JP2672305B2 - 高融点の超耐酸化オーステナイト合金 - Google Patents
高融点の超耐酸化オーステナイト合金Info
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- JP2672305B2 JP2672305B2 JP62212436A JP21243687A JP2672305B2 JP 2672305 B2 JP2672305 B2 JP 2672305B2 JP 62212436 A JP62212436 A JP 62212436A JP 21243687 A JP21243687 A JP 21243687A JP 2672305 B2 JP2672305 B2 JP 2672305B2
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- Resistance Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミックの焼成用治具材料、一般工業用加
熱炉部品、電熱線などに使用される高融点かつ超耐酸化
性のオーステナイト合金に関するものである。 〔従来の技術〕 近年、高温構造物ならびに高温機能材料の使用温度の
上昇に伴い、高温耐熱材料に対する耐酸化性や種々の機
械的特性の向上の要求は、ますます厳しいものとなりつ
つある。これらの要求に答えるため、耐酸化特性、高温
強度特性に優れた耐熱材料としてFe−Ni−Cr−Al−Ｙ合
金の改良が行なわれてきた（特開昭50−115610、特開昭
58−221253、特開昭60−92440）。これらの合金はNiを
基とし、Fe、Cr、Al、Ｙを含有する合金であり、微量の
イットリウムが存在することによって緻密なAlの保護酸
化物皮膜を形成する。しかしながら、これら合金の改良
はいまだ十分でなく、高温耐酸化特性の向上、使用温度
領域の高温化および熱間加工性の改善等の諸問題をかか
えている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明はかかる点に鑑み、高融点で高温の繰返し耐酸
化特性に優れ、かつ熱間加工性に富むオーステナイト合
金を提供することを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、重量％でCr 6〜12％、Al 4.0〜5.2％、Y
0.001〜0.1％、Fe 15％以下、Ti 0.1〜1.0％、C 0.1％
以下を含み、残部は不純物を除き、本質的にNiよりなる
ことを特徴とする高融点の超耐酸化オーステナイト合金
である。 本発明合金において、Crは重要な合金元素の一つであ
るが、その含有量の範囲をごく狭く限定したことが本発
明の第１の特徴である。 Crは十分な耐酸化性を付与するのに必要不可欠な元素
であり、最低６％を必要とするが、12％を越えるとAl2O
3の耐酸化皮膜の密着性を悪くし、耐酸化性を劣化させ
るだけでなく、合金の溶融開始温度の低下を引き起こす
ので、６〜12％に限定する。 Alも本発明合金においては重要な合金元素であるが、
その含有量の範囲をごく狭く限定したことが本発明の第
２の特徴である。 Alは、高温で表面に密着性の高いAl2O3皮膜をつく
り、合金に耐酸化性を付与するのに不可欠な元素であ
り、良好な耐酸化性を得るために最低4.0％が必要であ
るが、5.2％を越えると密着性が悪くなるために逆に耐
酸化性が劣化し、また5.2％を越えるAlの添加量は、熱
間加工性も害するので、4.0〜5.2％に限定する。 Ｙは本発明合金においては、ごく微量でも耐酸化性皮
膜を安定化させる効果があり、最低0.001％を必要とす
るが、0.1％を越えると初期溶融温度を低下させ、合金
の熱間加工性を害するので、0.001〜0.1％に限定する。 Feは本発明合金において、熱間加工性を向上させるの
に必要な元素であるが、15％を越えると、初期溶融温度
を低下させると同時に、耐酸化性を劣化させるので、15
％以下に限定する。 Tiは本発明合金においては必須添加元素であり、前記
の特許（特開昭50−115610、特開昭58−221253）のよう
に単なる選択的添加元素ではない。Tiの添加が具体的に
どのような機構で作用するかは明らかではないが、少量
のTi添加が明らかに耐酸化性を向上することを見出した
点に、本発明の第３の特徴がある。 本発明合金において、Tiはその効果を発揮するために
最低0.1％は必要であるが、１％を越えるとγ′量を増
加させ、熱間加工性を害するので0.1〜1.0％に限定す
る。 Ｃは本発明合金において、一部Tiと結合して、炭化チ
