JPS60100640A - 耐熱耐食性の優れた高クロム合金 - Google Patents

耐熱耐食性の優れた高クロム合金

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JPS60100640A
JPS60100640A JP20750983A JP20750983A JPS60100640A JP S60100640 A JPS60100640 A JP S60100640A JP 20750983 A JP20750983 A JP 20750983A JP 20750983 A JP20750983 A JP 20750983A JP S60100640 A JPS60100640 A JP S60100640A
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corrosion
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Manabu Tamura
学 田村
Naoji Yamanouchi
山之内 直次
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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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】 この発明は、高温の酸化環境において、優れた耐食性と
高温強度を持ち且つ適度の靭性を有する、耐熱耐食性に
優れた高クロム合金に関するものである。
例えば、石炭などの燃焼雰囲気下で使用される構造材料
は、高温の石炭灰などによる腐食に対する優れた耐食性
と高温強度を有していることが必要である。従来、上述
のような環境下で使用きれる材料としては、例えばオー
ステナイト系のインコロイ800合金、インコネル61
7合金などが知られている。
しかしながら、上述した従来の合金は、強度を重視した
構成になっているので、そのクロム含有量は約23wt
、%程度までであり、石炭灰腐食に対する耐食性が不十
分である。
本発明者等は、上述した問題を解決し、高温の石炭灰な
どによる腐食環境下において優れた耐食性と高温強度を
有する、耐熱耐食性に優れた高クロム合金を開発すべく
鋭意研究を重ねた。その結果、高温強度を出すためのT
i 、 Nb 、 Ta等の元素の含有量を調整し且つ
MOの含有量を適正化することによって、Crを最大限
に含有させれば、耐食性を改善し得ることがわかった。
この発明は、上記知見に基づいてな式れたものであって
、 C: 0.005〜0.08 wt、%。
Si : 1.Owt、%以下。
胤: 1.Owt、%以下。
Cr : 25〜37 wt、%。
Fe : 1 0〜30 wt、%。
R/Ioおよび/またはW : 0.5〜3.0 wt
、%。
N : 0.04 wt、%以下。
Aβ : 0.01〜3wt、%。
を含有し、 Ti : 0.15 wt、%以下。
Nb (+Ta): 1.Owt、%以下のうちの少な
くとも1種を含有し、そして、前記CおよびNと、前記
A7 r TtおよびNb (+’Ta)との間に次の
関係が成立し、 残りがNi tたはNiおよびCoと不可避的不純物か
らなることに特徴を有するものである。
次に、この発明合金の成分組成範囲を、上述のように定
めた理由について説明する。
Cは、高温強度を向上させる作用を持つ有効な元素であ
る。しかしながら、Cの含有量が0.005wt、2未
満では、上述した作用に所望の効果が得られない。一方
、Cの含有量が0.08 wt、%を超えると靭性が劣
化する問題が生ずる。従って、Cの含有量は、0.00
5から0.08 wt、%の範囲内に限定すべきである
Siは、脱酸剤として使用されるところから、合金中に
必然的に入ってくる元素である。しかしながら、Slの
含有量が1.Owt、%を超えると、オーステナイト地
を不安定にする問題が生ずる。従って、Siの含有量は
、1.Owt、%以下に限定すべきである。
Mnは、脱酸剤としてCおよび3iと共に使用されると
ころから、合金中に必然的に入ってくる元素である。し
かしながら、励の含有量が1.0.wt。
%を超えると、冷間加工性を損う問題が生ずる。
従って、励の含有量は、1.Qwt、%以下に限定すべ
きである。
Crは、石炭灰腐食のような厳しい腐食環境下において
耐食性を向上させる作用を持つ有効な元素である。しか
しながら、Crの含有量が25 wt、2未満では、上
述した作用に所望の効果が得られない。一方、Crの含
有量が37wt、%を超えると、α′相が析出して靭性
が劣化する問題が生ずる。従って、Crの含有量は、2
5から37 wt、%の範囲内に限定すべきである。
Feは、オーステナイト地を安定化し、σ相を析出させ
ない作用を持つ元素である。しかしながら、Feの含有
量が30 wt、%を超えると、上述した作用に所望の
効果が得られない。一方、本発明合金は、市販スクラッ
プの利用および母合金の活用をビることによって、その
コストの低廉化を図っているので、Feの含有量が10
 wt、2未満では、上述した作用に所望の効果が得ら
れない。従って、Feの含有量は、10から30wt、
%の範囲内て限定すべきである。
Moは、高温強度を向上さ、せこれを保証する有効な元
素である。しかしながら、MOの含有量が0.5wt。
2未満では、上述した作用に所望の効果が得られない。
一方、MOの含有量が3.Owt、%を超える々、σ相
およびα′相が析出して靭性が劣化し、また、Niの含
有量が40 wt、%を超える合金の場合には、耐食性
も劣化する問題が生ずる。従って、Moの含有量は、0
.5から3.Qwt、%の範囲内に限定すべきである。
Wは、Moと同様の作用効果を、MOと等価で有してい
る。従って、MOは、その一部または全部を当量のWで
置換することができる。
Nは、溶解に際して、不可避的に混入する元素であるが
、Nの含有量が0.04 wt、%を超えると、Cr、
、Nが生成して靭性が劣化する問題が生ずる。
従って、Nの含有量は、0.04wt、%以下に限定す
べきである。
Alは、溶解に際して、不可避的に混入する02および
Nを固定する作用を持つ元素である。しかしながら、A
lの含有量が0.01 wt、% 未満では、」−述し
た作用に所望の効果が得られない。一方、Alの含有量
が3wt0%を超えると、靭性が劣化する問題が生ずる
。従って、Alの含有量は、0.01から3wt、%の
範囲内に限定すべきである。
Tiは、Alと共KNを固定する作用を持つ元素である
。しかしながら、TIの含有量が0.1−5wt。
%を超えると、Ti (CN)の大型介在物が生成して
靭性が劣化する問題が生ずる。従って、Tiの含有量は
、O,i5 wt、%以下に限定すべきである。
NbおよびTaは、Cr炭化物の生長を抑制して耐食性
に有効なCrの消費を防止する作用を持つ元素である。
しかしながら、NbおよびTaの含有量がl、Qwt、
%を超えると靭性が劣化する問題が生ずる。従って、N
bおよびTaの含有量は、1.Qwt。
%以下に限定すべきである。なお、NbとTaは等価で
あり、以下、Nb (+Ta)と記載する。
上記Tiと、Nb (−1−Ta )とは、その少なく
とも1種が含有されていればよい。
CおよびNは、高Cr合金の場合に脆化が生ずる原因に
なるので、CおよびNと、Al、Ti、 Nb (+T
a )との間は、次の関係が成立していることを要する
上述1−だ元素以外は、溶製土工可避的に含有する不可
避的不純物を除き、NiおよびCoとする。
なお、COはN1と等価であって、Nlの一部または全
部を、Coで置換することができる。
次に、この発明を、実施例により説明する。
第1表は、本発明合金A−G、比較合金H−におよび従
来合金の成分組成と、溶製された前記各合金を圧延し、
溶体化処理を施して試験片を調製し、これらの試験片に
対して、クリープ破断試験および石炭灰腐食試験を行な
ったときの試験結果である。なお、クリープ破断試験は
、試験片に対し、700°Cの温度において、20 k
g/mil の荷重をかけて行ない、そして、石炭灰腐
食試験は、Na2S 04 ’ N2 S 04 ’ 
Fe203 が1.5 : 1.5 : 1の灰中に、
700℃の温度で100時間試験片を浸漬することによ
り行なった。
第1表から明らかなように、本発明合金A −Gは何れ
もクリープ破断試験における破断時間が180時間以上
であって、従来の17−14 Cu1Vi。
鋼よりも優れた高温強度を示し、また、石炭灰腐食試験
における腐食量が17〜4]rnり/dであつて、従来
のインコロイ800合金よりも優れた耐食性を示した。
これに対して、従来の1717−14Cu 鋼は腐食量
が極めて多く、またインコロイ800合金は、高温強度
が極めて低かった。
比較合金H−には、何れもTiおよびNb(十Ta)が
含有されていない。そして、比較合金HはM。
含有量が本発明の範囲よりも少なく、比較合金■はMo
が含有されていないので、何れもクリープ破断時間は短
く、高温強度が低かった。一方、比較合金JおよびKは
、Mo含有量が本発明の範囲よりも多いので、クリープ
破断時間は長く、高温強度は高いが、石炭灰腐食量が多
く、耐食性が極めて悪かった。更に、比較合金Jおよび
Kは、過剰に含有されているMoによって、第2相およ
び炭化物が析出し、靭性が著しく低下した。即ち、室温
のシャルピー衝撃吸収エネルギー(2mm Vノツチ標
準試験片)は、700℃で200時間時効後において、
本発明合金は何れも10kg−11以上であるのに対し
、比較合金Jl′!、0.5kg−771,比較合金に
は3 kg −771であって、何れも本発明合金に比
べて低い値を示した。
本発明合金は、上述した性能を有しているので、例えば
加熱炉管、ボイラ過熱器のような高温燃焼雰囲気下で使
用して優れた効果が発揮されるほか、Crの含有量が多
く、溶液中でも保護被膜が形成されるので、海水や廃液
処理などの厳しい腐食環境下においても、十分な耐食性
を発揮させることができる。
以上述べたように、この発明の高クロム合金によれば、
高温の酸化環境において、優れた耐食性と高温強度を持
ち且つ適度の靭性が発揮される工業上優れた効果がもた
らされる。
出願人 日本鋼管株式会社 代理人 潮谷奈津夫(他2名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 C: 0.005〜0.08 wt、%。 Si : 1.0 wt、%以下。 Mn : 1.Owt、%以下。 Cr : 25〜37 wt、%。 Fe:10〜30Wt1%。 1VfQおよび/またはW:0.5〜3.Qwt、%。 N : 0.04. wt、%以下。 Al: 0.01〜3wt、%。 を含有し、 Ti : 0.15 wt1%以下2 Nb (十Ta) : 1.Owt、%以下のうちの少
    なくさも1種を含有7し、そして、前記CおよびNと、
    前記Al 、 TiおよびNb(十Ta)との間に次の
    関係が成立し、 残りがNiまたはNiおよびCOと不可避的不純物から
    なることを特徴とする、耐熱耐食性の優れた高クロム合
    金。
JP20750983A 1983-11-07 1983-11-07 耐熱耐食性の優れた高クロム合金 Granted JPS60100640A (ja)

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