JPH0152464B2

JPH0152464B2 -

Info

Publication number: JPH0152464B2
Application number: JP11646084A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Mori; Jiro Kunya; Isao Masaoka
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-06-08
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1989-11-08
Also published as: JPS60262944A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕本発明は、高耐食性マルテンサイト系ステンレ
ス鋳鋼に係り、特に原子炉等の高温高圧水中にお
いて使用されるインペラ、デイフユーザ、ケーシ
ングなどの材料として好適な高耐食性マルテンサ
イト系ステンレス鋳鋼に関するものである。〔発明の背景〕従来、水中において使用されるインペラ、デイ
フユーザ、ケーシングなどは耐食性、強度、靭性
の観点から、13％Cr系マルテンサイト系ステン
レス鋳鋼が主に使用されている。特に、原子炉等
の高温水中において使用される場合には、高温強
度、補修溶接の難易性および応力除去焼なまし特
性等からNiを含む13％Cr系マルテンサイト系ス
テンレス鋳鋼が多用される傾向にある。しかしながら、上述したNiを含む13％Cr系マ
ルテンサイト系ステンレス鋳鋼は原子炉環境を模
擬した高温高圧純水中で低ひずみ速度引張試験
（以下、SSRT試験と称す）を実施すると、応力
腐食割れ（以下、SCCと略記する）を起し、実用
上問題を有していた。〔発明の目的〕本発明の目的は、高温高圧水中の耐SCC性が良
好で、しかも高強度、高靫性で溶接の容易な13％
Crマルテンサイト系ステンレス鋳鋼を提供する
にある。〔発明の概要〕本発明に係る高耐食性マルテンサイト系ステン
レス鋳鋼は、重量比にてＣ：0.02〜0.07％、Si：
0.1〜0.25％、Mn：0.1〜0.4％、Cr：11〜15％、
Ni：３〜６％およびMo：2.6％以下を含有し、
特にSi＋１／２Mn量が0.4％以下であり、残部がFe および不可避不純物からなることを特徴としてい
る。一般に、13％Crマルテンサイト系ステンレ
ス鋳鋼は、溶解−製練の際に脱酸、脱硫する目的
でSiおよびMnが付加され、通常Si0.3〜0.6％およ
びMn0.5〜0.8％程度が含有されている。本発明は高耐食性で、高強度、高靭性でかつ溶
接性の容易な13％Crマルテンサイト系ステンレ
ス鋳鋼を得るため、SiおよびMnの含有量を0.25
％以下および0.40％以下におさえ、SCC感受性を
示さないように改善すると共に、288℃の原子炉
環境模擬試験液において、従来材料（伸び10％）
に比べて約50％高い伸び15％に改良したものであ
る。次に、本発明に係るNiを含むマルテンサイト
系ステンレス鋳鋼の化学成分を上記のように限定
した理由は次の通りである。Ｃ：0.02〜0.07％ＣはFe−Cr合金のオーステナイト領域を拡大
し、焼入性を高めると共に、強さに付与する元素
であるが、0.02％以下ではその効果が小さい一
方、0.07％を越えると、Crと結合して炭化物を生
成し、耐食性を著しく害するばかりでなく、溶接
性が悪くなるので、Ｃは0.02〜0.07％の範囲に限
定した。特に強度面から最も好ましい範囲として
は0.04〜0.06％の範囲である。 Si：0.4％以下 Siは脱酸剤として付加し、基地を強化するが、
SCC感受性に悪い影響を与える主要な元素であ
り、そのため上限を0.4％とした。また、Siは溶
鋼の湯流れに大きく影響するため、精密な型に鋳
込むためには、下限値は0.1％以上とすることが
好ましい。 Mn：0.80％以下 Mnは製練の際、脱酸および脱硫剤として必要
な元素であり、かつ基地を強化するが、Siと同様
にSCC感受性に悪い影響を及ぼす主な元素である
ため、Mn付加量の上限を0.80％とした。また、
Mnの下限値は脱硫効果を考慮して硫黄の含有値
（0.01％）に対して約10倍の0.1％以上は必要であ
る。ただし、SiおよびMnはSCC感受性を小さく
する観点から、Si＋１／２Mn量が0.4％以下に調整する必要がある。 Cr：11〜15％ Crは鋼の焼入性を増し、強度を上げるのに重
要な元素である。また、腐食環境の下でステンレ
