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JP2021195602A - Low-alloy heat-resistant steel - Google Patents

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JP2021195602A
JP2021195602A JP2020104010A JP2020104010A JP2021195602A JP 2021195602 A JP2021195602 A JP 2021195602A JP 2020104010 A JP2020104010 A JP 2020104010A JP 2020104010 A JP2020104010 A JP 2020104010A JP 2021195602 A JP2021195602 A JP 2021195602A
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Abstract

To provide a low-alloy heat-resistant steel that is excellent in toughness at low temperature and creep strength at high temperature.SOLUTION: Provided is a low-alloy heat-resistant steel that contains, in mass%, C: 0.04 to 0.10%, Si: 0.01 to 0.50%, Mn: 0.10 to 0.60%, Cr: 1.75 to 3.00%, Mo: 0.01 to 0.30%, W: 1.20 to 2.00%, V: 0.10 to 0.50%, Nb: 0.01 to 0.10%, Ti: 0.005 to 0.020%, Al: 0.005 to 0.030%, B: 0.0005 to 0.0060%, N: 0.0010 to 0.0050%, P, S, selectively contains Ni, Cu, Ta, Co, La, Ce, Y, Ca, Zr, and Mg, the balance consists of Fe and impurities, and that satisfies the following equations (1) and (2), contains TiN, and the average circle-equivalent diameter of TiN is 3.0 μm or less. Ti(%)/48-N(%)/14≥0 -- equation (1) Ti(%)×N(%)≤9.0×10-5 -- equation (2).SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、低合金耐熱鋼に関する。 The present disclosure relates to low alloy heat resistant steels.

ボイラ、化学工業、原子力用等の高温耐熱耐圧部材としては、オーステナイトステンレス鋼、Cr含有量が9〜12%の高Crフェライト鋼、Cr含有量が3%以下である低合金鋼及び炭素鋼が用いられている。これらは対象となる部品の使用温度、圧力などの使用環境と経済性を考慮として適宜選択される。 As high temperature heat resistant pressure resistant members for boilers, chemical industry, nuclear power, etc., austenite stainless steel, high Cr ferritic steel with Cr content of 9 to 12%, low alloy steel with Cr content of 3% or less, and carbon steel are used. It is used. These are appropriately selected in consideration of the usage environment and economy such as the operating temperature and pressure of the target component.

上記の材料の中でCr含有量が3%以下の低合金鋼の特徴は、Crを含有しているために炭素鋼に比べて耐酸化性、高温耐食性及び高温強度に優れること、オーステナイトステンレス鋼に比べ格段に安価で、かつ熱膨張係数が小さく、応力腐食割れをおこさないこと、さらに高Crフェライト鋼に比べても安価で、靱性、熱伝導性及び溶接性に優れることにある。 Among the above materials, low alloy steels with a Cr content of 3% or less are characterized by being superior in oxidation resistance, high temperature corrosion resistance and high temperature strength compared to carbon steel because they contain Cr, and ferritic stainless steel. It is much cheaper than the above, has a small thermal expansion coefficient, does not cause stress corrosion cracking, is cheaper than high Cr ferritic steel, and is excellent in toughness, thermal conductivity and weldability.

低合金鋼の代表として、SCMV4またはSTBA24(2.25Cr−1Mo鋼)、SCMV3またはSTBA22(1.25Cr−0.5Mo鋼)などがJIS規格にあり、通常Cr−Mo鋼と総称されている。
特許文献1には、高温強度を向上させる目的で析出強化元素などを添加した鋼が提案されている。
As representatives of low alloy steels, SCMV4 or STBA24 (2.25Cr-1Mo steel), SCMV3 or STBA22 (1.25Cr-0.5Mo steel) are in the JIS standard and are usually collectively referred to as Cr-Mo steel.
Patent Document 1 proposes steel to which a precipitation strengthening element or the like is added for the purpose of improving high temperature strength.

また、特許文献2には、Moに替わってWを添加することにより、Cr−Mo鋼よりも高温耐酸化性、耐食性及び高温強度が改善され、高Crフェライト鋼やオーステナイトステンレス鋼に代替して使用できる低Cr耐熱鋼に関する技術が提案されている。 Further, in Patent Document 2, by adding W instead of Mo, high temperature oxidation resistance, corrosion resistance and high temperature strength are improved as compared with Cr-Mo steel, and the high Cr ferrite steel and austenite stainless steel are replaced. Techniques for low Cr heat resistant steels that can be used have been proposed.

特許文献3、及び特許文献4には、Ti及びNの量を制御することにより、クリープ強度及び靱性を改善した低合金耐熱鋼が開示されている。 Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose low alloy heat-resistant steels having improved creep strength and toughness by controlling the amounts of Ti and N.

特許文献5には、高いクリープ強度かつ耐焼戻し脆化及び耐SR割れ性に優れた、低合金耐熱鋼が提案されている。 Patent Document 5 proposes a low alloy heat-resistant steel having high creep strength, tempering embrittlement resistance, and SR crack resistance.

特開昭57−131349号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-131349 特開平2−217438号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-217438 特開平4−268040号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-268040 特開平8−225884号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-225884 特開2001−262268号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-262268

ボイラ、化学工業、原子力用等の高温耐熱耐圧部材として使用される低合金耐熱鋼には、より優れたクリープ強度及び靱性を有することが求められる。しかしながら、本発明者らが検証を行った結果、特許文献1〜5のいずれにおいても、改善の余地が残されていることが明らかとなった。 Low alloy heat resistant steels used as high temperature heat resistant pressure resistant members for boilers, chemical industry, nuclear power, etc. are required to have more excellent creep strength and toughness. However, as a result of verification by the present inventors, it became clear that there is room for improvement in any of Patent Documents 1 to 5.

具体的には、高温耐熱耐圧部材として使用される低合金耐熱鋼は、反応プロセス中の高温条件に耐え得るべく、高温でのクリープ強度の向上が求められる。また、上記の低合金耐熱鋼が、寒冷地で使用される場合を考慮すると、低温環境下においてさらに優れた靱性を示すこと、つまり、低温での靱性の向上が求められる。 Specifically, low alloy heat-resistant steel used as a high-temperature heat-resistant pressure-resistant member is required to have improved creep strength at high temperatures in order to withstand high-temperature conditions during the reaction process. Further, considering the case where the above-mentioned low alloy heat-resistant steel is used in a cold region, it is required to exhibit further excellent toughness in a low temperature environment, that is, to improve the toughness at a low temperature.

本開示の目的は上記の問題を解決し、Cr含有量が3%以下の低合金鋼の利点を生かすことを前提として500℃以上といった高温でのクリープ強度(以下、単に「クリープ強度」ともいう。)及び低温での靱性(以下、単に「靱性」ともいう。)に優れた低合金耐熱鋼を提供することである。 The object of the present disclosure is to solve the above problems and to take advantage of the low alloy steel having a Cr content of 3% or less, and to take advantage of the creep strength at a high temperature of 500 ° C. or higher (hereinafter, also simply referred to as "creep strength"). ) And low alloy heat resistant steel having excellent toughness at low temperature (hereinafter, also simply referred to as "toughness").

課題を解決するための手段は、次の態様を含む。 Means for solving the problem include the following aspects.

<1>
質量%で、
C:0.04〜0.10%、
Si:0.01〜0.50%、
Mn:0.10〜0.60%、
Cr:1.75〜3.00%、
Mo:0.01〜0.30%、
W:1.20〜2.00%、
V:0.10〜0.50%、
Nb:0.01〜0.10%、
Ti:0.005〜0.020%、
Al:0.005〜0.030%、
B:0.0005〜0.0060%、
N:0.0010〜0.0050%、
P:0.030%以下、
S:0.010%以下、
Ni:0〜0.40%、
Cu:0〜0.40%、
Ta:0〜0.10%、
Co:0〜1.0%、
La:0〜0.20%、
Ce:0〜0.20%、
Y:0〜0.20%、
Ca:0〜0.20%、
Zr:0〜0.20%、及び
Mg:0〜0.050%
を含み、残部がFe及び不純物からなり、下記の式(1)及び式(2)を満たす化学組成を有し、
TiNを含み、前記TiNの平均円相当径が3.0μm以下である低合金耐熱鋼。
Ti(%)/48−N(%)/14≧0・・・式(1)
Ti(%)×N(%)≦9.0×10−5・・・式(2)
<2>
前記化学組成は、下記の式(3)を満たし、
Al−Ti複合酸化物を含み、前記Al−Ti複合酸化物の平均円相当径が3.0μm以下である<1>に記載の低合金耐熱鋼。
Al(%)/Ti(%)≧0.50・・・式(3)
<3>
Ni:0.01〜0.40%、
Cu:0.01〜0.40%、
Ta:0.001〜0.10%、及び
Co:0.01〜1.0%、
から選択される少なくとも1種の元素を含有する<1>又は<2>に記載の低合金耐熱鋼。
<4>
La:0.01〜0.20%、
Ce:0.01〜0.20%、
Y:0.01〜0.20%、
Ca:0.01〜0.20%、
Zr:0.01〜0.20%、及び
Mg:0.0005〜0.050%、
から選択される少なくとも1種の元素を含有する<1>〜<3>のいずれか1項に記載の低合金耐熱鋼。
<1>
By mass%,
C: 0.04 to 0.10%,
Si: 0.01-0.50%,
Mn: 0.10 to 0.60%,
Cr: 1.75 to 3.00%,
Mo: 0.01-0.30%,
W: 1.20 to 2.00%,
V: 0.10 to 0.50%,
Nb: 0.01 to 0.10%,
Ti: 0.005-0.020%,
Al: 0.005-0.030%,
B: 0.0005 to 0.0060%,
N: 0.0010 to 0.0050%,
P: 0.030% or less,
S: 0.010% or less,
Ni: 0-0.40%,
Cu: 0-0.40%,
Ta: 0-0.10%,
Co: 0-1.0%,
La: 0-0.20%,
Ce: 0 to 0.20%,
Y: 0-0.20%,
Ca: 0-0.20%,
Zr: 0 to 0.20%, and Mg: 0 to 0.050%
The balance is composed of Fe and impurities, and has a chemical composition satisfying the following formulas (1) and (2).
A low alloy heat-resistant steel containing TiN and having an average circle-equivalent diameter of the TiN of 3.0 μm or less.
Ti (%) / 48-N (%) / 14 ≧ 0 ... Equation (1)
Ti (%) x N (%) ≤ 9.0 x 10-5 ... Equation (2)
<2>
The chemical composition satisfies the following formula (3).
The low alloy heat-resistant steel according to <1>, which contains an Al—Ti composite oxide and has an average circular equivalent diameter of the Al—Ti composite oxide of 3.0 μm or less.
Al (%) / Ti (%) ≧ 0.50 ・ ・ ・ Equation (3)
<3>
Ni: 0.01-0.40%,
Cu: 0.01-0.40%,
Ta: 0.001 to 0.10%, and Co: 0.01 to 1.0%,
The low alloy heat resistant steel according to <1> or <2>, which contains at least one element selected from.
<4>
La: 0.01 to 0.20%,
Ce: 0.01 to 0.20%,
Y: 0.01 to 0.20%,
Ca: 0.01 to 0.20%,
Zr: 0.01 to 0.20%, and Mg: 0.0005 to 0.050%,
The low alloy heat resistant steel according to any one of <1> to <3>, which contains at least one element selected from.

