JPH09227975A - 耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金 - Google Patents
耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金Info
- Publication number
- JPH09227975A JPH09227975A JP8054054A JP5405496A JPH09227975A JP H09227975 A JPH09227975 A JP H09227975A JP 8054054 A JP8054054 A JP 8054054A JP 5405496 A JP5405496 A JP 5405496A JP H09227975 A JPH09227975 A JP H09227975A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- sulfidation
- corrosion
- content
- high temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/055—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/056—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 十分な高温強度特性を保ちつつ、耐高温硫化
腐食性に優れた合金を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒ
を１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、Ｃを０.０２〜
０.１％、Ｔｉを２．７５％以下、Ａｌを１.６％以上含
み、残部は不純物を除き本質的にＮｉからなる耐高温硫
化腐食性Ｎｉ基合金。
腐食性に優れた合金を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒ
を１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、Ｃを０.０２〜
０.１％、Ｔｉを２．７５％以下、Ａｌを１.６％以上含
み、残部は不純物を除き本質的にＮｉからなる耐高温硫
化腐食性Ｎｉ基合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば石油精製装
置の流動層接触分解装置から出る排ガスのエネルギーを
回収利用するエキスパンダタービンに用いて好適な耐高
温硫化腐食性Ｎｉ基合金に関する。
置の流動層接触分解装置から出る排ガスのエネルギーを
回収利用するエキスパンダタービンに用いて好適な耐高
温硫化腐食性Ｎｉ基合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、タービンロータのような高温に
曝される素材に用いるＮｉ基耐熱合金としては、従来よ
り、耐酸化性、耐クリープ性、高温強度が良好であるＮ
ｉ基合金が用いられている。
曝される素材に用いるＮｉ基耐熱合金としては、従来よ
り、耐酸化性、耐クリープ性、高温強度が良好であるＮ
ｉ基合金が用いられている。
【０００３】Ｎｉ基耐熱合金においては、良好な高温強
度を得るため、ＴｉおよびＡｌを少量添加してＮｉ
3 （Ｔｉ，Ａｌ）からなるγ′相を析出させているもの
が多く、通常、ＴｉおよびＡｌの含有量は、重量％にて
（以下全て同じ）、Ａｌ＜１.６％、Ｔｉ＞２.５％に分
布している。このうち、Ｔｉ＋Ａｌ量が増えると共に鍛
造性が低下し、特に６％を超えると鋳造品として供され
ることが多い。
度を得るため、ＴｉおよびＡｌを少量添加してＮｉ
3 （Ｔｉ，Ａｌ）からなるγ′相を析出させているもの
が多く、通常、ＴｉおよびＡｌの含有量は、重量％にて
（以下全て同じ）、Ａｌ＜１.６％、Ｔｉ＞２.５％に分
布している。このうち、Ｔｉ＋Ａｌ量が増えると共に鍛
造性が低下し、特に６％を超えると鋳造品として供され
ることが多い。
【０００４】ところで、タービンやボイラ等の燃焼ガス
雰囲気で使用される高温機器においては、Ｎａ，Ｓ
Ｏ4，Ｖ及びＣｌなどを含む溶融塩が関与する、いわゆ
る "Hot Corrosion"と呼ばれる高温腐食が知られてい
る。また、溶融塩の関与しない、ガスと金属の直接反応
による硫化腐食が、Ｎｉ基合金に関して７００℃以上で
起きることが報告されており、これは低融点（６４５
℃）のＮｉ−Ｎｉ3Ｓ2共晶体が生成するのが１つの原因
と言われている。
雰囲気で使用される高温機器においては、Ｎａ，Ｓ
Ｏ4，Ｖ及びＣｌなどを含む溶融塩が関与する、いわゆ
る "Hot Corrosion"と呼ばれる高温腐食が知られてい
