JPS5947021B2 - 高温耐蝕耐摩耗合金 - Google Patents
高温耐蝕耐摩耗合金Info
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- JPS5947021B2 JPS5947021B2 JP56197121A JP19712181A JPS5947021B2 JP S5947021 B2 JPS5947021 B2 JP S5947021B2 JP 56197121 A JP56197121 A JP 56197121A JP 19712181 A JP19712181 A JP 19712181A JP S5947021 B2 JPS5947021 B2 JP S5947021B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/04—Manufacture of glass fibres or filaments by using centrifugal force, e.g. spinning through radial orifices; Construction of the spinner cups therefor
- C03B37/047—Selection of materials for the spinner cups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/053—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 30% but less than 40%
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- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は温度の高い溶融ガラスを高速回転遠心力によ
つて回転子の側壁に穿たれた微小直径のオリフィスから
仕出させてガラス繊維を製造する場合に用いられる回転
子素材用の高温度において耐蝕性ならびに耐摩耗性を有
する合金に関する。
つて回転子の側壁に穿たれた微小直径のオリフィスから
仕出させてガラス繊維を製造する場合に用いられる回転
子素材用の高温度において耐蝕性ならびに耐摩耗性を有
する合金に関する。
回転遠心力方式によつてガラス繊維を製造するために用
いられる回転子ι＾大気中で自らも高温度に加熱され、
かつおよそ２０００に、ｐ、ｍ・という高速度で回転し
、さらにその側壁に穿たれた微小直径のオリフィス中を
溶融ガラスが高速度で通過するので、回転子を形成する
合金には次のような事項が要求される。１、高速回転に
よつて生ずる遠心力に耐え得る高温機械的強度を有する
こと。
いられる回転子ι＾大気中で自らも高温度に加熱され、
かつおよそ２０００に、ｐ、ｍ・という高速度で回転し
、さらにその側壁に穿たれた微小直径のオリフィス中を
溶融ガラスが高速度で通過するので、回転子を形成する
合金には次のような事項が要求される。１、高速回転に
よつて生ずる遠心力に耐え得る高温機械的強度を有する
こと。
２、オリフィス中を溶融ガラスが高速度で通過すること
によつて生ずる摩滅に対する十分な耐摩耗性を有するこ
と。
によつて生ずる摩滅に対する十分な耐摩耗性を有するこ
と。
３、高温度における十分な耐酸化性を有すること。
４、溶融ガラスに対する十分な耐蝕性を有すること。
５、合金の表面に不可避的に形成される酸化物被膜の溶
融ガラスに対する耐蝕性が優れていること。
融ガラスに対する耐蝕性が優れていること。
回転子の素材となる合金としては、Ｃｏおよびｗを１種
または２種含有したＮｉ−Ｃｒ金合（例えば米国特許第
３０１０２０１号、同第３３１８６９４号、同第３８０
６３３８号参照）、ｗおよびＮｉを１種または２種含有
したＣｏ一Ｃｒ合金（米国特許第３９３３４８４号参照