タンを形成し、高温時の結晶粒の粗粒化を防止するが、
過度の存在は、初期溶融温度の低下を起こすので、0.1
％以下に限定する。 本発明合金においては、上記の発明構成要素の他に、
不純物として0.1％以下のSi、0.5％以下のMn、0.1％以
下のＰおよびＳ、1.0％以下のＶ、NbおよびTa、0.05％
以下のMgあるいはCa、0.02％以下のＢ、0.2％以下のZr
およびHf、2.0％以下のMoおよびＷ、1.0％以下のCo、Ｙ
以外で0.1％以下の希土類元素などが許容される。これ
らの不純物を除けば、本発明合金の残部はNiで構成され
るが、Niはマトリックスを安定なオーステナイト状態に
保つのに必要不可欠な元素であり、Feとともにベースと
なるオーステナイトを形成する。 〔実施例１〕 本発明合金、比較合金および従来合金の30mm角鍛伸材
から10mmφ×20mm lの試験片を加工し、大気中で1200℃
×16h空冷なる加熱冷却サイクルを10回繰り返した後の
酸化減量を合金の化学組成、鍛造性とともに第１表に示
す。 第１表で酸化減量が負の数値をとるものは、酸化増量
が生じているものであり、耐酸化性が著しく優れている
ことを示している。 第１表で本発明合金は、いずれも耐酸化試験において
酸化増量を示し、他の比較合金および従来合金１（特開
昭58−221253）に比べて耐酸化性が著しく優れている。
なお、従来合金９（特開昭60−92440）は本発明合金と
同等の耐酸化性を示す。 第１表で合金番号３、５、12および14を比較すると
き、約4.5％のAlを含む合金の中で16.7％、または5.1％
のCr量を含む合金は、耐酸化性が本発明合金より劣るこ
とがわかる。また、合金番号４、５および16を比較する
とき、約7.5％のCrを含む合金の中で5.4％または3.8％
のAlを含む合金は耐酸化性が、本発明合金に比べ大きく
劣化していることがわかる。さらに合金番号５と11、１
と３および２と４を比較すると、約0.5％のTiの添加が
耐酸化性を改良していることがわかる。また5.2％を越
えるAlを含む合金２、４、６、７および８はいずれも鍛
造性が悪いことがわかる。 〔実施例２〕 第２表は本発明合金、比較合金および従来合金の30mm
角鍛伸材から3mmφ×4mm lの試験片を加工し、示差熱分
析により、それぞれの融点および凝固点測定を行った結
果を示す。 第２表より、Cr量およびFe量の過度の添加は初期溶融
温度を低下させる。 本発明合金は初期溶融温度が1390℃以上と高く、中で
も高温のものは1405℃の初期溶融温度をもち、従来合金
１、９に比べかなり高い融点をもつ。 この結果は、本発明合金が従来の耐酸化合金に比較
し、より高温まで使用可能な合金であることを示唆する
ものの一つである。 〔実施例３〕 本発明合金の電熱線への適用を試み体積抵抗率を測定
した結果を第３表に示す。本発明合金および比較合金の
30mm角鍛伸材から4mmφ×160mm lの試験片を加工し、電
気抵抗機を用いて抵抗測定を行った。 本発明合金の体積抵抗率は、いずれもJIS規格のニク
ロム線の抵抗値より高く、鉄クロム電熱線及び帯の１種
および２種の抵抗値と同程度の値を示し、電熱線用材料
としての適用も可能である。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明合金は、従来の耐熱材料に比
べ、高融点かつ良好な耐酸化特性を示し、セラミックの
焼成用治具材料、一般工業用加熱炉部品、電熱線など種
々の分野の高温耐熱材料として使用可能な合金であり、
従来に比べその使用範囲を大巾に拡大することが可能で
ある。
熱炉部品、電熱線などに使用される高融点かつ超耐酸化
性のオーステナイト合金に関するものである。 〔従来の技術〕 近年、高温構造物ならびに高温機能材料の使用温度の
上昇に伴い、高温耐熱材料に対する耐酸化性や種々の機
械的特性の向上の要求は、ますます厳しいものとなりつ
つある。これらの要求に答えるため、耐酸化特性、高温
強度特性に優れた耐熱材料としてFe−Ni−Cr−Al−Ｙ合
金の改良が行なわれてきた（特開昭50−115610、特開昭
58−221253、特開昭60−92440）。これらの合金はNiを
基とし、Fe、Cr、Al、Ｙを含有する合金であり、微量の
イットリウムが存在することによって緻密なAlの保護酸
化物皮膜を形成する。しかしながら、これら合金の改良
はいまだ十分でなく、高温耐酸化特性の向上、使用温度
領域の高温化および熱間加工性の改善等の諸問題をかか
えている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明はかかる点に鑑み、高融点で高温の繰返し耐酸
