JPS60165344A - 高クリ−プ破断強度と耐浸炭性を有する耐熱鋳造合金 - Google Patents

高クリ−プ破断強度と耐浸炭性を有する耐熱鋳造合金

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JPS60165344A
JPS60165344A JP2250384A JP2250384A JPS60165344A JP S60165344 A JPS60165344 A JP S60165344A JP 2250384 A JP2250384 A JP 2250384A JP 2250384 A JP2250384 A JP 2250384A JP S60165344 A JPS60165344 A JP S60165344A
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creep rupture
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cast alloy
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誠 高橋
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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】 本発明は、石油化学工業において反応管等に使用する耐
熱鋳造合金、例えばエチレン製造用クランキングチュー
ブに用いる耐熱鋳造合金に関し、更に詳述すれば高温ク
リープ破断強度が大きく、111i、l浸炭性に優れ、
しかも溶接性も良好な耐熱II造金合金関する。
従来、上記クラツキ/クチコーグ等。イイ釈として、N
iやOrを含む耐熱r4i鋼が用いられている。
例えば、AS TM 11K 4 g材(U、4 C−
25Cr−2ONi −44J”e )ヤH1’ 40
4J’(0,40−20−25Or−35Ni−)、又
はo4c−25Or −35Ni −1,5W鋼カ使用
さレテいル。
コノうち、H,K 40材は、700〜1000’cO
7晶度範囲で使用されるのが一般である。その理由は、
鋳造時にオーステナイト中へ固溶する累月中のCが、高
/l’li’を加熱されるとOrと結合し、徽細なカー
バイト゛として分数析出し、史に長時間加護保持さnる
と上記カーバイドは成長粗大化する結果、その状態での
クリープ破断強度は、短時間側データから直線的に外挿
した値より低TTるからである。
また1(P2O月は、f(N40材に比し、N1の含有
量が15%多く、高温域での1耐酸化性、強度又は組織
的安定性の而V(おいて優jしている。しかし、長時間
、K:!、Aに加熱保持さnると、iiK40AIと同
様にクリープ破−[強度か11工、下するという傾向が
あるので、950〜1050℃の温度範囲Vこて常用さ
れる。
史に0.40−25 Cr−35Ni −t5w鋼も、
」1記ttr4o4Jと同等のクリープ破断特性τ有し
ており、950〜1050°Cの温度範囲にて常用され
る。この材料は14P4Q材と異なってWを含有してい
るので、とのWの固溶強化効果によって長時間、高温に
加熱保持された状態でのクリープ破断強度の低[はFI
P40材よりも小さいが、その強度は十分なものではな
い。
また上述した如き耐熱鋳鋼は、いずれも1050〜11
00°Cを越えた温度領域で耐浸W i’l、が劣ると
いう欠点も有している。
従って石油化学工業において反応管等に使用される耐熱
vI造金合金しては、高温領域におけるクリープ破断強
度が大きく、耐浸炭性に優れた材料の開発が望まれてい
る。
更に石油化学工業においてクラッキングチューブ等の反
応管を組み立てるべく連続I!!I[!菅する場合には
、TIGI接、MIG溶]゛&、被覆アーク溶接等のア
ーク溶接が用いられるので、上記反応管等に使用される
耐熱鋳造合金としては良好な溶接性も要求される。
本発明は、かかる要求を充足する1ljt熱鋳造台金を
開発した結果、得られたものであり、高温領域における
クリープ破断強度が大きく、耐浸炭性に優れ、しかも溶
接性も良好な耐熱鋳造合金を提供することを目的とする
本発明に係る高クリープ破断強度の耐浸炭性耐熱鋳造合
金は、C:o、a〜0.55%、si:3.0%以下、
Mn:2.0%以10、P : 0.03 % 以下、
s:o、oa%以下、Cr : 20.0〜30.0%
、Ni:20.0〜40.0%、Δto:g、5〜60
%、W:03〜60%、Ae : 0.02〜0.6%
、13二0.0005〜0.01%金含有する上、Zr
:0.02〜05%及び/又はIll i: o、 0
2〜0.5%を含有し、残部が実質的に■“′eである
次に」二記本発明シ?造合金の成分限定理由について説
明する。
(3:0.3〜0.55% CはNbと結合して粒界に共晶カーバイドを生成し、粒
界破壊抵抗を高める結果、クリープ破断強度を高める。
このためには、特に950°C以上における高クリープ
破断強度を得るためには、少なくとも0.3%を必要と
する。一方、Cが0.55%を越えるとクリープ破断強
度向上への寄与は少なくなる上、Crカーバイドの析出
による脆化の方が大きくなるので、その上限は055%
とした。
Si :3,9%以下 溶解原柑料から少量混入するSiは、溶鋼の流動性を高
めて鋳造性を向上させる」二、脱酸効果を高めるので有
効な元素である。しかし、30%を越えるとクリープ破
断強度に悪彩響を及はずので、その」1限を3.0%と
した。
餅n:2.0%以下 flinは溶湯の脱酸を行い、溶湯中の不純物元素Sを
固定して溶接時の高温割れを防止する元素として有効で
ある。しかし、20%金越えて含有させてもその添加敗
の割には効果が小さいので、その−に限を20%とした
P:0.03%以下 Pの含有量が0.03%を越えると、溶接時の高温割れ
感受性を著しく高めるため、その上限は0.03%とし
た。
s:o、oa%以1゜ SもPと同様、その含有量が003%を越えると、溶接
時の高温割れ感受性を著しく高めるため、その上限を0
.03%とし/ζ。
Cr : 20.0〜30.0% 使用下限温度ニア00″Cの状軽から材料に11it酸
化性、高温強度を与えるためVζは、Crを少なくとも
20.0%含有させる必要がある。史に200%を越え
て含有させる場合、その増加量と共に+#iJ酸化性及
び高温強度が向上するが、300%を越えると、低温域
(900°C以[)において組織的に不安定となり、C
rカーバイド析出による脆化が著しくなるため、その」
1限は30.0%とした。
Ni:20.0〜40.0%′ NiはOr、lI’ eと共にオーステナイト相を形成
し、オーステナイトを安定化させる元素である上、耐酸
化性を向上させ、高温強度を高める元素である。700
°C以上の温度領域において、上記耐酸化性、高温強度
を向」ニさせるためには、Niは少なくとも200%は
必要である。Nj−を200%以」−含有させた場合、
その含有ハにの増加に伴い、耐酸化性、耐浸炭性は向上
し、高温領域における組織(特にカーバイドの凝集度合
)を安定化させる。しかし、400%を越えて含有させ
ても高温強度に対する顕著な効果がないため、その上限
は40.0%とした。
Mo:Q、5〜60% MOはオーステナイト中に固溶し、固溶強化効果がある
。その効果は、M−Qが、0.5%程度含有される状態
から認められ、その含有量の増加と共に大きくなる。し
かし、その含有量が60%を越えると硬化して低温域で
の延性が小さくなり、加=L性、溶接性も悪化する。従
ってMoは05〜60%とした。
W−03〜60% Wはオーステナイト中に固浴し、固溶強化効果がある。
その効果は、Wが0.3%程度含有される状態から認め
られ、その含有−歌の増加と共に大きくなる。しかし、
その含有量が60%を越えると硬化して低温域での延性
が小さくなり、加工性、溶接性も悪化する。従ってWは
0.3〜60%とした。
A6:o、o2〜0.6% AIのクリープ破断強度向上に対する効果は小さく、む
しろAdが0.6%を越えると室温における延性に対し
て悪影響を及はすので、Alの」1限は0.6%以下と
した。一方、Aβが0.02%以」二含有されると、高
温に加熱された状態にて表面皮膜を生成し、浸炭雰囲気
中のCの拡散を防止するため、耐浸炭性が向」−する。
従ってその「限は0.02%とした。
B:0.0O05〜0.01% Bはオーステナイト中に生成する二次炭化物の成長を抑
制し、りIJ −7)破断強度向」二に寄与する。
その効果は0.0005%から認められるが、0.01
%を越えると溶接性に悪影響を及はすので、0.000
5〜001%をBの許容範囲とした。
次にZrとTiについて述べる。Zrはその量と共にク
リープ破断強度が向上する。一方、Tiは再加熱によっ
てオーステナイト中に生成するOrカーバイドの成長粗
大化を遅延させ、クリープ破断強度を向上させる。いず
れの元素も、002〜05%含有されていると上記クリ
ープ破断強度の向上効果が認められる。従って本発明に
係る鋳造合金は、Zr:0.02〜05%及び/又は′
1耳0.02〜0.5%を含有させることとした。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。
高周波誘導溶解炉を用い、第1表に月くす如き成分組成
を有する鋳鋼を各種溶製した。第1表中、届1〜五3は
本発明材に相当し、各種試験用素材として溶製したもの
であり、また應4は本発明材に相当するが、溶接用フィ
ラーワイヤ調製用素材として溶製したものである。更に
第1表中、届11〜届13は従来材に相当し、各試験用
素材として溶製したものであり、またj614は従来材
に相当するが、溶接用フィラーワイヤ調製用素材として
溶製したものである。
」二記鐙鋼に遠心カシI造をイボして外径138mmX
肉厚215mmX長さ520 mmの鋳鋼管を得、夫々
から試験片を調製し、クリープ破断強度試験及び耐浸炭
性試験を行った。−上記クリープ破断試験は、本発明材
と従来AAとを比較すること、及び本発明材の溶接性を
検it”lするために溶接母材と溶接継手部とを比較す
ることの二つの目的の下に実施した。
なお、」1記溶接性継手を得るための溶接法としては、
手動TIG溶接(下向き溶接)を用いた。
即ち、第1表のA8又はA18からなるFJ材に所定の
開先加工(開先角:20°)を施し、該母料を突き合わ
せだ上、第1表のA4又は414からなる材料を切シ出
して伸展せしめたフィラーワイヤを用いて所定の溶接条
件(溶接電流: 100〜150A、溶接電圧:14〜
18V1溶接速度55〜7、5 m /分)にて手動’
T I G溶接を行い、」1記溶接継手を得た。
クリープ破断試験は、JISZ2272の規定に基づい
て行った(試験温度:1088°C)。寸だ耐浸炭性試
験としては、試片(直径12rIm×長さ60朋)を固
定浸炭剤(デグサKG30)中に温度1100°Cで3
00時間保持した後、試片表面から025騎ピッチで切
粉を採取して化学分析を行い、表面から1門の位置にお
ける炭素増量をめ、これによって耐浸炭性を評価する方
法を用いた。
各試験結果を第1図(従来材のクリープ破断特性)、第
2図(本発明材のクリープ破断特性)、第3図(本発明
利溶接継手部のクリープ破断特性)、第2表(耐浸炭性
比較試験結果)に示す。なお、第1図には従来月溶接継
手部のクリープ破断特性も併せて図示した。
第 2 表 該試験結果より、従来材の長時間側のクリープ破断強度
は短時間側データから直線的に外挿しだ値より低下して
いる(第1図参照)にも拘らず、本発明材の長時間側の
クリープ破断強度は従来材のように低下していない(第
2図参照)ことが分かる。捷だ従来材の溶接継手部は母
相に比して約lθ%の強度低下を示しているが(第1図
参照)、本発明IAの溶接継手部は母相と同等の強度を
有しており、本発明Hの溶接性が良好なことが分かつ七
〇更に1耐浸炭性 に関しても本発明材は、表向う)ら
1胴の位置における炭素増量が、従来材に比〜て50%
以下となっており(第2表参照)、火車に面1浸炭1生
が改良されていることが分かった。
以上詳述したように、本発明の耐熱鋳造合金はで来のN
iやOrを含む耐熱鋳W4等に比し高温置載におけるク
リープ破断強度が大きく、耐浸炭」三に優れ、しかも溶
接性も良好な拐料であるので、石油化学工業において用
いられるクラッキンクチュープの材料として醋適である
ほか、リフオーマ−チューブ、チューブサポート等の4
1料としてIUi用することができる。また各種鉄鋼関
連1役u1ノ部(A、例、t ハハースローラ、ラジア
ントチューブ、熱処理用トレイ等の月別としても(冨め
て有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来材のクリープ破断特性を示1−クラブ、第
2図は本発明材のクリープ破断特性ご示すグラフ、第3
図は本発明材の溶接継手部のクリーデ破断特性を母料と
比較して示したグラフである。 代理人 弁理士 宮 崎 新へ部 植曲蛸藺(Hrs) 腋時時藺(Hrs)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) C:03〜0.55%、Si:3.Q%以下、
    Mn:2.Q%以下、p:o、oa%以下、S:0.0
    3%以下、Cr : 20.0〜30.0%、Ni:2
    00〜40.0%、Mo:Q、5〜60%、W:0.3
    〜60%、A#:0.02〜06%、I3:0.000
    5〜0.01%を含有する上、Zr:002〜05%及
    び/又はTi : 0.02〜05%を含有し、残部が
    実質的にFeである高クリープ破断強度の耐浸炭性耐熱
    祷造合金。
JP2250384A 1984-02-08 1984-02-08 高クリ−プ破断強度と耐浸炭性を有する耐熱鋳造合金 Granted JPS60165344A (ja)

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JPH022942B2 JPH022942B2 (ja) 1990-01-19

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01152238A (ja) * 1987-12-10 1989-06-14 Kubota Ltd 耐浸炭性にすぐれる耐熱合金
JPH01152245A (ja) * 1987-12-10 1989-06-14 Kubota Ltd 耐浸炭性にすぐれる耐熱合金
JPH03111537A (ja) * 1989-09-26 1991-05-13 Kubota Corp 耐浸炭性耐熱合金

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01152238A (ja) * 1987-12-10 1989-06-14 Kubota Ltd 耐浸炭性にすぐれる耐熱合金
JPH01152245A (ja) * 1987-12-10 1989-06-14 Kubota Ltd 耐浸炭性にすぐれる耐熱合金
JPH03111537A (ja) * 1989-09-26 1991-05-13 Kubota Corp 耐浸炭性耐熱合金

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