JP2003535214A - 高温熱処理合金 - Google Patents

高温熱処理合金

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JP2003535214A
JP2003535214A JP2001553409A JP2001553409A JP2003535214A JP 2003535214 A JP2003535214 A JP 2003535214A JP 2001553409 A JP2001553409 A JP 2001553409A JP 2001553409 A JP2001553409 A JP 2001553409A JP 2003535214 A JP2003535214 A JP 2003535214A
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alloys
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ノーマン、シー．ファー
ゲイロード、ディー．スミス
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Huntington Alloys Corp
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Huntington Alloys Corp
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Abstract

(57)【要約】 ワイヤメッシュベルト、熱電対外装、抵抗発熱体、感熱ケーブル、炉内部などの金属製品向けに、酸化および窒化雰囲気下で超低破砕および金属ロス率を要求する、高温熱処理金属製品用のニッケルベース合金。合金の組成範囲は、１５．０〜２３．０％Ｃｒ、０．５〜２．０％Ｓｉ、０．０〜４．０％Ｍｏ、０．０〜１．２％Ｎｂ、０．０〜３．０％Ｆｅ、０．０〜０．５％Ｔｉ、０．０〜０．５％Ａｌ、０．０〜０．３％Ｍｎ、０．０〜０．１％Ｚｒ、０．０〜０．０３５％Ｃｅ、０．００５〜０．０２５％Ｍｇ、０．０００５〜０．００５％Ｂ、０．００５〜０．３％Ｃ、０．０〜２０．０％Ｃｏ、残部のＮｉである。その合金は、高度の熱間および冷間加工性、相安定性、および高温での強度保持性を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
１．発明の分野 本発明は、一般的に高温合金、更に詳しくは高温酸化および含窒素雰囲気下で
使用に適したニッケルベース合金に関する。
【０００２】 ２．関連技術の説明 業界が生産性向上、コスト削減、耐用寿命の延長と信頼および性能レベルの向
上に努めるに従い、熱処理装置およびそれら部品の性能要求は劇的に増大してい
る。これらの要求は、熱処理向けに用いられる合金の耐蝕性、安定性および強度
を向上させ、同時に生産力を改善してその消費業界向けコストを引き下げるため
に熱間および冷間加工性を改善するよう、合金製造業者を仕向けた。これらの要
求は、粉末冶金およびシリコンチップ産業、熱電対外装および保護管の製造と抵
抗発熱体製造を含めた、いくつかの分野で特に強い。ワイヤメッシュベルトはこ
の合金レンジが望まれる適用タイプの例である。粉末冶金（Ｐ／Ｍ）業界では、
金属粉末は型で望ましい形状の部品に圧縮され、次いで圧縮された部品を制御雰
囲気下で一定時間にわたり高温に曝すことにより焼結される。鉄粉末は次第に高
い温度で焼結させると、より高強度に焼結させうる。加えて、ある物質、特にス
テンレス鋼は有用な腐蝕および強度特性を得る上で極めて高い温度（約１２００
℃）を要する。このように高い温度は、強度および高温窒化抵抗性の欠如のため
、常用されるワイヤメッシュベルト合金（タイプ３１４ステンレス鋼）を使用不
可にしている。同様の状況はこれらの温度でシリコンチップの焼きなましで生じ
、その際にワイヤメッシュベルトの破砕はシリコンチップを不純にしないように
できるだけ少なくしなければならない。しかも、この焼きなまし雰囲気下で市販