る。また、溶融塩の関与しない、ガスと金属の直接反応
による硫化腐食が、Ｎｉ基合金に関して７００℃以上で
起きることが報告されており、これは低融点（６４５
℃）のＮｉ−Ｎｉ3Ｓ2共晶体が生成するのが１つの原因
と言われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、石油
精製プラントでの省エネルギー化を図るために、流動層
接触分解装置から出る排ガスのエネルギーを回収するエ
ネルギー回収システムが開発されている。このような装
置のガスエキスパンダのタービン翼の部分に代表的なＮ
ｉ基耐熱合金であるワスパロイを用いたところ、従来問
題とされた温度より低い温度域での使用であるにも拘わ
らず、動翼の付け根の部分に硫化腐食が発生し、寿命の
低下が懸念された。腐食部断面を調査したところ、図８
に模式的に示すように、上層にＮｉ硫化物、下層にＣｒ
硫化物が形成され硫化は結晶粒界に沿って深く進行して
いた。なお、腐食部の検査からはＮａ，Ｃｌ，ＳＯ4 お
よびＶなど溶融塩の形成を伺わせる成分は検出されなか
った。
精製プラントでの省エネルギー化を図るために、流動層
接触分解装置から出る排ガスのエネルギーを回収するエ
ネルギー回収システムが開発されている。このような装
置のガスエキスパンダのタービン翼の部分に代表的なＮ
ｉ基耐熱合金であるワスパロイを用いたところ、従来問
題とされた温度より低い温度域での使用であるにも拘わ
らず、動翼の付け根の部分に硫化腐食が発生し、寿命の
低下が懸念された。腐食部断面を調査したところ、図８
に模式的に示すように、上層にＮｉ硫化物、下層にＣｒ
硫化物が形成され硫化は結晶粒界に沿って深く進行して
いた。なお、腐食部の検査からはＮａ，Ｃｌ，ＳＯ4 お
よびＶなど溶融塩の形成を伺わせる成分は検出されなか
った。
【０００６】図９は、原因を調査する目的で硫化ガス環
境中で行った実験の結果を示す顕微鏡組織写真である。
実験条件は、硫黄分圧（ＰＳ2 ）：１０-8.6atm、温
度：６００℃、時間：９６ｈであった。ここに見られる
ように粒界に沿って硫化腐食が進行しており、図８に示
した実材の腐食形態が再現された。従って、本系におい
ては、Ｎａ，Ｃｌ，ＳＯ4 およびＶなどを含む溶融塩を
形成することなく、金属とガスの直接反応によって粒界
硫化腐食が発生することが確認された。上記のように、
６４５℃以下の硫化ガス環境中において粒界硫化腐食が
生じた例はこれまでほとんど報告されておらず、勿論、
このような硫化腐食の挙動や機構等は、明らかにされて
いなかった。
境中で行った実験の結果を示す顕微鏡組織写真である。
実験条件は、硫黄分圧（ＰＳ2 ）：１０-8.6atm、温
度：６００℃、時間：９６ｈであった。ここに見られる
ように粒界に沿って硫化腐食が進行しており、図８に示
した実材の腐食形態が再現された。従って、本系におい
ては、Ｎａ，Ｃｌ，ＳＯ4 およびＶなどを含む溶融塩を
形成することなく、金属とガスの直接反応によって粒界
硫化腐食が発生することが確認された。上記のように、
６４５℃以下の硫化ガス環境中において粒界硫化腐食が
生じた例はこれまでほとんど報告されておらず、勿論、
このような硫化腐食の挙動や機構等は、明らかにされて
いなかった。
【０００７】本発明は、上記のような課題に鑑み、十分
な高温強度特性を保ちつつ、耐高温硫化腐食性に優れた
合金を提供することを目的とするものである。
な高温強度特性を保ちつつ、耐高温硫化腐食性に優れた
合金を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】硫化腐食の発生条件を詳
しく調査すべく、図９に示した断面の化学成分の分布を
調べたところ、図１０及び図１１のように、粒界を含め
た合金内部の硫化層には、合金中に含まれるＴｉ，Ａ
ｌ，Ｍｏが濃縮していることが分かった。さらに詳しく
調査した結果、これらの元素のうち、合金内部の硫化挙
動に対してＭｏは大きな影響を与えないが、ＴｉとＡｌ
の濃度は大きな影響を与えることが分かった。
しく調査すべく、図９に示した断面の化学成分の分布を
調べたところ、図１０及び図１１のように、粒界を含め
た合金内部の硫化層には、合金中に含まれるＴｉ，Ａ
ｌ，Ｍｏが濃縮していることが分かった。さらに詳しく
調査した結果、これらの元素のうち、合金内部の硫化挙
動に対してＭｏは大きな影響を与えないが、ＴｉとＡｌ
の濃度は大きな影響を与えることが分かった。
【０００９】そこで、Ｃｏ，ＣｒおよびＭｏの濃度を一
定（重量％でＣｏを１３％，Ｃｒを２０％，Ｍｏを４
％）にして、ＴｉおよびＡｌの濃度を変えたＮｉ基合金
を溶製し、それらの硫化の挙動を調べた。図１２は、合
金内部の硫化層の厚さ（粒界硫化の場合は先端までの厚
さ）とＴｉ−Ａｌ量との関係を示したものである。これ
