JP3066996B2 - オーステナイト・ニッケル−クロム−鉄合金 - Google Patents
オーステナイト・ニッケル−クロム−鉄合金Info
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- JP3066996B2 JP3066996B2 JP4092718A JP9271892A JP3066996B2 JP 3066996 B2 JP3066996 B2 JP 3066996B2 JP 4092718 A JP4092718 A JP 4092718A JP 9271892 A JP9271892 A JP 9271892A JP 3066996 B2 JP3066996 B2 JP 3066996B2
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- 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
- C22C19/058—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium without Mo and W
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- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はオーステナイト・ニッケ
ル−クロム−鉄合金に関し、さらに１１００以上１２０
０℃以下の温度での加熱に対する高耐性・高クリープ破
断強度を持ち、等温及び繰り返し高温酸化に対する高耐
性を有する製品の材料としての使用に関する。
ル−クロム−鉄合金に関し、さらに１１００以上１２０
０℃以下の温度での加熱に対する高耐性・高クリープ破
断強度を持ち、等温及び繰り返し高温酸化に対する高耐
性を有する製品の材料としての使用に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】セラ
ミックス製造用炉の支持系統、炉用外装材、炉筒ローラ
ー、輻射管、炉構成材のような製品は、操業中に１００
０℃以上の非常に高温度での等温負荷を受けるばかりで
なく、炉あるいは輻射管の加熱、冷却中の温度負荷にも
また十分に耐えられねばならない。
ミックス製造用炉の支持系統、炉用外装材、炉筒ローラ
ー、輻射管、炉構成材のような製品は、操業中に１００
０℃以上の非常に高温度での等温負荷を受けるばかりで
なく、炉あるいは輻射管の加熱、冷却中の温度負荷にも
また十分に耐えられねばならない。
【０００３】したがって、それらの製品は等温ばかりで
なく繰り返し酸化に対してもまた優れた耐蝕性を持たね
ばならず、また十分な耐熱性とクリープ破断強度をも持
つ必要がある。アメリカ特許明細書３ ６０７ ２４３
は重量％で炭素０．１％以下、ニッケル５８〜６３％、
クロム２１〜２５％、アルミニウム１〜１．７％、そし
て選択成分として珪素０．５％以下、マンガン１．０％
以下、チタン０．６％以下、ボロン０．００６％以下、
マグネシウム０．１％以下、カルシウム０．０５％以
下、残余鉄、リン成分０．０３０％未満及び硫黄成分
０．０１５％未満の組成を持つオーステナイト合金を最
初に開示した。この合金は特に高耐性をもち、さらに２
０００゜Ｆ（１０９３℃）以下の温度における繰り返し
酸化に対する高耐性を有する。
なく繰り返し酸化に対してもまた優れた耐蝕性を持たね
ばならず、また十分な耐熱性とクリープ破断強度をも持
つ必要がある。アメリカ特許明細書３ ６０７ ２４３
は重量％で炭素０．１％以下、ニッケル５８〜６３％、
クロム２１〜２５％、アルミニウム１〜１．７％、そし
て選択成分として珪素０．５％以下、マンガン１．０％
以下、チタン０．６％以下、ボロン０．００６％以下、
