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- Withdrawn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 |