JPH07331367A - 高温耐食性および高温強度に優れたＮｉ基合金 - Google Patents
高温耐食性および高温強度に優れたＮｉ基合金Info
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- JPH07331367A JPH07331367A JP12236394A JP12236394A JPH07331367A JP H07331367 A JPH07331367 A JP H07331367A JP 12236394 A JP12236394 A JP 12236394A JP 12236394 A JP12236394 A JP 12236394A JP H07331367 A JPH07331367 A JP H07331367A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温耐食性および高温強度に優れたＮｉ基合
金に関するものである。 【構成】 Ｎｉ基合金が、重量％で、Ｃｒ：１７〜２８
％、Ｍｏ：１１〜２４％、Ｔａ：１．１〜８％、Ｆｅ：
６超〜２０％、Ｓｉ：０．０００１〜０．３％、Ｍｎ：
０．０００１〜３％、Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｎ：
０．０００１〜０．１％を含有し、必要に応じて、Ｂ：
０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、
Ｃａ：０．００１〜０．０１％、Ｎｂ：０．１〜１％、
Ｗ：０．１〜４％、Ｃｕ：０．１〜４％、Ｔｉ：０．０
５〜０．８％、Ａｌ：０．０１〜０．８％、Ｃｏ：０．
１〜５％及びＶ：０．１〜０．５％のうちの少なくとも
１種を含有し、残りがＮｉおよび不可避不純物からなる
組成を有するＮｉ基合金からなる。
金に関するものである。 【構成】 Ｎｉ基合金が、重量％で、Ｃｒ：１７〜２８
％、Ｍｏ：１１〜２４％、Ｔａ：１．１〜８％、Ｆｅ：
６超〜２０％、Ｓｉ：０．０００１〜０．３％、Ｍｎ：
０．０００１〜３％、Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｎ：
０．０００１〜０．１％を含有し、必要に応じて、Ｂ：
０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、
Ｃａ：０．００１〜０．０１％、Ｎｂ：０．１〜１％、
Ｗ：０．１〜４％、Ｃｕ：０．１〜４％、Ｔｉ：０．０
５〜０．８％、Ａｌ：０．０１〜０．８％、Ｃｏ：０．
１〜５％及びＶ：０．１〜０．５％のうちの少なくとも
１種を含有し、残りがＮｉおよび不可避不純物からなる
組成を有するＮｉ基合金からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、腐食性が強く、かつ
高温の例えばごみ焼却排ガス等に対して、優れた高温耐
食性を示し、加えて、優れた高温強度を有するＮｉ基合
金に関するものである。
高温の例えばごみ焼却排ガス等に対して、優れた高温耐
食性を示し、加えて、優れた高温強度を有するＮｉ基合
金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、例えばごみ焼却施設には排ガス
のもつ高温潜熱を利用する目的で、廃熱ボイラが設置さ
れている。また、前記廃熱ボイラの構造部材である伝熱
管用の材料には、腐食性の強いＨＣｌやＳＯ2 ガス、Ｎ
ａ2 ＳＯ4 やＣａ2 ＳＯ4 などの溶融硫酸塩、さらにＮ
ａＣｌやＫＣｌなどの溶融塩化物などの腐食生成物を含
有する高温の排ガスにさらされ、かつ前記硫酸塩や塩化
物などが表面に堆積した環境下におかれることから、Ｎ
ｉ基合金を含め高温耐食性の優れた各種の材料が用いら
れている。
のもつ高温潜熱を利用する目的で、廃熱ボイラが設置さ
れている。また、前記廃熱ボイラの構造部材である伝熱
管用の材料には、腐食性の強いＨＣｌやＳＯ2 ガス、Ｎ
ａ2 ＳＯ4 やＣａ2 ＳＯ4 などの溶融硫酸塩、さらにＮ
ａＣｌやＫＣｌなどの溶融塩化物などの腐食生成物を含
有する高温の排ガスにさらされ、かつ前記硫酸塩や塩化
物などが表面に堆積した環境下におかれることから、Ｎ
ｉ基合金を含め高温耐食性の優れた各種の材料が用いら
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切迫した
エネルギー事情から例えばゴミ焼却による廃熱を最大限
に利用するために廃熱ボイラの蒸気条件を高温・高圧化
する傾向にある。これに伴い伝熱管の管壁温度はさらに
上昇し、かつごみの高カロリー化およびプラスチック類
の増加により排ガスの腐食性も一段と激しさを増す傾向
にあり、かかる点から廃熱ボイラの伝熱管用の材料に
は、より一層の高温耐食性が要求され、さらに伝熱効率
向上の点から管材の薄肉化を可能にする高温強度が強く
要求されているが、上記のＮｉ基合金を含めた各種の材
料では、高温耐食性および高温強度の点で未だ不十分な
ため、これらの要求には満足に対応することができない
のが現状である。
エネルギー事情から例えばゴミ焼却による廃熱を最大限
に利用するために廃熱ボイラの蒸気条件を高温・高圧化
する傾向にある。これに伴い伝熱管の管壁温度はさらに
上昇し、かつごみの高カロリー化およびプラスチック類
の増加により排ガスの腐食性も一段と激しさを増す傾向
にあり、かかる点から廃熱ボイラの伝熱管用の材料に
は、より一層の高温耐食性が要求され、さらに伝熱効率
向上の点から管材の薄肉化を可能にする高温強度が強く
