JPH0813104A - 耐ヒートサイクル性に優れた耐熱合金及び該合金を使用したヒーターチューブ - Google Patents
耐ヒートサイクル性に優れた耐熱合金及び該合金を使用したヒーターチューブInfo
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- JPH0813104A JPH0813104A JP16615594A JP16615594A JPH0813104A JP H0813104 A JPH0813104 A JP H0813104A JP 16615594 A JP16615594 A JP 16615594A JP 16615594 A JP16615594 A JP 16615594A JP H0813104 A JPH0813104 A JP H0813104A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 加熱、冷却を繰り返し受けるような過酷な高
温環境下で極めて優れた耐酸化性を示すとともに、高温
強度にも優れた性質を有する耐ヒートサイクル性および
高温強度に優れたことを特徴とする耐熱合金材料を廉価
に提供する。 【構成】 重量％で、Ｃ：0.02〜0.15％、Ｓｉ：0.70〜
3.00％、Ｍｎ：0.50％以下、Ｎｉ：30.0〜40.0％、Ｃ
ｒ：18.0〜25.0％、Ａｌ：0.50〜2.00％、Ｔｉ：0.10〜
1.00％、残部Ｆｅおよび不可避不純物を含有する耐ヒー
トサイクル性および高温強度に優れたことを特徴とする
耐熱合金である。さらにＬａ、ＣｅまたはＹの希土類元
素から選択した１種または２種以上を0.01〜0.10％また
は、Zr：0.01ないし0.30％を含有する耐ヒートサイクル
性および高温強度に優れたことを特徴とする耐熱合金で
ある。
温環境下で極めて優れた耐酸化性を示すとともに、高温
強度にも優れた性質を有する耐ヒートサイクル性および
高温強度に優れたことを特徴とする耐熱合金材料を廉価
に提供する。 【構成】 重量％で、Ｃ：0.02〜0.15％、Ｓｉ：0.70〜
3.00％、Ｍｎ：0.50％以下、Ｎｉ：30.0〜40.0％、Ｃ
ｒ：18.0〜25.0％、Ａｌ：0.50〜2.00％、Ｔｉ：0.10〜
1.00％、残部Ｆｅおよび不可避不純物を含有する耐ヒー
トサイクル性および高温強度に優れたことを特徴とする
耐熱合金である。さらにＬａ、ＣｅまたはＹの希土類元
素から選択した１種または２種以上を0.01〜0.10％また
は、Zr：0.01ないし0.30％を含有する耐ヒートサイクル
性および高温強度に優れたことを特徴とする耐熱合金で
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒートサイクルを受け
るような環境下、例えばエアコン用材料に関するもので
あり、詳しくは電源のＯＮ／ＯＦＦに伴い加熱、冷却を
繰り返し受け、過酷な高温条件下で優れた耐酸化性を有
し、更に良好な高温強度を有した廉価なＦｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｒ合金に関するものである。
るような環境下、例えばエアコン用材料に関するもので
あり、詳しくは電源のＯＮ／ＯＦＦに伴い加熱、冷却を
繰り返し受け、過酷な高温条件下で優れた耐酸化性を有
し、更に良好な高温強度を有した廉価なＦｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｒ合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ヒートサイクルを受けるような環境下で
使用される材料、例えばガスエアコン用ヒーターチュー
ブは、天然ガスを燃料としたガスバーナーにより大気中
で最高温度約７００〜９００℃程度の高温に加熱され、
１日に数回の電源のＯＮ／ＯＦＦに伴い断続運転となる
ため加熱冷却のヒートサイクルとなり、繰返し酸化を受
けるため、過酷な条件での良好な耐酸化性が必要であ
る。
使用される材料、例えばガスエアコン用ヒーターチュー
ブは、天然ガスを燃料としたガスバーナーにより大気中
で最高温度約７００〜９００℃程度の高温に加熱され、
１日に数回の電源のＯＮ／ＯＦＦに伴い断続運転となる
ため加熱冷却のヒートサイクルとなり、繰返し酸化を受
けるため、過酷な条件での良好な耐酸化性が必要であ
る。
【０００３】従来このような材料には非常に優れた耐酸
化性および高温強度を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系の超合
金やハステロイＸ（商標名：22Ｃｒ−9 Ｍｏ−19Ｆｅ−
ＮｉＢａｌ．）や耐酸化性の優れたＮＣＦ600 が採用さ
れたいたがＮｉを多量に含有するため、価格が極めて高
くなるという問題があった。
化性および高温強度を有するＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系の超合
金やハステロイＸ（商標名：22Ｃｒ−9 Ｍｏ−19Ｆｅ−
ＮｉＢａｌ．）や耐酸化性の優れたＮＣＦ600 が採用さ
れたいたがＮｉを多量に含有するため、価格が極めて高
くなるという問題があった。
【０００４】また、廉価な材料で、大気中で耐酸化性の
良好な材料としては、ＳＵＳ310 ＳやＮＣＦ800 Ｈなど
が挙げられるが、これらの材料では前記したような過酷
な環境下での耐酸化性は十分でないといった問題があ
る。
良好な材料としては、ＳＵＳ310 ＳやＮＣＦ800 Ｈなど
が挙げられるが、これらの材料では前記したような過酷
な環境下での耐酸化性は十分でないといった問題があ
る。
【０００５】そして、ヒーターチューブは、更に上述し
たような過酷な高温環境下で優れた耐酸化性を示すこと
はもちろん、チューブ内を熱媒体として循環するヘリウ