化特性に優れ、かつ熱間加工性に富むオーステナイト合
金を提供することを目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、重量％でCr 6〜12％、Al 4.0〜5.2％、Y
0.001〜0.1％、Fe 15％以下、Ti 0.1〜1.0％、C 0.1％
以下を含み、残部は不純物を除き、本質的にNiよりなる
ことを特徴とする高融点の超耐酸化オーステナイト合金
である。 本発明合金において、Crは重要な合金元素の一つであ
るが、その含有量の範囲をごく狭く限定したことが本発
明の第１の特徴である。 Crは十分な耐酸化性を付与するのに必要不可欠な元素
であり、最低６％を必要とするが、12％を越えるとAl2O
3の耐酸化皮膜の密着性を悪くし、耐酸化性を劣化させ
るだけでなく、合金の溶融開始温度の低下を引き起こす
ので、６〜12％に限定する。 Alも本発明合金においては重要な合金元素であるが、
その含有量の範囲をごく狭く限定したことが本発明の第
２の特徴である。 Alは、高温で表面に密着性の高いAl2O3皮膜をつく
り、合金に耐酸化性を付与するのに不可欠な元素であ
り、良好な耐酸化性を得るために最低4.0％が必要であ
るが、5.2％を越えると密着性が悪くなるために逆に耐
酸化性が劣化し、また5.2％を越えるAlの添加量は、熱
間加工性も害するので、4.0〜5.2％に限定する。 Ｙは本発明合金においては、ごく微量でも耐酸化性皮
膜を安定化させる効果があり、最低0.001％を必要とす
るが、0.1％を越えると初期溶融温度を低下させ、合金
の熱間加工性を害するので、0.001〜0.1％に限定する。 Feは本発明合金において、熱間加工性を向上させるの
に必要な元素であるが、15％を越えると、初期溶融温度
を低下させると同時に、耐酸化性を劣化させるので、15
％以下に限定する。 Tiは本発明合金においては必須添加元素であり、前記
の特許（特開昭50−115610、特開昭58−221253）のよう
に単なる選択的添加元素ではない。Tiの添加が具体的に
どのような機構で作用するかは明らかではないが、少量
のTi添加が明らかに耐酸化性を向上することを見出した
点に、本発明の第３の特徴がある。 本発明合金において、Tiはその効果を発揮するために
最低0.1％は必要であるが、１％を越えるとγ′量を増
加させ、熱間加工性を害するので0.1〜1.0％に限定す
る。 Ｃは本発明合金において、一部Tiと結合して、炭化チ
タンを形成し、高温時の結晶粒の粗粒化を防止するが、
過度の存在は、初期溶融温度の低下を起こすので、0.1
％以下に限定する。 本発明合金においては、上記の発明構成要素の他に、
不純物として0.1％以下のSi、0.5％以下のMn、0.1％以
下のＰおよびＳ、1.0％以下のＶ、NbおよびTa、0.05％
以下のMgあるいはCa、0.02％以下のＢ、0.2％以下のZr
およびHf、2.0％以下のMoおよびＷ、1.0％以下のCo、Ｙ
以外で0.1％以下の希土類元素などが許容される。これ
らの不純物を除けば、本発明合金の残部はNiで構成され
るが、Niはマトリックスを安定なオーステナイト状態に
保つのに必要不可欠な元素であり、Feとともにベースと
なるオーステナイトを形成する。 〔実施例１〕 本発明合金、比較合金および従来合金の30mm角鍛伸材
から10mmφ×20mm lの試験片を加工し、大気中で1200℃
×16h空冷なる加熱冷却サイクルを10回繰り返した後の
酸化減量を合金の化学組成、鍛造性とともに第１表に示
す。 第１表で酸化減量が負の数値をとるものは、酸化増量
が生じているものであり、耐酸化性が著しく優れている
ことを示している。 第１表で本発明合金は、いずれも耐酸化試験において
酸化増量を示し、他の比較合金および従来合金１（特開
昭58−221253）に比べて耐酸化性が著しく優れている。
なお、従来合金９（特開昭60−92440）は本発明合金と
同等の耐酸化性を示す。 第１表で合金番号３、５、12および14を比較すると
き、約4.5％のAlを含む合金の中で16.7％、または5.1％
のCr量を含む合金は、耐酸化性が本発明合金より劣るこ
とがわかる。また、合金番号４、５および16を比較する
とき、約7.5％のCrを含む合金の中で5.4％または3.8％
のAlを含む合金は耐酸化性が、本発明合金に比べ大きく
劣化していることがわかる。さらに合金番号５と11、１
と３および２と４を比較すると、約0.5％のTiの添加が
耐酸化性を改良していることがわかる。また5.2％を越
えるAlを含む合金２、４、６、７および８はいずれも鍛
