NiCrMo 钢及NiCrMo 钢材的制造方法技术

本发明专利技术涉及NiCrMo钢及NiCrMo钢材的制造方法。本发明专利技术涉及一种NiCrMo钢，其特征在于，具有如下组成：以质量百分率计含有C：0.10％以上且低于0.30％、Si：0.05％以上且低于0.30％、Mn：0.20～1.00％、P：0.015％以下、S：0.015％以下、Cr：1.50～2.00％、Mo：0.10～0.50％、Ni：2.50～4.00％、Al：0.01～0.03％、N：0.005～0.015％和V：低于0.10％，余量由Fe和不可避免的杂质构成。

Manufacturing method of NiCrMo steel and NiCrMo steel

【技术实现步骤摘要】
NiCrMo钢及NiCrMo钢材的制造方法
本专利技术涉及淬透性高的NiCrMo钢的晶粒微细化。
技术介绍
NiCrMoV钢从以前一直应用于大型涡轮机的转子轴，现在也被定位为至轴心为止均匀的强度和低温韧性优良的实用性高的低合金钢。因此，经常研究将该钢作为要求强度和韧性的其他大型构件的候选原材料。已知基于晶粒微细化的强化是通常的强化方法中唯一能够提高强度并且提高延韧性的方法，在NiCrMoV钢中也期待该效果。但是，NiCrMoV钢是难以利用γ化处理(α/γ逆相变)进行细粒化的钢种，在将NiCrMoV钢应用于厚壁构件的情况下，利用快速升温、加工再结晶的晶粒微细化变得更加困难，因此，NiCrMoV钢制的厚壁构件的晶粒微细化大多通过重复进行γ化加热和冷却(冷却通常至室温为止)来进行，必然存在热处理工时增加的问题。作为晶粒微细化方法，通常已知使Nb、Ti等的碳氮化物、AlN等显示晶界钉扎效应的化合物析出的方法。在专利文献1中公开了如下技术：添加适量的Nb、Al和N，在基体中析出AlN和Nb(C,N)，由此，不仅能够实现晶粒微细化，还能够抑制990℃以上的高温渗碳处理中的晶粒粗大化。认为专利文献1中公开的技术是由于Nb(C,N)等即使在高温下也稳定存在而不会溶于基体中而得到的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-54069号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题Nb(C,N)的高温稳定性起因于Nb的碳氮化物形成倾向强，但在热锻工序等中构件温度缓慢降低的情况下，由于该稳定性高，在冷却中Nb(C,N)析出、粗大化。晶界钉扎粒子粗大化时，除了之后的热处理工序中的晶界钉扎效应降低或消失以外，还可能成为延韧性降低的原因。另外，在对大型的钢锭进行熔炼时，Nb、Ti等碳化物形成倾向强的元素助长凝固偏析，也可能成为内部性状变差的原因。因此，添加Nb、Ti这样的形成高温稳定性高的碳化物、氮化物的元素的方法难以作为厚壁构件中的晶粒微细化方法应用。本专利技术是以上述情况为背景而完成的，着眼于与Nb、Ti等相比高温稳定性低的AlN，确定用于最大限度地发挥其钉扎作用的化学组成，提出在难以利用上述方法进行晶粒微细化的NiCrMoV钢制的厚壁构件中能够进行晶粒微细化而不重复进行γ化处理的NiCrMo钢及NiCrMo钢材的制造方法。用于解决问题的方法本专利技术人对于难以物理性地增大加热和冷却速度并且至中心部达到目标温度为止需要长时间的厚壁构件中用于以比以往的NiCrMoV钢少的γ化次数得到微细晶粒所需要的化学组成进行了研究，明确了以下的事项。需要说明的是，本申请专利技术不限于上述厚壁构件。在含有特定量的Al和N并且不含有V或将V限制为特定量以下的含量时，在规定温度的热处理中晶粒发生微细化。这是因为，若使V含量为0或与以往的一般的NiCrMoV钢相比减少，则V(C,N)的析出量也减少，因此，具有晶界钉扎作用的AlN的析出量必然增加。在上述含有显示晶粒微细化效果的特定量的Al、N和V的状态下，即使进一步添加Nb，在上述同样的热处理条件下也不会表现出由Nb添加产生的追加的晶粒微细化的效果。在含有显示晶粒微细化效果的特定量的Al、N、或者根据期望进一步含有V的状态下，在特定的组成范围内增加Cr含量时，虽然程度轻微，但晶粒进一步微细化。在含有显示晶粒微细化效果的特定量的Al、N、或者根据期望进一步含有V的状态下，能够使Ni、Si、Mn和Mo在特定的组成范围内根据目标机械特性而改变含量。本专利技术是基于上述见解而完成的，其内容如下所示。即，本专利技术涉及以下的(1)～(5)。(1)一种NiCrMo钢，其特征在于，具有如下组成：以质量百分率计含有C：0.10％以上且低于0.30％、Si：0.05％以上且低于0.30％、Mn：0.20～1.00％、P：0.015％以下、S：0.015％以下、Cr：1.50～2.00％、Mo：0.10～0.50％、Ni：2.50～4.00％、Al：0.01～0.03％、N：0.005～0.015％和V：低于0.10％，余量由Fe和不可避免的杂质构成。(2)如(1)所述的NiCrMo钢，其特征在于，所述组成以质量百分率计进一步含有Nb：低于0.10％。(3)如(1)或(2)所述的NiCrMo钢，其特征在于，包含马氏体组织或贝氏体组织、或者它们的混合组织。(4)一种NiCrMo钢材的制造方法，其特征在于，对钢进行热锻、正火、回火，然后，进行至少一次的800～930℃、1～100小时的γ化加热处理，由此得到依据JISG0551：2013的原奥氏体结晶粒度号为5.5以上的钢材，其中，所述钢具有如下组成：以质量百分率计含有C：0.10％以上且低于0.30％、Si：0.05％以上且低于0.30％、Mn：0.20～1.00％、P：0.015％以下、S：0.015％以下、Cr：1.50～2.00％、Mo：0.10～0.50％、Ni：2.50～4.00％、Al：0.01～0.03％、N：0.005～0.015％和V：低于0.10％，余量由Fe和不可避免的杂质构成。(5)如(4)所述的NiCrMo钢材的制造方法，其特征在于，所述组成以质量百分率计进一步含有Nb：低于0.10％。专利技术效果根据本专利技术，对于不能进行快速升温的厚壁构件而言，即使不进行重复γ化处理，也能够利用AlN的晶界钉扎效应而进行晶粒微细化。晶粒微细化从强度、韧性等机械性质的观点考虑也是有利的，能够提供通过晶粒微细化提高了材料特性的NiCrMo钢制构件。具体实施方式以下，对本专利技术中规定的内容进行说明。需要说明的是，在下文中示出的成分均以质量百分率计表示。在此，“质量％”、“质量比”和“质量ppm”分别与“重量％”、“重量比”和“重量ppm”含义相同。C：0.10％以上且低于0.30％C固溶在基体中而提供固溶强度，并且，与其他合金元素形成合金碳化物而析出在基体中，由此增加作为目标的强度，因此添加0.10％以上。但是，若过多，则导致加工性、韧性的降低。因此，将其范围限定为0.10％以上且低于0.30％。Si：0.05％以上且低于0.30％Si是铁素体的固溶强化元素，但是，其是助长凝固偏析的元素，因此，若过多，则钢中形成不均匀的组织，导致韧性的降低。因此，将其范围限定为0.05％以上且低于0.30％。需要说明的是，作为优选的方式，期望将上限设定为0.20％。Mn：0.20～1.00％Mn是奥氏体稳定化元素，因此具有提高淬透性、提高强度的效果。但是，若低于0.20％，则淬透性变得不充分，另一方面，若超过1.00％，则材料变硬而加工性降低。因此，将其范围设定为0.20～1.00％。需要说明的是，出于同样的理由，作为优选的方式，期望将下限设定为0.30％、将上限设定为0.90％。P：0.015％以下P是在原奥氏体晶界发生偏析而导致晶界的脆化的元素，因此，作为杂质，将其范围限定为0.015％以下。S：0.015％以下S与Mn化合而形成硫化物系夹杂物，若过多，则粗大的硫化物系夹杂物增加，导致韧性的降低。因此，作为杂质，将其范围限定为0.015％以下。Cr：1.50～2.00％Cr是与Mn同样地提高淬透性和回火软化抗力的元素。另一方面，过度的含有会使材料变硬而加工性降低。因此，将其范围限定为1.50～2.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NiCrMo钢，其特征在于，具有如下组成：以质量百分率计含有C：0.10％以上且低于0.30％、Si：0.05％以上且低于0.30％、Mn：0.20～1.00％、P：0.015％以下、S：0.015％以下、Cr：1.50～2.00％、Mo：0.10～0.50％、Ni：2.50～4.00％、Al：0.01～0.03％、N：0.005～0.015％和V：低于0.10％，余量由Fe和不可避免的杂质构成。

【技术特征摘要】
1.一种NiCrMo钢，其特征在于，具有如下组成：以质量百分率计含有C：0.10％以上且低于0.30％、Si：0.05％以上且低于0.30％、Mn：0.20～1.00％、P：0.015％以下、S：0.015％以下、Cr：1.50～2.00％、Mo：0.10～0.50％、Ni：2.50～4.00％、Al：0.01～0.03％、N：0.005～0.015％和V：低于0.10％，余量由Fe和不可避免的杂质构成。2.如权利要求1所述的NiCrMo钢，其特征在于，所述组成以质量百分率计进一步含有Nb：低于0.10％。3.如权利要求1或2所述的NiCrMo钢，其特征在于，包含马氏体组织或贝氏体组织、或者它们的混合组织。4.一种NiCrMo钢材的制造方法，其特征在于，对钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：本间雅胜，加藤贵广，桥邦彦，菊地大辅，佐川刚，加藤刚志，
申请(专利权)人：株式会社日本制钢所，株式会社中村自工，
类型：发明
国别省市：日本,JP