本開示の一態様によれば、高温でのクリープ強度及び低温での靱性に優れた低合金耐熱鋼が提供される。 According to one aspect of the present disclosure, there is provided a low alloy heat resistant steel having excellent creep strength at high temperature and toughness at low temperature.

以下、本開示の低合金耐熱鋼について説明する。
なお、本開示において、各元素の含有量の「%」表示は「質量%」を意味する。また、本開示において、「〜」を用いて表される数値範囲は、特に断りの無い限り、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、「〜」の前後に記載される数値に「超」又は「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値又は上限値として含まない範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。加えて、ある段階的な数値範囲の下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
また、本開示における「低合金」とは、合金元素の総含有量を限定するものではなく、各元素の含有量がそれぞれ上記範囲内であれば、本開示に係る低合金耐熱鋼に含まれる。
Hereinafter, the low alloy heat resistant steel of the present disclosure will be described.
In the present disclosure, the "%" indication of the content of each element means "mass%". Further, in the present disclosure, the numerical range represented by using "~" means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value unless otherwise specified. In addition, the numerical range when "greater than" or "less than" is added to the numerical values before and after "~" means a range in which these numerical values are not included as the lower limit value or the upper limit value.
In the numerical range described in the present disclosure in stages, the upper limit of the numerical range in one stage may be replaced with the upper limit of the numerical range described in another stage, and is also shown in Examples. It may be replaced with the value of. In addition, the lower limit of the numerical range in one step may be replaced with the lower limit of the numerical range described in another step, or may be replaced with the value shown in the embodiment.
Further, the term "process" is included in this term not only as an independent process but also as long as the intended purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from other processes.
Further, the "low alloy" in the present disclosure does not limit the total content of alloying elements, and is included in the low alloy heat-resistant steel according to the present disclosure as long as the content of each element is within the above range. ..

<低合金耐熱鋼>
本開示に係る低合金耐熱鋼は、質量%で、
C:0.04〜0.10%、
Si:0.01〜0.50%、
Mn:0.10〜0.60%、
Cr:1.75〜3.00%、
Mo:0.01〜0.30%、
W:1.20〜2.00%、
V:0.10〜0.50%、
Nb:0.01〜0.10%、
Ti:0.005〜0.020%、
Al:0.005〜0.030%、
B:0.0005〜0.0060%、
N:0.0010〜0.0050%、
P:0.030%以下、
S:0.010%以下、
Ni:0〜0.40%、
Cu:0〜0.40%、
Ta:0〜0.10%、
Co:0〜1.0%、
La:0〜0.20%、
Ce:0〜0.20%、
Y:0〜0.20%、
Ca:0〜0.20%、
Zr:0〜0.20%、及び
Mg:0〜0.050%
を含み、残部がFe及び不純物からなり、下記の式(1)及び式(2)を満たす化学組成を有し、TiNを含み、TiNの平均円相当径が3.0μm以下である。
Ti(%)/48−N(%)/14≧0・・・式(1)
Ti(%)×N(%)≦9.0×10−5・・・式(2)
<Low alloy heat resistant steel>
The low alloy heat resistant steel according to the present disclosure is based on mass%.
C: 0.04 to 0.10%,
Si: 0.01-0.50%,
Mn: 0.10 to 0.60%,
Cr: 1.75 to 3.00%,
Mo: 0.01-0.30%,
W: 1.20 to 2.00%,
V: 0.10 to 0.50%,
Nb: 0.01 to 0.10%,
Ti: 0.005-0.020%,
Al: 0.005-0.030%,
B: 0.0005 to 0.0060%,
N: 0.0010 to 0.0050%,
P: 0.030% or less,
S: 0.010% or less,
Ni: 0-0.40%,
Cu: 0-0.40%,
Ta: 0-0.10%,
Co: 0-1.0%,
La: 0-0.20%,
Ce: 0 to 0.20%,
Y: 0-0.20%,
Ca: 0-0.20%,
Zr: 0 to 0.20%, and Mg: 0 to 0.050%
The balance is composed of Fe and impurities, has a chemical composition satisfying the following formulas (1) and (2), contains TiN, and has an average circle equivalent diameter of TiN of 3.0 μm or less.
Ti (%) / 48-N (%) / 14 ≧ 0 ... Equation (1)
Ti (%) x N (%) ≤ 9.0 x 10-5 ... Equation (2)

本開示の低合金耐熱鋼を上記構成とすることで、高温でのクリープ強度及び低温での靱性に優れた低合金耐熱鋼が得られる。その理由として、次に述べる知見に基づくものと考えられる。 By using the low-alloy heat-resistant steel of the present disclosure as described above, a low-alloy heat-resistant steel having excellent creep strength at high temperature and toughness at low temperature can be obtained. The reason is considered to be based on the following findings.

本開示の低合金耐熱鋼は、Wが1.20〜2.00%含有されているため、クリープ強度が高いと考えられる。また、本開示の低合金耐熱鋼は、N(窒素)が0.0010〜0.0050%含む。N(窒素)を0.0010%以上含有させると、BNの生成よりも優先的にTiNが生成されるため、B(ホウ素)が単独で残存しやすい。単独のB(ホウ素)が存在すると、組織はベイナイトを形成しやすく、ベイナイトが形成されるとクリープ強度が向上する傾向がある。特に、本開示の低合金耐熱鋼は、上記の式(1)を満たす化学組成を有しており、式(1)を満たすとことで、鋳造時の冷却速度に依存されずにクリープ強度が維持されることを本発明者らは見出した。
また、本開示の低合金耐熱鋼は、N(窒素)の含有量を0.0050%以下とすることで、TiNの晶出温度を低温側に制御でき、靱性の低下の原因となる、粗大なTiNの生成が抑制されると考えられる。特に、本発明者らは、本開示の低合金耐熱鋼の化学組成が、上記の式(2)を満たすことで、靱性が向上しやすいことを見出した。
また、本開示の低合金耐熱鋼は、加工性及び溶接性においても既存の低合金鋼と同等以上の性能を有する鋼であって、従来、低合金鋼の使用が制限されていた分野でオーステナイトステンレス鋼あるいは高Crフェライト鋼に代えて低コストの高温耐熱耐圧部材として使用できる低合金耐熱鋼である。
Since the low alloy heat-resistant steel of the present disclosure contains 1.20 to 2.00% of W, it is considered that the creep strength is high. Further, the low alloy heat resistant steel of the present disclosure contains 0.0010 to 0.0050% of N (nitrogen). When N (nitrogen) is contained in an amount of 0.0010% or more, TiN is produced preferentially over the production of BN, so that B (boron) tends to remain alone. In the presence of a single B (boron), the tissue tends to form bainite, which tends to increase creep strength. In particular, the low alloy heat-resistant steel of the present disclosure has a chemical composition satisfying the above formula (1), and by satisfying the formula (1), the creep strength is independent of the cooling rate at the time of casting. We have found that it is maintained.
Further, in the low alloy heat resistant steel of the present disclosure, by setting the N (nitrogen) content to 0.0050% or less, the crystallization temperature of TiN can be controlled to the low temperature side, which causes a decrease in toughness. It is considered that the production of TiN is suppressed. In particular, the present inventors have found that the chemical composition of the low alloy heat-resistant steel of the present disclosure easily improves toughness by satisfying the above formula (2).
Further, the low alloy heat resistant steel of the present disclosure is a steel having performance equal to or higher than that of the existing low alloy steel in terms of workability and weldability, and austenite is conventionally used in a field where the use of the low alloy steel is restricted. It is a low alloy heat resistant steel that can be used as a low cost high temperature heat resistant pressure resistant member in place of stainless steel or high Cr ferrite steel.

[組成]
本開示に係る低合金耐熱鋼の化学組成を限定する理由は次のとおりである。
[composition]
The reasons for limiting the chemical composition of the low alloy heat resistant steel according to the present disclosure are as follows.