）、あるいはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金（例えばＳＵＳ３１
０）が知られている。
または２種含有したＮｉ−Ｃｒ金合（例えば米国特許第
３０１０２０１号、同第３３１８６９４号、同第３８０
６３３８号参照）、ｗおよびＮｉを１種または２種含有
したＣｏ一Ｃｒ合金（米国特許第３９３３４８４号参照
）、あるいはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金（例えばＳＵＳ３１
０）が知られている。
Ｊ しかしながら、従来のこれらの合金のうち、ＳＵＳ
３１０はのちに比較データを示すように、その回転子と
しての寿命が著し〈短＜て問題にならない。
３１０はのちに比較データを示すように、その回転子と
しての寿命が著し〈短＜て問題にならない。
また上記のＣｏやｗを含有したＮｉ一Ｃｒ合金、または
ｗやＮｉを含有したＣｏ−Ｃｒ・ 合金ιホ前記の合金
の具備すべき諸事項のうち、とくに高温機械的強度を高
めるために高価なＣｏやｗを多量に含有させているので
、合金の製造コハストが嵩むほかに、溶融ガラスに対す
る合金自体、訃よび合金の表面に不可避的に生ずる酸化
物被膜の耐蝕性が劣化して、回転子の耐久性が低下する
といつた問題点をもつている。
ｗやＮｉを含有したＣｏ−Ｃｒ・ 合金ιホ前記の合金
の具備すべき諸事項のうち、とくに高温機械的強度を高
めるために高価なＣｏやｗを多量に含有させているので
、合金の製造コハストが嵩むほかに、溶融ガラスに対す
る合金自体、訃よび合金の表面に不可避的に生ずる酸化
物被膜の耐蝕性が劣化して、回転子の耐久性が低下する
といつた問題点をもつている。
この発明の目的へ高価なＣＯを使用せず、かつ高己度に
もとに溶融ガラスと接触しながら高速回転をするといつ
た苛酷な使用条件においても、耐久性が従来の回転子よ
りも格段に優れた安両な回転子を形成するための合金素
材を提供することにある。
もとに溶融ガラスと接触しながら高速回転をするといつ
た苛酷な使用条件においても、耐久性が従来の回転子よ
りも格段に優れた安両な回転子を形成するための合金素
材を提供することにある。
本発明になる合金は、重量でＣＯ．Ｏ５なぃし０．８％
、Ｃｒｌ５ないし３５％、ＷＯ．５ないし７．０（！！
、Ｔｉ，Ｚｒ訃よびＮｂの１種または２種以上の合計０
．１ないし１．７（ｆ）、残部Ｎｉ｝よび不可避的な微
量不純物の組成からなる高温Ｉｔｌ蝕耐摩耗性の合金で
あることをその特徴とする。
、Ｃｒｌ５ないし３５％、ＷＯ．５ないし７．０（！！
、Ｔｉ，Ｚｒ訃よびＮｂの１種または２種以上の合計０
．１ないし１．７（ｆ）、残部Ｎｉ｝よび不可避的な微
量不純物の組成からなる高温Ｉｔｌ蝕耐摩耗性の合金で
あることをその特徴とする。
なお、必要に応じて脱酸剤として、Ｓｉ２．Ｏ％以下お
よび／またはＭｎ２．Ｏ％以下を上記の組成物に混入さ
せることができる。次に本発明合金における各成分範囲
の限定理由について説明をする。
よび／またはＭｎ２．Ｏ％以下を上記の組成物に混入さ
せることができる。次に本発明合金における各成分範囲
の限定理由について説明をする。
Ｃは地金に固溶し、あるいはＣｒやｗ等と炭化物を形成
して高温度における合金の機械的強度や耐摩耗性を高め
るのに貢献する。
して高温度における合金の機械的強度や耐摩耗性を高め
るのに貢献する。
しかしながら、Ｃ含有量が多過ぎると合金の切削性が劣
化して、溶融ガラスを吐出する微小直径のオリフイスを
穿孔加工することが困難となる。また、一般ＶｃＣ含有
量が多過ぎると、Ｃｒやｗ等との炭化物が過剰に形成さ
れて、地金中のＣｒ含有量が減少するとともに、組織の
均質性が失われて溶融ガラスに対する耐蝕性が低下する
。本発明合金の高温機械的強度と溶融ガラスに対する耐
蝕性に及ぼすＣ含有量の影響は第１図の曲線図に示され
ているとおりであつて、曲線Ａは温度１０００℃に訃け
る引張強さを、曲線Ｂは温度１１００℃における引張強
さを、曲線Ｃは温度１１４０℃で２４０時間後の溶融ガ
ラスによる腐蝕減量％を示す。
