高クロム鋼におけるMX析出強化の長時間安定性・有効性の検討

Long term efficiency and stability of MX precipitation strengthening of high chromium steel

鬼澤 高志  ; 安藤 勝訓 ; 若井 隆純 ; 浅山 泰 ; 加藤 章一 

Onizawa, Takashi; Ando, Masanori; Wakai, Takashi; Asayama, Tai; Kato, Shoichi

高速増殖炉の実用化に向けて、高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。FBR構造材料には、最高使用温度約550Cにおけるクリープ疲労強度が求められるほか、破断前漏洩成立の観点から靭性が要求され、また60年を超えるような長寿命プラントの寿命末期までそれら特性を安定に保つ必要がある。そのために、高Cr鋼をFBR構造材料に適用するにあたっては、添加元素や熱処理条件などを最適化することが望まれる。本研究は、FBR用高Cr鋼に最適なV, Nb添加量を提示するために、V, Nb添加量を調整した高Cr鋼に対して時効試験を実施し、時効に伴うMXを中心とした微細析出物の種類,化学組成,平均直径,形状等の変化を電子顕微鏡観察等により明らかにし、FBR使用環境を模擬した加速条件におけるMX析出強化機構の長時間安定性・有効性について検討を行った。限定された化学成分及び熱処理条件に対する結果であるが、Nb添加による析出強化機構の安定性は高くないものの、V単独添加による析出強化機構は、FBRプラントの寿命末期まで有効である可能性があることが明らかとなった。

Employment of high Cr steel as a main structural material is considered as a way to achieve economical competitiveness of fast breeder reactors. A series of trial products controlling V and Nb contents is produced and aging tests are conducted to investigate the long term stability of the MX strengthening mechanism. Before and after a long term aging process, metallurgical examinations and quantitative analyses are conducted to investigate the stability of MX particles. After aging, Z-phase was observed in high Cr steel content Nb. With precipitation and rapid coarsening of Z-phase, decrease in number of density of MX particles. Therefore, it is supposed that the long term efficiency of MX precipitation strengthening mechanisms is decrease in high Cr steel content Nb. In contrast, it is expected that VX precipitation strengthening mechanisms is stable in high Cr steel content only V, because Z-phase isn't precipitate and VX is stable after aging.