C:0.04〜0.10%
Cは、オーステナイト安定化元素として組織を安定化する。また、本開示の低合金耐熱鋼は、好ましくはマルテンサイトもしくはベイナイトの単相組織、またはこれら二相の混合組織であり、さらに好ましくはベイナイトの単相組織であるが、C含有量はこれらの組織のバランス制御のためにも重要である。さらに、V、Nb、Ti等の析出強化型の元素を含む場合には、これらの元素とMX型微細炭化物を形成し、高温強度の向上に寄与する。ただし、C含有量が0.04%未満では上記の効果が得られなく、また焼入性が低下してクリープ強度と靱性を損なう。一方、0.10%を超えると、析出炭化物が粗大化し、クリープ強度及び靭性を損なう。したがって、C含有量は0.04〜0.10%とする。好ましくは、0.05〜0.08%である。
C: 0.04 to 0.10%
C stabilizes the structure as an austenite stabilizing element. Further, the low alloy heat-resistant steel of the present disclosure is preferably a single-phase structure of martensite or bainite, or a mixed structure of these two phases, and more preferably a single-phase structure of bainite, but the C content is these. It is also important for organizational balance control. Further, when it contains precipitation-enhanced elements such as V, Nb, and Ti, it forms MX-type fine carbides with these elements and contributes to the improvement of high-temperature strength. However, if the C content is less than 0.04%, the above effect cannot be obtained, and the hardenability is lowered, which impairs creep strength and toughness. On the other hand, if it exceeds 0.10%, the precipitated carbide becomes coarse and the creep strength and toughness are impaired. Therefore, the C content is 0.04 to 0.10%. It is preferably 0.05 to 0.08%.

Si:0.01〜0.50%
Siは必要により含有させる元素で、脱酸剤として有効な元素あり、含有させると鋼の耐水蒸気酸化特性を高める元素でもある。この効果は、Si含有量が0.01%以上で得られる。しかし、0.50%を超えて含有させると靱性が著しく低下し、クリープ強度に対しても有害である。したがって、Si含有量は0.01〜0.50%とする。好ましくは、0.10〜0.30%である。
Si: 0.01-0.50%
Si is an element to be contained as necessary, and there is an element effective as a deoxidizing agent, and when it is contained, it is also an element that enhances the water vapor oxidation resistance property of steel. This effect is obtained when the Si content is 0.01% or more. However, if it is contained in an amount of more than 0.50%, the toughness is remarkably lowered and it is also harmful to the creep strength. Therefore, the Si content is set to 0.01 to 0.50%. It is preferably 0.10 to 0.30%.

Mn:0.10〜0.60%
Mnは、溶製時の脱硫及び脱酸効果によって熱間加工性を向上させる他、焼入性を向上させ、ベイナイト又はマルテンサイトの組織とする元素である。これらの効果は0.10%以上で得られる。しかし、0.60%を超えて含有させるとクリープ強化に有効な微細な炭化物の安定性を損ない、高温長時間のクリープ強度が低下する。したがって、Mn含有量は0.10〜0.60%とする。Mn含有量は、好ましくは、0.30〜0.50%である。
Mn: 0.10 to 0.60%
Mn is an element that improves hot workability by desulfurization and deoxidizing effects during melting, and also improves hardenability to form a bainite or martensite structure. These effects are obtained at 0.10% or more. However, if it is contained in excess of 0.60%, the stability of fine carbides effective for creep strengthening is impaired, and the creep strength at high temperature for a long time is lowered. Therefore, the Mn content is set to 0.10 to 0.60%. The Mn content is preferably 0.30 to 0.50%.

Cr:1.75〜3.00%
Crは、耐酸化性と高温耐食性を改善するため不可欠な元素である。また、Crを含有すると、焼入れ性が向上するため、ベイナイト又はマルテンサイトの組織とすることができる。Cr含有量が1.75%未満ではこれらの効果は得られない。一方、Cr含有量が3.00%を超えると粗大な炭化物が析出し、クリープ強度及び靭性が低下する。したがってCr含有量は1.75〜3.00%とする。Cr含有量は、好ましくは2.00%〜2.75%である。
Cr: 1.75 to 3.00%
Cr is an essential element for improving oxidation resistance and high temperature corrosion resistance. Further, when Cr is contained, the hardenability is improved, so that the structure can be bainite or martensite. If the Cr content is less than 1.75%, these effects cannot be obtained. On the other hand, when the Cr content exceeds 3.00%, coarse carbides are deposited and the creep strength and toughness are lowered. Therefore, the Cr content is 1.75 to 3.00%. The Cr content is preferably 2.00% to 2.75%.

Mo:0.01〜0.30%
Moは、固溶強化の作用を有しており、強度の向上に寄与する。また、MoC炭化物又はMX型炭化物などの微細析出物を形成するため、析出強化作用も有する。これらの効果は、Mo含有量が0.01%以上で得られる。一方、Mo含有量が0.30%を超えて過剰に含有させると、M23又はMC等の粗大な炭化物の析出量が増加し、靱性やクリープ強度に悪影響を与える。したがって、Moの含有量は0.01〜0.30%とする。好ましいMoの含有量は0.05〜0.25%である。
Mo: 0.01-0.30%
Mo has the effect of strengthening solid solution and contributes to the improvement of strength. It also has a precipitation strengthening effect because it forms fine precipitates such as Mo 2 C carbide or MX type carbide. These effects are obtained when the Mo content is 0.01% or more. On the other hand, if the Mo content exceeds 0.30% and is excessively contained , the precipitation amount of coarse carbides such as M 23 C 6 or M 6 C increases, which adversely affects toughness and creep strength. Therefore, the Mo content is set to 0.01 to 0.30%. The preferred Mo content is 0.05-0.25%.

W:1.20〜2.00%
Wは、Moと同様固溶強化に寄与し、より高温のクリープ強度向上に有効である。また、この効果は、Moよりも大きい。加えて、焼入れ性を向上するため、ベイナイト又はマルテンサイトの組織とすることができる。この効果は、W含有量が1.20%以上で得られる。しかし、W含有量が2.00%を超えると、長時間使用中に粗大なMC型析出物を形成して、クリープ強度や靱性を損なう。したがって、W含有量は1.20〜2.00%とする。好ましいWの含有量は、1.40〜1.80%である。
W: 1.20 to 2.00%
Like Mo, W contributes to solid solution strengthening and is effective in improving creep strength at higher temperatures. Moreover, this effect is larger than that of Mo. In addition, in order to improve hardenability, the structure may be bainite or martensite. This effect is obtained when the W content is 1.20% or more. However, W content exceeds 2.00%, it forms coarse M 6 C-type precipitates during long-time use, impairing the creep strength and toughness. Therefore, the W content is 1.20 to 2.00%. The preferred W content is 1.40 to 1.80%.

V:0.10〜0.50%
Vは、VはMX型の微細炭窒化物を形成し、高強度化に寄与する。しかし、V含有量が0.10%未満では、これらの効果は得られない。一方、V含有量が0.50%を超えると、MX型の炭窒化物が粗大化して、かえってクリープ強度と靱性を損なう。したがって、V含有量は0.10〜0.50%とする。好ましいV含有量は、0.15〜0.25%である。
V: 0.10 to 0.50%
As for V, V forms MX-type fine carbonitride and contributes to high strength. However, if the V content is less than 0.10%, these effects cannot be obtained. On the other hand, when the V content exceeds 0.50%, the MX-type carbonitride becomes coarse, and the creep strength and toughness are rather impaired. Therefore, the V content is set to 0.10 to 0.50%. The preferred V content is 0.15-0.25%.

Nb:0.01〜0.10%
Nbは、Vと同様にMX型の微細炭窒化物を形成し、高強度化に寄与する。さらに、NbはTiと複合して含有させれば、(Nb、Ti)(N、C)が複合析出する。複合析出した(Nb、Ti)(N、C)は広い温度範囲に渡って微細、かつ安定であるため結晶粒粗大化防止に有効である。しかしながら、Nb含有量が0.01%未満ではこれらの効果が得られない。一方、Nb含有量が0.10%を超えると粗大な炭窒化物を形成してかえって靱性を劣化させる。したがって、Nb含有量は0.01〜0.10%とする。好ましいNb含有量は、0.03〜0.08%である。
Nb: 0.01 to 0.10%
Like V, Nb forms MX-type fine carbonitrides and contributes to higher strength. Further, if Nb is contained in combination with Ti, (Nb, Ti) (N, C) is compound-precipitated. The composite precipitates (Nb, Ti) (N, C) are fine and stable over a wide temperature range, and are therefore effective in preventing grain grain coarsening. However, if the Nb content is less than 0.01%, these effects cannot be obtained. On the other hand, when the Nb content exceeds 0.10%, coarse carbonitride is formed and the toughness is deteriorated. Therefore, the Nb content is set to 0.01 to 0.10%. The preferred Nb content is 0.03 to 0.08%.

Ti:0.005〜0.020%
Tiは、C及びNと結合して微細な炭窒化物を形成して結晶粒の粗粒化を防止し、靱性の向上、焼戻し脆化及びSR割れ抑制に有効である。この効果はTi含有量が0.005%以上で得られる。しかしながら、Ti含有量が0.020%を超えると、粗大な炭窒化物を形成してかえって靱性を劣化させる。したがって、Ti含有量は0.005〜0.020%とする。好ましいTi含有量は、0.008〜0.018%である。
Ti: 0.005-0.020%
Ti combines with C and N to form fine carbonitrides to prevent coarse graining of crystal grains, and is effective in improving toughness, tempering embrittlement and suppressing SR cracking. This effect is obtained when the Ti content is 0.005% or more. However, when the Ti content exceeds 0.020%, coarse carbonitride is formed and the toughness is deteriorated. Therefore, the Ti content is 0.005 to 0.020%. The preferred Ti content is 0.008 to 0.018%.

