JP2015190005A - アルミナバリア層を有する鋳造製品 - Google Patents
アルミナバリア層を有する鋳造製品 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015190005A JP2015190005A JP2014067836A JP2014067836A JP2015190005A JP 2015190005 A JP2015190005 A JP 2015190005A JP 2014067836 A JP2014067836 A JP 2014067836A JP 2014067836 A JP2014067836 A JP 2014067836A JP 2015190005 A JP2015190005 A JP 2015190005A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cast product
- aluminum oxide
- barrier layer
- layer
- alumina barrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
- C23C8/12—Oxidising using elemental oxygen or ozone
- C23C8/14—Oxidising of ferrous surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
- C21D9/14—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/055—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/056—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/80—After-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D13/00—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
- B22D13/02—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of elongated solid or hollow bodies, e.g. pipes, in moulds rotating around their longitudinal axis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/68—Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/68—Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment
- C21D1/70—Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment while heating or quenching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2251/00—Treating composite or clad material
- C21D2251/02—Clad material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
【解決手段】本発明に係る鋳造製品は、基地表面にアルミニウム酸化物を含むアルミナバリア層を有する鋳造製品であって、前記アルミニウム酸化物は、(Al(1−x)M(x))2O3、但し、M:Cr、Ni、Si、Feの少なくとも1種、且つ、0<x<0.5である。また、本発明に係る鋳造製品は、基地表面にアルミニウム酸化物を含むアルミナバリア層を有する鋳造製品であって、前記アルミニウム酸化物は、Cr、Ni、Si、Feの少なくとも1種が固溶しており、Alと固溶した少なくとも1種のCr、Ni、Si、Feは、原子%比でAl/(Cr+Ni+Si+Fe)≧2.0である。
【選択図】図4
Description
このため、上記特許文献のオーステナイト系耐熱合金は、Al2O3によるバリア機能の向上を期待することはできても、母材の延性低下を招来する不都合がある。
基地表面にアルミニウム酸化物を含むアルミナバリア層を有する鋳造製品であって、
前記アルミニウム酸化物は、(Al(1−x)M(x))2O3、但し、M:Cr、Ni、Si、Feの少なくとも1種、且つ、0<x<0.5である。
基地表面にアルミニウム酸化物を含むアルミナバリア層を有する鋳造製品であって、
前記アルミニウム酸化物は、Cr、Ni、Si、Feの少なくとも1種が固溶しており、Alと固溶した少なくとも1種のCr、Ni、Si、Feは、原子%比でAl/(Cr+Ni+Si+Fe)≧2.0である。
本発明の鋳造製品は、基地表面にアルミニウム酸化物を含むアルミナバリア層を有する。
本発明の鋳造製品は、質量%にて、Cr15%以上Ni18%以上、Alを1〜5%含有する耐熱合金であれば、本発明の効果を得ることができ、たとえば以下の成分により作製される。なお、以下の説明で、「%」は、特に表示がないときは、全て質量%である。