ワイヤメッシュベルト合金の破砕速度は過度と思われ、強度の喪失なしで耐蝕性
の著しい改善を要する。
【０００３】 無機物絶縁金属外装（ＭＩＭＳ）熱電対の外装合金として常用される市販合金
は、外装から絶縁無機物を介して拡散し、熱電対と反応してＥＭＦドリフトを起
こすことにより、やがて高温で熱電対（ＫおよびＮタイプの双方）性能を劣化さ
せる元素を含有している。十分な酸化腐蝕抵抗性を保ちながら、このタイプの劣
化に耐えるように設計されたある合金は、良い生産性で製造することが極めて難
しいことがわかった。
【０００４】
【発明の要旨】
意外にも、上記の業界要求にかなう、必然的に低い破砕および金属ロス率、強
度、安定性および二次加工適性は、下記組成、重量％で約：１５．０〜２３．０
％Ｃｒ、０．５〜２．０％Ｓｉ、０．０〜４．０％Ｍｏ、０．０〜１．２％Ｎｂ
、０．０〜３．０％Ｆｅ、０．０〜０．５％Ｔｉ、０．０〜０．５％Ａｌ、０．
０〜０．３％Ｍｎ、０．０〜０．１％Ｚｒ、０．０〜０．０３５％Ｃｅ、０．０
０５〜０．０２５％Ｍｇ、０．０００５〜０．００５％Ｂ、０．００５〜０．３
％Ｃ、０．０〜２０．０％Ｃｏ、残部のＮｉを有する本発明の合金により得られ
ることがわかった。最大の強度、破砕および金属ロス率と、熱電対の劣化に対す
る抵抗は、約：２１．０〜２３．０％Ｃｒ、１．３〜１．５％Ｓｉ、２．５〜３
．５％Ｍｏ、０．０〜０．２％Ｎｂ、０．０〜１．０％Ｆｅ、０．０〜０．１％
Ｔｉ、０．０〜０．１％Ａｌ、０．０〜０．１％Ｍｎ、０．０〜０．１％Ｚｒ、
０．０１５〜０．０３５％Ｃｅ、０．００５〜０．０２５％Ｍｇ、０．０００５
〜０．００５％Ｂ、０．００５〜０．０５％Ｃ、残部のＮｉから本質的になる更
に好ましい範囲へ合金レンジを更に制限することにより得られる。後で用いられ
ているように、すべての％値は別記されないかぎり重量％による。
【０００５】 通常、元素の上記組合せでは、単一組成内ですべての上記要求を満たすことは
期待されないであろう。しかしながら、微量のある元素（Ｚｒ、ＣｅおよびＭｇ
）を用いることにより、ある他の元素（Ｍｏ、Ｎｂ、Ｆｅ、ＭｎおよびＴｉ）の
ネガティブな作用は改善され、他の元素（Ｓｉ、Ａｌ、ＢおよびＣ）をぎりぎり
の必須レベルまで制限することにより、それらの効果は他の性質を劣化させるこ
となく利用しうることがわかった。高い温度、強度および耐蝕性が維持されねば
ならないとき、これらのバランスが保たれたレベルは、Ｎｉ‐Ｃｒ系内で最も良
くみられる熱力学的に安定なマトリックス内で実現されねばならない。多くの場
合、最大の強度または耐蝕性に向けて努力しても、常用合金製造装置で経済的ま
たは大量には商業生産しえない合金をもたらす。この問題は本発明の合金レンジ
により克服された。各元素混合レンジの選択は、各元素が本発明の組成範囲内で
発揮することが期待される機能に関して、合理的に説明しうる。この論理的根拠
は以下で更に詳しく説明されている。
【０００６】
【発明の具体的な説明】
耐酸化、窒化および硫化性を共に付与する保護スケールの形成を確実にするこ
とから、クロム（Ｃｒ）は本発明の合金レンジで必須元素である。微量元素量の
Ｚｒ、Ｃｅ、ＭｇおよびＳｉと共同して、この保護スケールの保護性は更に一層
高まり、より高い温度に対して有用とされる。これらの元素（Ｚｒ、Ｃｅ、Ｍｇ
およびＳｉ）は、スケール付着、密度および耐分解性を高めるように機能する。
最少レベルのＣｒは、１０００℃以上の温度でα‐クロミア形成を確実にするた
めに選択される。この最少有効レベルのＣｒは、約１５％であるとわかった。そ
れより高いＣｒレベルはその温度でα‐クロミアを更に速く、即ち数分以内で形
成させたが、α‐クロミアスケールの性質は変化させなかった。２３％の最大Ｃ
ｒレベルは、Ｃｒレベルが増加すると安定性および加工性を低下させて、これ以
上の効果がみられないことから示された。典型的な焼結炉雰囲気下で窒素の吸収
およびそれとＣｒとの相互作用は、有害な合金脆化を生じうることから、Ｃｒレ
ベルを２３％に制限する別な一因となった。
【０００７】 ケイ素（Ｓｉ）はα‐クロミアスケール下で増強シリカ（ＳｉＯ２）層を最終
的に形成して、酸化および浸炭環境下で耐食性を更に改善することから、Ｓｉは
