JPH09235645A - 耐熱鋳造合金 - Google Patents
耐熱鋳造合金Info
- Publication number
- JPH09235645A JPH09235645A JP4280796A JP4280796A JPH09235645A JP H09235645 A JPH09235645 A JP H09235645A JP 4280796 A JP4280796 A JP 4280796A JP 4280796 A JP4280796 A JP 4280796A JP H09235645 A JPH09235645 A JP H09235645A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strength
- heat resistant
- casting alloy
- resistant casting
- materials
- 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.)
- Withdrawn
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来からある耐熱鋳造合金と同等の高温引張
強度、靱性、耐酸化性を持ちながら低コストでクリープ
強度を飛躍的に向上させる。 【解決手段】 重量％で化学成分が、Ｃ：０．４０〜
０．６０％、Ｓｉ：０．９〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜
２．０％、Ｎｉ：３２．０〜４５．０％、Ｃｒ：２２．
０〜３０．０％、Ｗ：２．０〜４．０％、Ｃｏ：２．０
〜４．０％、Ｔｉ：０．０２〜０．０８％、Ｎｂ：０．
５〜０．９％、残部Ｆｅおよび不純物からなる耐熱鋳造
合金。
強度、靱性、耐酸化性を持ちながら低コストでクリープ
強度を飛躍的に向上させる。 【解決手段】 重量％で化学成分が、Ｃ：０．４０〜
０．６０％、Ｓｉ：０．９〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜
２．０％、Ｎｉ：３２．０〜４５．０％、Ｃｒ：２２．
０〜３０．０％、Ｗ：２．０〜４．０％、Ｃｏ：２．０
〜４．０％、Ｔｉ：０．０２〜０．０８％、Ｎｂ：０．
５〜０．９％、残部Ｆｅおよび不純物からなる耐熱鋳造
合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温域で高いクリ
ープ破断強度を保有し、更に、高温引張強度、靱性およ
び耐酸化性を兼ね備えた耐熱合金に関する。
ープ破断強度を保有し、更に、高温引張強度、靱性およ
び耐酸化性を兼ね備えた耐熱合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、加熱炉内部材やラジアントチュー
ブ、リフォーマーチューブ等の耐熱部材で使用される耐
熱鋳造合金はＪＩＳＧ５１１２に記載されている耐熱鋼
鋳鋼品ＳＣＨ１３〜ＳＣＨ２４があり、これらの材質を
改善したＮＡ２２Ｈや特開昭４７−３１８１６号公報、
特開昭４８−８８０１６号公報、特開昭５０−１３７３
２９号公報、特開昭５０−１３１８１３号公報、特開昭
５５−１６１０４７号公報のようなＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−
Ｗ合金が開発されて一般的となっている。
ブ、リフォーマーチューブ等の耐熱部材で使用される耐
熱鋳造合金はＪＩＳＧ５１１２に記載されている耐熱鋼
鋳鋼品ＳＣＨ１３〜ＳＣＨ２４があり、これらの材質を
改善したＮＡ２２Ｈや特開昭４７−３１８１６号公報、
特開昭４８−８８０１６号公報、特開昭５０−１３７３
２９号公報、特開昭５０−１３１８１３号公報、特開昭
５５−１６１０４７号公報のようなＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−
Ｗ合金が開発されて一般的となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の耐熱鋳造合金では高温操業設備の整備費用に多大なコ
ストを要し、さらなる寿命の延長が望まれており、更に
操業時の温度変化に耐えるため、高温靱性も必要となっ
ている。最近では、高い使用温度を要求される設備が多
くなってきており、変形、割損等で寿命は従来よりさら
に低下し、クリープ強度のより優れた耐熱鋳造合金が望
まれている。本発明は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ合金の成
分比率、添加物を選定し、クリープ破断強度を飛躍的に
伸ばし、高い靱性値を確保した経済性の高い材料を提供
することを目的とする。
の耐熱鋳造合金では高温操業設備の整備費用に多大なコ
ストを要し、さらなる寿命の延長が望まれており、更に
操業時の温度変化に耐えるため、高温靱性も必要となっ
ている。最近では、高い使用温度を要求される設備が多
くなってきており、変形、割損等で寿命は従来よりさら
に低下し、クリープ強度のより優れた耐熱鋳造合金が望
まれている。本発明は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｗ合金の成
分比率、添加物を選定し、クリープ破断強度を飛躍的に
伸ばし、高い靱性値を確保した経済性の高い材料を提供
することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｆｅ−Ｎｉ−
Ｃｒ−Ｗ合金にＣｏ，Ｎｂ，Ｔｉを混合添加し、クリー
プ強度を強化しながら靱性を確保したものであり、その
化学成分は重量％で、Ｃ ：０．４０〜０．６０％、Ｓ
ｉ：０．９〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｎ
ｉ：３２．０〜４５．０％、Ｃｒ：２２．０〜３０．０
％、Ｗ ：２．０〜４．０％、Ｃｏ：２．０〜４．０
％、Ｔｉ：０．０２〜０．０８％ Ｎｂ：０．５〜０．９％ 残部Ｆｅおよび不純物からなる耐熱合金である。
Ｃｒ−Ｗ合金にＣｏ，Ｎｂ，Ｔｉを混合添加し、クリー
プ強度を強化しながら靱性を確保したものであり、その
化学成分は重量％で、Ｃ ：０．４０〜０．６０％、Ｓ
ｉ：０．９〜２．０％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｎ
ｉ：３２．０〜４５．０％、Ｃｒ：２２．０〜３０．０
％、Ｗ ：２．０〜４．０％、Ｃｏ：２．０〜４．０
％、Ｔｉ：０．０２〜０．０８％ Ｎｂ：０．５〜０．９％ 残部Ｆｅおよび不純物からなる耐熱合金である。
【０００５】Ｃ：０．４０〜０．６０％ Ｃはクリープ破断強度を保つのに重要な元素であり、
０．４％未満だと充分なクリープ破断強度が得られず、
０．６％を越えると２次炭化物の生成を誘発し脆化の原
因となりクリープ破断強度が落ちる為、この範囲を設定
した。 Ｓｉ：０．９〜２．０％ Ｓｉは脱酸、浸炭防止、溶湯流動性確保を目的として添
加し、０．９％未満だと効果を発揮せず、２．０％を越
えると強度が低下する為、この範囲を設定した。
０．４％未満だと充分なクリープ破断強度が得られず、
０．６％を越えると２次炭化物の生成を誘発し脆化の原
因となりクリープ破断強度が落ちる為、この範囲を設定
した。 Ｓｉ：０．９〜２．０％ Ｓｉは脱酸、浸炭防止、溶湯流動性確保を目的として添
加し、０．９％未満だと効果を発揮せず、２．０％を越
えると強度が低下する為、この範囲を設定した。
【０００６】Ｍｎ：０．５〜２．０％ Ｍｎは脱酸材として添加するが０．５％未満では効果が
なく、２．０％以上の添加ではクリープ破断強度が低下
することがわかっている為、この範囲を設定した。 Ｎｉ：３２．０〜４５．０％ Ｎｉは高温強度を増加し、耐酸化性、耐浸炭性を向上
し、オーステナイトの安定とσ相の析出を防止する。こ
の為には、３２％以上の添加が必要であり、また、４５
％以上の添加ではそれ以上の効果があまり期待できず、
素材費のコストアップになる為、この範囲を設定した。
なく、２．０％以上の添加ではクリープ破断強度が低下
することがわかっている為、この範囲を設定した。 Ｎｉ：３２．０〜４５．０％ Ｎｉは高温強度を増加し、耐酸化性、耐浸炭性を向上
し、オーステナイトの安定とσ相の析出を防止する。こ
の為には、３２％以上の添加が必要であり、また、４５
％以上の添加ではそれ以上の効果があまり期待できず、
素材費のコストアップになる為、この範囲を設定した。
【０００７】Ｃｒ：２２．０〜３０．０％ Ｃｒは高温での耐酸化性および強度の確保を目的として
添加し２２％未満では高温域において耐酸化性の確保が
難しく、３０％以上では、酸化の効果脆化の原因となり
クリープ破断強度も落ちる為、この範囲を設定した。 Ｗ：２．０〜４．０％ Ｗは高温域でのクリープ破断強度を増加させるのに有効
な元素で、２％以上の添加でその効果を現すが４％を越
えると脆化の原因となるため、この範囲を設定した。
添加し２２％未満では高温域において耐酸化性の確保が
難しく、３０％以上では、酸化の効果脆化の原因となり
クリープ破断強度も落ちる為、この範囲を設定した。 Ｗ：２．０〜４．０％ Ｗは高温域でのクリープ破断強度を増加させるのに有効
な元素で、２％以上の添加でその効果を現すが４％を越
えると脆化の原因となるため、この範囲を設定した。
【０００８】Ｃｏ：２．０〜４．０％ Ｃｏは２．０％以上の添加でオーステナイトを安定し、
高温時の延性を確保しながらクリープ強度を向上する。
４．０％を越えた添加は経済性を損ねる。 Ｔｉ：０．０２〜０．０８％ ＴｉはＣを固定しＣｒ炭化物の成長粗大化を抑制しクリ
ープ強度を向上させるが０．０８％を越える添加だと自
らの析出物粗大化により脆化の原因になる。 Ｎｂ：０．５〜０．９％ Ｎｂは０．５％以上の添加で粒界に微細な共晶炭化物を
形成し高温クリープ強度を向上しながら延性を確保し、
組織変化を抑制するが、０．９％を越えた添加は、脆化
の原因となる。以上の成分の残部はＦｅおよび操業上混
入を避けられない不純物である。
高温時の延性を確保しながらクリープ強度を向上する。
４．０％を越えた添加は経済性を損ねる。 Ｔｉ：０．０２〜０．０８％ ＴｉはＣを固定しＣｒ炭化物の成長粗大化を抑制しクリ
ープ強度を向上させるが０．０８％を越える添加だと自
らの析出物粗大化により脆化の原因になる。 Ｎｂ：０．５〜０．９％ Ｎｂは０．５％以上の添加で粒界に微細な共晶炭化物を
形成し高温クリープ強度を向上しながら延性を確保し、
組織変化を抑制するが、０．９％を越えた添加は、脆化
の原因となる。以上の成分の残部はＦｅおよび操業上混
入を避けられない不純物である。
【０００９】
【実施例】次に本発明の実施例を提示し、比較材に比べ
て優れていることを示す。表１に本発明の実施例と比較
材の化学成分を示す。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２は、本発明の
典型的な化学成分でＮｏ．３〜Ｎｏ．５は比較合金、Ｎ
Ａ２２Ｈ，ＳＣＨ２２は現在一般的に使用されている鋳
造材を示す。表２は前記表１の各々の成分を遠心鋳造
し、φ１６８の直管から、それぞれ各２本づつＪＩＳＺ
２２７２金属材料の引張クリープ破断試験方法に従った
φ６ｍｍの試験片を３．０ｋｇｆ／ｍｍ2 ，１０００℃
で引張った時の破断時間の平均値を示す。表３は前記表
１の本発明材Ｎｏ．１，Ｎｏ．２、比較材Ｎｏ．３，Ｎ
ｏ．４，Ｎｏ．５、従来材ＳＣＨ２２、ＮＡ２２Ｈにつ
いて表２と同様の試験片を作製し、８７１℃で引張試験
した結果を示す。表２及び表３で、Ｎｏ．１，Ｎｏ．２
発明材は、他の材料に比べ大きく破断時間を伸ばし、ク
リープ破断強度が飛躍的に改善され、かつ高温強度、伸
びを従来材と同等に確保した材料であることを示す。
て優れていることを示す。表１に本発明の実施例と比較
材の化学成分を示す。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２は、本発明の
典型的な化学成分でＮｏ．３〜Ｎｏ．５は比較合金、Ｎ
Ａ２２Ｈ，ＳＣＨ２２は現在一般的に使用されている鋳
造材を示す。表２は前記表１の各々の成分を遠心鋳造
し、φ１６８の直管から、それぞれ各２本づつＪＩＳＺ
２２７２金属材料の引張クリープ破断試験方法に従った
φ６ｍｍの試験片を３．０ｋｇｆ／ｍｍ2 ，１０００℃
で引張った時の破断時間の平均値を示す。表３は前記表
１の本発明材Ｎｏ．１，Ｎｏ．２、比較材Ｎｏ．３，Ｎ
ｏ．４，Ｎｏ．５、従来材ＳＣＨ２２、ＮＡ２２Ｈにつ
いて表２と同様の試験片を作製し、８７１℃で引張試験
した結果を示す。表２及び表３で、Ｎｏ．１，Ｎｏ．２
発明材は、他の材料に比べ大きく破断時間を伸ばし、ク
リープ破断強度が飛躍的に改善され、かつ高温強度、伸
びを従来材と同等に確保した材料であることを示す。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】
【表３】
【００１３】本発明材はＣｏ，Ｔｉ，Ｎｂの３材質を混
合添加したことに特徴があり、以下に詳述する。Ｎｏ．
３材は本発明材と比べ、Ｃｏ未添加の材料であるが、ク
リープ破断時間では半分、高温時の伸びも半分以下とな
ってしまう。Ｎｏ．４材は本発明材と比べ、Ｔｉ，Ｎｂ
の未添加材であるが、クリープ破断時間では半分、高温
時の伸びも小さくなってしまう。
合添加したことに特徴があり、以下に詳述する。Ｎｏ．
３材は本発明材と比べ、Ｃｏ未添加の材料であるが、ク
リープ破断時間では半分、高温時の伸びも半分以下とな
ってしまう。Ｎｏ．４材は本発明材と比べ、Ｔｉ，Ｎｂ
の未添加材であるが、クリープ破断時間では半分、高温
時の伸びも小さくなってしまう。
【００１４】Ｎｏ．５材は３材と同様Ｃｏ未添加の材料
で、Ｃｏ添加の代りにＣｒ，Ｎｉを増量し、クリープ強
度をあげる目的で試作したが、Ｃｏ添加の方（本発明
材）が優れていることがわかった。ＳＣＨ２２，ＮＡ２
２Ｈは、典型的なＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金で、これらと比
較すると、本発明材は従来より耐熱鋳造合金として公知
であるＳＣＨ２２，ＮＡ２２Ｈ等の一般材（従来材）を
ベースとして、特にＣｏ，Ｎｂ，Ｔｉを適量混合添加す
ることにより、前記一般材の高温材料特性をほぼ確保し
ながら、飛躍的にクリープ強度を改善した材料であるこ
とが明確である。
で、Ｃｏ添加の代りにＣｒ，Ｎｉを増量し、クリープ強
度をあげる目的で試作したが、Ｃｏ添加の方（本発明
材）が優れていることがわかった。ＳＣＨ２２，ＮＡ２
２Ｈは、典型的なＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金で、これらと比
較すると、本発明材は従来より耐熱鋳造合金として公知
であるＳＣＨ２２，ＮＡ２２Ｈ等の一般材（従来材）を
ベースとして、特にＣｏ，Ｎｂ，Ｔｉを適量混合添加す
ることにより、前記一般材の高温材料特性をほぼ確保し
ながら、飛躍的にクリープ強度を改善した材料であるこ
とが明確である。
【００１５】
【発明の効果】以上の理由から本発明は、他の比較材と
同等の高温引張強度、靱性、耐酸化性を持ちながら、低
コストで１０００℃近傍でのクリープ強度の優れた材質
を提供する。
同等の高温引張強度、靱性、耐酸化性を持ちながら、低
コストで１０００℃近傍でのクリープ強度の優れた材質
を提供する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 紺野 剛 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社機械・プラント事業部内
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で化学成分が、 Ｃ ：０．４０〜０．６０％、 Ｓｉ：０．９〜２．０％、 Ｍｎ：０．５〜２．０％、 Ｎｉ：３２．０〜４５．０％、 Ｃｒ：２２．０〜３０．０％、 Ｗ ：２．０〜４．０％、 Ｃｏ：２．０〜４．０％、 Ｔｉ：０．０２〜０．０８％、 Ｎｂ：０．５〜０．９％ 残部Ｆｅおよび不純物からなる耐熱鋳造合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4280796A JPH09235645A (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 耐熱鋳造合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4280796A JPH09235645A (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 耐熱鋳造合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09235645A true JPH09235645A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=12646239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4280796A Withdrawn JPH09235645A (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 耐熱鋳造合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09235645A (ja) |
-
1996
- 1996-02-29 JP JP4280796A patent/JPH09235645A/ja not_active Withdrawn
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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: 20030506 |