高クロム鋼の長時間材料特性に及ぼす微量タングステン添加量の影響

Effect of trace amount tungsten on long-term material properties of high Cr steels

鬼澤 高志  ; 永江 勇二 ; 菊地 賢司*

Onizawa, Takashi; Nagae, Yuji; Kikuchi, Kenji*

既存高Cr鋼の高温強度は、多くの元素を添加することで得られる強化機構により達成されているが、それらの強化機構の高速炉温度域(550C)における長時間有効性・安定性は、明らかにされていない。高速炉使用環境における固溶強化機構の高温長時間での安定性・有効性を明らかにし、安定した強度を有すると共に長時間でも優れた延性および靱性を有する高Cr鋼を開発することを目標に、W添加量を無添加から0.35wt.%と低めに調整した高Cr鋼に対して、時効後衝撃試験に加え、引張試験、長時間クリープ試験および組織観察・分析を実施し、高速炉使用条件(最高使用温度550Cで約50万時間)における長時間材料特性とW添加量の関係を明らかにする。特にLaves相に着目した組織観察・分析により靱性およびクリープ特性と金属組織の関係を明らかとし、高速炉構造用高Cr鋼に最適なW添加量を提示する。

The applicability of high chromium (Cr) steel as the main structural material in fast breeder reactors (FBR) has been explored to enhance the safety, the credibility and the economic competitiveness of FBR power plants. Tungsten (W) is believed to improve the high temperature strength of high Cr steels by solid-solution strengthening mechanism, although the long-term effectiveness and stability of such a strengthening mechanism has not fully been understood yet. High Cr steels controlling W content are produced and tensile tests, creep tests, aging tests and charpy impact tests were conducted to investigate the long-term material properties. It was observed that the short-term creep strength could be improved by W. However, there is almost no influence of W on the long-term creep strength. And it was observed that the impact properties after aging could be improved by decreasing of W. It was found that the optimal W content for excellent high Cr steel of FBR grade are 0.1 wt.%, under FBR operating conditions.