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公開番号2024066935
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-16
出願番号2022176755
出願日2022-11-02
発明の名称耐熱鋼の製造方法
出願人株式会社プロテリアル
代理人
主分類C21D 9/00 20060101AFI20240509BHJP(鉄冶金)
要約【課題】焼入れ焼戻し組織中の結晶粒を小さく維持することができる、断面径が大きい耐熱鋼製の棒鋼の製造方法を提供する。
【解決手段】SUH616等でなる断面の大きさが円相当径で140～320mmの棒鋼に、1020～1070℃の焼入れ温度で焼入れを行う際、焼入れ温度に加熱するまでの加熱工程を、以下の第1加熱工程および第2加熱工程によって行う、耐熱鋼の製造方法である。
第1加熱工程:棒鋼を、炉内温度が550℃以上であり棒鋼のA₁変態点未満であるT_Aに保たれた加熱炉Aに入れて、棒鋼の全体の温度がT_Aに到達するまで保持する工程、
第2加熱工程:前記第1加熱工程で全体の温度がT_Aに到達した棒鋼を、炉内温度が焼入れ温度に保たれた加熱炉Bに入れて、棒鋼の全体の温度が焼入れ温度に到達するまで保持する工程、
上記の焼入れを行った後の棒鋼に、600℃以上の焼戻し温度で焼戻しを行う耐熱鋼の製造方法である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．２０～０．２５％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．５０～１．００％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：０．５０～１．００％、Ｃｒ：１１．００～１３．００％、Ｍｏ：０．７５～１．２５％、Ｗ：０．７５～１．２５％、Ｖ：０．２０～０．３０％、残部Ｆｅおよび不純物でなる成分組成を有し、断面の大きさが円相当径で１４０～３２０ｍｍの棒鋼に、１０２０～１０７０℃の焼入れ温度で焼入れを行う耐熱鋼の製造方法において、
前記焼入れは、棒鋼を前記焼入れ温度に加熱するまでの加熱工程を、以下の第１加熱工程および第２加熱工程によって行うことを特徴とする、耐熱鋼の製造方法。
第１加熱工程：棒鋼を、炉内温度が５５０℃以上であり棒鋼のＡ
１
変態点未満であるＴ
Ａ
に保たれた加熱炉Ａに入れて、棒鋼の全体の温度がＴ
Ａ
に到達するまで保持する工程
第２加熱工程：前記第１加熱工程で全体の温度がＴ
Ａ
に到達した棒鋼を、炉内温度が焼入れ温度に保たれた加熱炉Ｂに入れて、棒鋼の全体の温度が焼入れ温度に到達するまで保持する工程
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
前記第２加熱工程を、以下の工程とすることを特徴とする、請求項１に記載の耐熱鋼の製造方法。
第２加熱工程：前記第１加熱工程で全体の温度がＴ
Ａ
に到達した棒鋼を、炉内温度が（焼入れ温度－５０℃）以上であり（焼入れ温度－１０℃）以下のＴ
Ｂ
に保たれた加熱炉Ｂに入れてから、加熱炉Ｂの炉内温度を焼入れ温度に昇温して、棒鋼の全体の温度が焼入れ温度に到達するまで保持する工程
【請求項３】
前記焼入れを行った後の棒鋼に、６００℃以上の焼戻し温度で焼戻しを行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の耐熱鋼の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱鋼の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ＪＩＳ－Ｇ－４３１１の規格鋼種であるＳＵＨ６１６は、国外においても、ＡＭＳ５６５５やＡｌｌｏｙ４２２等の名称で規格化されている、耐熱鋼である。この耐熱鋼は、高温特性に優れることから、例えば、蒸気タービンブレード、ディスク、ロータシャフト、ボルト等の高温構造部品に使用されている。そして、その素材は棒鋼として供給され、寸法は、ＪＩＳ－Ｇ－４３１１によれば、熱間圧延による丸鋼や六角鋼で細いものなら１０ｍｍ以下から、太いもだと１４０ｍｍ以上の大径に及ぶ。そして、市中においては、例えば、１３インチ（約３２０ｍｍ）にも及ぶ程に、さらに大径化されている（非特許文献１）。そして、これらの棒材への熱処理は、ＪＩＳ－Ｇ－４３１１によれば、例えば、焼なまし材に対して、１０２０～１０７０℃の焼入れ温度で焼入れを行った後、６００℃以上の焼戻し温度で焼戻しを行うことが提示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
ユナイテッド・パフォーマンス・メタルス（UNITED PERFORMANCE METALS）、アロイ・４２２・ステンレススチールバー・ＡＭＳ５６５５（ALLOY 422 STAINLESS STEEL BAR-AMS 5655）、［online］、[令和４年９月１４日検索]、インターネット＜URL:https://www.upmet.com/products/stainless-steel/422＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の耐熱鋼はマルテンサイト系ステンレス鋼の成分組成を有するので、その焼入れ焼戻し組織は実質マルテンサイトである。そして、このマルテンサイト組織中の旧オーステナイト粒界で形成される結晶粒が小さいほど、靭性等の機械的特性の向上が見込まれる。しかし、焼入れされる耐熱鋼の寸法が大きくなると、その焼入れ焼戻し後の結晶粒径が大きくなることが懸念された。
本発明の目的は、上記の成分組成を有する耐熱鋼を対象にして、その棒鋼の断面径が大きい場合に、焼入れ焼戻し組織中の結晶粒の成長を抑制することができる耐熱鋼の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明は、質量％で、Ｃ：０．２０～０．２５％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．５０～１．００％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：０．５０～１．００％、Ｃｒ：１１．００～１３．００％、Ｍｏ：０．７５～１．２５％、Ｗ：０．７５～１．２５％、Ｖ：０．２０～０．３０％、残部Ｆｅおよび不純物でなる成分組成を有し、断面の大きさが円相当径で１４０～３２０ｍｍの棒鋼に、１０２０～１０７０℃の焼入れ温度で焼入れを行う耐熱鋼の製造方法において、この焼入れは、棒鋼を上記の焼入れ温度に加熱するまでの加熱工程を、以下の第１加熱工程および第２加熱工程によって行う、耐熱鋼の製造方法である。
第１加熱工程：棒鋼を、炉内温度が５５０℃以上であり棒鋼のＡ
１
変態点未満であるＴ
Ａ
に保たれた加熱炉Ａに入れて、棒鋼の全体の温度がＴ
Ａ
に到達するまで保持する工程
第２加熱工程：前記第１加熱工程で全体の温度がＴ
Ａ
に到達した棒鋼を、炉内温度が焼入れ温度に保たれた加熱炉Ｂに入れて、棒鋼の全体の温度が焼入れ温度に到達するまで保持する工程
【０００６】
好ましくは、本発明は、上記の第２加熱工程を、以下の工程とする、耐熱鋼の製造方法である。
第２加熱工程：第１加熱工程で全体の温度がＴ
Ａ
に到達した棒鋼を、炉内温度が（焼入れ温度－５０℃）以上であり（焼入れ温度－１０℃）以下のＴ
Ｂ
に保たれた加熱炉Ｂに入れてから、加熱炉Ｂの炉内温度を焼入れ温度に昇温して、棒鋼の全体の温度が焼入れ温度に到達するまで保持する工程
【０００７】
そして、上記の焼入れを行った後の棒鋼に、６００℃以上の焼戻し温度で焼戻しを行う耐熱鋼の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＳＵＨ６１６等の耐熱鋼を対象にして、その棒鋼の断面径が大きい場合に、焼入れ焼戻し組織中の結晶粒の成長を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明例に係る焼入れ温度までの加熱工程を示す、炉内温度のヒートパターン図である。
比較例に係る焼入れ温度までの加熱工程を示す、炉内温度のヒートパターン図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（１）本発明の耐熱鋼の製造方法は、その耐熱鋼が「質量％で、Ｃ：０．２０～０．２５％、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｍｎ：０．５０～１．００％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：０．５０～１．００％、Ｃｒ：１１．００～１３．００％、Ｍｏ：０．７５～１．２５％、Ｗ：０．７５～１．２５％、Ｖ：０．２０～０．３０％、残部Ｆｅおよび不純物でなる成分組成を有する」ものである。
本発明に係る耐熱鋼の成分組成は、上述の通り、従来、提案されている規格鋼種のものである。そして、その詳細を述べれば、例えば、上記したＪＩＳ－Ｇ－４３１１の規格鋼種であるＳＵＨ６１６や、ＡＭＳ５６５５、Ａｌｌｏｙ４２２等が該当する。
（【００１１】以降は省略されています）

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