JPH05195167A - 熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト鋼 - Google Patents

熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト鋼

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JPH05195167A
JPH05195167A JP4265406A JP26540692A JPH05195167A JP H05195167 A JPH05195167 A JP H05195167A JP 4265406 A JP4265406 A JP 4265406A JP 26540692 A JP26540692 A JP 26540692A JP H05195167 A JPH05195167 A JP H05195167A
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JP
Japan
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heat
austenitic steel
resistant
hot forming
steel capable
Prior art date
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Pending
Application number
JP4265406A
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English (en)
Inventor
Ulrich Brill
ブリル ウルリッヒ
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Krupp VDM GmbH
Original Assignee
Krupp VDM GmbH
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C30/00Alloys containing less than 50% by weight of each constituent

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Load-Engaging Elements For Cranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周期的応力を受ける炭化、硫化及び酸化に対
して抵抗性を有する500〜1000℃の温度範囲で使
用できるオーステナイト鋼を提供する。 【構成】炭素 0.10 〜0.20 けい素 2.5 〜3.0 マンガン 0.2 〜0.5 りん 最大0.015以下 硫黄 最大0.005以下 クロム 25 〜30 ニッケル 30 〜35 アルミニウム 0.05 〜0.15 カルシウム 0.001〜0.005 希土類 0.05 〜0.15 窒素 0.05 〜0.20 を含有する耐熱性オーステナイト鋼。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱間成形が可能な耐熱
性オーステナイト鋼およびそれを耐熱、耐食性物品の製
造用材料として使用する用法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来ドイツ鉄鋼協会の材料番号1.48
76を付された鋼は、特に周期的に応力を受ける、50
0〜1000℃の範囲の温度で耐炭化性、耐硫化性及び
耐酸化性が必要な物品に使用されてきた。この鋼は重量
%で、炭素:最大0.12%以下、けい素:最大1.0
%,マンガン:最大2.0%、クロム:19〜23%、
ニッケル:30〜34%、チタン:0.15〜0.60
%,アルミニウム:0.15〜0.60%、残部鉄から
なる。腐食環境がより緩やかな場合はこの鋼は、例えば
材料番号2.4856のような高ニッケル含有材料に変
わる安価な材料である。しかしこのオーステナイト鋼
1.4876は900℃を越える温度で炭化が著しく、
炭化物の析出と炭素の吸収が著しいために飛躍的に重量
が増大する。このために、機械的性質、特に長期間強度
は悪影響を受ける。オーステナイト鋼1.4876は、
例えば750℃で10%SO2 を含有する窒素雰囲気の
ような酸化性/硫化性条件でも明らかな損傷を受ける。
【0003】欧州特許EP0 135 321 に開示されたオー
ステナイト鋼は、重量%で、炭素:最大0.03%、ク
ロム:20〜35%、ニッケル:17〜50%、及びけ
い素:2〜6%を含有し、高けい素組成のために、硝酸
などのように強酸化性鉱酸に対して耐食性が優れている
が、500℃を越える温度で炭化、硫化及び酸化条件で
使用するには適していない。
【0004】英国特許2 036 077 号で開示されたオース
テナイト鋼は、重量%で、炭素:最大0.10%、けい
素:1〜5%、マンガン:最大3%、クロム:15〜3
0%、ニッケル:7〜35%、アルミニウム:最大0.
10%,カルシウムと希土類の合計:最大0.10%、
及び窒素:最大0.03%からなる。
【0005】上記した鋼1.4876に比較してこの鋼
は1100℃以下の温度で周期的負荷を受ける場合の耐
酸化性が改良されており、この改良は特に炭素含有量が
0.01重量%未満とし、硫黄含有量を0.003%よ
り低く、特に0.0015%より低く限定したことによ
る。しかし耐酸化性を良好にするために炭素含有量及び
硫黄含有量をそれぞれ重量で0.10%未満と0.03
%未満に限定したことによって、材料の耐熱性は上記の
使用範囲では不適切となった。さらに鋼の溶解によって
これら限定された炭素、窒素及び硫黄を得るのは技術的
に非常に高価につく。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は、
特に周期的応力を受ける炭化、硫化及び酸化に対して抵
抗性を有する500〜1000℃の温度範囲で制限なく
使用できるオーステナイト鋼を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、重量%で 炭素 0.10 〜0.20 けい素 2.5 〜3.0 マンガン 0.2 〜0.5 りん 最大0.015 硫黄 最大0.005 クロム 25 〜30 ニッケル 30 〜35 アルミニウム 0.05 〜0.15 カルシウム 0.001〜0.005 希土類 0.05 〜0.15 窒素 0.05 〜0.20 からなり、残部鉄及び不可避不純物よりなるオーステナ
イト鋼により解決される。
【0008】本発明の鋼は、特に応力を受ける、500
〜1000℃の範囲の温度で炭化、硫化及び酸化に対し
て抵抗性を有することが必要な物品の製造に使用される
材料に使用されることが好ましい。また本発明の鋼は、
熱された廃棄物処理装置、石炭ガス化装置製造用材料お
よびその装置の部品に使用されることが好ましい。特に
焼却式廃棄物処理装置の場合は、加熱及び冷却中の温度
変化により周期的応力が著しく炉の部品に加えられる。
また同様に廃ガスの組成の変動によっても周期的応力が
著しく炉の部品に加えられる。
【0009】さらに本発明の鋼は、第一の要請が100
0℃以下の温度での耐酸化性である加熱導体用材料に使
用される材料として適性が高い。焼成キルンなどの炉に
おいては加熱ガスは炉に組み込まれた部品を著しく炭化
する作用があり、加えて使用燃料の組成によっては硫黄
による汚染が起こるが、本発明の鋼は、焼成キルンの支
持枠組、コンベヤーレール及びコンベヤベルトなどの炉
に組入られる部品に無制限に使用される。
【0010】
【作用および効果】以下本発明の鋼の特長がある腐食挙
動を成分との関係で説明する。2.5〜3.0重量%の
けい素含有量を25〜30%のクロム含有量と組み合わ
せることによって耐硫化性に好ましい影響が得られる。
さらにけい素含有量をこのようにすることによって圧延
および鍛造による成形性は依然として適切である。また
このように選定されたけい素含有量は材料の溶接性に悪
影響がない。
【0011】30〜35重量%のニッケル含有量と2.
5〜3.0重量%のけい素含有量を組み合わせることに
よって、強い炭化媒体に対する抵抗性がもたらされる。
【0012】25〜30重量%のクロム含有量と0.0
01〜0.05%のカルシウム、ならびに合計含有量で
0.05〜0.15%のセリウム、ランタンおよびアク
チノイド、ランタノイド系列の他の元素とを組み合わせ
ることによって、耐酸化性が良好になる。特に、酸化層
が薄く、材料表面に密着して積もることにより材料の保
護作用を発揮し操業条件が熱サイクルがあるような耐酸
化性が良好になる。
【0013】上記元素の含有量範囲は腐食挙動に重要な
ものであるが、これを補充するものとして、炭素含有量
を0.10〜0.20%、窒素含有量を0.05〜0.
20%と、それぞれ特定することによって、本発明の合
金の耐熱性及びクリープ強度が十分になる。固溶炭素及
び窒素は、耐熱性が高めるのに非常に有効な固溶体強化
元素である。同様に上述のとおり制限した範囲の炭素及
び窒素は材料の使用を意図する温度間隔で正にクロム炭
化物およびクロム炭窒化物の析出を増大させるので、こ
りによっても高温強度が高められる。
【0014】
【実施例】以下本発明の鋼(合金A)を従来の鋼1.4
876(合金B)と対比して詳しく説明する。表1は対
比される合金A,Bの実際の化学分析結果を示す(重量
%)。
【0015】 表1 合金A 合金B 炭素 0.14% 0.06% けい素 2.77% 0.45% マンガン 0.36% 0.70% りん 0.014% 0.010% 硫黄 0.003% 0.003% クロム 27.75% 20.50% ニッケル 30.40% 30.50% アルミニウム 0.05% 0.25% カルシウム 0.002% − 希土類 0.075% − 窒素 0.08 % 0.02 % チタン − 0.34 % 鉄 残部 残部
【0016】図1は鋼Aの炭化挙動を鋼Bと対比して示
す。時間(h)に対する比重量変化g/m2 をプロット
している。試験媒体は炭素活量ac =0.8の混合ガス
CH4 /H2 であった。試験温度は1000℃であっ
た。試験は、上記温度に16時間保持、8時間を加熱冷
却とする24時間を1サイクルとするサイクル試験で行
った。本発明にかかる合金Aが比較鋼Bよりも重量増加
が少ないことは明らかである。
【0017】耐硫化性を試験するために試験媒体を窒素
+10%SO2 とし、750℃で試験した他は図1と同
様の方法で試験を行った結果を図2に同様に示す。この
試験はやはり合金Aは合金Bに対して重量増加の点で有
利であることを示した。
【0018】図3は、1000℃空気中での対比材料A
及びBのサイクル酸化挙動を説明している。試験された
材料および結果の説明は図1と同様である。試験100
0時間後においても重量増加(重量変化=(+))があ
ることから、温度サイクルによる応力があるときには本
発明の合金Aは酸化挙動が明らかに改良される。このい
くつかの点は密着性が十分な酸化層が存在していること
の証拠である。比較合金Bの重量減(重量変化=
(−))はこれらの酸化条件ではスケールが脱落してい
ることを意味しており、これは実際の使用においては不
良をもたらす。
【0019】図4は試験温度℃に依存する0.2%耐力
(Rp0.2 )の例により耐熱性MPaを示している。本
発明の合金Aは500〜1000℃の温度範囲だけでは
なく室温から500℃の温度までにおいても約100M
Pa高い0.2%耐力を有している。これは、材料が実
際に使用されるときに不可避的にさらされる加熱および
冷却操作中に非常に有利な影響をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図1】 1000℃/24時間サイクル、CH4 /H
2 腐食試験の結果を示すグラフであり、縦軸は比重量変
化g/m2 ,横軸は試験時間(h)を示す。
【図2】 75℃でN2 /10%SO2 による硫化試験
の結果を示すグラフであり、縦軸は比重量変化g/m
2 ,横軸は試験時間(h)を示す。
【図3】 1000℃/24時間サイクル、大気中での
腐食試験の結果を示すグラフであり、縦軸は比重量変化
g/m2 ,横軸は試験時間(h)を示す。
【図4】 0.2%耐力(Rp0.2 )のグラフであり、
縦軸は0.2%耐力(Rp0.2 )MPa,横軸は温度℃
を示す。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量で、 炭素 0.10 〜0.20 けい素 2.5 〜3.0 マンガン 0.2 〜0.5 りん 最大0.015以下 硫黄 最大0.005以下 クロム 25 〜30 ニッケル 30 〜35 アルミニウム 0.05 〜0.15 カルシウム 0.001〜0.005 希土類 0.05 〜0.15 窒素 0.05 〜0.20 からなり、残部鉄及び不可避不純物よりなる熱間成形が
    可能な耐熱性オーステナイト鋼。
  2. 【請求項2】 特に周期的に応力を受け、500〜10
    00℃の範囲の温度で耐炭化性、耐硫化性及び耐酸化性
    が必要な物品の製造に使用されることを特徴とする請求
    項1記載の熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト鋼。
  3. 【請求項3】 熱された廃棄物処理装置およびその装置
    の部品の製造に使用されることを特徴とする請求項1又
    は2記載の熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト鋼。
  4. 【請求項4】 石炭ガス化装置およびその装置の部品の
    製造に使用されることを特徴とする請求項1又は2記載
    の熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト鋼。
  5. 【請求項5】 加熱導体用材料に使用されることを特徴
    とする請求項1又は2記載の熱間成形が可能な耐熱性オ
    ーステナイト鋼。
  6. 【請求項6】 焼成キルン、コンベヤーレール及びコン
    ベヤベルトなどの炉に組入られる部品に使用されること
    を特徴とする請求項1又は2記載の熱間成形が可能な耐
    熱性オーステナイト鋼。
JP4265406A 1991-09-11 1992-09-08 熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト鋼 Pending JPH05195167A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4130140:4 1991-09-11
DE4130140A DE4130140C1 (ja) 1991-09-11 1991-09-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05195167A true JPH05195167A (ja) 1993-08-03

Family

ID=6440318

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JP4265406A Pending JPH05195167A (ja) 1991-09-11 1992-09-08 熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト鋼

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Country Link
US (1) US5302097A (ja)
EP (1) EP0531776B1 (ja)
JP (1) JPH05195167A (ja)
AT (1) ATE130376T1 (ja)
DE (2) DE4130140C1 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
DE59204329D1 (de) 1995-12-21
EP0531776A1 (de) 1993-03-17
DE4130140C1 (ja) 1992-11-19
US5302097A (en) 1994-04-12
EP0531776B1 (de) 1995-11-15
ATE130376T1 (de) 1995-12-15

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