JPH0617183A - 高ｖオーステナイト耐熱合金 - Google Patents
高ｖオーステナイト耐熱合金Info
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- JPH0617183A JPH0617183A JP4326833A JP32683392A JPH0617183A JP H0617183 A JPH0617183 A JP H0617183A JP 4326833 A JP4326833 A JP 4326833A JP 32683392 A JP32683392 A JP 32683392A JP H0617183 A JPH0617183 A JP H0617183A
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- alloy
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/087—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from nickel or nickel alloys
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 石炭ガス化プラントの過熱器管のように、HC
l やH2S を含有する 500〜700 ℃の高温還元雰囲気中で
の優れた耐高温腐食特性と、加熱器管の停止時の湿食環
境下での優れた耐全面腐食特性および耐ピッティング腐
食特性とが要求される装置部材用材料を開発すること。 【構成】 重量％で、 Ｃ: 0.10％以下、 Si: 0.35％以下、 Mn: 1.5 ％以下、 Ｐ: 0.020 ％以下、 Ｓ: 0.005 ％以下、 Ni: 33.0〜60.0％、 Cr: 23.0〜28.0％、 Ｖ: 2.4 〜5.0 ％、 Al: 0.5 ％以下、 Ｎ: 0.05％以下 を含有し、かつ Ｂ:0.0010〜0.010％、Zr:0.010〜0.06％、 Ti:0.03 〜0.50％およびNb:0.05 〜1.0 ％ からなる群から選ばれた１種または２種以上 残部Feおよび不可避的不純物 から成る合金組成を有する組織安定性および高温強度に
優れる高Ｖオーステナイト耐熱合金。
l やH2S を含有する 500〜700 ℃の高温還元雰囲気中で
の優れた耐高温腐食特性と、加熱器管の停止時の湿食環
境下での優れた耐全面腐食特性および耐ピッティング腐
食特性とが要求される装置部材用材料を開発すること。 【構成】 重量％で、 Ｃ: 0.10％以下、 Si: 0.35％以下、 Mn: 1.5 ％以下、 Ｐ: 0.020 ％以下、 Ｓ: 0.005 ％以下、 Ni: 33.0〜60.0％、 Cr: 23.0〜28.0％、 Ｖ: 2.4 〜5.0 ％、 Al: 0.5 ％以下、 Ｎ: 0.05％以下 を含有し、かつ Ｂ:0.0010〜0.010％、Zr:0.010〜0.06％、 Ti:0.03 〜0.50％およびNb:0.05 〜1.0 ％ からなる群から選ばれた１種または２種以上 残部Feおよび不可避的不純物 から成る合金組成を有する組織安定性および高温強度に
優れる高Ｖオーステナイト耐熱合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば石炭ガス化プラ
ントの過熱器管のように、HCl やH2S 等を含有する500
〜700 ℃の高温還元雰囲気での優れた耐高温腐食特性
と、加熱器管の停止時の湿食環境下での優れた耐全面腐
食特性および耐ピッティング腐食特性とを要求される装
置部材用として適した、組織安定性および高温強度に優
れる高Ｖオーステナイト耐熱合金に関する。
ントの過熱器管のように、HCl やH2S 等を含有する500
〜700 ℃の高温還元雰囲気での優れた耐高温腐食特性
と、加熱器管の停止時の湿食環境下での優れた耐全面腐
食特性および耐ピッティング腐食特性とを要求される装
置部材用として適した、組織安定性および高温強度に優
れる高Ｖオーステナイト耐熱合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば石炭ガス化プラントの過熱器管に
