JPH0256418B2

JPH0256418B2 -

Info

Publication number: JPH0256418B2
Application number: JP26403788A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Uehara; Rikizo Watanabe
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1988-10-21
Publication date: 1990-11-30
Also published as: JPH02111844A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、タービンのエロージヨンシールド、
バルブなどを流体によるエロージヨンが起こりや
すい機器、部品に使用されるのに適した耐エロー
ジヨン性のすぐれた合金に関するものである。〔従来の技術〕現在、原子力発電プラントのタービンのエロー
ジヨンシールドやバルブシートなどのエロージヨ
ンが起こりやすい機器、部品には非常に耐エロー
ジヨン性のすぐれた合金であるCo―Cr―Ｗ―Ｃ
系合金のステライトが主として用いられている。しかしながら、ステライトはCoを多く含むた
め、原子力発電プラントに使用される場合には、
Coの放射化による被ばく性が問題となつていた。これを防ぐ手段として、Coを含まない材料、
部材が提案されている。例えば特開昭61−60865
号に、重量％にてMn10〜30％、Cr10〜30％、
V0.5〜3.0％、C0.3％以下、N0.2〜1.0％、残部実
質的にFeよりなる耐キヤビテーシヨンエロージ
ヨン部材が提案されている。特開昭61−60865号
は、Coを含まないため、Coの放射化による被ば
く性の問題はないが、本発明者等の検討によると
良好な耐エロージヨン性を得るには至つていな
い。〔発明が解決しようとする課題〕本発明はかかる点に鑑み、Coを含まず、すぐ
れた耐エロージヨン性、強度を有する合金を提供
するものである。〔課題を解決するための手段〕本発明者等は、Co基合金のステライトがすぐ
れた耐エロージヨン性を示す原因について検討し
た結果、エロージヨンをを起こす水等の流体によ
る衝撃力を面心立方晶から稠密六方晶へのマルテ
ンサイト変態を起こすことによつて吸収すること
が最も重要な要因であるということを見出した。
そこで、発明者等はかかる問題点を解決すべく、
このような変態を生ずる可能性のあるCoを含ま
ない合金系として高Mn系Fe基合金に着目して検
討した結果、Ｖ炭化物によつて析出強化したFe
―Mn―Cr系合金が有望であることを新たに見出
し、本発明に到つたものであり、具体的には重量
％にてC0.9を越え1.7％以下、Si2.5％以下、Mn10
〜25％、Cr6〜20％、V3.7〜７％、５％以下のＷ
および３％以下のTiの１種または２種、N0.1％
以下、残部実質的にFeよりなることを特徴とす
る耐エロージヨン性のすぐれた合金である。〔作用〕次に本発明における各元素の作用および数値の
限定理由について述べる。ＣはＶの炭化物を形成させ、結晶粒を微細化す
るだけでなく、時効処理によりＶの析出炭化物を
形成させることにより耐エロージヨン性、強度を
向上させるために必要な元素であるが、0.9％以
下では炭化物量が少ないために効果が少なく、ま
た1.7％より多いと延性、および耐食性を害する
ことから、0.9％を越え1.7％以下とした。 Siは脱酸剤として有効な元素であるが、2.5％
を越えてもより一層の向上効果が望めないことか
ら、2.5％以下とした。 Mnは面心立方晶のオーステナイトを安定化
し、液体による衝撃力で稠密六方晶のイプシロン
相へマルテンサイト変態させることにより衝撃力
を吸収し、耐エロージヨン性を向上させるために
必要な元素であるが、10％より少ないとオーステ
ナイトが不安定となり、衝撃力を受ける前にフエ
ライトまたはマルテンサイトが生成し、衝撃力を
受けたときのマルテンサイト変態量が少なくなる
ため耐エロージヨン性が劣化し、また25％より多
いと、オーステナイトが安定になり過ぎるため、
マルテンサイト変態が起こりにくくなり、耐エロ
ージヨン性が劣化することから、10〜25％とし
た。 Crは耐エロージヨン性、耐食性を向上させる
ために必要な元素であるが、６％より少ないと特
に耐食性が劣化し、また20％より多いと、フエラ
イトまたはシグマ相が生成しやすくなり、耐エロ
ージヨン性が劣化することから、６〜20％とし
た。Ｖは、炭化物を形成することにより耐エロージ
ヨン性、強度を向上させるのに必要な元素である
が、3.7％より少ないと効果が少なく、また、７
％を越えると延性が低下することから、3.7〜７
％とした。Ｎは、高Mn系合金では不純物として混入しや
すい元素であり、Ｖと窒化物を形成し、Ｖの炭化
物の形成を害するだけでなく、固溶Ｎはオーステ
ナイトを安定化し、マルテンサイト変態を起こし
にくくするが、0.1％以下であれば実用上問題が
ないため、0.1％以下とした。Ｗはマトリツクス中に固溶し、強度を改善する
のに有効な元素であるが、５％を越えてもより一
層の向上、効果はみられず、むしろ靭性が劣化す
るので５％以下とした。 Tiは、炭窒化物を形成し、Ｎを固定すること
でＮの有害作用を抑えるので強度改善に寄与す
る。しかし、３％を越えるとTiの炭窒化物が多
くなりすぎ、延性を劣化させるだけでなく、Ｖの
炭化物の形成に必要なＣをも固定してＶの炭化物
の形成を阻害することから３％以下とした。一方、特開昭61−60865号に開示された合金は、
Ｎを0.2〜1.0％と多く含むため、面心立方晶のオ
ーステナイトが安定になり過ぎ、稠密六方晶のイ
プシロン相へのマルテンサイト変態を起こしにく
いこと、および時効処理を行なつた場合に、耐エ
ロージヨン性の改善には十分な効果をもたないＶ
窒化物が優先的に析出することなどから、耐エロ
ージヨン性が十分でないものと考えられる。〔実施例〕以下本発明を実施例により説明する。

【表】

【表】第１表に示す組成の合金を高周波誘導溶解炉に
て溶解し、10Kgのインゴツトを作製した。各試料
は熱間加工により30mm角の棒材に仕上げた。熱処
理条件は、発明合金１〜５および比較合金６〜11
および従来合金12については、1150℃で１時間の
固溶化熱処理を行なつた後、水冷し、さらに750
℃で１〜２時間の時効処理を行なつた後空冷し
た。従来合金13は、1230℃で１時間の固溶化熱処
理を行なつたのち、空冷した。ここで従来合金12
は、特開昭61−60865号に開示されている組成を
もつ合金であり、１３はステライトである。これ
らの合金について、キヤビテーシヨンエロージヨ
ン減量、および引張特性のうち、0.2％耐力、引
張強さを測定した結果を第２表に示す。耐エロー
ジヨン性は、キヤビテーシヨンエロージヨン試験
による減量で評価したが、試験条件は、振動数
6.5KHz、振幅90μｍ、試験液50℃純水、試験時間
４時間とし、その他は学振法に準じた。第２表より明らかなように、本発明合金は比較
合金６〜11および、従来合金12に比べてキヤビテ
ーシヨンエロージヨン減量が少なく、耐エロージ
ヨン性の非常に優れた従来合金１３のステライト
と同等であることがわかる。さらに強度について
も本発明合金は従来合金に比べて高い0.2％耐力、
引張強さを示しており、高い強度をも兼ね備えて
いることがわかる。特に本発明合金を従来合金13
のステライトと比較した場合、耐エロージヨン性
はほぼ同レベルであるが、強度が高く、かつ被ば
く性の心配があるCoを全く含まないなどの有利
な特徴を有していることがわかる。〔発明の効果〕以上説明したように、本発明合金はCoを含ま
ず、かつ耐エロージヨン性、強度をもつことか
ら、原子力発電プラントのタービンブレードのエ
ロージヨンシールドやバルブをはじめとするエロ
ージヨンにより損耗を受けやすい機器、部品に用
いれば、被ばくの心配もなく、価格もステライト
に比べて低く、エロージヨンによる損耗も少ない
などの工業上顕著な効果を有するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量％にてC0.9を越え1.7％以下、Si2.5％以
下、Mn10〜25％、Cr6〜20％、V3.7〜７％、５
％以下のＷおよび３％以下のTiの１種または２
種、N0.1％以下、残部実質的にFeよりなること
を特徴とする耐エロージヨン性のすぐれた合金。