JP2015120956A - Austenitic heat resistant casting alloy - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high Cr austenitic heat resistant casting alloy containing Cr of 28 to 38 mass% and capable of expressing sufficient high temperature strength in a cast, especially creep breaking strength.SOLUTION: There is provided an austenitic heat resistant casting alloy containing C: over 0.15% and less than 0.30%, Si: 2% or less, Mn: 3% or less, P: 0.03% or less, S: 0.01% or less, Cr: 28 to 38%, Ni: over 40% and 60% or less, W: over 3% and 15% or less, Ti: 0.05 to 1.0%, B: (0.011×C)% to 0.01%, Mo: less than 0.5%, Al: 0.01 to 0.3%, N: less than 0.1% and the balance: Fe with inevitable impurities. The austenitic heat resistant casting alloy may contain a specific amount of one or more kind of Co, Nb, V, Zr, Hf, Ca, Y, La, Ce, Nd, Sc, Ta and Re instead of a part of the above mentioned Fe.

Description

本発明は、オーステナイト系耐熱鋳造合金に関する。詳しくは、本発明は、高温強度と耐食性とが求められる発電用ボイラ、化学工業用プラント等において、管材、耐熱耐圧部材の板材、棒材、バルブ、フィッティング等として用いられる、高温強度に優れたオーステナイト系耐熱鋳造合金に関する。   The present invention relates to an austenitic heat-resistant cast alloy. Specifically, the present invention has excellent high-temperature strength, which is used as a tube material, a plate material for a heat-resistant pressure-resistant member, a bar, a valve, a fitting, etc. The present invention relates to an austenitic heat-resistant cast alloy.
従来、高温環境下で使用されるボイラ、化学プラント等においては、装置用材料としてSUS304H、SUS316H、SUS321H、SUS347H等のいわゆる「18−8系オーステナイトステンレス鋼」が使用されてきた。   Conventionally, so-called “18-8 austenitic stainless steels” such as SUS304H, SUS316H, SUS321H, and SUS347H have been used as equipment materials in boilers, chemical plants, and the like used in high-temperature environments.
しかしながら、近年、このような高温環境下における装置の使用条件が著しく過酷化し、それに伴って使用材料に対する要求性能が厳しくなり、従来用いられてきた上述の18−8系オーステナイトステンレス鋼では高温強度、特に、クリープ破断強度が著しく不足する状況となっている。そこで、適正量の各種元素を含有させることよって、クリープ破断強度を改善したオーステナイト系ステンレス鋼が開発されてきた。   However, in recent years, the use conditions of the apparatus in such a high temperature environment have become extremely severe, and accordingly, the required performance for the materials used has become severe, and the above-mentioned 18-8 austenitic stainless steel that has been used conventionally has high temperature strength, In particular, the creep rupture strength is extremely insufficient. Accordingly, austenitic stainless steels having improved creep rupture strength have been developed by containing appropriate amounts of various elements.
一方、最近では、例えば火力発電用ボイラの分野で、従来は高々600℃程度であった蒸気温度を700℃以上に高める計画が推進されている。そして、この場合には、使用される部材の温度は700℃を遙かに超えてしまうため、上記の新たに開発されたオーステナイト系ステンレス鋼を用いても、クリープ破断強度と耐食性が不十分である。   On the other hand, recently, in the field of thermal power generation boilers, for example, a plan to increase the steam temperature, which has been about 600 ° C. at the most, to 700 ° C. or more, has been promoted. In this case, since the temperature of the member to be used exceeds 700 ° C., even if the newly developed austenitic stainless steel is used, the creep rupture strength and the corrosion resistance are insufficient. is there.
一般に、耐食性を改善するためには、鋼中のCr含有量を高めることが有効である。しかしながら、Cr含有量を高めた場合には、例えば、25質量%程度のCrを含有するSUS310Sにみられるように、600〜800℃のクリープ破断強度は、18−8系ステンレス鋼よりもむしろ低くなってしまうし、σ相析出による靱性劣化も生じる。   Generally, to improve the corrosion resistance, it is effective to increase the Cr content in steel. However, when the Cr content is increased, the creep rupture strength at 600 to 800 ° C. is lower than that of 18-8 stainless steel, as seen in, for example, SUS310S containing about 25% by mass of Cr. And toughness deterioration due to σ phase precipitation also occurs.
そこで、特許文献1〜5に、CrおよびNiの含有量を高めるとともに、Mo、W、Ti等を含有させて、高温強度(クリープ破断強度)の向上を図った耐熱合金が開示されている。   Thus, Patent Documents 1 to 5 disclose heat-resistant alloys that increase the Cr and Ni contents and improve the high temperature strength (creep rupture strength) by including Mo, W, Ti, and the like.
また、特許文献6に、C:0.05〜0.30%、Cr:15〜35%、Ni:15〜50%、Mg:0.001〜0.02%等を含有し、オーステナイト結晶粒度番号が4以下である耐熱合金が開示されている   Patent Document 6 contains C: 0.05 to 0.30%, Cr: 15 to 35%, Ni: 15 to 50%, Mg: 0.001 to 0.02%, and the like. A heat-resistant alloy having a number of 4 or less is disclosed
特開昭61−179833号公報JP-A 61-179833 特開昭61−179834号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-179834 特開昭61−179835号公報JP-A 61-179835 特開昭61−179836号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-179836 特開2004−3000号公報JP 2004-3000 A 特開平2−200756号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-200756
前述の特許文献1〜5で開示された耐熱合金はいずれも、鋳塊を鍛造等で熱間加工してから、または必要に応じてその後さらに冷間加工してから、熱処理を施して使用することを前提としたものである。このため、これらの耐熱合金を、形状、寸法、経済性の観点から鋳造材が求められる耐圧部材であるバルブ、フィッティング等に用いると、十分な高温強度が確保できないことがある。   All of the heat-resistant alloys disclosed in Patent Documents 1 to 5 described above are used after the ingot is hot-worked by forging or the like, or after further cold-working if necessary, and then subjected to heat treatment. It is assumed that. For this reason, when these heat-resistant alloys are used for valves, fittings, and the like, which are pressure-resistant members that require cast materials from the viewpoint of shape, dimensions, and economy, sufficient high-temperature strength may not be ensured.
特許文献6で開示された耐熱合金も、同様に鋳造ままで使用すれば、高温強度は全く不十分である。   If the heat-resistant alloy disclosed in Patent Document 6 is also used as cast, the high-temperature strength is quite insufficient.
本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、28〜38質量%のCrを含有し、鋳造ままで十分な高温強度、特にクリープ破断強度を発現することができる高Crオーステナイト系耐熱鋳造合金を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described situation, and contains 28 to 38% by mass of Cr, and is a high Cr austenitic heat-resistant casting alloy that can exhibit sufficient high-temperature strength as cast, particularly creep rupture strength The purpose is to provide.