マグネシウム０．１％以下、カルシウム０．０５％以
下、残余鉄、リン成分０．０３０％未満及び硫黄成分
０．０１５％未満の組成を持つオーステナイト合金を最
初に開示した。この合金は特に高耐性をもち、さらに２
０００゜Ｆ（１０９３℃）以下の温度における繰り返し
酸化に対する高耐性を有する。
【０００４】耐熱性の値は１８００゜Ｆ（９８２℃）で
８０MPa 、２０００゜Ｆ（１０９３℃）で４５MPa そし
て２１００゜Ｆ（１１４９℃）で２３MPa と記述されて
いる。１０００時間後のクリープ破断強度は１６００゜
Ｆ（８７１℃）で３２MPa 、１８００゜Ｆ（９８２℃）
で１６MPa そして２０００゜Ｆ（１０９３℃）で７MPa
であった。
８０MPa 、２０００゜Ｆ（１０９３℃）で４５MPa そし
て２１００゜Ｆ（１１４９℃）で２３MPa と記述されて
いる。１０００時間後のクリープ破断強度は１６００゜
Ｆ（８７１℃）で３２MPa 、１８００゜Ｆ（９８２℃）
で１６MPa そして２０００゜Ｆ（１０９３℃）で７MPa
であった。
【０００５】これらの合金成分内に入る材料ＮｉＣｒ２
３Ｆｅ（材料NO. ２．４８５１及びＵＮＳ指定Ｎ ０６
６０１）はこれを主成分として工業的用途に採用され
た。この材料は１０００℃以上の温度領域で用いられた
時特にその有益性を立証する。これはクロム酸化物−ア
ルミニウム酸化物の保護層の形成に起因しているが、特
に交互の温度負荷の下における酸化物層の剥離の低い傾
向に起因する。それによって、この材料は工業用炉建設
に重要な材料として開発された。典型的な使用はガス加
熱炉の輻射管そしてセラミックス製品用のローラー炉床
炉の運搬用ローラーである。さらに、廃ガス処理装置及
び石油化学設備の部品用としてもまた適合する。
３Ｆｅ（材料NO. ２．４８５１及びＵＮＳ指定Ｎ ０６
６０１）はこれを主成分として工業的用途に採用され
た。この材料は１０００℃以上の温度領域で用いられた
時特にその有益性を立証する。これはクロム酸化物−ア
ルミニウム酸化物の保護層の形成に起因しているが、特
に交互の温度負荷の下における酸化物層の剥離の低い傾
向に起因する。それによって、この材料は工業用炉建設
に重要な材料として開発された。典型的な使用はガス加
熱炉の輻射管そしてセラミックス製品用のローラー炉床
炉の運搬用ローラーである。さらに、廃ガス処理装置及
び石油化学設備の部品用としてもまた適合する。
【０００６】１１００以上１２００℃までの実用温度で
この材料の使用に対してさらに性能を向上させるため、
アメリカ特許明細書４ ７８４ ８３０に従って０．０
４〜０．１重量％の分量の窒素が、アメリカ特許明細書
３ ６０７ ２４３から既知の材料に添加されるが、こ
れと同時に、０．２〜１．０％のチタン成分が添加され
る。有益な珪素成分はＳｉ：Ｔｉの割合０．８５〜３．
０を得るためチタン成分との関係で０．２５重量％以上
が必要である。クロム成分は１９〜２８％であり、５５
〜６５％のニッケル成分をもちアルミニウム成分は０．
７５〜２．０％である。
この材料の使用に対してさらに性能を向上させるため、
アメリカ特許明細書４ ７８４ ８３０に従って０．０
４〜０．１重量％の分量の窒素が、アメリカ特許明細書
３ ６０７ ２４３から既知の材料に添加されるが、こ
れと同時に、０．２〜１．０％のチタン成分が添加され
る。有益な珪素成分はＳｉ：Ｔｉの割合０．８５〜３．
０を得るためチタン成分との関係で０．２５重量％以上
が必要である。クロム成分は１９〜２８％であり、５５
〜６５％のニッケル成分をもちアルミニウム成分は０．
７５〜２．０％である。
【０００７】このようにして、１２００℃までの実用温
度における耐酸化性の改善が達成され、例えばアメリカ
特許明細書３ ６０７ ２４３に開示されている材料か
ら作られた炉筒ローラーの場合の２ヶ月間と比較する
