JPS5864361A - 耐熱鋳鋼 - Google Patents

耐熱鋳鋼

Info

Publication number
JPS5864361A
JPS5864361A JP56162482A JP16248281A JPS5864361A JP S5864361 A JPS5864361 A JP S5864361A JP 56162482 A JP56162482 A JP 56162482A JP 16248281 A JP16248281 A JP 16248281A JP S5864361 A JPS5864361 A JP S5864361A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistance
cast steel
creep rupture
rupture strength
carburization
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
Application number
JP56162482A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0144779B2 (ja
Inventor
Junichi Sugitani
杉谷 純一
Teruo Yoshimoto
葭本 輝夫
Makoto Takahashi
誠 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kubota Corp filed Critical Kubota Corp
Priority to JP56162482A priority Critical patent/JPS5864361A/ja
Priority to US06/419,310 priority patent/US4442068A/en
Priority to GB08228349A priority patent/GB2110238B/en
Priority to FR8217007A priority patent/FR2514372B1/fr
Priority to DE3237781A priority patent/DE3237781C2/de
Publication of JPS5864361A publication Critical patent/JPS5864361A/ja
Publication of JPH0144779B2 publication Critical patent/JPH0144779B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐熱鋳鋼、特に、高温クリープ破断強度、耐
熱衝撃性および耐浸炭性にすぐれた耐熱鋳鋼に関する。
従来、石油化学工業におけるエチレンクラッキングチュ
ーブ材や改質炉内のりフォーマチューブ材には、Niお
よびOrを含む耐熱鋳鋼、代表的には、ASTM  H
K40材やHP材などが用いられてきた。近年、操業の
高温化に伴ない高温特性の改善が要求され、これに応え
る材料として、HP材にWを添加したものが開発され、
実用に供されている。しかじなが≦、操業条件の一層の
苛酷化とともに、上記W含有HP材よりも更に高温夛リ
ープ破断強度が高く、かつ耐熱衝撃性や耐浸炭性にすぐ
れた材料が要請されるに及んでいる。
本発明者等は、上記要請に応えるべく、Ni  −(!
r−W−Fe系耐熱鋼について、高温特性に対する各種
添加元素の影響に関する詳細な研究を重ねた結果、N、
Ti%AlおよびBの各元素を複合的に含有させること
により、高温度、特に1000℃をこえる温度域におけ
る高温クリープ破断強度、耐熱衝撃性並びに耐浸炭性を
顕著に高め得ることを見出し、本発明を完成するに到っ
た。
すなわち、本発明は、C003〜0.6%(重量%、以
下同じ)、Si2.0%以下、Mn2.0%以下、Cr
2O〜30%、Ni30〜40%、WO95〜5.0チ
、N0104〜0.15%、Ti0.04〜0.5チ、
A10.07〜0.5チ(但し0.07チを除く)、B
O,0O02〜0.004%、残部実質的にFeからな
る耐熱鋳鋼を提供する。
以下、本発明鋳鋼の成分限定理由について詳しく説明す
る。
0:0.3〜0.6  % Cは鋳鋼の鋳造性を良くするほか、後記Tiとの共存下
に一次炭化物を形成し、クリープ破断強度の向上に寄与
する。このために少くともO,:1を必要とする。その
効果はC量の増加とともに高められるが、過度に多くな
ると二次炭化物の過剰析出により、使用後の靭性低下が
著しくなるほか、溶接性も悪化するので、0.61を上
限とする。
8i:2.Oチ以下 Siは鋳鋼溶製時の脱酸剤としての役割を有するほか、
耐浸炭性の改善をもたらす。ただし、多量に含有すると
溶接性を損うおで、2.0チを上限。
とする。
Mn:2.O−以下 Mnは上記Siと同様に脱酸剤として機能するほか、溶
鋼中の不純物であるSを固定・無害化する働きを有する
。但し、含有量が多くなると、耐酸化性の低下を招くの
で、’2.O%以下とする。
Cr:20〜30% Orは後記Niとの共存下に、鋳鋼組織をオーステナイ
ト化し、高温強度や耐酸化性を高める効果を有する。特
に、1000”C以〜上の高温域で所要の強度、耐重化
性を得るための含有量は少くとも20チであることを要
する。上記効果は含有量の増加とともに強化されるが、
あまシ多くなると、使用後の靭性の低下が著しくなるの
で、30%を上限とする。
Ni:30〜40チ Niは上記のように、Orと共存してオーステナイト組
織を保ち、その組織的安定性を与え、耐酸化性および高
温強度を確保するのに有効な元素である。i ooo℃
以上の高温度域で良好なる耐酸化性および高温強度を得
るためには301以上の含有を要する。上記特性は含有
量の増加とともに向上するが、40チをこえると、添加
効果がほぼ鉛相し、経済的に不利であるので、41を上
限とする。
W:0.5〜5.0チ Wは高温強度の向上をもたらす。このために05−以上
の含有を要するが、あまり多くなると耐酸化性が損なわ
れるので5.(lt−上限とする。
本発明鋳鋼は、上記諸元素とともに、下記のとと(N1
Ti、AlおよびBの各元素を複合的に含有する点に最
大の特徴を有する。この複合添加によって、高温特性ゐ
顕著な向上をもたらし、とりわけ1000°Cをこえる
高温使用において、すぐれたクリープ破断強度、耐熱衝
撃性および耐浸炭性等を具備するものとなるのである。
すなわち、Ti1dC,Nと結合して炭化物、窒化物、
炭窒化物を形成し、Bおよびhlはこれら化合物を微細
に分散析出させて結晶粒界を強化し、耐粒界割れ性゛を
高めることにより、高温゛1度、就中クリープ。
破断強度、高温熱衝撃特性、長時間クリープ破断強度の
顕著な向上をもたらすのである。更に、Tiは主として
Alとの相乗効果により耐浸炭性の著しい改善に寄与す
る。
N:0.04〜0.15% Nは固溶窒素の形態でオーステナイト相を安定・強化す
るとともに、Ti等と窒化物、炭窒化物の形成に関与し
、この化合物が前記のようにAl。
Bとの共存下に微細に分散析出することによって結晶粒
が微細化し、粒成長が阻止され、クリープ破断強度や耐
熱衝撃性が高められる。この効果を十分なものとするた
め、その含有量は好ましくは0.04%以上とする。但
し、あまり多くなると、窒化物、炭窒化物の過剰の析出
、粗大化を招き、かえって耐熱衝撃性が低下するので、
0.15%を上限とするのが好ましい。
Ti:0.04〜0.51 Tiは上記のように炭窒化物等の形成により高温強度、
耐熱衝撃性に寄与するほか、特にA4との相剰効果によ
って耐浸炭性を強化する。これらの効果を発揮させるた
め、その含有量は好ましくは0.04%以上とする。含
有量の増加とともに、クリープ破断強度、耐浸炭性等が
高められるが、あまり多くなると析出物の粗大化、酸化
物系介在物量の増加を招き、特に0.5チをこえると極
端な強度低下刃惟する。よって、0.5チ以下とし、強
度を重視するときは、0.15%を上限とするのが好ま
しい。
Al:0.07チを越え、0.5チ以下AeJ/′!、
クリープ破断強度向上効果以外に、上記したごと(Ti
との共存により耐浸炭性の顕著な改善効果を有する。ク
リープ破断強度向上のみを期待するときは、その含有量
を0.02〜0゜07チに限定するのが好ましいが、特
に耐浸炭性の改善を目的の一つとする本発明では、耐浸
炭性を十分なものとするために、その含有量を少くとも
OD7チをこえる量とする。含有量の増加とともに、強
度はやや低下するが、耐浸炭性はさらに強化される。し
かし、0.5%を4こえると、強度が極端に低く゛なる
ので上限を0.5チとすする。なお、TiおよびA4含
有甘を浸炭試験後、EPMA(X線マイクロアナライザ
ー)に付すと、試験片表層部KAJIリッチ層の存在が
認められる。このA1層が強力な浸炭防止効果を有して
いるのである。
B:0.0002〜0.004チ Bは結晶粒界の強化のψ1か、前記Tilや粛−一らせ
ることによシ、クリープ破断強度の向上に寄与する。こ
のために、含有量は0.0002%以上であることが望
ましい。ただし、あまり多くなっても、それほど強度向
上はすすまず、かえって溶接性の低下を招くので、好ま
しくは0.004%を上限とする。
P%Sその他制の溶製時に不可避的に混入する不純物は
、この種の鋼に通常許容される範囲であれば存在しても
かまわない。
次に、本発明鋳鋼について実施例を挙げて具体的に説明
する。
実施例 高周波溶解炉(大気中)で鋳鋼を溶製し、遠心鋳造法に
より管材(外径136smx肉厚20fi×長さ500
ff)を得た。各供試材の化学成分組成を第1島に示す
。供試材mi〜4は本発明鋳鋼、m5〜9は比較材であ
る。比較材のうち、漱5はWを含むHP材(N s T
 is A 11%Bのいづれも含まない)、階6−9
はN、Ti%AlおよびBをすべて含むが、Tiまたは
Al量が本発明の規定から逸脱するものである。
各供試材より試験片を採取し、クリープ破断強度、耐熱
衝撃性、並びに耐浸炭性を測定した。その結果を第2表
に示す。なお、各試験要領は次のとおりである。
〔I〕 クリープ破断試験 JIS  Z2272の規定による。但し、囚温度10
93℃・荷重1.9に9f/−および■温度850°C
・荷重1.3に9f/−の2通りの条件で行なった。
CI)耐熱衝撃性試験 ・第1図に示す形状・寸法の試片(厚さ8fi)を、温
!900℃に加熱保持(保袖時間30ゑ)した。
のち水冷する操作を繰返し、この操作を10回行なうご
とに試片に発生したクラックの長さを測定する。耐熱衝
撃性は該クラック長さが5ffに達したときの繰返し回
数で評価した。第2表中、「耐熱衝撃性」欄の数値はそ
の回数である。むろん、回数の多い程耐熱衝撃性にすぐ
れることを意味する。
1〕耐浸炭性試験 試片(直径12W×長さ60ff、、)を固体浸炭剤(
デグサKG30、B aOOB含有)中、温度1100
℃で300I(−保持したのち、試片の表面から深さI
Wまでの層および1〜2Hの層よりそれぞれ切粉を採取
し、C量分析を行ない、増加C量(wt%)を求めた。
表中、「耐浸炭性」欄の数値は該増加C量である。C量
増加の少い11ど、耐浸炭性にすぐれることは言うまで
もない。
第2表に示されるように、本発明鋳鋼(Nal〜4)は
、従来材のなかでも高温クリープ破断強度がすぐれると
されているW含有HP材(供試付随5)およびその他の
比較材にくらべ、卓越した高温クリープ破断強度を備え
ており、特に1000°Cをこえる温度域においても高
度のクリープ破断強度を維持する。また、本発明鋳鋼は
、耐熱衝撃性についても従来材を凌駕する。更に浸炭試
験におけるC量増加は従来材の半分ないしそれ以下であ
り、その高度の耐浸炭性も本発明鋳鋼を特徴づける材料
特性の一つであることがわかる。
以上のように、本発明に係る耐熱鋳鋼は、従来のW含有
HP材などに比し、高温特性、就中高温クリープ破断強
度、耐熱衝撃榛、並びに耐浸炭性・等にすぐれ、ており
、石油化学工業におけるエチレンクラッキングチューブ
や改質炉内のりフォーマチューブをはじめとして、鉄鋼
関連設備におけるハースロールやラジアントチューブナ
ト、1OOTO°Cをこえる高温域で使用される各種設
備部材の好適な材料として供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は耐熱衝撃性試験片の形状寸法説明図である。 特許出願人  久保田鉄工株式会社 代理人 弁理士  宮 崎 新八部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  00.3〜0.6%、Si2.0%以下、M
    n2.0−以下、0r20〜30%、N15o〜40%
    、Wo、5〜5.0チ、N0104〜0.15 %、T
    i0.04〜O,Fl、AA)0.07%を越え、0.
    5%以下、BO,0O02〜0.004%、残部実質的
    にFeからなる耐熱鋳鋼。
JP56162482A 1981-10-12 1981-10-12 耐熱鋳鋼 Granted JPS5864361A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56162482A JPS5864361A (ja) 1981-10-12 1981-10-12 耐熱鋳鋼
US06/419,310 US4442068A (en) 1981-10-12 1982-09-17 Heat resistant cast iron-nickel-chromium alloy
GB08228349A GB2110238B (en) 1981-10-12 1982-10-05 Heat resistant cast steel
FR8217007A FR2514372B1 (fr) 1981-10-12 1982-10-11 Acier pour moulage, resistant a la chaleur
DE3237781A DE3237781C2 (de) 1981-10-12 1982-10-12 Hitzebeständiger Stahlguß

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56162482A JPS5864361A (ja) 1981-10-12 1981-10-12 耐熱鋳鋼

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5864361A true JPS5864361A (ja) 1983-04-16
JPH0144779B2 JPH0144779B2 (ja) 1989-09-29

Family

ID=15755450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56162482A Granted JPS5864361A (ja) 1981-10-12 1981-10-12 耐熱鋳鋼

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4442068A (ja)
JP (1) JPS5864361A (ja)
DE (1) DE3237781C2 (ja)
FR (1) FR2514372B1 (ja)
GB (1) GB2110238B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4711826A (en) * 1986-01-27 1987-12-08 Olin Corporation Iron-nickel alloys having improved glass sealing properties

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR929727A (fr) * 1944-02-24 1948-01-06 William Jessop Ans Sons Ltd Acier au nickel-chrome à caractère austénitique
FR946263A (fr) * 1945-06-13 1949-05-30 Electric Furnace Prod Co Alliages à base de fer
US2750283A (en) * 1953-05-27 1956-06-12 Armco Steel Corp Stainless steels containing boron
FR1106645A (fr) * 1954-08-24 1955-12-21 William Jessop And Sons Alliages à base de nickel et de chrome
US2816830A (en) * 1956-06-25 1957-12-17 Carpenter Steel Co Alloy steel for use at high temperatures
US3459539A (en) * 1966-02-15 1969-08-05 Int Nickel Co Nickel-chromium-iron alloy and heat treating the alloy
US3552950A (en) * 1967-06-14 1971-01-05 Simonds Saw And Steel Co High temperature corrosion resistant fe-g-ni-mn alloy
SE355825B (ja) * 1971-12-21 1973-05-07 Sandvik Ab
FR2346462A1 (fr) * 1976-04-02 1977-10-28 Commissariat Energie Atomique Super alliage a haute endurance sans cobalt applicable notamment dans l'industrie nucleaire
FR2415149A1 (fr) * 1978-01-19 1979-08-17 Creusot Loire Alliage a base de fer a haute limite elastique resistant a la corrosion par l'eau de mer
GB2017148B (en) * 1978-03-22 1983-01-12 Pompey Acieries Nickel chromium iron alloys possessing very high resistantance to carburization at very high temperature
JPS55100966A (en) * 1979-01-23 1980-08-01 Kobe Steel Ltd High strength austenite stainless steel having excellent corrosion resistance
JPS5857506B2 (ja) * 1980-06-03 1983-12-20 太平金属工業株式会社 耐熱合金

Also Published As

Publication number Publication date
DE3237781C2 (de) 1984-02-02
FR2514372B1 (fr) 1987-06-26
GB2110238A (en) 1983-06-15
GB2110238B (en) 1985-05-22
US4442068A (en) 1984-04-10
JPH0144779B2 (ja) 1989-09-29
DE3237781A1 (de) 1983-05-19
FR2514372A1 (fr) 1983-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS5938365A (ja) 耐熱鋳鋼
EP0480461B1 (en) Aluminum-containing ferritic stainless steel having excellent high temperature oxidation resistance and toughness
JPS61177352A (ja) 石油化学工業反応管用耐熱鋳鋼
JPS5864359A (ja) 耐熱鋳鋼
JPS5864361A (ja) 耐熱鋳鋼
JPS5935424B2 (ja) 耐熱鋳鋼
JPH01152245A (ja) 耐浸炭性にすぐれる耐熱合金
JPS5935425B2 (ja) 耐熱鋳鋼
JPS5864360A (ja) 耐熱鋳鋼
JP3194207B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒
JPS596910B2 (ja) 耐熱鋳鋼
JPS5938363A (ja) 耐熱鋳鋼
JPS596909B2 (ja) 耐熱鋳鋼
JPH0135067B2 (ja)
JPS6142782B2 (ja)
JPS5938364A (ja) 耐熱鋳鋼
JPS596908B2 (ja) 耐熱鋳鋼
JP3232118B2 (ja) 耐火性と靱性に優れた建築用熱延鋼帯およびその製造方法
JPS62207846A (ja) 高温強度と延性に優れた耐熱鋳鋼
JPS596907B2 (ja) 耐熱鋳鋼
JPS5935984B2 (ja) 耐熱鋳鋼
JPS625224B2 (ja)
JPH01152246A (ja) 二層遠心鋳造管
JPH1136043A (ja) 耐クリープ脆性及び耐再熱割れ性に優れた高温高圧容器用鋼
JPS6059051A (ja) 耐浸炭性耐熱鋳鋼材