化して、溶融ガラスを吐出する微小直径のオリフイスを
穿孔加工することが困難となる。また、一般ＶｃＣ含有
量が多過ぎると、Ｃｒやｗ等との炭化物が過剰に形成さ
れて、地金中のＣｒ含有量が減少するとともに、組織の
均質性が失われて溶融ガラスに対する耐蝕性が低下する
。本発明合金の高温機械的強度と溶融ガラスに対する耐
蝕性に及ぼすＣ含有量の影響は第１図の曲線図に示され
ているとおりであつて、曲線Ａは温度１０００℃に訃け
る引張強さを、曲線Ｂは温度１１００℃における引張強
さを、曲線Ｃは温度１１４０℃で２４０時間後の溶融ガ
ラスによる腐蝕減量％を示す。
この曲線図によると、Ｃ含有量が０．４ないし０．５％
のところで耐蝕性が若干劣化しているけれども、腐蝕減
量は約４％の僅少量であつて、この程度ならば実用上支
障はない。従つ・て本発明合金のＣ含有量の許容範囲を
、第１図から判断して、下限を０．０５（ｆ）、上限を
切削性の観点から０．８％と定めた。Ｓｉは必要に応じ
て合金の脱酸調整用に添加されるが、これが多過ぎると
合金の靭性が低下するとともｚ合金自身、ならびに合金
の表面に不可避的に生ずる酸化物被膜の溶融ガラスに対
する耐蝕性を劣化させる。
のところで耐蝕性が若干劣化しているけれども、腐蝕減
量は約４％の僅少量であつて、この程度ならば実用上支
障はない。従つ・て本発明合金のＣ含有量の許容範囲を
、第１図から判断して、下限を０．０５（ｆ）、上限を
切削性の観点から０．８％と定めた。Ｓｉは必要に応じ
て合金の脱酸調整用に添加されるが、これが多過ぎると
合金の靭性が低下するとともｚ合金自身、ならびに合金
の表面に不可避的に生ずる酸化物被膜の溶融ガラスに対
する耐蝕性を劣化させる。
従つてＳｉ含有量の上限を２．０％と定めナ？下限は別
に制限はな〜）場合によつては０（Ｌの場合もあり得る
わけである。Ｍｎも必要に応じての合金の脱酸調整用に
添加される。これが多過ぎると高温度での合金の耐酸化
性を劣化させるのヌその含有量の上限を２．０％と定め
た。上記と同様に下限には別に制限ほない。Ｃｒは地金
に固溶し、あるいはＣと結合して炭化物を形成して耐摩
耗性の向上や耐酸化性の増加にとつて必要な元素である
。
に制限はな〜）場合によつては０（Ｌの場合もあり得る
わけである。Ｍｎも必要に応じての合金の脱酸調整用に
添加される。これが多過ぎると高温度での合金の耐酸化
性を劣化させるのヌその含有量の上限を２．０％と定め
た。上記と同様に下限には別に制限ほない。Ｃｒは地金
に固溶し、あるいはＣと結合して炭化物を形成して耐摩
耗性の向上や耐酸化性の増加にとつて必要な元素である
。
ガラス篩維吐出用の回転子は自らも１０００℃以上の高
温度に加熱される。この場合にスケール析出による耐久
性の低下を防止するために、Ｃｒの含有量は最低１５％
は必要である。しかしこれが多過ぎると酸性の酸化物Ｃ
ｒ２Ｏ３を合金表面に生成するとともに、Ｃｒを多量に
含有させることによつて必然的にＮｉ含有量が低下して
、溶融ガラスに対する耐蝕性を劣化させる。こうした関
係でＣｒ含有量の上限を３５％と定めれｗは地金に固溶
し、あるいはＣと結合して炭化物を形成し＼合金の高温
機械的強度と耐摩耗性を高める。
温度に加熱される。この場合にスケール析出による耐久
性の低下を防止するために、Ｃｒの含有量は最低１５％
は必要である。しかしこれが多過ぎると酸性の酸化物Ｃ
ｒ２Ｏ３を合金表面に生成するとともに、Ｃｒを多量に
含有させることによつて必然的にＮｉ含有量が低下して
、溶融ガラスに対する耐蝕性を劣化させる。こうした関
係でＣｒ含有量の上限を３５％と定めれｗは地金に固溶
し、あるいはＣと結合して炭化物を形成し＼合金の高温
機械的強度と耐摩耗性を高める。
しかしこれが多過ぎると溶融ガラスに対する耐蝕性卦よ
び高温度に｝ける耐酸化性を著しく減少させる。本発明
合金の高温機械的強度と溶融ガラスに対する耐蝕性に及
ぼすＷ含有量の影響は第２図の曲線に示されているとお
りであつ＼ 曲線Ｄは温度１０００℃に〉りる引張強さ
