高クロム鋼の材料特性試験(V) SUS410J3の溶接継手材および12000h熱時効母材の機械的特性

Material Properties of High Cr-Mo Steel (V) Mechanical properties of SUS410J3 Welded joint and base metal aged for 12000h

鬼澤 高志  ; 安藤 勝訓 ; 加藤 章一 ; 吉田 英一

Onizawa, Takashi; Ando, Masanori; Kato, Shoichi; Yoshida, Eiichi

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。本研究では、FBR使用温度域における12Cr鋼溶接継手部の基本材料特性を把握することを目的に、SUS410J3の溶接継手材を製作し、クリープ試験および組織観察を実施した。また、SUS410J3母材部の長時間熱時効後の機械的強度特性および組織安定性を評価することを目的に、12000時間熱時効材について、引張試験、衝撃試験および組織観察を実施した。これらの試験の結果、以下の結論を得た。550と600において溶接部のクリープ破断特性を約3000時間まで取得した。本研究の範囲内では、クリープ破断強度は、「溶接継手母材(SR処理)母材(SR処理無)溶接金属」の順で大きくなる傾向がみられた。また、600では、2000時間程度の破断条件下で顕著なクリープ破断延性の低下が認められた。ミクロ組織調査などの結果、破断は母材近傍のHAZ細粒域で生じており、TypeⅣ破壊の可能性が示唆された。溶接継手のクリープ特性については、今後も長時間域の評価データ拡充を図っていく予定である。一方、LMP法から実機想定の最高使用温度550で約35万時間に換算相当される600、12000時間熱時効後の衝撃特性、高温引張特性および組織安定性に関する評価データを取得した。衝撃特性は受入材よりも低下するが、その低下割合は上部棚吸収エネルギーで概ね34割で、前報の3000および6000時間熱時効材とほぼ同様であった。したがって、衝撃特性に対する熱時効の影響は、30006000時間で飽和するものと考えられる。また、引張強さおよび0.2%耐力は熱時効時間の増加とともに僅かに低下する傾向が認められた。これは、組織調査の結果から、MCなどの析出の影響に関与していると思われる。

The high chromium (Cr) ferritic steels have both excellent thermal and mechanical properties at elevated temperature. Therefore, the applicability of high Cr ferritic steels for structural material of the future advanced Fast Breeder Reactor (FBR) is investigated. In this study, creep tests and metallurgical observations are conduced in order to investigate mechanical properties on SUS410J3 weld joint at FBR's temperature region. And tensile, impact tests and metallurgical observations after thermal aging for 12000 hours are conduced in order to evaluate mechanical properties and stability of microstructures on SUS410J3 material. As a result, following conclusions are obtained;Creep rupture properties up to about 3000 hours are obtained in weld metal zone at 823K and 873K. In this study, creep rupture strength show that the tendency of weld joint base metal (SR treatment) base metalweld metal. Then the remarkable decreasing of creep fracture ductility was recognized at 873K for about 2000 hours. The possibilities of Type 4 damage are suggested because of the fracture position is fine HAZ region near the base metal from results of microstructure investigation etc. Therefore about the creep properties of a weld joint, long term creep dates are intend to expansion for evaluation. On the other hand dates of impact, tensile properties on high temperature and microstructure of stability about 350000 hours at 827K calculated by LMP are obtained. The decreasing of the impact properties by aging are saturated in 3000-6000 hours at 873K. And that decreasing rate is about 0.6-0.7 times at upper shelf energy (USE). Ultimate tensile strength and 0.2% proof stress are slightly decreases with time of aging. It is thought that reasons are inference of deposits, such as MC etc.