CN105164290B - 耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢及其制造方法。该耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢的特征在于：由Ni合金构成的包层材料中以碳化物存在的Cr量以质量％计为0.030％以下。

Description

耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及耐晶间腐蚀(intergranular corrosion)特性优异的Ni合金包层 钢(nickel-base alloy-clad steel plate)及其制造方法。
背景技术
近年来，由于能源问题，即使在以往难以开采的难开采环境中也在推进 能源资源的开发。对于这样的难开采环境而言，特别是腐蚀环境严苛，对耐 腐蚀性更优异的高合金包层钢(CRA(Corrosion Resistant Alloy)clad steel)的 需求正在增加。而且，对于难开采环境下使用的工业设备、结构物而言，希 望耐久性、长寿命化及免维护化，以Alloy625、825为代表的Ni合金作为 符合上述需求的材料而受到了关注。
另一方面，Ni合金的主要原料Ni及以Mo、Cr为代表的合金元素的价 格时常高涨，会有较大的波动。因此，与作为实心材料(solid metal，是指整 个厚度均为包层材料(alloy-cladding metal)的金属组成的情况)来使用相比， 最近，能够更经济地利用高合金钢的优异的防锈性能的包层钢受到了关注。
高合金包层钢是指以Ni合金为包层材料、以普通钢材(low-alloy steel) 为母材，将两种性质不同的金属贴合而成的钢材。包层钢是将异种金属进行 冶金上的接合而成的，与镀敷不同，不必担心剥离，而且能够具有单一金属 及合金不能获得的新特性。
对于包层钢而言，通过选择具有与各个使用环境的目的相符合的功能的 包层材料，能够发挥与实心材料同等的功能。而且，包层钢的母材能够使用 除耐腐蚀性以外还具有高韧性、高强度这样的适于严苛环境的碳钢、低合金 钢。
如上所述，与实心材料相比，包层钢中合金元素的使用量少，而且，能 够确保与实心材料同等的防锈性能，并且能够确保与碳钢、低合金钢同等的 强度、韧性，因此具有能够兼顾经济性和功能性的优点。
如上所述，可以认为使用了高合金包层材料的包层钢是非常有用的功能 性钢材，近年来在各种工业领域对其需求日益增高。
但是，包层钢存在作为复合材料原本所具有问题。对于以不锈钢为代表 的耐腐蚀性材料而言，如果发生金属间化合物、碳化物、氮化物等的析出， 则析出物周围部分的Cr浓度会降低。通常，这些析出物优先在结晶晶界处 析出，因此脱Cr区域会沿着晶界连续地形成。该现象称为敏化。敏化明显 的材料如果暴露在腐蚀环境下，则脱Cr区域会首先腐蚀而发生晶粒脱落， 因此耐晶间腐蚀特性差。
因此，通常对实心材料在轧制后实施固溶化处理，从而使析出物固溶。 但是，在包层钢的情况下，如果保持加热至使析出物熔融的高温，则存在母 材的低合金钢的晶粒粗大化、机械特性显著变差的问题。
在上述背景下，对不需要固溶化处理的耐腐蚀性优异的包层钢的制造方 法进行了研究。
专利文献1和专利文献2中公开了一种无固溶化处理、且能够同时实现 耐腐蚀性和母材的强度、低温韧性的制造方法。
专利文献3和专利文献4中公开了一种规定了包层材料的化学成分，同 时限制轧制、冷却条件来确保包层材料的耐腐蚀性和母材的韧性的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公平8-25041号公报
专利文献2：日本特公平8-25040号公报
专利文献3：日本特开平5-154672号公报
专利文献4：日本特开平5-214499号公报
发明内容
发明要解决的课题
不过，尽管析出物是耐腐蚀性变差的原因，但是还没有从Ni合金包层 钢的耐腐蚀性的观点对包层材料的析出物进行规定的报道。
本发明的目的在于，通过调整Ni合金中析出物的析出状态，即通过限 制作为析出物存在的Cr量而调整碳化物的析出量来实现耐晶间腐蚀特性的 提高，并且调整作为碳化物析出位点的包层材料的晶粒的长径比使碳化物微 细分散于晶界上，从而实现耐晶间腐蚀特性的提高。
