Effect of Vanadium and Niobium on creep strength in 10% Chromium steel analyzed by STEM-EDS

STEM-EDS分析によるVとNbが10Cr鋼のクリープ強度に及ぼす影響に関する研究

光原 昌寿*; 吉田 悠*; 池田 賢一*; 中島 英治*; 若井 隆純 

Mitsuhara, Masatoshi*; Yoshida, Yu*; Ikeda, Kenichi*; Nakashima, Hideharu*; Wakai, Takashi

10Cr鋼のクリープ強度に及ぼすバナジウムとニオブの影響を調べた。バナジウムとニオブの添加量を変えた11種類の試作材を準備し、それらのクリープ変形挙動から、閾応力を推定した。STEM-EDSによって析出物の分布状態を調べた。ラス内に析出物は見られなかった0.06%バナジウム添加材では、クリープ強度の増加はわずかであり、このことはラス内の析出物によって強化されなかったことを示している。バナジウム添加材においてラス境界に見られたクロムとバナジウムを含有する塊状及び膜状の析出物は、ラス境界が移動するのを妨げる。この効果は、バナジウム添加鋼の強化メカニズムである。ニオブ単独添加の場合、ラス内の微細析出物による分散強化により、クリープ強度が向上することがわかった。閾応力は、析出物間隔から定量的に評価された。評価された閾応力は、クリープ変形挙動から得られる値と一致した。これらの結果から、バナジウムとニオブにはクリープ強度を改善する役割がそれぞれあることがわかった。バナジウムとニオブ複合添加鋼で、クリープ強度への影響は各元素による影響、すなわち、ラス境界移動の抑制とラス内の転位のピン止めの和として説明できる。

The effect of V and Nb on creep strengthening was studied in 10% Cr steels. In a steel added 0.06% V where no particles were observed in the lath, creep strength was slightly increased, indicating that it was not strengthened by particle hardening effect in the lath. Lump-shaped precipitates and film-shaped precipitates including Cr and V, which were observed on lath boundaries in the steel added V, are expected to inhibit the lath boundaries from migrating. This inhibition is the mechanism of the improvement in the steel added V. In the case of steels added Nb individually, creep strength was found to be increased by dispersion hardening due to fine precipitates in the lath. These results revealed that V and Nb have each role to improve creep strength. In steels added both V and Nb, the effect on creep strength was expressed by the sum of the effects due to each element, which were the retardation of the lath boundary migrations and the pinning of the dislocations in the lath.