本発明者らは、耐食性確保のために、ベース成分として、質量%で、Crを28〜38%、Niを40%を超えて60%以下で含有する種々の耐熱合金を用いて、鋳造ままで十分な高温強度、特にクリープ破断強度を発現することが可能な条件を調査した。その結果、下記(a)〜(d)の重要な知見を得た。   In order to ensure corrosion resistance, the inventors have used various heat-resistant alloys containing, as a base component, 28% to 38% Cr, and more than 40% to 60% Ni as a base component, as cast. The conditions under which sufficient high-temperature strength, especially creep rupture strength can be exhibited were investigated. As a result, the following important findings (a) to (d) were obtained.
(a)Cを0.15%を超えて0.30%未満含有させることにより共晶炭化物が晶出し、クリープ破断強度が大幅に向上する。   (A) By containing C more than 0.15% and less than 0.30%, eutectic carbides are crystallized and the creep rupture strength is greatly improved.
(b)Bは、共晶炭化物中および母相中に存在して、共晶炭化物を安定化するとともに600〜800℃程度と想定される高温での使用中に母相中に二次析出する炭化物(M236)を微細分散化させて、クリープ破断強度を向上させる。ただし、Cの含有量に応じて適正量のBを含有させる、具体的には、B含有量が、
0.011×C≦B
を満たす必要がある。上記の条件を満たすことで、共晶炭化物が安定化し、さらに高温使用中に二次析出する炭化物が微細化して、クリープ破断強度が向上する。なお、上記の式中の元素記号はその元素の含有量(質量%)を表す。
(B) B exists in the eutectic carbide and in the matrix, stabilizes the eutectic carbide, and secondary precipitates in the matrix during use at a high temperature assumed to be about 600 to 800 ° C. Carbide (M 23 C 6 ) is finely dispersed to improve the creep rupture strength. However, an appropriate amount of B is contained according to the content of C, specifically, the B content is
0.011 × C ≦ B
It is necessary to satisfy. By satisfying the above conditions, the eutectic carbide is stabilized, and the carbide that is secondarily precipitated during high temperature use is refined, and the creep rupture strength is improved. In addition, the element symbol in said formula represents content (mass%) of the element.
(c)Wを3%を超えて15%以下含有させることでFe2W型のLaves相やFe76型のμ相が析出し、クリープ破断強度が大幅に向上する。 (C) By containing more than 3% and not more than 15%, Fe 2 W type Laves phase and Fe 7 W 6 type μ phase are precipitated, and the creep rupture strength is greatly improved.
(d)従来、一般的には、MoとWは同等の作用をすると考えられてきた。しかしながら、3%を超えて15%以下のW、28〜38%のCr、40%を超えて60%以下のNiを含む合金において、Moが複合して含まれていると、長時間側でσ相が析出し、クリープ破断強度や延性、靱性が低下することがある。このため、上記の合金においては、Moの含有量を極力低くすることが望ましい。   (D) Conventionally, it has been generally considered that Mo and W have the same effect. However, in an alloy containing more than 3% and not more than 15% W, 28 to 38% Cr, more than 40% and not more than 60% Ni, if Mo is included in a composite, The sigma phase may precipitate and the creep rupture strength, ductility, and toughness may decrease. For this reason, in said alloy, it is desirable to make Mo content as low as possible.
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記に示すオーステナイト系耐熱鋳造合金にある。   The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof lies in the following austenitic heat-resistant cast alloy.
(1)化学組成が、質量%で、
C:0.15%を超えて0.30%未満、
Si:2%以下、
Mn:3%以下、
P:0.03%以下、
S:0.01%以下、
Cr:28〜38%、
Ni:40%を超えて60%以下、
W:3%を超えて15%以下、
Ti:0.05〜1.0%、
B:(0.011×C)%以上で0.01%以下、
Mo:0.5%未満、
Al:0.01〜0.3%、
N:0.1%未満、
残部:Feおよび不純物
である、オーステナイト系耐熱鋳造合金。
(1) The chemical composition is mass%,
C: more than 0.15% and less than 0.30%,
Si: 2% or less,
Mn: 3% or less,
P: 0.03% or less,
S: 0.01% or less,
Cr: 28-38%,
Ni: more than 40% and 60% or less,
W: more than 3% and 15% or less,
Ti: 0.05 to 1.0%,
B: (0.011 × C)% or more and 0.01% or less,
Mo: less than 0.5%,
Al: 0.01 to 0.3%,
N: less than 0.1%,
The balance: austenitic heat-resistant cast alloy which is Fe and impurities.
(2)上記(1)に記載のオーステナイト系耐熱鋳造合金のFeの一部に代えて、質量%で、Co:20%以下を含有する、オーステナイト系耐熱鋳造合金。   (2) An austenitic heat-resistant casting alloy containing, in mass%, Co: 20% or less instead of part of Fe of the austenitic heat-resistant casting alloy described in (1) above.
(3)上記(1)または(2)に記載のオーステナイト系耐熱鋳造合金のFeの一部に代えて、質量%で、下記の[1]〜[3]から選択される1種以上の元素を含有する、オーステナイト系耐熱鋳造合金。
[1]:Nb:1.0%以下、V:1.5%以下、Zr:0.1%以下、Hf:1%以下、
[2]:Ca:0.05%以下、Y:0.5%以下、La:0.5%以下、Ce:0.5%以下、Nd:0.5%以下、Sc:0.5%以下、
[3]:Ta:8%以下、Re:8%以下。
(3) One or more elements selected from the following [1] to [3] in mass% instead of a part of Fe of the austenitic heat-resistant cast alloy according to (1) or (2) An austenitic heat-resistant casting alloy containing
[1]: Nb: 1.0% or less, V: 1.5% or less, Zr: 0.1% or less, Hf: 1% or less,
[2]: Ca: 0.05% or less, Y: 0.5% or less, La: 0.5% or less, Ce: 0.5% or less, Nd: 0.5% or less, Sc: 0.5% Less than,
[3]: Ta: 8% or less, Re: 8% or less.
本発明のオーステナイト系耐熱鋳造合金は、鋳造ままでも十分な高温強度、特にクリープ破断強度を発現することができる。このため、高温強度と耐食性とが求められる発電用ボイラ、化学工業用プラント等において管材、耐熱耐圧部材の板材、棒材、バルブ、フィッティング等として、なかでも、鋳造材が求められる耐圧部材であるバルブ、フィッティング等として、好適に用いることができる。   The austenitic heat-resistant cast alloy of the present invention can exhibit sufficient high-temperature strength, particularly creep rupture strength even when cast. For this reason, it is a pressure-resistant member for which a cast material is required, especially as a tube material, a plate member, a bar material, a valve, a fitting, etc. It can be suitably used as a valve, fitting or the like.
本発明において、オーステナイト系耐熱鋳造合金の化学組成を限定する理由は次のとおりである。なお、以下の説明において、各元素の含有量の「%」表示は「質量%」を意味する。   In the present invention, the reason for limiting the chemical composition of the austenitic heat-resistant cast alloy is as follows. In the following description, “%” display of the content of each element means “mass%”.
