Evaluation of mechanical properties and nano-meso structures of 9-11%Cr ODS steels

9-11%Cr-ODS鋼の機械的性質とナノ-メゾ組織評価

丹野 敬嗣  ; 大塚 智史   ; 矢野 康英 ; 皆藤 威二 ; 大場 洋次郎*; 大沼 正人*; 小山 真一  ; 田中 健哉

Tanno, Takashi; Otsuka, Satoshi; Yano, Yasuhide; Kaito, Takeji; Oba, Yojiro*; Onuma, Masato*; Koyama, Shinichi; Tanaka, Kenya

本研究では9Cr及び11Cr-ODS焼戻しマルテンサイト鋼の強度試験と微細組織評価を行い、高温強度向上の観点から、11Cr-ODS鋼の化学組成について検討した。11Cr-ODS鋼の残留フェライト割合は状態図に基づいた組成選択を行うことで、優れた高温強度を有する9Cr-ODS鋼と同レベルに制御することができた。引張強度はWを2.0wt%から1.4wt%に減量したことで低下した。一方、973Kにおけるクリープ強度はW減量によって低下しなかった。引張強度とクリープ強度はナノサイズの酸化物分散粒子の数密度とともに増加した。X線小角散乱解析の結果より、チタンと過剰酸素の濃度がナノ酸化物粒子の分散状態を改善する重要なパラメータであることを示した。

This study carried out mechanical tests and microstructure characterizations of several 9Cr and 11Cr-ODS tempered martensitic steels, and discussed the appropriate chemical composition range of 11Cr-ODS tempered martensitic steel from the viewpoint of high-temperature strength improvement. It was shown that the residual -ferrite fraction in 11Cr-ODS steel was successfully controlled to the same level as the 9Cr-ODS steel by selecting the matrix chemical compositions on the basis of the multi-component phase diagram. The tensile strength decreased with decreasing W content from 2.0 to 1.4 wt%. On the other hand, creep strength at 973 K did not degrade by the decreasing W content. Both tensile strength and creep strength increased with increasing population of the nano-sized oxide particles. Small angle X-ray scattering analysis revealed that titanium and excess oxygen contents were key parameters in order to improve the dispersion condition of nano-sized oxide particles.