ムガスより圧力を受けるために、優れた高温強度を有す
る必要がある。
たような過酷な高温環境下で優れた耐酸化性を示すこと
はもちろん、チューブ内を熱媒体として循環するヘリウ
ムガスより圧力を受けるために、優れた高温強度を有す
る必要がある。
【０００６】この点において、ＮＣＦ600 およびＳＵＳ
310 Ｓにおいては強度不足であり、使用できない状態で
あった。
310 Ｓにおいては強度不足であり、使用できない状態で
あった。
【０００７】このようなことから、過酷な高温環境下で
耐酸化性が良好であり、廉価な材料の出現が切望されて
おり、また、圧力を受けるような部材に対しては、更に
良好な高温強度を有する材料の出現が切望されていた。
耐酸化性が良好であり、廉価な材料の出現が切望されて
おり、また、圧力を受けるような部材に対しては、更に
良好な高温強度を有する材料の出現が切望されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な各種の問題点を解消し、加熱、冷却を繰り返し受ける
ような過酷な高温環境下で極めて優れた耐酸化性を示す
とともに、高温強度にも優れた性質を有する材料を廉価
に提供することにある。
な各種の問題点を解消し、加熱、冷却を繰り返し受ける
ような過酷な高温環境下で極めて優れた耐酸化性を示す
とともに、高温強度にも優れた性質を有する材料を廉価
に提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】ガスエアコン用部材のよ
うな環境下、即ち、７００〜９００℃程度の温度域に加
熱され、電源のＯＮ／ＯＦＦに伴って加熱、冷却を繰り
返し受けるような過酷な酸化環境下においては、材料表
面に生成される酸化層の保護性のみだけではなく、密着
性も重要な因子となる。
うな環境下、即ち、７００〜９００℃程度の温度域に加
熱され、電源のＯＮ／ＯＦＦに伴って加熱、冷却を繰り
返し受けるような過酷な酸化環境下においては、材料表
面に生成される酸化層の保護性のみだけではなく、密着
性も重要な因子となる。
【００１０】本発明者等は、このような観点から試行錯
誤を繰り返しながら鋭意研究を重ねた結果、以下に示さ
れる如き知見を得るに至ったのである。
誤を繰り返しながら鋭意研究を重ねた結果、以下に示さ
れる如き知見を得るに至ったのである。
【００１１】（ａ）従来、耐酸化性に有効な元素として
はＣｒが挙げられ、このような過酷な酸化環境下におい
ても一定量のＣｒを含有することによって、ある程度の
耐酸化性を有することはでき、また、必要であるが、７
００〜９００℃程度の温度域においては、従来は脱酸材
とし添加していたＭｎを低減することが、加熱冷却を繰
り返し受ける過酷な酸化環境下においては、極めて有効
であり、併せてＳｉを一定量添加することによって更に
良好な耐酸化性が得られること。
はＣｒが挙げられ、このような過酷な酸化環境下におい
ても一定量のＣｒを含有することによって、ある程度の
耐酸化性を有することはでき、また、必要であるが、７
００〜９００℃程度の温度域においては、従来は脱酸材
とし添加していたＭｎを低減することが、加熱冷却を繰
り返し受ける過酷な酸化環境下においては、極めて有効
であり、併せてＳｉを一定量添加することによって更に
良好な耐酸化性が得られること。
【００１２】（ｂ）前記の過酷な環境下での耐酸化性
は、Ｎｉ含有量を低減することによって劣化するが、上
述のごとくＭｎを低減し、Ｓｉを一定量添加することに
よって、十分な耐酸化性を確保できること、即ち、７０
０〜９００℃程度の温度域において加熱冷却を繰り返し
受ける過酷な酸化環境下においては、特定量のＣｒを含
有した上で、Ｍｎを低減し、Ｓｉを一定量添加すること
によってＮｉ含有量を低減できること。
は、Ｎｉ含有量を低減することによって劣化するが、上
述のごとくＭｎを低減し、Ｓｉを一定量添加することに
よって、十分な耐酸化性を確保できること、即ち、７０
０〜９００℃程度の温度域において加熱冷却を繰り返し
受ける過酷な酸化環境下においては、特定量のＣｒを含
有した上で、Ｍｎを低減し、Ｓｉを一定量添加すること
によってＮｉ含有量を低減できること。
【００１３】（ｃ）更に、ＬａやＣｅまたはＹの希土類
元素やＺｒを添加することによって、更に良好な耐酸化
性が得られること。
元素やＺｒを添加することによって、更に良好な耐酸化
性が得られること。
【００１４】（ｄ）その上で、当該材料にＮｂ、Ｍｏ、
ＶまたはＷをを添加することによって高温での強度が一
層改善されること。
ＶまたはＷをを添加することによって高温での強度が一
層改善されること。
【００１５】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであり、請求項１の発明の手段は、エアコンのよう
な加熱冷却を繰り返し受ける過酷な高温酸化環境下での
適正材料として、重量％で、Ｃ：0.02〜0.15％、Ｓｉ：
0.70〜3.00％、Ｍｎ：0.50％以下、Ｎｉ：30.0〜40.0
％、Ｃｒ：18.0〜25.0％、Ａｌ：0.50〜2.00％、Ｔｉ：
0.10〜1.00％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物で
ある耐ヒートサイクル性および高温強度に優れたことを
特徴とする耐熱合金である。
ものであり、請求項１の発明の手段は、エアコンのよう
な加熱冷却を繰り返し受ける過酷な高温酸化環境下での
適正材料として、重量％で、Ｃ：0.02〜0.15％、Ｓｉ：
0.70〜3.00％、Ｍｎ：0.50％以下、Ｎｉ：30.0〜40.0
％、Ｃｒ：18.0〜25.0％、Ａｌ：0.50〜2.00％、Ｔｉ：
0.10〜1.00％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物で
