JPS5891157A - 耐孔食、耐隙間腐食、耐応力腐食割れ、耐水素脆性用アモルフアス鉄合金 - Google Patents

耐孔食、耐隙間腐食、耐応力腐食割れ、耐水素脆性用アモルフアス鉄合金

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JPS5891157A
JPS5891157A JP20001782A JP20001782A JPS5891157A JP S5891157 A JPS5891157 A JP S5891157A JP 20001782 A JP20001782 A JP 20001782A JP 20001782 A JP20001782 A JP 20001782A JP S5891157 A JPS5891157 A JP S5891157A
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corrosion
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hydrogen embrittlement
pitting
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Takeshi Masumoto
橋本功二
Koji Hashimoto
増本健
Masaaki Naga
奈賀正明
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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】 本発明は耐孔食、耐隙間腐食、耐応力腐食割れ、耐水素
脆性の優れた鉄−クロム−リン系アモルファス合金に関
する。
通′gの耐食性鉄合金、すなわちステンレス合金(例え
ば18%クロム鋼、18−8ステンレス鋼(804鋼)
 、−17−14−2,5MOステンレス鋼(316L
鋼)など)は耐候性、耐食性に優れており、化学反応容
器やバイブ、原子炉用冷却装置など大気中や腐食性の環
境で多く使用されている。しかし、長時間使用中に、孔
食、応力腐食割れ、111I間腐食、水素脆性などによ
り、突然破壊や損傷が起るため装置の使用が不可能にな
り一安全性や公賓などの点で真人−な問題を引き起して
いる。
その原因は結晶金属中には普通多くの格子欠陥か存在し
、これら腐食、孔食、隙間腐食、応力腐食割れ、水素脆
性などの起点になるためで、金属表面の損傷を防ぎ、応
力腐食割れや水素脆性を防ぐことは鎧かしい。
従来鉄合金の耐食性の改善にはクロム、ニッケルなどの
合金元素を添加して耐食性皮膜を形成させてきた。しか
し合金元素の添加による耐食性の改善は、孔食、応力腐
食割れなどをかえって促進するという底吹を序いかつ耐
食性の改善にも限界がある。また耐食性を改善し得る元
素の多層の添加は材質の劣化や製造の困蝋性から自から
制限される。
am固体の&属は結晶状態にあるが、ある特殊な条件(
合金の組成、急冷凝固)下では、固体でも液体に類似し
て結晶構造をもたない構造が得られ、このような金属、
又は合金をアモルファス金属(又は非結晶質金属)と言
っている。
このアモルファス合金は従来の実用金属材料に比し、着
しく高い強度を保有する。しかし従来知られているアモ
ルファス鉄合金、例工ばFe −0−P系およびye 
−B −p系アモルファス合金は塩水噴霧による腐食減
量が普通の炭素鋼の約8倍であり、耐食性に劣る欠点が
ある。
これに対し、本発明者のうち、増率、奈賀は先に“Fe
−Qr系アモルファス合金”を発明(特許11849−
6880号)シ、これが高い強度および耐熱性と共に、
全面腐食に対し、ステンレス鋼と同等に耐えることを見
出し、主として複合材料としての特許を申請した。しか
し、その後の試験の結果、全面腐食のほか、材料の劣化
のうち特に実用上問題である孔食、隙間腐食、応力腐食
割れ、水素脆性に対し、本発明合金は、現用ステンレス
鋼とはくらべよ4うもない高い抵抗性を有することが判
明した。
本発明の目的は、前記性質にもとづき、新しい用途に適
する以下の合金組成を持つアモルファス鉄合金を提供す
るものである。
原子%として、011〜40%、C及びBの何れか1種
を2〜80%、25〜88%を含有し、但しC及びBの
何れか1棟とPとを合計で7〜85%含み残部yeから
なるアモルファス鉄合金。
本発明のアモルファス鉄合金は、孔食、隙間腐食などの
局部腐食および応力腐0食割れ、水素脆性など゛応力と
腐食が作用する際の材料の破壊を起こさない点において
通常の結晶質耐食性鉄合金よりもはるかに優れている。
本発明のアモルファス鉄合金は強さと靭さを保たせなが
ら耐食性元素であるクロムを多量に均一・に添加でき、
しかも全く腐食の起点となる欠陥を含まない。これが本
発明の合金が孔食、隙間腐食、応力腐食割れ、水素脆性
を起さない理由である。
不発明のケモルファス合金の機械的性質は例えば□rs
011子%(fl、16重緻%)、P15JIX子%(
9,45m1%)、C5原子%(1,22重量%)、残
部Fθのものにあっては、降伏強さは850kg / 
M” 、破壊強さは885kg/fi”、ヤング率はu
a、a X 10” J9/−であり、既知のステンレ
ス鋼に比し、優れた機械的性質を1有している。
不発明のアモルファス合金は、例えば次の如くして製造
することができる。
図は本発明のアモルファス合金を製造する装置の一例を
示す概略図である。図において、1は下方先端に水平方
向に噴出するノズル2を、有する石英管で、その中には
原料金属8が装入され、溶解される。4は原料金属8を
加熱するための加熱炉であり、5はモーター6により高
速度、例えばs o o o rpmで回転される回転
ドラムで、これはドラムの回転による遠心力負荷をでき
るだけ小さくするため、軽量で熱伝導性の良い金属、例
えばアルミニウム合金よりなり、内面には更に熱伝導性
の良い金属、例えば銅板7で内張すされている。
8は石英管lを支持して上下に移動するためのエアピス
トンである。原料金属は、先ず石英管1の送入口1aよ
り流体搬送等により装入され加熱炉会の位置で加熱溶解
され、次いでエアピストン8によりノズル2か回転ドラ
ム5の内面に対向する如く石英管lが図に示す位置に下
降され、次いで上昇を開始するとほば同時に溶融金J1
1aにガス圧が加えられて、金属が回転ドラムの内面に
向って噴流される。石英管内部へは金lI48の酸化を
防ぐため絶えず不活性ガス、例えばアルゴンガス9を送
入し不活性雰囲気としておくものとする。回転ドラム内
面に噴流された金属は高速回転による遠心力のため、回
転ドラム内面に強く接触させられることにiつで、超高
速冷却されてアモルファス金属となる。
前記方法により本発明のアモルファス合金を例えば厚さ
g、2m、幅約101MIの長いテープ状態として得る
仁とができる。
本発明の新究において、前記装置ならびに方法により厚
さ0.95m5.幅1■の形状の第1表に示す組成を有
するアモルファス合金を製造し、各種の腐食試験を行な
った。
また比幀のため市販のクロム鋼、l5−sステ>レスg
(ao4m)、1717−4−L5ステンレス鋼(81
6L鋼)についても同様の試験を行なった。腐食試験と
して80℃におけるIMH,So、 水溶液、I NN
a0j水溶液、および各濃度の#1tII水溶液中に1
68時間プラスティック線でつるして浸漬し、単位面接
当りの*iii減少を求めた。なお、耐−聞腐食性を調
べるため、試料の一部には表面に接近してテフロン板を
お!1隙間をもうけた。その結果を第2および8表に示
す。
第 2 表 腐食試験結果 第2表においてCr8原子%を含有する試料ム8は現用
18−8ステンレス鋼(804鋼)と腐食量は同じ程度
になり、Or5原子襲を含有する試料44,412およ
びCr8原子%以上を含有する試料A5〜11ならびに
18〜14にあっては腐食による電層変化は全く検出さ
れない。第8表において判るように本発明合金A5〜1
4は168時間後でも全面腐食、孔食および隙間腐食は
全く起らないか、一方804@には24時間ですでに看
しい全面腐食、孔食と隙間腐食が起っている。
孔食試験にVIaに用いられる40℃および601℃の
to%yeOt a ・6Hs O#液中に168時間
浸漬し、試料の表面観察と重緻減少とを調べた結果を第
4表に示す。
比較例の804鋼および816L鋼に限らす現、用ステ
ンレス鋼の全綱檀に孔食および隙間腐食が発生する60
°Cの溶液においても、不発明合金には孔食および隙間
腐食が全く発生せず1に量減少も検出されない。
また一層この点を明確にするためにat−″を含む溶液
すなわち本発明の研究においてはI NNa0j水溶液
およびI M H,SO4+ 0.I N Na0r水
溶液中での80℃におけるアノード分極による孔食電位
の発生の有無を調べその結果を第5表に示す〇804鋼
、816L@だけでなく現用ステンレス鋼はいずれも四
食を生じて孔食電位を示すが、本発明合金には孔食は全
く認められず、また孔食電位を示さずに完全に不動態化
し、腐食減量も検出されない。
次に応力腐食割れ感受性試験を典型的試験液である14
8°c 沸FBI 42 % Mg0t、水溶液中で、
引張速度および電位を変化させて行なった。この結果を
第6表に示す。応力腐食割れに対する感受性8i、定速
引張試験において腐食液中の試料の伸びをεとし、同温
度での空気中での伸びを8゜とすると、ε。−t/go
によって表され、この値の大きし)程応力腐食胡れが起
りやすい。
第6表  応力腐食割れ試験結果    □一般に応力
腐食割れ感受性は引張速度が小さし1程大きく、また自
然電極電位よりアノードにするほど大きくなるものであ
り、同表の804鋼の結果はそのことを如実に示してい
るが、一方本発明合金にあっては、自然電極電位および
同電位よりアノードにしても応力腐食割れを全く起さな
しAoまた典型的に水素脆性試験液であるH、Sを加え
た0、1N 0H800ON& + 0.1N 0H8
000H(PH4,67)溶液を用いて水素脆性試験を
行なフた結果を第7表に示す。水素脆性感受性は応力腐
食割れ感受性と同様な方法で表わすことができる〇 一般に水素脆性感受性は引張速度が小さいほど大きくな
り、自然電極電位よりカソードにする程大きくなるもの
であり、また水素脆性を起し銀い軟鋼でも、同表に見る
如くこの溶液中で定速引張・試験を行なうと水素脆性を
起す。しかしながら本発明合金は低引張速度およびカソ
ード分極下においても空気中と同一の伸びを示し、水素
