JPH07316701A - 高耐摩耗性および高強度を有する耐食性窒化物分散型Ni基鋳造合金 - Google Patents
高耐摩耗性および高強度を有する耐食性窒化物分散型Ni基鋳造合金Info
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- JPH07316701A JPH07316701A JP6108788A JP10878894A JPH07316701A JP H07316701 A JPH07316701 A JP H07316701A JP 6108788 A JP6108788 A JP 6108788A JP 10878894 A JP10878894 A JP 10878894A JP H07316701 A JPH07316701 A JP H07316701A
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- Japan
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- high strength
- high wear
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高耐摩耗性および高強度を有する耐食性窒化
物分散型Ni基鋳造合金を提供する。 【構成】 Ni基鋳造合金が、重量%で、Cr:17〜
35%、Mo:6〜35%、Ta:1.0〜8%、N:
0.1超〜0.5%、Si:0.3超〜5%を含有し、
さらに必要に応じてFe:0.5〜6%、Mn:0.5
〜3%、B:0.001〜0.1%、Zr:0.001
〜0.1%、Ca:0.001〜0.1%、Nb:0.
1〜1%、W:0.1〜4%およびCu:0.1〜4%
のうちの1種または2種以上を含有し、残りがNiおよ
び不可避不純物からなることを特徴とする高耐摩耗性お
よび高強度を有する耐食性窒化物分散型Ni基鋳造合金
からなる。
物分散型Ni基鋳造合金を提供する。 【構成】 Ni基鋳造合金が、重量%で、Cr:17〜
35%、Mo:6〜35%、Ta:1.0〜8%、N:
0.1超〜0.5%、Si:0.3超〜5%を含有し、
さらに必要に応じてFe:0.5〜6%、Mn:0.5
〜3%、B:0.001〜0.1%、Zr:0.001
〜0.1%、Ca:0.001〜0.1%、Nb:0.
1〜1%、W:0.1〜4%およびCu:0.1〜4%
のうちの1種または2種以上を含有し、残りがNiおよ
び不可避不純物からなることを特徴とする高耐摩耗性お
よび高強度を有する耐食性窒化物分散型Ni基鋳造合金
からなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高耐摩耗性および高
強度を有する耐食性に優れたNi基鋳造合金に関するも
のである。
強度を有する耐食性に優れたNi基鋳造合金に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、化学・製錬プラント等
で、硫酸や塩酸下で、鉱石等のスラリー溶解装置の構造
部材である攪はん棒等の製造には、耐摩耗性、強度並び
に耐食性が要求されることから、特公平2−57138
号公報に記載されている様な耐食性Ni基合金を初め、
その他多くの耐食性Ni基合金が用いられている。
で、硫酸や塩酸下で、鉱石等のスラリー溶解装置の構造
部材である攪はん棒等の製造には、耐摩耗性、強度並び
に耐食性が要求されることから、特公平2−57138
号公報に記載されている様な耐食性Ni基合金を初め、
その他多くの耐食性Ni基合金が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、上記の
耐食性Ni基合金が利用される産業分野において、省エ
ネルギー化への要請は強く、より過酷な条件下での使用
が広がっており、このためにより高い耐摩耗性、強度並
びに耐食性が要求されるが、しかし上記の従来の耐食性
Ni基合金では、前記特性のうちのいずれかの特性を満
するものがないため、これに充分に対応することが出来
ないのが現状である。
耐食性Ni基合金が利用される産業分野において、省エ
ネルギー化への要請は強く、より過酷な条件下での使用
が広がっており、このためにより高い耐摩耗性、強度並
びに耐食性が要求されるが、しかし上記の従来の耐食性
Ni基合金では、前記特性のうちのいずれかの特性を満
するものがないため、これに充分に対応することが出来
ないのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述の観点から、高耐摩耗性と高強度を具備し、かつ優
れた耐食性をも合せ持つNi基合金を開発すべく研究を
行った結果、Ni基合金を、重量%(以下、%は重量%
を示す)で、Cr:17〜35%、Mo:6〜35%、
Ta:1.0〜8%、N:0.1超〜0.5%、Si:
0.3超〜5%を含有し、さらに必要に応じて、Fe:
0.01〜6%、Mn:0.1〜3%、B:0.001
〜0.1%、Zr:0.001〜0.1%、Ca:0.