C:0.15%を超えて0.30%未満
Cは、共晶炭化物を形成して高温環境下で使用される際に必要となる引張強さおよびクリープ破断強度を向上させる、本発明において最も重要な元素である。共晶炭化物を晶出させて上記の効果を得るためには、0.15%を超える量のCを含有させる必要がある。しかし、Cを0.30%以上含有させると、共晶炭化物が過剰となり、延性、靱性などの機械的性質や溶接性を劣化させる。したがって、Cの含有量は0.15%を超えて0.30%未満とした。Cの含有量はクリープ破断強度を重視する場合は0.17%以上とすることが好ましく、0.20%を超えるようにすればさらに好ましい。また、Cの含有量は0.28%以下とすることが好ましい。
C: more than 0.15% and less than 0.30% C improves the tensile strength and creep rupture strength required when forming eutectic carbide and used in a high temperature environment. It is the most important element. In order to crystallize the eutectic carbide and obtain the above effect, it is necessary to contain C in an amount exceeding 0.15%. However, when C is contained in an amount of 0.30% or more, the eutectic carbide becomes excessive, and mechanical properties such as ductility and toughness and weldability are deteriorated. Therefore, the C content is more than 0.15% and less than 0.30%. The C content is preferably 0.17% or more when the creep rupture strength is important, and more preferably 0.20%. The C content is preferably 0.28% or less.
Si:2%以下
Siは、脱酸元素であり、また、耐酸化性、耐水蒸気酸化性等を高めるのに有効な元素である。さらに、Siは、鋳造材で湯流れを良好にする元素でもある。しかし、2%を超えてSiを含有させると、σ相等の金属間化合物相の生成を促進して、高温における組織安定性劣化に起因した靱性や延性の低下を生ずる。また、溶接性も低下する。よって、Siの含有量は2%以下とした。組織安定性を重視する場合のSiの含有量は1%以下にするのがよい。
Si: 2% or less Si is a deoxidizing element, and is an element effective for enhancing oxidation resistance, steam oxidation resistance, and the like. Further, Si is an element that improves the hot water flow in the cast material. However, when Si is contained in excess of 2%, the formation of intermetallic compound phases such as σ phase is promoted, and the toughness and ductility are reduced due to the deterioration of the structural stability at high temperatures. Also, the weldability is reduced. Therefore, the Si content is set to 2% or less. When importance is attached to the structure stability, the Si content is preferably 1% or less.
なお、他の元素で十分脱酸作用が確保されている場合は、Siの含有量に特に下限を設ける必要はない。しかし、脱酸作用や耐酸化性、耐水蒸気酸化性等を重視する場合は、Siの含有量は0.05%以上とすることが好ましく、0.1%以上とすればより好ましい。   In addition, when sufficient deoxidation action is ensured with other elements, it is not necessary to set a lower limit in particular for the Si content. However, when importance is attached to deoxidation, oxidation resistance, steam oxidation resistance, etc., the Si content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.1% or more.
Mn:3%以下
Mnは、Siと同様に脱酸作用を有するとともに、合金中に不純物として含有されるSを硫化物として固着して高温での延性を改善する。しかし、その含有量が3%を超えると、σ相等の金属間化合物相の析出を助長するので、組織安定性および高温強度などの機械的性質が劣化する。したがって、Mnの含有量は3%以下とした。Mnの含有量は2%以下とすることが好ましく、1.5%以下とすれば一層好ましい。
Mn: 3% or less Mn has a deoxidizing action like Si, and fixes S contained as an impurity in the alloy as a sulfide to improve ductility at high temperature. However, if the content exceeds 3%, precipitation of intermetallic compound phases such as σ phase is promoted, so that mechanical properties such as structure stability and high-temperature strength are deteriorated. Therefore, the Mn content is 3% or less. The Mn content is preferably 2% or less, and more preferably 1.5% or less.
なお、Mnの含有量について特に下限を設ける必要はないが、高温での延性改善作用を重視する場合は、Mnの含有量は0.1%以上とすることが好ましく、0.2%以上とすればより好ましい。   In addition, although it is not necessary to provide a lower limit in particular for the content of Mn, when importance is placed on ductility improving action at high temperatures, the content of Mn is preferably 0.1% or more, and is 0.2% or more. It is more preferable.
P:0.03%以下
Pは、不純物として合金中に含まれ、溶接性や高温での延性を著しく低下させる。このため、Pの含有量を0.03%以下とした。Pの含有量は、極力低くすることがよく、好ましくは0.02%以下、さらに好ましくは0.015%以下である。
P: 0.03% or less P is contained in the alloy as an impurity, and significantly reduces weldability and ductility at high temperatures. For this reason, the content of P is set to 0.03% or less. The P content is preferably as low as possible, preferably 0.02% or less, and more preferably 0.015% or less.
S:0.01%以下
Sは、Pと同様に合金中に不純物として含有され、溶接性や高温での延性を著しく低下させる。このため、Sの含有量を0.01%以下とした。高温での延性低下を抑止し、できるだけ良好な熱間加工性を確保したい場合は、Sの含有量は0.005%以下とすることが好ましく、0.003%以下とすればさらに好ましい。
S: 0.01% or less S, like P, is contained as an impurity in the alloy, and significantly reduces weldability and ductility at high temperatures. Therefore, the S content is set to 0.01% or less. When desiring to reduce ductility at high temperatures and ensuring as good hot workability as possible, the S content is preferably 0.005% or less, and more preferably 0.003% or less.
Cr:28〜38%
Crは、耐酸化性、耐水蒸気酸化性、耐高温腐食性などの耐食性改善作用を有する。さらに、Crは、本発明において、α−Cr相として析出してクリープ破断強度を高めるのに必須の元素である。しかしながら、その含有量が28%未満では、これらの効果が得られない。一方、Crの含有量が多くなって、特に、38%を超えると、熱間加工性が劣化し、さらに、σ相の析出などによる組織の不安定化を招く。したがって、Crの含有量は28〜38%とした。なお、Crの含有量は29%以上とすることが好ましく、30%以上とすればさらに好ましい。また、Crの含有量は36%以下とすることが好ましく、37%以下とすればさらに好ましい。
Cr: 28-38%
Cr has a corrosion resistance improving action such as oxidation resistance, steam oxidation resistance, and high temperature corrosion resistance. Furthermore, Cr is an essential element for increasing the creep rupture strength by precipitation as an α-Cr phase in the present invention. However, if the content is less than 28%, these effects cannot be obtained. On the other hand, if the Cr content increases, especially exceeding 38%, the hot workability deteriorates, and further, the structure becomes unstable due to precipitation of σ phase. Therefore, the Cr content is 28 to 38%. Note that the Cr content is preferably 29% or more, and more preferably 30% or more. Further, the Cr content is preferably 36% or less, and more preferably 37% or less.
