オ一ステナイトステンレス鋼中のクリープキャビティ表面へのSの偏析およびBN析出とクリープ破断性質への影響

摘要

Segregation of S and precipitation of BN on creep cavity surfaces during creep and their effects on creep rupture properties are reported. Auger electron spectroscopy of creep cavitated specimens provided direct evidence of impurity segregation to creep cavity surfaces. Residual S segregated most strongly, and was observed on creep cavity surfaces in crept specimens of a coventional type 304 stainless steel. The segregated S lowers the surface energy of creep cavities, and promotes nucleation of creep cavities. It was thought that the extensive segregation of S brings on extensive creep cavitation and premature failure with low ductility. In the modified 304 stainless steel added with B, N, Ce and Ti, the segregation of S and the creep cavitation were greatly inhibited. Addition of Ce and Ti lowered the amount of S available to segregate to creep cavity surfaces, thereby replacing the segregated S by precipitation of BN. BN is very stable at high temperatures and expected to re-duce the surface diffusion rate considerably due to precipitating on creep cavity surfaces. It was suggested that this precipitation of BN on creep cavity surfaces is closely related to the suppression of creep cavitation and high rupture ductility of the modified steel.クリ一プキャビティ表面への微量元素の偏析や析出現象に着目,その偏析現象を確認するとともに，高温で安定な化合物を析出させることにより，クリープキャビティ成長を抑制るという新しい試みを行った。 SUS304首鋼をべ一スとし,最も表面活性が高く，クリ一プキャビティ表面偏析しやすいSを低減化し，さらにBとNを添加してクリ一プキヤビティ表面へのBNの析出を意図した鋼を溶製した.これらの供試材についてクリープ破断性質，クリ一プキヤビテイ生成挙動クリープキャビティ表面への偏析と析出について調べ，次のような結果が得られた。 SUS304H鋼相当の304網およびCeでSを低減化しBとNを添加した304BN鋼は，クリープ中のクリープキャビテイ生成が著しく，粒界破壊を起こし，長時間側でのクリ一プ破断伸びおよび絞りが著しく低下する。 304鋼および304BN鋼のクリープキャビティ表面にはSが解析しており，S偏析がクリープキャビティ表面エネルギ一を低下させ，クリープキャビティ生成を促進したと考られた。 304BN鋼に，固溶Sをより徹底して除くことを目的にTiを添加した304BNTi鋼は，クリ一プ中のクリープキヤビテイ生成が少なく，長時間クリープ破断様式も粒内破壊で大きを破断伸びおよび破りを示した。304BNTi鋼のクリープキャビティ表面にはSの代わりにBと阿が偏析し，化合物のBNを形成していた。 BNは高温で安定であるので，BN析出によりクリープキャビテイ成長は抑制され，その結果粒界破壊を阻止できたと考えられた。終わりに,本研究を進めるにあたり，種々のご助言をいただきました物質·材料研究機構，吉原一絃博士，土佐正弘博士，ならびに吉武道子博士に深く感謝致します。