より、Ｔｉが少なく、Ａｌが多い合金程、合金内部の硫
化層が薄いことが分かる。すなわち、Ｔｉを少なく、Ａ
ｌを多くすると、合金内部の硫化を抑制することができ
る。
定（重量％でＣｏを１３％，Ｃｒを２０％，Ｍｏを４
％）にして、ＴｉおよびＡｌの濃度を変えたＮｉ基合金
を溶製し、それらの硫化の挙動を調べた。図１２は、合
金内部の硫化層の厚さ（粒界硫化の場合は先端までの厚
さ）とＴｉ−Ａｌ量との関係を示したものである。これ
より、Ｔｉが少なく、Ａｌが多い合金程、合金内部の硫
化層が薄いことが分かる。すなわち、Ｔｉを少なく、Ａ
ｌを多くすると、合金内部の硫化を抑制することができ
る。
【００１０】この発明は上記の知見に沿ってなされたも
ので、請求項１に記載の発明は、重量％で、Ｃｏを１２
〜１５％、Ｃｒを１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、
Ｃを０.０２〜０.１％、Ｔｉを２.７５％以下、Ａｌを
１.６％以上含み、残部は不純物を除き本質的にＮｉか
らなることを特徴とする耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金で
ある。以下に、上記のような組成とした理由を説明す
る。
ので、請求項１に記載の発明は、重量％で、Ｃｏを１２
〜１５％、Ｃｒを１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、
Ｃを０.０２〜０.１％、Ｔｉを２.７５％以下、Ａｌを
１.６％以上含み、残部は不純物を除き本質的にＮｉか
らなることを特徴とする耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金で
ある。以下に、上記のような組成とした理由を説明す
る。
【００１１】Ｃｏは、Ｎｉ基において主としてそれ自体
が固溶体としてマトリクスの強化作用をするが、さら
に、γ′のＮｉ生地に対する固溶量を減少させ、γ′の
析出量を増加させることにより強化作用を行なう。Ｃｏ
が１２％未満では上記効果が不充分であり、１５％を超
えるとσ相などの有害な金属間化合物を生成して、クリ
ープ強度が低下する。従って、Ｃｏは１２〜１５％に限
定した。
が固溶体としてマトリクスの強化作用をするが、さら
に、γ′のＮｉ生地に対する固溶量を減少させ、γ′の
析出量を増加させることにより強化作用を行なう。Ｃｏ
が１２％未満では上記効果が不充分であり、１５％を超
えるとσ相などの有害な金属間化合物を生成して、クリ
ープ強度が低下する。従って、Ｃｏは１２〜１５％に限
定した。
【００１２】Ｃｒは、大気、酸化性の酸、高温酸化など
酸化作用が同時に働く腐食環境において安定緻密な酸化
被膜を形成し、耐酸化性を向上させる。また、Ｃと結び
ついてＣｒ7Ｃ3やＣｒ23Ｃ6などの炭化物を析出させ、
高温強度を高める。Ｃｒが１８％未満では上記効果、特
に耐酸化性が不充分であり、２１％を超えると、σ相な
どの有害な金属間化合物の生成を助長する。従って、Ｃ
ｒは１８〜２１％に限定した。
酸化作用が同時に働く腐食環境において安定緻密な酸化
被膜を形成し、耐酸化性を向上させる。また、Ｃと結び
ついてＣｒ7Ｃ3やＣｒ23Ｃ6などの炭化物を析出させ、
高温強度を高める。Ｃｒが１８％未満では上記効果、特
に耐酸化性が不充分であり、２１％を超えると、σ相な
どの有害な金属間化合物の生成を助長する。従って、Ｃ
ｒは１８〜２１％に限定した。
【００１３】Ｍｏは、主にγ相およびγ’相に固溶して
高温強度を高める。また、塩酸等に対する耐食性を改善
する。Ｍｏが３.５％未満では上記効果が不充分であ
り、５％を超えると、マトリクスの組織を不安定化させ
る。従って、Ｍｏは３.５％〜５％に限定した。
高温強度を高める。また、塩酸等に対する耐食性を改善
する。Ｍｏが３.５％未満では上記効果が不充分であ
り、５％を超えると、マトリクスの組織を不安定化させ
る。従って、Ｍｏは３.５％〜５％に限定した。
【００１４】Ｃは、ＴｉとＴｉＣを作り、Ｃｒ，Ｍｏと
はＭ6Ｃ，Ｍ7Ｃ3およびＭ23Ｃ6 タイプの炭化物を作
り、これらの炭化物は結晶粒度の粗大化を抑える。更
に、Ｍ6ＣやＭ23Ｃ6は粒界に適量析出させることで粒界
を強化する。Ｃが０.０２％以上含まれないと上記の期
待される効果が得られず、０.１％を超えると析出強化
に必要なＴｉ量が減少する。従って、Ｃは０.０２〜０.
１％に限定した。
はＭ6Ｃ，Ｍ7Ｃ3およびＭ23Ｃ6 タイプの炭化物を作
り、これらの炭化物は結晶粒度の粗大化を抑える。更
に、Ｍ6ＣやＭ23Ｃ6は粒界に適量析出させることで粒界
を強化する。Ｃが０.０２％以上含まれないと上記の期
待される効果が得られず、０.１％を超えると析出強化
に必要なＴｉ量が減少する。従って、Ｃは０.０２〜０.