解决课题的方法
包层钢存在作为复合材料原本所具有的问题。对于以不锈钢为代表的耐 腐蚀性材料而言，如果发生金属间化合物、碳化物、氮化物等的析出，则耐 腐蚀性变差，因此通常对实心材料在轧制后实施固溶化处理，从而使析出物 固溶。但是，在包层钢的情况下，如果保持加热至使析出物熔融的高温，则 存在母材的低合金钢的晶粒粗大化、机械特性显著变差的问题。
如上所述，如果保持加热包层钢至使析出物固溶的高温，则存在母材的 低合金钢的晶粒粗大化、机械特性显著变差的问题，发明人等鉴于上述情况， 注意到在Ni合金包层钢板的包层材料中，析出物是导致耐腐蚀性变差的原 因，对Ni合金的析出物与耐腐蚀性的关系进行了研究。结果发现，在Ni 合金包层钢制造中，很少产生金属间化合物的析出，并且查明了耐腐蚀性变 差是由于碳化物的析出引起的。而且，明确了析出物中含有的各耐腐蚀性元 素的量与包层材料的耐腐蚀性的关系，发现作为析出物存在的Cr量与耐晶 间腐蚀特性相关。另外，还从晶界长度越长，析出物越是细微分散而不易发 生敏化，由此明确了包层材料的晶粒长径比与耐晶间腐蚀特性相关。
本发明的主旨如下。
[1]一种耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢，其中，由Ni合金构成的 包层材料中以碳化物存在的Cr量以质量％计为0.03％以下。
[2]一种耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢，其中，由Ni合金构成的 包层材料的晶粒的长径比为1.5以上。
[3]一种耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢，其中，由Ni合金构成的 包层材料中以碳化物存在的Cr量以质量％计为0.030％以下，且上述包层材 料的晶粒的长径比为1.5以上。
[4]上述[1]～[3]中任一项所述的耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢， 其中，作为包层材料，以质量％计还含有C：0.030％以下、Si：0.02～0.50％、 Mn：0.02～0.50％、P：0.015％以下、S：0.015％以下、Cr：20.0～23.0％、Mo： 8.0～10.0％、Fe：5.0％以下、Al：0.02～0.40％、Ti：0.10～0.40％，还含有Nb +Ta：3.15～4.15％，余量由Ni及不可避免的杂质构成。
[5]一种母材韧性及耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢的制造方法， 该方法包括：使用上述[4]所述的Ni合金包层钢的原材料，加热至1050℃以 上且1200℃以下后，进行在1000℃以上的压下比为2以上、在950℃以下 的温度范围的控制轧制的压下比为1.5以上且4以下、且精轧温度为700℃ 以上的热轧，然后立即进行冷却速度1℃/秒以上、冷却停止温度为500℃以 下的加速冷却，然后进行自然冷却。
发明的效果
根据本发明，能够获得具有优异的耐晶间腐蚀特性的Ni合金包层钢。
具体实施方式
1.关于析出Cr量
析出Cr量是以析出物存在的Cr量。一般来说，Cr作为形成钝化被膜 的元素而众所周知。如果Ni合金基质中的Cr集中于沿着晶界的析出物中， 则析出物周围部分的Cr浓度降低，这种现象称为敏化。如果将敏化的材料 置于腐蚀环境下，则该低Cr区域优先被腐蚀。以质量％计，如果析出Cr量 超过0.030％，则敏化发展，发生晶粒的脱落。因此，使析出Cr量为0.030％ 以下。
这里，作为在Ni合金中析出的碳化物，有MC、M6C、M23C6(M表示金 属元素)等，作为金属间化合物，有Laves相、δ相、γ”相。其中，MC主要 是NbC，MC的析出不会对耐腐蚀性带来较大影响。另外，在Ni合金中， 金属间化合物的析出比碳化物的析出慢，不易成为导致耐腐蚀性变差的原 因。因此，引起Ni合金的耐腐蚀性变差的是M6C和M23C6。实际上，这些 M6C、M23C6含有大量的Cr，且沿Ni合金的晶界析出，因此成为敏化的原 因。
这里，本申请中的Ni合金是指合金成分中Ni含量为最多的合金。
2.关于晶粒的长径比