を、曲線Ｅは温度１１００℃に卦ける引張強さを、曲線
Ｆは温度１１４０℃で２４０時間後の溶融ガラスによる
腐蝕減量％を示す。
び高温度に｝ける耐酸化性を著しく減少させる。本発明
合金の高温機械的強度と溶融ガラスに対する耐蝕性に及
ぼすＷ含有量の影響は第２図の曲線に示されているとお
りであつ＼ 曲線Ｄは温度１０００℃に〉りる引張強さ
を、曲線Ｅは温度１１００℃に卦ける引張強さを、曲線
Ｆは温度１１４０℃で２４０時間後の溶融ガラスによる
腐蝕減量％を示す。
この曲線図によると、多量のｗの添加によつて溶融ガラ
スに対する耐蝕性は著しく低下する。しかしながらＣの
成分限定理由の項に｝いて述べたように、腐蝕減量４％
、すなわちｗ含有量７％までは実用上支障はない。従つ
てｗの含有量の許容範囲は第２図の観点からこれを０．
５ないし７，０％と定めた。Ｔｉ，ＺｒおよびＮｂはＣ
と結合して粒状の炭化物を形成し、かつその炭化物は高
温度でも地金に固溶し難い特徴を有しているので、合金
の高温度における機械的強度および耐摩耗性を向上し、
またＣがＣｒと結合して鎖網目状に炭化物を形成するの
を防止して合金の靭性を向上させるのに有効な元素であ
る。
スに対する耐蝕性は著しく低下する。しかしながらＣの
成分限定理由の項に｝いて述べたように、腐蝕減量４％
、すなわちｗ含有量７％までは実用上支障はない。従つ
てｗの含有量の許容範囲は第２図の観点からこれを０．
５ないし７，０％と定めた。Ｔｉ，ＺｒおよびＮｂはＣ
と結合して粒状の炭化物を形成し、かつその炭化物は高
温度でも地金に固溶し難い特徴を有しているので、合金
の高温度における機械的強度および耐摩耗性を向上し、
またＣがＣｒと結合して鎖網目状に炭化物を形成するの
を防止して合金の靭性を向上させるのに有効な元素であ
る。
しかしながらこれらが多過ぎると合金を溶製するに際し
で作業が煩雑となり、コスト的にも高価となる割には添
加効果は増さないことから、これらの合計含有量を０．
１ないし１．７％と制限した。Ｎｉは本発明合金の基本
となる元素である。
で作業が煩雑となり、コスト的にも高価となる割には添
加効果は増さないことから、これらの合計含有量を０．
１ないし１．７％と制限した。Ｎｉは本発明合金の基本
となる元素である。
それは、ガラス繊維吐出用回転子は１０００℃以上の高
温度で使用されるからである。もしも基本元素をＦｅと
した場合には、高温機械的強度および溶融ガラスに対す
る耐蝕性が十分でなくなり、またもし基本元素をＣＯと
した場合には、溶融ガラスに対する耐蝕性が十分でない
ばかりでなく、コスト高となるので不適当である。従つ
て前記した本発明合金に必要な添加元素訃よび不可避的
に混入する微量不純物元素を除いた残部をＮｉとしナら
不可避的に混入する不純物元素としてはＦｅ，Ｐ，Ｓ，
Ｃｕ等がある．実施例 本発明合金の特徴を数例の実施例についてまとめて説明
する。
温度で使用されるからである。もしも基本元素をＦｅと
した場合には、高温機械的強度および溶融ガラスに対す
る耐蝕性が十分でなくなり、またもし基本元素をＣＯと
した場合には、溶融ガラスに対する耐蝕性が十分でない
ばかりでなく、コスト高となるので不適当である。従つ
て前記した本発明合金に必要な添加元素訃よび不可避的
に混入する微量不純物元素を除いた残部をＮｉとしナら
不可避的に混入する不純物元素としてはＦｅ，Ｐ，Ｓ，
Ｃｕ等がある．実施例 本発明合金の特徴を数例の実施例についてまとめて説明
する。
第１表に各実施例に用いられた合金の成分組成と、公知
の従来の比較合金のそれらとを併記した。第１表に示し
た本発明実施例各合金を素材として、これらか呟０ＪＩ
Ｓ−Ｇ−０５６７の規定による高温引張り試験片、（２
）厚さ５ＷｆＬ、幅１５ｍ１長さ５０ｍの腐蝕試験片、
訃よび（３）外側の直径約３００ｍ，高さ約５０ｍ１周
壁の厚さ３」 オリフイス数が数千個のガラス繊維吐出
用回転子をそれぞれ製作し高温引張り試験へ温度１００
０℃および １１００℃において毎分５％の伸びの歪速度で、また腐
蝕試験へ温度１１４０℃の溶融ガラス中に試験片を２４
０時間浸漬してそれぞれ試験が行われた。
の従来の比較合金のそれらとを併記した。第１表に示し
た本発明実施例各合金を素材として、これらか呟０ＪＩ
Ｓ−Ｇ−０５６７の規定による高温引張り試験片、（２
）厚さ５ＷｆＬ、幅１５ｍ１長さ５０ｍの腐蝕試験片、
訃よび（３）外側の直径約３００ｍ，高さ約５０ｍ１周
壁の厚さ３」 オリフイス数が数千個のガラス繊維吐出
用回転子をそれぞれ製作し高温引張り試験へ温度１００
０℃および １１００℃において毎分５％の伸びの歪速度で、また腐
蝕試験へ温度１１４０℃の溶融ガラス中に試験片を２４
０時間浸漬してそれぞれ試験が行われた。
ガラス繊維吐出実用試験へ回転子の円周壁外側の平均温
度を約１０１０℃に調整し、回転数２５００ないし２１
００ｒ，ｐ，ｍでこれを回転させて溶融ガラスを回転子
から吐出させて繊維化し、その際の回転子の耐久性、す
なわち平均寿命時間数を測定した。
度を約１０１０℃に調整し、回転数２５００ないし２１
００ｒ，ｐ，ｍでこれを回転させて溶融ガラスを回転子
から吐出させて繊維化し、その際の回転子の耐久性、す
なわち平均寿命時間数を測定した。
以上の諸試験の結果を第２表に、公知の文献から集めた
比較合金の特性と併せて記載した。
比較合金の特性と併せて記載した。
第２表に見るように、本発明合金の高温機械的強度は最
も一般的な耐熱合金であるＳＵＳ３ｌＯステンレスの１
．５倍ないし３倍と大きく、本発明合金で製作された回
転子の耐久性はＳＵＳ３ｌＯステンレスで製作されたも
ののそれと比較して約１０倍となつている。また従来公
知の文献に見られる回転子の耐久性と比較しても、本発
明合金製の回転子の耐久性はそれらの１．５倍ないし３
倍となつている。
も一般的な耐熱合金であるＳＵＳ３ｌＯステンレスの１
．５倍ないし３倍と大きく、本発明合金で製作された回
転子の耐久性はＳＵＳ３ｌＯステンレスで製作されたも
ののそれと比較して約１０倍となつている。また従来公
知の文献に見られる回転子の耐久性と比較しても、本発
明合金製の回転子の耐久性はそれらの１．５倍ないし３
倍となつている。
第１図は本発明合金の高温強度と溶融ガラスに対する耐
蝕性に及ぼすＣ含有量の影響を示す曲線図。
蝕性に及ぼすＣ含有量の影響を示す曲線図。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量で０．０５ないし０．８％のＣ、１５ないし３
５％のＣｒ、０．５ないし７．０％のＷ、合計０．１な
いし１．７％のＴｉ、ＺｒおよびＮｂの１種または２種
以上、残部Ｎｉおよび不可遊的な微量不純物の組成から
なるガラス繊維吐出回転子素材用の高温耐蝕耐摩耗合金
。 ２ さらに必要に応じて脱酸剤としてＳｉ２０％以下お
よび／またはＭｎ２．０％以下を含有することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の合金。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56197121A JPS5947021B2 (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | 高温耐蝕耐摩耗合金 |
| EP82110356A EP0081091B1 (en) | 1981-12-08 | 1982-11-10 | Alloy resistant to corrosion and wear at elevated temperature |
| AT82110356T ATE22707T1 (de) | 1981-12-08 | 1982-11-10 | Legierung mit guter korrosionsbestaendigkeit und verschleissfestigkeit bei hohen temperaturen. |
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