１％に限定した。
【００１５】ＴｉおよびＡｌは、主にＮｉ3 （Ａｌ，Ｔ
ｉ）となってγ′相を形成し、析出強化を与える。Ｔｉ
量が多いほど合金内部の硫化腐食を助長するので、Ｔｉ
量は２.７５％以下とした。一方、Ｔｉ量を減らした
分、Ａｌ量を１.６％以上とすることで、十分な高温強
度を保持すると共に、耐硫化性、特に、粒界腐食を含む
内部硫化に対する耐硫化性を向上させる。
ｉ）となってγ′相を形成し、析出強化を与える。Ｔｉ
量が多いほど合金内部の硫化腐食を助長するので、Ｔｉ
量は２.７５％以下とした。一方、Ｔｉ量を減らした
分、Ａｌ量を１.６％以上とすることで、十分な高温強
度を保持すると共に、耐硫化性、特に、粒界腐食を含む
内部硫化に対する耐硫化性を向上させる。
【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の合金において、さらにＴｉ含有量を２％以下と
したもので、これによって、耐硫化腐食性が一層改善さ
れる。請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明
の合金において、さらにＴｉ含有量を１．０〜２．０％
としたもので、これによって耐硫化腐食性と、エキスパ
ンダタービンの動翼などに用いるために必要なクリープ
強度を両立させることができる。
の発明の合金において、さらにＴｉ含有量を２％以下と
したもので、これによって、耐硫化腐食性が一層改善さ
れる。請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明
の合金において、さらにＴｉ含有量を１．０〜２．０％
としたもので、これによって耐硫化腐食性と、エキスパ
ンダタービンの動翼などに用いるために必要なクリープ
強度を両立させることができる。
【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の合金において、さらにＡｌ含有量を１．６〜
４．０％としたもので、これによってＡｌの過剰添加に
よる高温での伸び、絞りの低下が抑えられるので、高い
鍛造性を維持することができる。請求項５に記載の発明
は、請求項４に記載の発明の合金において、さらにＴｉ
含有量を２．０％以下としたもので、これによって、高
い鍛造性を維持しつつ、耐硫化腐食性が一層改善され
る。請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明の
合金において、さらにＴｉ含有量を１．０％以上とした
もので、これによって、高い鍛造性、耐硫化腐食性を維
持しつつ、クリープ強度をも維持することができる。
の発明の合金において、さらにＡｌ含有量を１．６〜
４．０％としたもので、これによってＡｌの過剰添加に
よる高温での伸び、絞りの低下が抑えられるので、高い
鍛造性を維持することができる。請求項５に記載の発明
は、請求項４に記載の発明の合金において、さらにＴｉ
含有量を２．０％以下としたもので、これによって、高
い鍛造性を維持しつつ、耐硫化腐食性が一層改善され
る。請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明の
合金において、さらにＴｉ含有量を１．０％以上とした
もので、これによって、高い鍛造性、耐硫化腐食性を維
持しつつ、クリープ強度をも維持することができる。
【００１８】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の合金において、さらにＴｉ＋Ａｌの含有量を
４．０％以上としたもので、これによって、充分な高温
強度が維持される。請求項８に記載の発明は、請求項１
に記載の発明の合金において、さらにＴｉ＋Ａｌ量を
４.０〜５.０％としたもので、Ｔｉ＋Ａｌ量が５％以上
であると鍛造性が悪くなるが、５％以下にすることによ
って鍛造性を向上させ、製造コストの低下や、優れた機
械的性質を得ることができる。
の発明の合金において、さらにＴｉ＋Ａｌの含有量を
４．０％以上としたもので、これによって、充分な高温
強度が維持される。請求項８に記載の発明は、請求項１
に記載の発明の合金において、さらにＴｉ＋Ａｌ量を
４.０〜５.０％としたもので、Ｔｉ＋Ａｌ量が５％以上
であると鍛造性が悪くなるが、５％以下にすることによ
って鍛造性を向上させ、製造コストの低下や、優れた機
械的性質を得ることができる。
【００１９】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の発明の合金において、さらにＴｉ含有量を２．０％以
下としたもので、これによって、高い鍛造性を維持しつ
つ、耐硫化腐食性が一層改善される。請求項１０に記載
の発明は、Ｔｉ，Ａｌを含む析出硬化型のＮｉ基合金で
あって、重量％で、Ｔｉを２.０％以下、Ａｌを２.０％
以上含み、残部は、不純物を除き本質的にＮｉからなる
ことを特徴とする耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金である。
の発明の合金において、さらにＴｉ含有量を２．０％以
下としたもので、これによって、高い鍛造性を維持しつ
つ、耐硫化腐食性が一層改善される。請求項１０に記載
の発明は、Ｔｉ，Ａｌを含む析出硬化型のＮｉ基合金で
あって、重量％で、Ｔｉを２.０％以下、Ａｌを２.０％
以上含み、残部は、不純物を除き本質的にＮｉからなる
ことを特徴とする耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金である。
【００２０】請求項１１に記載の発明は、さらに、重量
％で、Ｂを０.００３〜０.０１％、Ｚｒを０.０２〜０.
