JPS5953659A - 耐浸炭性と高温クリ−プ破断強度にすぐれた耐熱鋳鋼 - Google Patents

耐浸炭性と高温クリ−プ破断強度にすぐれた耐熱鋳鋼

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JPS5953659A
JPS5953659A JP16532382A JP16532382A JPS5953659A JP S5953659 A JPS5953659 A JP S5953659A JP 16532382 A JP16532382 A JP 16532382A JP 16532382 A JP16532382 A JP 16532382A JP S5953659 A JPS5953659 A JP S5953659A
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JP
Japan
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superior
rupture strength
creep rupture
cast steel
resistant cast
Prior art date
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Pending
Application number
JP16532382A
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English (en)
Inventor
Junichi Sugitani
杉谷 純一
Koji Tsuchida
土田 公司
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (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】 チュープなど用途に供する特に耐浸炭性、高嵩クリープ
破断強度にすぐJlだ耐熱鋳鋼に関する。
石油化学工業におけるエチレンクラッキングチューブに
は、鋳造によって製造されるiyr管とベンド管の溶接
組立品が用いらゎており、−1だ改質炉内のりフォーマ
−チューブVC &:I: )i′Tfに〈釘1造直管
とレゾユーザーの溶接組立品が用いらflている。そし
て、これらの用途にけN1およびCrを含む而・1熱荷
佇相料の使用が一般的であり、代表的にu:AsTMH
KIO材やHP相などが用いらflてきている。
近年、操業の高温化に伴い、この秤工業部材材料には更
なる高温l時性の改善が要求さ!1つつある。
そこで、これに応える材料として、HP 拐にNl)、
W、I・10などを添加したものも開発され、実用に供
されている現状にある。しかし乍ら、使用J’i’il
境の一層の高温化、原料ガスの重質化を背景に、クララ
ギングチューブやりフォーマ−チューブにVま、汗に高
部特性の改善に1F寸らず、特にその高温使用下での耐
浸炭性の向上が強く要望さj7、ている。
かかる実情に鑑み、本発明rJ十ノこシて一ヒi妃クラ
ッキングチューブやりフォーマ−チューブのよう力特に
耐浸炭性が必要とされる高需1装置律−拐に最適のもの
を提供する目的で、高〃1ルクリープ破断強度の低下を
伴うことなく酬浸炭+l 4− ’に山に改善できるよ
うにした新し層Ni −Cr −Mn −N−Nh −
W −Ti−B系耐熱鋳鋼を開発する事に成功したもの
である。
すなわち、本発明に係る耐べ炭1イにと高瀞1クリーブ
破I4’ft強度にすくれだ耐熱猷−抹1゛、G O,
25〜0.75、Si2.O以下、Mn 5−20、C
r 20−30、N115−40、No、03.−0.
40XNb0.3−2.0、VtO,5−3,0、Tj
O,01−0,5、B O,00]〜0.05を各重尾
係含み、残部実質的にFeからなることを71?I徴と
するものであり、さらに又耐浸炭性の一層の向上を目的
どして、十HR成分に加えて、Cu O,5−3,○、
Ae O,0コ−1,0の一種又は二種を各重肝係含む
ことを特徴とするものである。
す、下水発明の耐熱鋳鋼を構成する成分元素について、
その特徴とともに成分節回の限定jlj山を7+Y述す
る。
CO,25〜O,’75% c(i鋳鋼の錆造+t′をよくする他に、後に述べる)
Jb、 Cr、 Nとの共存下で一次炭窒化物、−火災
化物を形成し、クリープ破断強度の向上に寄与する。
このため少なくとも0.25チ以上の含有を必要とする
。しかし、その効封1、V、ICおの増加とJl、に高
めら   1れるものの、過度に多く含才ハると、二次
炭化物の過剰析出ζてよりfII−用後の11.): 
P+但丁がと1−7〈なり、同時に溶接性も劣化するた
めQ 、’75チを+1+ILHとする。
Si  2.0以下 Siはtier鋼溶叱jノ時の脱酸剤としての役割を有
する他に、耐浸炭性の改善に効果をもたらす。たたし、
多量に含有すると溶接性が損われるので、2.0係を上
限とする。
Mn  5〜20% Mnはオーステナイト相を安定化するとともに、特に重
要な効果は耐浸炭性改善への寄!jである。
そして、5係未満ではその効果が少なく、一方20チを
超えると材料の延性を劣化させ、溶接性を著しく損うた
めである。
Cr  20−30 % Crは%nおよび後のNiとの共存下で金属組織をオー
ステナイト化し、高温強度や耐酸化イウ1゜を高める効
果を有する。特に、1000″Cル士の高温域で所要の
強度、耐酸化性を得るたd・の含イ’3’ M if少
なくとも20qlj以上であることを要する こび・ま
りな効果はCr含有聞の増加とともに弥イ[キれるが、
反面あ寸り多くなると使用後の靭性の低下が著しくなる
だめ、30チをその−1: l!1.!とする。
Ni  15〜40係 N1Jd上記のようにCr、Mnと共γ(L5てオース
テナイト組織を保ち、その組織的安定fl:を与え、耐
浸炭性、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。そし、て、1000℃以上の高温度域で良
好なる耐酸化+−1および高温強度を得るだめには、1
5チ以上の含有を要する6、上記時+l= H: Ni
含有量の増加とともに向上するが、40壬を超乏−ると
添加効果が飽和し経済的に不利となるたM)、40係を
上限とする。
N  O,01〜0.40% Nは固溶窒素の形態でMnを含むオーステナイト相を安
定強化するとともに、Ti、↑Vb、 Crと窒化物、
炭窒化物の形成に関り4し、この化合物が?、;’< 
#II K刃数析出することによって結晶粒が微、l’
lll化し一1粒成長が阻止され、クリープ破断強度が
高められる。
この効果を積極的に発揮ぜしぬるため、N含有量は0.