Ni:40%を超えて60%以下
Niは、オーステナイト組織を安定にする元素であり、耐食性の確保にも重要な元素である。28〜38%というCrを含む本発明のオーステナイト系耐熱鋳造合金において、上記の効果を得るには、40%を超えるNi含有量が必要である。一方、過剰なNiの含有は、コスト上昇を招き、かつクリープ破断強度の向上に寄与するLaves相の析出量も減少する。このため、上限を設けてNiの含有量を40%を超えて60%以下とした。Niの含有量は41%以上とすることが望ましく、42%以上とすればさらに望ましい。また、Niの含有量は58%以下とすることが望ましく、55%以下とすればさらに望ましい。
Ni: more than 40% and not more than 60% Ni is an element that stabilizes the austenite structure, and is also an important element for ensuring corrosion resistance. In the austenitic heat-resistant cast alloy of the present invention containing 28 to 38% of Cr, a Ni content exceeding 40% is required to obtain the above effect. On the other hand, the excessive Ni content causes an increase in cost and also reduces the amount of precipitation of the Laves phase that contributes to the improvement of creep rupture strength. For this reason, an upper limit is provided and the Ni content is set to more than 40% and 60% or less. The Ni content is preferably 41% or more, and more preferably 42% or more. Further, the Ni content is desirably 58% or less, and more desirably 55% or less.
W:3%を超えて15%以下
Wは、母相に固溶して固溶強化元素としてクリープ破断強度の向上に寄与するばかりでなく、Fe2W型のLaves相やFe76型のμ相として析出し、クリープ破断強度を大幅に向上させる極めて重要な元素である。さらに、Wは、28〜38%のCrを含有する本発明において析出するα−Cr相中に固溶して、高温での長時間使用中のα−Cr相の成長粗大化を抑制し、長時間側でのクリープ破断強度の急激な低下を抑止する作用を有する。しかしながら、Wの含有量が3%以下では、前記した効果が得られない。一方、15%を超える量のWを含有させても、前記の効果が飽和してコストが嵩むだけであり、しかも、組織安定性および熱間加工性が劣化する。したがって、Wの含有量は3%を超えて15%以下とした。Wの含有量は、13%以下とすることが好ましい。なお、クリープ破断強度の向上効果をさらに重視する場合のW含有量は、5%を超えるようにすることが好ましい。
W: more than 3% and not more than 15% W not only contributes to the improvement of creep rupture strength as a solid solution strengthening element by dissolving in the matrix phase, but also the Fe 2 W type Laves phase and Fe 7 W 6 type It is an extremely important element that precipitates as a μ phase and greatly improves the creep rupture strength. Furthermore, W is solid-solved in the α-Cr phase precipitated in the present invention containing 28 to 38% of Cr, and suppresses the growth coarsening of the α-Cr phase during long-time use at a high temperature, It has the effect of suppressing a rapid decrease in creep rupture strength on the long time side. However, when the W content is 3% or less, the above-described effects cannot be obtained. On the other hand, even if W is contained in an amount exceeding 15%, the above effects are saturated and the cost is increased, and the structure stability and hot workability are deteriorated. Accordingly, the W content is more than 3% and not more than 15%. The W content is preferably 13% or less. In addition, it is preferable that the W content exceeds 5% when the effect of improving the creep rupture strength is further emphasized.
Ti:0.05〜1.0%
Tiは、α−Cr相の析出を促進させてクリープ破断強度を高める重要な元素である。しかしながら、Tiの含有量が0.05%未満では十分な効果が得られず、一方、1.0%を超えると熱間加工性が低下する。したがって、Tiの含有量は0.05〜1.0%とした。Tiの含有量は、0.5%以上とすることが好ましく、また0.9%以下とすることが好ましい。
Ti: 0.05-1.0%
Ti is an important element that enhances the creep rupture strength by promoting precipitation of the α-Cr phase. However, if the Ti content is less than 0.05%, a sufficient effect cannot be obtained. On the other hand, if the Ti content exceeds 1.0%, hot workability decreases. Therefore, the Ti content is set to 0.05 to 1.0%. The Ti content is preferably 0.5% or more, and preferably 0.9% or less.
B:(0.011×C)%以上で0.01%以下
Bは、共晶炭化物中および母相中に存在して、共晶炭化物を安定化するとともに、高温使用中に母相中に二次析出する炭化物(M236)を微細分散化させて、クリープ破断強度を一層向上させる重要な元素である。しかしながら、Bの含有量がC含有量の0.011倍未満つまり、(0.011×C)%未満であれば、ほとんどのBが共晶炭化物中に存在するため、600〜800℃程度と想定される高温使用中に母相において二次析出する炭化物が微細化せず、クリープ破断強度が向上しない。一方、Bの含有量が0.01%を超えると、高温での延性が低下し融点も低下する。よって、Bの含有量は(0.011×C)%以上で0.01%以下とした。Bの含有量は0.008%以下とすることが好ましく、0.006%以下とすればさらに好ましい。
B: (0.011 × C)% or more and 0.01% or less B exists in the eutectic carbide and in the matrix, stabilizes the eutectic carbide, and in the matrix during high temperature use. It is an important element that further refines the creep rupture strength by finely dispersing carbide (M 23 C 6 ) that is secondarily precipitated. However, if the B content is less than 0.011 times the C content, that is, less than (0.011 × C)%, most of the B is present in the eutectic carbide, so that it is about 600 to 800 ° C. Carbides that secondarily precipitate in the matrix during use at an assumed high temperature are not refined, and the creep rupture strength is not improved. On the other hand, if the B content exceeds 0.01%, the ductility at high temperature is lowered and the melting point is also lowered. Therefore, the content of B is set to (0.011 × C)% or more and 0.01% or less. The B content is preferably 0.008% or less, and more preferably 0.006% or less.
Mo:0.5%未満、
従来、Moは、Wと同様の作用を有する元素、つまり、母相に固溶し、固溶強化元素としてクリープ破断強度向上に寄与する元素と考えられてきた。しかし、本発明のオーステナイト系耐熱鋳造合金において、0.5%以上のMoを含有させると、長時間側でσ相が析出してクリープ破断強度や延性、靱性が大幅に低下することが判明した。そのため、Moの含有量は0.5%未満とした。Moの含有量は0.2%未満とすることが好ましく、少なければ少ないほどよい。
Mo: less than 0.5%,
Conventionally, Mo has been considered to be an element having the same action as W, that is, an element that contributes to improving the creep rupture strength as a solid solution strengthening element by dissolving in the matrix. However, in the austenitic heat-resistant cast alloy of the present invention, it was found that when 0.5% or more of Mo is contained, the σ phase is precipitated on the long time side, and the creep rupture strength, ductility, and toughness are significantly reduced. . Therefore, the Mo content is less than 0.5%. The Mo content is preferably less than 0.2%, and the smaller the better.
Al:0.01〜0.3%
Alは、脱酸作用を有する元素であり、その効果を発揮するには0.01%以上の含有量が必要である。なお、Alを多く含む場合には、γ’相が析出してクリープ破断強度を高めることができるが、本発明においては、適正量のWおよびTiを含有させ、α−Cr相とLaves相等による複合析出強化でクリープ破断強度を飛躍的に高めることができるため、γ’相による強化は不要である。しかも、Alの含有量が0.3%を超える場合には、熱間加工性、延性および靱性が劣化することがある。したがって、熱間加工性、延性、靱性を重視して、Alの含有量を0.01〜0.3%とした。なお、Alの含有量は0.02%以上とすることが好ましく、また0.2%以下とすることが好ましい。
Al: 0.01 to 0.3%
Al is an element having a deoxidizing action, and a content of 0.01% or more is necessary to exert its effect. In the case where a large amount of Al is contained, the γ ′ phase is precipitated and the creep rupture strength can be increased. Since the creep rupture strength can be dramatically increased by the composite precipitation strengthening, the strengthening by the γ ′ phase is unnecessary. Moreover, when the Al content exceeds 0.3%, hot workability, ductility and toughness may be deteriorated. Therefore, emphasizing hot workability, ductility, and toughness, the Al content is set to 0.01 to 0.3%. The Al content is preferably 0.02% or more, and preferably 0.2% or less.