要求されているが、上記のＮｉ基合金を含めた各種の材
料では、高温耐食性および高温強度の点で未だ不十分な
ため、これらの要求には満足に対応することができない
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、
上述のような観点から、より一段とすぐれた高温耐食性
および高温強度を有するＮｉ基合金を開発すべく研究を
行った結果、上記Ｎｉ基合金を、重量％で（以下、％は
重量％を示す）、 （１）Ｃｒ：１７〜２８％、Ｍｏ：１１〜２４％、Ｔ
ａ：１．１〜８％、Ｆｅ：６超〜２０％、Ｓｉ：０．０
００１〜０．３％、Ｍｎ：０．０００１〜３％、Ｃ：
０．００１〜０．１％、Ｎ：０．０００１〜０．１％を
含有し、残りがＮｉおよび不可避不純物からなる組成を
有するＮｉ基合金、 （２）前記Ｎｉ基合金に、さらに、下記の（ａ）〜
（ｃ）の内のいずれかのグループに含まれる少なくとも
１種を含有したＮｉ基合金、（ａ）Ｂ：０．００１〜
０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｃａ：０．０
０１〜０．０１％のうち少なくとも１種、（ｂ）Ｎｂ：
０．１〜１％、Ｗ：０．１〜４％、Ｃｕ：０．１〜４％
のうち少なくとも１種、（ｃ）Ｔｉ：０．０５〜０．８
％、Ａｌ：０．０１〜０．８％、Ｃｏ：０．１〜５％、
Ｖ：０．１〜０．５％のうち少なくとも１種、 （３）前記（１）または（２）記載のＮｉ基合金に、さ
らに、下記の（ｄ）〜（ｆ）の内のいずれか１つのグル
ープに含まれる少なくとも１種を含有したＮｉ基合金、
（ｄ）Ｈｆ：０．１〜２％、Ｒｅ：０．０１〜３％のう
ち少なくとも１種、（ｅ）Ｏｓ：０．０１〜１％、Ｐ
ｔ：０．０１〜１％、Ｒｕ：０．０１〜１％、Ｐｄ：
０．０１〜１％のうち少なくとも１種、（ｆ）Ｌａ：
０．０１〜０．１％、Ｃｅ：０．０１〜０．１％、Ｙ：
０．０１〜０．１％のうち少なくとも１種で構成する
と、この結果のＮｉ基合金は、きわめて苛酷な高温腐食
環境下ですぐれた耐食性を示すばかりでなく、高い高温
強度を有するので薄肉化が可能となり、伝熱効率の向上
をはかることができるという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、より一段とすぐれた高温耐食性
および高温強度を有するＮｉ基合金を開発すべく研究を
行った結果、上記Ｎｉ基合金を、重量％で（以下、％は
重量％を示す）、 （１）Ｃｒ：１７〜２８％、Ｍｏ：１１〜２４％、Ｔ
ａ：１．１〜８％、Ｆｅ：６超〜２０％、Ｓｉ：０．０
００１〜０．３％、Ｍｎ：０．０００１〜３％、Ｃ：
０．００１〜０．１％、Ｎ：０．０００１〜０．１％を
含有し、残りがＮｉおよび不可避不純物からなる組成を
有するＮｉ基合金、 （２）前記Ｎｉ基合金に、さらに、下記の（ａ）〜
（ｃ）の内のいずれかのグループに含まれる少なくとも
１種を含有したＮｉ基合金、（ａ）Ｂ：０．００１〜
０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１％、Ｃａ：０．０
０１〜０．０１％のうち少なくとも１種、（ｂ）Ｎｂ：
０．１〜１％、Ｗ：０．１〜４％、Ｃｕ：０．１〜４％
のうち少なくとも１種、（ｃ）Ｔｉ：０．０５〜０．８
％、Ａｌ：０．０１〜０．８％、Ｃｏ：０．１〜５％、
Ｖ：０．１〜０．５％のうち少なくとも１種、 （３）前記（１）または（２）記載のＮｉ基合金に、さ
らに、下記の（ｄ）〜（ｆ）の内のいずれか１つのグル
ープに含まれる少なくとも１種を含有したＮｉ基合金、
（ｄ）Ｈｆ：０．１〜２％、Ｒｅ：０．０１〜３％のう
ち少なくとも１種、（ｅ）Ｏｓ：０．０１〜１％、Ｐ
ｔ：０．０１〜１％、Ｒｕ：０．０１〜１％、Ｐｄ：
０．０１〜１％のうち少なくとも１種、（ｆ）Ｌａ：
０．０１〜０．１％、Ｃｅ：０．０１〜０．１％、Ｙ：
０．０１〜０．１％のうち少なくとも１種で構成する
と、この結果のＮｉ基合金は、きわめて苛酷な高温腐食
環境下ですぐれた耐食性を示すばかりでなく、高い高温
強度を有するので薄肉化が可能となり、伝熱効率の向上
をはかることができるという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、以下に本発明を構成するＮｉ基
合金の成分組成を上記の通りに限定した理由を説明す
る。 （ａ）ＣｒおよびＭｏ これらの成分には、共存した状態で高温のごみ焼却排ガ
スに対する高温耐食性および高温耐酸化性を向上させる
と共に高温強度を向上させる作用があるが、その含有量
がＣｒ：１７％未満またはＭｏ：１１％未満になると前
記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量がＣ
ｒ：２８％またはＭｏ：２４％を越えると熱間加工性が
低下するようになることから、その含有量を、Ｃｒ：１
７〜２８％、望ましくは１９〜２４％、Ｍｏ：１１〜２
４％、望ましくは１３〜１８％と定めた。
なされたものであって、以下に本発明を構成するＮｉ基
合金の成分組成を上記の通りに限定した理由を説明す
る。 （ａ）ＣｒおよびＭｏ これらの成分には、共存した状態で高温のごみ焼却排ガ
スに対する高温耐食性および高温耐酸化性を向上させる
と共に高温強度を向上させる作用があるが、その含有量
がＣｒ：１７％未満またはＭｏ：１１％未満になると前
記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量がＣ
ｒ：２８％またはＭｏ：２４％を越えると熱間加工性が
低下するようになることから、その含有量を、Ｃｒ：１
