２３Ａ％Ｃｒ−１％ＭＯ鋼にして、Ｃ−Ｅ鋼は共に
従来周知の板厚２００ｍｍ最犬の２３ＡＣｒ−１％Ｍｏ
圧力容器用鋼板である。

前記すべての供試鋼板を焼ならしくＥ鋼は水焼入れ）後
、６００〜７６０℃で焼戻した場合の引張試験およびシ
ャルピー衝撃試験から得られた機械的性質は第１図、第
２図に示すとおりである。

第１図及び第４図より本発明鋼は従来鋼と比較してＴ
（２０＋１ｏｇ ｔ ）で代表される焼戻し条件が２０
Ｘ１０３より大きくなるとその効果を発揮し、７６０℃
ｘ２０Ｈｒ（焼戻し条件Ｔ（２０＋ｌｏｇ ｔ ） −
２２Ｘ １０３）の如く高温長時間の焼戻しにも拘らず
その引張強さは従来鋼より１０ｋｇ／ｍｉ以上も高く焼
戻し軟化抵抗にすぐれていることが明らかである。

また、第２図及び第５図より本発明鋼は高温長時間の焼
戻し条件でも従来鋼と同等以上のシャルピー破面遷移温
度（ｖＴｓ）を有し、高強度かつ高靭性の材料であるこ
とが確認された。

第３図は本発明鋼および従来鋼の１００００倍電子顕微
鏡組織写真である。

第３図より明らかな如く、本発明はＭＯ２Ｃタイプの微
細炭化物が密度濃（析出しており、析出硬化に寄与する
炭化物形態および分布について従来鋼にみられない新し
い特徴を呈していることがわかる。

上記実施例よす叫らかな如く、本発明鋼は従来鋼に比較
して次の如き著しい効果を収めることができた。

（イ）本発明鋼は例えば７６０Ｘ２０Ｈｒという高温長
時間の焼戻し条件下においても従来鋼よりもその引張強
さが１０ｋｇ／ｍｔ？を以上も高（、かつ靭性も従来鋼
と同等以上であって強度と靭性を兼備する焼戻軟化抵抗
性にすぐれたＣｒ−ＭＯ鋼である。

（ロ）本発明鋼は焼戻し軟化抵抗の向上に際し適量添加
の（Ｓｉ）、（Ｃｕ ）、（Ｎｉ）の複合効果により微
細なＭＯ２Ｃタイプの炭化物を密度濃く析出させること
ができ、従来鋼からのコスト上昇を最小限に抑制するこ
とが可能であり、逆に従来は焼戻し軟化抵抗の向上に高
合金鋼種を用いていたことを考慮すると大幅なコスト低
減を可能とした。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例（Ａ鋼、Ｈ鋼）と従来鋼（Ｃ，
Ｄ、Ｈ鋼）との焼戻条件Ｔ（２０＋１ｏｇｔ）ＸＩＯ”
と引張強さとの関係を対比する相関図、第２図は本発明
の実施例（Ａ鋼、Ｈ鋼）と従来鋼（Ｃ，Ｄ、Ｈ鋼）との
第１図と同様の焼戻条件とシャルピー破面遷移温度ｖＴ
ｓとの関係を対比する相関図、第３図Ａ、Ｂはそれぞれ
本発明鋼および従来鋼の組織を示す１００００倍電子顕
微鏡写真である。 また第４図は本発明の実施例（Ｆ鋼、Ｈ鋼）と従来鋼（
Ｇ鋼、■鋼）との焼戻条件と引張強さとの関係を対比す
る相関図、第５図は本発明の実施例（Ｆ鋼、Ｈ鋼）と従
来鋼（Ｇ鋼、■鋼）との焼戻条件とシャルピー破面遷移
温度との関係を対比する相関図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量比にてＣ：０．０８〜０．２１％、Ｓｉ：０．
   １〜０．８％、Ｍｎ ： ０．３〜１．５％、Ｐ：０．
   ０１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｕ ： ０．
   １〜０．５％、Ｎｉ ： ０．１〜０．５％、Ｃｒ ：
   ０．５〜６．０％、Ｍｏ ： ０．４〜１．２％、５
   ｏｌＡ１ ： ０．００３〜０．０８％を含有し、残
   部は実質的にＦｅより成り、高温長時間の焼戻によって
   も所定の常温および高温強度と靭性を有することを特徴
   とする焼戻軟化抵抗性にすぐれたクロム・モリブデン鋼
   。