と、炉筒ローラーの使用寿命を１２ケ月以上も延ばすこ
とができる。炉構成材の使用寿命の改善は、主に１２０
０℃の温度におけるチタン窒化物による微細構造の安定
化に起因する。アメリカ特許明細書３ ６０７ ２４３
に記載されているように、炭化物、特にＭ23Ｃ6型の炭
化物の形成を防止するため炭素成分は０．１重量％を超
過してはならない。このＭ23Ｃ6 型炭化物は非常に高温
度で合金の微細組成と性質に有益な効果をもたらさな
い。
度における耐酸化性の改善が達成され、例えばアメリカ
特許明細書３ ６０７ ２４３に開示されている材料か
ら作られた炉筒ローラーの場合の２ヶ月間と比較する
と、炉筒ローラーの使用寿命を１２ケ月以上も延ばすこ
とができる。炉構成材の使用寿命の改善は、主に１２０
０℃の温度におけるチタン窒化物による微細構造の安定
化に起因する。アメリカ特許明細書３ ６０７ ２４３
に記載されているように、炭化物、特にＭ23Ｃ6型の炭
化物の形成を防止するため炭素成分は０．１重量％を超
過してはならない。このＭ23Ｃ6 型炭化物は非常に高温
度で合金の微細組成と性質に有益な効果をもたらさな
い。
【０００８】しかしながら、耐酸化性（アメリカ特許明
細書４ ７８４ ８３０に記載されているように、２０
００゜Ｆ（１０９３℃）の高試験温度の大気中で重量
（ｇ／ｍ2 ・ｈ）の繰り返し変化によって表示する）は
高耐熱微粒子の使用寿命に解決を与えるだけでなく、実
用のある特定温度での耐熱性とクリープ破断強度をも解
決する。
細書４ ７８４ ８３０に記載されているように、２０
００゜Ｆ（１０９３℃）の高試験温度の大気中で重量
（ｇ／ｍ2 ・ｈ）の繰り返し変化によって表示する）は
高耐熱微粒子の使用寿命に解決を与えるだけでなく、実
用のある特定温度での耐熱性とクリープ破断強度をも解
決する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、前述の
組成のニッケル−クロム−鉄合金を設計し、十分な耐酸
化性・耐熱性とクリープ破断強度値を改善し、従ってそ
のような合金で製造された製品の使用寿命の著るしい増
加をはかることにある。この問題は以下の成分のオース
テナイト・ニッケル−クロム−鉄合金によって解決され
る。すなわち（重量％で表示）、 炭素 ： ０．２１ −０．３０ ％ クロム ： ２３ −３０ ％ 鉄 ： ８ −１１ ％ アルミニウム ： １．８ −２．４ ％ イットリウム ： ０．０７ −０．１５ ％ チタン ： ０．０１ −１．０ ％ ニオブ ： ０．０１ −１．０ ％ ジルコニウム ： ０．０１ −０．２０ ％ マグネシウム ： ０．００１−０．０１５％ カルシウム ： ０．００１−０．０１０％ 及び ニッケル ： 残余 を含有し、溶解で生ずる不可避的不純物を含み、前記不
可避的不純物のうち、窒素を最大０．０３０％、珪素を
最大０．５０％、マンガンを最大０．２５％、リンを最
大０．０２０％、及び硫黄を最大０．０１０％に制限し
た。
組成のニッケル−クロム−鉄合金を設計し、十分な耐酸
化性・耐熱性とクリープ破断強度値を改善し、従ってそ
のような合金で製造された製品の使用寿命の著るしい増
加をはかることにある。この問題は以下の成分のオース
テナイト・ニッケル−クロム−鉄合金によって解決され
る。すなわち（重量％で表示）、 炭素 ： ０．２１ −０．３０ ％ クロム ： ２３ −３０ ％ 鉄 ： ８ −１１ ％ アルミニウム ： １．８ −２．４ ％ イットリウム ： ０．０７ −０．１５ ％ チタン ： ０．０１ −１．０ ％ ニオブ ： ０．０１ −１．０ ％ ジルコニウム ： ０．０１ −０．２０ ％ マグネシウム ： ０．００１−０．０１５％ カルシウム ： ０．００１−０．０１０％ 及び ニッケル ： 残余 を含有し、溶解で生ずる不可避的不純物を含み、前記不