Al:0.005〜0.030%
Alは脱酸剤として有効な元素である。また、微量含有させることで固溶強化に寄与し、クリープ強度向上に寄与する。この効果はAl含有量が0.005%以上で得られる。しかし、Al含有量が0.030%を超えるとクリープ強度と加工性を損なう。したがって、Al含有量は0.005〜0.030%とする。好ましいAl含有量は0.010〜0.025%である。なお、本開示でいうAlとは、酸可溶Al(sol.Al)のことである。
Al: 0.005-0.030%
Al is an effective element as a deoxidizing agent. In addition, by adding a small amount, it contributes to strengthening the solid solution and contributes to the improvement of creep strength. This effect is obtained when the Al content is 0.005% or more. However, if the Al content exceeds 0.030%, the creep strength and workability are impaired. Therefore, the Al content is 0.005 to 0.030%. The preferred Al content is 0.010 to 0.025%. The Al referred to in the present disclosure is an acid-soluble Al (sol.Al).

B:0.0005〜0.0060%
Bは焼入性の向上による安定した強度の確保に有効な元素である。また、粒界に偏析することで粒界強度を上げクリープ強度を向上させる。この効果は、B含有量が0.0005%以上で得られる。しかし、B含有量が0.0060%を超えるとホウ素化合物を粗大化させて強度低下や靱性低下の原因となる。したがって、B含有量は0.0005〜0.0060%とする。B含有量の好ましい範囲は0.0010〜0.0045%である。
B: 0.0005 to 0.0060%
B is an element effective for ensuring stable strength by improving hardenability. Further, by segregating at the grain boundaries, the grain boundary strength is increased and the creep strength is improved. This effect is obtained when the B content is 0.0005% or more. However, if the B content exceeds 0.0060%, the boron compound is coarsened, which causes a decrease in strength and a decrease in toughness. Therefore, the B content is set to 0.0005 to 0.0060%. The preferred range of B content is 0.0010 to 0.0045%.

N:0.0010〜0.0050%
Nは窒化物を形成する。Nは、微細な窒化物を形成した場合はクリープ強度の向上、結晶粒細粒化による靱性改善に寄与する。この効果はN含有量が0.0010%以上で得られる。一方、N含有量が0.0050%を超えると窒化物が粗大化し、靱性が劣化する。また、TiやAlによって固定できない場合、BNを形成し、焼入れ性が低下し、強度及び靱性が損なわれる。したがって、Nの含有量は0.0010〜0.0050%とする。好ましいN含有量は0.0015〜0.0045%である。
N: 0.0010 to 0.0050%
N forms a nitride. N contributes to the improvement of creep strength when fine nitrides are formed and the improvement of toughness by grain refinement. This effect is obtained when the N content is 0.0010% or more. On the other hand, when the N content exceeds 0.0050%, the nitride becomes coarse and the toughness deteriorates. Further, when it cannot be fixed by Ti or Al, BN is formed, hardenability is lowered, and strength and toughness are impaired. Therefore, the content of N is 0.0010 to 0.0050%. The preferred N content is 0.0015 to 0.0045%.

P:0.030%以下
Pは不純物元素であり、粒界に偏析することで、靭性及びクリープ延性を低下させる。したがって、極力減らすことが好ましく、P含有量は0.030%以下とする。
Pの含有量は少なければ少ないほどよく、つまり含有量が0%に近いほどよいが、極度の低減は製造コストの増大を招くため、好ましい下限は0.003%以上、さらに好ましい下限は0.005%以上である。
P: 0.030% or less P is an impurity element and segregates at grain boundaries to reduce toughness and creep ductility. Therefore, it is preferable to reduce it as much as possible, and the P content is 0.030% or less.
The smaller the content of P, the better, that is, the closer the content is to 0%, but since the extreme reduction leads to an increase in manufacturing cost, the preferable lower limit is 0.003% or more, and the more preferable lower limit is 0. It is 005% or more.

S:0.010%以下
Sは、Pと同様に不純物元素であり、粒界に偏析することで、靭性及びクリープ延性を低下させる。したがって、極力減らすことが好ましく、S量は0.010%以下とする。
Sの含有量は少なければ少ないほどよく、つまり含有量が0%に近いほどよいが、極度の低減は製造コストを極端に増大させる。そのため、S含有量の好ましい下限は0.0001%、さらに好ましい下限は0.003%である
S: 0.010% or less S is an impurity element like P, and segregates at grain boundaries to reduce toughness and creep ductility. Therefore, it is preferable to reduce it as much as possible, and the amount of S is 0.010% or less.
The smaller the content of S, the better, that is, the closer the content is to 0%, but the extreme reduction significantly increases the manufacturing cost. Therefore, the preferable lower limit of the S content is 0.0001%, and the more preferable lower limit is 0.003%.

本開示の低合金耐熱鋼は、前記の合金成分の他に、次に述べる合金元素を選択的に含有することができる。
本開示の低合金耐熱鋼は、Ni、Cu、Ta、及びCoから選択される少なくとも1種の元素を含有してもよい。
The low alloy heat resistant steel of the present disclosure can selectively contain the following alloying elements in addition to the above alloy components.
The low alloy heat resistant steels of the present disclosure may contain at least one element selected from Ni, Cu, Ta, and Co.

Cu:0〜0.40%
Cuは必要により含有させる元素で、含有させればオーステナイト安定化に寄与する元素であり、かつ固溶強化作用を有する。そのため、クリープ強度の向上及び長時間使用時でのクリープ強度の低下防止に有効である。また、靭性を向上させる作用がある。これらの効果をより確実に得るには、Cu含有量を0.01%以上とすることが好ましい。しかし、Cu含有量が0.40%を超えるとクリープ強度が低下する。また、経済性の観点からも過剰含有は好ましくない。したがって、含有させる場合のCu含有量は、0.40%以下とする。また、好ましいCu含有量は0.01〜0.20%であり、より好ましいCu含有量は0.03〜0.10である。
Cu: 0-0.40%
Cu is an element to be contained if necessary, and if it is contained, it is an element that contributes to the stabilization of austenite and has a solid solution strengthening action. Therefore, it is effective in improving the creep strength and preventing a decrease in the creep strength after long-term use. It also has the effect of improving toughness. In order to obtain these effects more reliably, the Cu content is preferably 0.01% or more. However, if the Cu content exceeds 0.40%, the creep strength decreases. In addition, excessive content is not preferable from the viewpoint of economy. Therefore, the Cu content when contained is 0.40% or less. The preferable Cu content is 0.01 to 0.20%, and the more preferable Cu content is 0.03 to 0.10.

Ni:0〜0.40%
Niは必要により含有させる元素で、含有させればオーステナイト安定化に寄与する元素であり、かつ固溶強化作用を有する。そのため、クリープ強度の向上及び長時間使用時でのクリープ強度の低下防止に有効である。また、靭性を向上させる作用がある。これらの効果をより確実に得るには、Ni含有量を0.01%以上とすることが好ましい。しかし、Ni含有量は0.40%を超えるとクリープ強度が低下する。また、経済性の観点からも過剰含有は好ましくない。したがって、含有させる場合の元素量は、Niは0.40%以下とする。また、好ましいNi含有量は0.01〜0.20であり、より好ましいNi含有量は0.03〜0.10%である。
Ni: 0 to 0.40%
Ni is an element to be contained as necessary, and if it is contained, it is an element that contributes to the stabilization of austenite and has a solid solution strengthening action. Therefore, it is effective in improving the creep strength and preventing a decrease in the creep strength after long-term use. It also has the effect of improving toughness. In order to obtain these effects more reliably, the Ni content is preferably 0.01% or more. However, if the Ni content exceeds 0.40%, the creep strength decreases. In addition, excessive content is not preferable from the viewpoint of economy. Therefore, the amount of elements to be contained is 0.40% or less for Ni. The preferable Ni content is 0.01 to 0.20, and the more preferable Ni content is 0.03 to 0.10%.

Ta:0〜0.10%
Taは、必要により含有させる元素で、含有させればV及びNbと同様にMX型の微細炭窒化物を形成し、高強度化に寄与する。この効果をより確実に得るには、Ta含有量を0.001%以上とすることが好ましい。一方、Ta含有量が0.10%を超えると粗大な炭窒化物を形成してかえって靱性及びクリープ強度を劣化させる。したがって、Taを含有させる場合は、0.10%以下とする。また、好ましいTa含有量は0.001〜0.08%であり、より好ましいTa含有量は0.002〜0.04%である。
Ta: 0 to 0.10%
Ta is an element to be contained if necessary, and if it is contained, MX-type fine carbonitride is formed like V and Nb, which contributes to high strength. In order to obtain this effect more reliably, the Ta content is preferably 0.001% or more. On the other hand, when the Ta content exceeds 0.10%, coarse carbonitride is formed and the toughness and creep strength are deteriorated. Therefore, when Ta is contained, it should be 0.10% or less. The preferred Ta content is 0.001 to 0.08%, and the more preferable Ta content is 0.002 to 0.04%.

Co:0〜1.0%
Coは必要により含有させる元素で、含有させればオーステナイト安定化に寄与する元素であり、かつ固溶強化作用を有する。そのため、クリープ強度の向上及び長時間使用時でのクリープ強度の低下防止に有効である。また、靭性を向上させる作用がある。これらの効果をより確実に得るには、Co含有量を0.01%以上とすることが好ましい。しかし、Co含有量が1.0%を超えるとクリープ強度が低下する。また、経済性の観点からも過剰含有は好ましくない。したがって、含有させる場合のCo元素量は、1.0%以下とする。また、好ましいCo含有量は0.01〜0.50%であり、より好ましいCo含有量は0.05〜0.30%である。
Co: 0-1.0%
Co is an element to be contained as necessary, and if contained, it is an element that contributes to the stabilization of austenite and has a solid solution strengthening action. Therefore, it is effective in improving the creep strength and preventing a decrease in the creep strength after long-term use. It also has the effect of improving toughness. In order to obtain these effects more reliably, the Co content is preferably 0.01% or more. However, if the Co content exceeds 1.0%, the creep strength decreases. In addition, excessive content is not preferable from the viewpoint of economy. Therefore, the amount of Co element when contained is 1.0% or less. The preferable Co content is 0.01 to 0.50%, and the more preferable Co content is 0.05 to 0.30%.