001〜0.1%、Nb:0.1〜1%、W:0.1〜
4%およびCu:0.1〜4%のうちの1種または2種
以上を含有し、残りがNiおよび不可避不純物からなる
組成とし、熱処理により高硬度を有する窒化物が素地中
に微細に分散析出した組織を有するもので構成すると、
この結果のNi基合金は、前記の分散析出した窒化物に
より、高耐摩耗性と高強度を具備すると共に、析出窒化
物が耐食性を低下させることがないため、高耐摩耗性お
よび高強度を有する耐食性Ni基鋳造合金になり得ると
の知見を得たのである。
上述の観点から、高耐摩耗性と高強度を具備し、かつ優
れた耐食性をも合せ持つNi基合金を開発すべく研究を
行った結果、Ni基合金を、重量%(以下、%は重量%
を示す)で、Cr:17〜35%、Mo:6〜35%、
Ta:1.0〜8%、N:0.1超〜0.5%、Si:
0.3超〜5%を含有し、さらに必要に応じて、Fe:
0.01〜6%、Mn:0.1〜3%、B:0.001
〜0.1%、Zr:0.001〜0.1%、Ca:0.
001〜0.1%、Nb:0.1〜1%、W:0.1〜
4%およびCu:0.1〜4%のうちの1種または2種
以上を含有し、残りがNiおよび不可避不純物からなる
組成とし、熱処理により高硬度を有する窒化物が素地中
に微細に分散析出した組織を有するもので構成すると、
この結果のNi基合金は、前記の分散析出した窒化物に
より、高耐摩耗性と高強度を具備すると共に、析出窒化
物が耐食性を低下させることがないため、高耐摩耗性お
よび高強度を有する耐食性Ni基鋳造合金になり得ると
の知見を得たのである。
【0005】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、Cr:17〜35%、Mo:6〜3
5%、Ta:1.0〜8%、N:0.1超〜0.5%、
Si:0.3超〜5%を含有し、さらに必要に応じて、
Fe:0.01〜6%、Mn:0.1〜3%、B:0.
001〜0.1%、Zr:0.001〜0.1%、C
a:0.001〜0.1%、Nb:0.1〜1%、W:
0.1〜4%およびCu:0.1〜4%のうちの1種ま
たは2種以上を含有し、残りがNiおよび不可避不純物
からなる高耐摩耗性および高強度を有する耐食性窒化物
分散型Ni基鋳造合金に特徴を有するものである。
れたものであって、Cr:17〜35%、Mo:6〜3
5%、Ta:1.0〜8%、N:0.1超〜0.5%、
Si:0.3超〜5%を含有し、さらに必要に応じて、
Fe:0.01〜6%、Mn:0.1〜3%、B:0.
001〜0.1%、Zr:0.001〜0.1%、C
a:0.001〜0.1%、Nb:0.1〜1%、W:
0.1〜4%およびCu:0.1〜4%のうちの1種ま
たは2種以上を含有し、残りがNiおよび不可避不純物
からなる高耐摩耗性および高強度を有する耐食性窒化物
分散型Ni基鋳造合金に特徴を有するものである。
【0006】この発明のNi基鋳造合金の成分組成を上
記の範囲に限定した理由を説明する。
記の範囲に限定した理由を説明する。
【0007】(a)Cr Cr成分には、素地に固溶して耐食性を向上させると同
時に、素地に微細に分散した窒化物(Cr2 N)を形成
し、硬さおよび強度を高める作用があり、この窒化物は
耐食性を低下せしめることがないが、その含有量が17
%未満では、上記所望の作用効果が得られず、一方その
含有量が、35%を越えると、強度を低下させることか
ら、その含有量を17〜35%、望ましくは17〜25
%に定めた。
時に、素地に微細に分散した窒化物(Cr2 N)を形成
し、硬さおよび強度を高める作用があり、この窒化物は
耐食性を低下せしめることがないが、その含有量が17
%未満では、上記所望の作用効果が得られず、一方その
含有量が、35%を越えると、強度を低下させることか
ら、その含有量を17〜35%、望ましくは17〜25
%に定めた。
【0008】(b)Mo Mo成分には、素地に固溶して耐食性及び強度を向上さ
せる作用があるが、その含有量が6%未満では、上記所
望の作用効果が得られず、一方その含有量が35%を越
えると、溶湯の流動性が著しく低下し、鋳造欠陥が発生
し易くなることから、その含有量を6〜35%、望まし
くは17〜25%に定めた。
せる作用があるが、その含有量が6%未満では、上記所
望の作用効果が得られず、一方その含有量が35%を越
えると、溶湯の流動性が著しく低下し、鋳造欠陥が発生
し易くなることから、その含有量を6〜35%、望まし
くは17〜25%に定めた。
【0009】(c)Ta Ta成分には、素地に固溶し、腐食環境下で、素地表面
に、ち密な不働態酸化物皮膜を生成促進させ、耐食性を
一段と向上させる作用があり、また窒化物(TaN)を
形成し、硬さおよび強度を高める作用があるが、その含
有量が1.0%未満では、上記所望の作用効果が得られ
ず、一方その含有量が8%を越えると、溶湯の流動性が
低下するので、その含有量を1.0〜8%、望ましくは
1.1〜3.5%に定めた。
に、ち密な不働態酸化物皮膜を生成促進させ、耐食性を
一段と向上させる作用があり、また窒化物(TaN)を
形成し、硬さおよび強度を高める作用があるが、その含
有量が1.0%未満では、上記所望の作用効果が得られ
ず、一方その含有量が8%を越えると、溶湯の流動性が
低下するので、その含有量を1.0〜8%、望ましくは
1.1〜3.5%に定めた。
【0010】(d)N N成分を、一定量以上添加するとCrやTaと反応し
て、微細に分散したCr 2 NおよびTaN相の窒化物を
形成して、合金の硬さおよび強度を著しく向上させる作
用があるが、その含有量が0.1%以下では、上記所望
の作用効果が得られず、一方その含有量が0.5%を越
えると、粗大な窒化物が析出するようになり、耐食性を
低下させることから、その含有量を0.1超〜0.5
%、望ましくは0.1超〜0.2%に定めた。
て、微細に分散したCr 2 NおよびTaN相の窒化物を
形成して、合金の硬さおよび強度を著しく向上させる作
用があるが、その含有量が0.1%以下では、上記所望
の作用効果が得られず、一方その含有量が0.5%を越
えると、粗大な窒化物が析出するようになり、耐食性を
低下させることから、その含有量を0.1超〜0.5
%、望ましくは0.1超〜0.2%に定めた。
【0011】(e)Si Si成分は、溶湯の脱酸のために不可欠で、溶湯の流動
性を著しく向上させる作用があるが、その含有量が0.
3%以下では、上記所望の作用効果が得られず、一方そ
の含有量が5%を越えると、強度を低下せしめることか
ら、その含有量を0.3超〜5%、望ましくは0.5〜
2%に定めた。
性を著しく向上させる作用があるが、その含有量が0.
3%以下では、上記所望の作用効果が得られず、一方そ
の含有量が5%を越えると、強度を低下せしめることか
ら、その含有量を0.3超〜5%、望ましくは0.5〜
2%に定めた。
【0012】(f)Fe,Mn,B,Zr及びCa これらの成分には、強度を向上させる作用と共に、溶湯
の流動性を向上させる作用をも有するため、さらに優れ
た溶湯の流動性が要求される場合に必要に応じて含有さ
れるが、その含有量が、Fe:0.01%未満、Mn:
0.1%未満、B:0.001%未満、Zr:0.00
1%未満及びCa:0.001%未満では、上記作用効
果が得られず、一方その含有量が、Feで6%を越え、
Mnで3%を越え、B,Zr及びCaで夫々0.1%を
越えると、耐食性が低下するので好ましくない。したが
って、Fe,Mn,B,ZrおよびCaの中から選ばれ
る元素のうち1種または2種以上の含有量は、Fe:
0.01〜6%、Mn:0.1〜3%、B,Zr及びC
aで夫々:0.001〜0.1%、望ましくは、Fe:
0.05〜4%、Mn:0.2〜1%、B,Zrおよび
Caで夫々:0.002〜0.08%に定めた。
の流動性を向上させる作用をも有するため、さらに優れ
た溶湯の流動性が要求される場合に必要に応じて含有さ
れるが、その含有量が、Fe:0.01%未満、Mn:
0.1%未満、B:0.001%未満、Zr:0.00
1%未満及びCa:0.001%未満では、上記作用効
果が得られず、一方その含有量が、Feで6%を越え、
Mnで3%を越え、B,Zr及びCaで夫々0.1%を
越えると、耐食性が低下するので好ましくない。したが
って、Fe,Mn,B,ZrおよびCaの中から選ばれ
る元素のうち1種または2種以上の含有量は、Fe:
0.01〜6%、Mn:0.1〜3%、B,Zr及びC
aで夫々:0.001〜0.1%、望ましくは、Fe:
0.05〜4%、Mn:0.2〜1%、B,Zrおよび
Caで夫々:0.002〜0.08%に定めた。
【0013】(g)Nb,W及びCu これら成分には、耐食性を一段と改善させる作用がある
が、その含有量がNb,W及びCuで夫々:0.1%未
満では、上記所望の作用効果が得られず、一方その含有
量がNbで1%を越え、W及びCuで夫々4%を越える
と溶湯の流動性が低下し、鋳造欠陥が発生するようにな
り好ましくない。したがってNb,W及びCuの中から
選ばれる元素のうちの1種または2種以上の含有量は、
Nb:0.1〜1%、W:0.1〜4%及びCu:0.