７〜２８％、望ましくは１９〜２４％、Ｍｏ：１１〜２
４％、望ましくは１３〜１８％と定めた。
【０００６】（ｂ）Ｔａ Ｔａ成分は素地に固溶し、不働態皮膜を安定化させると
同時に不働態を促進させる効果がある。一般にＮｉ−Ｃ
ｌ−Ｍｏ系合金が形成する不働態皮膜はＮｉＯ−Ｃｒ2
Ｏ3 からなり保護皮膜として緻密なＣｒ2 Ｏ3 の寄与が
大きいと知られている。Ｔａ成分が添加されると不働態
皮膜中にＣｒ2 Ｏ3 より強力なＴａ2 Ｏ 5 を形成し、不
働態皮膜を安定化させ、高温排ガス中の腐食生成物であ
る硫酸塩や塩化物などに対する耐食性を向上させる作用
があるが、その含有量が１．１％未満では前記の高温耐
食性に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が８
％を越えると熱間加工性が低下するようになることか
ら、その含有量を１．１〜８％、望ましくは１．１〜３
％と定めた。
同時に不働態を促進させる効果がある。一般にＮｉ−Ｃ
ｌ−Ｍｏ系合金が形成する不働態皮膜はＮｉＯ−Ｃｒ2
Ｏ3 からなり保護皮膜として緻密なＣｒ2 Ｏ3 の寄与が
大きいと知られている。Ｔａ成分が添加されると不働態
皮膜中にＣｒ2 Ｏ3 より強力なＴａ2 Ｏ 5 を形成し、不
働態皮膜を安定化させ、高温排ガス中の腐食生成物であ
る硫酸塩や塩化物などに対する耐食性を向上させる作用
があるが、その含有量が１．１％未満では前記の高温耐
食性に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が８
％を越えると熱間加工性が低下するようになることか
ら、その含有量を１．１〜８％、望ましくは１．１〜３
％と定めた。
【０００７】（ｃ）Ｆｅ Ｆｅ成分には、熱間加工性を向上させる作用があるが、
その含有量が６％以下では所望の熱間加工性を確保する
ことできず、一方その含有量が２０％を越えると靱性が
低下するようになることから、その含有量を６超〜２０
％、望ましくは６超〜１０％と定めた。
その含有量が６％以下では所望の熱間加工性を確保する
ことできず、一方その含有量が２０％を越えると靱性が
低下するようになることから、その含有量を６超〜２０
％、望ましくは６超〜１０％と定めた。
【０００８】（ｄ）Ｎ Ｎ成分は素地に固溶し、素地であるＦＣＣを安定化し有
害相であるＴＣＰ相（ρ、Ｐ、Ｌａｖｅｓ相等の有害な
金属間化合物）の析出を抑制するため、熱間加工性を向
上する効果がある。本発明Ｎｉ基合金の必須元素にＣ
ｒ、Ｍｏ、ＴａおよびＳｉがあるが、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ
およびＳｉはいずれも素地であるＦＣＣを不安定にする
元素である。したがって、高温排ガス中の腐食生成物で
ある硫酸塩や塩化物などに対する耐食性を一層高めるた
めにＣｒ、ＭｏおよびＴａを一定量以上に含有するＮｉ
基合金を熱間加工する際、ＴＣＰ相の析出により熱間加
工性の低下を招くが、Ｎ添加によりＴＣＰ相の析出する
潜伏期間を引き伸ばすなどの素地であるＦＣＣ相の安定
化に寄与するため熱間加工性の低下を防ぐことができ
る。しかしＮの含有量が０．０００１％未満では所望の
作用効果が得られず、一方その含有量が０．１％を越え
るとＣｒ2 Ｎ相等の窒化物を素地中に析出させ熱間加工
性を低下させることから、その含有量を０．０００１〜
０．１％、望ましくは０．０００５〜０．０５％、さら
に望ましくは、０．００１〜０．０４％に定めた。
害相であるＴＣＰ相（ρ、Ｐ、Ｌａｖｅｓ相等の有害な
金属間化合物）の析出を抑制するため、熱間加工性を向
上する効果がある。本発明Ｎｉ基合金の必須元素にＣ
ｒ、Ｍｏ、ＴａおよびＳｉがあるが、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ
およびＳｉはいずれも素地であるＦＣＣを不安定にする
元素である。したがって、高温排ガス中の腐食生成物で
ある硫酸塩や塩化物などに対する耐食性を一層高めるた
めにＣｒ、ＭｏおよびＴａを一定量以上に含有するＮｉ
基合金を熱間加工する際、ＴＣＰ相の析出により熱間加
工性の低下を招くが、Ｎ添加によりＴＣＰ相の析出する
潜伏期間を引き伸ばすなどの素地であるＦＣＣ相の安定
化に寄与するため熱間加工性の低下を防ぐことができ
る。しかしＮの含有量が０．０００１％未満では所望の
作用効果が得られず、一方その含有量が０．１％を越え
るとＣｒ2 Ｎ相等の窒化物を素地中に析出させ熱間加工
性を低下させることから、その含有量を０．０００１〜
０．１％、望ましくは０．０００５〜０．０５％、さら
に望ましくは、０．００１〜０．０４％に定めた。
【０００９】（ｅ）Ｓｉ Ｓｉ成分は、脱酸剤として添加することにより酸化物を
低減する一方、粒界割れを抑制する作用があるため、粒
界割れを低減するなど熱間加工性を向上させるが、Ｓｉ
が０．０００１％未満であると所望の作用効果が得られ
ず、一方、その含有量がＳｉで０．３％を越えるとＴＣ
Ｐ相の析出量の許容範囲を越え熱間加工性が低下するの
で好ましくないことから、その含有量を０．０００１〜
０．３％、望ましくは０．０００５〜０．１％、さらに
望ましくは０．００１〜０．０５％に定めた。
低減する一方、粒界割れを抑制する作用があるため、粒
界割れを低減するなど熱間加工性を向上させるが、Ｓｉ
が０．０００１％未満であると所望の作用効果が得られ
ず、一方、その含有量がＳｉで０．３％を越えるとＴＣ
Ｐ相の析出量の許容範囲を越え熱間加工性が低下するの
で好ましくないことから、その含有量を０．０００１〜
０．３％、望ましくは０．０００５〜０．１％、さらに
