JPS5956557A - 耐粒界腐食性，耐応力腐食割れ性および機械的強度に優れるＮｉ基合金 - 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、耐粒界腐食性、耐応力腐食割れ性および機（
成約強度に優れるＮｌ基合金に関するもび〕であり、特
に本発明は、高温水中での粒界型応力腐食割れに改善し
た高Ｃｒ含有Ｎ１基合金に関するものである。

近年化学工業、エネルギー産業の発展によって装置材料
の受ける使用環境は多岐にわたり厳しい条件Ｆで使用さ
れる場合が多くなっており、安全性に対する信頼性要求
の高まりと共に安定（〜／Ｃ耐食性を有する材料が要求
されている。このような理由から、頃境り厳しい条件Ｆ
ではステンレス鋼や）Ｉ　ｉ基合金が広く使用され又い
る。

Ｃｒを含有するＮ１基合金は一般耐食性に優れ特にＩｆ
ｆ化物環境における粒内応力腐食割れに対し７て優れた
耐食性をイイするが粒界に炭化物が析出し鋭敏化するこ
とがあり、第１７界腐食や粒界応力腐食割れが生ずるこ
とがある。これら粒界鋭敏化に９１１シてｔま従来Ｔ１
井たけＮｂなど安定化元素を添加ｊ−て固溶Ｃをｔめ固
定する安定化処理を施す対策がとられているが、溶接熱
影響部、４′Ｆに高篩熱影響部においては」−記安定化
効呆が消えて溶接時及びその後の歪取り焼鈍などり）￥
１％処理に３しす粒界が鋭敏化することがあった。

Ｏｒを含む旧糸合金のうち、インコネル６０θｑ）よう
にＯｒ含有量が比較的少ない場合１＜ｉ粒界鋭敏化を抑
止するだめのｒｉｂ含有）ｊ４を多く必・皮ノ何７、溶
接部を含めて粒界鋭敏化を押点するためｖｃ　＆：ｉ：
　、さらに多量（１）Ｎｂが材間となる。

インコネル１００の組粒ｙＩ！−腐食性お・よび耐粒界
ｌｖ１、力腐食割れ性の改善について？、Ｆ、、１９１
７年９月の日本金属学会講演会ｎｉ９演概曹集第２Ａｇ
頁に再２載さねているようにＣをＯ１θｌチ以Ｆにする
か、あるいはＮｂを添加することが有効であり、咬／こ
Ｎは０．０／チ以−ヒのとき粒界鋭敏化が促進さｊする
ことか知られている。

しかしながら、Ｃ，Ｎが低ドすると機械的強度なかても
０１．２％耐力が低ドするという欠点がある。

また、７９ｇλ年Ｓ月の腐食防食協会春１０１学術講演
大会講演概要集第７１，０真に記載されているように、
インコネル４０θ合金び−）溶着金属の耐粒＋Ｊマー爬
灸件にｉＪ　ｔ、てＮ　１−＋と′ｒｊが有効であるこ
とが知られている。

しかしｌがら、１（ｌ記記載はｆ＋培金金属門−４−る
も（／）であり、機械的強度については何等の記載もな
く、斗／こＮの影響についても伺等の記載もない。

さらに、上１１】一つの講演概要率に↓７１ば、試：険
片のＣｒ含有昨は、ｙ／％以Ｆと低い／こめＣによる粒
界鋭敏化を抑止−するに心間なＮｂＲｔを多くｒＺ）必
侵があり、ｊ＋／）ようにＮｂが多くなると熟間加」−
件が劣化し−Ｃ製造性が悪くな２）ばかりでなく、コス
トアップにつながるといつ欠点がある。ｔ７’ｍ、イン
コネル乙θ０ベースの鳴合多漬のＮｉｌを含イ１き一１
勺でもＣｒ含有（ｄが比較的低いため粒Ｅ鋭敏化に先金
に抑止すること＆、Ｊ非常に内錐−（！ある。

従来化学プラント、エネルギー産業にお（ｌｉる各ｆ１
０装買に対する高度の安全性鮫求にこｌｒえるために啄
めてＫれた耐朴″７界腐在件および而［応）Ｊ腐食割し
性を有する合金が４２望されている。

ところで、高ＣｒのＮｉ基合金であるインコネルＡ９θ
についてｉｌｌ、防食技術、２ｆｆ巻（／９７９　）第
にコ頁に言ｌ巳載されている、にうに、Ｏ！＋（１０；
）　％−までトーげることに、１−り粒界び、）鋭敏化
が抑１（−８できン）ことが知られ−Ｃいる。１７かし
７ながら、−１−記合金ＶＣ＆、、ｌト＋ぴ）含有ｆ６
についての記載１１なく、中にＣイ（・低ドさＩＦただ
けでは機械的強１Ｂ−が低トーするという欠点がある。

本発明ｔよ、従来知らＪＩ／こト記合金のｆｖＪる欠点
を除去、改善した合金を４；−Ｎｕ　−Ｉ　Ｚ）ことケ
ｌ、１的とし、特許請求の範囲記載の合金を開供°する
ことによってＡｉ前記目的を佛成することができる。

次に本発明を詳に：（１に説、明゛１６つ本発明者等は
、朴′）夕“１鋭敏化４（−抑１１−ずＺ、ための低Ｃ
化に」、りて生ずる機械的強度び）劣化に？Ｊ　１．、
てＮが非常に有効であり、しかもＮ　＆Ｊ粒界鋭１１１
（化を促進しないことを新規Ｋ　’Ｉ、１已Ｌ’、　ｌ
−７だ。マ）らに、　　Ｎｈ　＆：ＩＣ，Ｎと同様機織
的強度に伴動でありＣ、Ｎ　（１）　４１１が低くても
、））ｂ添加によ−）−Ｇ、日（成約・Ｆ＋ｉ　ｌ）’
ｔ−を充分有することを知見した。

すなわち、Ｃ，ＮおよびＣ，Ｎ　、　Ｎｂの摘切な成分
バランスをとることによって、　１１１ｉ１粒界腐食件
。

耐粒Ｗ一応力腐食割れ性および（良］Ｐ（（的１ｉ／Ｉ
ｉ川に優れるＮｊ基合金に想到して本発明を完成し７た
。すなわら本発明合金ｅ［、従来ｑツインー１ネルＡ９
０　ｖＸ、ｌｌ′、べで耐粒界腐食１’Ｌ、耐粒界応力
腐食割れ性および機械的強度の点においで優れた合金で
あ２）。

次に本発明を実ｊ険データについて説１明する。

第７表に成分組成を示す本発明合金／−６と比較合金７
〜Ｋをそれぞれ大気誘導炉で溶解して６にσ＃ｉＶ塊と
し、鍛造によって厚さ１０間、［３７０間にし、素材熱
処理として／　７００℃Ｘ／ｈ　　加熱後水冷１７、へ
らにｇ７θ°０×）ｈ加熱後水冷（７た。が＜（、で得
られた嘴片を機械試験に供［７た。一方、耐食性試駆用
と１２て第１図に示すように開先加工１２て多層肉盛し
、ＡＯＯ’Ｑ　Ｘ　Ｄｏ　ｈ熱処理しまた後空冷ｌ−１
きらに、”ｒｈｏ　”に　Ｘ　ｑＯｈす（々ル哩後空冷
した鋼片を作った。

内接Ｃ１′目Ｇ的４Ｙで行ない、−フィラーメタルの成
分組成は第２表のものを用いた。試片シ」いずれも溶接
部断面を切り出し、酸終湿式＋ｇθＯ−！、で（＋ＩＩ
摩した。第３表に００．２係耐力１粒界腐食試験および
高尚水応力暦食割れ試験Ｖ）それぞれの結果桿・示す。

れｌ界腐良２よびめ１霊水応力腐食割れ試駆後試験片の
断面を戊学Ｊ口微鏡で観察１〜１．粒ｙｒ鵜食Ｑ）膿、
）合ｔ」１、最大侵六度ｄを測定した。斗プアー高温水
応力腐食割れの鳴合は、割′！１．ぴ）有無を−１１１
べた。１第３表によれば、本発明合金／〜ルは比較合金
７〜ｇと比べると機械的強度すなわちθ０．２チ耐力お
よび耐粒界腐食性、耐粒界応力腐食割れ性においてい′
−ｔ’ｔｔかで優れた性質を具備しており、０．コチ耐
力はいずれも目標値、２７　ｋｇ／ｍｒｔ”を上回り、
粒界腐食試験においてｔまいずれも最大侵食度はＩＯ１
ｔｒｒＶ／ｄｈｙ未満であり、高温水しｂ力腐食割れ試
験においでは何れも割れ目、全く発生しない。こ１１に
刻して比較合金７は、ｏ、、：ｒ％耐カシま充分有する
ものの、粒界腐食試験においては最大侵食度が４．１０
μｍ／ｄ？、ｙ　　になっており、高温水応力腐食割れ
試験において１よ割れが発生１７た。比較合金ｇ（／′
）＃ＡＡｃ１１、粒？′ず、腐六試験および高飄水応力
腐食割れ試験においてＱま充分なｒＪ＋食性を有するが
機械的強度θ０．７チｔｌｉ４力目１．２７に９／關を
下回っている。

示す図であり、θ、２ｑＡ耐力がＪ７ｋｙ／、−を上回
るた１めには、ＣとＮの和を０．０’１０チ以上にする
必要がある。

第３図は機械的強度０１３％耐力に及ばずＮ１）。

０、Ｎの影袢を示す図であり、Ｎｌｌは０２Ｎと同様機
械的強度に有効であり、Ｎｂを含有する場合は０．２％
耐力が、２７ｋｇ／荀＋＋＋２を上回るためには、Ｎｂ
とＣ，Ｎとの１川に丁記の式、すなわち係　Ｎｂ−１−
タＯ（チ　　Ｃ十　係　Ｎ　　　）　　　）　　入　０
の影響を示す図であり、耐粒界腐食Ｖ１″を充分保持さ
せるためには、Ｎｂを引Ｏ（チＣ−θ、／７．７）係ｔ
＋、Ｌヒ含有させる必要がある。また、Ｃが０．０，７
ヅ以下の場合には必ずしもＮｂを含有させる必四ｔ」な
い。

次に本発明合金の成４）組成を限定−する理由を説明す
る。

Ｃ￥よＮｂを含有（７ないときし；ｌ’、　Ｏ（ｔ４’
、がＯ２０，７チを超え、あるいｔ、ｊＮｂを含有する
ときｉｒｅ、　０１ｆ七が０１０ｇ０チを超えると溶接
熱影響部の耐食性が劣化するのでＣ敬は、　　Ｎｂを含
有しないときにか、［θ、θ、Ｖチ以Ｆとする必要があ
り、Ｎ１）を含有するときＩｌ、　ｏ、　ｎｇＱチ以下
とする必要がある。

Ｓｉ、　ｉｌ、　／、　０チを超えると耐粒界腐食性が
劣化するのでＳｉｉまへθチリＦにする。

Ｍｎは／、θ係を超えると耐粒界腐食性が劣化するので
）Ａｎは／、０％す、Ｆとするノリ要がある。

Ｐは０．θ、？０チを招えると熱間加工性、溶接Ｐにが
劣化するグ）でＰｋ↓θ、０．７０チ以ドとする・Ｖ−
安がある。

５ｉ１０．０３０係を超えると熱間加］−性が劣化する
ので０．０．１ｎ％以ドとする。ｙ、　市がある。

Ｏｒは耐食性を発揮させるのに目不可欠の元素であり、
ＣｒがｒＡ％　ｌ′−Ｊ、　Ｆになると、１Ｉｌｉ食イ
′１が充分ではなく、Ｃｒが、？、タチ介呼えると熱間
加−■゛がきりめで困難となるのでＯｒし１．２６チを
超え？ヤチ以「にする必リンがある。

ＦＪ、４クタチより多いと旧篠合金（／、）　ｊ１徴で
ある１′２Ａ化物環境における耐粒内ｌｔ、、力腐な割
れ性が劣化するり）でコ、ダチＩＪ、ト−とする必要が
ある。

１４は機械的強Ｉ８−の向上にイ１効であるが、０．２
係を超えると鋼塊中にブローボールが生−するおそれが
あり、製造ＰＩが劣化′□ｒるＬ／）でＮは０．６７係
以ｌ・−にする必リンがある。

Ｎｂは耐粒界腐食性および機械的強度に有効な元素であ
る。面１粒界肥食件の観１点からＣがθ、Ｃ１，７θチ
以Ｆ（１）場合はＮｂを必ずしも含何７Ｘｆる必要Ｃ」
、なくまたＣが０６０３θ％を超える場合１’、ｔ、Ｎ
ｂを必ず５０（チＣ−０，０，）θ）％以上含有さ−１
主る必′隻がある。

きらに、機械的強度の暇点から、Ｎｂを含有する場合け
Ｎｔ）およびＯ，Ｎの含イ１量の間にはＦ記の式、すな
わち、 憾Ｎｂ十り０（チＣ＋チＮ）＞、２．０Ｕ）関係を満足
する必鼎がある。

Ｔコ＋　Ｚ　ｒ　ｒ　Ａ　ｌ　ｋＪ、峰れぞれ脱酸剤と
（７て熱間力Ｌ［件の改善に有効な元素であり、なかで
もＴｊ、、Ｚｒはブローホール発生に押面する効用が大
キク、かつ溶接高温熱影響部の耐食性を向−［：さゼる
元素であるが、Ｔ　ｉ　＋　Ｚ　ｒ　＋　Ａ　ｌ　（Ｄ
なかから！ｆｉ　ｒ、ｔ：れるいずれか７種又は、２挿
具十が合１トで／チより多いと上記諸効果が期待されな
いので／チ以トにする必・堤がある。

Ｂ、Ｍｇは熱間７Ｊ１１上性を向」ニするが、Ｄ、Ｍｐ
Ａよそれぞれ０．０θ５係、Ｏ，ＯＳ係ケ紹えると逆に
熱間加工性が劣化するのでＢ、Ｍｇはそれぞれｏ、　ｎ
ｏｓ　Ｃ１）以Ｔｇ、ｏ、ｏｓ％以１・にする必ｙＪＶ
がある。

以−に本発明のＮ１基合金は０．３係耐力はコアに％商
２以−１−と機械的強ＩＸ（に優れ、寸だ、耐粒界）高
角性並びに耐応力腐食割れ性に優ｔする合金で２あり、
化学１卒並びにエネルギーシｆ・業、なかでもハ子力発
電用機器として優れた諸ｌ（”４１１’Ｅをイ１４る合
金である。

【図面の簡単な説明】

第１図は腐食試験に供１〜だ溶接試験片の斜視図、第、
２１ψ］ｌ”Ｊ：機械的強度に：及は′すＣ含イＷ　ｉ
ｌおよびＮ含有…の影響を示１図、第、？図ｉ−１機０
曳的強度に特許出願人　［１木冶金工柴株式会礼 代理人弁理士　　利　　Ｉｌｌ　　　　政　　治ｍｍ ○　６゜２≧２７　ｋｇ／ｍｒｎ’ ×６１１．２＜　２７　ｋｇ／ｍｍ”

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ３、、　　Ｃ！　０．　ＯＪθチ以ド、　Ｊ、　／、θ
   チ以下、　Ｍｎ　／、ｆ）チ以Ｆ、ＣｒユＡチ超え３古
   チ以Ｆ、Ｆｅノ、タデ以゛ｒ゛。 Ｐ　Ｏ，０３０ｑＩｙ貝Ｆ、Ｓｏ、０．３０チ以丁、Ｎ
   Ｏ，ユ係以ＦＣとＮとの和ｏ、　ｏｑｏ％以に、Ｂｏ、
   ｏｏｓ％以下、ＭｇＯ，ＯＫ％以Ｆを含み、残部実質的
   にＮ５よりなる耐粒界腐食性、耐応力腐食割れ＋ｔおよ
   び機械的強度に優れるＮｉ基合金。 Ｐ−００，０，７０％以ｊ、Ｓｉ／、０％以１’、Ｍｎ
   ／、θチ以）−、ＯｒＪ、４俤超え、？、ｔ　％以Ｆ、
   　Ｆｅ　、２！；　％　以’ｌ’。 ｐ　　ｏ、　　ｏ、？ｏ　　ダら　以　Ｆ　、Ｎ３０．
   ０３０　　ダろ　１ノ、　ト　、　　Ｎ　θ、　、７　
   ％以ト、ＣとＮの和ｏ、ｏＩ／θチリ上、Ｂθ、θＯＮ
   チ以ト、Ｍｇｏ、ｏｓ％以Ｆ　ｒ　ＴＬ　＋　　Ｚ　ｒ
   ＋　　八ｌのなかから選ばれる何れか７種または２種以
   上へ合唱でｌチは「を含み、残部実質的にＮ１よりなる
   耐粒界腐食性、耐応力腐食割れ性お上び機械的強度に優
   れるＮ１基合金。 ３、　　ＯＯ，０１？θチ以Ｆ、Ｓｉ／、θ％以Ｆ、Ｍ
   ｎ／、／）チ以’ｌ：、Ｃ！ｒ、２４４Ｍえ、芦チ以）
   −、Ｆｅ、ｌｊ％以ド。 ｐ　ｏ、　ｏ、ｙｏ　ｓ以丁、　Ｓ　Ｏ，０，７０係以
   下、Ｎ（７，スチ以Ｆ、Ｎｂ４／チ以ＦでかつＳｏ（チ
   ａ−ｏ、ｏ３ｏ）チリ上、さらに〔コ、ｏ−５ｏ（チＣ
   ＋チＮ）］チ以上、Ｂ０．０θＳチ以Ｆ、ＭｇＯ，０Ｓ
   係以ＦＴｈ含み、残部実質的にＮ１よりなる耐粒界腐食
   性。 耐応力腐食割れ性および機械的強度に優れるＮ１基合金
   。 ４、　　Ｏｏ、ｏｇｏ　ｑｌｙ、Ｉｌ、　Ｆ、　ｑｔ　
   ／、ｏ　％以下、Ｍｎ７．０以Ｆ、Ｏｒ、２乙係超え、
   彷チ以）、ＦｅＪｊｌ以Ｆ。 ＰＯ，ＯＪＯチ以Ｆ　、　Ｓｏ、　ｏ、ｔｏ係チリ、Ｎ
   Ｏ，３％以）’、Ｎｂ４７チ以下でかつ５０（チｃ　−
   ｏ、ｏ３ｏ　）　　チリ上、さらに〔λ、θ−左θ（係
   Ｃ十％Ｉ４）〕憾以上、Ｂ０．００Ｓ％以ｆ：’、Ｍｇ
   、ｏ、０５％以下、　Ｔｉ。 Ｚｒ、Ａ４のなかから應ばれる何れか／１７ｔｔｌたは
   コ種以上合計で／チリＦを含み、残部実質的にＮ１より
   なる耐粒界腐食性、耐応力腐食割れ性および機械的強度
   に優れるＮ１基合金。