如上所述，Ni合金中的敏化是由于碳化物沿晶界析出而发生的。如果 晶粒的长径比增大，则晶界长度变长，碳化物的析出位点分散，因此不易发 生敏化。长径比为1.5以上时不易发生敏化，因此使Ni合金的晶粒的长径 比为1.5以上。
需要说明的是，对于Ni合金中的腐蚀而言，与晶粒的长径比相关的除 了上述低Cr区域优先被腐蚀的敏化以外，还有偏析于结晶晶界且使耐腐蚀 性变差的单位晶界长度的P、S的偏析量等，长径比越大该单位晶界长度的 偏析量越低。
3.关于包层材料的成分组成
以下，本发明的包层材料只要是以碳化物存在的Cr量以质量％计为 0.030％以下的Ni合金、和/或包层材料的晶粒的长径比为1.5以上的Ni合金 即可。更优选的成分组成如下述规定。需要说明的是，只要没有特别说明， 成分％表示的是质量％。
C：0.030％以下
对于包层钢的制造而言，C(碳)在轧制和热处理工序的热过程中以碳化 物的形式在晶界析出，由于阻害耐腐蚀性，因此是应该避免大量含有的元素。 如果含有超过0.030％，则会促进碳化物的析出而使析出Cr量增加，从而导 致耐腐蚀性变差，因此使C量为0.030％以下，优选为0.010％以下。
Si：0.02～0.50％
Si(硅)是炼钢时对脱氧有效的元素，因此添加0.02％以上。但是，Si是 促进M6C析出的元素，如果含有超过0.50％，则导致析出Cr量的增加，容 易发生敏化。因此，使Si量为0.02～0.50％的范围，优选为0.02～0.20％的范 围。
Mn：0.02～0.50％
Mn(锰)也是对脱氧有效的元素，因此添加0.02％以上。但是，如果含有 超过0.50％，则非金属夹杂物残留，耐腐蚀性变差，而且热加工性也变差， 因此使Mn量为0.02～0.50％的范围，优选为0.02～0.15％的范围。
P：0.015％以下
P(磷)是杂质元素，是在1000℃以上进行轧制来确保包层钢板的接合性 时，在晶界偏析而使耐腐蚀性变差的元素。因此，使P量为0.015％以下， 优选为0.005％以下。
S：0.015％以下
S(硫)与P同样地是杂质元素，是在1000℃以上进行轧制来确保包层钢 板的接合性时，在晶界偏析而使耐腐蚀性变差的元素。因此，使S量为0.015％ 以下，优选为0.001％以下。
Cr：20.0～23.0％
Cr(铬)是在金属表面形成保护性高的氧化物被膜、提高耐孔蚀性、耐晶 间腐蚀特性的元素。但是，如果含有过量的Cr，则会导致析出Cr量的增加， 容易发生敏化。因此，从Ni与其它合金的平衡性考虑，使Cr量为20.0～23.0％ 的范围，优选为21.0～22.0％的范围。
Mo：8.0～10.0％
Mo(钼)可以提高耐孔蚀性、耐裂隙腐蚀性。另外，通过与Ni组合添加， 还能改善在酸性气体(sour gas)环境中的耐应力腐蚀破裂敏感性，因此，考虑 到与Ni、其它合金元素的添加量，使其为8.0～10.0％的范围，优选为9.0～10.0％ 的范围。
Fe：5.0％以下
在使用铬铁、钼铁等作为原料的情况下，Fe(铁)是不可避免混入的杂质， 如果超过5.0％，则Ni量降低，耐腐蚀性降低，因此使Fe量为5.0％以下， 优选为3.5％以下。
Al：0.02～0.40％
Al(铝)作为对脱氧有效的元素，添加0.02％以上。但是，如果含有超过 0.40％，则耐应力腐蚀破裂性变差，因此使Al量为0.02～0.40％的范围，优选 为0.02～0.20％的范围，更优选为0.02～0.15％的范围。
Ti：0.10～0.40％
Ti(钛)作为C的固定化元素是有效的，因此添加0.10％以上。但是，如 果大量含有，则会作为金属间化合物在包层钢板的接合界面析出，阻害接合 性，因此使Ti量为0.10～0.40％的范围，优选为0.10～0.30％的范围。
Nb+Ta：3.15～4.15％
Nb(铌)、Ta(钽)也是有助于C的固定化的元素。但是，如果大量含有， 则会作为金属间化合物在包层钢的接合界面析出，阻害接合性，因此使Nb +Ta量为3.15～4.15％的范围，Nb+Ta量优选为3.50～4.00％的范围。
余量
上述包层材料的成分的余量为Ni及不可避免的杂质。Ni是提高耐腐蚀 性的元素，特别是能显著改善在酸性环境下的耐应力腐蚀破裂性。如上所述， 由于Cr与Mo的复合添加效果而进一步提高耐腐蚀性。另外，作为不可避 免的杂质，可以列举N、O、V、B、W，分别含有下述范围内的N(氮)：0.01％ 以下、O(氧)：0.001％以下、V(钒)：0.04％以下、B(硼)：0.0005％以下、W(钨)： 0.3％以下，对耐腐蚀性没有任何影响。