Cは、鋳造性を良好にし、高温クリープ破断強度を高める作用がある。このため、少なくとも0.05%を含有させる。しかし、含有量があまり多くなると、Cr7C3の一次炭化物が幅広く形成され易くなり、アルミナバリア層を形成するAlの移動が抑制されるため、鋳造体の表面部へのAlの供給不足が生じて、アルミナバリア層の局部的な寸断が起こり、アルミナバリア層の連続性が損なわれる。また、二次炭化物が過剰に析出するため、延性、靱性の低下を招く。このため、上限は0.7%とする。なお、Cの含有量は0.3%〜0.5%がより望ましい。
Siは、溶湯合金の脱酸剤として、また溶湯合金の流動性を高めるために含有させるが、含有量があまり多くなると高温クリープ破断強度の低下を招くので上限は2.5%とする。なお、Siの含有量は2.0%以下がより望ましい。
Mnは、溶湯合金の脱酸剤として、また溶湯中のSを固定するために含有させるが、含有量があまり多くなると高温クリープ破断強度の低下を招くので上限は3.0%とする。なお、Mnの含有量は1.6%以下がより望ましい。
Crは、高温強度及び繰返し耐酸化性の向上への寄与の目的のため、15.0%以上含有させる。しかし、含有量があまり多くなると高温クリープ破断強度の低下を招くので上限は50.0%とする。なお、Crの含有量は23.0〜35.0%がより望ましい。
Niは、繰返し耐酸化性及び金属組織の安定性の確保に必要な元素である。また、Niの含有量が少ないと、Feの含有量が相対的に多くなる結果、鋳造体の表面にCr−Fe−Mn酸化物が生成され易くなるため、アルミナバリア層の生成が阻害される。このため、少なくとも18.0%以上含有させるものとする。70.0%を超えて含有しても増量に対応する効果が得られないので、上限は70.0%とする。なお、Niの含有量は28.0〜45.0%がより望ましい。
Alは耐浸炭性及び耐コーキング性の向上に有効な元素である。また、本発明では、鋳造体の表面にアルミナバリア層を生じさせるために必要不可欠の元素である。このため、少なくとも1.0%以上含有させる。しかし、含有量が5%を超えると延性が劣化するため、本発明では上限を5.0%に規定する。なお、Alの含有量は2.5%〜3.8%がより望ましい。
希土類元素とは、周期律表のLaからLuに至る15種類のランタン系列に、YとScを加えた17種類の元素を意味するが、本発明の耐熱合金に含有させる希土類元素は、Ce、La及びNdからなる群のうち少なくとも一種以上が含まれることが好ましい。この希土類元素は、アルミナバリア層の生成と安定化の促進に寄与する。
アルミナバリア層の生成を高温の酸化性雰囲気下での加熱処理によって行なう場合は、希土類元素を0.005%以上含有させることでアルミナバリア層生成に有効に寄与する。
一方、あまりに多く含有すると、延性、靱性が悪化するので、上限は0.4%とする。
W、Moは、基地中に固溶し、基地のオーステナイト相を強化することにより、クリープ破断強度を向上させる。この効果を発揮させるために、W及びMoの少なくとも一種を含有させるものとし、Wの場合は0.5%以上、Moの場合は0.1%以上含有させる。
しかし、W及びMoは、含有量があまり多くなると、延性の低下や、耐浸炭性の劣化を招く。また、Cが多い場合と同じように、(Cr,W,Mo)7C3の一次炭化物が幅広く形成され易くなり、アルミナバリア層を形成するAlの移動が抑制されるため、鋳造体の表面部分へのAlの供給不足が生じ、アルミナバリア層の局部的な寸断が起こり、アルミナバリア層の連続性が損なわれ易くなる。また、WやMoは原子半径が大きいため、基地中に固溶することにより、AlやCrの移動を抑制してアルミナバリア層の生成を妨げる作用がある。
このため、Wは10.0%以下、Moは5.0%以下とする。なお、両元素を含有する場合でも、合計含有量は10.0%以下とすることが好ましい。
Ti、Zr及びNbは、炭化物を形成し易い元素であり、WやMoほど基地中には固溶しないため、アルミナバリア層の形成には特段の作用は認められないが、クリープ破断強度を向上させる作用がある。必要に応じて、Ti、Zr及びNbの少なくとも一種を含有させることができる。含有量は、Ti及びZrが0.01%以上、Nbが0.1%以上である。
しかし、過剰に添加すると、延性の低下を招く。Nbは、さらに、アルミナバリア層の耐剥離性を低下させる。このため、上限は、Ti及びZrは0.6%、Nbは1.8%とする。
Bは、鋳造体の粒界を強化する作用があるので、必要に応じて含有させることができる。なお、含有量が多くなるとクリープ破断強度の低下を招くため、添加する場合でも0.1%以下とする。
本発明の鋳造製品は、上記成分組成の溶湯を溶製し、遠心力鋳造、静置鋳造等により上記組成に鋳造される。
たとえば、鋳造製品として、管、特に高温環境下で使用される反応管を例示することができる。
本発明の鋳造製品は、酸化性雰囲気下で加熱処理を行なう。加熱処理は、低温加熱処理と高温加熱処理に分けることができる。なお、低温加熱処理と高温加熱処理は、別工程で行なうこともできるし、低温加熱処理の後、続けて高温加熱処理を行なってもよい。
低温加熱処理は、酸化性雰囲気下で基地の表面にアルミニウム酸化物の層を形成する処理である。低温とは、1050℃未満を例示できる。望ましくは、600℃〜900℃である。低温加熱処理は、5時間〜15時間実施することが望ましい。
高温加熱処理は、低温加熱処理の後に実施される熱処理であって、後述するとおり、低温加熱処理にて形成されたアルミニウム酸化物をαアルミナ構造(コランダム構造)に相変態させると共に、このアルミニウム酸化物の層と基地との間にAlの濃度の高いアルミニウム酸化物層を形成するものである。
