JPS5935430B2 - 耐熱鋳鋼 - Google Patents
耐熱鋳鋼Info
- Publication number
- JPS5935430B2 JPS5935430B2 JP9137281A JP9137281A JPS5935430B2 JP S5935430 B2 JPS5935430 B2 JP S5935430B2 JP 9137281 A JP9137281 A JP 9137281A JP 9137281 A JP9137281 A JP 9137281A JP S5935430 B2 JPS5935430 B2 JP S5935430B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strength
- cast steel
- temperature
- creep rupture
- added
- 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.)
- Expired
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐熱鋳鋼に関する。
従来、石油化学工業におけるエチレンクラツキングチュ
ーブ材として、NiおよびCrを含む耐熱鋳鋼であるH
K40材やHP材(AsTM規格)が用いられてきたが
、近年操業の高温化に伴ない、高温クリープ着断強度の
改善が要求されるようになり、この要求に応えるべく、
Nb、Wおfハbを含むHP材が開発され、実用に供さ
れている。
ーブ材として、NiおよびCrを含む耐熱鋳鋼であるH
K40材やHP材(AsTM規格)が用いられてきたが
、近年操業の高温化に伴ない、高温クリープ着断強度の
改善が要求されるようになり、この要求に応えるべく、
Nb、Wおfハbを含むHP材が開発され、実用に供さ
れている。
しかしながら、最近操業条件の一そうの苛酷化にともな
い、上記Nb、WおよびMo含有HP材よりも更Cこ高
温クリープ破断強度の高い材料が要請されている。本発
明者等は、上記要請に鑑み、Cにj’−’1jNb、W
およびMoを含む耐熱鋳鋼を基本成分組成とし、高温特
性に対する各種添加元素の影響について鋭意研究を重ね
た結果、NおよびTiとともにAlまたはBの各元素を
特定量複合的に添加することにより、高温度、特に10
00℃をこえる温度域での高温クリープ破断強度や耐熱
衝撃性などを顕著に高め得るとの知見を得、本発明を完
成するに到った。
い、上記Nb、WおよびMo含有HP材よりも更Cこ高
温クリープ破断強度の高い材料が要請されている。本発
明者等は、上記要請に鑑み、Cにj’−’1jNb、W
およびMoを含む耐熱鋳鋼を基本成分組成とし、高温特
性に対する各種添加元素の影響について鋭意研究を重ね
た結果、NおよびTiとともにAlまたはBの各元素を
特定量複合的に添加することにより、高温度、特に10
00℃をこえる温度域での高温クリープ破断強度や耐熱
衝撃性などを顕著に高め得るとの知見を得、本発明を完
成するに到った。
すなわち、本発明は、C約093〜096%(重量楚、
以下同じ)、Si約2.0%以下、Mn約290優以下
、Cr約20%〜30%、Ni約30〜40%、Nb約
003〜165%、W約0.5〜300%、Mo約0、
’2〜0.8%、N約0.04〜0.15%、Ti約0
004〜0、15%およびAl約0902〜0007%
、B約0.0002〜0.004%のいづれか1種、残
部実質的にFeから成る耐熱鋳鋼を提供する。
以下同じ)、Si約2.0%以下、Mn約290優以下
、Cr約20%〜30%、Ni約30〜40%、Nb約
003〜165%、W約0.5〜300%、Mo約0、
’2〜0.8%、N約0.04〜0.15%、Ti約0
004〜0、15%およびAl約0902〜0007%
、B約0.0002〜0.004%のいづれか1種、残
部実質的にFeから成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。
る。
なお、以下の説明中、1%」はすべて「重量楚」である
。Cは、鋳鋼の鋳造性を良好にするほか、後記Nbとの
共存下に一次炭化物を形成し、クリープ破断強度を高め
るのに必要である。
。Cは、鋳鋼の鋳造性を良好にするほか、後記Nbとの
共存下に一次炭化物を形成し、クリープ破断強度を高め
るのに必要である。
このために少くきも約0.3%を要する。C量の増加と
ともにクリープ破断強度も高くなるが、多量に加えると
二次炭化物が過剰に析出し、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約0.6%を上限とす
る。Siは、溶接時の脱酸剤としての役割を有するほか
、耐浸炭性の改善に有効な元素である。
ともにクリープ破断強度も高くなるが、多量に加えると
二次炭化物が過剰に析出し、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約0.6%を上限とす
る。Siは、溶接時の脱酸剤としての役割を有するほか
、耐浸炭性の改善に有効な元素である。
たゾし、過剰に加えると、溶接性を損なうので、約2.
0%以下とする。Mnは、上記Siと同様に脱酸剤とし
て機能するほか、溶鋳中の硫黄(S)T.−固定・無害
化する元素として有効であるが、あまり多く加えると耐
酸化性が低下するので、約2.0%を上限とする。
0%以下とする。Mnは、上記Siと同様に脱酸剤とし
て機能するほか、溶鋳中の硫黄(S)T.−固定・無害
化する元素として有効であるが、あまり多く加えると耐
酸化性が低下するので、約2.0%を上限とする。
Cr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。
その効果はCrの増力吐ともに高められ、特に約100
0℃以上の高温度における強度、耐酸化性を十分なもの
とするには、約20予以上加えられる。たゾし、あまり
多く加えると、使用後の靭件の低下が著しくなるので、
約30%を上限とする。Niは、上記のように、Cr(
!l−共存して、鋳鋼をオーステナイト組織となし、組
織を安定化し、耐酸化性および高温強度等を高めるのに
有効な元素である。
イト化し、高温強度や耐酸化性を高める効果を有する。
その効果はCrの増力吐ともに高められ、特に約100
0℃以上の高温度における強度、耐酸化性を十分なもの
とするには、約20予以上加えられる。たゾし、あまり
多く加えると、使用後の靭件の低下が著しくなるので、
約30%を上限とする。Niは、上記のように、Cr(
!l−共存して、鋳鋼をオーステナイト組織となし、組
織を安定化し、耐酸化性および高温強度等を高めるのに
有効な元素である。
特に、約1000℃以上の高温域において良好な耐酸化
性および高温強度を発揮させるには、約30%以上の添
加を要する。Niの増加ときもに上記両特性は向上する
が、約40%を越えても効果は飽和し、経済的に不利で
あるので、約40%を上限とする。Nbは、クリープ破
断強度および耐浸炭性を高める効果を有する。
性および高温強度を発揮させるには、約30%以上の添
加を要する。Niの増加ときもに上記両特性は向上する
が、約40%を越えても効果は飽和し、経済的に不利で
あるので、約40%を上限とする。Nbは、クリープ破
断強度および耐浸炭性を高める効果を有する。
但し、この効果を得るには、少くとも約0.3%の添加
を要する。一方、過剰に加えると、却ってクリープ破断
強度が低下するので、約1.5%を上限とする。なお、
Nbは通常不司避のTaを含む。TaはNbと同効元素
であるので、Taを含む場合は、NbとTaの合計量が
約0.3〜1.5%であればよい。Wは、NbおよびM
Oとの組合せにより高温強度の向上に寄与する。
を要する。一方、過剰に加えると、却ってクリープ破断
強度が低下するので、約1.5%を上限とする。なお、
Nbは通常不司避のTaを含む。TaはNbと同効元素
であるので、Taを含む場合は、NbとTaの合計量が
約0.3〜1.5%であればよい。Wは、NbおよびM
Oとの組合せにより高温強度の向上に寄与する。
このために約0.5%以上加えられるが、多量に添加す
ると耐酸化性が損なわれるので約3.0%を上限とする
。MOは、前記NbおよびWとの組合せにおいて高温強
度の向上に寄与する。
ると耐酸化性が損なわれるので約3.0%を上限とする
。MOは、前記NbおよびWとの組合せにおいて高温強
度の向上に寄与する。
この効果を得るために約0.2%以上添加する。但し、
多く加えると耐酸化性が悪くなるので、約0.8%を上
限とする。本発明鋼は、上記諸元素に加えて、Nおよび
Ti並びにAIまたはBを複合的に含有する点に最犬の
特徴を有する。これら元素の複合添加によって高温特性
の飛躍的改善が達成され、いづれか1つの元素を欠いて
もその効果は得られない。すなわち、Tiは鋼中のC,
Nと炭窒化物を形成し、BまたはAIはこれら化合物を
微細に分散させるきともに結晶粒界を強化し、耐粒界割
れ性を高めることにより、高温強度、特にクリープ破断
強度、あるいは高温熱衝撃特性、長時間クリープ破断強
度等の顕著な改善効果をもたらす。Nは、固溶窒素の形
態でオーステナイト相を安定化並びに強化するとともに
、Ti等と窒化物を形成し、前記のようにAIまたはB
との共存下に微細分散することにより結晶粒を微細化し
、かつその粒成長を阻止して高温強度や熱衝撃特性の改
善に寄与する。
多く加えると耐酸化性が悪くなるので、約0.8%を上
限とする。本発明鋼は、上記諸元素に加えて、Nおよび
Ti並びにAIまたはBを複合的に含有する点に最犬の
特徴を有する。これら元素の複合添加によって高温特性
の飛躍的改善が達成され、いづれか1つの元素を欠いて
もその効果は得られない。すなわち、Tiは鋼中のC,
Nと炭窒化物を形成し、BまたはAIはこれら化合物を
微細に分散させるきともに結晶粒界を強化し、耐粒界割
れ性を高めることにより、高温強度、特にクリープ破断
強度、あるいは高温熱衝撃特性、長時間クリープ破断強
度等の顕著な改善効果をもたらす。Nは、固溶窒素の形
態でオーステナイト相を安定化並びに強化するとともに
、Ti等と窒化物を形成し、前記のようにAIまたはB
との共存下に微細分散することにより結晶粒を微細化し
、かつその粒成長を阻止して高温強度や熱衝撃特性の改
善に寄与する。
この効果を十分に得るためのN量は少くとも約0.04
%であることが望ましい。但し、多量に加えると、窒化
物が過剰に析出し、また該窒化物の籾大化を招き、却っ
て耐熱衝撃特性が劣化するので、好ましくは約0.15
%を上限とする。Tiは、上記効果を発揮させるために
、約0.04饅以上とするのが好ましい。
%であることが望ましい。但し、多量に加えると、窒化
物が過剰に析出し、また該窒化物の籾大化を招き、却っ
て耐熱衝撃特性が劣化するので、好ましくは約0.15
%を上限とする。Tiは、上記効果を発揮させるために
、約0.04饅以上とするのが好ましい。
その添加量の増加と共にクリープ破断強度の向上が認め
られるが、多量に加えると析出物の阻大化のほか、酸化
物系介在物の増加を招き強度かや\低下するので、好ま
しくは約0.15%を上限さする。AIは、上記効果を
得るために約0.02%以上添加するのが望ましい。
られるが、多量に加えると析出物の阻大化のほか、酸化
物系介在物の増加を招き強度かや\低下するので、好ま
しくは約0.15%を上限さする。AIは、上記効果を
得るために約0.02%以上添加するのが望ましい。
添加量の増加とともに高温強度が増加するが、多量に加
えると却って強度低下を招くので、約0.07%を上限
とするのが好ましい。Bは、鋼の基地の結晶粒界を強化
するほか、前記Ti系析出物の粗大化を防止し、その微
細析出に寄与するさともに、析出後の凝集粗大化を遅ら
せることにより、クリープ破断強度の向上をもたらす。
えると却って強度低下を招くので、約0.07%を上限
とするのが好ましい。Bは、鋼の基地の結晶粒界を強化
するほか、前記Ti系析出物の粗大化を防止し、その微
細析出に寄与するさともに、析出後の凝集粗大化を遅ら
せることにより、クリープ破断強度の向上をもたらす。
このために約0.0002%以上加えるのが望ましく、
一方多量に加えても強度向上は進まず、また溶接性の劣
化を招くので、好ましくは約0.004%以上とする。
その他、P,S等の不純物は、この種の鋼に通常許容さ
れる範囲内で存在してもかまわない。
一方多量に加えても強度向上は進まず、また溶接性の劣
化を招くので、好ましくは約0.004%以上とする。
その他、P,S等の不純物は、この種の鋼に通常許容さ
れる範囲内で存在してもかまわない。
次に実施例を挙げて本発明鋳鋼の高温特性について具体
的に説明する。実施例 高周波溶解炉(大気中)で各種成分の鋳鋼を溶製し、遠
心鋳造により鋳塊(外径136mmX肉厚20朋×長さ
500ii)を製造した。
的に説明する。実施例 高周波溶解炉(大気中)で各種成分の鋳鋼を溶製し、遠
心鋳造により鋳塊(外径136mmX肉厚20朋×長さ
500ii)を製造した。
各供試鋼の化学成分組成を第1表に示す。各鋳塊から試
験片を採取し、クリープ破断試験および耐熱衝撃性試験
を行なった。クリープ破断試験はJISZ2272の規
定に準拠し、かつ(Am度1093SC・荷重1.9k
gf/m曲..TJ(Bm度850℃−荷重7.3k%
/一の2通りの条件で行なった。耐熱衝撃性試険は、第
1図に示すような形状・寸法に調製した試片(厚さ8m
m)を用い、これを温度900℃に加熱して30分間保
持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ツクの長さを測定した。
耐熱衝撃性は該クラツク長さが5mmに達したさきの繰
返し回数にて評価した。試験結果を第2表に示す。なお
、供試材痛1〜4は、N,TiおよびAIまたはBの各
元素すべてを、前記所定の範囲内で含有する本発明鋼、
AIl〜20は比歎鋼である。比較鋼のうち、扁11は
Nb,WおよびMOを含むHP材、412〜14は、T
i,AIあるいはBを含まず、また415〜20は、N
,TiおよびAIまたはBのいずれをも含むが、その量
が本発明の規定する前記範囲から逸脱するものである。
第2表に示されるように、本発明鋼41〜4は、従来高
温クリープ破断強度が高いとされているNb,Wおよび
MO含有HP材//611、その他の比較鋼にくらべ、
高温クリープ破断強度および耐熱衝撃性のいづれにもす
ぐれている。
験片を採取し、クリープ破断試験および耐熱衝撃性試験
を行なった。クリープ破断試験はJISZ2272の規
定に準拠し、かつ(Am度1093SC・荷重1.9k
gf/m曲..TJ(Bm度850℃−荷重7.3k%
/一の2通りの条件で行なった。耐熱衝撃性試険は、第
1図に示すような形状・寸法に調製した試片(厚さ8m
m)を用い、これを温度900℃に加熱して30分間保
持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ツクの長さを測定した。
耐熱衝撃性は該クラツク長さが5mmに達したさきの繰
返し回数にて評価した。試験結果を第2表に示す。なお
、供試材痛1〜4は、N,TiおよびAIまたはBの各
元素すべてを、前記所定の範囲内で含有する本発明鋼、
AIl〜20は比歎鋼である。比較鋼のうち、扁11は
Nb,WおよびMOを含むHP材、412〜14は、T
i,AIあるいはBを含まず、また415〜20は、N
,TiおよびAIまたはBのいずれをも含むが、その量
が本発明の規定する前記範囲から逸脱するものである。
第2表に示されるように、本発明鋼41〜4は、従来高
温クリープ破断強度が高いとされているNb,Wおよび
MO含有HP材//611、その他の比較鋼にくらべ、
高温クリープ破断強度および耐熱衝撃性のいづれにもす
ぐれている。
比較鋼のなかには、クリープ破断強度または耐熱衝撃性
のいづれかが高い値を有するものもあるが、総合的な評
価において本発明鋼に及ばない。特に、本発明鋼は、8
50℃などの1000℃以下の温度域よりも、1093
℃などのように1000℃を越える温度域において、一
段とすぐれたクリープ破断特性を示すことは注目すべき
である。以上のように、本発明に係る耐熱鋳鋼は、従来
のNb,WおよびMO含有HP材などよりもすぐれた高
温特性、就中高温クリープ破断強度および耐熱衝撃性を
有し、石油化学工業におけるエチレンクラツキングチュ
ーブや改質炉内のりフオーマチューブとして、あるいは
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
ブなど、温度1000℃を越える高温域で使用される各
種設備部品の好適な材利として供することができる。
のいづれかが高い値を有するものもあるが、総合的な評
価において本発明鋼に及ばない。特に、本発明鋼は、8
50℃などの1000℃以下の温度域よりも、1093
℃などのように1000℃を越える温度域において、一
段とすぐれたクリープ破断特性を示すことは注目すべき
である。以上のように、本発明に係る耐熱鋳鋼は、従来
のNb,WおよびMO含有HP材などよりもすぐれた高
温特性、就中高温クリープ破断強度および耐熱衝撃性を
有し、石油化学工業におけるエチレンクラツキングチュ
ーブや改質炉内のりフオーマチューブとして、あるいは
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
ブなど、温度1000℃を越える高温域で使用される各
種設備部品の好適な材利として供することができる。
第1図は耐熱衝撃性試験片の形状を示す説明図である。
Claims (1)
- 1 C0.3〜0.6%(重量%、以下同じ)、Si2
.0%以下、Mn2.0%以下、Cr20〜30%、N
i30〜40%、Nb0.3〜1.5%、W0.5〜3
.0%、Mo0.2〜0.8%、N0.04〜0.15
%、Ti0.04〜0.15%、およびA10.02〜
0.07%、B0.0002〜0.004%のいずれか
一種、残部実質的にFeより成る耐熱鋳鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9137281A JPS5935430B2 (ja) | 1981-06-13 | 1981-06-13 | 耐熱鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9137281A JPS5935430B2 (ja) | 1981-06-13 | 1981-06-13 | 耐熱鋳鋼 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP360481A Division JPS596909B2 (ja) | 1981-01-12 | 1981-01-12 | 耐熱鋳鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57116764A JPS57116764A (en) | 1982-07-20 |
JPS5935430B2 true JPS5935430B2 (ja) | 1984-08-28 |
Family
ID=14024540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9137281A Expired JPS5935430B2 (ja) | 1981-06-13 | 1981-06-13 | 耐熱鋳鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5935430B2 (ja) |
-
1981
- 1981-06-13 JP JP9137281A patent/JPS5935430B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57116764A (en) | 1982-07-20 |
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