Effects of manufacturing process on impact properties and microstructures of ODS steels

ODS鋼の機械的性質および微細組織における製造方法の影響

丹野 敬嗣  ; 大塚 智史   ; 矢野 康英  ; 皆藤 威二 ; 田中 健哉

Tanno, Takashi; Otsuka, Satoshi; Yano, Yasuhide; Kaito, Takeji; Tanaka, Kenya

酸化物分散強化型(ODS)鋼は中性子照射下でのスエリング耐性と機械的性質に優れるため、高温での中性子重照射に耐えられる材料として期待されている。原子力機構では9-12Cr-ODS鋼を高速炉燃料被覆管の候補材料に位置付けており、核融合炉ブランケット材料に適用できる可能性もある。本研究ではプレミックスおよび完全プレアロイの2種類のODS鋼を試作し、引張試験、クリープ試験、シャルピー衝撃試験および組織調査を実施した。完全プレアロイODS鋼はプレミックスODS鋼と比較して優れた衝撃特性を示し、これは完全プレアロイ法の適用による組織の均一性(介在物や空隙の減少)の向上によるものであることが分かった。完全プレアロイODS鋼の引張強度とクリープ強度はプレミックスODS鋼と同程度であったが、延性は完全プレアロイODS鋼の方が優れていた。

Oxide dispersion strengthened (ODS) steels are noticed as an advanced alloy durable to high-temperature and high-dose neutron irradiation environment. Japan Atomic Energy Agency, 9-12Cr-ODS martensite steels have been developed as the primary candidate material for fast reactor fuel cladding tube. They would be also good candidates for fusion reactor blanket material. In this work, two types of 11Cr-ODS steels were manufactured: pre-mix and full pre-alloy ODS steels. Tensile tests, creep tests, 1/3 sized Charpy impact tests and metallurgical observations were carried out on these steels. The impact properties of full pre-alloy ODS steel was shown to be much superior than that of pre-mix ODS steels. It was demonstrated that the full pre-alloy process noticeably improved the microstructure homogeneity (i.e. reduction of inclusions and pores). The ductility of full pre-alloy ODS steels were better than that of pre-mix ODS steels.