1〜4%、望ましくは、Nb:0.2〜0.5%、W:
0.2〜1%及びCu:0.2〜1%に定めた。
が、その含有量がNb,W及びCuで夫々:0.1%未
満では、上記所望の作用効果が得られず、一方その含有
量がNbで1%を越え、W及びCuで夫々4%を越える
と溶湯の流動性が低下し、鋳造欠陥が発生するようにな
り好ましくない。したがってNb,W及びCuの中から
選ばれる元素のうちの1種または2種以上の含有量は、
Nb:0.1〜1%、W:0.1〜4%及びCu:0.
1〜4%、望ましくは、Nb:0.2〜0.5%、W:
0.2〜1%及びCu:0.2〜1%に定めた。
【0014】(h)不可避不純物 不純物のうち、Cで0.1%を越え、Sで0.01%を
越え、またPで0.03%を越えると、溶湯の流動性を
低下せしめることから、その含有量をC:0.1%以
下、S:0.01%以下またP:0.03%以下に抑え
た。
越え、またPで0.03%を越えると、溶湯の流動性を
低下せしめることから、その含有量をC:0.1%以
下、S:0.01%以下またP:0.03%以下に抑え
た。
【0015】
【実施例】通常の高周波溶解炉を用い、Ar雰囲気中で
所定組成の合金溶湯を調整した後、金型に鋳造して、表
1〜表4に示される成分組成を有する鋳物を作製し、こ
の鋳物を1150〜1230℃の範囲内の所定の温度に
10時間保持の条件で均質化処理を施した後、900〜
1100℃の範囲内の所定の温度に30分間保持の条件
で熱処理を施して、素地中に微細均一に窒化物を分散析
出させることにより本発明Ni基鋳造合金1〜49、比
較Ni基鋳造合金1〜10を作製した。
所定組成の合金溶湯を調整した後、金型に鋳造して、表
1〜表4に示される成分組成を有する鋳物を作製し、こ
の鋳物を1150〜1230℃の範囲内の所定の温度に
10時間保持の条件で均質化処理を施した後、900〜
1100℃の範囲内の所定の温度に30分間保持の条件
で熱処理を施して、素地中に微細均一に窒化物を分散析
出させることにより本発明Ni基鋳造合金1〜49、比
較Ni基鋳造合金1〜10を作製した。
【0016】つぎに、この結果得られた本発明Ni基鋳
造合金1〜49、および比較Ni基鋳造合金1〜10に
ついて強度を評価する目的で引張強さを、耐摩耗性を評
価する目的で、ビッカース硬さを測定し、さらに耐食性
を評価する目的で、15×15×3mmの寸法をもった
試験片を用い、10%H2 SO4 沸騰水溶液、65%H
NO3 沸騰水溶液および3%HCl沸騰水溶液に、それ
ぞれ24時間浸漬の腐食試験を行い、この腐食試験結果
に基づいて腐食速度を算出した。これらの結果を表5〜
7に示した。
造合金1〜49、および比較Ni基鋳造合金1〜10に
ついて強度を評価する目的で引張強さを、耐摩耗性を評
価する目的で、ビッカース硬さを測定し、さらに耐食性
を評価する目的で、15×15×3mmの寸法をもった
試験片を用い、10%H2 SO4 沸騰水溶液、65%H
NO3 沸騰水溶液および3%HCl沸騰水溶液に、それ
ぞれ24時間浸漬の腐食試験を行い、この腐食試験結果
に基づいて腐食速度を算出した。これらの結果を表5〜
7に示した。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】
【0021】
【表5】
【0022】
【表6】
【0023】
【表7】
【0024】
【発明の効果】表5〜7に示される結果から、本発明N
i基鋳造合金1〜49は、いずれも高耐摩耗性、高強度
および優れた耐食性を有するのに対して、比較Ni基鋳
造合金1〜10は構成成分のうちのいずれかの成分含有
量が、本発明範囲から外れており(表4に*印を付
す)、前記特性のうちの少なくとも、いずれかの特性が
劣ることが明らかである。以上の様に、この発明のNi
基鋳造合金は、高耐摩耗性および高強度を有し、かつ優
れた耐食性を有するので、例えば、連続電気めっき装置
の構造部材であるコンダクターロール等の他、化学プラ
ント、ボイラー等の排煙脱硫装置および半導体装置など
の構造部材、食品加工および医療用器具、さらに海水な
どに晒される各種刃物や手工具部材等として適用した場
合、過酷な条件下での実用に際しても、長期に亘って優
れた性能を発揮するものである。
i基鋳造合金1〜49は、いずれも高耐摩耗性、高強度
および優れた耐食性を有するのに対して、比較Ni基鋳
造合金1〜10は構成成分のうちのいずれかの成分含有
量が、本発明範囲から外れており(表4に*印を付
す)、前記特性のうちの少なくとも、いずれかの特性が
劣ることが明らかである。以上の様に、この発明のNi
基鋳造合金は、高耐摩耗性および高強度を有し、かつ優
れた耐食性を有するので、例えば、連続電気めっき装置
の構造部材であるコンダクターロール等の他、化学プラ
ント、ボイラー等の排煙脱硫装置および半導体装置など
の構造部材、食品加工および医療用器具、さらに海水な
どに晒される各種刃物や手工具部材等として適用した場
合、過酷な条件下での実用に際しても、長期に亘って優
れた性能を発揮するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊蔵 康司 埼玉県大宮市北袋町1−297 三菱マテリ アル株式会社中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で、 Cr:17〜35%、Mo:6〜35%、Ta:1.0
〜8%、 N:0.1超〜0.5%、Si:0.3超〜5%を含有
し、残りがNiおよび不可避不純物からなることを特徴
とする高耐摩耗性および高強度を有する耐食性窒化物分
散型Ni基鋳造合金。 - 【請求項2】 重量%で、 Cr:17〜35%、Mo:6〜35%、Ta:1.0
〜8%、 N:0.1超〜0.5%、Si:0.3超〜5%を含有
し、さらに、 Fe:0.01〜6%、Mn:0.1〜3%、B:0.
001〜0.1%、 Zr:0.001〜0.1%およびCa:0.001〜
0.1%のうちの1種または2種以上を含有し、残りが
Niおよび不可避不純物からなることを特徴とする高耐
摩耗性および高強度を有する耐食性窒化物分散型Ni基
鋳造合金。 - 【請求項3】 重量%で、 Cr:17〜35%、Mo:6〜35%、Ta:1.0
〜8%、 N:0.1超〜0.5%、Si:0.3超〜5%を含有
し、さらにNb:0.1〜1%、W:0.1〜4%およ
びCu:0.1〜4%のうちの1種または2種以上を含
有し、残りがNiおよび不可避不純物からなることを特
徴とする高耐摩耗性および高強度を有する耐食性窒化物
分散型Ni基鋳造合金。 - 【請求項4】 重量%で、 Cr:17〜35%、Mo:6〜35%、Ta:1.0
〜8%、 N:0.1超〜0.5%、Si:0.3超〜5%を含有
し、 Fe:0.01〜6%、Mn:0.1〜3%、B:0.
001〜0.1%、 Zr:0.001〜0.1%およびCa:0.001〜
0.1%のうちの1種または2種以上を含有し、さらに
Nb:0.1〜1%、W:0.1〜4%およびCu:
0.1〜4%のうちの1種または2種以上を含有し、残
りがNiおよび不可避不純物からなることを特徴とする
高耐摩耗性および高強度を有する耐食性窒化物分散型N
i基鋳造合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6108788A JPH07316701A (ja) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | 高耐摩耗性および高強度を有する耐食性窒化物分散型Ni基鋳造合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6108788A JPH07316701A (ja) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | 高耐摩耗性および高強度を有する耐食性窒化物分散型Ni基鋳造合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07316701A true JPH07316701A (ja) | 1995-12-05 |
Family
ID=14493502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6108788A Withdrawn JPH07316701A (ja) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | 高耐摩耗性および高強度を有する耐食性窒化物分散型Ni基鋳造合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07316701A (ja) |
-
1994
- 1994-05-23 JP JP6108788A patent/JPH07316701A/ja not_active Withdrawn
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