分散強化型フェライト鋼被覆管用素管の製造評価 - 強度及び再結晶特性評価試験 -

Fabrication and evaluation of ODS ferritoc mother tubes for FBR fuel cladding tubes; Evaluation of the mechanical properties and recrystallization

奥田 隆成*; 原田 誠*; 安部 勝洋*

Okuda, Takanari*; Harada, Makoto*; not registered

フェライト系およびマルテンサイト系ODS鋼被覆管について、ミクロ組織、周方向引張、クリープ破断強度および再結晶粒の方位解析、酸化物粒子の分散状態の評価を行い、以下の成果が得られた。(1)組織評価フェライト系では横断面は等軸粒であるが、縦断面では管軸方向に伸張した結晶粒となり、Ti、Y2O3量が増すほど伸張の程度は大きくなった。20%冷間加工材では高密度の転位が観察され、組成によらずHV50程度の硬さ上昇が認められた。マルテンサイト系では縦、横断面とも微細等軸粒であった。M91鋼の場合は転位密度の低いフェライト組織であった。焼きならし処理後の冷却が遅かったためと推定される。M92鋼はマルテンサイト組織でM91鋼より硬かった。(2)周方向引張性質フェライト系では一様伸びは400で最も低かった。マルテンサイト系ではTi量の高いM92鋼の方が高い強度を示し、延性も目標値を十分満足した。(3)クリープ破断強度評価フェライト系ではTi、Y2O3量が増すほど700の内圧クリープ破断強度は上昇した。マルテンサイト系ではTi、Y2O3量増加によって従来材より破断強度が上昇することが確認された。(4)フェライト系ODS鋼の再結晶特性評価分散粒子量が多くなるほど、冷間圧延・熱処理(再結晶)の繰り返しによって、再結晶の起こりにくい(hkl)〈110〉が安定方位として集合組織を形成する傾向が強くなることが明らかとなった。(5)酸化物粒子分散状態の評価組成から計算した粒子体積率と分散粒子の観察結果を組み合わせて求めた平均粒子表面間距離に基づき導出したしきい応力はほぼ妥当な値となった。

Micro-crystal direction analysis by electron back scattering pattern, oxide particle dispersion parameter analysis and the mechanical properties were evaluated, The main results were as follows: (1)Microstructure. Although the ferritic steels were equi-axed grains in the transverse direction of tube, the aspect ratio increased with Ti and YO content of the steel. The 20% cold worked tubes were high densities of dislocation. The martensitic steels were equi-axed grains both in transverse and longitudinal directions. M91 steel was a ferritic structure and low dislocation density. M92 steel was a full martensitic. (2)Tensile properties in the circumferential direction. The uniform elongation of ferritic steel was lowest at 400 C. In the martensitic steels, M92 steel with high Ti content showed a high strength and good ductility. (3)Creep rupture strength. For the ferritic steels, the internal creep rupture strength at 700 C because higher as Ti and YO content increased. The martensitic steels showed high creep rupture strength by controlling the addition of Ti and YO. (4)Recrystallizaiton analysis of ferritic steels by EBSP. By the sequence of cold rolling and heat treatment, recrystallization became difficult. For a stable direction, 110 tends to form a strong texture. (5)Evaluation for distribution parameter of oxide particles. The threshold stress, which was calculated by the combination of the volume fraction of dispersoids and image analysis, exhibited reasonable results.