ある耐ヒートサイクル性および高温強度に優れたことを
特徴とする耐熱合金である。
【００１６】請求項２の発明の手段は、上記の請求項１
の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＢまたはＣ
ａのいずれか１種または２種を0.001 〜0.03％含有し、
耐ヒートサイクル性および高温強度に優れたことを特徴
とする耐熱合金である。
の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＢまたはＣ
ａのいずれか１種または２種を0.001 〜0.03％含有し、
耐ヒートサイクル性および高温強度に優れたことを特徴
とする耐熱合金である。
【００１７】請求項３の発明の手段は、上記請求項１の
発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＬａ、Ｃｅま
たはＹの希土類元素から選択した１種または２種以上を
0.01〜0.10％、またはＺｒ：0.01〜0.30％含有し、耐ヒ
ートサイクル性および高温強度に優れたことを特徴とす
る耐熱合金である。
発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＬａ、Ｃｅま
たはＹの希土類元素から選択した１種または２種以上を
0.01〜0.10％、またはＺｒ：0.01〜0.30％含有し、耐ヒ
ートサイクル性および高温強度に優れたことを特徴とす
る耐熱合金である。
【００１８】請求項４の発明の手段は、上記請求項１の
発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍｏ、
ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05〜2.
5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れ
たことを特徴とする耐熱合金である。
発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍｏ、
ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05〜2.
5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れ
たことを特徴とする耐熱合金である。
【００１９】請求項５の発明の手段は、上記請求項２の
発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＬａ、Ｃｅま
たはＹの希土類元素から選択した１種または２種以上を
0.01〜0.10％、またはＺｒ：0.01〜0.30％含有し、耐ヒ
ートサイクル性および高温強度に優れたことを特徴とす
る耐熱合金である。
発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＬａ、Ｃｅま
たはＹの希土類元素から選択した１種または２種以上を
0.01〜0.10％、またはＺｒ：0.01〜0.30％含有し、耐ヒ
ートサイクル性および高温強度に優れたことを特徴とす
る耐熱合金である。
【００２０】請求項６の発明の手段は、上記請求項２の
発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍｏ、
ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05〜2.
5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れ
たことを特徴とする耐熱合金である。
発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍｏ、
ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05〜2.
5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れ
たことを特徴とする耐熱合金である。
【００２１】請求項７の発明の手段は、上記請求項３の
発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍｏ、
ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05〜2.
5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れ
たことを特徴とする耐熱合金である。
発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍｏ、
ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05〜2.
5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れ
たことを特徴とする耐熱合金である。
【００２２】請求項８の発明の手段は、上記請求項５の
発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍｏ、
ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05〜2.
5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れ
たことを特徴とする耐熱合金である。
発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍｏ、
ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05〜2.