そして、基地10側からは、図3に示すように、Al、Cr、Ni、Si、Feが基地表面側に拡散する。しかしながら、Alは、Cr、Ni、Si、Feに比べて、酸素との結合に必要なエネルギーが小さいから、Alが優先して酸素と結合し、濃度の高いアルミニウム酸化物の層(Al濃化層24)が、基地10とAl薄化層22との間に形成されるためである。
必要に応じて、鋳造製品には、アルミナバリア層に表面処理を行なうことができる。たとえば表面処理として研磨を例示できる。たとえば、鋳造製品を反応管に使用したときに、原料の炭化水素と鋳造製品のFeやNi等が触れて、FeやNiの触媒作用によりコーク(炭素)が管内面に付着し易いが、表面処理を施して、アルミナバリア層の表面粗さ(Ra)を小さくすることで、コークの付着を抑えることができる。
比較例2は、鋳造体に含まれるAlが0.9%と低く、鋳造体表面に皮膜を形成するためのAlが不足しているためである。比較例3は、低温加熱処理温度が1200℃と高いため、γ又はθアルミナ構造を有するアルミナバリア層が形成される前にCr、Ni、Si、Fe等を主体とする酸化物が形成されたためである。比較例4は、低温加熱処理温度が500℃と低いために、γ又はθアルミナ構造を有するアルミナバリア層が形成されなかったためである。比較例5及び比較例6は、高温加熱処理の温度が1000℃と低いからである。この結果、低温加熱処理にてAl薄化層が形成された後、高温加熱処理においてAl薄化層を通過する酸素が少なく、また、温度が低いから取り込まれた酸素とAlが結合するに十分なエネルギーを得られなかったためである。
コーキング試験は、供試管を電気炉内に設置し、供試管に炭化水素(エタン)を供給して、所定の時間(12〜24時間)、高温加熱(955℃)することにより行なった。そして、試験終了後、供試管の内面の浸炭度合いを比較すると共に、供試管の内面に付着したコーク(炭素)の重量比を測定した。結果を表4に示す。
20 アルミナバリア層
22 Al薄化層
24 Al濃化層
Claims (12)
- 基地表面にアルミニウム酸化物を含むアルミナバリア層を有する鋳造製品であって、
前記アルミニウム酸化物は、(Al(1−x)M(x))2O3、但し、M:Cr、Ni、Si、Feの少なくとも1種、且つ、0<x<0.5である、
ことを特徴とする鋳造製品。 - 基地表面にアルミニウム酸化物を含むアルミナバリア層を有する鋳造製品であって、
前記アルミニウム酸化物は、Cr、Ni、Si、Feの少なくとも1種が固溶しており、Alと固溶した少なくとも1種のCr、Ni、Si、Feは、原子%比でAl/(Cr+Ni+Si+Fe)≧2.0である、
ことを特徴とする鋳造製品。 - 前記アルミニウム酸化物は、80体積%以上の結晶構造が、コランダム構造である、
請求項1又は請求項2に記載の鋳造製品。 - 前記アルミニウム酸化物は、少なくともCrが固溶しており、Alと固溶したCrは、原子%比でAl/Cr≧10である、
請求項1乃至請求項3の何れかに記載の鋳造製品。 - 前記アルミニウム酸化物は、Ni、Si、Feの少なくとも1種が固溶しており、Alと固溶した少なくとも1種のNi、Si、Feの合計原子%は、10原子%以下である、
請求項1乃至請求項4の何れかに記載の鋳造製品。 - 前記アルミニウム酸化物は、前記基地側が、表面側に比して、前記Al/(Cr+Ni+Si+Fe)が大きいAl濃化層を有する、
請求項1乃至請求項5の何れかに記載の鋳造製品。 - 前記Al濃化層は、前記アルミナバリア層の厚さの1/5以上である、
請求項6に記載の鋳造製品。 - 前記アルミナバリア層の表面粗さ(Ra)は、15μm以下である、
請求項1乃至請求項7の何れかに記載の鋳造製品。 - 前記基地は、質量%にて、C:0.05%〜0.7%、Si:0%を越えて2.5%以下、Mn:0%を越えて3.0%以下、Cr:15.0%〜50.0%、Ni:18.0%〜70.0%、Al:1.0%〜5.0%、希土類元素:0.005%〜0.4%、並びに、W:0.5%〜10.0%及び/又はMo:0.1%〜5.0%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる、
請求項1乃至請求項8の何れかに記載の鋳造製品。 - 前記基地は、さらに、質量%にて、Ti:0.01%〜0.6%、Zr:0.01%〜0.6%及びNb:0.1%〜1.8%からなる群から選択される少なくとも一種を含有する、
請求項9に記載の鋳造製品。 - 前記基地は、さらに、質量%にて、B:0%を越えて0.1%以下を含有する
請求項9又は請求項10に記載の鋳造製品。 - 請求項1乃至請求項11の何れかに記載の鋳造製品からなる反応管であって、
炭化水素原料ガスの流通する管内面に前記アルミナバリア層が形成されている、
反応管。
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014067836A JP6247977B2 (ja) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | アルミナバリア層を有する鋳造製品 |
CA2940179A CA2940179C (en) | 2014-03-28 | 2014-12-17 | Cast product having alumina barrier layer |
ES14887198T ES2765349T3 (es) | 2014-03-28 | 2014-12-17 | Producto de fundición que tiene una capa barrera de alúmina |