本発明の合金レンジで必須元素である。これは、シリカ層が雰囲気の分子または
イオンの侵入および合金のカチオンの侵出を妨げる上で寄与するブロック作用に
より行われる。０．５〜２．０％、更に好ましくは１．３〜１．５％のＳｉレベ
ルがこの役割にとり有効である。２％を超えるＳｉ含有率は、Ｐ／Ｍ焼結で主に
用いられる窒素ベース雰囲気下でかなりの金属ロスをもたらす。表６は典型的Ｐ
／Ｍ焼結雰囲気下で金属ロスに及ぼすＳｉ含有率の影響を示している。表６の合
金はすべて市販の合金組成物である。
【０００８】 モリブデン（Ｍｏ）およびニオブ（Ｎｂ）は、少ないレベルでＣｒと一緒にな
ると、Ｎｉマトリックス内で合金を強化する固溶体である。これらの元素は、焼
きなまし中および次の使用環境中で粒度コントロールを助けるという、本発明の
合金レンジで追加的役割を果たすカーバイド形成元素でもある。しかしながら、
過剰量のとき、Ｃｒ、ＭｏおよびＮｂは図４で示されているように保護スケール
性能を損なうことがあり、他の市販耐熱合金と比較すると、空気＋５％Ｈ２Ｏ蒸
気中１２００℃で２５０サイクル（サイクル：１２００℃で２時間、室温まで１
０分間冷却）以内の周期的酸化条件下で本発明の合金の耐破砕性を変える。合金
ＨＸは過剰Ｍｏ（およびＦｅ）の有害作用を示し、インコサーム(Incotherm)合
金Ｃは２３％を超える追加Ｃｒの有害作用を示し、インコサーム合金ＢはＮｂ量
の増加に伴う耐破砕性の減少を示している。本発明で規定されたレベルからわず
かな逸脱でも、耐破砕性により規定されるような耐酸化性の実質的低下をもたら
すことは明らかである。
【０００９】 Ｆｅが３％を超えて存在するならば、本発明の合金への鉄（Ｆｅ）添加は高温
耐蝕性を低下させる。１％未満のＦｅが厳しい使用状況下では好ましい。合金Ｈ
Ｘおよび６００は過剰量のＦｅを含有した市販合金の２例である。これら合金の
乏しい破砕挙動は図４で示されている。
【００１０】 アルミニウム（Ａｌ）は、０．５％未満、好ましくは０．１％未満の量で、脱
酸剤として存在することがある。しかしながら、Ａｌは、０．５％より多い量の
とき、延性を減少させて、熱サイクル疲労抵抗性を低下させる、内部酸化および
窒化につながることがある。多量のＡｌは合金の加工性も減少させうる。
【００１１】 チタン（Ｔｉ）は、好ましくは０．５％未満、更に好ましくは０．１％未満の
量で、粒度安定剤として作用する。０．５％より多い量でＴｉの添加は、熱間加
工性および耐高温酸化性に対して有害な作用を有する。Ｔｉは酸化物を形成する
合金元素であって、その酸化物はα‐クロミアよりも安定で、内部酸化させやす
く、そのためマトリックス延性の望ましくない減少につながる。
【００１２】 マンガン（Ｍｎ）は、保護スケールの完全性を減少させる、特に有害な元素で
ある。したがって、Ｍｎは、好ましくは０．３％未満、更に好ましくは０．１％
未満に維持しなければならない。これらのレベルを超えるＭｎは、スケール中に
拡散して、スピネルＭｎＣｒ２Ｏ４を形成することにより、α‐クロミアスケー
ルを急速に分解する。この酸化は、α‐クロミアほど大きくはマトリックスを保
護しない。Ｍｎは、熱電対外装として用いられる合金内に含有されているとき、
外装から熱電対ワイヤ中へ拡散して、有害なＥＭＦドリフトを起こすこともある
。
【００１３】 ０．１％未満の量のジルコニウム（Ｚｒ）および０．０００５〜０．００５％
の量のホウ素（Ｂ）は、高温強度および応力破断延性に寄与する上で有効である
。それより多量のＺｒおよびＢは、粒子境界溶離および熱間加工性の著しい減少
を招く。Ｚｒは、０．０３５％以下、好ましくは０．０１５〜０．０３５％の量
でセリウム（Ｃｅ）と組み合わせると、α‐クロミアスケールの付着を高める。
しかしながら、それより多量のＣｅは、本発明の合金レンジを劇的に脆くする。
マグネシウム（Ｍｇ）は、０．００５〜０．０２５％の量で、本発明の合金レン
ジを有効に脱硫するばかりか、α‐クロミアスケールの付着にも役立つ。過剰量
のＭｇは熱間加工性を明らかに減少させ、薄いストリップおよび細いワイヤ端末
製品形状の製品生産性を低下させる。微量のランタン（Ｌａ）、イットリウム（
Ｙ）またはミッシュメタルも、熱間加工性を促すために、不純物または意図的な
添加物として本発明の合金中に存在してよい。しかしながら、それらの存在はＭ
ｇの場合、好ましくはＣｅの場合のように必要性があるわけではない。酸化およ
び破砕速度に及ぼすＭｏ、Ｎｂ、ＦｅおよびＴｉのネガティブな作用を埋合せる
ために、Ｚｒ、Ｃｅ、ＭｇおよびＳｉ対Ｍｏ、Ｎｂ、ＦｅおよびＴｉの比率は、
特にＣｒレベルが１５〜２３％範囲で低い割合のときには、少くとも１：１６．
５、最良には１：３．８近くにしなければならない。少くとも約１：１７から約
１：０．０５までの（Ｚｒ＋Ｃｅ＋Ｍｇ＋Ｓｉ）対（Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｆｅ＋Ｔｉ）
の比率が有効である。
【００１４】 炭素（Ｃ）は０．００５〜０．３％に維持すべきである。炭素の役割は、Ｔｉ
およびＮｂと共に、粒度コントロール上重要である。これら元素のカーバイドは
、１０００℃を超える温度、即ち本発明の合金がもくろむ温度範囲で安定である
。カーバイドは、粒度を安定化させて、粒度の関数である耐疲労性の保存を保証
するのみならず、それらは粒子境界を強化して応力破断特性を高めることにも寄
与する。
【００１５】 ニッケル（Ｎｉ）は合金の臨界マトリックスを形成するが、化学的安定性、十
分な高温強度および延性、良好な加工性および本発明の合金元素の最少拡散特性
を保証するためには、好ましくは６８％より多い、更に好ましくは７２％より多
い量で存在しなければならない。高温での強度が最も重要になりうるワイヤメッ
シュベルト分野で、Ｎｉレベルは最も好ましくは７５％より大きい。高レベルの
Ｎｉは特に耐窒化性を促す。
【００１６】 コバルト（Ｃｏ）およびＮｉは多くの場合に交換可能とみなされており、比較
的制限された量のときにこれがあてはまる。ＣｏはＮｉよりもかなり高価である
ため、コストを犠牲にすると、コバルトは２０％以内の量でニッケルの代わりに
用いうる。ＣｏとＮｉとの交換は、合金５で示されているように、本発明の合金
へ適用しうる。しかしながら、コストの理由から、この新しい技術の主な適用は
、Ｎｉの使用に向けられている。
【００１７】
【実施例】
本発明の合金レンジ内における展開性ヒートを、比較的純粋な元素原料を用い
て２５ｋｇヒートを真空誘導溶融することにより生産した。インゴットを静止鋳
造し、典型的には約１１７７℃の温度で１６時間かけて均質化し、公称１６ｍｍ
の丸棒に熱間加工し、約１２００℃で通常５分間焼きなましした。本発明で考え
られる合金の例の化学組成は、表１Ａおよび１Ｂで示されている。本発明の合金
レンジ外にある市販合金の比較組成は、表２Ａおよび２Ｂで示されている。室温
および１１５０℃での引張特性が本発明の合金について表３で、１１７７℃およ
び１２００℃での本発明の選択合金については表４で示されている。市販耐熱合
金に関する比較強度データは表５で示されている。
【００１８】 酸化試験を空気＋５％水蒸気中１１７７℃、１２００℃、１２５０℃および１
３００℃で１０００時間以内の様々な時間にわたり行った。データは表７で示さ
れ、図１〜３で示されたグラフにプロットされている。１２００℃で２時間のサ
イクルに次いで室温まで１０分間の冷却を用いて、実験室内空気中１２００℃で
費用のかかる周期的酸化試験用に、１つの組成物を選択した。この試験を２５０
サイクル（競合する市販および実験合金についてその温度で５００時間）行った
。この試験の結果は図４で示されている。
【００１９】 窒化試験はＮ２‐５％Ｈ２の導入雰囲気と１１２１℃および１１７７℃の２試
験温度を用いて行った。これらの窒化試験は、エンドキャップ付き１００ｍｍ径
ムライト管を有する電気加熱マッフル炉で行った。サンプルをコージーライトボ
ードに置き、試験開始前に炉管の端部に挿入した。その管をアルゴンでパージし
、次いで気密シールを貫通する押し棒を用いてサンプルをホットゾーン中に押し
込み、窒化雰囲気にした。１００時間間隔で、そのステップを逆転させ、重量測
定のためサンプルを炉から取り出した。試験を１０００時間かけて行った。結果
は表７と図５および６で示されている。
【００２０】 表３および４の引張データは、意図した用途によく適合して、必要な耐蝕性、
およびある場合には強度も欠いた他の耐熱合金ともちろん競合する、本発明の合
金レンジを示している。図１〜４で示された耐酸化性に関するデータは、競合す
る市販合金の場合と比較した、本発明の合金が有する例外的な耐酸化および破砕
性について示している。同様に、図５および６は本発明の合金レンジに備わる優
れた耐窒化性を示している。
【００２１】 表１Ａ．本発明の組成物（重量％） 元素 合金１ 合金２ 合金３ 合金４ 合金５ 合金６ Ｃｒ 15.19 15.20 15.23 15.30 15.02 21.88 Ｓｉ 0.79 0.81 0.81 0.80 0.83 1.37 Ｍｏ <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 Ｎｂ 0.98 0.99 0.94 0.91 1.96 <0.01 Ｆｅ 2.17 2.06 2.01 2.02 2.14 0.12 Ｔｉ 0.43 0.42 0.43 0.43 0.27 <0.01 Ａｌ 0.30 0.29 0.30 0.31 0.29 0.02 Ｍｎ <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 Ｚｒ 0.08 0.06 0.07 0.07 0.07 <0.01 Ｃｅ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ 〜0.06 Ｍｇ 0.019 0.0112 0.0164 0.0236 0.0128 0.019 Ｂ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ 0.001 Ｃ 0.045 0.087 0.134 0.212 0.013 0.006 Ｃｏ <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 19.34 0.02Ｎｉ 79.94 80.02 80.01 79.87 59.84 74.51
【００２２】 表１Ｂ．本発明の組成物（重量％） 元素 合金７ 合金８ 合金９ 合金10 合金11 合金12 Ｃｒ 15.61 15.65 15.64 15.57 15.52 15.60 Ｓｉ 1.00 1.34 1.96 2.00 0.97 1.91 Ｍｏ <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 Ｎｂ 0.01 0.01 0.01 0.50 0.98 0.99 Ｆｅ 2.06 2.07 2.06 2.06 2.05 2.06 Ｔｉ 0.44 0.44 0.44 0.43 0.43 0.42 Ａｌ 0.25 0.25 0.26 0.29 0.26 0.27 Ｍｎ <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 Ｚｒ 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 Ｃｅ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ Ｍｇ 0.020 0.024 0.026 0.020 0.020 0.020 Ｂ 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 Ｃ 0.014 0.015 0.015 0.020 0.010 0.010 Ｃｏ <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01Ｎｉ 80.55 80.15 79.55 79.05 79.70 78.66
