JPS59143051A - 耐酸化性の優れたフエライト系耐熱鋳鋼 - Google Patents

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、耐酸化性−を人１１］に向上さけたフエライ
１〜系耐熱鋳鋼に関するものである。

従来より、高温流体に繰り返し晒される部材を形成づる
ｔΔわｌとして、例えばニレジスト鋳鉄が広く用いられ
ており、鋳）告時にｄ３ける優れた成形性にｊ；って複
雑な形状の部材を成形し得るようにするとともに、高い
耐熱強度く耐熱性や耐熱疲労性）によって高温における
部材の変形・破１表をじｊＬｌ二（−ることが行われて
いる。

しかるに、例えばターボ過給）幾のクービ′ン／’１ウ
ジングを上記ニレジス１−鋳鉄【こＪ、つて■β成し、
このターボ過給（幾を排気−瓜の極めてＧ＋　ｉ、’ｔ
　＜　１９１え（Ｊｌ　０００〜１１００’Ｃ）エンジ
ン（こ菰！ｌｉ５　”ｊると、超高温の排気ガスの酸化
作用（こまって」二り己タービンハウジング内壁に厚い
１ヒ被Ｉ＋！、！　７）’：影形成れる。

その結果、上記酸化被膜が剥朗（Ｊてクーヒ゛ンノ＼Ｉ
″／ジング内で高速回転ｊＪるタービンプレー１−゛（
こ巻き込まれ、該タービンブレードが破１０・ｊる２二
（］１う１７Ｍ題がある。

そこで、本発明はかかる＋３．ｉ　ｔこ鑑Ｊメ（４ｇさ
ｔｔ　７．Ｚ　シのであり、基地組織を）Ｌライ１−相
てＪＴｊ成し−Ｃ’Ｃｊｊ造時の成形性を高め、かつ添
加元号’：　Ｃ４ＩＩ　ｉｆｉ！をｉｇ′ｉ宵１１化し
でその烏温強麿を高めるととも（、ニ、１イｉ定元素で
酸化皮膜を形成づることによつＵ　１ｉｉｌ　ｎ’ｊ、
　ｌヒ１１１を、ζ１１］に向上ざｕｌ、：耐熱鋳鋼を
提供づることを一目ｆｌ’Ｊとするものである。

この目的を達成づるため、本発明σ）耐熱５力Ｓ岡σ）
イア４成は、組成がＣ：０．１ヘーＱ、５重足％と、Ｓ
ｉ　　：　２．（’）・−６，０重量％と、Ｍｎ　　：
　２．Ｏｍ最９６以下と、Ｃｒ：１８・〜２Ｇ重量％と
、Ｎ１　：１０〜５．０重足％と、〜１ｏ：０．５〜３
．０重吊９６ど、Ｎｌ）：０．５へ・３．０手量％と、
希土）心元署４′０．００５〜０．５ｆｆｌｆｆ１％ど
、残部かＦｅどから４＋′す、Ｓ　ｉ　Ｊ、’；　Ｊ、
びＣｒにより基地組織をフ」ライＩへ化するとと５にＭ
ＯおよびＮｂに、Ｊ、り組織中に微細な炭化物を形成し
たト、３ｉＪ＞よび希）類丸索により酸生成、Ｑ６）を
形成覆るものである。

以下、４〜発明（５ついて詳細に説明Ｊる。

本発明に係る耐熱Ｓ）」鋼の組成は、Ｏか０．１ヘー０
．５手量り・八と、Ｓ（が２．Ｏ・〜・６．０重量％と
、Ｍｎか２．０Φ帽％以下と、Ｃｒか１８−、２６車字
％と、Ｎ１が１．０〜５．　Ｏｉｆｊ量％ど、Ｎ・１０
が０．５〜３．０ｆｆｉ・吊９６ど、Ｎ　ｌ）が０．５
〜３．０手量％ど、−８−１ツ、（１７１７奉か０．０
０５−０．５車ｎ）％ど、残部が［Ｏとからなり、基地
組織が７エラーイト相によって形成されたしのである。

−ａなわｆ）、ＳｌおよびＯｒにＪ、って鋳鋼の基地組
織はフ」−ライト化されるので、鋳造１時の成形＋’１
を高めることかできる。

また、ＭＯとＣとの結合、Ａ３Ｊ、ひＮ　ｂ　＋’Ｃと
の結合（こにり上記組織中（こ微細な炭化物が形成され
るので、高温強度を高めることがてさ−る。

ぞしで、Ｓｌによる耐熱病計１人面への３ｉ０、・皮膜
の形成および８−１コｎ元累にＪ、る上記Ｓ１０・皮膜
のｎ斗、性強化にＪ、す、耐酸化性ＩＪ人「１」に向−
１する。

さらに、○ど他の７ｉＬ索とが１′１′１合しＣ１ジ、
１化物が生成されること、おＪ、ひ組機中（こＪ、くで
ニー（，４しる一Ｙ；簀とＮ１どが）１１合して金属間
化合物かく１成されることによってクリープ強さかｊｊ
′２１められる。

ここで、上記各元素の配合比Ａ′の眠定狸山について説
明覆るに、Ｃを下限値（０，１！′Ｔｉ甲％）未満にＪ
るど鋳造性か悪くなり、−ノ“ｉｌ、１限ｆ！ｔ’＋　
（０５申吊％）を超えると池元累との結合にＪ、す／−
１成する炭化物がａ′１人化し′Ｃ１１１１土性が個く
なるとと（７）にクリープ強さが低下・Ｊるという１ｑ
１山（こ、」、る、」、た、Ｓ）を下限１＋ｔｔ　（２
、○車量％）木）５）に・ノ＜）と耐熱ｖＪ鋼表面にＳ
］０２皮股か形成されないので耐酸化性向１の効果かな
く、−プノ、上限値（６゜０車ｎ）％）を超えると鋳造
［１，１の成形性ｉ１３よび成形後の￥１ｊ性が１負わ
れる。さらに、Ｍ（１（よ脱酸・ＩＩｆ２　Ｒ′Ａｉ効
果をイｊ（Ｊるた（ｖ）添加り−る必・要があるが、上
限ｉ１１：（（２，ＯΦ昂％〉を超えると百４酸化性を
低−トさせることにｈる９、さらにまた、Ｏｒを下限値
（１８重４＋２８）未満にｓすると耐酸化１’ｌを向上
さける効果か不光分どなり、　ゾ）、上限（的＜２６車
吊％）を超えるとイの効果は飽和覆る１、そしＣ，Ｎｉ
を上限１＋ｉ’ｆ　（１、０中ｍ％）未満【こりると、
クリープ強さを向トさせる効果か不充分どなり、一方、
上限１ｉ（ｉ　（５、０手早９６）を超えるど鋳）′δ
時の成形性が１代下りる。、１、た、ＭＯまたはＮｂを
それぞれ上限ｆｉｃｉ　（０，５）重ＩＤ％）未）１５
ｔにづるど、高温強度をｊｉｉめる効果が不充分ど＜Ｅ
す、−ブｊ、上限値（３，０手量％）を超えると、脆１
Ｊ１を高めるσ相が析出してｉ澗撃値か低下り“る。さ
らに、希−］−類元素を下限（的（０，００５小早％）
末漬シ（こりると、３ｉ０２皮■９の密老１１を改善−
りる効果が明悄Ｃきず、一方、」−限値（０，５Φ絹９
６）を超えると低り、！！！点化合物が生成されるため
’６４熱強１αか低下！Ｊイ、ため゛（ある。

尚、上記耐熱ｉ情調を１皆造−弓る丁Ｃ必然的に含有さ
れるん克としてＰおよびＳがあるか、これらの元５１〜
は耐酸化（′１．ｌｊ　Ｊ−ひ錆ｊ告０゛１の成形１１
を低１・さけるため、いりれし０．１千ｍ　”Ｉａ以上
に１「１［えるのか望ましい。：した、王ｉ、７１・、
Ｔａ　、Ｖ、ｌｌｒぐりの元素は６１熱ＩＪ鋼中に含イ
ーｊされる（’；　、ｌｊ　Ｊ、ひ＼べ固溶して該Ｃお
Ｊ、０・Ｎ（二Ｊ、る勇）ｊα１代十／、：　ＩＪノ１
１−づる少）ｊ床を石“りるため、各ノア００５〜２０
［［吊０テ′、添７１１１−Ｊることｂ’　）１７’　
：、Ｉ、シイ１、。＝コ（、Ｊへ己ｉ′ｌＱ　ｉ’７比
・４−）限定は、−１：限１１イｊ（００（う中丘゛ｆ
宍′ｌ　）　；ｉ−ｊ’：ｌ　（’　ｌ。）１記９）ｊ
宋が百られ１Ｊ、−プｊ、−上限１１ｔｉ（２，０弓゛
−イ・雪））を超えるとその〃ノ宋が飽和りるとい′）
理由１．ｌ　Ｊ、る。

また、土１醪工ｉ、７ｒ、Ｔａ、■、１１ｒＴｆの丸木
は、上記効果［こ廂え（組１１式のＩＶ、晶ｊ：１７　
’ａ’　ｉｊｊｊｌｌ１１化（７て耐熱！ｌｊ鋼の高温
強度を高める効果し右している１したか−）−Ｃ１木発
明の耐熱ソ」ｊｌｌにＪミ・）−Ｃクー７］、過給（；
笈のクーヒンハウジングを形成−りれば、での優れたｉ
′ｉｉ’＋酸化性によｔ’）　ｊＭ−気記度の超高温域
（こ。１３いてハウシンク内壁に酸化被膜が形成される
ことがイ【いのて゛、酸化被膜の剥離によるタービンブ
レードの破１０を未然に防什りることがてさる。し、か
も、成形性を高めて鋳造でさる１−１超高温域にお（′
する耐熱１７ｔを向上さけることができる。

尚、十記耐熱μ゛鋼はターボ過給（幾のタービンハウジ
ングに限らず、耐熱強度、耐酸化性および鋳造時の成形
性が要求される部利に対して広く用いることができるの
は言うまてｂ　＜’にい。

また、上記耐熱鋳鋼の鋳造は［ｌストワックス↓、）ｊ
ｊ責７人（こＪ、るのが望ましい。

次に、與体的実施ＩＴＩＩについと説明り−ると、供試
料として、それぞれ下記第１表に示づ組成を石Ｊる従来
拐としてのニレジス１〜錆鉄Ａ３よび）１ライ１−系耐
熱鋳鋼と、本発明４ｊＪ１−５とを用意した。

まず、耐酸化性を試験覆るノζめ、ト記各供試材を第１
図に承り形状の試験ハＡに成形してその重量を測定して
おく。次に、これらの試験片を各（バ試４Ａに対して２
個ずつ用意し、この２個の各供試料を人気中でイれぞれ
１０００°Ｃおよび１１００′Ｃで２０時間り゛つ加ｉ
；Ｊｌ　ｊ、−Ｃその表面□に酸化皮膜を形成し、この
状態で重量を測定しておぎ、加熱前に測定した重量から
の増加量を粋出してこれを酸化増量と１８６次に、各試
験片Δをショク１〜プラス１〜にか（ＪＣ酸化皮膜を取
り除さ、その１※再び！ｌＴｉ量を測定し、加熱＋ＶＪ
に測定した小伶からの減少昂を終用して酸化減Ｗどづる
。尚、シ＝＋ットブラストは、第１図に示した試験片△
の前後面（３０ｍｍ　Ｘ　１０　ｍｍ　）の２面にそれ
ぞれ３０秒ずつ、その他の面にそれぞれ１５秒ずつの泪
２分に亘って施した。そＱ）試験結果どし、゛Ｃ各供試
拐についての醇化増量おＪ、び酸化減小を第２図に示づ
。

同図によると、本発明材１〜５の酸化増産おにび酸化減
ｍは、いづ”れらニレジス１〜！７１鉄の値に較べ１０
００’Ｃにおいて約１／７．１１００°ＣにおいＣ約１
７／４となつＣおり、従来の７１ライト系耐熱鋳鋼の値
に較べても人１」］に少なく、本発明材が超高温域４こ
おいて（Ｃれた耐酸化性を右Ｊることか判る。

また、１１熱強度を試験づるため、１記各試験（Ａを第
３図に示づ形状の試ム１））片Ｂに成形して人気中で８
００′Ｃに加熱して、この状態て゛引張り試験を行った
。その結果として、各供試４’Ａについての引張り強さ
を第４図に示す。

同図によると、本発明材１−・５５の引張０強さ（，１
従来の）−Ｌライ１へ系耐熱鋳鋼の引張り強さを大きく
上回り、さらにニレジス１〜１Ａ鉄の値をし名干超えて
Ｊ３す、本発明４Ａか超高温域に、１３い０国れた耐熱
強度を右づることか判る。

尚、上記耐酸化性の試験で（Ｊ、本発明材Ｃ形成された
試験片への酸化は人気中（の加熱に、Ｊ、す１１うよう
にしたが、例えはターボ過給（；笈のタービンハウジン
グを本発明材により成形づると、該タービンハウジング
の酸化は」ニ記人気Ｊ、り酸化成分〈酸素等）の含有量
の少ない１ノ［気ガスにＪζつて酸化が進行づるので・
、酸化増量および酸化減量は第２図の１１Ｃ１よりさら
に少ないしのに＜Ｃる。

以」：、説明したように、本発明にＪ−れば、フェライ
ト相にＪ、り鋳）告時の成形性を高めるととしにＭＯｔ
１５よびＮ　ｌ）により耐熱強１哀を高めながら、Ｓｉ
ど希土類元素との相乗効果によ−）で耐酸化性の優れた
フエライ１−系耐熱鋳鋼を提供することができるしので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐酸化性試験に使用した試験片△の斜視図、第
２図（よ各供試料の酸化増用および酸化減量を示す実験
結果図、第３図は耐熱強度試験に使用した試験片Ｂの側
面図、第４図は各供試料の引張り強さを示づ実験結果図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　組成がＣ：０．１〜０．５車ル％と、Ｓｉ　
   ：２．０〜６．０重量％と、Ｍ−１１：　２．０組機％
   以下と、Ｃｒ　：　１８〜２６１ｍ％と、Ｎｉ：１゜０
   へ−５，０ｆｆｉ徂％と、Ｍｏ：０．５〜３．０手早％
   と、Ｎ　ｂ　：０　、５〜３．０車Ｍ％と、希土類元素
   ：０．００５〜０．５車量％ど、残部がＦｅとからなる
   ことを特徴とりる耐酸化性の優れたフエライ１−系耐熱
   鋳！′ｌｉｌ。