4.关于Ni合金包层钢的制造方法
以下，对本发明的Ni合金包层钢的制造方法进行叙述。
本发明的包层钢的包层材料可以通过调整至上述成分范围内，并通过通 常方法等进行熔炼。包层钢的母材可以根据包层钢的用途等而选择，对于碳 钢、用于天然气等的管道的用途而言，例如，作为母材，可以使用以质量％ 计为C：0.26％以下、Mn：1.65％以下、P：0.030％以下、S：0.030％以下、 Nb+V+Ti：0.15％以下的低合金钢。将这些包层材料与母材组合制成包层 轧制用装配坯料，通过包层轧制制成包层钢板。在本申请中，Ni合金包层钢的原材料是指将包层材料与母材组合而成的包层轧制用装配坯料。
加热温度：1050℃以上且1200℃以下
为了在加热时使包层材料充分固溶化，加热至1050℃以上。但是，如 果过度加热至高温，则会导致包层材料的热加工性变差、母材的晶粒粗大化 而引起的韧性变差。因此，使加热温度为1050℃以上且1200℃以下的范围， 优选为1050℃以上且1150℃以下的范围。
在1000℃以上的压下比：2以上
为了使包层材料/母材界面充分地接合，需要使在1000℃以上的压下比 为2以上。Ni合金比低合金钢的变形阻力大，在制造包层材料时存在难以 获得良好的接合性的难点。因此，在1000℃以上的高温范围使Ni合金与低 合金钢的变形阻力差减小。因此，通过使在1000℃以上的压下比(＝(轧制前 板厚)÷(轧制后板厚))为2以上，能够获得良好的包层材料/母材界面的接合 强度。由此，使在1000℃以上的压下比为2以上，优选的压下比为3以上。
控制轧制：在950℃以下的压下比为1.5以上且4以下
控制轧制以在700℃以上结束精轧为前提，而且，为了确保母材的强度、 韧性，使控制轧制开始温度为950℃以下、并且使压下比为1.5以上且4以 下。为了使包层材料的晶粒长径比为1.5以上，需要使950℃以下的压下比 为1.5以上，如果压下比超过4，则无法确保高温范围内的充分的压下，接 合性变差。
需要说明的是，虽然压下比也与最终板厚相关，但优选压下比为2以上 且3.5以下，进一步优选压下比为2.5以上且3以下。
精轧温度：700℃以上
如果精轧温度小于700℃，则母材的韧性变差，因此使精轧温度为700 ℃以上。
冷却速度：1℃/秒以上、冷却停止温度：500℃以下
为了确保母材的强度、韧性，在轧制结束后以冷却速度1℃/秒以上冷却 至500℃以下。如果从700℃以上的轧制结束温度至500℃的温度范围的冷 却速度小于1℃/秒，则母材的晶粒粗大化变得明显，韧性变差。另外，在冷 却停止温度高于500℃时，无法获得足够的强度。因此，轧制结束后以1℃/ 秒以上的冷却速度冷却至500℃以下。
5.关于材质的评价方法
析出物的提取使用了在10体积％乙酰丙酮(acetylacetone)-1质量％四甲 基氯化铵(tetramethylammonium chloride)-甲醇混合液(methanol mixture通称 10％AA液)中的电解提取((Electrolytic extraction)通称SPEED法)。通过过滤 在过滤器上收集的提取残渣(extraction residue)的XRD(X-ray diffraction)确定 了析出物的种类。另外，将提取残渣用混酸溶解(混酸成分比为硫酸10ml︰ 硝酸10ml︰高氯酸5ml︰水10ml)，通过ICP发光分光分析 (inductively-coupled plasma emission spectrometry电感耦合等离子体发光分 光分析)求出了析出Cr量。
接下来，对作为包层材料的Ni合金的耐晶间腐蚀特性的评价方法进行 说明。
耐晶间腐蚀特性按照JIS G0573不锈钢的65％硝酸腐蚀试验(nitric acid test休伊试验)进行了评价。
试验方法如下：将试验片在沸腾的65％硝酸溶液中浸渍48小时，由试 验前后的重量变化计算出腐蚀速度(g/m2·h)，将同一试验片再次浸渍在新的 沸腾的65％硝酸溶液中。重复5次该48小时的浸渍试验，由5次腐蚀速度 的平均值来评价耐晶间腐蚀特性。评价标准为：将0.75g/m2·h以下者判定为 耐晶间腐蚀特性良好。
包层材料与母材的接合性评价按照JIS G0601的剪切强度试验进行。
剪切强度试验是将包层材料与接合面平行地从母材上剥离,并由其剥离 所需要的最大剪切强度来评价接合性的方法。评价标准为：将剪切应力为 300MPa以上者判定为接合性良好。
另外，母材的韧性通过-20℃的DWTT试验(落锤撕裂试验，Drop Weight TearTest)来评价。对于本发明而言，在-20℃的DWTT试验中，将剪切面积 率(Shear Arearatio)为85％以上者判定为母材韧性优异。
包层材料的晶粒的长径比
包层材料的晶粒长径比通过下述方式求出：对实施了蚀刻处理的包层材 料(L面、1/4t位置)拍摄组织照片，然后分别沿轧制方向和板厚方向画出一 定长度的线段，求出晶粒的轧制方向长度和板厚方向长度的平均值，计算出 长径比＝(晶粒的轧制方向长度)/(晶粒的板厚方向长度)。
实施例1
以下，将本发明的实施例与比较例对比来进行说明。
使用表1所示的包层材料13种钢(发明钢10种钢、比较钢3种钢)、母 材2种钢制作了包层材料和母材。使用该包层材料和母材制作包层钢，研究 了析出Cr量与耐晶间腐蚀特性。将使用了各包层材料的包层钢的坯料在加 热温度1100℃下加热，然后开始轧制，将在1000℃以上的压下比设为2.5、 将在950℃以下的压下比设为2.5，在750℃结束轧制，立即以冷却速度5℃ /秒开始加速冷却，在350℃结束加速冷却。将其结果示于表2。
发明钢的包层材料No.1～10的析出Cr量为0.030％以下，显示出良好的 耐晶间腐蚀特性。另一方面，与本发明相比，C量超过上限值的包层材料 No.11、Si量超过上限值的包层材料No.12及Cr量超过上限值的包层材料 No.13导致大量的析出Cr量，因此耐晶间腐蚀特性较差。
接下来示出由制造条件引起的Ni合金包层钢的特性变化。
包层材料使用了表1所示的包层材料No.1～13的Ni合金。母材的化学 成分使用了具有相当于表1的母材No.AA、BB所示的API规格X65级的成 分系的低碳钢。
将包层钢的制造条件示于表3，将试验结果示于表4-1、表4-2、表5、 表6。
在表3中，发明例的制造方法A～D的压下比、精轧温度、冷却速度、 冷却停止温度均在发明的范围内。另一方面，比较例的制造方法E～H的压 下比等制造条件均在发明的范围以外。
将试验结果示于表4-1、表4-2。对于表4-1所示的包层材料成分在发明 的范围内的编号1～9而言，析出Cr量较小，表现出良好的耐晶间腐蚀特性。 特别是包层材料成分和制造方法在发明的范围内的编号1～5的耐腐蚀性、接 合性及母材落锤冲击性能均为良好。
另一方面，表4-2所示的编号10～19的析出Cr量均超过上限值0.030％， 耐晶间腐蚀特性较差。在1000℃以上的压下比低于下限值的制造方法 No.E(编号14)的剪切强度低，接合性较差。在950℃以下的压下比低于下限 值的制造方法No.F(编号15～17)、精轧结束温度低于下限值的制造方法 No.G(编号18)及冷却速度低于下限值的制造方法No.H(编号19)在-20℃的 DWTT试验(落锤冲击性能)中的剪切面积率均小于85％，母材落锤冲击性能较差。
将长径比的试验结果示于表5。本发明例的编号21～25的晶粒长径比较 大，耐晶间腐蚀特性优异。另一方面，长径比小于下限值的编号26～28的腐 蚀速度超过0.75g/m2·hr，耐晶间腐蚀特性较差。
将析出Cr量与长径比的结果示于表6。析出Cr量和长径比在本发明的 范围内的编号29～32的耐晶间腐蚀特性优异。另一方面，编号33～35的析出 Cr量大于0.030，长径比小于1.5，腐蚀速度超过0.75g/m2·h，耐晶间腐蚀特 性较差。

Claims (4)

1.一种耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢，其中，由Ni合金构成的包层材料中以碳化物存在的Cr量以质量％计为0.030％以下，
作为包层材料，以质量％计还含有C：0.030％以下、Si：0.02～0.50％、Mn：0.02～0.50％、P：0.015％以下、S：0.015％以下、Cr：20.0～23.0％、Mo：8.0～10.0％、Fe：5.0％以下、Al：0.02～0.40％、Ti：0.10～0.40％，还含有Nb+Ta：3.15～4.15％，余量由Ni及不可避免的杂质构成。
2.一种耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢，其中，由Ni合金构成的包层材料的晶粒的长径比为1.5以上，
作为包层材料，以质量％计还含有C：0.030％以下、Si：0.02～0.50％、Mn：0.02～0.50％、P：0.015％以下、S：0.015％以下、Cr：20.0～23.0％、Mo：8.0～10.0％、Fe：5.0％以下、Al：0.02～0.40％、Ti：0.10～0.40％，还含有Nb+Ta：3.15～4.15％，余量由Ni及不可避免的杂质构成。
3.一种耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢，其中，由Ni合金构成的包层材料中以碳化物存在的Cr量以质量％计为0.030％以下，且所述包层材料的晶粒的长径比为1.5以上，
作为包层材料，以质量％计还含有C：0.030％以下、Si：0.02～0.50％、Mn：0.02～0.50％、P：0.015％以下、S：0.015％以下、Cr：20.0～23.0％、Mo：8.0～10.0％、Fe：5.0％以下、Al：0.02～0.40％、Ti：0.10～0.40％，还含有Nb+Ta：3.15～4.15％，余量由Ni及不可避免的杂质构成。
4.一种母材韧性及耐晶间腐蚀特性优异的Ni合金包层钢的制造方法，该方法包括：使用权利要求1～3中任一项所述的Ni合金包层钢的原材料，加热至1050℃以上且1200℃以下后，进行在1000℃以上的压下比为2以上、在950℃以下的温度范围的控制轧制的压下比为1.5以上且4以下、且精轧温度为700℃以上的热轧，然后立即进行冷却速度1℃/秒以上、冷却停止温度为500℃以下的加速冷却，然后进行自然冷却。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6241485B2 (ja) * 2015-02-13 2017-12-06 Ｊｆｅスチール株式会社 クラッド鋼の製造方法
US20190100826A1 (en) * 2016-03-31 2019-04-04 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Ni-Fe-Cr Alloy
US11339817B2 (en) 2016-08-04 2022-05-24 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof
US10640854B2 (en) * 2016-08-04 2020-05-05 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof
US11318566B2 (en) 2016-08-04 2022-05-03 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof
DE102016115026B4 (de) * 2016-08-12 2018-03-08 Vdm Metals International Gmbh Verfahren zur Herstellung von walzplattierten Blechen sowie walzplattierte Bleche
RU2017134765A (ru) * 2016-11-29 2019-04-05 Зульцер Мэнэджмент Аг Литейный сплав на основе никеля, отливка и способ изготовления лопастного колеса ротационной машины
EP3604597B1 (en) * 2017-03-29 2022-10-19 JFE Steel Corporation Clad steel sheet and method for producing same
JP6723210B2 (ja) * 2017-09-14 2020-07-15 日本冶金工業株式会社 ニッケル基合金
