FBR最適高クロム鋼の開発(第2報); V・Nb成分調整材の受入材及び時効材の強度特性と組織観察

Development of the high chromium ferritic steel FBR grade (2)Mechanical properties and observations of as received and aged some trial products controlling V and Nb contents

鬼澤 高志  ; 安藤 勝訓 ; 若井 隆純 ; 加藤 章一 ; 青砥 紀身 

Onizawa, Takashi; Ando, Masanori; Wakai, Takashi; Kato, Shoichi; Aoto, Kazumi

高速炉の実用化に向けて、高温強度と熱的特性がバランスよく優れる高クロム(Cr)鋼を主要構造材料として採用することが検討されている。前報では、高速炉最適高Cr鋼開発に反映するために、バナジウム(V)およびニオブ(Nb)に着目したMX析出強化機構の長時間有効性・安定性に関する検討を目的に、V、Nbの添加量の異なる高Cr鋼試作材を作製した。本報は、試作材について、機械的性質および組織安定性に及ぼすV、Nb添加量の影響を調査する目的で、受入材および6006000h時効材について、各種材料強度試験および観察・分析を実施し、以下の結論を得た。(1)引張特性および比較的短時間のクリープ特性は、VおよびNbの添加量の増加に伴い高強度、低延性化の傾向を示した。また、定常クリープひずみ速度、第三期クリープ開始時間とクリープ破断寿命の関係に及ぼすVおよびNbの添加量の影響は、ほとんどないことが確認された。(2)衝撃特性は、VおよびNbの添加量の増加に伴い低下する傾向を示した。本研究で製作したV・Nb成分調整材では、6006000hの時効に伴う衝撃特性の低下は、ほとんどなかった。これは、Laves相の析出がないことが関与していると考えられる。(3)VおよびNbの添加により、微細なMX粒子(V(C,N)およびNbC)の析出が確認された。MX粒子は、VおよびNbの添加量の増加と共に、析出量が増加することが確認された。6006000hの時効においては、粗大化の傾向はみられず、安定に存在することを確認した。(4)V添加により、V(C,N)を核として、微細なCr (C,N)の析出が促進され、MC の成長を抑制している可能性を示した。また、V添加材において析出するCr (C,N)は、10at.%程度のVを含有し、そのため粗大化が抑制されていることが明らかになった。

The high chromium (Cr)ferritic steels have both excellent thermal properties and strength at elevated temperature. Therefore, the applicability of high Cr ferritic steels for structural material of the future advanced Fast Breeder Reactor is investigated. In previous study, a series of trial products controlling the vanadium (V)and niobium(Nb) contents is produced to investigate the efficiency and/or stability of these elements for the development of the high chromium ferritic steel FBR grade. In this study, tensile, impact, creep tests and observations are conducted in order to investigate the influence of V and Nb contents on the mechanical properties and stability of microstructures. These tests and observations are conducted for the as received materials and aged ones. As a result, the following conclusions are obtained ;(1)The higher strength and the lower ductility are obtained with the increases of V and Nb as far as this study investigates. There is little influence of V and Nb on relation between steady state creep rate, time to beginning of tertiary creep and creep rupture time.(2)The impact properties degrade with the increases of V and Nb, since Laves phase don't precipitate in the trial products with aging at 600 for 6000h. For that reason impact properties hardly fell.(3)Fine MX (V(C,N) and/or NbC) are observed in the steels which contain V and/or Nb. The number of MX increases with the increase of contents of V and/or Nb. It is show that they are likely to be stable under the condition of aging at 600 for 6000h.(4)The fine Cr (C,N) is nucleated from V(C,N). And the fine Cr (C,N) may be expected to suppress the growth of MC. This may be caused by V contained in Cr (C,N).