5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れ
たことを特徴とする耐熱合金である。
【００２３】請求項９の発明の手段は、重量％で、Ｃ：
0.02〜0.15％、Ｓｉ：0.70〜3.00％、Ｍｎ：0.50％以
下、Ｎｉ：30.0〜40.0％、Ｃｒ：18.0〜25.0％、Ａｌ：
0.50〜2.00％、Ｔｉ：0.10〜1.00％を含有し、残部Ｆｅ
および不可避不純物である耐ヒートサイクル性および高
温強度に優れた耐熱合金を利用したことを特徴とするガ
スエアコン用ヒーターチューブである。
0.02〜0.15％、Ｓｉ：0.70〜3.00％、Ｍｎ：0.50％以
下、Ｎｉ：30.0〜40.0％、Ｃｒ：18.0〜25.0％、Ａｌ：
0.50〜2.00％、Ｔｉ：0.10〜1.00％を含有し、残部Ｆｅ
および不可避不純物である耐ヒートサイクル性および高
温強度に優れた耐熱合金を利用したことを特徴とするガ
スエアコン用ヒーターチューブである。
【００２４】請求項１０の発明の手段は、上記請求項９
の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＢまたはＣ
ａのいずれか１種または２種を0.001 〜0.03％含有し、
耐ヒートサイクル性および高温強度に優れた耐熱合金を
利用したことを特徴とするガスエアコン用ヒーターチュ
ーブである。
の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＢまたはＣ
ａのいずれか１種または２種を0.001 〜0.03％含有し、
耐ヒートサイクル性および高温強度に優れた耐熱合金を
利用したことを特徴とするガスエアコン用ヒーターチュ
ーブである。
【００２５】請求項１１の発明の手段は、上記請求項９
の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＬａ、Ｃｅ
またはＹの希土類元素から選択した１種または２種以上
を0.01〜0.10％、またはＺｒ：0.01〜0.30％含有し、耐
ヒートサイクル性および高温強度に優れた耐熱合金を利
用したことを特徴とするガスエアコン用ヒーターチュー
ブである。
の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＬａ、Ｃｅ
またはＹの希土類元素から選択した１種または２種以上
を0.01〜0.10％、またはＺｒ：0.01〜0.30％含有し、耐
ヒートサイクル性および高温強度に優れた耐熱合金を利
用したことを特徴とするガスエアコン用ヒーターチュー
ブである。
【００２６】請求項１２の発明の手段は、上記請求項９
の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍ
ｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05
〜2.5％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に
優れた耐熱合金を利用したことを特徴とするガスエアコ
ン用ヒーターチューブである。
の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍ
ｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05
〜2.5％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に
優れた耐熱合金を利用したことを特徴とするガスエアコ
ン用ヒーターチューブである。
【００２７】請求項１３の発明の手段は、上記請求項１
０の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＬａ、Ｃ
ｅまたはＹの希土類元素から選択した１種または２種以
上を0.01〜0.10％、またはＺｒ：0.01〜0.30％含有し、
耐ヒートサイクル性および高温強度に優れた耐熱合金を
利用したことを特徴とするガスエアコン用ヒーターチュ
ーブである。
０の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＬａ、Ｃ
ｅまたはＹの希土類元素から選択した１種または２種以
上を0.01〜0.10％、またはＺｒ：0.01〜0.30％含有し、
耐ヒートサイクル性および高温強度に優れた耐熱合金を
利用したことを特徴とするガスエアコン用ヒーターチュ
ーブである。
【００２８】請求項１４の発明の手段は、上記請求項１
０の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍ
ｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05
〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に
優れた耐熱合金を利用したことを特徴とするガスエアコ
ン用ヒーターチューブである。
０の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍ
ｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05
〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に
優れた耐熱合金を利用したことを特徴とするガスエアコ
ン用ヒーターチューブである。
【００２９】請求項１５の発明の手段は、上記請求項１
１の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍ
ｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05
〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に
優れた耐熱合金を利用したことを特徴とするガスエアコ
ン用ヒーターチューブである。
１の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍ
ｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05
〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に
優れた耐熱合金を利用したことを特徴とするガスエアコ
ン用ヒーターチューブである。
【００３０】請求項１６の発明の手段は、上記請求項１
３の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍ
ｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05
〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に
優れた耐熱合金を利用したことを特徴とするガスエアコ
ン用ヒーターチューブである。
３の発明の手段の耐熱合金の化学組成に、更にＮｂ、Ｍ
ｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種以上を0.05
〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に
優れた耐熱合金を利用したことを特徴とするガスエアコ
ン用ヒーターチューブである。
【００３１】耐熱合金の成分組成を上記の各手段のもの
とすることによって、通常の高温用材料としての必要諸
特性を有することはもちろん、Ｎｉの多量添加を要する
ことなく、加熱冷却を繰り返し受ける過酷な高温酸化環
境下において、格段に改善された耐酸化性を有し、優れ
た高温強度も兼ね備え、安価に材料を提供することが出
来ることを特徴とするものである。
とすることによって、通常の高温用材料としての必要諸
特性を有することはもちろん、Ｎｉの多量添加を要する
ことなく、加熱冷却を繰り返し受ける過酷な高温酸化環
境下において、格段に改善された耐酸化性を有し、優れ
た高温強度も兼ね備え、安価に材料を提供することが出
来ることを特徴とするものである。
【００３２】
【作用】次にこの発明において、その成分組成の割合を
上記の如くに限定した理由を記述する。
上記の如くに限定した理由を記述する。
【００３３】Ｃは、耐熱合金として必要な高温強度を付
与するために有効な元素であり、最低0.02％必要であ
る。また、0.15％以上添加すると熱間加工性を劣化さ
せ、固溶化処理状態で未固溶の炭化物が残存し、対酸化
性を著しく劣化させるため上限を0.15％に限定した。な
お、好ましくは、0.05〜0.10％とするのが望ましい。
与するために有効な元素であり、最低0.02％必要であ
る。また、0.15％以上添加すると熱間加工性を劣化さ
せ、固溶化処理状態で未固溶の炭化物が残存し、対酸化
性を著しく劣化させるため上限を0.15％に限定した。な
お、好ましくは、0.05〜0.10％とするのが望ましい。
【００３４】Ｓｉは、内部酸化物を形成し、酸化スケー
ルの密着性を向上させる。また、スケール／メタル界面
に層状に濃化し、Ｃｒの外方拡散を抑制し、耐酸化性を
向上させる。添加量が少ないと層状とはならず効果は少
ない。この効果を付与するためには最低0.70％必要であ
り、3.00％を超えて添加した場合、効果は過飽和とな
り、また、オーステナイト組織の安定が困難となり、金
属間化合物の析出を促進し、高温強度および溶接性を劣
化させるため、3.00％以下とした。そこで、Ｓｉは0.70
〜3.00％に限定した。
ルの密着性を向上させる。また、スケール／メタル界面
に層状に濃化し、Ｃｒの外方拡散を抑制し、耐酸化性を
向上させる。添加量が少ないと層状とはならず効果は少
ない。この効果を付与するためには最低0.70％必要であ
り、3.00％を超えて添加した場合、効果は過飽和とな
り、また、オーステナイト組織の安定が困難となり、金
属間化合物の析出を促進し、高温強度および溶接性を劣
化させるため、3.00％以下とした。そこで、Ｓｉは0.70
〜3.00％に限定した。
【００３５】Ｍｎは、従来、脱酸材として添加されてい
たが、オーステナイト組織での７００〜９００℃の酸化
環境化では、初期酸化を促進し、耐酸化性に対して悪影
響を与えるため、極力低減する必要がある。0.50％以下
とした場合、酸化層でのＭｎの酸化物の生成が抑制さ
れ、また、酸化層最外層へのＭｎの濃化が減少し、この
ような加熱冷却を繰り返し受ける過酷な酸化環境下にお
いて優れた効果を発揮する。このためＭｎ含有量は0.50
％以下に限定する。なお、好ましくは0.30％以下にする
ことは、極めて優れた効果を発揮するため、望ましい。
このようにＭｎを低減し、Ｓｉを一定量添加することに
よって、７００〜９００℃での過酷な酸化環境下で耐酸
化性に効果があることを見いだしたことが画期的なこと
である。
たが、オーステナイト組織での７００〜９００℃の酸化
環境化では、初期酸化を促進し、耐酸化性に対して悪影
響を与えるため、極力低減する必要がある。0.50％以下
とした場合、酸化層でのＭｎの酸化物の生成が抑制さ
れ、また、酸化層最外層へのＭｎの濃化が減少し、この
ような加熱冷却を繰り返し受ける過酷な酸化環境下にお
いて優れた効果を発揮する。このためＭｎ含有量は0.50
％以下に限定する。なお、好ましくは0.30％以下にする
ことは、極めて優れた効果を発揮するため、望ましい。
このようにＭｎを低減し、Ｓｉを一定量添加することに
よって、７００〜９００℃での過酷な酸化環境下で耐酸
化性に効果があることを見いだしたことが画期的なこと
である。
【００３６】Ｎｉは、耐酸化性、特に加熱冷却を繰り返
し受ける過酷な酸化環境下における耐酸化性を改善する
ためには極めて重要な元素であり、また、安定なオース
テナイト組織を得るためには必要不可欠な元素である。
しかし、その含有量が30.0％未満では、前記耐酸化性に
対して不十分であり、また、オーステナイト単相を安定
して維持する作用に所望の効果が得られず、一方、Ｎｉ
含有量が高いほど前記耐酸化性に対して効果が高いが、
材料コストが高騰するため、Ｎｉ含有量の上限を40.0％
に限定した。そこで、Ｎｉは30.0〜40.0％に限定した。
し受ける過酷な酸化環境下における耐酸化性を改善する
ためには極めて重要な元素であり、また、安定なオース
テナイト組織を得るためには必要不可欠な元素である。
しかし、その含有量が30.0％未満では、前記耐酸化性に
対して不十分であり、また、オーステナイト単相を安定
して維持する作用に所望の効果が得られず、一方、Ｎｉ
含有量が高いほど前記耐酸化性に対して効果が高いが、
材料コストが高騰するため、Ｎｉ含有量の上限を40.0％
に限定した。そこで、Ｎｉは30.0〜40.0％に限定した。
【００３７】Ｃｒは、７００〜９００℃での耐酸化性を
維持するのに最も効果のある元素であり、加熱冷却の過
酷な酸化環境下においても非常に効果がある。その含有
量が18.0％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方、25.0％以上では７００〜９００℃耐酸化性に対し
ては効果は飽和する。また、多量に含有させると、長時
間加熱によりオーステナイト単相を維持するのが困難と
なり、高温強度等を劣化させるため上限を25.0％に限定
した。また、好ましくは上記観点より20.0〜22.0％に限
定するのが望ましい。
維持するのに最も効果のある元素であり、加熱冷却の過
酷な酸化環境下においても非常に効果がある。その含有
量が18.0％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方、25.0％以上では７００〜９００℃耐酸化性に対し
ては効果は飽和する。また、多量に含有させると、長時
間加熱によりオーステナイト単相を維持するのが困難と
なり、高温強度等を劣化させるため上限を25.0％に限定
した。また、好ましくは上記観点より20.0〜22.0％に限
定するのが望ましい。
【００３８】Ａｌは、耐酸化性を維持するために効果の
ある元素であり、特に高温域において効果を発揮する。
しかし、0.50％未満の場合、所望の効果は得られず、一
方、2.00％を超えて添加した場合、長時間加熱によりオ
ーステナイト単相を維持するのが困難となり、高温強度
を劣化させ、また、耐酸化性に対する効果も飽和するた
め上限を2.00％に限定した。更に、好ましくは0.50〜1.
30％に限定するのが望ましい。
ある元素であり、特に高温域において効果を発揮する。
しかし、0.50％未満の場合、所望の効果は得られず、一
方、2.00％を超えて添加した場合、長時間加熱によりオ
ーステナイト単相を維持するのが困難となり、高温強度
を劣化させ、また、耐酸化性に対する効果も飽和するた
め上限を2.00％に限定した。更に、好ましくは0.50〜1.
30％に限定するのが望ましい。
【００３９】Ｔｉは、高温強度を維持するのに必要な元
素であり、0.10％未満では所望の効果は得られず、一
方、1.00％を超えて添加した場合、耐酸化性に対して悪
影響を与え、劣化させるため上限を1.00％に限定した。
更に、好ましくは耐酸化性と高温強度の観点から0.20〜
0.60％にするのが望ましい。
素であり、0.10％未満では所望の効果は得られず、一
方、1.00％を超えて添加した場合、耐酸化性に対して悪
影響を与え、劣化させるため上限を1.00％に限定した。
更に、好ましくは耐酸化性と高温強度の観点から0.20〜
0.60％にするのが望ましい。
【００４０】ＢおよびＣａは、熱間加工性を改善するの
に効果があり、また、Ｂについては高温強度を向上させ
るのに効果があるが、その含有量が0.001 ％未満では所
望の効果は得られず0.030 ％を超えて添加した場合、熱
間加工性を著しく劣化させるため、Ｂは0.001 〜0.030
％に限定した。
に効果があり、また、Ｂについては高温強度を向上させ
るのに効果があるが、その含有量が0.001 ％未満では所
望の効果は得られず0.030 ％を超えて添加した場合、熱
間加工性を著しく劣化させるため、Ｂは0.001 〜0.030
％に限定した。
【００４１】Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ、およびＷは、高温強度を
向上する作用があり、高温強度を一層向上する必要があ
る場合に含有させる元素であるが、その含有量が0.05％
未満では高温強度に所望の効果が得ることが出来ない。
また、2.50％を超えて添加すると長時間加熱によりオー
ステナイト単相を維持するのが困難となり、熱間加工性
に悪影響を与えるため上限を2.50％に限定した。更に、
好ましくは上限を2.0％にするのが望ましい。
向上する作用があり、高温強度を一層向上する必要があ
る場合に含有させる元素であるが、その含有量が0.05％
未満では高温強度に所望の効果が得ることが出来ない。
また、2.50％を超えて添加すると長時間加熱によりオー
ステナイト単相を維持するのが困難となり、熱間加工性
に悪影響を与えるため上限を2.50％に限定した。更に、
好ましくは上限を2.0％にするのが望ましい。
【００４２】Ｌａ、ＣｅあるいはＹ等の希土類元素は、
いずれか１種または２種以上を添加することによって酸
化皮膜の密着性を向上する効果があり、0.01％未満で
は、所望の効果は得られない。一方、0.100 ％を超えて
添加した場合、熱間加工性を著しく劣化させるため上限
を0.100 ％に限定した。そこで、Ｌａ、ＣｅあるいはＹ
等の希土類元素のいずれか１種または２種以上は0.01％
〜0.100 ％に限定した。
いずれか１種または２種以上を添加することによって酸
化皮膜の密着性を向上する効果があり、0.01％未満で
は、所望の効果は得られない。一方、0.100 ％を超えて
添加した場合、熱間加工性を著しく劣化させるため上限
を0.100 ％に限定した。そこで、Ｌａ、ＣｅあるいはＹ
等の希土類元素のいずれか１種または２種以上は0.01％
〜0.100 ％に限定した。
【００４３】Ｚｒは、希土類元素同様、前述のような酸
化環境下において耐酸化性を向上する作用があり、0.01
％未満では所望の効果は得られない。一方、0.30％を超
えて添加しても、効果は飽和し、また、熱間加工性を劣
化させるため上限を0.30％に限定した。そこで、Ｚｒは
0.01〜0.30％に限定した。
化環境下において耐酸化性を向上する作用があり、0.01
％未満では所望の効果は得られない。一方、0.30％を超
えて添加しても、効果は飽和し、また、熱間加工性を劣
化させるため上限を0.30％に限定した。そこで、Ｚｒは
0.01〜0.30％に限定した。
【００４４】
【実施例】次に本発明の特徴を更に明確にすべく、以下
にその実施例を説明する。表１ないし表３に示される成
分組成の材料を真空溶解炉に２００kg鋼塊を製造し、熱
間鍛造にてビレットを製造し、管材加工後熱間押出にて
チューブを製造した。更に、コールドピルガー加工にて
φ２５．４mm×wt２mmの小径チューブとした。そのチュ
ーブを長さ２０mmに切断し、１１６０℃で１０分間加熱
し固溶化処理を施し、表面の酸化スケールを除去するた
めに酸洗処理を行ったものを酸か試験に供した。また、
ビレットの一部を更に鍛伸し、１１６０℃で１０分間加
熱し、固溶化処理を行ったものを平行部がφ６mmのクリ
ープ破断試験片に仕上げ、クリープ破断試験を行った。
また、各試験の条件を以下に示す。
にその実施例を説明する。表１ないし表３に示される成
分組成の材料を真空溶解炉に２００kg鋼塊を製造し、熱
間鍛造にてビレットを製造し、管材加工後熱間押出にて
チューブを製造した。更に、コールドピルガー加工にて
φ２５．４mm×wt２mmの小径チューブとした。そのチュ
ーブを長さ２０mmに切断し、１１６０℃で１０分間加熱
し固溶化処理を施し、表面の酸化スケールを除去するた
めに酸洗処理を行ったものを酸か試験に供した。また、
ビレットの一部を更に鍛伸し、１１６０℃で１０分間加
熱し、固溶化処理を行ったものを平行部がφ６mmのクリ
ープ破断試験片に仕上げ、クリープ破断試験を行った。
また、各試験の条件を以下に示す。
【００４５】〈高温酸化試験〉上記の酸化試験片をアセ
トンで脱脂処理し、大気中で８５０℃に３５分間加熱保
持した後、３０℃に調節した大気環境下で10分間放冷す
る操作を３００サイクル繰り返し行い、重量変化を測定
し酸化量(mg/cm2)を測定した。
トンで脱脂処理し、大気中で８５０℃に３５分間加熱保
持した後、３０℃に調節した大気環境下で10分間放冷す
る操作を３００サイクル繰り返し行い、重量変化を測定
し酸化量(mg/cm2)を測定した。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
【表３】
【００４９】〈クリープ破断試験〉上記クリープ破断試
験片を８５０℃で応力４．０ kgf/mm2の負荷をかけ、ク
リープ破断寿命を測定した。
験片を８５０℃で応力４．０ kgf/mm2の負荷をかけ、ク
リープ破断寿命を測定した。
【００５０】以上の結果を表１ないし表３に併せて示し
た。表１ないし表３に示される繰り返し酸化試験の結果
から本発明合金は、比較合金のＢ１２やＢ１３と同等の
耐酸化性を示し、明らかに耐酸化性が向上していること
が分かる。なお、Ｂ１２およびＢ１３はＮｉ基であり、
多量のＮｉを含有することにより高価なものとなること
は言うまでもない。
た。表１ないし表３に示される繰り返し酸化試験の結果
から本発明合金は、比較合金のＢ１２やＢ１３と同等の
耐酸化性を示し、明らかに耐酸化性が向上していること
が分かる。なお、Ｂ１２およびＢ１３はＮｉ基であり、
多量のＮｉを含有することにより高価なものとなること
は言うまでもない。
【００５１】また、表１ないし表３に示されるクリープ
破断試験の結果より、本発明合金は比較合金のＢ１０お
よびＢ１２に比べて、非常に優れたクリープ強度を有し
ており、高温強度も良好であることが分かる。
破断試験の結果より、本発明合金は比較合金のＢ１０お
よびＢ１２に比べて、非常に優れたクリープ強度を有し
ており、高温強度も良好であることが分かる。
【００５２】上記の実施例は継目無し鋼管によるもので
あるが、更に、本発明は平板から溶接、引抜きして製造
した鋼管にも適用でき、本発明の効果が得られることは
いうまでもない。
あるが、更に、本発明は平板から溶接、引抜きして製造
した鋼管にも適用でき、本発明の効果が得られることは
いうまでもない。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の耐熱合金
はＮｉの含有量が比較的少なく廉価なＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ
合金でありながら、エアコン用材料などの過酷なヒート
サイクルを受ける環境下において、優れた耐酸化性と優
れたクリープ強度を有し、また、良好な高温強度を有す
る耐熱合金である。
はＮｉの含有量が比較的少なく廉価なＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ
合金でありながら、エアコン用材料などの過酷なヒート
サイクルを受ける環境下において、優れた耐酸化性と優
れたクリープ強度を有し、また、良好な高温強度を有す
る耐熱合金である。
Claims (16)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：0.02〜0.15％、Ｓｉ：0.
70〜3.00％、Ｍｎ：0.50％以下、Ｎｉ：30.0〜40.0％、
Ｃｒ：18.0〜25.0％、Ａｌ：0.50〜2.00％、Ｔｉ：0.10
〜1.00％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物である
耐ヒートサイクル性および高温強度に優れたことを特徴
とする耐熱合金。 - 【請求項２】 請求項１の耐熱合金の成分組成に、更に
ＢまたはＣａのいずれか１種または２種を0.001 〜0.03
％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れた
ことを特徴とする耐熱合金。 - 【請求項３】 請求項１の耐熱合金の成分組成に、更に
Ｌａ、ＣｅまたはＹの希土類元素から選択した１種また
は２種以上を0.01〜0.10％、またはＺｒ：0.01〜0.30％
含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れたこ
とを特徴とする耐熱合金。 - 【請求項４】 請求項１の耐熱合金の成分組成に、更に
Ｎｂ、Ｍｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種以
上を0.05〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高
温強度に優れたことを特徴とする耐熱合金。 - 【請求項５】 請求項２の耐熱合金の化学組成に、更に
Ｌａ、ＣｅまたはＹの希土類元素から選択した１種また
は２種以上を0.01〜0.10％、またはＺｒ：0.01〜0.30％
含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れたこ
とを特徴とする耐熱合金。 - 【請求項６】 請求項２の耐熱合金の化学組成に、更に
Ｎｂ、Ｍｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種以
上を0.05〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高
温強度に優れたことを特徴とする耐熱合金。 - 【請求項７】 請求項３の耐熱合金の化学組成に、更に
Ｎｂ、Ｍｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種以
上を0.05〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高
温強度に優れたことを特徴とする耐熱合金。 - 【請求項８】 請求項５の耐熱合金の化学組成に、更に
Ｎｂ、Ｍｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種以
上を0.05〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および高
温強度に優れたことを特徴とする耐熱合金。 - 【請求項９】 重量％で、Ｃ：0.02〜0.15％、Ｓｉ：0.
