JPH06248378A - 超耐食Ni基合金 - Google Patents
超耐食Ni基合金Info
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- JPH06248378A JPH06248378A JP5783593A JP5783593A JPH06248378A JP H06248378 A JPH06248378 A JP H06248378A JP 5783593 A JP5783593 A JP 5783593A JP 5783593 A JP5783593 A JP 5783593A JP H06248378 A JPH06248378 A JP H06248378A
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Abstract
性や耐食性を劣化するσ相やμ相の金属間化合物の析出
を抑えCr+Moの量を増加し、Mo、Cuを均一微細に固溶さ
せミクロ偏析を抑え、塑性加工時の疵発性の少い超耐食
Ni基合金の提供。 【構成】 ミクロ偏析の少ない均一微細な凝固組織(図
1参照)の超耐食Ni基合金アトマイズ粉末を加工性良好
なカプセルに充填し、熱間押出のみ、冷間静水圧プレス
と熱間押出、熱間静水圧プレスと熱間押出、熱間静水圧
プレスと鍛造または圧延の固化工程により超耐食Ni基合
金を得る。超耐食Ni基合金アトマイズ粉末は、C:0.03%
以下、Si:0.1% 以下、Mn:1.00%以下、Cr:19 〜24% 、M
o:15 〜21%、W:1 〜5%、V:0.01〜0.5%、Fe:1〜5%、Al:
0.01 〜0.5%、N:0.02〜0.1%であり、0.5%以下のTi及び
0.5%以下のNbのいずれか1種または2種と残部Niおよ
び不可避的不純物で、35% ≦Cr+Mo≦45% の範囲とし、
または、これにCu:1〜4%を含有する。
Description
た超耐食Ni基合金に関するものであり、各種腐食環境
下、特に過酷な腐食環境下で非常に良好な耐食性、耐孔
食性及び溶接性を有するNi基合金に関するものであ
る。
は各種腐食、特に隙間腐食及び塩化物を有する孔食に対
して非常に優れた耐食性を示すことで知られており、石
油化学プラント等、局部腐食性が要求される各種環境下
で広く使用されている。
ては、凝固時にマクロ的に中心偏析やV偏析が発生し、
マクロ的な材質の不均質が生じ、また、Cr+Mo量が
多くなると好ましくない化合物(例えばσ相やμ相等)
を形成するため、熱間加工性が劣化し、かつ、耐食性が
劣化するため均一な腐食度が得られない。そのため、C
r+Mo量は多くとも40%以下、好ましくは35%以
下に制限せざるをえない状態であった。また、Mo含有
量が多くなり高い変形抵抗及び乏しい延性により、製造
性も問題となる。
ロセスにおけるNi基超合金の問題点を解消した超耐食
Ni基合金を提供することで、溶製プロセスにおける凝
固時のマクロ偏析を極めて少くし、Cr+Moの量を溶
製プロセスでは添加できなかったレベルまで増加しても
好ましくない化合物、例えば熱間加工性及び冷間加工性
を劣化させるσ相や偏析に起因して耐食性を劣化させる
μ相等の金属間化合物、の析出を抑制し、また、ミクロ
的に偏析し易いMo、Cu等を均一に微細に固溶させて
ミクロ偏析の発生を抑え、また、塑性加工における疵の
発性を減少して歩留りを向上した超耐食Ni基合金を提
供することである。
めの手段は、ガス噴霧ないし水噴霧により急冷凝固させ
ることにより得られたミクロ偏析の非常に少ない均一微
細な凝固組織の下記の化学成分の超耐食Ni基合金アト
マイズ粉末を加工性の良好な材質のカプセル、例えば軟
鋼のカプセル、に充填した充填体を熱間押出し単独、冷
間静水圧プレスまたは熱間静水圧プレスと熱間押出しの
組合せ、若しくは熱間静水圧プレスと鍛造または圧延の
組合わせのいずれかの固化工程(この一連のプロセス
を、粉末プロセスと称す。)によって固化成形して成る
超耐食Ni基合金である。
化学成分は、重量%で、C:0.03%以下、Si:
0.1%以下、Mn:1.00%以下、Cr:19〜2
4%、Mo:15〜21%、W:1〜5%、V:0.0
1〜0.5%、Fe:1〜5%、Al:0.01〜0.
