JPH0312136B2 - - Google Patents
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- JPH0312136B2 JPH0312136B2 JP62150174A JP15017487A JPH0312136B2 JP H0312136 B2 JPH0312136 B2 JP H0312136B2 JP 62150174 A JP62150174 A JP 62150174A JP 15017487 A JP15017487 A JP 15017487A JP H0312136 B2 JPH0312136 B2 JP H0312136B2
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- less
- erosion resistance
- alloy
- erosion
- alloys
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Classifications
-
- 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
- C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
〔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、強度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。 〔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、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。 〔問題点を解決するための手段〕 ステライトが耐エロージヨン性が優れているの
は、面心立方晶から稠密六方晶へのマルテンサイ
ト変態によつて衝撃力を吸収するためと考えられ
る、そこで、発明者はかかる問題点を解決すべ
く、このような変態が生ずる可能性のあるCo基
以外の合金系として高Mn系Fe基合金に着目して
検討した結果、Fe−Mn−Cr系合金が有望である
ことを新たに見出した。さらにFe−Mn−Cr系合
金はＶ炭化物による強化が耐エロージヨン性の改
善に有効であることを実験的に見出し、本発明に
到つたものであり、具体的には、重量％にて
C0.35〜2.7％、Si2.5％以下、Mn10〜25％、Cr6
〜20％、V1.6〜11％、N0.1％未満、残部実質的
にFeに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、または上記合金に３％以下
のNiおよび４％以下のMoを単独または複合で含
有せしめ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。 ここで、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開示されて
いる。しかるに本発明者等の検討によると、特開
昭61−60865号のように高Ｎ含有とすると、オー
ステナイトが安定化しすぎること、および時効処
理を施した場合、Ｖ窒化物が優先的に析出し、耐
エロージヨン性の改善に有効なＶ炭化物を確保す
ることができない、ことにより良好な耐エロージ
ヨン性を得るには至つていない。 すなわち、良好な耐エロージヨン性を得るには
本発明のように、高Mn−Cr−Fe系を基地とし、
かつＶ炭化物による析出強化が必須となるのであ
る。 〔作用〕 ＣはＶの炭化物を形成させ、耐エロージヨン
性、強度の向上に必要な元素であるが、0.35％よ
り少ないと炭化物量が少ないため効果が少なく、
また、2.7％より多いと耐食性を害することから
0.35〜2.7％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はオーステナイトを安定化し、流体による
衝撃力でマルテンサイト（イプシロンマルテンサ
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、フエライトまたはマルテンサイトが生成
した衝撃力によりマルテンサイト変態量が少なく
なり、耐エロージヨン性が劣化するため、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強度、耐エ
ロージヨン性を向上させるのに必要な元素である
が、1.6％より少ないと、耐エロージヨン性およ
び高強度の両方を満足できず、また、11％より多
いと熱間加工性を害することから、0.5〜11％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
物の形成を害する元素であるが、0.1％未満であ
れば実用上問題ないため、0.1未満とした。 Niは耐食性の改善、Mnと同様にオーステナイ
トを安定化するのに有効な元素であるが、３％を
越えるとオーステナイトが安定化しすぎるため、
耐エロージヨン性が劣化することから、３％以下
とした。 Moは強度、耐食性を改善するのに有効な元素
であるが、４％を越えると靭性を劣化させること
から、４％以下とした。 〔実施例〕 以下本発明を実施例により説明する。 第１図に示す組成の合金のうち、発明合金１〜
20および比較合金21〜26は、高周波溶解炉にて溶
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角の棒に仕上げ、これより試験
片を採取し、熱処理を施した後、試験片加工を行
なつた。発明合金１〜20および比較合金21〜26の
熱処理条件としては、1150℃で１時間の固溶化処
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、空冷とした。ま
た、従来合金27は、SUS304、28はSUS202、29
は13Cr耐熱鋼、30はステライトである。これら
の試料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
ン性の評価は、キヤビテーシヨンエロージヨン試
験による減量により行なつたが、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21〜26に比べてキヤビテーシヨンエロージヨ
ン減量が非常に小さく、また従来合金のステライ
トと同様に10mg以下であり、非常に耐エロージヨ
ン性がすぐれていることがわかる。特に本発明合
金18は、耐エロージヨン性のすぐれた従来合金30
よりもさらにすぐれた耐エロージヨン性を示して
いることがわかる。さらに強度についても本発明
合金は、従来合金に比べて同等以上の高い0.2％
耐力、引張強さを示しており、高い強度も兼ね備
えている。 また、本発明合金２、10および従来合金30につ
いて50℃の20％MgCl2溶液中で引張反応を付与
し、応力腐食割れ試験を行なつた。その結果を第
３表に示すが、これにより、本発明合金は従来合
金に比べて優れた耐応力腐食割れ性を示すことが
わかる。
バルブなど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、強度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。 〔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、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。 〔問題点を解決するための手段〕 ステライトが耐エロージヨン性が優れているの
は、面心立方晶から稠密六方晶へのマルテンサイ
ト変態によつて衝撃力を吸収するためと考えられ
る、そこで、発明者はかかる問題点を解決すべ
く、このような変態が生ずる可能性のあるCo基
以外の合金系として高Mn系Fe基合金に着目して
検討した結果、Fe−Mn−Cr系合金が有望である
ことを新たに見出した。さらにFe−Mn−Cr系合
金はＶ炭化物による強化が耐エロージヨン性の改
善に有効であることを実験的に見出し、本発明に
到つたものであり、具体的には、重量％にて
C0.35〜2.7％、Si2.5％以下、Mn10〜25％、Cr6
〜20％、V1.6〜11％、N0.1％未満、残部実質的
にFeに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、または上記合金に３％以下
のNiおよび４％以下のMoを単独または複合で含
有せしめ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。 ここで、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開示されて
いる。しかるに本発明者等の検討によると、特開
昭61−60865号のように高Ｎ含有とすると、オー
ステナイトが安定化しすぎること、および時効処
理を施した場合、Ｖ窒化物が優先的に析出し、耐
エロージヨン性の改善に有効なＶ炭化物を確保す
ることができない、ことにより良好な耐エロージ
ヨン性を得るには至つていない。 すなわち、良好な耐エロージヨン性を得るには
本発明のように、高Mn−Cr−Fe系を基地とし、
かつＶ炭化物による析出強化が必須となるのであ
る。 〔作用〕 ＣはＶの炭化物を形成させ、耐エロージヨン
性、強度の向上に必要な元素であるが、0.35％よ
り少ないと炭化物量が少ないため効果が少なく、
また、2.7％より多いと耐食性を害することから
0.35〜2.7％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はオーステナイトを安定化し、流体による
衝撃力でマルテンサイト（イプシロンマルテンサ
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、フエライトまたはマルテンサイトが生成
した衝撃力によりマルテンサイト変態量が少なく
なり、耐エロージヨン性が劣化するため、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強度、耐エ
ロージヨン性を向上させるのに必要な元素である
が、1.6％より少ないと、耐エロージヨン性およ
び高強度の両方を満足できず、また、11％より多
いと熱間加工性を害することから、0.5〜11％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
物の形成を害する元素であるが、0.1％未満であ
れば実用上問題ないため、0.1未満とした。 Niは耐食性の改善、Mnと同様にオーステナイ
トを安定化するのに有効な元素であるが、３％を
越えるとオーステナイトが安定化しすぎるため、
耐エロージヨン性が劣化することから、３％以下
とした。 Moは強度、耐食性を改善するのに有効な元素
であるが、４％を越えると靭性を劣化させること
から、４％以下とした。 〔実施例〕 以下本発明を実施例により説明する。 第１図に示す組成の合金のうち、発明合金１〜
20および比較合金21〜26は、高周波溶解炉にて溶
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角の棒に仕上げ、これより試験
片を採取し、熱処理を施した後、試験片加工を行
なつた。発明合金１〜20および比較合金21〜26の
熱処理条件としては、1150℃で１時間の固溶化処
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、空冷とした。ま
た、従来合金27は、SUS304、28はSUS202、29
は13Cr耐熱鋼、30はステライトである。これら
の試料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
ン性の評価は、キヤビテーシヨンエロージヨン試
験による減量により行なつたが、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21〜26に比べてキヤビテーシヨンエロージヨ
ン減量が非常に小さく、また従来合金のステライ
トと同様に10mg以下であり、非常に耐エロージヨ
ン性がすぐれていることがわかる。特に本発明合
金18は、耐エロージヨン性のすぐれた従来合金30
よりもさらにすぐれた耐エロージヨン性を示して
いることがわかる。さらに強度についても本発明
合金は、従来合金に比べて同等以上の高い0.2％
耐力、引張強さを示しており、高い強度も兼ね備
えている。 また、本発明合金２、10および従来合金30につ
いて50℃の20％MgCl2溶液中で引張反応を付与
し、応力腐食割れ試験を行なつた。その結果を第
３表に示すが、これにより、本発明合金は従来合
金に比べて優れた耐応力腐食割れ性を示すことが
わかる。
【表】
【表】
【表】
【表】
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、強度がすぐれている
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、被ばくの問題もなく低価格であ
り、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。
ず、かつ耐エロージヨン性、強度がすぐれている
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、被ばくの問題もなく低価格であ
り、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 (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％にてC0.35〜2.7％、Si2.5％以下、
Mn10〜25％、Cr6〜20％、V1.6〜11％、N0.1％
未満、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。 ２ 重量％にてC0.35〜2.7％、Si2.5％以下、
Mn10〜25％、Cr6〜20％、V1.6〜11％、N0.1％
未満、Ni3％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。 ３ 重量％にてC0.35〜2.7％、Si2.5％以下、
Mn10〜25％、Cr6〜20％、V1.6〜11％、N0.1％
未満、Mo4％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。 ４ 重量％にてC0.35〜2.7％、Si2.5％以下、
Mn10〜25％、Cr6〜20％、V1.6〜11％、N0.1％
未満、Ni3％以下、Mo4％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。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62150174A JPS63317652A (ja) | 1987-06-18 | 1987-06-18 | 耐エロ−ジョン性のすぐれた合金 |
| DE3808451A DE3808451A1 (de) | 1987-06-18 | 1988-03-14 | Legierungen mit ausgezeichneter erosionsbestaendigkeit |
| FR888803287A FR2616807B1 (fr) | 1987-06-18 | 1988-03-14 | Alliages presentant une excellente resistance a l'erosion |
| GB8806125A GB2205854B (en) | 1987-06-18 | 1988-03-15 | Erosion resistant alloys |
| SE8800919A SE8800919L (sv) | 1987-06-18 | 1988-03-15 | Legering med utmaerkt erosionsmotstaand |
| US07/256,214 US4882124A (en) | 1987-06-18 | 1988-10-11 | Alloys having excellent erosion resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62150174A JPS63317652A (ja) | 1987-06-18 | 1987-06-18 | 耐エロ−ジョン性のすぐれた合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63317652A JPS63317652A (ja) | 1988-12-26 |
| JPH0312136B2 true JPH0312136B2 (ja) | 1991-02-19 |
Family
ID=15491118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62150174A Granted JPS63317652A (ja) | 1987-06-18 | 1987-06-18 | 耐エロ−ジョン性のすぐれた合金 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4882124A (ja) |
| JP (1) | JPS63317652A (ja) |
| DE (1) | DE3808451A1 (ja) |
| FR (1) | FR2616807B1 (ja) |
| GB (1) | GB2205854B (ja) |
| SE (1) | SE8800919L (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2226329B (en) * | 1988-12-16 | 1993-04-28 | Agency Ind Science Techn | Erosion resistant alloys |
| US5514329A (en) * | 1994-06-27 | 1996-05-07 | Ingersoll-Dresser Pump Company | Cavitation resistant fluid impellers and method for making same |
| US7829194B2 (en) * | 2003-03-31 | 2010-11-09 | Ut-Battelle, Llc | Iron-based alloy and nitridation treatment for PEM fuel cell bipolar plates |
| US7354660B2 (en) * | 2005-05-10 | 2008-04-08 | Exxonmobil Research And Engineering Company | High performance alloys with improved metal dusting corrosion resistance |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6036647A (ja) * | 1983-08-06 | 1985-02-25 | Kawasaki Steel Corp | 局部腐食抵抗性に優れる高マンガン鋼 |
| JPS60141823A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-26 | Kobe Steel Ltd | 非磁性エンドリングの製造方法 |
| JPS6296657A (ja) * | 1985-10-22 | 1987-05-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 非磁性ドリルカラ−用鋼 |
| JPS62109952A (ja) * | 1985-11-07 | 1987-05-21 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 非磁性ドリルカラ−用鋼 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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