N:0.1%未満
0.05〜1.0%のTiを必須の元素として含有する本発明のオーステナイト系耐熱鋳造合金においては、クリープ破断強度の観点からはTiNの形成によるTiの消費を避けるために、その含有量は低い方がよい。しかし、大気溶解の場合は極度に低減することは困難であるため、N含有量は0.1%未満とした。なお、Nの含有量は0.08%以下とすることが好ましい。また、溶接性の向上等の目的で組織微細化を重視する場合はNを0.02%を超えて含有させることが好ましい。
N: Less than 0.1% In the austenitic heat-resistant cast alloy of the present invention containing 0.05 to 1.0% of Ti as an essential element, the consumption of Ti due to the formation of TiN is reduced from the viewpoint of creep rupture strength. In order to avoid it, the content should be low. However, in the case of dissolution in the atmosphere, it is difficult to reduce it extremely, so the N content is set to less than 0.1%. The N content is preferably 0.08% or less. Moreover, when importance is attached to structure refinement for the purpose of improving weldability, it is preferable to contain N in excess of 0.02%.
本発明のオーステナイト系耐熱鋳造合金は、化学組成が上述の元素と、残部がFeおよび不純物である合金である。   The austenitic heat-resistant cast alloy of the present invention is an alloy whose chemical composition is the element described above, and the balance is Fe and impurities.
なお、「不純物」とは、オーステナイト系耐熱鋳造合金を工業的に製造する際に、鉱石あるいはスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入するもの、が例示される。   Examples of the “impurities” include those which are mixed due to various factors in the manufacturing process, including raw materials such as ore or scrap, when industrially producing an austenitic heat-resistant cast alloy.
本発明のオーステナイト系耐熱鋳造合金は、必要に応じてさらに、下記の元素を含有してもよい。   The austenitic heat-resistant cast alloy of the present invention may further contain the following elements as necessary.
Co:20%以下
Coは、Niと同様オーステナイト組織を安定にし、クリープ破断強度向上にも寄与する元素である。このため、上記の効果を得るためにCoを含有させてもよい。しかしながら、Coを20%を超えて含有させても上記の効果が飽和し、さらに経済性も低下する。したがって、Coを含有させる場合には、その含有量を20%以下とする。Co含有量の上限は、望ましくは16%である。
Co: 20% or less Co, like Ni, is an element that stabilizes the austenite structure and contributes to the improvement of creep rupture strength. For this reason, in order to acquire said effect, you may contain Co. However, even if Co is contained in excess of 20%, the above effect is saturated and the economic efficiency is also lowered. Therefore, when Co is contained, the content is made 20% or less. The upper limit of the Co content is desirably 16%.
一方、前記したCoの効果を安定して得るためには、Coの含有量は0.05%以上とすることが好ましく、0.5%以上とすればさらに好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of Co described above, the Co content is preferably 0.05% or more, and more preferably 0.5% or more.
Nb:1.0%以下
Nbは、炭窒化物を形成して高温強度およびクリープ破断強度を向上させるとともに結晶粒を微細化して延性を向上させる作用を有する。このため、これらの効果を得るためにNbを含有させてもよい。しかしながら、Nbの含有量が1.0%を超えると、熱間加工性および靱性が低下する。したがって、Nbを含有させる場合には、その含有量を1.0%以下とする。Nb含有量の上限は、望ましくは0.9%、さらに望ましくは0.7%である。
Nb: 1.0% or less Nb has the effect of forming carbonitride to improve high temperature strength and creep rupture strength, and refine crystal grains to improve ductility. For this reason, in order to acquire these effects, you may contain Nb. However, when the Nb content exceeds 1.0%, hot workability and toughness are deteriorated. Therefore, when Nb is contained, the content is set to 1.0% or less. The upper limit of the Nb content is desirably 0.9%, and more desirably 0.7%.
一方、前記したNbの効果を安定して得るためには、Nbの含有量は0.05%以上とすることが好ましく、0.1%以上とすればさらに好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of Nb described above, the Nb content is preferably 0.05% or more, and more preferably 0.1% or more.
V:1.5%以下
Vは、炭窒化物を形成して高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有する。このため、上記の効果を得るためにVを含有させてもよい。しかしながら、Vの含有量が1.5%を超えると、耐高温腐食性が劣化し、また脆化相析出に起因して延性および靱性が劣化する。したがって、Vを含有させる場合には、その含有量を1.5%以下とする。V含有量の上限は、好ましくは1%、さらに好ましくは0.7%である。
V: 1.5% or less V has an action of forming a carbonitride to improve high temperature strength and creep rupture strength. For this reason, in order to acquire said effect, you may contain V. However, if the V content exceeds 1.5%, the high temperature corrosion resistance deteriorates, and the ductility and toughness deteriorate due to the embrittlement phase precipitation. Therefore, when V is contained, the content is set to 1.5% or less. The upper limit of the V content is preferably 1%, more preferably 0.7%.
一方、前記したVの効果を安定して得るためには、Vの含有量は0.02%以上とすることが好ましく、0.04%以上とすればさらに好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of V described above, the V content is preferably 0.02% or more, and more preferably 0.04% or more.
Zr:0.1%以下
Zrは、炭窒化物を形成して高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有する。このため、上記の効果を得るためにZrを含有させてもよい。しかしながら、Zrの含有量が0.1%を超えると、高温での延性が低下する。したがって、Zrを含有させる場合には、その含有量を0.1%以下とする。Zr含有量の上限は、好ましくは0.06%、さらに好ましくは0.05%である。
Zr: 0.1% or less Zr has a function of forming carbonitride to improve high temperature strength and creep rupture strength. For this reason, in order to acquire said effect, you may contain Zr. However, when the content of Zr exceeds 0.1%, ductility at high temperatures is lowered. Therefore, when Zr is contained, the content is made 0.1% or less. The upper limit of the Zr content is preferably 0.06%, more preferably 0.05%.
一方、前記したZrの効果を安定して得るためには、Zrの含有量は0.005%以上とすることが好ましく、0.01%以上とすればさらに好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of Zr, the Zr content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.01% or more.
Hf:1%以下
Hfは、炭窒化物を形成して高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有する。このため、上記の効果を得るためにHfを含有させてもよい。しかしながら、Hfの含有量が1%を超えると、加工性および溶接性を損なう。したがって、Hfを含有させる場合には、その含有量を1%以下とする。Hf含有量の上限は、好ましくは0.8%、さらに好ましくは0.5%である。
Hf: 1% or less Hf has the action of forming carbonitride to improve high temperature strength and creep rupture strength. For this reason, in order to acquire said effect, you may contain Hf. However, if the Hf content exceeds 1%, workability and weldability are impaired. Therefore, when it contains Hf, the content is made 1% or less. The upper limit of the Hf content is preferably 0.8%, more preferably 0.5%.
