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高温強度に優れたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼の製造方法 新技術説明会

国内特許コード P110001495
整理番号 11523
掲載日 2011年1月28日
出願番号 特願2003-276554
公開番号 特開2004-084071
登録番号 特許第4413549号
出願日 平成15年7月18日(2003.7.18)
公開日 平成16年3月18日(2004.3.18)
登録日 平成21年11月27日(2009.11.27)
優先権データ
  • 特願2002-231780 (2002.8.8) JP
発明者
  • 大塚 智史
  • 鵜飼 重治
  • 皆藤 威二
  • 成田 健
  • 藤原 優行
出願人
  • 独立行政法人 日本原子力研究開発機構
発明の名称 高温強度に優れたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼の製造方法 新技術説明会
発明の概要

【課題】 酸化物粒子が微細化され均一かつ高密度に分散されている組織が確実に得られ、その結果、優れた高温強度が発現するマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 質量%で、Cが0.05~0.25%、Crが8.0~12.0%、Wが0.1~4.0%、Tiが0.1~1.0%、Y2 3 が0.1~0.5%、残部がFeおよび不可避不純物からなるY2 3 粒子を分散させたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼で、鋼中の過剰酸素量ExOが、0.22×Ti(質量%)<ExO(質量%)<0.46×Ti(質量%)となるように調整することにより分散酸化物粒子を微細高密度化し、高温強度に優れたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼が得られる。原料粉末を機械的合金化処理する過程で、99.9999%以上の超高純度Ar雰囲気で行うこと等の処理により、過剰酸素量を調整できる。
【選択図】 図9

従来技術、競合技術の概要


優れた高温強度と耐中性子照射特性が要求される原子炉、特に高速炉の構成部材には、従来よりオーステナイト系ステンレス鋼が用いられてきたが、耐スエリング特性などの耐照射特性に限界がある。一方、マルテンサイト系ステンレス鋼は耐照射特性に優れるものの、高温強度が低い欠点がある。



そこで、耐照射特性と高温強度特性の両方を具備した材料として、マルテンサイト系酸化物分散強化型鋼が開発され、この鋼中にTiを添加して酸化物分散粒子を微細分散化させることによって、高温強度を向上させる技術が提案されている。



例えば特許文献1には、質量%で、C:0.05~0.25%、Si:0.1%以下、Mn:0.1%以下、Cr:8~12%(但し12%は含まず)、Mo+W:0.1~4.0%、O(Y2 3 およびTiO2 分は除く):0.01%以下、残部がFeおよび不可避不純物からなり、かつ平均粒径1000Å以下のY2 3 とTiO2 による複合酸化物粒子がY2 3 +TiO2 =0.1~1.0%、分子比でTiO2 /Y2 3 と=0.5~2.0の範囲で基地に均一に分散されている焼戻しマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼が記載されている。




【特許文献1】特公平5-18897号公報

産業上の利用分野


本発明は、高温強度に優れたマルテンサイト系酸化物分散強化型(ODS)鋼を製造する方法に関するものである。



本発明の方法により製造されたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼は、優れた高温強度やクリープ強度が求められる高速増殖炉燃料被覆管用材料、核融合炉第一壁材料、火力発電用材料等に好ましく利用できる。

特許請求の範囲 【請求項1】
元素粉末または合金粉末とY23粉末をAr雰囲気中で機械的合金化処理することにより、質量%で、Cが0.05~0.25%、Crが8.0~12.0%、Wが0.1~4.0%、Tiが0.1~1.0%、Y23が0.1~0.5%、残部がFeおよび不可避不純物からなるY23粒子を分散させたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼を製造する方法において、Tiの含有量を前記0.1~1.0質量%の範囲内で調整することにより、鋼中の過剰酸素量ExO(鋼中の酸素量からY23中の酸素量を差し引いた値)を
0.22×Ti(質量%)<ExO(質量%)<0.46×Ti(質量%)
の範囲に調整して分散酸化物粒子を微細高密度化することを特徴とする高温強度に優れたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼の製造方法。

【請求項2】
元素粉末または合金粉末とY23粉末をAr雰囲気中で機械的合金化処理することにより、質量%で、Cが0.05~0.25%、Crが8.0~12.0%、Wが0.1~4.0%、Tiが0.1~1.0%、Y23が0.1~0.5%、残部がFeおよび不可避不純物からなるY23粒子を分散させたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼を製造する方法において、前記Ar雰囲気として純度99.9999質量%以上のArガスを用いることにより、鋼中の過剰酸素量ExO(鋼中の酸素量からY23中の酸素量を差し引いた値)を
0.22×Ti(質量%)<ExO(質量%)<0.46×Ti(質量%)
の範囲に調整することを特徴とする高温強度に優れたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼の製造方法。

【請求項3】
元素粉末または合金粉末とY23粉末をAr雰囲気中で機械的合金化処理することにより、質量%で、Cが0.05~0.25%、Crが8.0~12.0%、Wが0.1~4.0%、Tiが0.1~1.0%、Y23が0.1~0.5%、残部がFeおよび不可避不純物からなるY23粒子を分散させたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼を製造する方法において、機械的合金化処理に使用されるアトライター内部の撹拌装置の回転速度を低下させ、あるいは撹拌装置のピンの長さを短くすることで撹拌エネルギーを小さくして撹拌時の酸素巻き込みを抑制することにより、鋼中の過剰酸素量ExO(鋼中の酸素量からY23中の酸素量を差し引いた値)を
0.22×Ti(質量%)<ExO(質量%)<0.46×Ti(質量%)
の範囲に調整することを特徴とする高温強度に優れたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼の製造方法。

【請求項4】
元素粉末または合金粉末とY23粉末をAr雰囲気中で機械的合金化処理することにより、質量%で、Cが0.05~0.25%、Crが8.0~12.0%、Wが0.1~4.0%、Tiが0.1~1.0%、Y23が0.1~0.5%、残部がFeおよび不可避不純物からなるY23粒子を分散させたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼を製造する方法において、前記Y23粉末に代えて金属Y粉末またはFe2 Y粉末を使用することにより、鋼中の過剰酸素量ExO(鋼中の酸素量からY23中の酸素量を差し引いた値)を
0.22×Ti(質量%)<ExO(質量%)<0.46×Ti(質量%)
の範囲に調整することを特徴とする高温強度に優れたマルテンサイト系酸化物分散強化型鋼の製造方法。
産業区分
  • 合金
  • 冶金、熱処理
  • 加工
  • 原子力
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003276554thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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