JPH03287736A

JPH03287736A - 耐熱耐食性Ｃｒ―Ｎｉ基合金

Info

Publication number: JPH03287736A
Application number: JP8813990A
Authority: JP
Inventors: Masami Okano; 岡野　正実; Hitoshi Honda; 本田　整
Original assignee: Okano Valve Mfg Co Ltd
Current assignee: Okano Valve Mfg Co Ltd
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1991-12-18
Also published as: JPH0541688B2

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〕この発明は耐熱耐食性Ｃｒ−Ｎｉ基合金、特に、約８０
０℃以上の高温における耐食性に優れたＣｒ−Ｎｉ基合
金による耐熱耐食性Ｃｒ−Ｎｉ基合金に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、Ｃｒ−Ｎｉ基合金は種々のものが製造利用されて
いるが、中でも、Ｃｒ；４８〜５２％であって残部は実
質的にＮ１である合金、及び、Ｃｒ；５８〜６２％であ
って残部は実質的にＮｉである合金は、＾ＳＴＮ＾５６
０−６６にそれぞれ５０Ｃｒ５ＯＮｉ合金、６０Ｃｒ　
　４ＯＮｉ合金として規格化されている。

また、Ｃｒ；４８〜５２％、Ｎｂ・１．４〜１．７％を
含み残部が実質的にＮｉである合金は米国Ｉ　ＮＣ０社
のｌＮ−６５７として製造市販されている。

これらは、いずれも８００℃以上の高温において優れた
耐酸化性、耐硫化性及び耐バナジウム性を示すことが報
告されている。

なお、これらの合金ではいずれもＡＩの含有量を０．２
５％以下に制限している。

〔発明゛が解決しようとする課題〕

例えば、製紙工場において、バルブを製造する際に使用
された薬剤である炭酸ソーダ（Ｎ　ａ２Ｃ００）及び硫
化ソーダ（Ｎａ、Ｓ）等の回収が行われる回収ボイラ用
部品材料として上記Ｃｒ−Ｎｉ基合金を検討したが、炭
酸ソーダと硫化ソーダとの混合した高温における溶融塩
に対しては、十分な耐食性効果が得られず、従って、こ
のような溶融塩に対して有効な耐食性を有する材料を得
るべ〈従来から課題を有していた。

この発明は、このような課題を解決するためになされた
もので、高温における炭酸ソーダ及び硫化ソーダの混合
溶融塩に対して有効な耐食性を備えている耐熱耐食性Ｃ
ｒ−Ｎｉ基合金を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明にかかる耐熱耐食性Ｃｒ−Ｎｉ基合金は、次に
示す成分組成を有するように構成されている合金である
。

（１）Ａｆ；　０．５〜５ｗｔ％及びＢ、０．０４〜０
　、１　ｗｔ％のいずれか一方又は両方、Ｃｒ；４７〜
５４ｗｔ％、並びに、残部は実質的にＮｉで組成されて
いる耐熱耐食性Ｃｒ−Ｎｉ基合金。

（２）Ａ１．０．５〜５智ｔ％及びＢ；０．０４〜Ｑ、
１ｗｔ％のいずれか一方又は両方、Ｃｒ；５５〜６５ｗ
ｔ％、並びに、残部は実質的にＮｉで組成されている耐
熱耐食性Ｃｒ　−Ｎ　ｉ基合金。

（３）　Ａ１　；　０．５〜５　ｗｔ％及びＢ、０．０
４〜０．１ｗｔ％のいずれか一方又は両方、Ｃｒ；７３
〜７８ｗｔ％、並びに、残部は実質的にＮｉで組成され
ている耐熱耐食性Ｃｒ−Ｎｉ基合金。

〔作用〕

この発明にかかる耐熱耐食性合金は、上記のように構成
されているので、高温域において、高い耐食性を示す。

〔実施例〕

上記発明の合金の化学成分範囲を上記のように定めた理
由について試験例により次に述べる。

（１〉試験材及び浸漬溶液Ｃｒを２１．４〜７８％の範囲に含有させ、また、ＡＩ
をＴｒ〜５．１９％及びＢをＴｒ〜０．０７３％までそ
ぞれ変化させた合金を２０種類溶解製作し、これを１２
００℃に２時間保持した後、空冷して試験材を作成した
く元素含有量は全て、ａｔ％である。以下も同じ）。

これらの合金成分を第１表に示している。

また、耐食性の試験のための溶液としては、Ｎ　ａ２Ｃ
Ｏ）　；　８０％、Ｎ　ａ２Ｓ　：　２０％の組成りこ
の組成は回収ボイラのスメルトの組成を模擬したもので
ある。）の８５０〜９００℃の溶融塩（以下ではこの溶
融塩と称す、）中で１００ｈの浸漬試験を実施し、その
腐食減量を評価した。

（２）クロム（Ｃ「）の評価（ａ）耐食性に関する効果第１表の合金の中、試験材記号Ａ１〜Ａ５（以下ては記
号のみで示す。）及びＤ１〜Ｄ３の結果を第２表及び第
３表並びに第１図及び第２図に示した。

第２表及び第１図より明らかなように、この溶融塩に対
するＣ「の防食効果は、Ａ１．Ｂの含有量が、はぼ等し
い場合にはＣｒ；　２１．４〜５４．９％の範囲内まで
はＣ「含有量の増加と共に効果が大となった。

しかし、第３表及び第２図にみられるように、Ｃｒを５
０．１〜７８％まで変化させると、Ｃｒの防食効果は、
第１図のようにま著ではないが、Ｃｒの増加に伴って腐
食量は減少した。

（ｂ）機械的性質に間する効果機械的性質については、Ｃ「を５０％、６０％及び７８
％含有し、かつ、Ａｔを１％程度含有するＢ４、Ｄ２、
Ｄ３の８５０°Ｃの機械的性質を比較すると、第８表及
び第３図に示したようになり、高温強度はＣｒが７８％
のものが最も大きく、次いで、Ｃｒ；６０％、Ｃｒ；５
０％の順となった。

一方、延性は、Ｃｒ；５０％のものが最も太きく、次い
で、Ｃｒ；６０％、Ｃｒ；　７８％の順となった。

（ｅ）冶金的性質と凝固点（融点）Ｃｒ　−Ｎ　ｉ合金の状態図を第４図に示した。

なお、この状態図は耐熱金属材料１２３委員会、研究報
告、Ｖｏｌ、１６、Ｎｏ、１、Ｐ３５に示されているも
のである。

これによると、Ｃｒを５０〜７８％含有したこの合金は
、実質的にＣ「を９０％以上含有するα（フェライト）
相と、Ｃ「を３５％程度含有して残部はＮｉであるγ（
オーステナイト）相との混合組織となっている。

その中で、Ｃｒを５０％含有する合金は、はぼ、この合
金の共晶点（第４図の５１Ｃ）の成分組成に近く、凝固
点は実質的に１３４５℃の共晶点に一致する６ただし、実際は、ＡＩ、Ｂの含有によって、凝固点は共
晶点より低下する。他のＣ「の含有量の場合も同様であ
る。

また、Ｃｒを６０％含有する合金は、初晶としてα相を
析出する範囲であるが、初晶は１４５０℃程度より析出
する。

しかし、凝固点は、共晶線（第４図のｇ−５１ｅ−４）
ｈ）にかかるため、やはり１３４５℃となる。

一方、Ｃｒを７８％含有する合金では、同じく初晶とし
てα相を析出する範囲であるが、析出する温度が１６５
０℃と高くなり、凝固点は１４３０℃（第４図のｆ−ｅ
−ｂ線）と一致する。

これらの凝固点は、温度を室温より上昇させる場合には
、合金の融点に相当するものであり、合金を高温で使用
する場合の限界温度を示すものである。

（ｄ）Ｃｒの成分範囲以上、この発明合金の耐食性、機械的性質、冶金的性質
及び融点について述べたが、これらの特性上より、この
合金は、特に機械的性質について優れるＣｒ；５０％合
金合金資性に優れるＣｒ；６０％合金合金び融点が高く
耐高温性に優れるＣｒ；７８％合金合金けられた。

また、この３種類の合金のＣｒの成分範囲については、
Ｃｒ；５０％合金合金いては、耐食性、１１’ｌＦＩ的
並びに冶金的特性が、はぼ同等と考えられる。従って、
Ｃｒ；　４７〜５４％の範囲に定めた。

Ｃｒ；６０％合金合金いては、耐食的及び機械的並びに
冶金的特性が、はぼ、同等と考えられるＣｒ；５５〜６
５％の範囲に定めた。

Ｃｒ；７８％合金合金いては、耐食性、耐高温性、機械
的及び冶金的特性が、はぼ、同等と考えられるＣｒ；７
３〜７８％の範囲に定めた。

（３）ボロン（Ｂ）の効果＜ａ）耐食性に関する効果この溶融塩に対する耐食性に関するＢの効果は、第２表
及び第１図に示したように、Ｂを含有しないＡ２、Ａ５
合金に対して、Ｂを０．０７％程度含有した八３、Ａ４
合金の腐食量は減少しており、その差異より耐食性が向
上していることは明らかである。

（ｂ）機械的性質に関する効果Ｂの機械的性質に関する効果は文献に（Ｂｏｕｎｄａｒｙ、１９８６、Ｖｏｌ、２、Ｎｏ、１
２、Ｐ４５）示されているように、Ｎｉ５Ａ１の延性の
回復に有効であり、Ｎ　ｉ　ｓ　Ａ　ｌに対して０．０
２〜０．２ｗｔ％で効果が認められている。

この合金では、Ｃｒ−Ｎｉ基にＡＩ酸成分添加している
ため、Ｎ　ｉ　ｖ　Ａ　１の生成も考えられ、この生成
がこの合金の延性を低下させる可能性も考えられた。

この延性の低下を防圧するために、Ｂの添加は有効と考
えられた。

（ｅ）　Ｂの成分範囲Ｂの成分範囲については、この合金のＮｉ量が５０％以
下であるため、機械的性質の延性の回復は０．０１〜０
．１％で効果があると考えられた。

また、耐食性への効果は、０．０７％のＢの含有でも有
効性が認められ、反面、Ｂの含有量が多くなると、Ｎｉ
３Ｂが生成して融点が低下することが考えられた。

このため、Ｂの成分範囲としては０．０４〜０　、１ｗ
ｔ％と定めた。

（４）アルミニウム（ＡＩ）の効果（ａ）耐食性に関する効果この溶融塩、及び、この溶融塩に５％の塩化ナトリウム
及び塩化カリウムを加えた溶融塩に対する腐食試験をＣ
ｒ；５０％５、Ａｌ；Ｔｒ〜５．１４％の合金について
行った。

試験結果を第４表及び第５表並びに第５図に示した。

同表及び同図より、この溶融塩に対するＡＩの防食効果
はＡｌ；０．６３％よりＡ１；５．１４％まで、ＡＩが
増加するに従って大きくなった。

５％の塩化物を混入させたこの溶融塩での試験では、Ａ
ｌ：Ｔｒの場合のデータがばらついたが、ＡＺ；０．６
３％以上ではＡ１．５．１４％までＡＩが増加するに従
って防食効果は大きくなった。

また、この溶融塩に対する腐食試験をＣｒ；５５％及び
６０％にｌ；０．８７〜５．５０％を添加して実施した
。

この試験結果を第６表及び第６図に示した。

同表及び同図にみられるように、防食効果はＡ１が０．
８７％より５．５％にまで増加するにつれて大きくなっ
た。

このような傾向はＣ「含有量が７８％でも同様に生じる
ことが十分に考えられた。

（ｂ）機械的性質に関する効果ＡＩの機械的性質に関する効果については、Ｃｒが５０
％の場合については第７表及び第８表並びに第７図及び
第８図に示した。

Ｃｒ；５０％合金合金５０℃の高温強度は、第８図に示
したように、ＡＩ含有量が増加するにつれて大きくなっ
た。

一方、延性についてはＡ１．約１％の含有量において最
大値を示したが、それ以上の含有量では低下した。

しかし１，１．０．３２％よりｌ；５．１４％まではＡ
Ｉを含有しない場合よりも延性は大きかった。

このような傾向は、強度についてはＣｒが５５〜７８％
の場合でも同様に生じることが考えられる。ただし、延
性についてはＣｒとＡＩの硬化作用が重畳するために、
延性の低下はＣｒ；５０％のは場合よりも大きいと考え
られる。

（ｃ）Ａｌの成分範囲ＡＩの成分範囲については、この合金が耐熱耐食性を目
的としているために、ＡＩの耐食及び機械的性質への影
響を考慮してＡＺ、０．５〜５％の範囲に定めた。

（５）製造性この合金は、真空及び大気中溶解で溶製される鋳造材、
鍛造材、溶接棒及び金属溶射あるいは焼結材を製造する
ための金属粉末として供給される。

（６）その他の用途この合金は、主としてこの溶融塩に対して適性を有する
材料として発明したものであるが、その他の用途として
、都市ゴミ焼却炉等の五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ３）ア
タック、溶融硫酸塩・塩化物混合系、あるいは、自動車
のガソリン中の酸化鉛等への耐食性にも優れている。

これらの灰中での腐食試験結果を第９表に示した。

３）その他の成分範囲％Ｃ＜０．１　Ｓｉ＜１．ＯＭｎ＜０．３０　Ｐ＜０．０
２　Ｓ＜０．０２　Ｎ＜０．３Ｆｅ＜１．ＯＴｉ＜０．
５０４）溶解法：真空溶解〔発明の効果〕この発明は、上記のように構成されて、Ｃ「；４７〜５
４ｗｔ％、５５〜６５−ｔ％及び７３〜７８ｗｔ％に、
いずれもＡＩ：　０．５〜５ｗｔ％もしくはＢ、０．０
４〜０．１ｗｔ％又はその両方を付加すると共に、残部
を実質的にＮｉによって組成しているので、高温度にお
ける耐食性は大きく向上し、しかも、Ｃｒ；４７〜５４
＠ｔ％のものにあっては特に機械的性質に優れており、
Ｃｒ；５５〜６５ｗｔ％のものにあっては腐食量が大き
く減少し、また、Ｃｒ；７３〜７８ｗｔ％のものにあっ
ては特に融点が高く耐高温性に優れているという効果を
有している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの溶融塩腐食の防止に関するＣｒとＢとのそ
れぞれの効果を示す線図、第２図は同じ（Ｃｒが５０〜
７５ｗｔ％の範囲におけるＢ含有の効果を示す線図、第
３図はＣｒがこの発明における合金の高温強度及び延性
に及ぼす効果を示す線図、第４図はＣｒ−Ｎｉの状態図
にこの発明合金のＣ「成分範囲を加えて示している状態
図、第５図及び第６図はこの溶融塩腐食防止に関するＡ
Ｉの効果を示す線図、第７図及び第８図はこの発明にお
ける５０％Ｃｒ合金の強度及び延性に及ぼすＡＩの効果
を示す線図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ａｌ；０．５〜５ｗｔ％及びＢ；０．０４〜０．
１ｗｔ％のいずれか一方又は両方、Ｃｒ：４７〜５４ｗ
ｔ％、並びに、残部は実質的にＮｉで組成されているこ
とを特徴とする耐熱耐食性Ｃｒ−Ｎｉ基合金。
（２）Ａｌ；０．５〜５ｗｔ％及びＢ；０．０４〜０．
１ｗｔ％のいずれか一方又は両方、Ｃｒ；５５〜６５ｗ
ｔ％、並びに、残部は実質的にＮｉで組成されているこ
とを特徴とする耐熱耐食性Ｃｒ−Ｎｉ基合金。
（３）Ａｌ；０．５〜５ｗｔ％及びＢ；０．０４〜０．
１ｗｔ％のいずれか一方又は両方、Ｃｒ；７３〜７８ｗ
ｔ％、並びに、残部は実質的にＮｉで組成されているこ
とを特徴とする耐熱耐食性Ｃｒ−Ｎｉ基合金。