は、一般的には、HCl やH2S 等を含有する 500〜700 ℃
の高温還元雰囲気での優れた耐高温腐食特性と、加熱器
管の停止時の湿食環境下での優れた耐全面腐食特性、す
なわち表面全面にほぼ均一に生じる腐食に抗する特性お
よび耐ピッティング腐食特性、すなわち局部的に腐食が
著しく進行して凹陥部、すなわち孔食を生じることに抗
する特性とが要求される。
は、一般的には、HCl やH2S 等を含有する 500〜700 ℃
の高温還元雰囲気での優れた耐高温腐食特性と、加熱器
管の停止時の湿食環境下での優れた耐全面腐食特性、す
なわち表面全面にほぼ均一に生じる腐食に抗する特性お
よび耐ピッティング腐食特性、すなわち局部的に腐食が
著しく進行して凹陥部、すなわち孔食を生じることに抗
する特性とが要求される。
【０００３】高温還元雰囲気中での材料の耐食性を改善
するには、材料である合金中のCr量を高めることが有効
であり、一方湿食環境下での耐食性を改善するには、合
金中のCr量を高めることに加えて、さらにMoを積極的に
添加することが有効であるとされている。
するには、材料である合金中のCr量を高めることが有効
であり、一方湿食環境下での耐食性を改善するには、合
金中のCr量を高めることに加えて、さらにMoを積極的に
添加することが有効であるとされている。
【０００４】しかし、Moは高温還元雰囲気中での耐食性
に対しては却って有害な元素であるため、前述の石炭ガ
ス化プラントの加熱器管等に対しては、Moを添加する対
策は適用できないという問題がある。
に対しては却って有害な元素であるため、前述の石炭ガ
ス化プラントの加熱器管等に対しては、Moを添加する対
策は適用できないという問題がある。
【０００５】ところで、Ｖは、「W.T.Bakker and R.A.P
erkins: Corrosion NACE International Forum, Paper
No.525 (1989) 」 (以下、「従来技術」という) に記載
されているように、合金の湿食環境下での耐食性の改善
に有効であるとともに高温還元雰囲気中での耐高温腐食
特性の改善にも有効であるとされている。
erkins: Corrosion NACE International Forum, Paper
No.525 (1989) 」 (以下、「従来技術」という) に記載
されているように、合金の湿食環境下での耐食性の改善
に有効であるとともに高温還元雰囲気中での耐高温腐食
特性の改善にも有効であるとされている。
【０００６】しかし、従来は、多量のＶを添加したオー
ステナイト合金を高温で長時間使用した後における組織
安定性や高温強度に関する研究例は、殆ど見当たらず、
僅かに前記従来技術に前述の内容が記載されているに過
ぎない。
ステナイト合金を高温で長時間使用した後における組織
安定性や高温強度に関する研究例は、殆ど見当たらず、
僅かに前記従来技術に前述の内容が記載されているに過
ぎない。
【０００７】このように、これまで、高Ｖオーステナイ
ト合金の高温長時間使用後の組織安定性や高温強度に関
する研究例が殆どなく、かつ高温装置部材として適用さ
れていないのは、主として次のような理由によるものと
考えられる。すなわち、 高Ｖオーステナイト合金は酸化雰囲気下での耐食性に
劣ること、および 添加元素であるＶは、強力なフェライト生成元素であ
るとともにσ相等の金属間化合物の析出促進元素である
こと である。
ト合金の高温長時間使用後の組織安定性や高温強度に関
する研究例が殆どなく、かつ高温装置部材として適用さ
れていないのは、主として次のような理由によるものと
考えられる。すなわち、 高Ｖオーステナイト合金は酸化雰囲気下での耐食性に
劣ること、および 添加元素であるＶは、強力なフェライト生成元素であ
るとともにσ相等の金属間化合物の析出促進元素である
こと である。
【０００８】しかし、前述した石炭ガス化プラントの加
熱器管のような使用環境下では、上述したように、高Ｖ
オーステナイト合金の適用が不可欠となる。
熱器管のような使用環境下では、上述したように、高Ｖ
オーステナイト合金の適用が不可欠となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】高Ｖオーステナイト耐