PCT/JP2014/083417 WO2015145896A1 (ja) | 2014-03-28 | 2014-12-17 | アルミナバリア層を有する鋳造製品 |
CA3167432A CA3167432A1 (en) | 2014-03-28 | 2014-12-17 | Cast product having alumina barrier layer |
US15/116,738 US20170306468A1 (en) | 2014-03-28 | 2014-12-17 | Cast product having alumina barrier layer |
CN201480077579.XA CN106460144B (zh) | 2014-03-28 | 2014-12-17 | 具有氧化铝阻挡层的铸件 |
EP14887198.1A EP3124645B1 (en) | 2014-03-28 | 2014-12-17 | Casting product having alumina barrier layer |
US17/493,298 US11674212B2 (en) | 2014-03-28 | 2021-10-04 | Cast product having alumina barrier layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014067836A JP6247977B2 (ja) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | アルミナバリア層を有する鋳造製品 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017222899A Division JP6534721B2 (ja) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | アルミナバリア層を有する鋳造製品の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015190005A true JP2015190005A (ja) | 2015-11-02 |
JP6247977B2 JP6247977B2 (ja) | 2017-12-13 |
Family
ID=54194463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014067836A Active JP6247977B2 (ja) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | アルミナバリア層を有する鋳造製品 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20170306468A1 (ja) |
EP (1) | EP3124645B1 (ja) |
JP (1) | JP6247977B2 (ja) |
CN (1) | CN106460144B (ja) |
CA (2) | CA2940179C (ja) |
ES (1) | ES2765349T3 (ja) |
WO (1) | WO2015145896A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6339284B1 (ja) * | 2017-11-06 | 2018-06-06 | 株式会社クボタ | 鋼材と接触して使用される鉄鋼製品 |
CN109154038A (zh) * | 2016-05-20 | 2019-01-04 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 包含预氧化的镍基合金的合金体 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2611082A (en) * | 2021-09-27 | 2023-03-29 | Alloyed Ltd | A stainless steel |
CN115404413B (zh) * | 2022-08-22 | 2023-11-28 | 北京首钢吉泰安新材料有限公司 | 一种铁铬铝合金及其制备方法、电热元件 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5331517A (en) * | 1976-09-04 | 1978-03-24 | Mazda Motor Corp | Two-phase stain less steel |
JPS54125118A (en) * | 1978-03-22 | 1979-09-28 | Pompey Acieries | Nickel * chromium alloy having very high carburizing resistance under extreme high temperature condition |
JPH05195138A (ja) * | 1992-01-24 | 1993-08-03 | Kubota Corp | すぐれた耐浸炭性と高温低応力条件下における高いクリープ破断強度を備える耐熱合金 |
JP2013199672A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Kubota Corp | アルミナバリア層を有する鋳造製品及びその製造方法 |