本開示の低合金耐熱鋼は、前記の合金成分の他に、次に述べる合金元素を選択的に含有することができる。
本開示の低合金耐熱鋼は、La、Ce、Y、Ca、Zr、及びMgから選択される少なくとも1種の元素を含有してもよい。
La、Ce、Y、Ca、Zr、及びMgは、不純物であるS、Oと結合し、鋼中の清浄度を上げることで、靱性、強度、延性が改善される。
La、Ce、Y、Ca、及びZrはそれぞれ、0〜0.20%の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは0.01〜0.20%の範囲で含有される。Mgは0〜0.050%の範囲の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは0.0005〜0.050%の範囲で含有される。
La、Ce、Y、Ca、Zrの含有量の下限は、上記効果をより確実に得るには、各々、0.01%以上とすることが好ましい。また、Mg含有量の下限は、上記効果をより確実に得るには、0.0005%以上とすることが好ましい。
一方、La、Ce、Y、Ca、及びZr含有量の少なくとも1つが0.20%超え、または、Mg含有量が0.050%を超えると介在物が増加し、かえって靱性など損なう。
The low alloy heat resistant steel of the present disclosure can selectively contain the following alloying elements in addition to the above alloy components.
The low alloy heat resistant steel of the present disclosure may contain at least one element selected from La, Ce, Y, Ca, Zr, and Mg.
La, Ce, Y, Ca, Zr, and Mg combine with impurities S and O to increase the cleanliness in the steel, thereby improving toughness, strength, and ductility.
La, Ce, Y, Ca, and Zr are each preferably contained in the range of 0 to 0.20%, more preferably in the range of 0.01 to 0.20%. Mg is preferably contained in the range of 0 to 0.050%, more preferably in the range of 0.0005 to 0.050%.
The lower limit of the content of La, Ce, Y, Ca, and Zr is preferably 0.01% or more, respectively, in order to obtain the above-mentioned effect more reliably. Further, the lower limit of the Mg content is preferably 0.0005% or more in order to obtain the above effect more reliably.
On the other hand, when at least one of the La, Ce, Y, Ca, and Zr contents exceeds 0.20%, or the Mg content exceeds 0.050%, inclusions increase and the toughness is rather impaired.

本開示の低合金耐熱鋼は、上述の各元素を含み、残部がFe及び不純物からなる化学組成のものである。
なお、「不純物」とは鉄鋼材料を工業的に製造する際に、鉱石またはスクラップ等の原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入するものを指す。また、不純物としては、H、Zn、Pb、Cd、As等が挙げられる。これらの元素の含有量は、例えば0.01%以下である。
The low alloy heat-resistant steel of the present disclosure has a chemical composition containing each of the above-mentioned elements and the balance of Fe and impurities.
In addition, "impurities" refer to those mixed by various factors in the manufacturing process, including raw materials such as ore or scrap, when steel materials are industrially manufactured. Examples of impurities include H, Zn, Pb, Cd, As and the like. The content of these elements is, for example, 0.01% or less.

本開示の低合金耐熱鋼の前記化学組成は、下記の式(1)及び式(2)を満たす。また、前記化学組成は下記の式(3)を満たすことが好ましい。 The chemical composition of the low alloy heat resistant steel of the present disclosure satisfies the following formulas (1) and (2). Further, it is preferable that the chemical composition satisfies the following formula (3).

式(1):Ti(%)/48−N(%)/14≧0
マトリックス中のB固溶量を0.0005%以上かつBNを析出させないためには、Ti及びNの含有量が式(1)を満たす必要がある。高温でのクリープ強度及び低温での靱性に優れた低合金耐熱鋼を得る観点から、式(1)の左辺の値は、5.0×10−5以上であることが好ましく、1.0×10−4以上であることがより好ましい。また、式(1)の左辺の値の上限値は特に限定されるものではないが、例えば、3.5×10―4以下であることが挙げられる。
ここで、「Ti(%)」、及び「N(%)」はそれぞれ、Tiの含有量(質量%)、及びNの含有量(質量%)を表す。
Equation (1): Ti (%) / 48-N (%) / 14 ≧ 0
In order for the solid solution amount of B in the matrix to be 0.0005% or more and BN not to precipitate, the contents of Ti and N must satisfy the formula (1). From the viewpoint of obtaining a low alloy heat-resistant steel having excellent creep strength at high temperature and toughness at low temperature, the value on the left side of the formula (1) is preferably 5.0 × 10-5 or more, preferably 1.0 ×. It is more preferably 10 -4 or more. The upper limit of the value on the left side of the equation (1) is not particularly limited, but may be, for example, 3.5 × 10-4 or less.
Here, "Ti (%)" and "N (%)" represent the content of Ti (% by mass) and the content of N (% by mass), respectively.

式(1)の左辺が0未満の場合は、BNを形成し、焼き入れ性の低下によるクリープ強度及び靱性が悪化する。 When the left side of the formula (1) is less than 0, BN is formed and the creep strength and toughness are deteriorated due to the decrease in hardenability.

式(2):Ti(%)×N(%)≦9.0×10−5
粗大なTiNを晶出させないために、Ti及びNの含有量が式(2)を満たす必要がある。高温でのクリープ強度及び低温での靱性に優れた低合金耐熱鋼を得る観点から、式(2)の左辺の値は、8.0×10−5以下であることが好ましく、7.0×10−5以下であることがより好ましい。また、式(2)の左辺の値の下限値は特に限定されるものではないが、例えば、5.0×10−6以上であることが挙げられる。
Equation (2): Ti (%) × N (%) ≦ 9.0 × 10-5
In order not to crystallize coarse TiN, the contents of Ti and N need to satisfy the formula (2). From the viewpoint of obtaining a low alloy heat-resistant steel having excellent creep strength at high temperature and toughness at low temperature, the value on the left side of the formula (2) is preferably 8.0 × 10-5 or less, preferably 7.0 ×. It is more preferably 10-5 or less. The lower limit of the value on the left side of the equation (2) is not particularly limited, but may be, for example, 5.0 × 10-6 or more.

式(2)の左辺が9.0×10−5を超える場合は、液相からTiNが晶出し、粗大に成長する。この粗大なTiNにより靱性が悪化する。 When the left side of the formula (2) exceeds 9.0 × 10-5 , TiN crystallizes from the liquid phase and grows coarsely. This coarse TiN deteriorates toughness.

式(3):Al(%)/Ti(%)≧0.50
粗大なAl−Ti複合酸化物の晶出を抑制するには、Ti及びAlの含有量が式(3)を満たすことが好ましい。Ti及びAlの含有量が式(3)を満たすと、粗大なAl−Ti複合酸化物の晶出を抑制し、靭性をさらに向上させることができる。
ここで、「Al(%)」は、Alの含有量(質量%)を表す。
Equation (3): Al (%) / Ti (%) ≧ 0.50
In order to suppress the crystallization of the coarse Al—Ti composite oxide, it is preferable that the contents of Ti and Al satisfy the formula (3). When the contents of Ti and Al satisfy the formula (3), the crystallization of the coarse Al—Ti composite oxide can be suppressed and the toughness can be further improved.
Here, "Al (%)" represents the content (mass%) of Al.

式(3)の左辺を0.50以上とすることで、Alの他にTiによる脱酸が抑えられる。Al及びTiの脱酸により生成するAl−Ti複合酸化物は、Alよりも低い温度で生成するため、鋼中から除去するのが難しく粗大に成長することがある。そのため、粗大なAl−Ti複合酸化物による靱性の悪化を抑制するには、式(3)の左辺を0.50以上とすることが好ましい。
また、加工性の観点から、式(3)の左辺は、5.00以下であることが好ましく、2.00以下であることがより好ましく、1.50以下であることがさらに好ましい。
By setting the left side of the formula (3) to 0.50 or more, deoxidation by Ti in addition to Al can be suppressed. Since the Al—Ti composite oxide produced by deoxidation of Al and Ti is produced at a temperature lower than that of Al 2 O 3 , it is difficult to remove it from the steel and it may grow coarsely. Therefore, in order to suppress the deterioration of toughness due to the coarse Al—Ti composite oxide, it is preferable that the left side of the formula (3) is 0.50 or more.
Further, from the viewpoint of workability, the left side of the formula (3) is preferably 5.00 or less, more preferably 2.00 or less, and further preferably 1.50 or less.

本開示の低合金耐熱鋼は、TiNを含む。そして、TiNの平均円相当径が3.0μm以下である。TiNは、本開示の低合金耐熱鋼の製造過程で鋼中に生じるものである。
ここで、TiNとは、TiとNのみからなる化合物を含む介在物(単に「TiN」ともいう。)のことを示す。具体的には、TiNとは、組成が質量%で、Ti:20〜80%、N:20〜80%、かつTi量及びN量の合計がTiN全体に対して50%超えの化合物を示す。また、上記TiNには、Ti及びN以外に含まれ得る元素としては、例えばO(酸素)、Ca、Mg等が挙げられる。
The low alloy heat resistant steels of the present disclosure contain TiN. The average circle equivalent diameter of TiN is 3.0 μm or less. TiN is generated in the low alloy heat resistant steel of the present disclosure in the manufacturing process.
Here, TiN means an inclusion (also simply referred to as “TiN”) containing a compound consisting only of Ti and N. Specifically, TiN refers to a compound having a composition of mass%, Ti: 20 to 80%, N: 20 to 80%, and the total amount of Ti and N exceeds 50% with respect to the total TiN. .. Further, examples of the element that can be contained in the TiN other than Ti and N include O (oxygen), Ca, Mg and the like.

本開示の低合金耐熱鋼において、TiNは介在物として存在する。TiNの平均円相当径が3.0μm以下であるため、本開示の低合金耐熱鋼は、高温でのクリープ強度及び低温での靱性に優れる。また、クリープ強度及び靱性向上の観点から、TiNの平均円相当径は、2.5μm以下であることが好ましい。また、TiNの平均円相当径の下限値は特に限定されるものではないが、例えば、0.1μm以上であることが挙げられる。
なお、平均円相当径は後述する方法により測定される。
In the low alloy heat resistant steels of the present disclosure, TiN exists as an inclusion. Since the average circle equivalent diameter of TiN is 3.0 μm or less, the low alloy heat-resistant steel of the present disclosure is excellent in creep strength at high temperature and toughness at low temperature. Further, from the viewpoint of improving creep strength and toughness, the average circle equivalent diameter of TiN is preferably 2.5 μm or less. The lower limit of the average circle equivalent diameter of TiN is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 μm or more.
The average circle equivalent diameter is measured by the method described later.

本開示の低合金耐熱鋼において、平均円相当径が3.0μm以下であるTiNの単位面積当たりの個数は、3〜30個/mmが好ましい。
平均円相当径が3.0μm以下であるTiNの単位面積当たりの個数を3個/mm以上とすることで、結晶粒の粗大を抑え、靱性をさらに向上させることができる。TiNの単位面積当たりの個数は、より好ましくは10個/mm以上である。
また、平均円相当径が3.0μm以下であるTiNの単位面積当たりの個数を30個/mm以下にすると、破壊の起点となる介在物の増加を抑え、靱性をさらに向上させることができる。TiNの単位面積当たりの個数は、より好ましくは20個/mm以下である。
In the low alloy heat-resistant steel of the present disclosure, the number of TiNs having an average circle equivalent diameter of 3.0 μm or less per unit area is preferably 3 to 30 pieces / mm 2.
By setting the number of TiNs having an average circle equivalent diameter of 3.0 μm or less per unit area to 3 pieces / mm 2 or more, the coarseness of crystal grains can be suppressed and the toughness can be further improved. The number of TiNs per unit area is more preferably 10 pieces / mm 2 or more.
Further, when the number of TiNs having an average circle equivalent diameter of 3.0 μm or less per unit area is 30 pieces / mm or less, the increase of inclusions which are the starting points of fracture can be suppressed and the toughness can be further improved. The number of TiNs per unit area is more preferably 20 pieces / mm 2 or less.

本開示の低合金耐熱鋼は、Al−Ti複合酸化物を含み、Al−Ti複合酸化物の平均円相当径が3.0μm以下であることが好ましい。Al−Ti複合酸化物は、本開示の低合金耐熱鋼の製造過程で鋼中に生じるものである。
ここで、Al−Ti複合酸化物とは、組成が質量%で、Al:10〜50%、Ti:10〜80%、O:5〜80%、N:20%未満、かつAl量、Ti量及びO量の合計が前記Al−Ti複合酸化物全体に対して60%超、である化合物をいう。また、上記Al−Ti複合酸化物には、Al、Ti、O、及びN以外に含まれ得る元素として、例えばFe、Ca、Mg等が挙げられる。
The low alloy heat-resistant steel of the present disclosure contains an Al—Ti composite oxide, and the average circle equivalent diameter of the Al—Ti composite oxide is preferably 3.0 μm or less. The Al—Ti composite oxide is produced in the steel during the manufacturing process of the low alloy heat resistant steel of the present disclosure.
Here, the Al—Ti composite oxide has a composition of% by mass, Al: 10 to 50%, Ti: 10 to 80%, O: 5 to 80%, N: less than 20%, and the amount of Al, Ti. A compound having a total amount and O amount of more than 60% of the total amount of the Al—Ti composite oxide. In addition, examples of the elements that can be contained in the Al—Ti composite oxide other than Al, Ti, O, and N include Fe, Ca, and Mg.

本開示の低合金耐熱鋼において、Al−Ti複合酸化物は介在物として存在する。また、クリープ強度及び靱性向上の観点から、Al−Ti複合酸化物の平均円相当径は、2.5μm以下であることが好ましい。また、Al−Ti複合酸化物の平均円相当径の下限値は特に限定されるものではないが、例えば、0.1μm以上であることが挙げられる。 In the low alloy heat resistant steels of the present disclosure, the Al—Ti composite oxide is present as an inclusion. Further, from the viewpoint of improving creep strength and toughness, the average circle equivalent diameter of the Al—Ti composite oxide is preferably 2.5 μm or less. The lower limit of the average circle equivalent diameter of the Al—Ti composite oxide is not particularly limited, but may be, for example, 0.1 μm or more.

本開示の低合金耐熱鋼において、平均円相当径が3.0μm以下であるAl−Ti複合酸化物の単位面積当たりの個数は、50個/mm以下が好ましい。
平均円相当径が3.0μm以下であるAl−Ti複合酸化物の単位面積当たりの個数を50個/mm以下にすると、破壊の起点となる介在物の増加を抑え、靱性をさらに向上させることができる。そのため、Al−Ti複合酸化物の単位面積当たりの個数は、より好ましくは30個/mm以下である。
In the low alloy heat-resistant steel of the present disclosure, the number of Al—Ti composite oxides having an average circle equivalent diameter of 3.0 μm or less per unit area is preferably 50 pieces / mm 2 or less.
When the number of Al—Ti composite oxides having an average circle equivalent diameter of 3.0 μm or less per unit area is 50 pieces / mm 2 or less, the increase of inclusions that are the starting points of fracture is suppressed and the toughness is further improved. be able to. Therefore, the number of Al—Ti composite oxides per unit area is more preferably 30 pieces / mm 2 or less.

−円相当径の測定方法−
本開示の低合金耐熱鋼に含まれる介在物の平均円相当径は、介在物自動解析装置(Metal Quality Analyzer)を使用することにより求められる。
具体的には、鋼板の板幅中央部で圧延方向に沿って切断した断面を、少なくともJIS規格にて#1000以上でペーパー研磨を行った後、砥粒径1μmのダイヤモンド粒子にて仕上げバフ研磨し、その断面について、介在物自動解析装置(MQA)により介在物の元素分析を行う。上記の断面の観察は、切断された断面の板厚中央部の金属組織10μm×10μmを計1視野の写真撮影することにより行われる。そして、上記の元素分析により、TiNまたはAl−Ti複合酸化物と同定された介在物について、低合金耐熱鋼に含まれる介在物の平均円相当径を求める。更に、単位面積当たりの介在物の個数を算出する。
なお、0.1μm以上の介在物の円相当径の個数平均を平均円相当径とする。介在物の円相当径は、介在物の面積と等しい面積をもつ円の直径である。円相当径0.1μm未満の介在物については除外したうえで個数平均は計算される。
-Measuring method of equivalent circle diameter-
The average circle-equivalent diameter of inclusions contained in the low alloy heat-resistant steel of the present disclosure can be obtained by using an automatic inclusion analyzer (Metal Quality Analyzer).
Specifically, the cross section cut along the rolling direction at the center of the plate width of the steel sheet is paper-polished with at least # 1000 or more according to the JIS standard, and then finished buffed with diamond particles having an abrasive grain size of 1 μm. Then, the cross section is subjected to elemental analysis of inclusions by an inclusions automatic analyzer (MQA). The observation of the above cross section is performed by taking a photograph of a metal structure of 10 μm × 10 μm in the central portion of the plate thickness of the cut cross section in a total of one field of view. Then, for the inclusions identified as TiN or Al—Ti composite oxide by the above elemental analysis, the average circle equivalent diameter of the inclusions contained in the low alloy heat-resistant steel is obtained. Furthermore, the number of inclusions per unit area is calculated.
The average number of circle-equivalent diameters of inclusions of 0.1 μm or more is defined as the average circle-equivalent diameter. The circle-equivalent diameter of the inclusions is the diameter of a circle having an area equal to the area of the inclusions. The number average is calculated after excluding inclusions with a circle equivalent diameter of less than 0.1 μm.

[製造方法]
本開示の低合金耐熱鋼を製造する方法は限定されるものではないが、一例を挙げて説明する。
[Production method]
The method for producing the low alloy heat-resistant steel of the present disclosure is not limited, but an example will be described.

(1)成形工程
本開示の低合金耐熱鋼の製造においては、前述の化学組成(化学成分)を有する素材(鋼材)を低合金耐熱鋼の最終的な形状に成形する。成形工程には、最終的な形状とするための変形を伴う全ての工程が含まれ、例えば鋳造、鍛造、圧延加工等の工程が含まれる。
成形工程としては、例えば一例として、素材を溶解して鋳込んだインゴットに対し、熱間鍛造、及び熱間圧延により成形するか、又は熱間鍛造、熱間圧延、及び冷間加工により成形し、低合金耐熱鋼の最終的な形状とする工程が挙げられる。
(1) Molding process In the production of the low alloy heat resistant steel of the present disclosure, a material (steel material) having the above-mentioned chemical composition (chemical component) is molded into the final shape of the low alloy heat resistant steel. The forming step includes all steps involving deformation to obtain the final shape, and includes, for example, steps such as casting, forging, and rolling.
As a forming process, for example, an ingot in which a material is melted and cast is formed by hot forging and hot rolling, or by hot forging, hot rolling, and cold working. , The process of finalizing the low alloy heat resistant steel.

(2)焼ならし熱処理工程
成形工程後に、例えば焼ならし熱処理を施してもよい。例えば、1000℃〜1100℃で0.1時間〜1.5時間の条件で、焼ならし熱処理を施すことが好ましい。
(2) Normalizing heat treatment step After the molding step, for example, normalizing heat treatment may be performed. For example, it is preferable to perform a normalizing heat treatment at 1000 ° C. to 1100 ° C. for 0.1 hour to 1.5 hours.

(3)焼戻し熱処理工程
さらに、焼ならし熱処理工程後に、例えば焼戻し熱処理を施してもよい。例えば、750℃〜790℃で0.2時間〜5時間の条件で、焼戻し熱処理を行うことが好ましい。
なお、上記方法は一例であり、例えば、焼ならし熱処理及び焼戻し熱処理に関して、鋼成分及びその他の工程における条件によっては、上記好ましい条件を満たさなくても本開示の低合金耐熱鋼を製造することができる場合がある。
(3) Tempering heat treatment step Further, after the normalizing heat treatment step, for example, a tempering heat treatment may be performed. For example, it is preferable to perform tempering heat treatment at 750 ° C. to 790 ° C. for 0.2 hours to 5 hours.
The above method is an example. For example, regarding the normalizing heat treatment and the tempering heat treatment, the low alloy heat resistant steel of the present disclosure may be produced even if the above preferable conditions are not satisfied depending on the steel composition and other conditions in the process. May be possible.

[用途]
本開示の低合金耐熱鋼の用途は限定されないが、例えば発電用ボイラ等、高温で使用される機器に好適に用いられる。
尚、高温で使用される機器の例としては、例えば排熱回収ボイラ用配管;石炭火力発電プラント、石油火力発電プラント、ごみ焼却発電プラント及びバイオマス発電プラント等のボイラ用配管;石油化学プラントにおける分解管;等が挙げられる。
ここで、本開示における「高温で使用」とは、例えば350℃以上700℃以下(さらには400℃以上650℃以下)の環境で使用される態様が挙げられる。
例えば、本開示の低合金耐熱鋼により成形された鋼管を製造する場合、鋼管本体に本開示の低合金耐熱鋼を用いること以外は公知の造管技術を適用することができる。具体的には、本開示の低合金耐熱鋼により成形されたシームレス鋼管としてもよいし、本開示の低合金耐熱鋼が管状に成形されて溶接された溶接管としてもよい。
[Use]
The application of the low alloy heat-resistant steel of the present disclosure is not limited, but it is suitably used for equipment used at high temperature such as a boiler for power generation.
Examples of equipment used at high temperatures include pipes for waste heat recovery boilers; pipes for boilers such as coal-fired power plants, oil-fired power plants, waste incineration power plants, and biomass power plants; decomposition in petrochemical plants. Tube; etc.
Here, the term "used at high temperature" in the present disclosure includes, for example, an embodiment of use in an environment of 350 ° C. or higher and 700 ° C. or lower (further, 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower).
For example, in the case of producing a steel pipe formed of the low alloy heat resistant steel of the present disclosure, known pipe making techniques can be applied except that the low alloy heat resistant steel of the present disclosure is used for the steel pipe body. Specifically, it may be a seamless steel pipe formed of the low-alloy heat-resistant steel of the present disclosure, or may be a welded pipe in which the low-alloy heat-resistant steel of the present disclosure is formed into a tubular shape and welded.

以下、実施例によって本開示に係る低合金耐熱鋼をより具体的に説明する。尚、本開示に係る低合金耐熱鋼はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the low alloy heat resistant steel according to the present disclosure will be described more specifically by way of examples. The low alloy heat resistant steel according to the present disclosure is not limited to these examples.

30kg真空誘導溶解炉にて、表1に示す化学組成の42種の鋼を溶解した。表1中の下線を付した値は、本開示の範囲外であることを意味する。また、表1において空欄部分は、その成分(元素)を含まない(意図的に添加していない)ことを意味する。得られたインゴットを熱間鍛造後、熱間圧延にて15mm厚の鋼板とした。この鋼板について、1050℃で30分間焼きならし処理を行い、750〜770℃の範囲で30分の焼戻処理を行った。焼戻条件はいずれも、鋼板のビッカース硬度が200±10の範囲内に入るように、焼戻し温度を調整した。
焼戻後の鋼板から、シャルピー衝撃試験片及びクリープ試験片を採取し、以下の条件でシャルピー衝撃試験による延性−脆性遷移温度の測定、及び500℃、270MPaの条件でクリープ試験を行った。また、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて介在物観察を実施した。
Forty-two kinds of steels having the chemical compositions shown in Table 1 were melted in a 30 kg vacuum induction melting furnace. Underlined values in Table 1 mean outside the scope of this disclosure. Further, in Table 1, the blank portion means that the component (element) is not contained (not intentionally added). The obtained ingot was hot forged and then hot rolled to obtain a steel plate having a thickness of 15 mm. This steel sheet was normalized at 1050 ° C. for 30 minutes and tempered at 750 to 770 ° C. for 30 minutes. As for the tempering conditions, the tempering temperature was adjusted so that the Vickers hardness of the steel sheet was within the range of 200 ± 10.
Charpy impact test pieces and creep test pieces were collected from the tempered steel sheet, and the ductility-brittle transition temperature was measured by the Charpy impact test under the following conditions, and the creep test was performed under the conditions of 500 ° C. and 270 MPa. In addition, inclusions were observed using a scanning electron microscope (SEM).

Figure 2021195602
Figure 2021195602

(1)シャルピー衝撃試験/靭性
シャルピー衝撃試験片から、10mm×10mm×55mmの試験片を切り出し、ノッチを加工した2mmVノッチフルサイズシャルピー衝撃試験片を10本採取し、シャルピー衝撃試験に供した。なお、シャルピー衝撃試験は、JIS−Z2242:2005に準拠して行った。試験は、−80℃〜+60℃にて実施し、破面遷移温度が−20℃以下となるものを「合格(可)」、−20℃より高いものを「不合格」とした。また、破面遷移温度が−30℃以下となる特に衝撃靱性に優れるものを「合格(優)」とした。
(1) Charpy Impact Test / Toughness A 10 mm × 10 mm × 55 mm test piece was cut out from a Charpy impact test piece, and 10 2 mm V notch full-size Charpy impact test pieces with a machined notch were collected and subjected to a Charpy impact test. The Charpy impact test was conducted in accordance with JIS-Z2242: 2005. The test was carried out at −80 ° C. to + 60 ° C., and those having a fracture surface transition temperature of −20 ° C. or lower were regarded as “passed (acceptable)”, and those having a fracture surface transition temperature higher than −20 ° C. were regarded as “failed”. In addition, those having a fracture surface transition temperature of -30 ° C or lower and having particularly excellent impact toughness were designated as "passed (excellent)".

(2)クリープ破断試験
直径が6mmであるクリープ試験片を用いて、標点間距離を30mmとして、500℃、270MPaの条件でクリープ破断試験を行った。なお、クリープ破断試験は、JIS−Z2271:2010に準拠して行った。なお、クリープ破断時間が3000時間以上となるものを「合格(優)」とし、3000時間未満のものを「不合格」とした。また、クリープ破断時間が5000時間以上となる特にクリープ強度に優れるものを「合格(優)」とした。
(2) Creep rupture test Using a creep test piece having a diameter of 6 mm, a creep rupture test was conducted under the conditions of 500 ° C. and 270 MPa with a distance between reference points of 30 mm. The creep rupture test was carried out in accordance with JIS-Z2271: 2010. Those having a creep rupture time of 3000 hours or more were regarded as "pass (excellent)", and those having a creep rupture time of less than 3000 hours were regarded as "failed". Further, those having a creep rupture time of 5000 hours or more and having particularly excellent creep strength were regarded as "passed (excellent)".

(3)介在物観察
介在物の観察は、既述の方法により観察した。元素分析の結果、質量%でTi:20〜80%、N:20〜80%、かつTi量及びN量の合計が50%超の化学成分からなる介在物を「介在物1」(すなわち、「TiN」)とした。また、質量%でAl:10〜50%、Ti:10〜80%、O:5〜80%、N:20%未満、かつAl量、Ti量及びO量の合計が60%超の化学組成からなる介在物を「介在物2」(すなわち、Al−Ti複合酸化物)とした。そして、これら介在物1及び介在物2について、既述の方法により平均円相当径を測定した。また、介在物1及び介在物2について、単位面積当たりの個数を算出し、以下の評価基準により評価した。
(3) Observation of inclusions Observation of inclusions was carried out by the method described above. As a result of elemental analysis, inclusions composed of chemical components having Ti: 20 to 80% by mass, N: 20 to 80%, and the total amount of Ti and N exceeding 50% are referred to as "inclusions 1" (that is, inclusions 1). "TiN"). Further, the chemical composition in terms of mass% is Al: 10 to 50%, Ti: 10 to 80%, O: 5 to 80%, N: less than 20%, and the total amount of Al, Ti and O is more than 60%. The inclusions composed of were designated as "inclusions 2" (that is, Al—Ti composite oxide). Then, the average circle-equivalent diameter of these inclusions 1 and 2 was measured by the method described above. In addition, the number of inclusions 1 and inclusions 2 was calculated per unit area and evaluated according to the following evaluation criteria.

−評価基準−
(介在物1について)
A(優):10個/mm以上20個/mm以下
B(可):3個/mm以上10個/mm未満、または20個/mm超30個/mm以下
(介在物2について)
A(優):30個/mm以下
B(可):30個/mm超50個/mm以下
-Evaluation criteria-
(About inclusion 1)
A (excellent): 10 pieces / mm 2 or more and 20 pieces / mm 2 or less B (possible): 3 pieces / mm 2 or more and 10 pieces / mm less than 2 or 20 pieces / mm 2 or more and 30 pieces / mm 2 or less (intervention) About thing 2)
A (excellent): 30 pieces / mm 2 or less B (possible): 30 pieces / mm 2 or more 50 pieces / mm 2 or less

なお、介在物1(TiN)について、平均円相当径が3.0μm超のものは、上記の評価は行わず、「未評価」とした。また、介在物2(Al−Ti複合酸化物)について、平均円相当径が3.0μm超のものは、上記の評価を行わず、「未評価」とした。 Regarding inclusions 1 (TiN), those having an average circle equivalent diameter of more than 3.0 μm were not evaluated as described above and were evaluated as “unevaluated”. Further, regarding the inclusions 2 (Al—Ti composite oxide), those having an average circle equivalent diameter of more than 3.0 μm were not evaluated as described above and were evaluated as “unevaluated”.