０８％含むことを特徴とする請求項１ないし１０のいず
れかに記載の耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金である。Ｂ
は、粒界に析出して高温での粒界強度を高める。そのた
めには、０.００３％以上必要であるが、０.０１％以上
では、粒界に低融点の共晶を生成し、溶融損傷を起こし
やすくなる。従って、Ｂは０.００３〜０.０１％に限定
した。ＺｒもＢと同様に、粒界に析出して粒界強度を高
める。そのためには、０.０２％以上必要であるが、あ
まり多いと、粒界に金属間化合物を析出してクリープ強
度を低下させる。従って、Ｚｒは０.０２〜０.０８％に
限定した。
％で、Ｂを０.００３〜０.０１％、Ｚｒを０.０２〜０.
０８％含むことを特徴とする請求項１ないし１０のいず
れかに記載の耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金である。Ｂ
は、粒界に析出して高温での粒界強度を高める。そのた
めには、０.００３％以上必要であるが、０.０１％以上
では、粒界に低融点の共晶を生成し、溶融損傷を起こし
やすくなる。従って、Ｂは０.００３〜０.０１％に限定
した。ＺｒもＢと同様に、粒界に析出して粒界強度を高
める。そのためには、０.０２％以上必要であるが、あ
まり多いと、粒界に金属間化合物を析出してクリープ強
度を低下させる。従って、Ｚｒは０.０２〜０.０８％に
限定した。
【００２１】
【実施例】本発明のＮｉ基合金の実施例を、従来品であ
る比較例とともに溶製し、種々のテストを行った結果を
説明する。実施例は、表１に示すように、Ｔｉ及びＡｌ
以外の成分は概ね一定とし、Ｔｉを約１.５％と２.０
％、Ａｌをそれぞれ約２.５％，３.０％，３.５％及び
２.０％，２.５％，３.０％とし、計６つの組成として
溶製した。図１に、それらのＴｉとＡｌ量の関係を示
す。Ｔｉ及びＡｌ以外の成分は、それぞれ概略値で、Ｃ
ｏを１３.５％、Ｃｒを２０.０％、Ｍｏを４.２％、Ｃ
を０.０４％とし、残部は不純物を除いてＮｉである。
これは、基本的に比較例のワスパロイと一致させた。図
１中、枠で囲った部分はワスパロイの範囲であり、その
内側の点は比較例である。
る比較例とともに溶製し、種々のテストを行った結果を
説明する。実施例は、表１に示すように、Ｔｉ及びＡｌ
以外の成分は概ね一定とし、Ｔｉを約１.５％と２.０
％、Ａｌをそれぞれ約２.５％，３.０％，３.５％及び
２.０％，２.５％，３.０％とし、計６つの組成として
溶製した。図１に、それらのＴｉとＡｌ量の関係を示
す。Ｔｉ及びＡｌ以外の成分は、それぞれ概略値で、Ｃ
ｏを１３.５％、Ｃｒを２０.０％、Ｍｏを４.２％、Ｃ
を０.０４％とし、残部は不純物を除いてＮｉである。
これは、基本的に比較例のワスパロイと一致させた。図
１中、枠で囲った部分はワスパロイの範囲であり、その
内側の点は比較例である。
【００２２】
【表１】
【００２３】このような組成の合金を不活性雰囲気の誘
導加熱炉で溶製し、不活性雰囲気で鋳造した後、加工比
を５６％として板厚２０ｍｍまで鍛造加工した。そし
て、これを所定の熱処理を行った後、試験片を切り出し
た。熱処理は、固溶化を１０１０℃×４ｈｒＡＣ以上、
安定化処理を８４３℃×４ｈｒＡＣ、析出硬化処理を７
６０℃×１６ｈｒＡＣである。試験は、高温強度と耐高
温硫化腐食性について行った。
導加熱炉で溶製し、不活性雰囲気で鋳造した後、加工比
を５６％として板厚２０ｍｍまで鍛造加工した。そし
て、これを所定の熱処理を行った後、試験片を切り出し
た。熱処理は、固溶化を１０１０℃×４ｈｒＡＣ以上、
安定化処理を８４３℃×４ｈｒＡＣ、析出硬化処理を７
６０℃×１６ｈｒＡＣである。試験は、高温強度と耐高
温硫化腐食性について行った。
【００２４】図２に、６００℃においてＰＳ2 ＝１０
-12atm 硫化ガス環境中に、４９ｈr曝露して行った硫化
試験結果を示す。この図に示すように、本発明合金では
粒界腐食を含む合金内部の硫化腐食層の幅は０.２μｍ
であり、従来品であるワスパロイが１２.６μｍ（図
７）であるのに比べて大幅に合金内部の耐硫化性が改善
されていることが分かる。
-12atm 硫化ガス環境中に、４９ｈr曝露して行った硫化
試験結果を示す。この図に示すように、本発明合金では
粒界腐食を含む合金内部の硫化腐食層の幅は０.２μｍ
であり、従来品であるワスパロイが１２.６μｍ（図
７）であるのに比べて大幅に合金内部の耐硫化性が改善
されていることが分かる。
【００２５】図３に、本発明合金を６００℃でＰｓ2 ＝
１０-9 atm の硫化ガス環境中に４９ｈ曝露して行った
硫化試験結果を示す。図３に示すように、耐硫化腐食性
が著しく改善されていることがわかる。
１０-9 atm の硫化ガス環境中に４９ｈ曝露して行った
硫化試験結果を示す。図３に示すように、耐硫化腐食性