【００２３】 表２Ａ．比較市販合金組成物（重量％） 元素 310SS 314SS 合金600 合金HX 合金Ｂ 合金Ｃ Ｃｒ 25.0 24.5 16.35 21.01 14.92 23.96 Ｓｉ 0.70 2.03 0.14 0.32 1.27 1.36 Ｍｏ ‐ ‐ 0.19 8.47 <0.01 <0.01 Ｎｂ ‐ ‐ 0.04 0.03 <0.01 <0.01 Ｆｅ 残部 残部 8.75 17.71 0.06 0.09 Ｔｉ ‐ 0.02 0.22 0.02 <0.01 <0.01 Ａｌ ‐ 0.04 0.24 0.20 <0.01 <0.01 Ｍｎ 〜2.0 1.25 0.21 0.50 <0.01 <0.01 Ｚｒ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ Ｃｅ ‐ ‐ ‐ ‐ 〜0.06 〜0.06 Ｍｇ ‐ ‐ 0.03 0.007 0.047 0.037 Ｂ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐ Ｃ 〜0.15 0.19 0.03 0.06 0.006 0.008 Ｃｏ ‐ ‐ 0.07 1.53 <0.01 <0.01Ｎｉ 20.0 20.5 74.7 50.1 83.4 74.3
【００２４】 表２Ｂ．比較市販合金組成物（重量％） 元素 合金800 合金520 合金ＤＳ 合金330 Ｃｒ ２１．４ ２１．０ １８．０ １９．２ Ｓｉ ０．３５ ２．０ ２．２０ １．２９ Ｎｂ ‐ １．０ ‐ ‐ Ｆｅ 残 部 残 部 残 部 残 部 Ｔｉ ０．４４ ＮＡ* Ｄ０．０５ ０．０３ Ａｌ ０．３５ ＮＡ* Ｄ０．１ ０．０１ Ｍｎ ０．７９ ＮＡ* １．３ １．７５ Ｃ ０．０４ ＮＡ* ０．０３ ０．０６Ｎｉ ３１．８ ３５．０ ３４．３ ３４．８ ＮＡ＝分析せず
【００２５】 表３．室温および選択高温引張特性 本発明の組成物 室温引張特性 １１５０℃引張特性 合金 0.2%降伏 極限引張 伸び 0.2%降伏 極限引張 伸び 強さ(MPa) 強さ(MPa) (％) 強さ(MPa) 強さ(MPa) (％) １ ２２８ ６８０ ５５ １７．０ ３５．０ ８８ ２ ２５２ ７２１ ４９ １９．１ ３６．０ ８８ ３ ２４８ ７１５ ５２ ２０．０ ３８．０ 118 ４ ２８３ ７５５ ４７ ２２．０ ３９．０ 88.0 ５ ２７３ ７７７ ４４ １８．０ ４１．６ ８５ ６ ２７８ ６９１ ６２ ‐ ‐ ‐ １１００℃引張特性 ７ １８３ ５７５ ３８ １８．６ ３９．３ 123 ８ １９２ ５７９ ５８ １９．３ ３７．９ 151 ９ ２１１ ５９６ ５３ ２８．３ ４１．４ 114 10 ２０８ ６１０ ６２ １９．３ ３８．６ 123 11 １９７ ６０７ ６４ ２２．１ ４２．１ 16312 １９７ ６２０ ６３ １９．３ ４０．７ 189
【００２６】 表４．選択高温引張特性 本発明の組成物 １１７７℃引張特性 １２００℃引張特性 合金 0.2%降伏 極限引張 伸び 0.2%降伏 極限引張 伸び 強さ(MPa) 強さ(MPa) (％) 強さ(MPa) 強さ(MPa) (％) １ ９．０ ３０．０ ９０ ９．０ ２６．０ ９１ ２ １４．０ ３０．０ ７２ １２．０ ２６．８ ９２ ３ １４．０ ３１．０ １２５ １４．０ ２６．０ 157 ４ １５．０ ３３．０ ９９ １４．０ ロッド不良５ １７．０ ３７．０ ８５ １３．０ ３１．０ ‐
【００２７】 表５．室温および選択高温引張特性 熱処理に用いられた市販組成物 室温引張特性 １１５０℃引張特性 合金 0.2%降伏 極限引張 伸び 0.2%降伏 極限引張 伸び 強さ(MPa) 強さ(MPa) (％) 強さ(MPa) 強さ(MPa) (％) 310SS ３１８ ６７６ ５０ ‐ ‐ ‐ 314SS ２４０ ５４０ ３０ １９．０* ２８．０* ‐ 合金600 ２７０ ６５０ ４５ １１．７ ２２．８ １０５ 合金ＨＸ ４００ ８００ ４５ ‐ ‐ ‐ 合金Ｂ ３３３ ６８５ ５１ ２５．０ ３５．０ ‐合金Ｃ ２４５ ６８７ ５５ １５．０ ３０．０ ５５ * １１００℃で得られたデータ
【００２８】 表６．９６０時間後に純粋窒素中１１００℃での耐窒化性に関する ４種の市販合金に含有されたケイ素分の効果 合金 ケイ素分 露出ゾーンの 攻撃の深さ 質量変化 厚さ(ミクロン) (ミクロン) (mg/cm 2 ) 合金800 ０．３５ １６５．１ 中心まで ９．３８ 合金330 １．２９ １９０．４ 中心まで ３．３０ 合金520 ２．０ ２４６．４ 中心まで −２２．４２合金ＤＳ ２．２０ １５２．４ 中心まで −１４．７７