望ましくは０．００１〜０．０５％に定めた。
【００１０】（ｆ）Ｍｎ Ｍｎ成分は素地であるＦＣＣ相を安定化させる作用があ
るため耐食性を向上させる効果がある。その含有量が
０．０００１％未満では所望の作用効果が得られず、一
方、その含有量が３％を越えるとＴＣＰ相の析出量の許
容範囲を越え耐食性が低下するので好ましくないことか
ら、その含有量を０．０００１〜３％、望ましくは０．
０００５〜１％、さらに望ましくは０．００１〜０．５
％に定めた。
るため耐食性を向上させる効果がある。その含有量が
０．０００１％未満では所望の作用効果が得られず、一
方、その含有量が３％を越えるとＴＣＰ相の析出量の許
容範囲を越え耐食性が低下するので好ましくないことか
ら、その含有量を０．０００１〜３％、望ましくは０．
０００５〜１％、さらに望ましくは０．００１〜０．５
％に定めた。
【００１１】（ｆ）Ｃ Ｃ成分には、素地に固溶して素地であるＦＣＣ相を安定
化させ有害相であるＴＣＰ相の析出を抑制することによ
り、熱間加工性を向上させる作用があるが、その含有量
が０．００１％未満では所望の作用効果が得られず、一
方その含有量が０．１％を越えると粒界に存在する炭化
物の量が増大するようになって、特に高温排ガス中に含
有する溶融塩化物による粒界腐食の進行が促進されるよ
うになることから、その含有量を０．００１〜０．１
％、望ましくは０．００１〜０．０５％と定めた。
化させ有害相であるＴＣＰ相の析出を抑制することによ
り、熱間加工性を向上させる作用があるが、その含有量
が０．００１％未満では所望の作用効果が得られず、一
方その含有量が０．１％を越えると粒界に存在する炭化
物の量が増大するようになって、特に高温排ガス中に含
有する溶融塩化物による粒界腐食の進行が促進されるよ
うになることから、その含有量を０．００１〜０．１
％、望ましくは０．００１〜０．０５％と定めた。
【００１２】（ｇ）Ｂ、ＺｒおよびＣａ これらの成分には、熱間加工性を向上させる作用がある
のでさらに優れた熱間加工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Ｂ：０．００１％未
満、Ｚｒ：０．００１％未満、Ｃａ：０．００１％未満
では添加による作用効果が上がらず、一方、その含有量
がＢで０．１％を越え、Ｚｒで０．１％を越え、Ｃａで
０．０１％を越えると逆に加工性劣化傾向が現われるよ
うになるから好ましくない。したがって、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
の添加は、Ｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００
１〜０．１％、Ｃａ：０．００１〜０．０１％、望まし
くは、Ｂ：０．００２〜０．０１％、Ｚｒ：０．００２
〜０．０１％、Ｃａ：０．００２〜０．００９％に定め
た。
のでさらに優れた熱間加工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Ｂ：０．００１％未
満、Ｚｒ：０．００１％未満、Ｃａ：０．００１％未満
では添加による作用効果が上がらず、一方、その含有量
がＢで０．１％を越え、Ｚｒで０．１％を越え、Ｃａで
０．０１％を越えると逆に加工性劣化傾向が現われるよ
うになるから好ましくない。したがって、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
の添加は、Ｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００
１〜０．１％、Ｃａ：０．００１〜０．０１％、望まし
くは、Ｂ：０．００２〜０．０１％、Ｚｒ：０．００２
〜０．０１％、Ｃａ：０．００２〜０．００９％に定め
た。
【００１３】（ｈ）Ｎｂ、ＷおよびＣｕ Ｎｂ、ＷおよびＣｕは、高温排ガス中の腐食生成物であ
る硫酸塩や塩化物などに対する耐食性を改善する作用を
有する成分であるが、その含有量がＮｂ：０．１％未
満、Ｗ：０．１％未満、Ｃｕ：０．１％未満では添加に
よる作用効果が上がらず、一方、その含有量がＮｂで１
％を越え、Ｗで４％を越え、Ｃｕで４％を越えるとＴＣ
Ｐ相の析出量の許容範囲を越え加工性が低下するので好
ましくない。したがって、Ｎｂ、ＷおよびＣｕの中から
選ばれる元素のうち１種または２種以上の添加は、Ｎ
ｂ：０．１〜１％、Ｗ：０．１〜４％、Ｃｕ：０．１〜
４％、望ましくは、Ｎｂ：０．２〜０．５％、Ｗ：０．
２〜２％、Ｃｕ：０．２〜２％に定めた。
る硫酸塩や塩化物などに対する耐食性を改善する作用を
有する成分であるが、その含有量がＮｂ：０．１％未
満、Ｗ：０．１％未満、Ｃｕ：０．１％未満では添加に
よる作用効果が上がらず、一方、その含有量がＮｂで１
％を越え、Ｗで４％を越え、Ｃｕで４％を越えるとＴＣ
Ｐ相の析出量の許容範囲を越え加工性が低下するので好
ましくない。したがって、Ｎｂ、ＷおよびＣｕの中から
選ばれる元素のうち１種または２種以上の添加は、Ｎ
ｂ：０．１〜１％、Ｗ：０．１〜４％、Ｃｕ：０．１〜
４％、望ましくは、Ｎｂ：０．２〜０．５％、Ｗ：０．
２〜２％、Ｃｕ：０．２〜２％に定めた。
【００１４】（ｉ）Ｔｉ、Ａｌ、ＣｏおよびＶ これらの成分には、熱間加工性を向上させる作用がある
のでさらに優れた熱間加工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Ｔｉ：０．０５％未
満、Ａｌ：０．０１％未満、Ｃｏ：０．１％未満、Ｖ：
０．１％未満では添加による作用効果が上がらず、一
