JP2010159438A - 耐粒界腐食性に優れた高耐食合金 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】C:0.015mass%以下、Si:0.45mass%以下、Mn:2.00mass%以下、P:0.040mass%以下、S:0.030mass%以下、Ni:16.00〜30.00mass%(もしくはFe:20.0〜40.0mass%)、Cr:19.00〜25.00mass%、Mo:2.00〜8.00mass%、Fe:20.00〜40.00mass%、N:0.001〜0.300mass%を含有し、残部が実質的にNiまたはFeであり、下記式を満足する耐粒界腐食性に優れた高耐食合金。
Si+8×C≦0.51
【選択図】図1
Description
Si+8×C≦0.51 (1)
(式中、Si、Cは質量%での含有量を示す)
Si+8×C≦0.51
(式中、Si、Cは質量%での含有量を示す)
表1は、本発明に係る合金のうち、とくにNi基高耐蝕合金と比較合金の成分、およびこれらの合金を675℃×1時間、水冷処理、その後、ASTM A262 Practice C腐食試験(沸騰65mass%硝酸、浸漬時間:48時間×5サイクル=240時間)を行い、試験後の重量減少から平均浸食度を算出したときの結果を示すものである。
Si+8×C≦0.51
の関係を満足するように調整したときに、浸食度は1.0mm/年未満にすることができることがわかった。
C:0.015mass%以下
Cは、溶接熱影響部あるいは固溶化熱処理後の冷却速度が遅い場合に、結晶粒界に(Cr、Fe)23C6として析出し、Cr欠乏層を生成することにより、本合金の耐粒界腐食性を劣化させるので、含有量は0.015mass%以下とする。
Siは、脱酸のために有効な元素であって0.01mass%以上の添加が必要である。このSiは、Cを含有していなければ理論上は、0.51mass%程度含有していても硝酸溶液中における粒界腐食の発生原因とはならないが、精錬において完全に脱珪することはできない。そのため、Siの上限は、0.45mass%とした。望ましくは0.40mass%以下、より望ましくは0.20mass%以下にするのがよい。
Mnは、2.00mass%を超えると熱間加工性を劣化させるので、その含有量は2.00mass%以下とする。
Pは、不純物として不可避的に混入する元素であり、結晶粒界に偏析し易く、耐食性および熱間加工性の観点からは少ない方が望ましい。しかしながら、Pの含有量を極端に低減させることは製造コストの増加を招く。従って、Pの含有量は0.040mass%までは許容できるので、この値を上限値とした。ただし、望ましくは0.030mass%以下にするのがよい。
Sは、硫化物を形成し、孔食等の耐食性を劣化させる元素であることから、その含有量は0.030mass%以下とする。望ましくは0.010mass%以下、より望ましくは0.005mass%以下とするのがよい。
Niは、オーステナイト生成元素であり、この成分系ではCrやMo等のフェライト生成元素が多いため、オーステナイト組織を維持するためには16.00mass%以上含有させる必要がある。しかしながら、30.00mass%を越えて含有しても、要求される耐食性はすでに十分満足しており、単に合金コストの増大を招くのみであることから、その上限を30.00mass%とした。
Crは、耐食性を向上させる元素であり、その効果を得るためには19.00mass%以上含有する必要がある。しかしながら、25.00mass%を超えて含有すると、σ相やχ相などの金属間化合物の形成を助長し、かえって耐食性を劣化させるので、19.00mass%〜25.00mass%とした。なお、Crの含有量は20.00mass%以上であることがより好ましい。
Moは、耐食性を向上させるために有効な元素であり、その効果を得るためには2.00mass%以上を含有する必要がある。しかしながら、8.00mass%を超えて含有すると、Crと同様にσ相やχ相などの金属間化合物の生成を助長し、耐食性をかえって劣化させるので、2.00mass%〜8.00mass%とした。なお、Moの含有量は3.00mass%以上であることがより好ましい。
Feは、耐食性に特段の影響を及ぼす元素ではないが、含有量が20.00mass%以下になるとそれを補うために添加するNiの含有量が増加し、合金コストの増大を招く。一方、40.00mass%以上含有すると、耐酸腐食性に有効なNiの含有量が減少し、耐食性の劣化を招くことから、Feの含有量は20.00〜40.00mass%とした。
Nは、強力なオーステナイト相生成元素であり、CrやMoと同様に耐食性を向上させるとともに、金属間化合物の析出を抑制するのに有効であると共に、耐食性をさらに向上させるために有効な元素であり、その効果を得るためには0.001mass%以上含有する必要がある。しかしながら、鋼中にNを多量に含有させると高温強度が高くなり、熱間圧延が困難になるため、0.001〜0.300mass%とした。
Cuは、耐酸性を向上させるために有効な元素であり、その効果を得るためには0.50mass%以上含有する必要がある。しかしながら、3.00mass%を超えて含有すると、熱間加工性を低下させるため0.01〜2.50mass%とした
Tiは、Cとの間にTiカーバイドを形成して鋼中に拡散し、Crカーバイドの形成を抑制する効果があるため、1.50mass%以下とした。
Alは、耐高温酸化特性を確保する上で必要な合金元素である。しかし、多量のAl含有は、スラブ又はホットコイルの靭性を劣化させ、製造性を悪くするため、0.20mass%以下とした。
(1)表3は、本発明に係るNi系合金の化学成分と、鋭敏化処理(675℃×1時間加熱−水冷)を施した場合のASTM A262 Practice C腐食試験の結果を示すものである。C含有量0.015mass%以下、このときのSi含有量を、上記式;Si+8×C≦0.51の関係式を満足するように制御した本発明合金No.1〜4は、平均浸食度がいずれも1mm/年以下であり、優れた耐粒界腐食性を示すことがわかった。一方、上記指揮;Si+8×C≦0.51を満足しない比較例のNo.5〜7は、平均浸食度が1mm/年を超えた。
Claims (4)
- C:0.015mass%以下、Si:0.45mass%以下、Mn:2.00mass%以下、P:0.040mass%以下、S:0.030mass%以下、Cr:19.00〜25.00mass%、Mo:2.00〜8.00mass%、Fe:20.00〜40.00mass%、N:0.001〜0.300mass%を含有し、残部が実質的にNi及び不可避的不純物よりなり、且つ下記式を満足することを特徴とする耐粒界腐食性に優れた高耐食合金。
Si+8×C≦0.51
(式中、Si、Cは質量%での含有量を示す) - 上記の成分組成に加えてさらに、Cu:0.01〜3.00mass%、Ti:1.50mass%以下およびAl:0.20mass%以下のうちから選ばれるいずれか1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の高耐食合金。
- C:0.015mass%以下、Si:0.45mass%以下、Mn:2.00mass%以下、P:0.040mass%以下、S:0.030mass%以下、Ni:16.00〜30.00mass%、Cr:19.00〜25.00mass%、Mo:2.00〜8.00mass%、N:0.001〜0.300mass%を含有し、残部が実質的にFe及び不可避的不純物よりなり、かつCとSiとは下記式を満足して含有していることを特徴とする耐粒界腐食性に優れた高耐食合金。
Si+8×C≦0.51
(式中、Si、Cは質量%での含有量を示す) - 上記の成分組成に加えてさらに、Cu:0.01〜3.00mass%、Ti:1.50mass%以下およびAl:0.20mass%以下のうちから選ばれるいずれか1種または2種以上の成分を含有することを特徴とする請求項3に記載の高耐食合金。
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