可避的不純物のうち、窒素を最大０．０３０％、珪素を
最大０．５０％、マンガンを最大０．２５％、リンを最
大０．０２０％、及び硫黄を最大０．０１０％に制限し
た。
【００１０】合金のうちで特に優れた成分のものは次の
とおりである。 炭素 ： ０．２１−０．３０ ％ クロム ： ２４ −２６ ％ アルミニウム ： ２．１ −２．４ ％ イットリウム ： ０．０７−０．１２ ％ チタン ： ０．４０−０．６０ ％ ニオブ ： ０．４０−０．６０ ％ ジルコニウム ： ０．０１−０．１０ ％ を含有し、溶解で生ずる不可避的不純物を含み、前記不
可避的不純物のうち、窒素を最大 ０．０１０％に制限
し、上記合金の他の成分は前述の範囲と同じである。
とおりである。 炭素 ： ０．２１−０．３０ ％ クロム ： ２４ −２６ ％ アルミニウム ： ２．１ −２．４ ％ イットリウム ： ０．０７−０．１２ ％ チタン ： ０．４０−０．６０ ％ ニオブ ： ０．４０−０．６０ ％ ジルコニウム ： ０．０１−０．１０ ％ を含有し、溶解で生ずる不可避的不純物を含み、前記不
可避的不純物のうち、窒素を最大 ０．０１０％に制限
し、上記合金の他の成分は前述の範囲と同じである。
【００１１】本発明によるニッケル−クロム−鉄合金は
０．１２〜０．３重量％の炭素成分を含有するのに対し
て、先行技術では低炭素成分が１２００℃までの温度で
の酸化に必要な量を確保すると信じられていたのでせい
ぜい重量で０．１０％までの炭素成分が許容されたにす
ぎない。驚くべきことには、本発明に従って添加する他
の添加物、特にイットリウムとジルコニウムと共にこの
程度の量の炭素成分は耐熱性を向上するばかりでなく耐
酸化性をも改善する。
０．１２〜０．３重量％の炭素成分を含有するのに対し
て、先行技術では低炭素成分が１２００℃までの温度で
の酸化に必要な量を確保すると信じられていたのでせい
ぜい重量で０．１０％までの炭素成分が許容されたにす
ぎない。驚くべきことには、本発明に従って添加する他
の添加物、特にイットリウムとジルコニウムと共にこの
程度の量の炭素成分は耐熱性を向上するばかりでなく耐
酸化性をも改善する。
【００１２】本発明にもとずく合金において窒素成分を
できるだけ低く抑えたので、本発明における０．１２〜
０．３重量％の炭素成分はチタン・ニオブとジルコニウ
ムが形成する安定炭化物と共に、１２００℃までの温度
でさえも熱的に安定である前述の元素の炭化物を本質的
に生成する。結果として、Ｃｒ23Ｃ6 型のクロム炭化物
の形成はそれによって実質上防止できる。
できるだけ低く抑えたので、本発明における０．１２〜
０．３重量％の炭素成分はチタン・ニオブとジルコニウ
ムが形成する安定炭化物と共に、１２００℃までの温度
でさえも熱的に安定である前述の元素の炭化物を本質的
に生成する。結果として、Ｃｒ23Ｃ6 型のクロム炭化物
の形成はそれによって実質上防止できる。
【００１３】まず第一の成果はクロム炭化物よりさらに
大きな熱的安定を持つチタン・ニオブとジルコニウム炭
化物の形成が耐熱性とクリープ破断強度を改良すること
であり、一方第二の成果はより多いクロムが保護クロム
酸化物層の形成に対して役立ち、そのため耐酸化性はイ
ットリウムとジルコニウムの添加物が同時に存在するた
め改善される。
大きな熱的安定を持つチタン・ニオブとジルコニウム炭
化物の形成が耐熱性とクリープ破断強度を改良すること
であり、一方第二の成果はより多いクロムが保護クロム
酸化物層の形成に対して役立ち、そのため耐酸化性はイ
ットリウムとジルコニウムの添加物が同時に存在するた
め改善される。
【００１４】少なくとも２３重量％のクロム成分が１１
００℃以上の温度で十分な耐酸化性を確保するために必
要である。その上限値はこの合金の熱間加工中の問題を
避けるため３０重量％を越えてはならない。材料が加熱
・冷却の両工程を通過する、特に６００と８００℃の間
の温度領域中で、アルミニウムがＮｉ3 Ａｌ相（γ′相
と呼ぶ）を析出せしめて耐熱性を改良する。この相の析
出が靭性の低下に同時に関係するので、アルミニウム成
分は１．８〜２．４重量％内に制限される。
００℃以上の温度で十分な耐酸化性を確保するために必
要である。その上限値はこの合金の熱間加工中の問題を
避けるため３０重量％を越えてはならない。材料が加熱
・冷却の両工程を通過する、特に６００と８００℃の間
の温度領域中で、アルミニウムがＮｉ3 Ａｌ相（γ′相
と呼ぶ）を析出せしめて耐熱性を改良する。この相の析
出が靭性の低下に同時に関係するので、アルミニウム成
分は１．８〜２．４重量％内に制限される。
【００１５】シリコン成分は低−溶融相の形成を避ける
ため、可能な限り低くする。材料の耐酸化性に及ぼす逆
効果を避けるため、マンガン成分は重量で０．２５％を
越えてはならない。マグネシウムとカルシウムの添加は
熱間加工性を改良し、そして耐酸化性をも強める。しか
しながら制限値以上のマグネシウムとカルシウム成分は
低−溶融相の出現を促進し、そのため熱間加工性の劣化
をもたらすので、０．１５重量％（マグネシウム）及び
０．０１０重量％（カルシウム）の上限値を越えてはな
らない。
ため、可能な限り低くする。材料の耐酸化性に及ぼす逆
効果を避けるため、マンガン成分は重量で０．２５％を
越えてはならない。マグネシウムとカルシウムの添加は
熱間加工性を改良し、そして耐酸化性をも強める。しか
しながら制限値以上のマグネシウムとカルシウム成分は
低−溶融相の出現を促進し、そのため熱間加工性の劣化
をもたらすので、０．１５重量％（マグネシウム）及び
０．０１０重量％（カルシウム）の上限値を越えてはな
らない。
【００１６】本発明による合金の鉄成分は８〜１１重量
％の範囲にあり、これらの値は合金の溶解に安価なフェ
ロクロムとフェロニッケルを使用する必要性から決定さ
れている。
％の範囲にあり、これらの値は合金の溶解に安価なフェ
ロクロムとフェロニッケルを使用する必要性から決定さ
れている。
【００１７】
【実施例】本発明にもとずく合金によって達成された効
果を以下に詳細に説明する。表１は本発明による２種類
の合金ＡとＢ、そしてアメリカ特許明細書４ ７８４
８３０から収集した公知技術Ｃの分析値を示す。 表 １ 合金Ａ 合金Ｂ 合金Ｃ （重量％で示す成分） 炭素 ０．１８ ０．１８ ０．０５５ クロム ２５．０ ２５．５ ２３．０ 鉄 １１．０ １０．０ １４．０ アルミニウム １．８５ ２．１０ １．３５ イットリウム ０．０６ ０．１１ チタン ０．１５ ０．５９ ０．４５ ニオブ ０．０１ ０．５９ ジルコニウム ０．１０ ０．１０ マグネシウム ０．００８ ０．００６ カルシウム ０．００２ ０．００１ 窒素 ０．００２ ０．００６ ０．０４０ 珪素 ０．２９ ０．０６ ０．４０ マンガン ０．１５ ０．０２ ０．２５ リン ０．００４ ０．００３ ０．０１１ 硫黄 ０．００３ ０．００２ ０．００４ ニッケル 残余 残余 残余 これらの合金の材料特性は次に示す図１から５の主題を
構成する。 図１：合金Ａ，ＢとＣの温度（℃）に依存する耐熱性Ｒ
ｍ（MPa ）、 図２：合金Ａ，ＢとＣの温度（℃）に依存する１％降伏
点Ｒｐ（MPa ）、 図３：合金ＡとＣの温度（℃）に依存する１００００時
間後の１％時間降伏限Ｒｐ１．０／１０００（MPa ）、 図４：合金ＡとＣの温度（℃）に依存する１００００時
間後のクリープ破断強度Ｒｍ／１００００（MPa ）、 図５：合金ＡとＣの温度（℃）に依存する大気中（ｇ／
ｍ2 ・ｈの重量での特別な変化量）の繰り返し耐酸化
性。
果を以下に詳細に説明する。表１は本発明による２種類
の合金ＡとＢ、そしてアメリカ特許明細書４ ７８４
８３０から収集した公知技術Ｃの分析値を示す。 表 １ 合金Ａ 合金Ｂ 合金Ｃ （重量％で示す成分） 炭素 ０．１８ ０．１８ ０．０５５ クロム ２５．０ ２５．５ ２３．０ 鉄 １１．０ １０．０ １４．０ アルミニウム １．８５ ２．１０ １．３５ イットリウム ０．０６ ０．１１ チタン ０．１５ ０．５９ ０．４５ ニオブ ０．０１ ０．５９ ジルコニウム ０．１０ ０．１０ マグネシウム ０．００８ ０．００６ カルシウム ０．００２ ０．００１ 窒素 ０．００２ ０．００６ ０．０４０ 珪素 ０．２９ ０．０６ ０．４０ マンガン ０．１５ ０．０２ ０．２５ リン ０．００４ ０．００３ ０．０１１ 硫黄 ０．００３ ０．００２ ０．００４ ニッケル 残余 残余 残余 これらの合金の材料特性は次に示す図１から５の主題を
構成する。 図１：合金Ａ，ＢとＣの温度（℃）に依存する耐熱性Ｒ
ｍ（MPa ）、 図２：合金Ａ，ＢとＣの温度（℃）に依存する１％降伏
点Ｒｐ（MPa ）、 図３：合金ＡとＣの温度（℃）に依存する１００００時
間後の１％時間降伏限Ｒｐ１．０／１０００（MPa ）、 図４：合金ＡとＣの温度（℃）に依存する１００００時
間後のクリープ破断強度Ｒｍ／１００００（MPa ）、 図５：合金ＡとＣの温度（℃）に依存する大気中（ｇ／
ｍ2 ・ｈの重量での特別な変化量）の繰り返し耐酸化
性。
【００１８】耐熱性について図１中の１％降伏点につい
て図２中の温度に依存する表示値は重要な特性値であ
り、材料が特定の温度で負荷され得る限界を示してい
る。８５０〜１２００℃に該当する全ての温度範囲に渡
って、本発明による合金は耐熱性Ｒｍと１％降伏点Ｒｐ
の両方において、公知技術の合金Ｃよりも明らかに高い
値を持つということに注目されるべきである。本発明に
もとづく組成が請求項２で述べられている合金Ｂによっ
てさらに良い値が達成された。この別種の合金によっ
て、耐熱と降伏点の両方が１０００℃の温度に至るまで
に倍増され得る。図３と図４は本発明による合金Ａのク
リープ破断強度挙動と公知技術の合金Ｃを比較したもの
である。クリープ破断強度と１％時間降伏点は普通のク
リープ試験によって決定した。（参照．フォルクストフ
ンデ スター１ 巻１ スプリンゲル フェルグによっ
て公表、ベルリン、１９８４，"Werkstoffhude Stah
1",Vol.1, published by Springer Verlag, Berlin, 19
84, page 384 to 396 and DIN 50118) クリープ破断強度（MPa ）は材料が実際の負荷によって
破壊しない限界の能力を測定することで得られる。１％
伸びに達する負荷時間に対する応力（MPa ）である１％
時間降伏点は該当温度で特に長期間の負荷を受けた材料
の破断を特徴づける。
て図２中の温度に依存する表示値は重要な特性値であ
り、材料が特定の温度で負荷され得る限界を示してい
る。８５０〜１２００℃に該当する全ての温度範囲に渡
って、本発明による合金は耐熱性Ｒｍと１％降伏点Ｒｐ
の両方において、公知技術の合金Ｃよりも明らかに高い
値を持つということに注目されるべきである。本発明に
もとづく組成が請求項２で述べられている合金Ｂによっ
てさらに良い値が達成された。この別種の合金によっ
て、耐熱と降伏点の両方が１０００℃の温度に至るまで
に倍増され得る。図３と図４は本発明による合金Ａのク
リープ破断強度挙動と公知技術の合金Ｃを比較したもの
である。クリープ破断強度と１％時間降伏点は普通のク
リープ試験によって決定した。（参照．フォルクストフ
ンデ スター１ 巻１ スプリンゲル フェルグによっ
て公表、ベルリン、１９８４，"Werkstoffhude Stah
1",Vol.1, published by Springer Verlag, Berlin, 19
84, page 384 to 396 and DIN 50118) クリープ破断強度（MPa ）は材料が実際の負荷によって
破壊しない限界の能力を測定することで得られる。１％
伸びに達する負荷時間に対する応力（MPa ）である１％
時間降伏点は該当温度で特に長期間の負荷を受けた材料
の破断を特徴づける。
【００１９】本発明による合金は、クリープ破断強度と
また１％時間降伏点の両方を考慮して、全ての温度範囲
に渡って公知技術合金Ｃより明らかに優れている。合金
Ｃと比較すれば、本発明に従った合金Ａの強度の増加は
全温度域で２５％以上である。図５は合金ＡとＣの大気
中で求めた繰り返し耐酸化性を、全温度域に渡って重量
の特別な変化量で図示することで比較している。一般
に、重量の減少（−）はしばしば激しい錆の脱落の特徴
を示すので、重量の増加（＋）は望ましい。この理由の
ため、合金Ｃは約１０００℃で早くも横軸（重量減少の
遷移）と交差するが、これに対して合金Ａは約１０５０
℃でようやく０を横切るので、本発明による合金の挙動
は公知技術合金Ｃより優れていると考えられる。
また１％時間降伏点の両方を考慮して、全ての温度範囲
に渡って公知技術合金Ｃより明らかに優れている。合金
Ｃと比較すれば、本発明に従った合金Ａの強度の増加は
全温度域で２５％以上である。図５は合金ＡとＣの大気
中で求めた繰り返し耐酸化性を、全温度域に渡って重量
の特別な変化量で図示することで比較している。一般
に、重量の減少（−）はしばしば激しい錆の脱落の特徴
を示すので、重量の増加（＋）は望ましい。この理由の
ため、合金Ｃは約１０００℃で早くも横軸（重量減少の
遷移）と交差するが、これに対して合金Ａは約１０５０
℃でようやく０を横切るので、本発明による合金の挙動
は公知技術合金Ｃより優れていると考えられる。
【００２０】
【本発明の効果】本発明にもとづくオーステナイト・ニ
ッケル−クロム−鉄合金は高温度におけるその満足すべ
き性質のため、少なくとも５MPa のクリープ破断強度
（Ｒｍ１／１００００）を有し、少なくとも２MPa の１
％時間降伏点（Ｒｐ１．０／１００００）と実用上の高
耐酸化性を有し、かつ下記例に示すような１１００℃の
温度と１００００時間の負荷時間にさらされる製品のた
め開発された材料である。
ッケル−クロム−鉄合金は高温度におけるその満足すべ
き性質のため、少なくとも５MPa のクリープ破断強度
（Ｒｍ１／１００００）を有し、少なくとも２MPa の１
％時間降伏点（Ｒｐ１．０／１００００）と実用上の高
耐酸化性を有し、かつ下記例に示すような１１００℃の
温度と１００００時間の負荷時間にさらされる製品のた
め開発された材料である。
【００２１】例えば： −炉の加熱用輻射管 −金属又はセラミックス製品の焼鈍用炉筒ローラー −皮むき炉用外装材、例えば高品位鋼の光輝焼なまし用
炉 −二酸化チタン（ＴｉＯ2 ）製造用酸素加熱管 −エチレン分解管 −定常焼鈍用炉の外枠と支持横木 −排気マニホールド用装置 −排ガス精製用触媒薄片、チェーン・ソー・生垣用はさ
み・芝刈機用のように熱的に激しい負荷を受ける小型ガ
ソリンエンジン。
炉 −二酸化チタン（ＴｉＯ2 ）製造用酸素加熱管 −エチレン分解管 −定常焼鈍用炉の外枠と支持横木 −排気マニホールド用装置 −排ガス精製用触媒薄片、チェーン・ソー・生垣用はさ
み・芝刈機用のように熱的に激しい負荷を受ける小型ガ
ソリンエンジン。
【００２２】この合金は熱間加工を満足するばかりでな
く、薄い寸法の冷間圧延面取り、深絞り、つば出などの
冷間加工に必要な形成能も持つので、前述の製品は本発
明にもとずく材料から容易に製造することができる。
く、薄い寸法の冷間圧延面取り、深絞り、つば出などの
冷間加工に必要な形成能も持つので、前述の製品は本発
明にもとずく材料から容易に製造することができる。
【図１】合金Ａ，ＢとＣの耐熱性Ｒｍ（MPa ）と各試験
温度との関係を示している。
温度との関係を示している。
【図２】合金Ａ，ＢとＣの１％降伏点Ｒｐ（MPa ）と各
試験温度との関係を示している。
試験温度との関係を示している。
【図３】合金ＡとＣの１％時間降伏点Ｒｍ（MPa ）と各
試験温度との関係を示している。
試験温度との関係を示している。
【図４】合金ＡとＣのクリープ破断強度Ｒｍ／１０００
０（MPa ）と各試験温度との関係を示している。
０（MPa ）と各試験温度との関係を示している。
【図５】合金ＡとＣの大気中の繰り返し耐酸化性（ｇ／
ｍ2 ・ｈ）と各試験温度との関係を示している。
ｍ2 ・ｈ）と各試験温度との関係を示している。
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％で、 炭素 ： ０．２１ −０．３０ ％ クロム ： ２３ −３０ ％ 鉄 ： ８ −１１ ％ アルミニウム ： １．８ −２．４ ％ イットリウム ： ０．０７ −０．１５ ％ チタン ： ０．０１ −１．０ ％ ニオブ ： ０．０１ −１．０ ％ ジルコニウム ： ０．０１ −０．２０ ％ マグネシウム ： ０．００１−０．０１５％ カルシウム ： ０．００１−０．０１０％ 及び ニッケル ： 残余 を含有し、溶解で生ずる不可避的不純物を含み、前記不
可避的不純物のうち、窒素を最大０．０３０％、珪素を
最大０．５０％、マンガンを最大０．２５％、リンを最
大０．０２０％、及び硫黄を最大０．０１０％に制限し
たオーステナイト・ニッケル−クロム−鉄合金。 - 【請求項２】 重量％で 炭素 ： ０．２１−０．３０ ％ クロム ： ２４ −２６ ％ アルミニウム ： ２．１ −２．４ ％ イットリウム ： ０．０７−０．１２ ％ チタン ： ０．４０−０．６０ ％ ニオブ ： ０．４０−０．６０ ％ ジルコニウム ： ０．０１−０．１０ ％ を含有し、溶解で生ずる不可避的不純物を含み、前記不
可避的不純物のうち、窒素を最大 ０．０１０％に制限
した請求項１に記載のオーステナイト・ニッケル−クロ
ム−鉄合金。 - 【請求項３】 １１００℃の温度、１００００時間に及
ぶ負荷時間に対して、少なくとも２MPa の１％時間降伏
限（Ｒｐ１．０／１００００）と共に、少なくとも５MP
a のクリープ破断強度（Ｒｍ／１００００）及び高耐酸
化性を有し、実用上における激しい熱負荷の製品の材料
として使用される請求項１又は２記載のオーステナイト
・ニッケル−クロム−鉄合金。
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|---|---|---|---|
| DE4111821A DE4111821C1 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | |
| DE41118219 | 1991-04-11 |
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| JPH07216483A JPH07216483A (ja) | 1995-08-15 |
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- 1991-04-11 DE DE4111821A patent/DE4111821C1/de not_active Expired - Fee Related
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- 1992-04-13 JP JP4092718A patent/JP3066996B2/ja not_active Expired - Lifetime
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