熱合金の湿食環境下での耐食性の改善、および高温還元
雰囲気中での耐高温腐食特性の改善を図るためには、Ｖ
を極めて多量に添加する必要があり、合金の組織安定性
の確保と高温強度の改善とを共に実現することができる
対策を併せて実施する必要がある。
熱合金の湿食環境下での耐食性の改善、および高温還元
雰囲気中での耐高温腐食特性の改善を図るためには、Ｖ
を極めて多量に添加する必要があり、合金の組織安定性
の確保と高温強度の改善とを共に実現することができる
対策を併せて実施する必要がある。
【００１０】すなわち、Ｖは強力なフェライト生成元素
であるとともにσ相等の金属間化合物の析出促進元素で
あることから、高温長時間使用時には、組織安定性の確
保が大きな問題点となる。
であるとともにσ相等の金属間化合物の析出促進元素で
あることから、高温長時間使用時には、組織安定性の確
保が大きな問題点となる。
【００１１】さらに、Ｖは合金中のＣやＮとの親和力が
強いために多量のＶを添加すると、高温環境下での使用
中に多量のＶを含む炭窒化物が析出するため、耐食性の
確保の観点から必要とされる固溶Ｖ量が減少して耐食性
が劣化するとともに、固溶Ｖ量の減少によりクリープ破
断強度も長時間側で低下してしまうという問題もある。
強いために多量のＶを添加すると、高温環境下での使用
中に多量のＶを含む炭窒化物が析出するため、耐食性の
確保の観点から必要とされる固溶Ｖ量が減少して耐食性
が劣化するとともに、固溶Ｖ量の減少によりクリープ破
断強度も長時間側で低下してしまうという問題もある。
【００１２】このような高Ｖオーステナイト合金の有す
る問題、すなわち高温長時間使用後に、組織安定性や高
温強度が低下してしまうことに対する検討は、前記従来
技術においても何ら見出すことができなかった。
る問題、すなわち高温長時間使用後に、組織安定性や高
温強度が低下してしまうことに対する検討は、前記従来
技術においても何ら見出すことができなかった。
【００１３】一方、前述の石炭ガス化プラントの過熱器
管の場合、高強度耐熱鋼、耐熱合金管の表面にＶをコー
ティングした表面処理鋼管として適用することも考えら
れるが、この場合には高温装置の構造材料としてＶを表
面にコーティングした高強度耐熱鋼等を適用するには信
頼性や経済性の点で問題がある。
管の場合、高強度耐熱鋼、耐熱合金管の表面にＶをコー
ティングした表面処理鋼管として適用することも考えら
れるが、この場合には高温装置の構造材料としてＶを表
面にコーティングした高強度耐熱鋼等を適用するには信
頼性や経済性の点で問題がある。
【００１４】ここに、本発明の目的は、例えば石炭ガス
化プラントの過熱器管のように、HCl やH2S を含有する
500〜700 ℃の高温還元雰囲気中での優れた耐高温腐食
特性と、加熱器管の停止時の湿食環境下での優れた耐全
面腐食特性および耐ピッティング腐食特性とが要求され
る装置部材用として、単管として適用が可能な組織安定
性および高温強度に優れる高Ｖオーステナイト耐熱合金
を提供することにある。
化プラントの過熱器管のように、HCl やH2S を含有する
500〜700 ℃の高温還元雰囲気中での優れた耐高温腐食
特性と、加熱器管の停止時の湿食環境下での優れた耐全
面腐食特性および耐ピッティング腐食特性とが要求され
る装置部材用として、単管として適用が可能な組織安定
性および高温強度に優れる高Ｖオーステナイト耐熱合金
を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため種々検討を重ねた。前述したように、Ｖは
強力なフェライト生成元素であり、σ相等の金属間化合
物の析出を促進する元素であるとともに、強力な炭窒化
物形成元素であることから、従来合金では高温での使用
時に、多量のＶからなる炭窒化物や金属間化合物が析出
し、靱性低下の問題や固溶Ｖ量減少に伴うクリープ破断
強度低下の問題がある。
解決するため種々検討を重ねた。前述したように、Ｖは
強力なフェライト生成元素であり、σ相等の金属間化合
物の析出を促進する元素であるとともに、強力な炭窒化
物形成元素であることから、従来合金では高温での使用
時に、多量のＶからなる炭窒化物や金属間化合物が析出