脆性は全く検出されない。
以上第1〜7表より判る如く本発明のアモルファス合金
はQrの添加によって耐食性、耐孔食性。
耐隙間腐食性、耐応力腐食割れ性、耐水素脆性など、局
部腐食および腐食に関連した脆性が極端に改善され、現
用ステンレス鋼と比較を絶する程優れた性能を有する。
この優れた性普はQrとPの共存、および本合金特有の
原子構造に由来するものであり、一方P、Bおよび0の
適当な添加は原子構造をアモルファスにするために必要
な元素で、その置は合金系により定まり、本発明の組成
範囲で優れた耐食性アモルファス合金を得ることができ
る。
次に本発明合金における各成分の含装置の限定理由を説
明する。
先ずQrについては、これを1原子第未滴にすると、耐
食性、耐孔食性、耐応力腐食性、耐水素脆性が劣化し、
また40原子外より多くするとアモルファス合金の製造
が困離になるので、1〜40原子%の範囲内にすること
が必要である。そして、好適範囲は5〜80%である。
Pの含有量がIs〜88原子%の場合C及びBの何れか
1種が2原子%未満、あるいは80原子%を越え、ただ
し0及びBの何れか1種とPとを合計で7原子%未満、
あるいは85原子弧を越える場合にはアモルファス合金
を製造することができない。Pの含有量が5原子%未満
、あるいは88原子%を越える場合、C及びBの何れか
1種が2原子%未満、あるいは80原子%を越える時に
はアモルファス合金を製造することはできない。
本発明の合金を実施例について説明する。
実施例1 クロム25原子%、リン18原子%、炭素7原千%残部
鉄よりなる原料金属を前記図の装置および方法によって
加熱溶解後超高速冷却してアモルファス合金を得た。こ
のアモルファス合金は組成的に非常に製造し易く、かつ
前記第2〜7表に示す諸試験、においても何等の欠点を
示さず、18%Or鋼、804鋼、816Lmに比べ比
較を絶する耐孔食性、耐隙間腐食性、耐応力腐食割れ性
を示し、また軟鋼に比べ比較を絶する耐水素脆性を有す
ることが分った。
実施例2 クロム25[子%、リン18原子%%メロン7原子%、
残部鉄よりなる原料金属を実施例1と同様の装置および
方法によって加熱溶解後高速冷却してアモルファス合金
を得た。この合金も実施例1の合金と同様に製造し易く
、かつ前記第2〜7表に示す諸試験においても、実施例
1の合金と変らない緒特性を有している。
本発明のアモルファス合金は細い条、薄−板として製造
可能であり従来の実用金属材料では得られない高い強度
と孔食、隙間腐食、応力腐食割れ、水素脆性に特に高い
抵抗性を有することが要求される、例えば大気中、海水
中および淡水中で使用される装置、水力、火力、原子力
その他各種エネルギー産業用プラント、化学工業用プラ
ントなどの部分に使用される好適の材料である。
【図面の簡単な説明】
図は本発明のアモルファス合金を製造する装置の管状容
器のノズル部が加熱炉内に位置する時の部分断面図であ
る。 l・・・石英管、2・・・ノズル、8・・・原料金属、
4・・・加熱炉、5・・・回転ドラム、6・・・、モー
タ、1・・・銅板、8・・・エヤピストン、9・・・ア
ルゴンガス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. LLIK子%トシて、Or 1−40%、O及びBの何
    れか1種を2是80%、25〜88%を含み、かつG及
    びBの何れか1mとPとを合計で7〜86%含有し残部
    yeからなる耐孔食、耐1卓間腐食、耐応力腐食′#1
    れ、耐水素脆・性用アモルファス鉄合金。
JP20001782A 1982-11-15 1982-11-15 耐孔食、耐隙間腐食、耐応力腐食割れ、耐水素脆性用アモルフアス鉄合金 Expired JPS5842263B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4806721A (en) * 1983-07-11 1989-02-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Wire electrode for wire-cut electrical discharge machining
US4839487A (en) * 1983-07-06 1989-06-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Wire electrode for wire-cut electrical discharge machining
US4937043A (en) * 1984-02-02 1990-06-26 Armco Inc. Boron alloy

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US4937043A (en) * 1984-02-02 1990-06-26 Armco Inc. Boron alloy

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JPS5842263B2 (ja) 1983-09-19

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