【００２９】 表７．本発明の選択合金に関する１１７７℃での酸化および窒化腐蝕データ （酸化試験時間は５０４時間‐窒化試験時間は２０６４時間である） 合金 酸化中の質量変化 窒化中の質量変化 (mg/cm 2 ) (mg/cm 2 ) １ −７６．２ ３．５ ２ −６７．３ ２．３ ３ −４４．９ ２．６ ４ −５２．３ ２．５５ ‐ ２．６
【図面の簡単な説明】
【図１】 空気＋５％水蒸気中１２００℃で質量変化 vs.暴露時間をプロットすることで
数種の合金を比較した、酸化試験結果のグラフである。
【図２】 １２５０℃で同合金を試験した、図１と類似したグラフである。
【図３】 １３００℃の試験温度による、図１および２と類似したグラフである。
【図４】 本発明の数種の合金に関する、１２００℃で２時間サイクルの酸素への周期的
暴露後における質量変化 vs.時間のグラフである。
【図５】 １１２１℃（２０５０°Ｆ）で様々な合金について行われた、Ｎ２‐５％Ｈ２ 雰囲気中で暴露後における質量変化 vs.時間をプロットしたグラフである。
【図６】 試験が同合金で１１７７℃（２１５０°Ｆ）で行われた、図５と類似したグラ
フである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年１月８日（２００２．１．８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１２】 （Ｚｒ＋Ｃｅ＋Ｍｇ＋Ｓｉ）対（Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｆｅ＋Ｔｉ）の比率が少くとも
１：１６．５である、請求項１０に記載の合金組成物。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年８月１日（２００２．８．１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲイロード、ディー．スミス アメリカ合衆国ウェストバージニア州、ハ ンチントン、スタンフォード、パーク、ド ライブ、120

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 重量％で約： １５．０〜２３．０％Ｃｒ、０．５〜２．０％Ｓｉ、０．０〜４．０％Ｍｏ、
    ０．０〜１．２％Ｎｂ、０．０〜３．０％Ｆｅ、０．０〜０．５％Ｔｉ、０．０
    〜０．５％Ａｌ、０．０〜０．３％Ｍｉｎ、０．０〜０．１％Ｚｒ、０．０〜０
    ．０３５％Ｃｅ、０．００５〜０．０２５％Ｍｇ、０．０００５〜０．００５％
    Ｂ、０．００５〜０．３％Ｃ、０．０〜２０．０％Ｃｏ、残部のＮｉおよび付随
    不純物 を含んでなる、高強度、高温、耐蝕性合金組成物。
  2. 【請求項２】 組成物が、約： ２１．０〜２３．０％Ｃｒ、１．３〜１．５％Ｓｉ、２．５〜３．５％Ｍｏ、
    ０．０〜０．２％Ｎｂ、０．０〜１．０％Ｆｅ、０．０〜０．１％Ｔｉ、０．０
    〜０．１％Ａｌ、０．０〜０．１％Ｍｎ、０．０〜０．１％Ｚｒ、０．０１５〜
    ０．０３５％Ｃｅ、０．００５〜０．０２５％Ｍｇ、０．０００５〜０．００５
    ％Ｂ、０．００５〜０．０５％Ｃ、残部のＮｉおよび付随不純物 から本質的になる、請求項１に記載の合金組成物。
  3. 【請求項３】 （Ｚｒ＋Ｃｅ＋Ｍｇ＋Ｓｉ）対（Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｆｅ＋Ｔｉ）の比率が少くとも
    １：１６．５である、請求項１に記載の合金組成物。
  4. 【請求項４】 炉が窒素の制御された雰囲気を有し、１２００℃以上までの温度で運転される
    、粉末冶金焼結炉向けのワイヤメッシュベルトであって、 重量％で約： １５．０〜２３．０％Ｃｒ、０．５〜２．０％Ｓｉ、０．０〜４．０％Ｍｏ、
    ０．０〜１．２％Ｎｂ、０．０〜３．０％Ｆｅ、０．０〜０．５％Ｔｉ、０．０
    〜０．５％Ａｌ、０．０〜０．３％Ｍｉｎ、０．０〜０．１％Ｚｒ、０．０〜０
    ．０３５％Ｃｅ、０．００５〜０．０２５％Ｍｇ、０．０００５〜０．００５％
    Ｂ、０．００５〜０．３％Ｃ、０．０〜２０．０％Ｃｏ、残部のＮｉおよび付随
    不純物 を含んでなる合金から作製されたワイヤメッシュベルト。
  5. 【請求項５】 合金が、約： ２１．０〜２３．０％Ｃｒ、１．３〜１．５％Ｓｉ、２．５〜３．５％Ｍｏ、
    ０．０〜０．２％Ｎｂ、０．０〜１．０％Ｆｅ、０．０〜０．１％Ｔｉ、０．０
    〜０．１％Ａｌ、０．０〜０．１％Ｍｎ、０．０〜０．１％Ｚｒ、０．０１５〜
    ０．０３５％Ｃｅ、０．００５〜０．０２５％Ｍｇ、０．０００５〜０．００５
    ％Ｂ、０．００５〜０．０５％Ｃ、残部のＮｉおよび付随不純物 から本質的になる、請求項４に記載のワイヤメッシュベルト。
  6. 【請求項６】 （Ｚｒ＋Ｃｅ＋Ｍｇ＋Ｓｉ）対（Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｆｅ＋Ｔｉ）の比率が少くとも
    １：１６．５である、請求項４に記載の合金組成物。
  7. 【請求項７】 重量％で約： １５．０〜２３．０％Ｃｒ、０．５〜２．０％Ｓｉ、０．０〜４．０％Ｍｏ、
    ０．０〜１．２％Ｎｂ、０．０〜３．０％Ｆｅ、０．０〜０．５％Ｔｉ、０．０
    〜０．５％Ａｌ、０．０〜０．３％Ｍｉｎ、０．０〜０．１％Ｚｒ、０．０〜０
    ．０３５％Ｃｅ、０．００５〜０．０２５％Ｍｇ、０．０００５〜０．００５％
    Ｂ、０．００５〜０．３％Ｃ、０．０〜２０．０％Ｃｏ、残部のＮｉおよび付随
    不純物 を含んでなる合金から作製された、無機物絶縁金属外装（ＭＩＭＳ）熱電対用の
    外装管。
  8. 【請求項８】 合金が、約： ２１．０〜２３．０％Ｃｒ、１．３〜１．５％Ｓｉ、２．５〜３．５％Ｍｏ、
    ０．０〜０．２％Ｎｂ、０．０〜１．０％Ｆｅ、０．０〜０．１％Ｔｉ、０．０
    〜０．１％Ａｌ、０．０〜０．１％Ｍｎ、０．０〜０．１％Ｚｒ、０．０１５〜
    ０．０３５％Ｃｅ、０．００５〜０．０２５％Ｍｇ、０．０００５〜０．００５
    ％Ｂ、０．００５〜０．０５％Ｃ、残部のＮｉおよび付随不純物 から本質的になる、請求項７に記載の外装管。
  9. 【請求項９】 （Ｚｒ＋Ｃｅ＋Ｍｇ＋Ｓｉ）対（Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｆｅ＋Ｔｉ）の比率が少くとも
    １：１６．５である、請求項７に記載の合金組成物。
  10. 【請求項１０】 重量％で約： １５．０〜２３．０％Ｃｒ、０．５〜２．０％Ｓｉ、０．０〜４．０％Ｍｏ、
    ０．０〜１．２％Ｎｂ、０．０〜３．０％Ｆｅ、０．０〜０．５％Ｔｉ、０．０
    〜０．５％Ａｌ、０．０〜０．３％Ｍｉｎ、０．０〜０．１％Ｚｒ、０．０〜０
    ．０３５％Ｃｅ、０．００５〜０．０２５％Ｍｇ、０．０００５〜０．００５％
    Ｂ、０．００５〜０．３％Ｃ、０．０〜２０．０％Ｃｏ、残部のＮｉおよび付随
    不純物 を含んでなる合金から作製された電熱線を備えた抵抗発熱体。
  11. 【請求項１１】 合金が、約： ２１．０〜２３．０％Ｃｒ、１．３〜１．５％Ｓｉ、２．５〜３．５％Ｍｏ、
    ０．０〜０．２％Ｎｂ、０．０〜１．０％Ｆｅ、０．０〜０．１％Ｔｉ、０．０
    〜０．１％Ａｌ、０．０〜０．１％Ｍｎ、０．０〜０．１％Ｚｒ、０．０１５〜
    ０．０３５％Ｃｅ、０．００５〜０．０２５％Ｍｇ、０．０００５〜０．００５
    ％Ｂ、０．００５〜０．０５％Ｃ、残部のＮｉおよび付随不純物 から本質的になる、請求項１０に記載の抵抗発熱体。
  12. 【請求項１２】 （Ｚｒ＋Ｃｅ＋Ｍｇ＋Ｓｉ）対（Ｍｏ＋Ｎｂ＋Ｆｅ＋Ｔｉ）の比率が少くとも
    １：１６．５である、請求項１０に記載の合金組成物。
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