Effects of heat treatment process for blanket fabrication on mechanical properties of F82H

ブランケット作製にかかわる熱履歴がF82H鋼の強度特性に及ぼす影響

廣瀬 貴規; 芝 清之; 沢井 友次; 實川 資朗; 秋場 真人

Hirose, Takanori; Shiba, Kiyoyuki; Sawai, Tomotsugu; Jitsukawa, Shiro; Akiba, Masato

核融合発電実証プラントにおける増殖ブランケット製作技術開発の一環として、製造プロセスにおける熱履歴が低放射化フェライト鋼の材料特性に及ぼす影響について評価を行った。低放射化フェライト鋼に対して、熱間等方圧加圧(HIP)相当の熱履歴与えたところ、0.04%のTaを含むF82H鋼は1313K以上のHIP相当熱処理により結晶粒の粗大化が認められたが、F82H-0.1%Ta添加材では粒成長が抑制された。これは粒成長が粒界の移動を阻害する炭化物(TaC)の溶解によるものであることを示唆している。より高温における接合を考慮した場合、1373K以下での熱処理では、炭化物の分布状況に起因する熱処理以前の粒径の影響が残っていることから、接合処理後の細粒化には、均質化及びTaCの溶解温度以下での焼きならしの2段階の熱処理が必要である。F82H鋼においては、1423K以上における均質化、並びにTaC溶解温度以下(1243K)での焼きならし処理により、加工を伴うことなく結晶粒度7程度の細粒組織が得られることを確認した。

Reduced activation ferritic/martensitic steel, RAFs is the leading candidates for the structural materials of breeding blankets. HIP is examined as a near-net-shape fabrication process for this structure. The HIP requires heating above the normalizing temperature and the final microstructural features depends on the HIP processing conditions. Conventional HIP process caused a prior-austenite grain (PAG) coarsening of RAFs and subsequent increase of ductile brittle transition temperature. Japanese RAFs F82H and its modified steels were investigated by metallurgical method after isochronal heat treatment up to 1473K simulating HIP equivalent thermal hysteresis. Although Conventional F82H IEA heat showed significant grain growth after conventional solid HIP conditions (1313K 2hr.), F82H with 0.1wt.% tantalum kept fine grain after the same heat treatment. On the other hands, conventional RAF/Ms with coarse grain were recovered by the post HIP normalizing at temperature below TaC dissolution temperature. This process can refine the PAG size of F82H more than ASTM grain size number 7.