ス鋼の表面を不働態化する作用を有する元素であ
つて、ステンレス鋼の耐食性を向上させるのに不
可欠の元素である。その含有量は11％以下ではそ
の効果が小さい一方、15％を越えるとデルタフエ
ライトが析出し、脆くなるのでCrの量は11〜15
％とした。 Ni：３〜６％ NiはＣと同様にオーステナイト生成元素であ
つて、焼入性を増加すると共に、強度を上げ、さ
らに残留オーステナイトを生じて靭性を増すと同
時に、溶接性を向上させる元素である。Ni量が
３％以下ではこのような効果が小さい。また、６
％を越えると残留オーステナイト量（以下、r_R量
という）が増えて強度が低下するので、Ni量は
３〜６％範囲に限定した。 Mo：2.6％以下 Moは強度および耐食性を増すのに必要な元素
であるが、Mo量の増加と共に靭性が徐々に低下
し、2.6％を越えると急速に靭性が低下するので、
Mo量の上限は2.6％とした。一般に、含Ni13％Crマルテンサイト系ステン
レス鋼は、Ni量および焼入、焼もどし温度によ
つて残留オーステナイト量（r_R量）が異つてい
る。例えば３％Ni量を含む13％Cr鋼では、630℃
焼もどし処理でr_R量は約10％であり、Ni量が６
％になると、600℃の焼もどしではr_R量は40％と
高くなる。 r_R量はNi量によつて変化し、Ni量を一定とし
r_R量が最大となる焼もどし温度（靭性が最大とな
る温度）の前後ではr_R量が急激に変化する。この焼もどし温度は13％Cr系鋼の組織図にお
けるAc₁〜Ac₃変態区間、すなわちα−γ二相領
域の間である。そして焼もどし後の金属組織は主
に焼もどしマルテンサイトであつて、一部Ni量
によつて残留オーステナイト相が生成する。この焼もどし後の冷却過程では、微量の焼入れ
マルテンサイトが生成するが、組織上では判別は
困難である。このように、Ac₁変態点以上で焼もどすことに
よつて、高温焼もどしマルテンサイトの生成を利
用して高強度、高靫性化を図つている。しかし、
鋳鋼品となると、靭性が低下するという問題があ
る。そこで、靭性の低下の少ないもので、かつ耐
SCC性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼と
しては主要な化学成分をそれほど変えることな
く、特にSiおよびMn量を調整させることによつ
て、高温水中で耐食性、強度、溶接性、および靭
性に優れたものを開発することができた。以下、本発明の実施例を詳細に説明する。＜実施例１＞第１表に示す化学組成の13％Cr系鋼（本発明
鋼と比較鋼）を19種溶製して造塊した後、1000℃
×5hの拡散処理を施し、焼入（950℃×2h→Ａ，
Ｃ）および焼もどし（620℃×5h→Ａ，Ｃ）を実
施した。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、高温高圧水中に
おいてもSCCを防止することができ、かつ腐食損
傷から起る腐食疲労等を防止することができる高
耐食性マルテンサイト系ステンレス鋳鋼を提供す
ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は13％Crマルテンサイト系ステンレス
鋳鋼の高温水中のSCC感受性の有無とSiおよび
Mn付加量との関係を示す線図、第２図は本発明
鋼および比較鋼の伸び率とSCC感受性の有無を示
す線図、第３図はSi量を種々変えてMn量と伸び
率との関係を示す線図、第４図はSi量と伸び率と
の関係を示す線図、第５図は13％Crマルテンサ
イト系ステンレス鋳鋼の（Si＋１／２Mn）量と伸び率との関係を示す線図、第６図はABWRに用い
るインターナルポンプの概要断面図である。１……インペラ、２……デイフユーザ、３……
スタンドボルト、５……ポンプシヤフト、６……
モータ。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比にてＣ：0.02〜0.07％、Si：0.4％以
下、Mn：0.8％以下、Cr：11〜15％、Ni：３〜
６％およびMo：2.6％以下を含有し、Si＋１／２Mn 量が0.4％以下であり、残部Feおよび不可避的不
純物からなることを特徴とする高温高圧水中の高
耐食性マルテンサイト系ステンレス鋳鋼。２特許請求の範囲第１項において、前記高耐食
性マルテンサイト系ステンレス鋼は、288℃の原
子炉環境模擬試験液において低ひずみ速度引張試
験でSCC破面率が０％を示し、かつ伸びが14％以
上を有することを特徴とする高温高圧水中の高耐
食性マルテンサイト系ステンレス鋳鋼。