JP2013227655A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-11-07 | Kubota Corp | アルミナバリア層を有する鋳造製品 |
JP2014501620A (ja) * | 2010-10-21 | 2014-01-23 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー | 製油所プロセス炉用のアルミナ形成バイメタル管ならびに製造および使用方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4204862A (en) * | 1975-10-29 | 1980-05-27 | Nippon Steel Corporation | Austenitic heat-resistant steel which forms Al2 O3 film in high-temperature oxidizing atmosphere |
US5413642A (en) * | 1992-11-27 | 1995-05-09 | Alger; Donald L. | Processing for forming corrosion and permeation barriers |
KR100372482B1 (ko) * | 1999-06-30 | 2003-02-17 | 스미토모 긴조쿠 고교 가부시키가이샤 | 니켈 베이스 내열합금 |
JP4841931B2 (ja) * | 2005-10-25 | 2011-12-21 | 財団法人電力中央研究所 | 耐熱金属材料の耐酸化性の改善方法および耐熱金属部材の製造方法 |
US7744813B2 (en) | 2007-01-04 | 2010-06-29 | Ut-Battelle, Llc | Oxidation resistant high creep strength austenitic stainless steel |
US8748008B2 (en) * | 2008-06-12 | 2014-06-10 | Exxonmobil Research And Engineering Company | High performance coatings and surfaces to mitigate corrosion and fouling in fired heater tubes |
US8906170B2 (en) | 2008-06-24 | 2014-12-09 | General Electric Company | Alloy castings having protective layers and methods of making the same |
DE102008051014A1 (de) * | 2008-10-13 | 2010-04-22 | Schmidt + Clemens Gmbh + Co. Kg | Nickel-Chrom-Legierung |
SG173819A1 (en) | 2009-03-31 | 2011-09-29 | Kubota Kk | Cast product having alumina barrier layer |
CN104204268B (zh) | 2012-03-23 | 2017-05-24 | 株式会社久保田 | 具有氧化铝阻挡层的铸造产品及其制造方法 |
-
2014
- 2014-03-28 JP JP2014067836A patent/JP6247977B2/ja active Active
- 2014-12-17 ES ES14887198T patent/ES2765349T3/es active Active
- 2014-12-17 WO PCT/JP2014/083417 patent/WO2015145896A1/ja active Application Filing
- 2014-12-17 CA CA2940179A patent/CA2940179C/en active Active
- 2014-12-17 CN CN201480077579.XA patent/CN106460144B/zh active Active
- 2014-12-17 CA CA3167432A patent/CA3167432A1/en active Pending
- 2014-12-17 US US15/116,738 patent/US20170306468A1/en not_active Abandoned
- 2014-12-17 EP EP14887198.1A patent/EP3124645B1/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5331517A (en) * | 1976-09-04 | 1978-03-24 | Mazda Motor Corp | Two-phase stain less steel |
JPS54125118A (en) * | 1978-03-22 | 1979-09-28 | Pompey Acieries | Nickel * chromium alloy having very high carburizing resistance under extreme high temperature condition |