が著しく改善されていることがわかる。
【００２６】次に、図４及び図５に、本発明合金の８５
０〜１０５０℃における強度特性、すなわち熱間加工性
を、従来品であるワスパロイと比較して示す。さらに、
５３８℃における強度特性を図６にまとめて示す。これ
らの図に示すように、０.２％耐力、引張強さ、伸び、
絞りの全ての高温強度特性に関して、本発明合金は、従
来品であるワスパロイとほぼ同等の特性を持っているこ
とが分かる。
０〜１０５０℃における強度特性、すなわち熱間加工性
を、従来品であるワスパロイと比較して示す。さらに、
５３８℃における強度特性を図６にまとめて示す。これ
らの図に示すように、０.２％耐力、引張強さ、伸び、
絞りの全ての高温強度特性に関して、本発明合金は、従
来品であるワスパロイとほぼ同等の特性を持っているこ
とが分かる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、重量
％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒを１８〜２１％、Ｍｏ
を３.５〜５％、Ｃを０.０２〜０.１％、Ｔｉを２.７５
％以下、Ａｌを１.６％以上含み、残部を不純物を除き
本質的にＮｉからなることを特徴とする耐高温硫化腐食
性Ｎｉ基合金であるので、従来の同成分系の合金と同程
度の高温強度特性を維持しつつ、より耐硫化腐食性に優
れたＮｉ基合金を提供することができ、これにより、高
温かつ硫化腐食性環境において信頼性の高い部材を安価
に提供することができる。
％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒを１８〜２１％、Ｍｏ
を３.５〜５％、Ｃを０.０２〜０.１％、Ｔｉを２.７５
％以下、Ａｌを１.６％以上含み、残部を不純物を除き
本質的にＮｉからなることを特徴とする耐高温硫化腐食
性Ｎｉ基合金であるので、従来の同成分系の合金と同程
度の高温強度特性を維持しつつ、より耐硫化腐食性に優
れたＮｉ基合金を提供することができ、これにより、高
温かつ硫化腐食性環境において信頼性の高い部材を安価
に提供することができる。
【図１】この発明のＮｉ基合金の組成を示すグラフであ
る。
る。
【図２】この発明のＮｉ基合金の耐高温硫化腐食性試験
結果を示す金属断面の顕微鏡組織写真である。
結果を示す金属断面の顕微鏡組織写真である。
【図３】この発明のＮｉ基合金の耐高温硫化腐食性試験
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
【図４】この発明のＮｉ基合金の高温強度特性（熱間加
工性）を示すグラフである。
工性）を示すグラフである。
【図５】同じく、この発明のＮｉ基合金の高温強度特性
（熱間加工性）を示すグラフである。
（熱間加工性）を示すグラフである。
【図６】この発明のＮｉ基合金の高温強度特性をまとめ
て示すグラフである。
て示すグラフである。
【図７】比較例のＮｉ基合金の耐高温硫化腐食性試験結
果を示す金属断面の顕微鏡組織写真である。
果を示す金属断面の顕微鏡組織写真である。
【図８】実機で見られた腐食の形態を模式的に示す図で
ある。
ある。
【図９】従来のＮｉ基合金の耐高温硫化腐食性試験結果
を示す金属断面の顕微鏡組織写真である。
を示す金属断面の顕微鏡組織写真である。
【図１０】従来のＮｉ基合金の耐高温硫化腐食性試験後
の断面のＥＰＭＡ分析結果である。
の断面のＥＰＭＡ分析結果である。
【図１１】同じく、従来のＮｉ基合金の耐高温硫化腐食
性試験後の断面のＥＰＭＡ分析結果である。
性試験後の断面のＥＰＭＡ分析結果である。
【図１２】Ｎｉ基合金における内部硫化深さに及ぼすＴ
ｉ−Ａｌ量の関係を示すグラフである。
ｉ−Ａｌ量の関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中浜 修平 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 河崎 正道 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内
Claims (11)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒを
１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、Ｃを０.０２〜０.
１％、Ｔｉを２.７５％以下、Ａｌを１.６％以上含み、
残部は不純物を除き本質的にＮｉからなることを特徴と
する耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒを
１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、Ｃを０.０２〜０.
１％、Ｔｉを２.０％以下、Ａｌを１.６％以上含み、残
部は不純物を除き本質的にＮｉからなることを特徴とす
る耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金。 - 【請求項３】 重量％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒを
１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、Ｃを０.０２〜０.
１％、Ｔｉを１.０〜２.０％、Ａｌを１.６％以上含
み、残部は不純物を除き本質的にＮｉからなることを特
徴とする耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金。 - 【請求項４】 重量％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒを
１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、Ｃを０.０２〜０.
１％、Ｔｉを２.７５％以下、Ａｌを１.６〜４.０％含
み、残部は不純物を除き本質的にＮｉからなることを特
徴とする耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金。 - 【請求項５】 重量％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒを
１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、Ｃを０.０２〜０.
１％、Ｔｉを２.０％以下、Ａｌを１.６〜４.０％含
み、残部は不純物を除き本質的にＮｉからなることを特
徴とする耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金。 - 【請求項６】 重量％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒを
１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、Ｃを０.０２〜０.
１％、Ｔｉを１.０〜２.０％以下、Ａｌを１.６〜４.０
％含み、残部は不純物を除き本質的にＮｉからなること
を特徴とする耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金。 - 【請求項７】 重量％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒを
１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、Ｃを０.０２〜０.
１％、Ｔｉを２.７５％以下、Ａｌを１.６％以上、Ｔｉ
＋Ａｌ量を４.０％以上含み、残部は不純物を除き本質
的にＮｉからなることを特徴とする耐高温硫化腐食性Ｎ
ｉ基合金。 - 【請求項８】 重量％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒを
１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、Ｃを０.０２〜０.
１％、Ｔｉを２.７５％以下、Ａｌを１.６％以上、Ｔｉ
＋Ａｌ量を４.０〜５.０％含み、残部は不純物を除き本
質的にＮｉからなることを特徴とする耐高温硫化腐食性
Ｎｉ基合金。 - 【請求項９】 重量％で、Ｃｏを１２〜１５％、Ｃｒを
１８〜２１％、Ｍｏを３.５〜５％、Ｃを０.０２〜０.
１％、Ｔｉを２.０％以下、Ａｌを１.６％以上、Ｔｉ＋
Ａｌ量を４.０〜５.０％含み、残部は不純物を除き本質
的にＮｉからなることを特徴とする耐高温硫化腐食性Ｎ
ｉ基合金。 - 【請求項１０】 Ｔｉ，Ａｌを含む析出硬化型のＮｉ基
合金であって、重量％で、Ｔｉを２.０％以下、Ａｌを
２.０％以上含み、残部は、不純物を除き本質的にＮｉ
からなることを特徴とする耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合
金。 - 【請求項１１】 さらに、重量％で、Ｂを０.００３〜
０.０１％、Ｚｒを０.０２〜０.０８％含むことを特徴
とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の耐高温硫
化腐食性Ｎｉ基合金。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05405496A JP3912815B2 (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | 耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金 |
| US08/801,192 US5900078A (en) | 1996-02-16 | 1997-02-14 | High-temperature sulfidation-corrosion resistant nickel-base alloy |
| EP97102531A EP0790324B1 (en) | 1996-02-16 | 1997-02-17 | High-temperature sufidation-corrosion resistant nickel-base alloy |
| DE69704682T DE69704682T2 (de) | 1996-02-16 | 1997-02-17 | Hochtemperatursulfidierungs-Korrosionsbeständige Legierung auf Nickelbasis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05405496A JP3912815B2 (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | 耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09227975A true JPH09227975A (ja) | 1997-09-02 |
| JP3912815B2 JP3912815B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=12959912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05405496A Expired - Lifetime JP3912815B2 (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | 耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5900078A (ja) |
| EP (1) | EP0790324B1 (ja) |
| JP (1) | JP3912815B2 (ja) |
| DE (1) | DE69704682T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6702906B2 (en) | 2000-11-16 | 2004-03-09 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Ni-base heat resistant alloy and welded joint thereof |
| JP2010275597A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Toshiba Corp | 蒸気タービンのタービンロータ用ニッケル基合金及び蒸気タービンのタービンロータ |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6761854B1 (en) | 1998-09-04 | 2004-07-13 | Huntington Alloys Corporation | Advanced high temperature corrosion resistant alloy |
| JP3524790B2 (ja) * | 1998-09-30 | 2004-05-10 | 株式会社神戸製鋼所 | 塗膜耐久性に優れた塗装用鋼材およびその製造方法 |
| KR100372482B1 (ko) * | 1999-06-30 | 2003-02-17 | 스미토모 긴조쿠 고교 가부시키가이샤 | 니켈 베이스 내열합금 |
| JP4382244B2 (ja) | 2000-04-11 | 2009-12-09 | 日立金属株式会社 | 耐高温硫化腐食性に優れたＮｉ基合金の製造方法 |
| JP4382269B2 (ja) * | 2000-09-13 | 2009-12-09 | 日立金属株式会社 | 耐高温硫化腐食性に優れたＮｉ基合金の製造方法 |
| US11413846B2 (en) | 2016-03-30 | 2022-08-16 | 3M Innovative Properties Company | Article featuring a predetermined pattern of randomly distributed microspheres and methods of making the same |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1250642B (ja) * | 1958-11-13 | 1967-09-21 | ||
| GB919709A (en) * | 1960-03-15 | 1963-02-27 | Mond Nickel Co Ltd | Improvements in nickel-chromium-cobalt alloys |
| GB1417474A (en) * | 1973-09-06 | 1975-12-10 | Int Nickel Ltd | Heat-treatment of nickel-chromium-cobalt base alloys |
| FR2329755A1 (fr) * | 1975-10-31 | 1977-05-27 | Armines | Alliage nickel-chrome-cobalt a l'aluminium et au titane pour pieces de forge |
| CH654593A5 (de) * | 1983-09-28 | 1986-02-28 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren zur herstellung eines feinkoernigen werkstuecks aus einer nickelbasis-superlegierung. |
| US4608094A (en) * | 1984-12-18 | 1986-08-26 | United Technologies Corporation | Method of producing turbine disks |
| US4882125A (en) * | 1988-04-22 | 1989-11-21 | Inco Alloys International, Inc. | Sulfidation/oxidation resistant alloys |
| JP2778705B2 (ja) * | 1988-09-30 | 1998-07-23 | 日立金属株式会社 | Ｎｉ基超耐熱合金およびその製造方法 |
-
1996
- 1996-02-16 JP JP05405496A patent/JP3912815B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-02-14 US US08/801,192 patent/US5900078A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-17 EP EP97102531A patent/EP0790324B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-17 DE DE69704682T patent/DE69704682T2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6702906B2 (en) | 2000-11-16 | 2004-03-09 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Ni-base heat resistant alloy and welded joint thereof |
| JP2010275597A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Toshiba Corp | 蒸気タービンのタービンロータ用ニッケル基合金及び蒸気タービンのタービンロータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69704682T2 (de) | 2001-11-29 |
| EP0790324B1 (en) | 2001-05-02 |
| DE69704682D1 (de) | 2001-06-07 |
| JP3912815B2 (ja) | 2007-05-09 |
| EP0790324A1 (en) | 1997-08-20 |
| US5900078A (en) | 1999-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4382244B2 (ja) | 耐高温硫化腐食性に優れたＮｉ基合金の製造方法 | |
| EP1591548A1 (en) | Method for producing of a low thermal expansion Ni-base superalloy | |
| JP2778705B2 (ja) | Ｎｉ基超耐熱合金およびその製造方法 | |
| EP0520464B1 (en) | Nickel-base heat-resistant alloys | |
| US20030103862A1 (en) | Nickel base superalloys and turbine components fabricated therefrom | |
| JP4382269B2 (ja) | 耐高温硫化腐食性に優れたＮｉ基合金の製造方法 | |
| JP2004332061A (ja) | 高耐酸化性Ｎｉ基超合金及びガスタービン部品 | |
| JPWO2011062231A1 (ja) | 耐熱超合金 | |
| CN111051548A (zh) | 可沉淀硬化的钴-镍基高温合金和由其制造的制品 | |
| JPH086164B2 (ja) | ニッケル基合金の耐すきま腐食および耐孔食を高める方法 | |
| JP2003113434A (ja) | 耐高温硫化腐食特性に優れる超耐熱合金およびその製造方法 | |
| JP5226846B2 (ja) | 高耐熱性、高強度Ｒｈ基合金及びその製造方法 | |
| JP2862487B2 (ja) | 溶接性にすぐれたニッケル基耐熱合金 | |
| JP4579573B2 (ja) | ニッケル基合金 | |
| JP3912815B2 (ja) | 耐高温硫化腐食性Ｎｉ基合金 | |
| JP2000063969A (ja) | Ｎｉ基超合金、その製造方法およびガスタービン部品 | |
| KR20040011383A (ko) | 니켈계 합금 | |
| JP2004256840A (ja) | 複合強化型Ｎｉ基超合金とその製造方法 | |
| JPH1121645A (ja) | Ｎｉ基耐熱超合金、Ｎｉ基耐熱超合金の製造方法及びＮｉ基耐熱超合金部品 | |
| JP2860260B2 (ja) | 高耐食性Ｎｉ基合金 | |
| JPS6343458B2 (ja) | ||
| JPH07238349A (ja) | 耐熱鋼 | |
| WO2018116797A1 (ja) | Ｎｉ基耐熱合金 | |
| JP2000204426A (ja) | 耐粒界硫化腐食性Ｎｉ基超合金 | |
| Aldred | Rene 125, development and application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051115 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060112 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070130 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070130 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100209 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110209 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120209 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120209 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130209 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140209 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |