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銅と炭化物の複合析出を利用したマルテンサイト系耐熱鋼の高強度化

利用铜和碳化物的复合析出提高马氏体耐热钢的强度

基本信息

批准号：
00J00750
负责人：
二村裕一
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに申請者は,マルテンサイト(a')系耐熱鋼の高温域での強化手段として,炭化物とは析出サイトが異なるCu粒子の利用を提案し,9mass%Cr鋼のクリープ特性に及ぼすCu添加の影響を調査してきた.その結果,4%程度のCuの添加により破断寿命は大幅に改善されるが,その反面,Cu原子の粒界偏析に起因してクリープ変形時には粒界上で粗大なCu粒子が析出し,それらを起点として粒界クラックが発生するため破断延性が乏しくなることも判明した.今後,Cuを含有した耐熱鋼を構造部材として安全に使用するためには,高温での延性を改善することは必要不可欠である.そこで本年度は,脆化の原因であるCu原子の粒界偏析を抑制するため,第三元素を利用してCuを含有したa'系耐熱鋼の高温における延性の改善を試みた.Cu原子の粒界偏析の抑制法としては,粒界偏析元素を競合させるsite competitionという機構を応用し,Cuと同様に粒界に偏析し易く,しかも粒界に偏析してもクリープ特性に害を及ぼさないWを添加することによって,Cu原子の粒界偏析量を低減した.そして,化学成分を最適化したFe-9%Cr-4%Cu-1.5%W合金では,クリープ変形の際,粒界での粗大なCu粒子の析出が抑えられ,破断するまでに粒内変形が十分に起こっていた.その結果,高い高温強度を得ながら,しかもクリープ破断伸びを約2.5倍増大させることに成功した.

In this paper, the author investigates the strengthening method of high temperature steel, the utilization of Cu particles in carbide and precipitation, and the influence of Cu addition on the thermal properties of 9mass%Cr steel. As a result, the fracture life of Cu was greatly improved when Cu was added to 4% level. On the other hand, the fracture ductility of Cu particles was improved when Cu atoms were separated from grain boundaries. In the future,Cu content in heat-resistant steel structural components is necessary for safe use and ductility improvement at high temperatures. This year, the cause of embrittlement is the suppression of grain boundary segregation of Cu atoms. The third element is used to improve the ductility of a series of heat resistant steels containing Cu atoms. The suppression of grain boundary segregation of Cu atoms is the site competition mechanism of Cu atoms. The boundary segregation of Cu atoms decreases due to the addition of W to the crystal. The chemical composition of Fe-9%Cr-4%Cu-1.5%W alloy was optimized. The precipitation of coarse Cu particles in grain boundary was suppressed when the alloy changed shape, and the intragranular change in fracture was very important. As a result, the strength of high and medium temperature was increased by about 2.5 times, and the fracture elongation was increased by about 2.5 times.