し、靱性低下の問題や固溶Ｖ量減少に伴うクリープ破断
強度低下の問題がある。
【００１６】これらの公知事実に加えて、本発明者らは
さらに独自に検討を重ねた結果、 2.5重量％以上の多量のＶを含有するCr：23重量％以
上の高Crオーステナイト合金において、優れたクリープ
破断強度を確保するためには、少量のＢ、Zr、Ti、Nbの
１種または２種以上を含有することが有効であること、
および 高温使用時における、Ｖからなる炭窒化物の析出およ
びσ相等の金属間化合物の析出による靱性の低下の抑制
には、合金中のSi量の低下が有効であることという新規
知見を得た。 前述の公知事実および新規知見に基づいて、本発明者は
さらに検討を重ねた結果、本発明を完成した。
さらに独自に検討を重ねた結果、 2.5重量％以上の多量のＶを含有するCr：23重量％以
上の高Crオーステナイト合金において、優れたクリープ
破断強度を確保するためには、少量のＢ、Zr、Ti、Nbの
１種または２種以上を含有することが有効であること、
および 高温使用時における、Ｖからなる炭窒化物の析出およ
びσ相等の金属間化合物の析出による靱性の低下の抑制
には、合金中のSi量の低下が有効であることという新規
知見を得た。 前述の公知事実および新規知見に基づいて、本発明者は
さらに検討を重ねた結果、本発明を完成した。
【００１７】ここに、本発明の要旨とするところは、重
量％で、 Ｃ: 0.10％以下、 Si: 0.35％以下、 Mn: 1.5 ％以下、 Ｐ: 0.020 ％以下、 Ｓ: 0.005 ％以下、 Ni: 33.0〜60.0％、 Cr: 23.0〜28.0％、 Ｖ: 2.4 〜5.0 ％、 Al: 0.5 ％以下、 Ｎ: 0.05％以下 を含有し、かつ Ｂ:0.0010〜0.010％、Zr:0.010〜0.06％、 Ti:0.03 〜0.50％およびNb:0.05 〜1.0 ％ からなる群から選ばれた１種または２種以上 残部Feおよび不可避的不純物 から成る合金組成を有する組織安定性および高温強度に
優れる高Ｖオーステナイト耐熱合金である。
量％で、 Ｃ: 0.10％以下、 Si: 0.35％以下、 Mn: 1.5 ％以下、 Ｐ: 0.020 ％以下、 Ｓ: 0.005 ％以下、 Ni: 33.0〜60.0％、 Cr: 23.0〜28.0％、 Ｖ: 2.4 〜5.0 ％、 Al: 0.5 ％以下、 Ｎ: 0.05％以下 を含有し、かつ Ｂ:0.0010〜0.010％、Zr:0.010〜0.06％、 Ti:0.03 〜0.50％およびNb:0.05 〜1.0 ％ からなる群から選ばれた１種または２種以上 残部Feおよび不可避的不純物 から成る合金組成を有する組織安定性および高温強度に
優れる高Ｖオーステナイト耐熱合金である。
【００１８】
【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。な
お、本明細書においては特にことわりがない限り、
「％」は「重量％」を意味するものとする。まず、本発
明にかかる組織安定性および高温強度に優れる高Ｖオー
ステナイト耐熱合金の組成を限定する理由を説明する。
お、本明細書においては特にことわりがない限り、
「％」は「重量％」を意味するものとする。まず、本発
明にかかる組織安定性および高温強度に優れる高Ｖオー
ステナイト耐熱合金の組成を限定する理由を説明する。
【００１９】Ｃ: 0.10％以下 Ｃは、耐熱合金として必要な引張強度およびクリープ破
断強度を付与するために有効とされる元素であるが、過
剰に添加すると、Ｖからなる炭化物を多量に形成して固
溶Ｖ量の減少をもたらし、靱性の低下および耐食性の低
下をもたらす。そこで、Ｃ含有量は、0.10％以下と限定
する。
断強度を付与するために有効とされる元素であるが、過
剰に添加すると、Ｖからなる炭化物を多量に形成して固
溶Ｖ量の減少をもたらし、靱性の低下および耐食性の低
下をもたらす。そこで、Ｃ含有量は、0.10％以下と限定
する。
【００２０】Si:0.35 ％以下 Siは、脱酸剤として有効な元素であるが、本発明のよう
な高Cr−高Ｖオーステナイト合金では、Si含有量を0.35
％以下と抑制することにより、Ｖからなる炭窒化物や金
属間化合物の析出が大幅に抑制され、高温使用時の靱性
