改良9Cr-1Mo鋼のクリープ特性に及ぼす試験片寸法および酸素分圧の影響

Effect of specimen size and oxygen partial pressure on creep characteristics for mod. 9Cr-1Mo steel

金山 英幸; 旭吉 雅健*; 伊藤 隆基*; 小川 文男*; 若井 隆純 

Kanayama, Hideyuki; Hiyoshi, Noritake*; Ito, Takamoto*; Ogawa, Fumio*; Wakai, Takashi

本研究では、改良9Cr-1Mo鋼を供試材として、直径6mmの中実丸棒型試験片、直径2mmの小型中実丸棒型試験片および試験片厚さ0.76mm薄板型試験片の寸法が異なる3種類の試験片を用いて、大気中、純度99.99%のArガス雰囲気中および真空中の3種類の異なる雰囲気でクリープ試験を行った。873K、160MPaでの改良9Cr-1Mo鋼のクリープ破断時間は同じ試験雰囲気では試験片寸法の違いに拘わらず同程度の値を取った。同じ試験片寸法のクリープ破断寿命は、大気中と真空中では同程度となり、Arガス中では大気中の半分以下となった。大気中試験およびArガス中試験では試験片表面にCr酸化物を形成したが、真空中試験ではCr酸化物が形成されなかった。クリープ破断寿命を決定するのはCr酸化物サイズのみが支配要因ではないことが示唆された。Arガス中で行ったミニチュア試験片の試験片表面近傍にはCr酸化物が表面から割れて、粒界に沿って母材内部へ進展したき裂が観察され、クリープ破断寿命の低下に寄与した可能性がある。き裂進展による減肉量からArガス中での試験片寸法が及ぼすクリープ破断時間への影響を算出する式を提案した。

This study presents creep characteristics of Mod. 9Cr-1Mo steel with various sized specimens and environment. Creep tests were performed using three different sizes of specimen and three different type of testing environment. Specimens are a bulk specimen which has 6mm diameter and 30mm gage length, a miniature specimen which has 2mm diameter and 10mm gage length and a thin plate specimen which has 0.76mm thickness, 1.5mm width and 7.62mm gage length. Three different type of testing environment are air, 99.99% Ar gas and vacuum. In the same environmental condition, there was no effect of specimen size on time to rupture. Time to rupture of Mod. 9Cr-1Mo steel in Ar gas was shorter than that in air and vacuum. Oxide thickness is not dominant factor in time to rupture. Fracture mode at specimen surface in Ar gas might be dominant factor in shorter time to rupture. Effect of specimen size and environment on creep strength of Mod. 9Cr-1Mo steel was evaluated on the basis of thinning.