US11511375B2 (en) 2020-02-24 2022-11-29 Honda Motor Co., Ltd. Multi component solid solution high-entropy alloys

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63213633A (ja) * 1987-02-28 1988-09-06 Sumitomo Metal Ind Ltd ラインパイプ用高耐食クラツド鋼管
JPH0674865B2 (ja) * 1989-05-08 1994-09-21 株式会社クボタ 高温・高圧に耐える機械的性質とすぐれた耐食性を備えた複合管
JPH05154672A (ja) 1991-11-29 1993-06-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度および高靱性クラッド鋼板の製造法
JP2618785B2 (ja) 1992-02-05 1997-06-11 新日本製鐵株式会社 耐サワー性と低温靱性に優れた高Ｎｉ合金クラッド 鋼板の製造方法
JPH0825040B2 (ja) 1992-03-06 1996-03-13 新日本製鐵株式会社 優れた低温靭性を有するクラッド鋼板の製造方法
JPH0825041B2 (ja) 1992-03-23 1996-03-13 新日本製鐵株式会社 クラッド鋼管の製造方法
JPH06142950A (ja) * 1992-11-12 1994-05-24 Japan Steel Works Ltd:The 高耐食性Ｎｉ基合金クラッド鋼板の製造方法
JPH0790440A (ja) * 1993-09-20 1995-04-04 Sumitomo Special Metals Co Ltd 溶融炭酸塩型燃料電池用金属材料
SE513552C2 (sv) * 1994-05-18 2000-10-02 Sandvik Ab Användning av en Cr-Ni-Mo-legering med god bearbetbarhet och strukturstabilitet som komponent i avfallsförbränningsanläggningar
SE509043C2 (sv) * 1996-09-05 1998-11-30 Sandvik Ab Användning av ett kompoundrör med ett yttre skikt av en Ni- legering för överhettare och avfallspannor
KR0180475B1 (ko) * 1996-11-13 1999-02-18 정주용 닉켈합금 클래드판 및 그 제조방법
US7485199B2 (en) * 2002-01-08 2009-02-03 Mitsubishi Materials Corporation Ni based alloy with excellent corrosion resistance to supercritical water environments containing inorganic acids
JP4151065B2 (ja) * 2002-08-09 2008-09-17 三菱マテリアル株式会社 無機酸含有超臨界水環境下での耐応力腐食割れ性に優れたＮｉ基合金
JP4556740B2 (ja) * 2005-03-30 2010-10-06 住友金属工業株式会社 Ｎｉ基合金の製造方法
JP2010270400A (ja) * 2010-07-21 2010-12-02 Sumitomo Metal Ind Ltd 原子力プラント用蒸気発生器管
JP6079165B2 (ja) * 2012-11-22 2017-02-15 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接部靭性に優れた高靭性高耐食性Ｎｉ合金クラッド鋼板及びその製造方法

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