5%、N:0.02〜0.1%であり、0.5%以下の
Ti及び0.5%以下のNbのいずれか1種または2種
を含有し残部Niおよび不可避的不純物からなり、35
%≦Cr+Mo≦45%の範囲となることを特徴とし、
または、以上の超耐食Ni基合金アトマイズ粉末の化学
成分に追加してCu:1〜4%を含有するものである。
水噴霧により急冷凝固させることによりミクロ偏析の非
常に少ない均一微細な凝固組織の超耐食Ni基合金アト
マイズ粉末を用いて、粉末プロセスにより固化成形して
得たものであるので、溶製プロセスによるマクロ偏析は
発生せず、またσ相やμ相等の好ましくない金属間化合
物の析出が抑えられ、Cr+Moの添加量が増加でき耐
食性が非常に向上している。また、粉末プロセスによる
ので、ミクロ的に偏析し易いMo、Cu等も容易に均一
微細に固溶させることができ、諸特性が向上している。
加理由および限定理由を以下に述べる。
により耐食性は劣化するので、極力低減する方が望まし
い。0.03%を超えると炭化物の析出によって耐食性
への悪影響が出始めるため、0.03%以下に制限す
る。
前述した好ましくない化合物の形成を促進するため、
0.03%以下に制限する。
えて含有した場合、耐孔食性を劣化させるので。1%以
下とする。
あり、特に酸化性雰囲気での耐食性を付与するのに効果
がある。このような効果を維持するには、19%のCr
量が必要であり、19%未満では所望の耐食性は得られ
ない。一方、24%を超えると前述した好ましくない化
合物が、特により多いMo量及びN量で形成され、塑性
加工性及び耐食性を劣化させる。従って、Cr量は19
〜24%に限定する。
のに効果があり、また、還元性雰囲気での耐食性を付与
するのに効果がある。これらの効果はMoが12%以上
で発揮されるが、好ましくは15%以上であることが望
ましい。12%未満ではこれらの効果が減少してしま
う。また、過剰に添加すると前述した好ましくない化合
物の形成を促進し、塑性加工性及び耐食性を劣化させ
る。従って、15〜21%に限定する。
る元素である。この効果は1%以上で現れるが、特に2
%程度以上になるとその効果が大きい。しかし、5%を
超えて添加すると、前述したような好ましくない化合物
の形成を促進し、塑性加工性及び耐食性を劣化させるの
で、1〜5%に限定する。
る効果がある。その効果は0.01%以上で現れるが
0.5%以上添加してもあまり効果は望めない。従っ
て、0.01〜0.5%に限定する。
であり、また、低価格の添加元素であるため数%含有さ
せることによって材料の低廉化をはかれる。しかし、5
%を超えると耐食性に悪影響を及ぼすため1〜5%とす
る。
また、微細な窒化物を形成し素地の強化及び結晶粒の粗
大化を抑制する。0.01%未満ではその効果は少な
く、0.5%を超えると効果が飽和するため0.01〜
0.5%に限定する。
効果があり、0.02%未満では効果は少ない。しか
し、過剰に添加すると、前述した好ましくない化合物の
形成を促進させ塑性加工性及び耐食性を劣化させる。そ
のため0.02〜0.1%に限定する。
上させる効果があるが、過剰に存在すると前述した好ま
しくない化合物の形成を促進し塑性加工性及び耐食性を
劣化させる。0.5%以下であれば特性に与える影響は
問題ない。
果があり、特に耐硫酸性を必要とする場合に添加する。
1%以上でその効果が現れれるが、4%を超えると熱間
加工性に悪影響を与えるため、1〜4%に限定する。
由は、従来使用されている溶製プロセスで作製された合
金は、Cr+Mo量が約35%以上になると凝固時の偏
析等に起因し、前述した好ましくない化合物が形成され
易くなる。しかし、粉末プロセスにおいては、アトマイ
ズ時に急冷凝固することによってミクロ偏析の非常に少
ない均一微細な凝固組織を呈した合金粉末を製造するこ
とにより、前述した好ましくない化合物の形成を抑制で
きるため、更に高Cr、高Mo化することができるた
め、従来溶製プロセスでは到達できなかったCr+Mo
量レベルまで添加できることを見いだした。しかし、4
5%を超えると粉末プロセスにおいても好ましくない化
合物の形成がおこりやすくなるため45%以下に限定す
る。
の化学成分を示す。A1〜A11までが本発明の合金で
あり、B12〜B16までが比較合金、C17〜C19
が従来合金である。従来合金のC17はハステロイC−
276、C18はハステロイC−22、C19はNCF
625である。
基合金は以下のプロセスで製造した。即ち、真空溶解に
より100kgの溶解母材を作製し、その母材を再度溶
解しアトマイズして表1に示す化学成分の合金粉末を製
造した。製造された合金粉末を粒径500μm以下に分
級し、加工性の良好な外形149mmのカプセルに充填
し、真空脱気を行い1×10-1Torr程度とし、その後封
口し粉末を充填した充填体を作製した。これら充填体を
真空脱気後、一部は冷間静水圧プレス、一部は熱間静水
圧プレスした。次いでこれら充填体を雰囲気炉にて11
00〜1250℃に均一加熱を行い、熱間押出にて外形
50mmの棒状の固化成形体を作製した。また熱間静水
圧プレスしたものは熱間鍛造および熱間圧延した。その
後、酸洗にてカプセルを溶解除去し、1160℃にて固
溶化処理を行い、最終的に種々の腐食試験に必要とされ
る試験片形状に加工した。
に、ASTM G28試験A法において試験を行った。
また、別の試験において酸化性雰囲気での耐食性を調査
するためにASTM G28 B法において試験を行っ
た。また、別の試験において試験片は還元性雰囲気での
耐食性を調査した。各試験片は30%硫酸沸騰溶液中で
24時間浸漬し腐食試験を行った。
しくない化合物の有無を示す。ASTM G28 A法
において本発明の合金は、従来合金のC17(ハステロ
イC−276)より非常に優れており、C18(ハステ
ロイC−22)及びC19(NCF625)と同レベル
である。好ましくない化合物を形成した比較合金B1
2、B13及びB14は高い腐食速度を示しており、B
15及びB16は耐食性が十分でない。このことは、好
ましくない化合物の形成により耐食性が劣化し、又Cr
量が約18%以下では十分な耐食性が得られないことを
示している。
8 B法においては従来合金C19(NCF625)は
C量が多いにも拘わらず非常に高い腐食速度の値を示す
が、本発明の合金は非常に良好な耐食性を示し、従来合
金の中で最も良好なC18(ハステロイC−22)より
優れている。しかし、好ましくない化合物を形成すれば
耐食性が劣化することがわかる。
酸溶液にて沸騰24時間浸漬させた結果、比較合金B1
2、B13、B14と比べて発明合金が非常に優れた耐
食性を示している。また、Cuを添加した本発明の合金
A10及びA11は低いMo含有量にも拘わらず良好な
耐硫酸性を示しており、Cuの添加によって耐硫酸性が
向上していることがわかる。
優劣があったが、本発明の合金は各腐食試験において、
従来最も良好な耐食性を示す合金の特性を全て兼ね備え
ている合金であることがわかる。
何ら遜色はない。
溶製プロセスでは到達できなかったCr+Mo量レベル
まで添加しても粉末プロセスで製造した固化成形体に
は、好ましくない化合物の形成が無いことがわかる。し
かし、粉末プロセスにおいてCr+Mo量が45%を超
えると好ましくない化合物の形成が確認され、また、よ
り多いNを含有した場合、Cr+Mo量が45%以下で
も好ましくない化合物の形成が確認されることより、過
剰なN添加は避けなければならない。
処理状態、及び、図1の(b)に好ましくない化合物を
形成した比較合金B12の代表的ミクロ組織の倍率10
0倍の顕微鏡写真を示す。本発明の合金A9は好ましく
ない化合物の析出は観察されず、従来合金と同様、健全
なオーステナイト組織を呈している。比較合金B12は
粒内及び粒界を問わず全面に好ましくない化合物が析出
し、硬さはHRC30程度に硬化し脆くなっている。
9と従来合金C17(ハステロイC−276)の10%
塩酸沸騰6時間試験後の腐食試験片の表面粗さを測定し
た結果を示す。従来合金C17(ハステロイC−27
6)は市販の合金を使用し、いずれの試験片も表面を3
μmバフにて仕上げた。本発明の合金A9は従来合金C
17(ハステロイC−276)に比べて腐食面の粗さが
小さいことがわかる。このことは、本発明の合金(粉末
プロセス)が従来合金(溶製プロセス)より偏析が少な
く均一微細な組織を呈しているためと考えられ、実機環
境下において使用年月が長くなるにしたがって腐食面の
粗さに有意差が発生し、本発明の合金の優位性が更に大
きくなると考えられる。
i基合金は好ましくない化合物の析出もなく微細な均一
組織をしており、従来の溶製プロセスによる耐食Ni基
合金と比較して、極めて優れた耐食性、耐孔食性を有
し、また溶接性も遜色無い。
(b)は好ましくない化合物を形成した比較合金B12
の代表的ミクロ組織のそれぞれれ倍率100倍の顕微鏡
写真を示す。
時間試験後の腐食試験片の表面粗さの測定結果、(b)
は従来合金C17(ハステロイC−276)の10%塩
酸沸騰6時間試験後の腐食試験片の表面粗さの測定結果
を示すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項1】 ガス噴霧または水噴霧による下記化学成
分の超耐食Ni基合金アトマイズ粉末を加工性の良好な
カプセルに充填した充填体を固化工程により固化成形し
て成る超耐食Ni基合金。重量%で、C:0.03%以
下、Si:0.1%以下、Mn:1.00%以下、C
r:19〜24%、Mo:15〜21%、W:1〜5
%、V:0.01〜0.5%、Fe:1〜5%、Al:
0.01〜0.5%、N:0.02〜0.1%であり、
0.5%以下のTi及び0.5%以下のNbのいずれか
1種または2種を含有し残部Niおよび不可避的不純物
からなり、35%≦Cr+Mo≦45%の範囲となるこ
とを特徴とする化学成分。 - 【請求項2】 請求項1における超耐食Ni基合金アト
マイズ粉末の化学成分は、Cu:1〜4%を、さらに含
有することを特徴とする請求項1記載の超耐食Ni基合
金。 - 【請求項3】 固化工程が熱間押出し単独であることを
特徴とする請求項1または請求項2記載の超耐食Ni基
合金。 - 【請求項4】 固化工程が冷間静水圧プレスと熱間押出
しの組合せであることを特徴とする請求項1または請求
項2記載の超耐食Ni基合金。 - 【請求項5】 固化工程が熱間静水圧プレスと熱間押出
しの組合せであることを特徴とする請求項1または請求
項2記載の超耐食Ni基合金。 - 【請求項6】 固化工程が熱間静水圧プレスと鍛造また
は圧延の組合せであることを特徴とする請求項1または
請求項2記載の超耐食Ni基合金。
Priority Applications (1)
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JP5057835A JP2793462B2 (ja) | 1993-02-23 | 1993-02-23 | 超耐食Ni基合金 |
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Publications (2)
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JPH06248378A true JPH06248378A (ja) | 1994-09-06 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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