70〜3.00％、Ｍｎ：0.50％以下、Ｎｉ：30.0〜40.0％、
Ｃｒ：18.0〜25.0％、Ａｌ：0.50〜2.00％、Ｔｉ：0.10
〜1.00％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物である
耐ヒートサイクル性および高温強度に優れた耐熱合金を
利用したことを特徴とするガスエアコン用ヒーターチュ
ーブ。 - 【請求項１０】 請求項９の耐熱合金の成分組成に、更
にＢまたはＣａのいずれか１種または２種を0.001 〜0.
03％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れ
た耐熱合金を利用したことを特徴とするガスエアコン用
ヒーターチューブ。 - 【請求項１１】 請求項９の耐熱合金の成分組成に、更
にＬａ、ＣｅまたはＹの希土類元素から選択した１種ま
たは２種以上を0.01〜0.10％、またはＺｒ：0.01〜0.30
％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れた
耐熱合金を利用したことを特徴とするガスエアコン用ヒ
ーターチューブ。 - 【請求項１２】 請求項９の耐熱合金の成分組成に、更
にＮｂ、Ｍｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２種
以上を0.05〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性および
高温強度に優れた耐熱合金を利用したことを特徴とする
ガスエアコン用ヒーターチューブ。 - 【請求項１３】 請求項１０の耐熱合金の成分組成に、
更にＬａ、ＣｅまたはＹの希土類元素から選択した１種
または２種以上を0.01〜0.10％、またはＺｒ：0.01〜0.
30％含有し、耐ヒートサイクル性および高温強度に優れ
た耐熱合金を利用したことを特徴とするガスエアコン用
ヒーターチューブ。 - 【請求項１４】 請求項１０の耐熱合金の成分組成に、
更にＮｂ、Ｍｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２
種以上を0.05〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性およ
び高温強度に優れた耐熱合金を利用したことを特徴とす
るガスエアコン用ヒーターチューブ。 - 【請求項１５】 請求項１１の耐熱合金の成分組成に、
更にＮｂ、Ｍｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２
種以上を0.05〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性およ
び高温強度に優れた耐熱合金を利用したことを特徴とす
るガスエアコン用ヒーターチューブ。 - 【請求項１６】 請求項１３の耐熱合金の成分組成に、
更にＮｂ、Ｍｏ、ＶまたはＷから選択した１種または２
種以上を0.05〜2.5 ％含有し、耐ヒートサイクル性およ
び高温強度に優れた耐熱合金を利用したことを特徴とす
るガスエアコン用ヒーターチューブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16615594A JPH0813104A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 耐ヒートサイクル性に優れた耐熱合金及び該合金を使用したヒーターチューブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16615594A JPH0813104A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 耐ヒートサイクル性に優れた耐熱合金及び該合金を使用したヒーターチューブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0813104A true JPH0813104A (ja) | 1996-01-16 |
Family
ID=15826092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16615594A Pending JPH0813104A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 耐ヒートサイクル性に優れた耐熱合金及び該合金を使用したヒーターチューブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0813104A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012175271A3 (de) * | 2011-06-21 | 2013-09-26 | Robert Bosch Gmbh | Verwendung einer heissgaskorrosionsbeständigen duktilen legierung |
| JP2017061730A (ja) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼 |
| CN109790610A (zh) * | 2016-10-05 | 2019-05-21 | 新日铁住金株式会社 | NiCrFe合金 |
-
1994
- 1994-06-24 JP JP16615594A patent/JPH0813104A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012175271A3 (de) * | 2011-06-21 | 2013-09-26 | Robert Bosch Gmbh | Verwendung einer heissgaskorrosionsbeständigen duktilen legierung |
| CN103620072A (zh) * | 2011-06-21 | 2014-03-05 | 罗伯特·博世有限公司 | 热气腐蚀耐受性可延展合金的用途 |
| JP2017061730A (ja) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 新日鐵住金株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼 |
| CN109790610A (zh) * | 2016-10-05 | 2019-05-21 | 新日铁住金株式会社 | NiCrFe合金 |
| KR20190065352A (ko) | 2016-10-05 | 2019-06-11 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | NiCrFe 합금 |
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