を著しく改善することができる。そこで、Si含有量は、
0.35％以下と限定する。
な高Cr−高Ｖオーステナイト合金では、Si含有量を0.35
％以下と抑制することにより、Ｖからなる炭窒化物や金
属間化合物の析出が大幅に抑制され、高温使用時の靱性
を著しく改善することができる。そこで、Si含有量は、
0.35％以下と限定する。
【００２１】Mn:1.5％以下 Mnは、脱酸剤として、または加工性の改善に有効な元素
として添加されるが、Siと同様に、高温使用時の靱性の
改善を図るため、Mn含有量は1.5 ％以下と限定する。
として添加されるが、Siと同様に、高温使用時の靱性の
改善を図るため、Mn含有量は1.5 ％以下と限定する。
【００２２】Ｐ、Ｓ:0.020％以下、0.005 ％以下 Ｐ、Ｓは、ともに溶接性の点から少ない含有量であるこ
とが望ましいが、著しい低減はコストの上昇をもたらす
とともに、Ｐ:0.020％以下、Ｓ:0.005％以下とすれば、
優れた溶接性を得ることができ、実用上何ら問題はな
い。そこで、Ｐ含有量は0.020 ％以下、Ｓ含有量は0.00
5 ％以下と限定する。
とが望ましいが、著しい低減はコストの上昇をもたらす
とともに、Ｐ:0.020％以下、Ｓ:0.005％以下とすれば、
優れた溶接性を得ることができ、実用上何ら問題はな
い。そこで、Ｐ含有量は0.020 ％以下、Ｓ含有量は0.00
5 ％以下と限定する。
【００２３】Ni:33.0 ％以上60.0％以下 Niは、オーステナイト組織の安定化に欠かすことができ
ない元素であり、本発明の場合には少なくとも33.0％以
上必要である。上限は、前述の組織の安定化の観点から
は特に限定する必要はないが、本発明では低Si化により
金属間化合物の析出を抑制していることおよびコストの
上昇を抑制する観点から60.0％を上限とした。そこで、
Ni含有量は、33.0％以上60.0％以下と限定する。
ない元素であり、本発明の場合には少なくとも33.0％以
上必要である。上限は、前述の組織の安定化の観点から
は特に限定する必要はないが、本発明では低Si化により
金属間化合物の析出を抑制していることおよびコストの
上昇を抑制する観点から60.0％を上限とした。そこで、
Ni含有量は、33.0％以上60.0％以下と限定する。
【００２４】Cr: 23.0％以上28.0％以下 Crは、高温還元雰囲気中および湿食環境下での耐食性の
改善に有効な元素であり、その効果を発揮させるために
は、23.0％以上含有させる必要がある。しかし、28.0％
を越えて含有すると、本発明のような高Ｖ含有オーステ
ナイト合金では加工性が極めて劣化し、かつ長時間使用
時のオーステナイト組織の安定化が困難となる。そこ
で、Cr含有量は、23.0％以上28.0％以下と限定する。
改善に有効な元素であり、その効果を発揮させるために
は、23.0％以上含有させる必要がある。しかし、28.0％
を越えて含有すると、本発明のような高Ｖ含有オーステ
ナイト合金では加工性が極めて劣化し、かつ長時間使用
時のオーステナイト組織の安定化が困難となる。そこ
で、Cr含有量は、23.0％以上28.0％以下と限定する。
【００２５】Ｖ: 2.4 ％以上5.0 ％以下 Ｖは、高温還元雰囲気中および湿食環境下での耐食性の
改善を図るためには、必須の元素であり、その効果を発
揮させるためには少なくとも2.4 ％以上含有する必要が
ある。なお、一般的に、Ｖはクリープ破断強度の改善に
も寄与する元素であるが、2.4 ％以上の範囲ではその効
果は小さい。そして、Ｖ含有量が5.0 ％を越えると加工
性や溶接性の劣化に加えて、高温使用時の靱性の劣化を
促進することとなる。そこで、Ｖ含有量は、2.4 ％以上
5.0 ％以下と限定する。
改善を図るためには、必須の元素であり、その効果を発
揮させるためには少なくとも2.4 ％以上含有する必要が
ある。なお、一般的に、Ｖはクリープ破断強度の改善に
も寄与する元素であるが、2.4 ％以上の範囲ではその効
果は小さい。そして、Ｖ含有量が5.0 ％を越えると加工
性や溶接性の劣化に加えて、高温使用時の靱性の劣化を
促進することとなる。そこで、Ｖ含有量は、2.4 ％以上
5.0 ％以下と限定する。
【００２６】Al: 0.5 ％以下 Alは、脱酸剤として有効な元素であるが、0.5 ％を越え
るとσ相等の金属間化合物の析出を促進し、靱性の低下
を生ずることとなる。そこで、Al含有量は、0.5 ％以下
と限定する。
るとσ相等の金属間化合物の析出を促進し、靱性の低下
を生ずることとなる。そこで、Al含有量は、0.5 ％以下
と限定する。
【００２７】Ｎ: 0.05％以下 Ｎは、Ｃに比較して固溶限が高いため、オーステナイト
組織の安定化に有効であるとともに、クリープ破断強度
の向上にも寄与する元素である。しかし、本発明のよう
な高Ｖ含有オーステナイト合金では、Ｖからなる窒化物
が析出するため、高温使用時における靱性低下の一因と
なる。本発明の場合、Ｎ含有量が0.05％以下では靱性低
下に特に悪影響を及ぼさないが0.05％を超えて添加する
と固溶化熱処理状態および使用中の窒化物析出量が急激
に増加して高温使用時の靱性低下や延性低下が著しくな
る。
組織の安定化に有効であるとともに、クリープ破断強度
の向上にも寄与する元素である。しかし、本発明のよう
な高Ｖ含有オーステナイト合金では、Ｖからなる窒化物
が析出するため、高温使用時における靱性低下の一因と
なる。本発明の場合、Ｎ含有量が0.05％以下では靱性低
下に特に悪影響を及ぼさないが0.05％を超えて添加する
と固溶化熱処理状態および使用中の窒化物析出量が急激
に増加して高温使用時の靱性低下や延性低下が著しくな
る。
【００２８】Ｂ、Zr、Ti、Nb:Ｂ、Zr、TiおよびNbは、
これらの１種または２種以上を添加することにより、ク
リープ破断強度の改善を図ることができる元素である。
すなわち、ＢおよびZrは、いずれも粒界を強化すると共
に粒内のＶ炭化物を微細化させ高温強度、特にクリープ
破断強度の改善に有効な元素である。この効果を発揮さ
せるためには、Ｂ:0.0010 ％以上、Zr:0.010％以上必要
であるが、Ｂ:0.010％超、Zr:0.06 ％超添加すると溶接
性が劣化してしまう。
これらの１種または２種以上を添加することにより、ク
リープ破断強度の改善を図ることができる元素である。
すなわち、ＢおよびZrは、いずれも粒界を強化すると共
に粒内のＶ炭化物を微細化させ高温強度、特にクリープ
破断強度の改善に有効な元素である。この効果を発揮さ
せるためには、Ｂ:0.0010 ％以上、Zr:0.010％以上必要
であるが、Ｂ:0.010％超、Zr:0.06 ％超添加すると溶接
性が劣化してしまう。
【００２９】一方、Ti、Nbは、M23C6 炭化物の微細化や
TiC 、NbC 等のMC型炭化物の微細析出に有効な元素であ
るために、クリープ破断強度の改善に寄与する。その効
果を発揮させるためには、Ti：0.03％以上、Nb：0.05％
以上必要であるが、Ti：0.5％超、Nb：1.0 ％超添加す
ると、再びクリープ破断強度が低下すると共に、高温使
用時にσ相等の金属間化合物の析出量が増加し、靱性が
低下する。
TiC 、NbC 等のMC型炭化物の微細析出に有効な元素であ
るために、クリープ破断強度の改善に寄与する。その効
果を発揮させるためには、Ti：0.03％以上、Nb：0.05％
以上必要であるが、Ti：0.5％超、Nb：1.0 ％超添加す
ると、再びクリープ破断強度が低下すると共に、高温使
用時にσ相等の金属間化合物の析出量が増加し、靱性が
低下する。
【００３０】そこで、Ｂ含有量は0.0010％以上0.010 ％
以下、Zr含有量は0.010％以上0.06％以下、Ti含有量は
0.03％以上0.50％以下、Nb含有量は0.05％以上1.0 ％以
下と限定する。
以下、Zr含有量は0.010％以上0.06％以下、Ti含有量は
0.03％以上0.50％以下、Nb含有量は0.05％以上1.0 ％以
下と限定する。
【００３１】以上の合金組成を有する本発明にかかる高
温強度に優れる高Ｖオーステナイト耐熱合金は、上記組
成の合金を溶製、造塊後、鍛造、押出、圧延等の熱間加
工を施し、さらには必要に応じて抽伸や圧延等の冷間加
工を行うことにろい管材、板材、棒材等の高温装置部材
に成形される。さらに、本発明を実施例を参照しながら
詳述するが、これはあくまでも本発明の例示であって、
これにより本発明が限定されるものではない。
温強度に優れる高Ｖオーステナイト耐熱合金は、上記組
成の合金を溶製、造塊後、鍛造、押出、圧延等の熱間加
工を施し、さらには必要に応じて抽伸や圧延等の冷間加
工を行うことにろい管材、板材、棒材等の高温装置部材
に成形される。さらに、本発明を実施例を参照しながら
詳述するが、これはあくまでも本発明の例示であって、
これにより本発明が限定されるものではない。
【００３２】
【実施例】表１および表２に示す組成の合金17kgを真空
高周波炉で溶製し、造塊、鍛造および冷間圧延を行っ
て、10mm厚の板材を得た。その後、1150℃に加熱してか
ら水冷することにより、固溶化熱処理を施して、表１お
よび表２に示す試料No.1ないし試料No.28 を得た。表１
および表２中の試料No.1ないし試料No.23 は本発明にか
かる合金であり、試料No.24 ないし試料No.28 は比較例
の合金である。
高周波炉で溶製し、造塊、鍛造および冷間圧延を行っ
て、10mm厚の板材を得た。その後、1150℃に加熱してか
ら水冷することにより、固溶化熱処理を施して、表１お
よび表２に示す試料No.1ないし試料No.28 を得た。表１
および表２中の試料No.1ないし試料No.23 は本発明にか
かる合金であり、試料No.24 ないし試料No.28 は比較例
の合金である。
【００３３】これらの試料について、クリープ破断特性
および高温使用後の組織安定性に関する検討を行った。
クリープ破断特性は、600 ℃、23kgf/mm2 および650
℃、14kgf/mm2 でのクリープ破断試験を行って評価し
た。また、組織安定性は、700 ℃で3000hr時効処理を施
した各試料について、０℃でのシャルピー衝撃試験を行
うことにより評価した。これらの結果を表１および表２
にまとめて示す。
および高温使用後の組織安定性に関する検討を行った。
クリープ破断特性は、600 ℃、23kgf/mm2 および650
℃、14kgf/mm2 でのクリープ破断試験を行って評価し
た。また、組織安定性は、700 ℃で3000hr時効処理を施
した各試料について、０℃でのシャルピー衝撃試験を行
うことにより評価した。これらの結果を表１および表２
にまとめて示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】また、クリープ破断時間とＢ、Zr、Ti、Nb
量との関係を図１ないし図４に、時効後の衝撃値とSi量
との関係を図５にそれぞれ示す。図中の数字は試料No.
をそれぞれ示す。図１ないし図４から明らかなように、
本発明のような高Cr−高Ｖオーステナイト合金のクリー
プ破断寿命の改善に、Ｂ、Zr、TiおよびNbからなる群か
ら選ばれた１種または２種以上を添加することが極めて
有効であることがわかる。
量との関係を図１ないし図４に、時効後の衝撃値とSi量
との関係を図５にそれぞれ示す。図中の数字は試料No.
をそれぞれ示す。図１ないし図４から明らかなように、
本発明のような高Cr−高Ｖオーステナイト合金のクリー
プ破断寿命の改善に、Ｂ、Zr、TiおよびNbからなる群か
ら選ばれた１種または２種以上を添加することが極めて
有効であることがわかる。
【００３７】なお、クリープ破断寿命に及ぼすNi量の影
響は、試料No.1ないし試料No.4の比較でわかるように、
本発明の範囲内では特に認められない。一方、本発明の
特徴の一つである低Si化による時効後の靱性の向上につ
いては、図５に示した本発明にかかる試料No.1、試料N
o.8および試料No.9と比較例である試料No.28 との比較
で明らかなように、本発明のようにＶを多量に含有する
高Crオーステナイト合金においては、合金中のSi量を0.
35％以下に抑制することにより、靱性が大幅に改善され
ることがわかる。このように、本実施例により、本発明
の効果が明らかである。
響は、試料No.1ないし試料No.4の比較でわかるように、
本発明の範囲内では特に認められない。一方、本発明の
特徴の一つである低Si化による時効後の靱性の向上につ
いては、図５に示した本発明にかかる試料No.1、試料N
o.8および試料No.9と比較例である試料No.28 との比較
で明らかなように、本発明のようにＶを多量に含有する
高Crオーステナイト合金においては、合金中のSi量を0.
35％以下に抑制することにより、靱性が大幅に改善され
ることがわかる。このように、本実施例により、本発明
の効果が明らかである。
【００３８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、優
れたクリープ破断強度と時効後の組織安定性とを有する
高Cr−高Ｖオーステナイト合金が提供される。したがっ
て、本発明にかかる合金は、石炭ガス化プラントの加熱
器管のような高温高還元ガス雰囲気と湿食環境下の両雰
囲気で使用される高温装置用高強度構造部材として広く
使用することができる。かかる効果を有する本発明の意
義は極めて著しい。
れたクリープ破断強度と時効後の組織安定性とを有する
高Cr−高Ｖオーステナイト合金が提供される。したがっ
て、本発明にかかる合金は、石炭ガス化プラントの加熱
器管のような高温高還元ガス雰囲気と湿食環境下の両雰
囲気で使用される高温装置用高強度構造部材として広く
使用することができる。かかる効果を有する本発明の意
義は極めて著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の試験結果を示すグラフであり、具体的
にはクリープ破断時間とＢとの関係を示したグラフであ
る。
にはクリープ破断時間とＢとの関係を示したグラフであ
る。
【図２】実施例の試験結果を示すグラフであり、具体的
にはクリープ破断時間とZrとの関係を示したグラフであ
る。
にはクリープ破断時間とZrとの関係を示したグラフであ
る。
【図３】実施例の試験結果を示すグラフであり、具体的
にはクリープ破断時間とTiとの関係を示したグラフであ
る。
にはクリープ破断時間とTiとの関係を示したグラフであ
る。
【図４】実施例の試験結果を示すグラフであり、具体的
にはクリープ破断時間とNbとの関係を示したグラフであ
る。
にはクリープ破断時間とNbとの関係を示したグラフであ
る。
【図５】時効後の０℃での衝撃値と合金中とのSi量との
関係を示したグラフである。
関係を示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木原 重光 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 ウエイト・ティ・バッカー アメリカ合衆国95070、カリフォルニア州、 サラトガ、メリブロック・ドライブ、 19948
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ: 0.10％以下、 Si: 0.35％以下、 Mn: 1.5 ％以下、 Ｐ: 0.020 ％以下、 Ｓ: 0.005 ％以下、 Ni: 33.0〜60.0％、 Cr: 23.0〜28.0％、 Ｖ: 2.4 〜5.0 ％、 Al: 0.5 ％以下、 Ｎ: 0.05％以下 を含有し、かつ Ｂ:0.0010〜0.010％、Zr:0.010〜0.06％、 Ti:0.03 〜0.50％およびNb:0.05 〜1.0 ％ からなる群から選ばれた１種または２種以上 残部Feおよび不可避的不純物 から成る合金組成を有する組織安定性および高温強度に
優れる高Ｖオーステナイト耐熱合金。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07-848026 | 1992-03-09 | ||
| US07/848,026 US5211911A (en) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | High vanadium austenitic heat resistant alloy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0617183A true JPH0617183A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=25302142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4326833A Withdrawn JPH0617183A (ja) | 1992-03-09 | 1992-12-07 | 高ｖオーステナイト耐熱合金 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5211911A (ja) |
| EP (1) | EP0561488A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0617183A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6340825B1 (en) | 1997-08-21 | 2002-01-22 | Hitachi, Ltd. | Method of designing semiconductor integrated circuit device and semiconductor integrated circuit device |
| KR20210052772A (ko) * | 2019-10-31 | 2021-05-11 | 한국조선해양 주식회사 | 하이 엔트로피 Ni-Fe-Cr계 합금 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1210607A (en) * | 1967-07-17 | 1970-10-28 | Int Nickel Ltd | Articles or parts of nickel-chromium or nickel-chromium-iron alloys |
| US3565611A (en) * | 1968-04-12 | 1971-02-23 | Int Nickel Co | Alloys resistant to corrosion in caustic alkalies |
| US3573901A (en) * | 1968-07-10 | 1971-04-06 | Int Nickel Co | Alloys resistant to stress-corrosion cracking in leaded high purity water |
| US4035182A (en) * | 1970-07-14 | 1977-07-12 | Sumitomo Metal Industries Ltd. | Ni-Cr-Fe alloy having an improved resistance to stress corrosion cracking |
| US4400209A (en) * | 1981-06-10 | 1983-08-23 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Alloy for making high strength deep well casing and tubing having improved resistance to stress-corrosion cracking |
| DE3382433D1 (de) * | 1982-11-10 | 1991-11-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Nickel-chromlegierung. |
-
1992
- 1992-03-09 US US07/848,026 patent/US5211911A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-12-07 JP JP4326833A patent/JPH0617183A/ja not_active Withdrawn
-
1993
- 1993-01-21 EP EP19930300430 patent/EP0561488A3/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6340825B1 (en) | 1997-08-21 | 2002-01-22 | Hitachi, Ltd. | Method of designing semiconductor integrated circuit device and semiconductor integrated circuit device |
| US6611943B2 (en) | 1997-08-21 | 2003-08-26 | Hitachi, Ltd. | Method of designing semiconductor integrated circuit device and semiconductor integrated circuit device |
| KR20210052772A (ko) * | 2019-10-31 | 2021-05-11 | 한국조선해양 주식회사 | 하이 엔트로피 Ni-Fe-Cr계 합금 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0561488A3 (en) | 1993-11-03 |
| US5211911A (en) | 1993-05-18 |
| EP0561488A2 (en) | 1993-09-22 |
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