方、その含有量がＴｉで０．８％を越え、Ａｌで０．８
％、Ｃｏで５％を越え、Ｖが０．５％を越えると逆に加
工性劣化傾向が現われるようになるから好ましくない。
したがって、Ｔｉ、Ａｌ、ＣｏおよびＶの中から選ばれ
る元素のうち１種または２種以上の添加は、Ｔｉ：０．
０５〜０．８％、Ａｌ：０．０１〜０．８％、Ｃｏ：
０．１〜５％、Ｖ：０．１〜０．５％、望ましくは、Ｔ
ｉ：０．１〜０．４％、Ａｌ：０．０５〜０．４％、Ｃ
ｏ：０．２〜２％、Ｖ：０．２〜０．４％に定めた。
のでさらに優れた熱間加工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Ｔｉ：０．０５％未
満、Ａｌ：０．０１％未満、Ｃｏ：０．１％未満、Ｖ：
０．１％未満では添加による作用効果が上がらず、一
方、その含有量がＴｉで０．８％を越え、Ａｌで０．８
％、Ｃｏで５％を越え、Ｖが０．５％を越えると逆に加
工性劣化傾向が現われるようになるから好ましくない。
したがって、Ｔｉ、Ａｌ、ＣｏおよびＶの中から選ばれ
る元素のうち１種または２種以上の添加は、Ｔｉ：０．
０５〜０．８％、Ａｌ：０．０１〜０．８％、Ｃｏ：
０．１〜５％、Ｖ：０．１〜０．５％、望ましくは、Ｔ
ｉ：０．１〜０．４％、Ａｌ：０．０５〜０．４％、Ｃ
ｏ：０．２〜２％、Ｖ：０．２〜０．４％に定めた。
【００１５】（ｊ）ＨｆおよびＲｅ Ｈｆ成分は高温排ガス中の腐食生成物である硫酸塩や塩
化物などに対する耐食性を向上させる作用と熱間加工性
を向上させる作用がある。さらに優れた高温での耐食性
および熱間加工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Ｈｆ：０．１％未満、Ｒｅ：
０．０１％未満では所望の作用効果が得られず、一方そ
の含有量がＨｆで２％を越え、Ｒｅで３％を越えると有
害相であるＴＣＰ相が析出量の許容範囲を越えて析出
し、高温での耐食性および熱間加工性を著しく低下させ
ることから好ましくない。したがって、ＨｆおよびＲｅ
の中から選ばれる元素のうち１種または２種の添加は、
Ｈｆ：０．１〜２％、Ｒｅ：０．０１〜３％、望ましく
は、Ｈｆ：０．２〜１％、Ｒｅ：０．０５〜１％に定め
た。
化物などに対する耐食性を向上させる作用と熱間加工性
を向上させる作用がある。さらに優れた高温での耐食性
および熱間加工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Ｈｆ：０．１％未満、Ｒｅ：
０．０１％未満では所望の作用効果が得られず、一方そ
の含有量がＨｆで２％を越え、Ｒｅで３％を越えると有
害相であるＴＣＰ相が析出量の許容範囲を越えて析出
し、高温での耐食性および熱間加工性を著しく低下させ
ることから好ましくない。したがって、ＨｆおよびＲｅ
の中から選ばれる元素のうち１種または２種の添加は、
Ｈｆ：０．１〜２％、Ｒｅ：０．０１〜３％、望ましく
は、Ｈｆ：０．２〜１％、Ｒｅ：０．０５〜１％に定め
た。
【００１６】（ｋ）Ｏｓ、Ｐｔ、ＲｕおよびＰｄ これらの成分は、少なくとも１種の添加により合金の熱
間加工性を向上させる作用を有しているので、必要によ
り１種以上含有せしめられるものであるが、その含有量
がＯｓ：０．１％未満、Ｐｔ：０．１％未満、Ｒｕ：
０．０１％未満、Ｐｄ：０．０１％未満では添加による
作用効果が上がらず、一方、その含有量がＯｓで１％を
越え、Ｐｔで１％を越え、Ｒｕで１％、Ｐｄで１％を越
えるとＴＣＰ相の析出量の許容範囲を越え加工性が低下
するので好ましくない。したがって、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｒｕ
およびＰｄの中から選ばれる元素のうち１種または２種
以上の添加は、Ｏｓ：０．０１〜１％、Ｐｔ：０．０１
〜１％、Ｒｕ：０．０１〜１％、Ｐｄ：０．０１〜１
％、望ましくは、Ｏｓ：０．０２〜０．５％、Ｐｔ：
０．０２〜０．５％、Ｒｕ：０．０２〜０．５％、Ｐ
ｄ：０．０２〜０．５％に定めた。
間加工性を向上させる作用を有しているので、必要によ
り１種以上含有せしめられるものであるが、その含有量
がＯｓ：０．１％未満、Ｐｔ：０．１％未満、Ｒｕ：
０．０１％未満、Ｐｄ：０．０１％未満では添加による
作用効果が上がらず、一方、その含有量がＯｓで１％を
越え、Ｐｔで１％を越え、Ｒｕで１％、Ｐｄで１％を越
えるとＴＣＰ相の析出量の許容範囲を越え加工性が低下
するので好ましくない。したがって、Ｏｓ、Ｐｔ、Ｒｕ
およびＰｄの中から選ばれる元素のうち１種または２種
以上の添加は、Ｏｓ：０．０１〜１％、Ｐｔ：０．０１
〜１％、Ｒｕ：０．０１〜１％、Ｐｄ：０．０１〜１
％、望ましくは、Ｏｓ：０．０２〜０．５％、Ｐｔ：
０．０２〜０．５％、Ｒｕ：０．０２〜０．５％、Ｐ
ｄ：０．０２〜０．５％に定めた。
【００１７】（１）Ｌａ、ＣｅおよびＹ Ｌａ、ＣｅおよびＹは、高温排ガス中の腐食生成物であ
る硫酸塩や塩化物などに対する耐食性を改善する作用を
有する成分であるが、その含有量がＬａ：０．０１％未
満、Ｃｅ：０．０１％未満、Ｙ：０．０１％未満では添
加による作用効果が上がらず、一方、その含有量がＬａ
で０．１％を越え、Ｃｅで０．１％を越え、Ｙで０．１
％を越えるとＴＣＰ相の析出量の許容範囲を越え加工性
が低下するので好ましくない。したがって、Ｌａ、Ｃｅ
およびＹの中から選ばれる元素のうち１種または２種以
上の添加は、Ｌａ：０．０１〜０．１％、Ｃｅ：０．０
１〜０．１％、Ｙ：０．０１〜０．１％、望ましくは、
Ｌａ：０．０２〜０．０８％、Ｃｅ：０．０２〜０．０
８％、Ｙ：０．０２〜０．０８％に定めた。
る硫酸塩や塩化物などに対する耐食性を改善する作用を
有する成分であるが、その含有量がＬａ：０．０１％未
満、Ｃｅ：０．０１％未満、Ｙ：０．０１％未満では添
加による作用効果が上がらず、一方、その含有量がＬａ
で０．１％を越え、Ｃｅで０．１％を越え、Ｙで０．１
％を越えるとＴＣＰ相の析出量の許容範囲を越え加工性
が低下するので好ましくない。したがって、Ｌａ、Ｃｅ
およびＹの中から選ばれる元素のうち１種または２種以
上の添加は、Ｌａ：０．０１〜０．１％、Ｃｅ：０．０
１〜０．１％、Ｙ：０．０１〜０．１％、望ましくは、
Ｌａ：０．０２〜０．０８％、Ｃｅ：０．０２〜０．０
８％、Ｙ：０．０２〜０．０８％に定めた。
【００１８】（ｍ）不可避不純物 合金溶製時に脱酸剤や脱硫剤を使用するので、不可避不
純物としてＭｇなどの含有は避けられず、また溶解原料
としてＳ、Ｐ、Ｓｎ、ＺｎおよびＰｂの含有は避けられ
ない。しかし、Ｍｇ：０．０５以下、Ｓ：０．０１以
下、Ｐ：０．０３以下、Ｓｎ：０．０１以下、Ｚｎ：
０．０１以下、およびＰｂ：０．０１以下であれば、合
金特性が何らそこなわれるものでない。
純物としてＭｇなどの含有は避けられず、また溶解原料
としてＳ、Ｐ、Ｓｎ、ＺｎおよびＰｂの含有は避けられ
ない。しかし、Ｍｇ：０．０５以下、Ｓ：０．０１以
下、Ｐ：０．０３以下、Ｓｎ：０．０１以下、Ｚｎ：
０．０１以下、およびＰｂ：０．０１以下であれば、合
金特性が何らそこなわれるものでない。
【００１９】
【実施例】つぎに、本発明のＮｉ基合金について、実施
例により具体的に説明する。雰囲気を制御可能な高周波
溶解炉を用いて、表１〜１５に示される成分組成をもっ
たＮｉ基合金溶湯を調整し、インゴットに鋳造し、この
インゴットに１０００〜１２５０℃の範囲内の所定温度
で熱間鍛造を施して直径：４０ｍｍの丸棒材とし、本発
明Ｎｉ基合金１〜６６および比較Ｎｉ基合金１〜１６を
それぞれ製造した。特に、合金中へＮを添加するため
に、溶解時の雰囲気をＡｒガスとＮ2 ガスの混合ガス雰
囲気とし、ＡｒガスとＮ2 ガスの混合比および混合ガス
の圧力を変化させることにより、Ｎ添加量を制御した。
なお、比較Ｎｉ基合金１〜１６は、これを構成するＮｉ
基合金の構成成分のうち、高温耐食性および高温強度に
影響を及ぼす成分のいずれかの成分含有量（表１２〜１
４に※印を付す）がこの発明の範囲から外れたものであ
る。
例により具体的に説明する。雰囲気を制御可能な高周波
溶解炉を用いて、表１〜１５に示される成分組成をもっ
たＮｉ基合金溶湯を調整し、インゴットに鋳造し、この
インゴットに１０００〜１２５０℃の範囲内の所定温度
で熱間鍛造を施して直径：４０ｍｍの丸棒材とし、本発
明Ｎｉ基合金１〜６６および比較Ｎｉ基合金１〜１６を
それぞれ製造した。特に、合金中へＮを添加するため
に、溶解時の雰囲気をＡｒガスとＮ2 ガスの混合ガス雰
囲気とし、ＡｒガスとＮ2 ガスの混合比および混合ガス
の圧力を変化させることにより、Ｎ添加量を制御した。
なお、比較Ｎｉ基合金１〜１６は、これを構成するＮｉ
基合金の構成成分のうち、高温耐食性および高温強度に
影響を及ぼす成分のいずれかの成分含有量（表１２〜１
４に※印を付す）がこの発明の範囲から外れたものであ
る。
【００２０】ついで、この結果得られた上記Ｎｉ基合金
のうち熱間鍛造時に鍛造割れを発生しなかったものにつ
いて、上記各種丸棒から直径：３８ｍｍ×肉厚：５ｍｍ
の寸法の廃熱ボイラ用伝熱管材を削出し、この各種伝熱
管材を廃熱ボイラに組み込み、この廃熱ボイラを処理能
力：２００ｔｏｎ／日のごみ焼却施設に設置し、前記伝
熱管材の表面温度：５００℃、排ガス温度：６５０℃の
条件で１０００時間の操業を行い、操業終了後伝熱管材
を取り出し、表面に付着した灰分や生成スケールを除去
した状態で周方向における肉厚を測定し、大減肉量を求
めると共に、表面部の断面ミクロ組織を観察し、さらに
高温強度を評価する目的で、上記の熱間鍛造丸棒材から
高温引張試験用試片を削り出し、この試片を用い５００
℃で引張強さを測定し、これらの測定結果を表１５〜１
９に示した。
のうち熱間鍛造時に鍛造割れを発生しなかったものにつ
いて、上記各種丸棒から直径：３８ｍｍ×肉厚：５ｍｍ
の寸法の廃熱ボイラ用伝熱管材を削出し、この各種伝熱
管材を廃熱ボイラに組み込み、この廃熱ボイラを処理能
力：２００ｔｏｎ／日のごみ焼却施設に設置し、前記伝
熱管材の表面温度：５００℃、排ガス温度：６５０℃の
条件で１０００時間の操業を行い、操業終了後伝熱管材
を取り出し、表面に付着した灰分や生成スケールを除去
した状態で周方向における肉厚を測定し、大減肉量を求
めると共に、表面部の断面ミクロ組織を観察し、さらに
高温強度を評価する目的で、上記の熱間鍛造丸棒材から
高温引張試験用試片を削り出し、この試片を用い５００
℃で引張強さを測定し、これらの測定結果を表１５〜１
９に示した。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】
【表４】
【００２５】
【表５】
【００２６】
【表６】
【００２７】
【表７】
【００２８】
【表８】
【００２９】
【表９】
【００３０】
【表１０】
【００３１】
【表１１】
【００３２】
【表１２】
【００３３】
【表１３】
【００３４】
【表１４】
【００３５】
【表１５】
【００３６】
【表１６】
【００３７】
【表１７】
【００３８】
【表１８】
【００３９】
【表１９】
【００４０】
【発明の効果】表１５〜１９に示される結果から、本発
明Ｎｉ基合金１〜６６は、いずれもすぐれた高温耐食性
と高温強度を有し、一方比較Ｎｉ基合金１〜１６では、