造性が悪いことがわかる。 〔実施例２〕 第２表は本発明合金、比較合金および従来合金の30mm
角鍛伸材から3mmφ×4mm lの試験片を加工し、示差熱分
析により、それぞれの融点および凝固点測定を行った結
果を示す。 第２表より、Cr量およびFe量の過度の添加は初期溶融
温度を低下させる。 本発明合金は初期溶融温度が1390℃以上と高く、中で
も高温のものは1405℃の初期溶融温度をもち、従来合金
１、９に比べかなり高い融点をもつ。 この結果は、本発明合金が従来の耐酸化合金に比較
し、より高温まで使用可能な合金であることを示唆する
ものの一つである。 〔実施例３〕 本発明合金の電熱線への適用を試み体積抵抗率を測定
した結果を第３表に示す。本発明合金および比較合金の
30mm角鍛伸材から4mmφ×160mm lの試験片を加工し、電
気抵抗機を用いて抵抗測定を行った。 本発明合金の体積抵抗率は、いずれもJIS規格のニク
ロム線の抵抗値より高く、鉄クロム電熱線及び帯の１種
および２種の抵抗値と同程度の値を示し、電熱線用材料
としての適用も可能である。 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明合金は、従来の耐熱材料に比
べ、高融点かつ良好な耐酸化特性を示し、セラミックの
焼成用治具材料、一般工業用加熱炉部品、電熱線など種
々の分野の高温耐熱材料として使用可能な合金であり、
従来に比べその使用範囲を大巾に拡大することが可能で
ある。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．重量％でCr 6〜12％、Al 4.0〜5.2％、Y 0.001〜0.
1％、Fe 15％以下、Ti 0.1〜1.0％、C 0.1％以下を含
み、残部は不純物を除き、本質的にNiよりなることを特
徴とする高融点の超耐酸化オーステナイト合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62212436A JP2672305B2 (ja) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | 高融点の超耐酸化オーステナイト合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62212436A JP2672305B2 (ja) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | 高融点の超耐酸化オーステナイト合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6455354A JPS6455354A (en) | 1989-03-02 |
| JP2672305B2 true JP2672305B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=16622571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62212436A Expired - Lifetime JP2672305B2 (ja) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | 高融点の超耐酸化オーステナイト合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2672305B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5547351A (en) * | 1978-09-25 | 1980-04-03 | Johnson Matthey Co Ltd | Platinum group metal containing alloy |
-
1987
- 1987-08-26 JP JP62212436A patent/JP2672305B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5547351A (en) * | 1978-09-25 | 1980-04-03 | Johnson Matthey Co Ltd | Platinum group metal containing alloy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6455354A (en) | 1989-03-02 |
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