高純度Cr-Niオーステナイト鋼を用い,600℃クリープ破断特性に及ぼす炭素,窒素およびPの単独添加の効果を調査した.
1)炭素および窒素の影響
炭素添加はクリープ中に炭化物の粒界析出を生じ破断延性を低下させるが,窒素添加鋼では析出は起こらず,炭素添加鋼より高い破断延性を有する.また炭素添加鋼は炭化物による粒界脆化のため3次クリープの開始が早くなり,窒素添加鋼に比べ破断強度が低い.したがつて,クリープ破断延性が要求される高速増殖炉用ステンレス鋼としては強化元素として炭素より窒素の方が望ましい.
2)pの影響
Pを添加することにより,クリープ破断強度,延性はともに向上する.破断強度の向上はPの固溶強化およびクリープ中に微細に析出する(Fe,Cr)₂Pによる分散強化によるものと考えられる.破断延性の向上は,粒界に析出する(Fe,Cr)₂Pによる粒界すべりの抑制効果,あるいは粒界移動によるクリープキャビティの生成・成長抑制効果によるものと推定される.このように,Pは単独でクリープ破断特性を向上させる効果があることから,溶接性等の他特性を損なわない範囲で積極的に利用すべき元素と言える.