014以上とする。たたし、N含有部が余り多くなると
、窒化物、炎室化物の過剰の析出並びに粗大化を招き、
溶接性が低下するので(1,4,0%をその上限とする
Nb  O,3〜2.0係 Nbけクリープ破断強度を高める効果を有する。
そしてこの効果を得るたd)にldo、3チ以トの含有
を必要とする。たたし、含有量が余り多いとかえってク
リープ破断強度の低下を来たすことになるため、2.0
係を上限とする。なおNb1d、通+、j:j、こi]
と同効の元素であるTllを随伴するものであるが、そ
の場合にはT8との合引邦が0.3〜・2.0チであれ
ばよいO W  0.5〜3.0係 WuT化との41存の下で高温のクリープ変形能を高め
、熱応力の緩和を言するのに有効な元素である。
高流用用力容器においてrj、この/14r +T11
Jrli要で、例えばリフオーマ−チューブでl−,1
内圧から発生するフープ応力の数倍のレベルで熱L;、
y力が発4−L−1これに起因してクリープ損傷が促進
される。Wの添加はクリープ変形により知時間にこの応
力を緩和する!持性をfA*−1にり、えるということ
である。Wの含有量−(J、5%未満ではその効果が十
分でなく、一方3.0係を超えるとクリープ価断強度の
低下をきたして好寸しくない。
本発明鋳IA日上記諸元素とともにTi、、 Bを複合
添加することによって、直需: % (Ilの顕著な向
上をもたらし、とりわけ1000℃を紹える高温使用に
おいてすぐtまたクリープ破断強度、1liIJl’f
炭件を具(’N1せしめるものである。すなわち、Ti
 (rJC,Nと結合して炭化物、窒化物、炭窒化物を
形成し7、Bけこれらの化合物を微細に分ハリ析出させ
るとともに結晶粒界を強化し、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。
Ti  O,01〜0.5係 T1に1炭窒化物等の形JJVにより高温1強JWの向
上に寄与する他、Aeと:J1.:台4゛る場合にUそ
の相乗効果により耐浸炭性を向1−させる。これらの効
果を発揮させるためにif、その含有量シ」好オシ、〈
にt O,01係以−ヒとする。そしてその含有バ;の
増加とともにクリープ破断強度、lI]r1漬炭性等が
高めらi]るが、    □反面余り多くなると析出物
の粗大化、酸化物系介在物バトの増加を招き、タ1F、
性の但、下にf1′い溶接4ツ1:、7)劣化をきたす
ので、その−上限を0 、5% 、L ′する(、B 
  O,001〜0.05 係 Bは結晶粒界の強化の他に、炭窒(ts ’l勿等析L
LI ’I*+の微卸1化並びに析出後の弱年粗大化を
遅ら−W、クリープ破断強度の向上に寄与する。こび)
だ、V)には0.001係以」二含有することが望゛ま
しい。B含イj′m75;多くなる稈その効果も顕著と
なるが、反面0.05 %を超えると溶接性の劣化が顕
著となるたd)、(−C)上限を0.05チとする。
本発明の耐熱鋺鋼は、基本的には以」−q)成分を含み
、残部は実質的にFeからなるも117)である。
ところで、本発明では上記耐熱鋳鋼0耐浸炭性を一層向
上する目的で、FAに代えて更に次のCU、Aeの一種
又は二種を各々適量含有せしめる場合を併有している。
Cu  O,5−3,0% Cuけトn11基本(L ’f’ l;V分による材料
動性を州うことなく、さらにその耐浸炭性の改善をR1
るために有効な添加元素である。こσ)川合そσ宕活加
尾d10.5チ以下では耐r11.髪f1のi(名にμ
るべきもの力;なく、他方3,0チを紹乏て添加さi]
ると々11+I:(IE下に伴う溶接性の劣化4・きた
して好捷し5〈ない。
Aeo、01−1.0 % Aeは耐酸化イ4゛の改善向上に動床が力)る仙に、1
1..17に耐浸炭性の改善に有効な元素である。その
場合Cuと扮合添加すると、より顕著な改善効果を示す
面、1浸炭+4゛の改善を目的とする本発明で0」−1
A/添ツノ11により所11J、Iの改善動床を収める
だめに−、その含有mは少なくとも0.0F、 %す、
土とする。そし7て、その含有Mの増加とともにIl]
iL豆炭+’lV1.l改善される。
L2かし、Ae添加Mが1.o%4紹エルト溶ff14
. C) fjlr、市jIP1gが低下し、著し−<
 tJr造に1が4’、R−I−) f’lるので、1
.0チをその」ニ限とす蹟、なお、Aeの含有)6が0
,05係以下の微1dの場合では、Cuと扶合添加する
こと(CよりCuの耐浸炭慴改善効果をより顕著ならし
K)る。
本発明の耐熱1f 1ie(klその溶製時に、そぴ)
他P、S等の不純物を不可避的に4f人する94合があ
る力くこの種の銅相に通常W1容さシする9・1゛l囲
内でe、 it Ire’、その存在を妨げない。
次に本発明の実施例を比較例と共に掲げ、そのずぐJま
た特性を明らかにする。
〈実施例) 高周波溶解炉(大集中)で各鍾紡鋼を溶製1−、、遠心
鋳造法により各々管月(外径136騎、肉)ψ20だ肩
、長さ500 Mm )を鋳造した。これらの各供試材
の化学成分を第1表に示す。なお供試4,1中、AI、
2は比較材であり、塵3〜20が本発明の鈷銅相である
各供試4.1から試験片を採取し、クリープ破断強度お
よび耐浸炭性の測定に供した。そσ)結果を第2表に示
す。なお各試験の要領に次の通りである。
CI)クリープ破断強度 JIS Z 2272の規定による。ただし、(Ali
’度]093℃、荷車x、9にルー、(B)温度850
℃、荷【1曹、3に?f/yaの2通りの条件で実施し
た。
CID耐浸炭性試験 試片(直径12MM、長さ60間)を固定浸炭剤(テグ
ザKG30、BaCO3含有)中で温度1100℃の下
に300時間保持したのち、試片の表面から深さ]、 
mm脣での層と、表面から深さ1〜2 mmの層より各
々切粉を採取し、Cti分析を行って増加C岱(wt係
)を求めた。。
第2表中、「耐浸炭fil Jの棉lの数(17′Iは
この増加C帛を詔味し、勿論該数値が小さい枠面・1浸
炭性にすぐれることを示す。
以下広葉 □ 表2表 試 験 結 果 上i11第2表の試験結果から明らかなように、本発明
pt鋼(供試U筋3〜20)にあって←[、従来材のう
ちでも高温クリープ破断強度にすぐれているとされるN
敗W含有Hp材(供試材塵1)と比較しても卓越したク
リープ破断強度を備えていることが認められるとともに
、酬浸炭ゼ1試験結果においてはそのCII増加は従来
材の辛労乃至それ以下であシ、非常にすぐれた耐浸炭性
を具4III L−ているのが確認される。
このように本発明に併るNi −Cr −Mn−N −
Nb −W −Ti −B系耐熱鋳鋼は、従来のNb、
 W含有EP材などと比較すると、高温クリープ破断強
度と耐浸炭性にすぐれるのが特徴である。従って、本発
明銃鋼は、耐浸炭性と高温クリープ破断強度が要求され
る石油化学工業用の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、鉄鋳関
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
1000°Cを超える高温式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。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、    CO,25〜 0.75 Si  2.0以下 Mn    5 〜20 Cr20−3O Ni   ユ5〜4O N    O,01〜 0.4O Nb   O,3〜 2.0 W   0.5〜3.0 Ti   O,01〜 05 B    O,001〜 0.05 を各重量係含み、残部実η的にFeからなることを特徴
    とする耐浸炭性と高調”l −−’(+’Jj断強度に
    すぐれた耐熱鋳鋼。 2、    CO,25〜 O,’75Si  2.0
    以下 1φn    5 〜20 Cr   20 −3O Ni、   15 〜4O N   O,01−0,4O Nb   0.3 〜2.0 W    0.5 〜3.0 Ti   0.01〜0,5 B   O,001−0,05 とCu O,5−3,0、Ae 0.01〜1.0の一
    種又は二種を各中州係含み、残部実質的にFeからなる
    ことをIP!j@とする耐浸υJに1と高温クリープ佛
    “新作m(すぐれた耐熱鋳鋼。
JP16532382A 1982-09-22 1982-09-22 耐浸炭性と高温クリ−プ破断強度にすぐれた耐熱鋳鋼 Pending JPS5953659A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62274153A (ja) * 1986-05-08 1987-11-28 マイクリオン・リミテッド・パ−トナ−シップ 直角駆動装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5040099A (ja) * 1973-07-16 1975-04-12
JPS55122158A (en) * 1979-03-14 1980-09-19 Alps Electric Co Ltd Capacity type rotary detector

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