JPH02122050A

JPH02122050A - 耐浸炭性にすぐれる耐熱鋼

Info

Publication number: JPH02122050A
Application number: JP27659188A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsuchida; 土田　公司
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-05-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、石油化学工業におけるナフサ、エタン等の炭
化水素の熱分解、改質反応に使用される反応管、鉄鋼の
熱処理ハースロール等の材料として好適な耐浸炭性にす
ぐれる耐熱鋼に関する。

（従来技術とその問題点）石油化学工業における炭化水素の熱分解、改質反応では
、炭化水素類の化学反応に伴い、カーボンが反応管の壁
面にけ着し、そのカーボンが管の内部に拡散していくた
め、いわゆる浸炭現象が生じて反応管の材質が著しく劣
化する問題がある。

鉄鋼の熱処理炉の場合も炉内の部品は保護雰囲気ガスと
反応して浸炭される問題がある。

上記用途に使用される材料として、従来から、ＡＳＴＭ
に規定された耐浸炭性にすぐれるＨ　Ｋ２Ｏ材（２５Ｃ
ｒ−２ＯＮｉ）、ＨＰ−４０材（２５Ｃｒ−３５Ｎｉ）
、又はＮｂ、Ｗ、Ｍｏ等を更に含有したＨ　Ｋ　−４０
材及びＨＰ　−４０材の改良材等が広く「受用されてい
る。

ところで、近年における操業温度の高温化によって１１
００℃を超える温度域での使用が一般化しており、この
ような温度域で前述の材料を使用すると浸炭が加速され
、材質が劣化する問題がある。

このため、特に高温における耐浸炭性にすぐれる材料の
出現が要請されている。

本発明はかかる要請を満たした新規な材料を提供するも
のである。

（技術的手段及び作用）本発明にかかる耐熱鋼は、重量％にて、Ｃ：０゜３〜０
．７％、Ｓ　ｉ　：　２〜４％、Ｍｎ：５〜１５％、Ｃ
ｒ：３０％を超え５０％以下、Ｎｉ：３０％を超え５０
％以下、Ａｌ：０．５〜５．０％、Ｃｅ、　Ｌａ、　Ｎ
ｄの少なくとも１種：０．０１〜０．３％（但し２種以
上含有する場き、合計にて０．０１〜０．３％）、およ
びＮｂ：０．２〜２　、０　％、Ｗｈｏ　、２〜２．０
％の１種又は２種、残部実質的にＦｅからなる成分組成
を有している。

本発明の耐熱鋼は、１１００℃を超える温度域において
すぐれた耐浸炭性を具備している。

本発明の耐熱鋼の成分限定理由は次の通りである。

Ｃ：０．３〜０．７％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゜３％を要する
。しかし、Ｃ量が多くなると二次炭化物が過剰に析出し
、延性の低下、熱疲労による耐久性の低下を招く、この
ため、上限は０．７％にする。

Ｓｉ：２〜４％Ｓｉは、溶湯の流動性及び耐浸炭性の改善に有効に作用
する。このため、少なくとも２％を要する。しかし、４
％より多（含有すると、高温における１史用中にてシグ
マ相が現われやすく、組織が不安定になって脆化を招く
、このため、上限は４％にする。

Ｍ　ｎ　：　５〜１５％Ｍｎは、オーステナイト相を安定化し、耐浸炭性の改善
に大きく寄与する。５％に満たないとその効果は小さい
、一方、１５％より多く含有すると、高温における使用
中にてシグマ相が現われやすく、組織が不安定になって
脱化を招く、このため、５〜１５％に規定する。

Ｃｒ：３０％を超え５０％以下Ｃｒは、Ｍｎ及び後記するＮｉとの共存下で金属組織を
オーステナイト化し、高温強度や耐酸化性を高める作用
を有する。前述のＭｎの成分範囲及び後記するＮｉの成
分範囲の場き、１１００℃以上の高温域で所定の強度及
び耐酸化性を確保するには少なくとも３０？≦を超える
量を含有する必要がある。この効果はＣｒの含有量の増
加と共に高められるが、あまり多く含有すると鋳造時及
び使用後の靭性を招く、このため、上限は５０％とする
。

Ｎｉ：３０％を超え５０％以下Ｎｉは、Ｃｒ、Ｍｌｌとの共存によってオーステナイ［
・組織を安定化させる作用があり、耐浸炭性、耐酸化性
及び高温強度を確保する上で重要な元素である。１１０
０℃以上の高温域で良好な耐酸化性、耐浸炭性を安定し
て得るには少なくとも３０％を超える量を含有する必要
がある。しかし、５０％を超える量を含有しても増加量
に対応する効果が得られず、経済的に不利である。この
ため、上限は５０％とする。

Ａｌ：０．５％〜５．０％Ａｌは、耐酸化性を改善すると共に、耐浸炭性の向上に
有効な元素である。１１００℃以上の使用温度にて十分
な耐浸炭性の向上効果を得るには少なくとも０．５％以
上含有する必要がある。その含有量の増加と共に耐浸炭
性は向上するが、あまりに多く含有すると、鋳造時及び
使用後において著しい靭性の低下を招く、このため、上
限は５０％とする。

Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄの少なくとも１種＋０．０１〜０゜３
％希土類元素のうち、Ｃｅ、Ｌａ及びＮｄは耐熱鋼の表面
に強固な酸化被覆を形成し、耐浸炭性の向上にすぐれた
効果を発揮する。このため少なくとも１種を０．０１％
以上含有する必要がある。しかし、多量に含有すると酸
化被覆がＭｉｌｌ！Ｌやすくなり、材料は浸炭されやす
くなると同時に延性が劣化する。このため、上限は０．
３％とする。なお、これら３元素の作用、効果は略同じ
であるため、２種以上含有する場き、合計にて０．０１
〜０．３％とする。これら３元素はミツシュメタルの主
成分であり、実用的には３元素を含む堝きが多い。

Ｎｂ：０．２〜２．０％及び／又はＷ：０．２〜２．０
Ｎｂ、Ｗはクリープ破断強度及び高温におけるクリープ
変形能の向上に寄与する。このため、少なくともいずれ
か１種を０．２％以上含有する必要がある。しかし、多
く含有するとクリープ破断強度が却って低下し、耐酸化
性が劣化する。このため、両元素とも、上限は２．０％
とする。

本発明の耐熱鋼は、前述した合金成分を含み、残部実質
的にＦｅからなる。なお、鋼の溶製時に不可避的に含有
するＰ、Ｓその他の不純物であっても、この種の鋼材に
通常許容される範囲であれば存在しても横わない。

次に実施例を挙げて本発明の耐熱鋼における耐浸炭性の
向上効果を具体的に説明する。

（実施ＰＡ）高周波誘導加熱炉にて各種成分の合金を溶製し、遠心鋳
造にて管（外径８０輪曽に内径６０ｍ５＋　ｘ長さ１０
０ｍ＋＊）を製造した。各供試管の合金成分組成を第１
表に示す、これらについて浸炭試験を行ない、その結果
を第１Ｉ２Ｉに示す。

浸炭試験は、供試管の内面側に固体浸炭剤（テグサＫ　
Ｇ３０、ＢａＣＯ５含有）を充填し、１１５０℃の温度
にて３００時間保持後、供試管の内壁面からの浸炭量を
測定することにより行ない、浸炭量を評価した。

（以下余白）萌記第１表において、供試管Ｎｏ、１及びＮｏ、２は本
発明の耐熱鋼、供試管Ｎｏ、３はＵＣ来鋼である。

第１１”３から明らかな如く、供試管Ｎｏ、３の（〕増
加量は本発明の耐熱鋼を用いた供試管Ｎｏ、１及びＮｏ
、２に較べてＣの増加量は極めて多い。本発明の耐熱鋼
を用いた供試管Ｎｏ、１及びＮｏ、２の浸炭量は管の表
面においても約０．５％前後と極めて軽微であり、耐浸
炭性が極めて良好であることを示している。

（発明の効果）本発明の耐熱鋼は、１１００℃を超える高温域における
使用においてすぐれた耐浸炭性を備えている。従って、
本発明の耐熱鋼は、石油化学工業における炭化水素の反
応管、鉄鋼熱処理炉の炉内部品等の材料として好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は供試管内部への浸炭によるＣの増加量を示すグ
ラフである。管の内壁面からの距離手わ５辛１１１正州：（自発）１、事件の表示特願昭６３、発明の名称耐浸炭性にすぐれる耐熱鋼久保田鉄工株式会社補正の対象明細古の発明の詳細な説明の欄６゜補正の内容明細書第１頁１７行目

Claims

【特許請求の範囲】

重量％にて、Ｃ：０．３〜０．７％、Ｓｉ：２〜４％、
Ｍｎ：５〜１５％、Ｃｒ：３０％を超え５０％以下、Ｎ
ｉ：３０％を超え５０％以下、Ａｌ：０．５〜５．０％
、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄの少なくとも１種：０．０１〜０．
３％（但し２種以上含有する場合、合計にて０．０１〜
０．３％）、およびＮｂ：０．２〜２．０％、Ｗ：０．
２〜２．０％の１種又は２種、残部実質的にＦｅからな
る耐浸炭性にすぐれる耐熱鋼。