JPS60165341A - 室温伸び特性の優れた超耐熱合金 - 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、１２００°Ｃ以上の超高温にでクリープ破断
強度が高く、耐酸化性に優れ、しかも室温伸び特性の優
れた超耐熱合金に関する。 鉄鋼関連産業においては、例えばステンレス鋼、珪素鋼
、高マンガン鋳鋼、高速度鋼の焼入ロールの素材として
スーパーサーム（Ｃ：０５％、Ｏｒ：２６チ、Ｎｉ：３
５％、Ｏｏ：１５係、Ｗ゛５％）等の耐熱合金が使用さ
れているが、このような従来の耐熱合金は１２００°Ｃ
以上での高温強度、耐酸化性の点で充分な性能を発揮す
ることができなかった。これに対し、本発明者等は、１
２００°Ｃ以上での高温強度、耐酸化性を従来のものよ
り飛躍的に向上させた超耐熱合金を開発した（特開昭５
０−１０７２０号参照）。 然るに、上記超耐熱合金も室温伸び特性の点からみれば
、劣っているといわざるを得ない。そこで上記超耐熱合
金のように１２００°Ｃ以上での高温強度、耐酸化性に
優れた上、室温伸び特性も優れた超耐熱合金の開発が要
望されていた。 かかる要望を満たすべく、本発明者は脱ガス溶解に着目
した。該脱ガス溶解を行う場合には、下記（１）式に示
す反応によって

〔０〕（溶鋼中の酸素）が除去される、
所謂脱酸効果が生じる。 〔Ｃ〕十〔Ｏ〕−＋ＣＯ（ダ）・・・・・・（１）そし
てかかる脱酸効果が生じるだめ、耐酸化性に寄与させる
べく添加するＡｌＯ量を、大気溶解を行う場合に比して
少なくできる。その結果、溶鋼の清浄度が保たれ、ノ脱
ガス溶解品の室温伸び特性を改良し得ることを知見した
。 かかる知見に基づいてなされた本発明に係る超耐熱合金
は、真空度が５．　Ｏａ　Ｈｇ以下の脱ガス溶解によっ
て溶製され、Ｏ：０．８〜０．６％、Ｓｉ　：１．０％
以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｏｒ　：　２５〜８５チ、
Ｎｉ：４０〜６０％、Ｗ：８〜１５チ、Ａｒ：０２〜０
．４条、残部Ｆｅ及び通常の不純物からなっている。 先ず、本発明において脱ガス溶解を行うことに着目した
背景について少し詳しく説明する。 本発明者等が會で開発した前記超耐熱合金は、その耐酸
化性を良好ならしめるため、活性有効元素であるＡ４が
添加されている。該Ａｅの添加を大気溶解の下に行う場
合、Ａｒの一部がスラグ（Ａｎの酸化物、窒化物等）と
して浮上するので、その目減り分を見込んで余分のＡ４
を添加する必要がある。一方、浮上しないスラグは、鋳
造時に巻込まれて鋳造欠陥発生の原因にもなり、また室
温伸び特性を劣イレさせる原因にもなる。 然るに本発明において着目した脱ガス溶解を行った場合
、前述した如く、（１）式に示す反応によって生じる脱
酸効果のため、Ａｎ添加量を大気溶解を行う場合より少
なくできる。従って溶製された合金の清浄度が良好な状
態に保たれ、その室温伸び特性を改良することができる
。 脱ガス溶解の具体的な条件としては、種々実験した結果
から、真空度：５闘Ｈｇ以下とし、その真空度の状態を
、長くて３０分も継続すればよいことが判明した。更に
鋳造時の雰囲気は、脱ガス雰囲気、Ａｒガス雰囲気又は
大気であっても、鋳造品の品質に差がないことも判明し
た。即ち、−変説ガスされた溶湯は、出鋼後から鋳造ま
での間の吸収ガス量に影響されないといえる。 次に上記脱ガス溶解を用いて溶製される本発明合金の化
学成分範囲の限定理由について説明する。 Ｃ：Ｏ，ａ〜０６チ Ｃ含有量が０３％に満たない場合にはクリープ破断強度
が著しく低下する一方、０６％を越える場合にはＯｒ　
、Ｗ複炭化物のみが増加し、これら元素の固溶による高
温強度の確保が困難となるばかシでなく、耐酸化性の劣
化も顕著となる。従つてＣは０３〜０６％としだ。なお
、０４〜０５％の範囲内におさめるのがより好ましい。 Ｓｉ：１．０チ以下 Ｓｉは高温強度を阻害する元素であり、１２００°Ｃ以
上の超高温でその傾向が特に顕著となる。しかし、鋳物
として良好な鋳造物を付与するという利点もあるので、
高温強度を低下させない程度、即ち１０％以下の８ｉを
含有させることとした。 Ｍｎ：１．０チ以下 Ｍｎは耐酸化抵抗、高温強度を低下させるので多量の添
加は好ましくないが、鋳物としての鋳造性を高め、脱酸
剤、脱硫剤としても有効である。 従って耐酸化抵抗、高温強度を著しく低下させない範囲
、即ち１０チ以下の範囲でＭｎを含有させることとした
。 Ｏｒ　：２５−３５％ Ｃｒは、２５チより少なければ１２００°Ｃ以上の超高
温材料として充分な耐酸化性を維持できない一方、８５
φを越えれば鋳造割れの発生が著しく増加すると共に高
温強度も劣化するので、その許容範囲を２５〜３５％と
した。なお、２８〜３１係の範囲内におさめるのがより
好ましい。 Ｎｉ：４０〜６０チ Ｎｉは、Ｗの存在下においてＣｒの酸化物と共存し、基
地と熱膨張係数が似かよったところの緻密で且つ高温で
の安定性が高いＯｒ、Ｎｉ酸化物耐酸化被膜を構成し、
基地のオーステナイトを安定化させると共に、Ｗ、Ｏｒ
、Ｏの相互作用によって高温強度を確保するのに必須の
元素である。これらの関係を満足させるだめ、Ｎｉは４
０〜６０係含有させることとした。なお、４７〜４９％
の範囲内におさめるのがより好ましい。 Ｗ：８〜１５％ Ｗは、オーステナイト基地の固溶体強化、及びＯｒ、Ｗ
　複炭化物の粒界析出による粒界強化を計る上で有効な
元素である。その含有量が８％より少なければ１２００
°Ｃ以上のクリープ破断強度の向上に顕著な効果が認め
られない一方、１５％を越えると強度向上に顕著な効果
が認められないばかりか、相対的にＣｒやＮ１の量を低
下させることとなり、耐酸化性の劣化をもたらす上、純
金属を配合しなければならなくなるので経済的でない。 従ってＷは８〜１５チ含有させることとしだ。なお、１
２〜１４％の範囲内におさめることがより好捷しい。 へｌ：０．２〜０４チ Ａｌは、本発明の構成に重要な役割を果たす元素で、耐
酸化性及び耐硫黄腐食性を向上させる上で顕著な効果が
ある。特に、１２００°Ｃ以上の超高温ではＡｌ２が含
有されると、多量のＷを含有させつつ一層優れた耐酸化
性を維持できる。かかるＡｌの含有量の下限を０２％と
しだのは、０２チを越えると、耐酸化性の向上効果が著
しく、そのためにクリープ破断強度も飛躍的に向上する
からである。一方、Ａｌの増量に伴って鋳物製作上の鋳
造性、健全性が悪化するが、上限とした０４係より少な
ければ、特に複雑な形状の鋳物を除き、充分健全な鋳物
を製作できる。従ってＡｌは０２〜０４％としだが、０
２５〜０３０％の範囲内であればより好ましい。 なお、本発明に係る超耐熱合金は、脱ガス溶解によって
溶製されているので、Ａ４添加量が少なくても充分な量
のＡｌを合金に含有させることができ、合金の清浄度が
良好な状態に保たれ、その室温伸び特性が改良されるこ
とは前述した通りである０ 次に実施例によって本発明を具体的に説明する。 第１表は、脱ガス溶解によって溶製した超耐熱合金（本
発明例）と大気溶解によって溶製した超耐熱合金（比較
例）とを、清浄度及び室温引張試験結果（耐力、引張強
さ及び伸び）において比較一覧したものである。表中、
Ｎα３及びＮα４は本発明例を、Ｎ［Ｌｌ及びＮα２は
比較例を夫々示している。 なお、溶製された各試料に含有される化学成分の範囲は
、いずれも本発明の条件を満足している。 またＡｎについては、脱ガス溶解の効果を明瞭化すべく
、添加量も併記した。 第１表から明らかなように、本発明例の清浄度は０．０
５〜０．０７％であり、比較例の清浄度（Ｏ１４〜０．
１６％）に比し、本発明合金の清浄度が大幅に改善され
ていることが分かる。また、本発明例の伸びは１０．１
〜１０．７％であり、比較例の伸び（５，１〜５３チ）
に比し、本発明合金の室温伸び特性が大幅に改善されて
いることが分かる０ またＡＪＩ？添加量に着目した場合、本発明例は比較例
の半分の量の１？を添加するだけで所望量のＡ４を合金
に含有させ得ることが分かる。この結果からも、本発明
合金はその清浄度が改善され、その室温伸び特性が改善
されていることを間接的に立証することができる。 以上詳述した如く、真空度が５．０ｍ＋ＩＲＱ以下の脱
ガス溶解によって溶製された本発明合金は、１２００°
Ｃ以上での高温強度、耐酸化性に優れだ一上、室温伸び
特性も極めて優れたものである。従って本発明に係る超
耐熱合金は、優れた室温伸び特性も必要とする超高温用
側熱鋳鋼製品の素材、例えば前述したステンレス鋼等の
焼入ロールの累月のほか、トレイ等の熱処理治具の素材
、スラグの加熱炉、均熱炉に用いられるプッシャタイツ
型炉のライダー金物の累月として最適であり、その工業
的価値は多大である。 代理人　弁理士　宮　崎　新八部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空度が５．０　ｍｍ　Ｈｇ以下の脱ガス溶解に
   よって溶製された、Ｃ：０３〜０６ｑ６．８ｉ　：　１
   ．０チ以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｏｒ：２５〜８５％
   、Ｎｉ：４０〜６０％、Ｗ：８〜１５％、Ａ４　：０．
   ２〜０４％、残部Ｆｅ及び通常の不純物からなる室温伸
   び特性の優れた超耐熱合金。