Effect of nitrogen concentration on creep strength and microstructure of 9Cr-ODS ferritic/martensitic steel

9Cr-ODS鋼におけるクリープ強度と組織に及ぼす窒素濃度の影響について

岡 弘*   ; 丹野 敬嗣  ; 矢野 康英  ; 大塚 智史   ; 皆藤 威二 ; 橋本 直幸*

Oka, Hiroshi*; Tanno, Takashi; Yano, Yasuhide; Otsuka, Satoshi; Kaito, Takeji; Hashimoto, Naoyuki*

窒素濃度(0.0034-0.029wt%)の異なる9Cr-ODS鋼について700Cのクリープ特性とクリプ前後の組織変化について調査を行った。クリープ強度は、窒素濃度の増加に伴い顕著な低下が確認された。高窒素濃度材において変態フェライト領域と残留フェライト領域の境界にそってYリッチな粗大粒子が確認された。と相では窒素の固溶度が異なることから、オーステナイト変態プロセスが生じる際に、窒素が相に拡散・濃化し、逆変態時に残留フェライト相に吐き出され、両境界付近で窒素の濃化生じる。その結果として、熱力学的不安定を解消するために分散粒子の粗大化が生じると考えられる。窒素濃度が高いほど多数のクリープボイドが観察されたことから、粗大化した分散粒子を起点にクリープボイドが発達したことにより、早期破断が生じたと考えられる。

9Cr oxide dispersion strengthened steels with slightly different nitrogen concentrations (0.0034 - 0.029 wt%) were prepared and their creep property at 973 K was investigated with microstructural characterization before and after the creep test. The creep strength decreased significantly as the nitrogen concentration increased. Microstructural observation revealed that, in the higher nitrogen concentration specimen, coarse Y-rich inclusions were found along the boundary between transformed ferrite region and residual ferrite region. The solubility difference of nitrogen in and phase would induce the localized increment of nitrogen concentration in the boundary region during the austenitizing process, resulting in the thermodynamic destabilization and subsequent coarsening of the dispersed oxide particles. The rows of creep voids were found near the rupture part of the crept specimen, suggesting that the coarse inclusions were the starting point of creep void formation and the subsequent premature fracture.