耐熱鋼の組成むら評価による寿命のばらつき原因解明

通过评估耐热钢的成分变化来阐明寿命变化的原因

• 批准号: 22K04746
• 负责人: 澤田 浩太
• 金额: $ 2.25万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04746/
• 关键词: オーステナイト系耐熱鋼; クリープ強度; 合金元素; 偏析; オーステナイト耐熱鋼; ばらつき

高Crフェライト系耐熱鋼(ASME Gr.91鋼やGr.92鋼)では、Crなどの合金元素の濃度むら(偏析)が残存し、偏析が強いものはクリープ強度が低くなることが報告されている。一方、オーステナイト系耐熱鋼においても偏析が残存している可能性がある。そこで、偏析の存在が同鋼のクリープ強度特性に及ぼす影響を検討するために、オーステナイト系耐熱鋼のボイラチューブ材(SUS304HTB、SUS316HTB、SUS321HTB、SUS347HTB)について、調査を実施した。いずれの鋼種においても、チューブ材長手方向に沿ったCrやNiの偏析が確認された。また、各鋼種について複数ヒートを調査したところ、同一規格材であっても、合金元素の偏析の程度にヒート間差があることが分かった。合金元素の偏析の程度を表す指標として、Cr濃度勾配の標準偏差を採用し、クリープ強度との関連を確認したところ、同指標とクリープ破断寿命や破断伸びとの明確な相関は確認されなかった。高Crフェライト系耐熱鋼では、偏析の強いヒートほど、結晶粒径(旧γ粒径)が小さくなることが分かっていることから、オーステナイト系耐熱鋼においても確認したところ、SUS321HTBおよびSUS347HTBでは、偏析と結晶粒径の相関は確認されなかったものの、SUS304HTBおよびSUS316HTBでは、高Crフェライト系耐熱鋼と同様に、偏析の強いヒートほど、結晶粒径が小さくなることが分かった。偏析している領域では、未固溶析出物が存在していると考えられ、これらが結晶粒界をピン止めして、粒成長を抑制している可能性が示唆された。

据报道，在高CR铁素体耐热钢（ASME GR.91钢和Gr.92钢）中，诸如CR的合金元素（如隔离）（分离）以及具有强隔离的那些合金元素的浓度较低。另一方面，有可能在奥氏体耐热钢中隔离。因此，为了研究隔离的存在对钢的蠕变强度性能的影响，我们对锅炉管材料（SUS304HTB，SUS316HTB，SUS321HTB，SUS347HTB，SUS347HTB）进行了调查。在所有钢等级中，沿着管材料的纵向沿Cr和Ni的分离。此外，对每种类型的钢进行了多种热量，发现即使对于相同的标准材料，热量之间合金元件的隔离程度也存在差异。 CR浓度梯度的标准偏差用作表达合金元件隔离程度的指数，并且确认与蠕变强度的关系，并且在折断与蠕变破裂寿命和休息时的伸长率之间没有明显的相关性。众所周知，较高的Cr铁素耐热钢，晶体晶粒尺寸（以前是伽马晶粒尺寸）的越小，并且当我们确认较高的热分离的热量越高时，晶体晶粒尺寸越小（以前是伽玛晶粒尺寸）。尽管SUS321HTB和SUS347HTB在分离和晶粒尺寸之间尚无相关性，但发现对于SUS304HTB和SUS316HTB而言，晶体晶粒尺寸越小，就像高Cr cr cr耐热的耐热钢一样。据认为，隔离区域中存在不固结的沉淀物，表明这些沉淀物可能固定晶界并抑制晶粒的生长。

项目成果

オーステナイト系耐熱鋼における偏析とクリープ特性

奥氏体耐热钢的偏析和蠕变性能

• 发表时间: 2023
• 作者: 澤田浩太;畠山友孝;関戸薫子;木村一弘
• 通讯作者: 木村一弘