JPS596908B2 - 耐熱鋳鋼 - Google Patents
耐熱鋳鋼Info
- Publication number
- JPS596908B2 JPS596908B2 JP360381A JP360381A JPS596908B2 JP S596908 B2 JPS596908 B2 JP S596908B2 JP 360381 A JP360381 A JP 360381A JP 360381 A JP360381 A JP 360381A JP S596908 B2 JPS596908 B2 JP S596908B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cast steel
- creep rupture
- strength
- temperature
- steel
- 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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- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、耐熱鋳鋼に関し、更に詳しくは、Cr、Ni
、NbおよびWを含むオーステナイト系鋳鋼を基本組成
とし、これにN、TijA7およびBを複合添加するこ
とにより、高温度、特に1000℃を越える温度域にお
ける高温クリープ破断強度および耐熱衝撃性などの高温
特性を飛躍的に改善したものである。
、NbおよびWを含むオーステナイト系鋳鋼を基本組成
とし、これにN、TijA7およびBを複合添加するこ
とにより、高温度、特に1000℃を越える温度域にお
ける高温クリープ破断強度および耐熱衝撃性などの高温
特性を飛躍的に改善したものである。
従来、石油化学工業におけるエチレンクラッキングチュ
ーブ材として、NiおよびCrを含有した耐熱鋳鋼であ
るHK40材やHP材(いづれもASTM規格)が用い
られてきた。
ーブ材として、NiおよびCrを含有した耐熱鋳鋼であ
るHK40材やHP材(いづれもASTM規格)が用い
られてきた。
近年操業の高温化に伴ない、高温域でのクリープ破断強
度の改善が要求され、この要求に応える材料としてNb
およびWを含むHP材が開発され、実用化されている。
しかしながら、最近操業条件の一そうの苛酷化に伴ない
、上記NbおよびW含有HP材よりも更に高温クリープ
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、Cr、Ni、NbおよびW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
素の影響について詳細な研究を重ねた結果、N2Ti2
AlおよびBの各元素を特定量複合的に添加することに
より、高温クリープ破断強度や耐熱衝撃性を顕著に高め
得るとの知見を得、本発明を完成するに到った。
度の改善が要求され、この要求に応える材料としてNb
およびWを含むHP材が開発され、実用化されている。
しかしながら、最近操業条件の一そうの苛酷化に伴ない
、上記NbおよびW含有HP材よりも更に高温クリープ
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、Cr、Ni、NbおよびW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
素の影響について詳細な研究を重ねた結果、N2Ti2
AlおよびBの各元素を特定量複合的に添加することに
より、高温クリープ破断強度や耐熱衝撃性を顕著に高め
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、C043〜096%、Si2、O
%以下、MH2、O%以下、Cr20〜30%、Ni3
0〜40%、Nb0.3〜195%、W085〜300
%、N0.04〜0015%、Ti0.04〜0315
%、A10.02〜0007%、およびB0.0002
〜0.004%を含み、残部実質的にFeより成る耐熱
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。
%以下、MH2、O%以下、Cr20〜30%、Ni3
0〜40%、Nb0.3〜195%、W085〜300
%、N0.04〜0015%、Ti0.04〜0315
%、A10.02〜0007%、およびB0.0002
〜0.004%を含み、残部実質的にFeより成る耐熱
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。
なお、本明細書において成分含有量を示す % はすべ
て「重量%」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。
て「重量%」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。
このために少くとも093%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、過度に多くなると
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 0.6%を上限とす
る。Siは、溶製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。
もにクリープ破断強度も高くなるが、過度に多くなると
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 0.6%を上限とす
る。Siは、溶製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。
たソし、過剰に加えると、溶接性を損なうので、2.0
係以下とする。Mnは、上記Siと同様に脱酸剤として
機能するほか、溶鋼中の硫黄Sを固定・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、2.0係を上限とする。
係以下とする。Mnは、上記Siと同様に脱酸剤として
機能するほか、溶鋼中の硫黄Sを固定・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、2.0係を上限とする。
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、高儒強度や耐酸化性を高める効果を有する。
その効果はCrの増加とともに高められ、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、20係以上加えられる。ただし、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、3
0係を上限とする。Niは、上記のように、Crと共存
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、高儒強度や耐酸化性を高める効果を有する。
その効果はCrの増加とともに高められ、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、20係以上加えられる。ただし、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、3
0係を上限とする。Niは、上記のように、Crと共存
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、30係以上の添加
を要する。Niの増加とと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、40俸を上限とする。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、30係以上の添加
を要する。Niの増加とと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、40俸を上限とする。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0.3係の添加を
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、1.5係を上限とする。なお、Nb
は通常不可避の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0.
3〜1.5係であればよい。Wは、前記Nbとの組合せ
により高温強度の向上に寄与する。
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、1.5係を上限とする。なお、Nb
は通常不可避の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0.
3〜1.5係であればよい。Wは、前記Nb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3.0係を上限とする。本
発明鋼は、上記諸元素に加えて、N,Ti,Alおよび
Bの各元素を複合的に含有する点に最大の特徴を有する
。
と耐酸化性が損なわれるので3.0係を上限とする。本
発明鋼は、上記諸元素に加えて、N,Ti,Alおよび
Bの各元素を複合的に含有する点に最大の特徴を有する
。
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およびA7はこれら化合物を微細に分散させ
ると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,υおよび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。
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およびA7はこれら化合物を微細に分散させ
ると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,υおよび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だめのN量は少くとも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、また該窒化物の粗大化を招き、却って
耐熱衝撃特性が劣化するので、好ましくは0.15%を
上限とする。Tiは、上記効果を発揮させるために、0
.04係以上とするのが好捷しい。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
えると析出物の粗大化のほか、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0.15係を
上限とする。Alも、上記効果を得るために0.020
!)以上添加するのが望ましい。
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、また該窒化物の粗大化を招き、却って
耐熱衝撃特性が劣化するので、好ましくは0.15%を
上限とする。Tiは、上記効果を発揮させるために、0
.04係以上とするのが好捷しい。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
えると析出物の粗大化のほか、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0.15係を
上限とする。Alも、上記効果を得るために0.020
!)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、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
析出に寄与するとともに、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、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
析出に寄与するとともに、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0.004条以下とする。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。
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0.004条以下とする。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201IN[
Il×長さ500an)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201IN[
Il×長さ500an)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、かつ幅度1093ZC・荷重1.91<
Gf/2−および[F])温度850゜C・荷重7.3
kgf/M4の2通りの条件で行なった。耐熱衝撃性試
験は、第1図に示すような形状・寸法に調製した試験片
(厚さ8an)を用い、これを温度900゜C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
しだと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A1〜4は、NITilAlおよ
び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、扁5〜20は比較鋼である。比較鋼のうち、I
6.5はNbを含むHP材、A6〜12は、Ti,Al
またはBのいづれかを含まず、また屋13〜20は、N
,Ti,AlおよびBのいづれをも含むが、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A1〜4は、従来高温ク
リープ破断強度がすぐれているとされているNbおよび
W含有HP材應5およびその他の比較鋼にくらべ、格段
にすぐれた高温クリープ破断強度を備えている。
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、かつ幅度1093ZC・荷重1.91<
Gf/2−および[F])温度850゜C・荷重7.3
kgf/M4の2通りの条件で行なった。耐熱衝撃性試
験は、第1図に示すような形状・寸法に調製した試験片
(厚さ8an)を用い、これを温度900゜C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
しだと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A1〜4は、NITilAlおよ
び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、扁5〜20は比較鋼である。比較鋼のうち、I
6.5はNbを含むHP材、A6〜12は、Ti,Al
またはBのいづれかを含まず、また屋13〜20は、N
,Ti,AlおよびBのいづれをも含むが、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A1〜4は、従来高温ク
リープ破断強度がすぐれているとされているNbおよび
W含有HP材應5およびその他の比較鋼にくらべ、格段
にすぐれた高温クリープ破断強度を備えている。
各比較鋼のように、N,Ti,AlまたはBのいづれか
の元素を欠くか、もしくはその量に過不足があると、ク
リープラプチャーデータ面で劣り、これら元素を前記所
定の範囲内で複合的に添加することによって、はじめて
上記の卓越した特性が得られることが判る。特に、本発
明鋼は、850℃などの1000゜C以下の温度域より
も、1093゜Cなどのように1000℃を越える高温
域において、i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。また、本発明鋼は、耐熱衝撃特
性についても、NbおよびW含有HP材やその他の比較
鋼にくらべ著しくすぐれていることが認められる。この
特性も、N + Ti+ kl およびBの複合添加
効果によるものであることは言うまでもない。以上のよ
うに、本発明に係る耐熱鋳鋼は、従来のNbおよびW含
有HP材などよりもはるかにすぐれた高温特性、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
好適な材料として供することができる。
の元素を欠くか、もしくはその量に過不足があると、ク
リープラプチャーデータ面で劣り、これら元素を前記所
定の範囲内で複合的に添加することによって、はじめて
上記の卓越した特性が得られることが判る。特に、本発
明鋼は、850℃などの1000゜C以下の温度域より
も、1093゜Cなどのように1000℃を越える高温
域において、i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。また、本発明鋼は、耐熱衝撃特
性についても、NbおよびW含有HP材やその他の比較
鋼にくらべ著しくすぐれていることが認められる。この
特性も、N + Ti+ kl およびBの複合添加
効果によるものであることは言うまでもない。以上のよ
うに、本発明に係る耐熱鋳鋼は、従来のNbおよびW含
有HP材などよりもはるかにすぐれた高温特性、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
好適な材料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%、Ni
30〜40%、Nb0.3〜1.5%、W0.5〜3.
0%、N0.04〜0.15%、Ti0.04〜0.1
5%、Al0.02〜0.07%、およびB0.000
2〜0.004%、残部実質的にFeよりなる耐熱鋳鋼
。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP360381A JPS596908B2 (ja) | 1981-01-12 | 1981-01-12 | 耐熱鋳鋼 |
| US06/333,471 US4410362A (en) | 1981-01-12 | 1981-12-22 | Heat resistant cast iron-nickel-chromium alloy |
| GB8200510A GB2091295B (en) | 1981-01-12 | 1982-01-08 | Cast steel |
| FR828200310A FR2497832B1 (fr) | 1981-01-12 | 1982-01-11 | Acier pour moulage, resistant a la chaleur |
| DE3200536A DE3200536C2 (de) | 1981-01-12 | 1982-01-11 | Hitzebeständiger Stahlguß |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP360381A JPS596908B2 (ja) | 1981-01-12 | 1981-01-12 | 耐熱鋳鋼 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9136981A Division JPS5935425B2 (ja) | 1981-06-13 | 1981-06-13 | 耐熱鋳鋼 |
| JP9137081A Division JPS5935429B2 (ja) | 1981-06-13 | 1981-06-13 | 耐熱鋳鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57116744A JPS57116744A (en) | 1982-07-20 |
| JPS596908B2 true JPS596908B2 (ja) | 1984-02-15 |
Family
ID=11562059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP360381A Expired JPS596908B2 (ja) | 1981-01-12 | 1981-01-12 | 耐熱鋳鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS596908B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3167090A1 (en) * | 2014-07-10 | 2017-05-17 | Paralloy Limited | Low ductility alloy |
| JP7269590B2 (ja) * | 2019-07-12 | 2023-05-09 | ヒノデホールディングス株式会社 | オーステナイト系耐熱鋳鋼および排気系部品 |
-
1981
- 1981-01-12 JP JP360381A patent/JPS596908B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57116744A (en) | 1982-07-20 |
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