(4)金属組織観察
金属組織の判定は、既述の介在物分析と同様に試験片断面を研磨後に、ナイタール腐食(硝酸及びエタノールの混合液、本実験では硝酸:エタノール=2:98)を実施し、光学顕微鏡を用いて倍率500倍で観察することにより、各鋼板の金属組織を判定した。
表2中に記載の「B」は、金属組織がベイナイトの単相組織であることを示し、また、「B+F」は、金属組織がベイナイトとフェライトとの混合組織であることを示し、また「B+M」は、金属組織がベイナイトとマルテンサイトとの混合組織であることを示す。
(4) Observation of metallographic structure The metallographic structure is determined by polishing the cross section of the test piece in the same manner as in the above-mentioned inclusion analysis, and then performing nital corrosion (mixture of nitric acid and ethanol, nitric acid: ethanol = 2:98 in this experiment). This was carried out, and the metallographic structure of each steel plate was determined by observing at a magnification of 500 times using an optical microscope.
“B” in Table 2 indicates that the metal structure is a bainite single-phase structure, and “B + F” indicates that the metal structure is a mixed structure of bainite and ferrite. "B + M" indicates that the metallographic structure is a mixed structure of bainite and martensite.

これらの試験結果を表2に示す。 The results of these tests are shown in Table 2.

Figure 2021195602
Figure 2021195602

表2の記号A鋼はV含有量、B鋼はAl含有量、C鋼は式(2)、D鋼はTi、E鋼はMn含有量、F鋼はNb含有量及び式(1)、G鋼はP含有量及びMo含有量、H鋼は式(2)、I鋼はB含有量、J鋼はCu含有量、K鋼はN含有量及び式(1)、L鋼はSi含有量、MはC含有量及びS含有量、NはCo含有量、OはAl含有量、PはTa含有量、QはW含有量、RはCr含有量及び式(1)、Sは式(1)、TはC含有量、UはMn含有量、VはCr含有量、WはMo含有量、XはW含有量、YはB含有量、Zは式(2)が本開示の範囲外にある比較鋼である。表2から明らかなように、比較鋼は靱性及びクリープ強度の少なくとも一方が、実施例のもの(本開示鋼)に比べ、優れていない。 Symbols in Table 2 A steel has V content, B steel has Al content, C steel has formula (2), D steel has Ti, E steel has Mn content, F steel has Nb content and formula (1). G steel contains P content and Mo content, H steel contains formula (2), I steel contains B content, J steel contains Cu content, K steel contains N content and formula (1), and L steel contains Si. Amount, M is C content and S content, N is Co content, O is Al content, P is Ta content, Q is W content, R is Cr content and formula (1), S is formula. (1), T is C content, U is Mn content, V is Cr content, W is Mo content, X is W content, Y is B content, and Z is the formula (2) of the present disclosure. Comparative steel that is out of range. As is clear from Table 2, at least one of the toughness and the creep strength of the comparative steel is not superior to that of the example (the present disclosed steel).

これに対し、本開示鋼においては、いずれも式(1)〜(2)を満たしており、介在物1の大きさは3.0μm以下であった。この結果、遷移温度が−20℃以下と、良好な靱性を示した。
また、特に本開示鋼1〜4、6〜11、13〜16は式(3)も満たしており、介在物2の大きさは3.0μm以下であり、遷移温度が−30℃以下と、特に良好な靱性を示した。
本開示鋼は500℃×270MPaのクリープ試験において、破断時間が3000h以上でありクリープ強度が良好であった。また、本開示鋼2及び15は好ましい成分範囲を満たしており、500℃×270MPaのクリープ試験において、破断時間が5000h以上でありクリープ強度が特に良好であった。
On the other hand, in the disclosed steels, all of the formulas (1) and (2) were satisfied, and the size of the inclusions 1 was 3.0 μm or less. As a result, the transition temperature was −20 ° C. or lower, showing good toughness.
Further, in particular, the disclosed steels 1 to 4, 6 to 11, 13 to 16 also satisfy the formula (3), the size of the inclusions 2 is 3.0 μm or less, and the transition temperature is −30 ° C. or less. It showed particularly good toughness.
The disclosed steel had a breaking time of 3000 hours or more and good creep strength in a creep test at 500 ° C. × 270 MPa. Further, the disclosed steels 2 and 15 satisfy a preferable component range, and in a creep test of 500 ° C. × 270 MPa, the breaking time was 5000 hours or more and the creep strength was particularly good.

本開示の低合金耐熱合金部材は、高温でのクリープ強度及び低温での靱性に優れている。このため、本開示の低合金耐熱合金部材は、ボイラ、化学工業、原子力用などの分野で熱交換器管、配管用管、耐熱バルブ、接続継手、反応容器等の耐圧部材として使用するに好適である。 The low alloy heat resistant alloy member of the present disclosure is excellent in creep strength at high temperature and toughness at low temperature. Therefore, the low alloy heat resistant alloy member of the present disclosure is suitable for use as a pressure resistant member for heat exchanger pipes, piping pipes, heat resistant valves, connection joints, reaction vessels, etc. in fields such as boilers, chemical industries, and nuclear power plants. Is.

Claims (4)

質量%で、
C:0.04〜0.10%、
Si:0.01〜0.50%、
Mn:0.10〜0.60%、
Cr:1.75〜3.00%、
Mo:0.01〜0.30%、
W:1.20〜2.00%、
V:0.10〜0.50%、
Nb:0.01〜0.10%、
Ti:0.005〜0.020%、
Al:0.005〜0.030%、
B:0.0005〜0.0060%、
N:0.0010〜0.0050%、
P:0.030%以下、
S:0.010%以下、
Ni:0〜0.40%、
Cu:0〜0.40%、
Ta:0〜0.10%、
Co:0〜1.0%、
La:0〜0.20%、
Ce:0〜0.20%、
Y:0〜0.20%、
Ca:0〜0.20%、
Zr:0〜0.20%、及び
Mg:0〜0.050%
を含み、残部がFe及び不純物からなり、下記の式(1)及び式(2)を満たす化学組成を有し、
TiNを含み、前記TiNの平均円相当径が3.0μm以下である低合金耐熱鋼。
Ti(%)/48−N(%)/14≧0・・・式(1)
Ti(%)×N(%)≦9.0×10−5・・・式(2)
By mass%,
C: 0.04 to 0.10%,
Si: 0.01-0.50%,
Mn: 0.10 to 0.60%,
Cr: 1.75 to 3.00%,
Mo: 0.01-0.30%,
W: 1.20 to 2.00%,
V: 0.10 to 0.50%,
Nb: 0.01 to 0.10%,
Ti: 0.005-0.020%,
Al: 0.005-0.030%,
B: 0.0005 to 0.0060%,
N: 0.0010 to 0.0050%,
P: 0.030% or less,
S: 0.010% or less,
Ni: 0-0.40%,
Cu: 0-0.40%,
Ta: 0-0.10%,
Co: 0-1.0%,
La: 0-0.20%,
Ce: 0 to 0.20%,
Y: 0-0.20%,
Ca: 0-0.20%,
Zr: 0 to 0.20%, and Mg: 0 to 0.050%
The balance is composed of Fe and impurities, and has a chemical composition satisfying the following formulas (1) and (2).
A low alloy heat-resistant steel containing TiN and having an average circle-equivalent diameter of the TiN of 3.0 μm or less.
Ti (%) / 48-N (%) / 14 ≧ 0 ... Equation (1)
Ti (%) x N (%) ≤ 9.0 x 10-5 ... Equation (2)
前記化学組成は、下記の式(3)を満たし、
Al−Ti複合酸化物を含み、前記Al−Ti複合酸化物の平均円相当径が3.0μm以下である請求項1に記載の低合金耐熱鋼。
Al(%)/Ti(%)≧0.50・・・式(3)
The chemical composition satisfies the following formula (3).
The low alloy heat-resistant steel according to claim 1, which contains an Al—Ti composite oxide and has an average circle equivalent diameter of the Al—Ti composite oxide of 3.0 μm or less.
Al (%) / Ti (%) ≧ 0.50 ・ ・ ・ Equation (3)
Ni:0.01〜0.40%、
Cu:0.01〜0.40%、
Ta:0.001〜0.10%、及び
Co:0.01〜1.0%、
から選択される少なくとも1種の元素を含有する請求項1又は請求項2に記載の低合金耐熱鋼。
Ni: 0.01-0.40%,
Cu: 0.01-0.40%,
Ta: 0.001 to 0.10%, and Co: 0.01 to 1.0%,
The low alloy heat resistant steel according to claim 1 or 2, which contains at least one element selected from.
La:0.01〜0.20%、
Ce:0.01〜0.20%、
Y:0.01〜0.20%、
Ca:0.01〜0.20%、
Zr:0.01〜0.20%、及び
Mg:0.0005〜0.050%、
から選択される少なくとも1種の元素を含有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の低合金耐熱鋼。
La: 0.01 to 0.20%,
Ce: 0.01 to 0.20%,
Y: 0.01 to 0.20%,
Ca: 0.01 to 0.20%,
Zr: 0.01 to 0.20%, and Mg: 0.0005 to 0.050%,
The low alloy heat resistant steel according to any one of claims 1 to 3, which contains at least one element selected from.
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