一方、前記したHfの効果を安定して得るためには、Hfの含有量は0.005%以上とすることが好ましく、0.01%以上とすればさらに好ましい。Hfの含有量は0.02%以上とすればより一層好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of Hf, the Hf content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.01% or more. The Hf content is more preferably 0.02% or more.
なお、上記のNb、V、ZrおよびHfの2種以上を複合して含有させる場合の合計量は、1.5%以下とすることが好ましい。   In addition, it is preferable that the total amount in the case of containing two or more of Nb, V, Zr and Hf in combination is 1.5% or less.
Ca:0.05%以下
Caは、高温での延性を阻害するSを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。このため、上記の効果を得るためにCaを含有させてもよい。しかしながら、Caの含有量が0.05%を超えると、清浄性が低下し、かえって高温延性が損なわれる。したがって、Caを含有させる場合には、その含有量を0.05%以下とする。Ca含有量の上限は、好ましくは0.02%、さらに好ましくは0.01%である。
Ca: 0.05% or less Ca has a function of fixing S, which inhibits ductility at high temperatures, as sulfides and improving high temperature ductility. For this reason, in order to acquire said effect, you may contain Ca. However, if the Ca content exceeds 0.05%, the cleanliness is lowered, and the high-temperature ductility is impaired. Therefore, when Ca is contained, its content is set to 0.05% or less. The upper limit of the Ca content is preferably 0.02%, more preferably 0.01%.
一方、前記したCaの効果を安定して得るためには、Caの含有量は0.0005%以上とすることが好ましく、0.001%以上とすればさらに好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of Ca described above, the Ca content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.001% or more.
Y:0.5%以下
Yは、Sを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。また、Yには、合金表面のCr23保護皮膜の密着性を改善し、特に、繰り返し酸化時の耐酸化性を改善する作用、さらには、粒界強化に寄与して、クリープ破断強度やクリープ破断延性を向上させる作用もある。このため、上記の効果を得るためにYを含有させてもよい。しかしながら、Yの含有量が0.5%を超えると、酸化物などの介在物が多くなり加工性や溶接性が損なわれる。したがって、Yを含有させる場合には、その含有量を0.5%以下とする。Y含有量の上限は、好ましくは0.3%、さらに好ましくは0.15%である。
Y: 0.5% or less Y has an effect of fixing S as a sulfide and improving high temperature ductility. In addition, Y improves the adhesion of the Cr 2 O 3 protective film on the alloy surface, in particular, improves the oxidation resistance during repeated oxidation, and further contributes to the strengthening of the grain boundary, and the creep rupture strength. It also has the effect of improving the creep rupture ductility. For this reason, in order to acquire said effect, you may contain Y. However, if the content of Y exceeds 0.5%, inclusions such as oxides increase and workability and weldability are impaired. Therefore, when Y is contained, the content is set to 0.5% or less. The upper limit of the Y content is preferably 0.3%, more preferably 0.15%.
一方、前記したYの効果を安定して得るためには、Yの含有量は0.0005%以上とすることが好ましく、0.001%以上とすればさらに好ましい。Yの含有量は0.002%以上とすればより一層好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the above-described effect of Y, the Y content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.001% or more. The Y content is more preferably 0.002% or more.
La:0.5%以下
Laは、Sを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。また、Laには、合金表面のCr23保護皮膜の密着性を改善し、特に、繰り返し酸化時の耐酸化性を改善する作用、さらには、粒界強化に寄与して、クリープ破断強度やクリープ破断延性を向上させる作用もある。このため、上記の効果を得るためにLaを含有させてもよい。しかしながら、Laの含有量が0.5%を超えると、酸化物などの介在物が多くなり加工性や溶接性が損なわれる。したがって、Laを含有させる場合には、その含有量を0.5%以下とする。La含有量の上限は、好ましくは0.3%、さらに好ましくは0.15%である。
La: 0.5% or less La has an action of fixing S as a sulfide and improving high temperature ductility. In addition, La improves the adhesion of the Cr 2 O 3 protective film on the alloy surface, particularly improves the oxidation resistance during repeated oxidation, and further contributes to the strengthening of the grain boundary, and the creep rupture strength. It also has the effect of improving the creep rupture ductility. For this reason, in order to acquire said effect, you may contain La. However, when the content of La exceeds 0.5%, inclusions such as oxides increase and workability and weldability are impaired. Therefore, when La is contained, the content is set to 0.5% or less. The upper limit of La content is preferably 0.3%, more preferably 0.15%.
一方、前記したLaの効果を安定して得るためには、Laの含有量は0.0005%以上とすることが好ましく、0.001%以上とすればさらに好ましい。Laの含有量は0.002%以上とすればより一層好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of La described above, the La content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.001% or more. The La content is more preferably 0.002% or more.
Ce:0.5%以下
Ceも、Sを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。また、Ceには、合金表面のCr23保護皮膜の密着性を改善し、特に、繰り返し酸化時の耐酸化性を改善する作用、さらには、粒界強化に寄与して、クリープ破断強度やクリープ破断延性を向上させる作用もある。このため、上記の効果を得るためにCeを含有させてもよい。しかしながら、Ceの含有量が0.5%を超えると、酸化物などの介在物が多くなり加工性や溶接性が損なわれる。したがって、Ceを含有させる場合には、その含有量を0.5%以下とする。Ce含有量の上限は、好ましくは0.3%、さらに好ましくは0.15%である。
Ce: 0.5% or less Ce also has an effect of fixing S as a sulfide and improving high-temperature ductility. In addition, Ce improves the adhesion of the Cr 2 O 3 protective film on the alloy surface, particularly improves the oxidation resistance during repeated oxidation, and further contributes to the strengthening of the grain boundary, resulting in creep rupture strength. It also has the effect of improving the creep rupture ductility. For this reason, in order to acquire said effect, you may contain Ce. However, when the content of Ce exceeds 0.5%, inclusions such as oxides increase and workability and weldability are impaired. Therefore, when Ce is contained, the content is set to 0.5% or less. The upper limit of the Ce content is preferably 0.3%, more preferably 0.15%.
一方、前記したCeの効果を安定して得るためには、Ceの含有量は0.0005%以上とすることが好ましく、0.001%以上とすればさらに好ましい。Ceの含有量は0.002%以上とすればより一層好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the above-described effect of Ce, the Ce content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.001% or more. The Ce content is more preferably 0.002% or more.
Nd:0.5%以下
Ndは、Sを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。また、Ndには、合金表面のCr23保護皮膜の密着性を改善し、特に、繰り返し酸化時の耐酸化性を改善する作用、さらには、粒界強化に寄与して、クリープ破断強度やクリープ破断延性を向上させる作用もある。このため、上記の効果を得るためにNdを含有させてもよい。しかしながら、Ndの含有量が0.5%を超えると、酸化物などの介在物が多くなり加工性や溶接性が損なわれる。したがって、Ndを含有させる場合には、その含有量を0.5%以下とする。Nd含有量の上限は、好ましくは0.3%、さらに好ましくは0.15%である。
Nd: 0.5% or less Nd has an effect of fixing S as a sulfide and improving high-temperature ductility. Nd also improves the adhesion of the Cr 2 O 3 protective film on the alloy surface, particularly improves the oxidation resistance during repeated oxidation, and further contributes to the strengthening of grain boundaries, resulting in creep rupture strength. It also has the effect of improving the creep rupture ductility. For this reason, in order to acquire said effect, you may contain Nd. However, when the content of Nd exceeds 0.5%, inclusions such as oxides increase and workability and weldability are impaired. Therefore, when Nd is contained, the content is set to 0.5% or less. The upper limit of the Nd content is preferably 0.3%, more preferably 0.15%.
一方、前記したNdの効果を安定して得るためには、Ndの含有量は0.0005%以上とすることが好ましく、0.001%以上とすればさらに好ましい。Ndの含有量は0.002%以上とすればより一層好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of Nd described above, the Nd content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.001% or more. The Nd content is more preferably 0.002% or more.
Sc:0.5%以下
Scも、Sを硫化物として固着し、高温延性を改善する作用を有する。また、Scには、合金表面のCr23保護皮膜の密着性を改善し、特に、繰り返し酸化時の耐酸化性を改善する作用、さらには、粒界強化に寄与して、クリープ破断強度やクリープ破断延性を向上させる作用もある。このため、上記の効果を得るためにScを含有させてもよい。しかしながら、Scの含有量が0.5%を超えると、酸化物などの介在物が多くなり加工性や溶接性が損なわれる。したがって、Scを含有させる場合には、その含有量を0.5%以下とする。Sc含有量の上限は、好ましくは0.3%、さらに好ましくは0.15%である。
Sc: 0.5% or less Sc also has an action of fixing S as a sulfide and improving high-temperature ductility. In addition, Sc improves the adhesion of the Cr 2 O 3 protective film on the alloy surface, particularly improves the oxidation resistance during repeated oxidation, and further contributes to the strengthening of grain boundaries. It also has the effect of improving the creep rupture ductility. For this reason, in order to acquire said effect, you may contain Sc. However, when the content of Sc exceeds 0.5%, inclusions such as oxides increase and workability and weldability are impaired. Therefore, when it contains Sc, the content shall be 0.5% or less. The upper limit of the Sc content is preferably 0.3%, more preferably 0.15%.
一方、前記したScの効果を安定して得るためには、Scの含有量は0.0005%以上とすることが好ましく、0.001%以上とすればさらに好ましい。Scの含有量は0.002%以上とすればより一層好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of Sc described above, the content of Sc is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.001% or more. The Sc content is more preferably 0.002% or more.
なお、上記のCa、Y、La、Ce、NdおよびScの2種以上を複合して含有させる場合の合計量は、0.7%以下とすることが好ましい。   In addition, it is preferable that the total amount in the case of containing two or more of Ca, Y, La, Ce, Nd, and Sc in combination is 0.7% or less.
Ta:8%以下
Taは、固溶強化元素として、さらに、炭窒化物を形成して、高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有する。このため、上記の効果を得るためにTaを含有させてもよい。しかしながら、Taの含有量が8%を超えると、加工性や機械的性質が損なわれる。したがって、Taを含有させる場合には、その含有量を8%以下とする。Ta含有量の上限は、好ましくは7%、さらに好ましくは6%である。
Ta: 8% or less Ta, as a solid solution strengthening element, further forms carbonitride and has an action of improving high temperature strength and creep rupture strength. For this reason, in order to acquire said effect, you may contain Ta. However, when the content of Ta exceeds 8%, workability and mechanical properties are impaired. Therefore, when Ta is contained, its content is 8% or less. The upper limit of the Ta content is preferably 7%, more preferably 6%.
一方、前記したTaの効果を安定して得るためには、Taの含有量は0.01%以上とすることが好ましく、0.1%以上とすればさらに好ましい。Taの含有量は0.5%以上とすればより一層好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the above Ta effect, the Ta content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.1% or more. The Ta content is more preferably 0.5% or more.
Re:8%以下
Reは、固溶強化元素として、高温強度およびクリープ破断強度を向上させる作用を有する。このため、上記の効果を得るためにReを含有させてもよい。しかしながら、Reの含有量が8%を超えると、加工性や機械的性質が損なわれる。したがって、Reを含有させる場合には、その含有量を8%以下とする。Re含有量の上限は、好ましくは7%、さらに好ましくは6%である。
Re: 8% or less Re, as a solid solution strengthening element, has the effect of improving high temperature strength and creep rupture strength. For this reason, in order to acquire said effect, you may contain Re. However, if the Re content exceeds 8%, workability and mechanical properties are impaired. Therefore, when it contains Re, the content is 8% or less. The upper limit of the Re content is preferably 7%, more preferably 6%.
一方、前記したReの効果を安定して得るためには、Reの含有量は0.01%以上とすることが好ましく、0.1%以上とすればさらに好ましい。Reの含有量は0.5%以上とすればより一層好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the above-described Re effect, the Re content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.1% or more. The Re content is more preferably 0.5% or more.
なお、上記のTaおよびReを複合して含有させる場合の合計量は、12%以下とすることが好ましい。   In addition, it is preferable that the total amount in the case of containing Ta and Re in combination is 12% or less.
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.
表1に示す化学組成を有するオーステナイト系の合金1〜14およびA〜Dを高周波真空溶解炉を用いて溶製し、外径100mmの17kgインゴットとした。   Austenitic alloys 1 to 14 and A to D having the chemical compositions shown in Table 1 were melted using a high-frequency vacuum melting furnace to obtain a 17 kg ingot having an outer diameter of 100 mm.
表1中の合金1〜14は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある合金である。一方、合金A〜Dは、化学組成が本発明で規定する条件から外れた比較例の合金である。   Alloys 1 to 14 in Table 1 are alloys whose chemical compositions are within the range defined by the present invention. On the other hand, Alloys A to D are comparative examples whose chemical compositions deviate from the conditions defined in the present invention.
このようにして得たインゴットの直径方向の「D/4」部(「D」はインゴットの直径を表す。)から、長手方向に平行に、直径が6mmで標点距離が30mmの丸棒引張試験片を機械加工により作製し、クリープ破断試験を実施した。   From the “D / 4” portion (“D” represents the diameter of the ingot) in the diameter direction of the ingot obtained in this way, a round bar tension parallel to the longitudinal direction and having a diameter of 6 mm and a gauge distance of 30 mm A test piece was prepared by machining and a creep rupture test was performed.
すなわち、上記の試験片を用いて、700℃、750℃および800℃の大気中においてクリープ破断試験を実施し、得られた破断強度をラーソンミラーパラメータ法で回帰して、700℃、10000時間での破断強度を求めた。   That is, a creep rupture test was performed in the air at 700 ° C., 750 ° C., and 800 ° C. using the above test piece, and the obtained rupture strength was regressed by the Larson Miller parameter method, at 700 ° C. for 10,000 hours. The breaking strength of was determined.
表2に、上記のクリープ破断試験結果を示す。   Table 2 shows the creep rupture test results.
表2から、化学組成が本発明で規定する範囲内にある合金1〜14を用いた本発明例の試験番号1〜14の場合、インゴットの状態、すなわち鋳造ままでも良好なクリープ破断強度を有することが明らかである。   From Table 2, in the case of test numbers 1 to 14 of the examples of the present invention using the alloys 1 to 14 having the chemical composition within the range specified in the present invention, it has a good creep rupture strength even in an ingot state, that is, as cast. It is clear.
これに対して、化学組成が本発明で規定する条件から外れた合金A〜Dを用いた比較例の試験番号A〜Dの場合、上記の試験番号1〜14の本発明例の場合と比べて、クリープ破断強度が低い。   On the other hand, in the case of test numbers A to D of comparative examples using alloys A to D whose chemical compositions deviate from the conditions specified in the present invention, compared to the case of the present invention examples of test numbers 1 to 14 above. And creep rupture strength is low.
すなわち、試験番号Aの場合、合金AはCの含有量が本発明で規定する範囲外である点以外は、試験番号2で用いた合金2とほぼ同等の化学組成を有しているが、クリープ破断強度が低い。   That is, in the case of test number A, alloy A has a chemical composition substantially equivalent to alloy 2 used in test number 2 except that the content of C is outside the range defined in the present invention. Low creep rupture strength.
同様に、試験番号B〜Dの場合、合金BはBの含有量が本発明で規定する範囲外で少ない点以外は、合金CはWの含有量が本発明で規定する範囲外で少ない点以外は、また、合金DはMoの含有量が本発明で規定する範囲外で多い点以外は、いずれの合金も試験番号2で用いた合金2とほぼ同等の化学組成を有している。しかし、上記いずれの試験番号の場合も、クリープ破断強度が低い。   Similarly, in the case of test numbers B to D, the alloy B has a small content of W outside the range specified in the present invention except that the content of B is small outside the range defined by the present invention. The alloy D has a chemical composition almost equal to that of the alloy 2 used in the test number 2 except that the alloy D has a large Mo content outside the range defined in the present invention. However, in any of the above test numbers, the creep rupture strength is low.
本発明のオーステナイト系耐熱鋳造合金は、鋳造ままでも十分な高温強度、特にクリープ破断強度を発現することができる。このため、高温強度と耐食性とが求められる発電用ボイラ、化学工業用プラント等において管材、耐熱耐圧部材の板材、棒材、バルブ、フィッティング等として、なかでも、鋳造材が求められる耐圧部材であるバルブ、フィッティング等として、好適に用いることができる。   The austenitic heat-resistant cast alloy of the present invention can exhibit sufficient high-temperature strength, particularly creep rupture strength even when cast. For this reason, it is a pressure-resistant member for which a cast material is required, especially as a tube material, a plate member, a bar material, a valve, a fitting, etc. It can be suitably used as a valve, fitting or the like.

Claims (3)

  1. 化学組成が、質量%で、
    C:0.15%を超えて0.30%未満、
    Si:2%以下、
    Mn:3%以下、
    P:0.03%以下、
    S:0.01%以下、
    Cr:28〜38%、
    Ni:40%を超えて60%以下、
    W:3%を超えて15%以下、
    Ti:0.05〜1.0%、
    B:(0.011×C)%以上で0.01%以下、
    Mo:0.5%未満、
    Al:0.01〜0.3%、
    N:0.1%未満、
    残部:Feおよび不純物
    である、オーステナイト系耐熱鋳造合金。
    Chemical composition is mass%,
    C: more than 0.15% and less than 0.30%,
    Si: 2% or less,
    Mn: 3% or less,
    P: 0.03% or less,
    S: 0.01% or less,
    Cr: 28-38%,
    Ni: more than 40% and 60% or less,
    W: more than 3% and 15% or less,
    Ti: 0.05 to 1.0%,
    B: (0.011 × C)% or more and 0.01% or less,
    Mo: less than 0.5%,
    Al: 0.01 to 0.3%,
    N: less than 0.1%,
    The balance: austenitic heat-resistant cast alloy which is Fe and impurities.
  2. 請求項1に記載のオーステナイト系耐熱鋳造合金のFeの一部に代えて、質量%で、Co:20%以下を含有する、オーステナイト系耐熱鋳造合金。   An austenitic heat-resistant cast alloy containing, in place of part of Fe in the austenitic heat-resistant cast alloy according to claim 1, at 20% by mass in Co%.
  3. 請求項1または2に記載のオーステナイト系耐熱鋳造合金のFeの一部に代えて、質量%で、下記の[1]〜[3]から選択される1種以上の元素を含有する、オーステナイト系耐熱鋳造合金。
    [1]:Nb:1.0%以下、V:1.5%以下、Zr:0.1%以下、Hf:1%以下
    [2]:Ca:0.05%以下、Y:0.5%以下、La:0.5%以下、Ce:0.5%以下、Nd:0.5%以下、Sc:0.5%以下
    [3]:Ta:8%以下、Re:8%以下
    The austenitic alloy containing one or more elements selected from the following [1] to [3] in mass% instead of a part of Fe of the austenitic heat-resistant cast alloy according to claim 1 or 2 Heat-resistant casting alloy.
    [1]: Nb: 1.0% or less, V: 1.5% or less, Zr: 0.1% or less, Hf: 1% or less [2]: Ca: 0.05% or less, Y: 0.5 % Or less, La: 0.5% or less, Ce: 0.5% or less, Nd: 0.5% or less, Sc: 0.5% or less [3]: Ta: 8% or less, Re: 8% or less
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5723050A (en) * 1980-07-18 1982-02-06 Sumitomo Metal Ind Ltd Heat resistant steel with excellent high temp. strength
JPH0776721A (en) * 1993-09-10 1995-03-20 Nidatsuku Kk Heat treatment of heat resisting cast alloy
JP2001049372A (en) * 1999-08-06 2001-02-20 Kubota Corp Low thermal expansion heat resistant alloy
JP2003277889A (en) * 2002-03-26 2003-10-02 Daido Steel Co Ltd Heat resistant cast steel having excellent thermal fatigue resistance

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5723050A (en) * 1980-07-18 1982-02-06 Sumitomo Metal Ind Ltd Heat resistant steel with excellent high temp. strength
JPH0776721A (en) * 1993-09-10 1995-03-20 Nidatsuku Kk Heat treatment of heat resisting cast alloy
JP2001049372A (en) * 1999-08-06 2001-02-20 Kubota Corp Low thermal expansion heat resistant alloy
JP2003277889A (en) * 2002-03-26 2003-10-02 Daido Steel Co Ltd Heat resistant cast steel having excellent thermal fatigue resistance

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111378874A (en) * 2020-05-08 2020-07-07 中国华能集团有限公司 Precipitation strengthening type deformation high-temperature alloy and preparation process thereof

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