JPH05195138A (ja) * | 1992-01-24 | 1993-08-03 | Kubota Corp | すぐれた耐浸炭性と高温低応力条件下における高いクリープ破断強度を備える耐熱合金 |
JP2014501620A (ja) * | 2010-10-21 | 2014-01-23 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー | 製油所プロセス炉用のアルミナ形成バイメタル管ならびに製造および使用方法 |
JP2013199672A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Kubota Corp | アルミナバリア層を有する鋳造製品及びその製造方法 |
JP2013227655A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-11-07 | Kubota Corp | アルミナバリア層を有する鋳造製品 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109154038A (zh) * | 2016-05-20 | 2019-01-04 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 包含预氧化的镍基合金的合金体 |
JP6339284B1 (ja) * | 2017-11-06 | 2018-06-06 | 株式会社クボタ | 鋼材と接触して使用される鉄鋼製品 |
JP2019085605A (ja) * | 2017-11-06 | 2019-06-06 | 株式会社クボタ | 鋼材と接触して使用される鉄鋼製品 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106460144B (zh) | 2019-01-15 |
CA2940179C (en) | 2022-09-20 |
JP6247977B2 (ja) | 2017-12-13 |
CA3167432A1 (en) | 2015-10-01 |
US20170306468A1 (en) | 2017-10-26 |
EP3124645B1 (en) | 2019-10-23 |
CA2940179A1 (en) | 2015-10-01 |
EP3124645A1 (en) | 2017-02-01 |
CN106460144A (zh) | 2017-02-22 |
EP3124645A4 (en) | 2017-11-01 |
WO2015145896A1 (ja) | 2015-10-01 |
ES2765349T3 (es) | 2020-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5451751B2 (ja) | アルミナバリア層を有する鋳造製品 | |
JP6068158B2 (ja) | アルミナバリア層を有する鋳造製品 | |
KR101965925B1 (ko) | 알루미나 배리어층을 가지는 주조 제품 | |
JP6434306B2 (ja) | アルミナバリア層を有する耐熱管 | |
JP6309576B2 (ja) | アルミナバリア層を有するエチレン製造用反応管 | |
JP6247977B2 (ja) | アルミナバリア層を有する鋳造製品 | |
JPWO2019131954A1 (ja) | オーステナイト系耐熱合金 | |
TWI736762B (zh) | 堆焊用合金、焊接用粉末及反應管 | |
JP6335248B2 (ja) | 肉盛溶接用合金及び溶接用粉末 | |
JP6005963B2 (ja) | アルミナバリア層を有する鋳造製品の製造方法 | |
JP6339284B1 (ja) | 鋼材と接触して使用される鉄鋼製品 | |
JP6534721B2 (ja) | アルミナバリア層を有する鋳造製品の製造方法 | |
JP2004052036A (ja) | 耐浸炭性にすぐれる加熱炉用部材 | |
JP5977054B2 (ja) | アルミナバリア層を有する鋳造製品の製造方法 | |
US11674212B2 (en) | Cast product having alumina barrier layer | |
JP6335247B2 (ja) | 内面突起付反応管 | |
JP2009256738A (ja) | 真空浸炭熱処理用耐熱鋳鋼ジグ材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141219 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20160920 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170725 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170921 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171024 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171120 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6247977 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |