JPH03287746A - 耐エロージョン性および耐応力腐食割れ性のすぐれた合金 - Google Patents
耐エロージョン性および耐応力腐食割れ性のすぐれた合金Info
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- JPH03287746A JPH03287746A JP2088291A JP8829190A JPH03287746A JP H03287746 A JPH03287746 A JP H03287746A JP 2088291 A JP2088291 A JP 2088291A JP 8829190 A JP8829190 A JP 8829190A JP H03287746 A JPH03287746 A JP H03287746A
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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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。
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、蒸気タービンのエロージョンシールド、バル
ブなどの流体、液滴、キャビティなどによる二ローショ
ンが起こりやすい機器、部品のうち、特に、耐工ローシ
ョン性と耐応力腐食割れ性が併せて要求される用途に適
した耐エロージョン性と耐応力腐食割れ性のすぐれた合
金に関するものである。
ブなどの流体、液滴、キャビティなどによる二ローショ
ンが起こりやすい機器、部品のうち、特に、耐工ローシ
ョン性と耐応力腐食割れ性が併せて要求される用途に適
した耐エロージョン性と耐応力腐食割れ性のすぐれた合
金に関するものである。
現在、原子力発電プラントをはじめとする蒸気タービン
のエロージョンシールドや、配管のバルブシートなどの
流体、液滴、キャビティ等によるエロージョンを受けや
すい機器、部品には、耐重に原子力発電プラントに使用
される場合には、ＣＯの放射化による被曝性が問題とな
っている。
のエロージョンシールドや、配管のバルブシートなどの
流体、液滴、キャビティ等によるエロージョンを受けや
すい機器、部品には、耐重に原子力発電プラントに使用
される場合には、ＣＯの放射化による被曝性が問題とな
っている。
この問題を解決するため、本発明者はＣｏを含まない耐
エロージョン性のすぐれた合金として、特開昭６３−３
１７６５２号および特願昭６３−２６４０３７号で記載
される合金を提案した。これらの合金の具体的な組成を
示すと、前者は、重量％でＣ０．３５〜２．７％、Ｓｉ
２．５％以下、Ｍｎ １０−２５％、Ｃｒ６〜２０％、
Ｖ ０．５−１１％、Ｎ ０．１％以下、残部実質的に
Ｆｅからなる合金であり、必要に応じて上記合金に３％
以下のＮｉ、４％以下のＭｏの１種または２種を含有し
た合金であり、後者は重量％でＣ０．９％を越え１．７
％以下、Ｓｉ２．５％以下、Ｍｎ １０−２５％、Ｃｒ
６〜２０％、Ｖ ３．７−７％、Ｎ００１％以下、５％
以下のＷおよび３％以下のＴｉの１種または２種、残部
実質的にＦｅよりなることを特徴とする１二ローション
性のすぐれた合金である。
エロージョン性のすぐれた合金として、特開昭６３−３
１７６５２号および特願昭６３−２６４０３７号で記載
される合金を提案した。これらの合金の具体的な組成を
示すと、前者は、重量％でＣ０．３５〜２．７％、Ｓｉ
２．５％以下、Ｍｎ １０−２５％、Ｃｒ６〜２０％、
Ｖ ０．５−１１％、Ｎ ０．１％以下、残部実質的に
Ｆｅからなる合金であり、必要に応じて上記合金に３％
以下のＮｉ、４％以下のＭｏの１種または２種を含有し
た合金であり、後者は重量％でＣ０．９％を越え１．７
％以下、Ｓｉ２．５％以下、Ｍｎ １０−２５％、Ｃｒ
６〜２０％、Ｖ ３．７−７％、Ｎ００１％以下、５％
以下のＷおよび３％以下のＴｉの１種または２種、残部
実質的にＦｅよりなることを特徴とする１二ローション
性のすぐれた合金である。
前述の特開昭６３−３１７６５２号ならびに特願昭６３
−２６４０３７号に示される合金は、通常、１１５０℃
で固溶の、応力腐食割れ性を誘発し易い環境、とりわけ
塩分を含む流体を取扱う機器、部品として使用する場合
、耐応力腐食割れ性が不十分であることが明らかになっ
てきた。
−２６４０３７号に示される合金は、通常、１１５０℃
で固溶の、応力腐食割れ性を誘発し易い環境、とりわけ
塩分を含む流体を取扱う機器、部品として使用する場合
、耐応力腐食割れ性が不十分であることが明らかになっ
てきた。
ところが、これらの合金を用いて、通常の温度で固溶化
処理を行なった後、７７５〜９７５℃の高温で時効処理
を施すと１二ローション性を減じることなく、耐応力腐
食割れ性を改善できる知見を得た。
処理を行なった後、７７５〜９７５℃の高温で時効処理
を施すと１二ローション性を減じることなく、耐応力腐
食割れ性を改善できる知見を得た。
しかし、上記の熱処理方法によると比較的低応力である
約４０ｋｚ ｆ ／ ｍ ”以下の応力に対しては、耐
応力腐食割れ性の改善効果が認められるが、それ以上の
高い応力が付加された場合には、必ずしも十分な効果が
得られないという問題があった。
約４０ｋｚ ｆ ／ ｍ ”以下の応力に対しては、耐
応力腐食割れ性の改善効果が認められるが、それ以上の
高い応力が付加された場合には、必ずしも十分な効果が
得られないという問題があった。
本発明の目的は、Ｃｏを含まず、１二ローション性にす
ぐれ、かつ高い応力負荷状況においてもすぐれた耐応力
腐食割れ性を兼備する合金を提供することである。
ぐれ、かつ高い応力負荷状況においてもすぐれた耐応力
腐食割れ性を兼備する合金を提供することである。
本発明者らは、前記合金について塩水中で応力腐食割れ
試験を行ない、応力腐食割れを起した試験片の破面を走
査型電子顕微鏡によって観察した粒界にＣｒ炭化物が連
続的に析出しているのが確認されたことから、これらの
合金の応力腐食割れは、粒界腐食によって引き起こされ
たものであることがわかった。この粒界腐食は、熱処理
または溶接時の熱影響などによって母相中に固溶してい
欠乏層が優先的に腐食される結果、粒界破面を呈するも
のと考えられる。したがって、これらの合金における粒
界破断型の応力腐食を防ぐには、Ｃｒ炭化物が粒界に連
続的に析出するのを抑えることが必要であるとの結論に
達した。そこで本発明者らは、前記合金の主要元素を基
本組成とし、耐エロージョン性を低下させないで耐応力
腐食割れ性を改善するために鋭意検討した。その結果、
本合金系でＣｒ炭化物の析出を抑えるには、Ｎｂを添加
することによって、固溶ＣをＮｂ炭化物として、粒内に
固定することが有効であり、耐応力腐食割れ性が大幅に
改善できることを新規に見出し、本発明に到ったもので
あり、具体的には重量％にて、Ｃ０．３５−１，７％、
Ｓｉ２．５％以下、Ｍｎ １０−２５％、Ｃｒ ６〜２
０％、Ｖ ０．５−７％、Ｎｂ ０．５−３％、Ｎ００
１％以下、残部実質的にＦｅよりなり、かつ（■１５＋
Ｎｂ／８）／Ｃ≧１．０であることを特徴とする１二ロ
ーション性および耐応力腐食割れ性のすぐれた合金であ
る。
試験を行ない、応力腐食割れを起した試験片の破面を走
査型電子顕微鏡によって観察した粒界にＣｒ炭化物が連
続的に析出しているのが確認されたことから、これらの
合金の応力腐食割れは、粒界腐食によって引き起こされ
たものであることがわかった。この粒界腐食は、熱処理
または溶接時の熱影響などによって母相中に固溶してい
欠乏層が優先的に腐食される結果、粒界破面を呈するも
のと考えられる。したがって、これらの合金における粒
界破断型の応力腐食を防ぐには、Ｃｒ炭化物が粒界に連
続的に析出するのを抑えることが必要であるとの結論に
達した。そこで本発明者らは、前記合金の主要元素を基
本組成とし、耐エロージョン性を低下させないで耐応力
腐食割れ性を改善するために鋭意検討した。その結果、
本合金系でＣｒ炭化物の析出を抑えるには、Ｎｂを添加
することによって、固溶ＣをＮｂ炭化物として、粒内に
固定することが有効であり、耐応力腐食割れ性が大幅に
改善できることを新規に見出し、本発明に到ったもので
あり、具体的には重量％にて、Ｃ０．３５−１，７％、
Ｓｉ２．５％以下、Ｍｎ １０−２５％、Ｃｒ ６〜２
０％、Ｖ ０．５−７％、Ｎｂ ０．５−３％、Ｎ００
１％以下、残部実質的にＦｅよりなり、かつ（■１５＋
Ｎｂ／８）／Ｃ≧１．０であることを特徴とする１二ロ
ーション性および耐応力腐食割れ性のすぐれた合金であ
る。
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。
について述べる。
Ｃは■の炭化物を形成させ、結晶粒を微細化すす少ない
と炭化物量が少ないため効果が少なく、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、０．３５
〜１．７％とした。
と炭化物量が少ないため効果が少なく、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、０．３５
〜１．７％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がら２．５％
以下とした。
えてもより一層の向上効果が望めないことがら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、耐エロージョ
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
ける前にフェライトまたはマルテンサイトが生成し、衝
撃力を受けた時のマルテンサイト変態量が少なくなるた
め耐エロージョン性が劣化し、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、１二ローション性が劣化す
ることから、１０〜２５％とした。Ｍｎの望ましい範囲
は１５〜２０％である。
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、耐エロージョ
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
ける前にフェライトまたはマルテンサイトが生成し、衝
撃力を受けた時のマルテンサイト変態量が少なくなるた
め耐エロージョン性が劣化し、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、１二ローション性が劣化す
ることから、１０〜２５％とした。Ｍｎの望ましい範囲
は１５〜２０％である。
Ｃｒは１二ローション性、耐食性を向上させるジョン性
が劣化することから、６〜２０％とした。Ｃｒの望まし
い範囲は８〜１５％である。
が劣化することから、６〜２０％とした。Ｃｒの望まし
い範囲は８〜１５％である。
■は、炭化物を形成することにより１二ローション性、
強度を向上させるのに必要な元素であるが、０．５％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、０．５〜７％とした。
強度を向上させるのに必要な元素であるが、０．５％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、０．５〜７％とした。
Ｎｂは、■とともにＣｒに優先して主として粒内にＭＣ
型の炭化物を形成し、さらにＮｂは■に優先して炭化物
を形成する元素である。したがって、１二ローション性
に有効なＶＣ炭化物の形成で消費されるＣ量を確保する
とともに、母相中に固溶する過剰なＣを予めＮｂＣ炭化
で固定し、母相中のＣ濃度を減少させることにより、粒
界に析出する連続的なＣｒ炭化物の形成を抑制すること
ができる。上記の効果を発揮させるために、Ｎｂは最低
０．５％が必要で、また３％を越えると延性や耐エロー
ジョン性が低下することから、０．５〜３％とした。
型の炭化物を形成し、さらにＮｂは■に優先して炭化物
を形成する元素である。したがって、１二ローション性
に有効なＶＣ炭化物の形成で消費されるＣ量を確保する
とともに、母相中に固溶する過剰なＣを予めＮｂＣ炭化
で固定し、母相中のＣ濃度を減少させることにより、粒
界に析出する連続的なＣｒ炭化物の形成を抑制すること
ができる。上記の効果を発揮させるために、Ｎｂは最低
０．５％が必要で、また３％を越えると延性や耐エロー
ジョン性が低下することから、０．５〜３％とした。
さらに本発明においては、上述のＭＣ型炭化物の形成に
消費された残りの固溶Ｃ量を制限して母相中のＣｒｒＩ
Ａ度を高めて耐食性を付与させるために（Ｖ１５＋Ｎｂ
／ｓ）／Ｃの値を１．０以上にする必要がる。
消費された残りの固溶Ｃ量を制限して母相中のＣｒｒＩ
Ａ度を高めて耐食性を付与させるために（Ｖ１５＋Ｎｂ
／ｓ）／Ｃの値を１．０以上にする必要がる。
Ｎは、高Ｍｎ系合金では不純物として混入しゃすい元素
であり、■と窒化物を形成し、■の炭化物の形成を害す
るだけでなく、固溶Ｎはオーステ〔実施例〕 以下、本発明を実施例により説明する。
であり、■と窒化物を形成し、■の炭化物の形成を害す
るだけでなく、固溶Ｎはオーステ〔実施例〕 以下、本発明を実施例により説明する。
第１表に示す化学組成の合金１〜６を高周波溶解炉によ
って溶解し、１０ｋｇのインゴットを作製した。このう
ち合金１〜３が本発明の合金であり、合金４〜５はＮｂ
を含まない比較合金および合金６はＮｂが必要以上に添
加され、Ｃに対するＮｂと■の比、すなわち（Ｖ１５＋
Ｎｂ／８）ＸＩ／Ｃが適正値から外れた比較合金である
。これらを熱間で鍛伸して３０１Ｉａｌｌ角の棒材を作
製し、これより試験片を採取した。さらに１１５０℃で
固溶化処理し、水冷した後、７５０℃〜８５０℃で時効
処理し空冷した。これらの合金についてキャビテーショ
ンエロージョン試験および応力腐食割れ試験を実施した
。キャビテーションエロージョン試験の試験条件は、振
動数６．５ＫＨｚ、振幅９０μｍ、試験液５０’Ｃ純水
、試験時間４時間とし、その他は学振法（学振第９７腐
食防止委員会キャビテーション分科会、１９６８年制定
の磁歪振動式キャビテーション試験法）に準じた。また
、応力腐食割れ試験は、単軸定荷重負荷方式で、平行部
直径３ｍの平滑丸棒試験片を用いて５０℃ので、それぞ
れ評価した。本発明合金および比較合金の耐エロージョ
ン性および耐応力腐食割れ性をそれぞれ第２表および第
１図に示す。
って溶解し、１０ｋｇのインゴットを作製した。このう
ち合金１〜３が本発明の合金であり、合金４〜５はＮｂ
を含まない比較合金および合金６はＮｂが必要以上に添
加され、Ｃに対するＮｂと■の比、すなわち（Ｖ１５＋
Ｎｂ／８）ＸＩ／Ｃが適正値から外れた比較合金である
。これらを熱間で鍛伸して３０１Ｉａｌｌ角の棒材を作
製し、これより試験片を採取した。さらに１１５０℃で
固溶化処理し、水冷した後、７５０℃〜８５０℃で時効
処理し空冷した。これらの合金についてキャビテーショ
ンエロージョン試験および応力腐食割れ試験を実施した
。キャビテーションエロージョン試験の試験条件は、振
動数６．５ＫＨｚ、振幅９０μｍ、試験液５０’Ｃ純水
、試験時間４時間とし、その他は学振法（学振第９７腐
食防止委員会キャビテーション分科会、１９６８年制定
の磁歪振動式キャビテーション試験法）に準じた。また
、応力腐食割れ試験は、単軸定荷重負荷方式で、平行部
直径３ｍの平滑丸棒試験片を用いて５０℃ので、それぞ
れ評価した。本発明合金および比較合金の耐エロージョ
ン性および耐応力腐食割れ性をそれぞれ第２表および第
１図に示す。
第
２
表
第２表、および第１図から明らかなように、本発明合金
１〜３は、二ローション減量が少なく、かつ、応力腐食
割れ寿命（ＳＣＣ破断時間）も長くなっており、良好な
１二ローション性と耐応力腐食減量が大きいことから、
比較合金４〜６は耐応力腐食割れ性または１二ローショ
ン性が不十分である。このように、本発明合金は、比較
合金に比べ５すぐれた１二ローション性と耐応力腐食割
れ性第 図 以上説明したように、本発明はＣｏを含まず、かつ、す
ぐれた耐エロージョン性と耐応力腐食割れ性を兼ね備え
ていることから、タービンブレードのエロージョンシー
ルドやバルブ等をはじめとするエロージョンによる損耗
を受けやすく、かつ応力腐食割れの可能性のある機器、
部品に用いれば、エロージョンによる損耗も少なく、か
つ応力腐食割れも起こしにくいなどの工業上顕著な効果
をもたらすものである。
１〜３は、二ローション減量が少なく、かつ、応力腐食
割れ寿命（ＳＣＣ破断時間）も長くなっており、良好な
１二ローション性と耐応力腐食減量が大きいことから、
比較合金４〜６は耐応力腐食割れ性または１二ローショ
ン性が不十分である。このように、本発明合金は、比較
合金に比べ５すぐれた１二ローション性と耐応力腐食割
れ性第 図 以上説明したように、本発明はＣｏを含まず、かつ、す
ぐれた耐エロージョン性と耐応力腐食割れ性を兼ね備え
ていることから、タービンブレードのエロージョンシー
ルドやバルブ等をはじめとするエロージョンによる損耗
を受けやすく、かつ応力腐食割れの可能性のある機器、
部品に用いれば、エロージョンによる損耗も少なく、か
つ応力腐食割れも起こしにくいなどの工業上顕著な効果
をもたらすものである。
第１図は、本発明合金および比較合金の耐応力腐食割れ
性を比較して示したものである。
性を比較して示したものである。
Claims (1)
- １ 重量％にて、Ｃ０．３５〜１．７％、Ｓｉ２．５％
以下、Ｍｎ１０〜２５％、Ｃｒ６〜２０％、Ｖ０．５〜
７％、Ｎｂ０．５〜３％Ｎ０．１％以下、残部実質的に
Ｆｅよりなり、かつ（Ｖ／５＋Ｎｂ／８）／Ｃ≧１．０
であることを特徴とする耐エロージョン性および耐応力
腐食割れ性のすぐれた合金。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2088291A JPH03287746A (ja) | 1990-04-04 | 1990-04-04 | 耐エロージョン性および耐応力腐食割れ性のすぐれた合金 |
| US07/648,524 US5096664A (en) | 1990-04-04 | 1991-01-30 | Alloys having excellent erosion resistance and stress corrosion cracking resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2088291A JPH03287746A (ja) | 1990-04-04 | 1990-04-04 | 耐エロージョン性および耐応力腐食割れ性のすぐれた合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03287746A true JPH03287746A (ja) | 1991-12-18 |
| JPH0549738B2 JPH0549738B2 (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=13938808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2088291A Granted JPH03287746A (ja) | 1990-04-04 | 1990-04-04 | 耐エロージョン性および耐応力腐食割れ性のすぐれた合金 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5096664A (ja) |
| JP (1) | JPH03287746A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58224151A (ja) * | 1982-06-24 | 1983-12-26 | Kawasaki Steel Corp | 局部腐食抵抗性に優れる高マンガン鋼 |
| JPS6039150A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-02-28 | Nippon Steel Corp | 応力腐食割れ抵抗の優れた油井管用鋼 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6031897B2 (ja) * | 1978-03-10 | 1985-07-25 | 大同特殊鋼株式会社 | 異形鉄筋棒鋼 |
| JPS54130428A (en) * | 1978-04-03 | 1979-10-09 | Daido Steel Co Ltd | Nonmagnetic alloy |
| JPS5942068B2 (ja) * | 1981-06-01 | 1984-10-12 | 川崎製鉄株式会社 | 極低温用高マンガン非磁性鋼 |
-
1990
- 1990-04-04 JP JP2088291A patent/JPH03287746A/ja active Granted
-
1991
- 1991-01-30 US US07/648,524 patent/US5096664A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58224151A (ja) * | 1982-06-24 | 1983-12-26 | Kawasaki Steel Corp | 局部腐食抵抗性に優れる高マンガン鋼 |
| JPS6039150A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-02-28 | Nippon Steel Corp | 応力腐食割れ抵抗の優れた油井管用鋼 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0549738B2 (ja) | 1993-07-27 |
| US5096664A (en) | 1992-03-17 |
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