これを構成するＮｉ基合金のうちの必須元素の含有量
が、この発明の範囲から外れると、少なくとも高温耐食
性および高温強度のいずれかの特性が劣ったものとなる
ことが明らかである。上述のように、この発明のＮｉ基
合金は、一段と優れた高温耐食性を有するので、ごみ焼
却による廃熱を有効に利用するための廃熱ボイラの蒸気
条件の高温・高圧に対応することができ、さらに優れた
高温強度を有するので、薄肉化を可能とすることから、
伝熱効率の向上にも寄与するなど工業上有用な特性を有
するものである。
明Ｎｉ基合金１〜６６は、いずれもすぐれた高温耐食性
と高温強度を有し、一方比較Ｎｉ基合金１〜１６では、
これを構成するＮｉ基合金のうちの必須元素の含有量
が、この発明の範囲から外れると、少なくとも高温耐食
性および高温強度のいずれかの特性が劣ったものとなる
ことが明らかである。上述のように、この発明のＮｉ基
合金は、一段と優れた高温耐食性を有するので、ごみ焼
却による廃熱を有効に利用するための廃熱ボイラの蒸気
条件の高温・高圧に対応することができ、さらに優れた
高温強度を有するので、薄肉化を可能とすることから、
伝熱効率の向上にも寄与するなど工業上有用な特性を有
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 (11)
- 【請求項１】 重量％でＣｒ：１７〜２８％、Ｍｏ：１
１〜２４％、Ｔａ：１．１〜８％、Ｆｅ：６超〜２０
％、Ｓｉ：０．０００１〜０．３％、Ｍｎ：０．０００
１〜３％、Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｎ：０．０００
１〜０．１％を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物
からなる組成を有することを特徴とする、高温耐食性お
よび高温強度に優れたＮｉ基合金。 - 【請求項２】 重量％でＣｒ：１７〜２８％、Ｍｏ：１
１〜２４％、Ｔａ：１．１〜８％、Ｆｅ：６超〜２０
％、Ｓｉ：０．０００１〜０．３％、Ｍｎ：０．０００
１〜３％、Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｎ：０．０００
１〜０．１％を含有し、さらに、 Ｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１
％、Ｃａ：０．００１〜０．０１％のうち少なくとも１
種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組
成を有することを特徴とする、高温耐食性および高温強
度に優れたＮｉ基合金。 - 【請求項３】 重量％でＣｒ：１７〜２８％、Ｍｏ：１
１〜２４％、Ｔａ：１．１〜８％、Ｆｅ：６超〜２０
％、Ｓｉ：０．０００１〜０．３％、Ｍｎ：０．０００
１〜３％、Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｎ：０．０００
１〜０．１％を含有し、さらに、 Ｎｂ：０．１〜１％、Ｗ：０．１〜４％、Ｃｕ：０．１
〜４％のうち少なくとも１種を含有し、残部がＮｉおよ
び不可避不純物からなる組成を有することを特徴とす
る、高温耐食性および高温強度に優れたＮｉ基合金。 - 【請求項４】 重量％でＣｒ：１７〜２８％、Ｍｏ：１
１〜２４％、Ｔａ：１．１〜８％、Ｆｅ：６超〜２０
％、Ｓｉ：０．０００１〜０．３％、Ｍｎ：０．０００
１〜３％、Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｎ：０．０００
１〜０．１％を含有し、さらに、 Ｔｉ：０．０５〜０．８％、Ａｌ：０．０１〜０．８
％、Ｃｏ：０．１〜５％、Ｖ：０．１〜０．５％のうち
少なくとも１種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純
物からなる組成を有することを特徴とする、高温耐食性
および高温強度に優れたＮｉ基合金。 - 【請求項５】 重量％でＣｒ：１７〜２８％、Ｍｏ：１
１〜２４％、Ｔａ：１．１〜８％、Ｆｅ：６超〜２０
％、Ｓｉ：０．０００１〜０．３％、Ｍｎ：０．０００
１〜３％、Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｎ：０．０００
１〜０．１％を含有し、さらに、 Ｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１
％、Ｃａ：０．００１〜０．０１％のうち少なくとも１
種を含有し、さらに、 Ｎｂ：０．１〜１％、Ｗ：０．１〜４％、Ｃｕ：０．１
〜４％のうち少なくとも１種を含有し、残部がＮｉおよ
び不可避不純物からなる組成を有することを特徴とす
る、高温耐食性および高温強度に優れたＮｉ基合金。 - 【請求項６】 重量％でＣｒ：１７〜２８％、Ｍｏ：１
１〜２４％、Ｔａ：１．１〜８％、Ｆｅ：６超〜２０
％、Ｓｉ：０．０００１〜０．３％、Ｍｎ：０．０００
１〜３％、Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｎ：０．０００
１〜０．１％を含有し、さらに、 Ｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１
％、Ｃａ：０．００１〜０．０１％のうち少なくとも１
種を含有し、さらに、 Ｔｉ：０．０５〜０．８％、Ａｌ：０．０１〜０．８
％、Ｃｏ：０．１〜５％、Ｖ：０．１〜０．５％のうち
少なくとも１種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純
物からなる組成を有することを特徴とする、高温耐食性
および高温強度に優れたＮｉ基合金。 - 【請求項７】 重量％でＣｒ：１７〜２８％、Ｍｏ：１
１〜２４％、Ｔａ：１．１〜８％、Ｆｅ：６超〜２０
％、Ｓｉ：０．０００１〜０．３％、Ｍｎ：０．０００
１〜３％、Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｎ：０．０００
１〜０．１％を含有し、さらに、 Ｎｂ：０．１〜１％、Ｗ：０．１〜４％、Ｃｕ：０．１
〜４％のうち少なくとも１種を含有し、さらに、 Ｔｉ：０．０５〜０．８％、Ａｌ：０．０１〜０．８
％、Ｃｏ：０．１〜５％、Ｖ：０．１〜０．５％のうち
少なくとも１種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純
物からなる組成を有することを特徴とする、高温耐食性
および高温強度に優れたＮｉ基合金。 - 【請求項８】 重量％でＣｒ：１７〜２８％、Ｍｏ：１
１〜２４％、Ｔａ：１．１〜８％、Ｆｅ：６超〜２０
％、Ｓｉ：０．０００１〜０．３％、Ｍｎ：０．０００
１〜３％、Ｃ：０．００１〜０．１％、Ｎ：０．０００
１〜０．１％を含有し、さらに、 Ｂ：０．００１〜０．１％、Ｚｒ：０．００１〜０．１
％、Ｃａ：０．００１〜０．０１％のうち少なくとも１
種を含有し、さらに、 Ｎｂ：０．１〜１％、Ｗ：０．１〜４％、Ｃｕ：０．１
〜４％のうち少なくとも１種を含有し、さらに、 Ｔｉ：０．０５〜０．８％、Ａｌ：０．０１〜０．８
％、Ｃｏ：０．１〜５％、Ｖ：０．１〜０．５％のうち
少なくとも１種を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純
物からなる組成を有することを特徴とする、高温耐食性
および高温強度に優れたＮｉ基合金。 - 【請求項９】 重量％でＨｆ：０．１〜２％、Ｒｅ：
０．０１〜３％のうち少なくとも１種を含有することを
特徴とする、請求項１〜８記載の内いずれかの高温耐食
性および高温強度に優れたＮｉ基合金。 - 【請求項１０】 重量％でＯｓ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｐｄの内
の１種または２種以上を０．０１〜１％を含有すること
を特徴とする、請求項１〜８記載の内のいずれかの高温
耐食性および高温強度に優れたＮｉ基合金。 - 【請求項１１】 重量％でＬａ、Ｃｅ、Ｙの内の１種ま
たは２種以上を０．０１〜０．１％を含有することを特
徴とする、請求項１〜８記載の内のいずれかの高温耐食
性および高温強度に優れたＮｉ基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12236394A JPH07331367A (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 高温耐食性および高温強度に優れたＮｉ基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12236394A JPH07331367A (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 高温耐食性および高温強度に優れたＮｉ基合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07331367A true JPH07331367A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=14834036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12236394A Withdrawn JPH07331367A (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 高温耐食性および高温強度に優れたＮｉ基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07331367A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011012109A1 (de) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | Thyssenkrupp Vdm Gmbh | Metallischer säurebeständiger werkstoff auf nickelbasis |
-
1994
- 1994-06-03 JP JP12236394A patent/JPH07331367A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011012109A1 (de) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | Thyssenkrupp Vdm Gmbh | Metallischer säurebeständiger werkstoff auf nickelbasis |
| CN102471834A (zh) * | 2009-07-27 | 2012-05-23 | 蒂森克鲁普德国联合金属制造有限公司 | 基于镍的金属耐酸材料 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |