JPS6056039A - 耐応力腐食割れ性にすぐれたΝｉ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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、耐応力腐食割れ性（二すぐれたＮｉ基合金に
係り、更に詳しくは、高温・高圧の純水中で用いられ、
例えば原子カプラント用ジェットポンプビームやバネ材
のような構造部材の材料として好適なＮｉ基合金に関す
る。

〔発明の技術的背景゛とその問題点〕

近時エネルギー消費の増大（＝伴ないエネルギー供給源
の問題が顕在化し、この問題の解決策として原子力の利
用が有望視されている。この原子力エネルギーを有効か
つ安全ｉ二利用するためには、適正な原子カプラントの
建設が不可欠であるがこのために、現在まで１＝各種の
構造材料、とく（二炉内構造材料Ｃ二関する研究がさか
ん（二進められている。

ところで、原子炉内構造物の材料としては、高温強度、
耐食性を有する析出硬化型Ｎｉ基合金、例えばインコネ
ルメ−７５０（商品名；インコ社製）が従来より広く使
用されている。

炉内で使用されている構造部材Ｃ二は、高応力が作用す
る可能性があるとともＣ二、高温、高圧の純水Ｃ二さら
されており、同時に、他の部材と近接して配置されてい
る該部材とすき間を形成している。

このため、構造部材は、高温、高圧の純水による腐食作
用を受け、すき間および高応力Ｃ：よる応力腐食割れ現
象を生じる可能性がある。

一般に応力腐食割れ現象の原因は、引張り応力の存在、
使用環境条件および材料自体の特性という３つの因子に
基づき、かつこれら３因子がある条件で同時（−合致し
たときＣ：発するものであることが知られている。これ
ら因子のうち前二者は、炉内条件で決定されるものであ
り、構造部材Ｃ二は常に作用すると考えられるので、こ
の因子の作用を前提として考えた場合、応力腐食割れを
防止するには、材料自身の応力腐食割れ感受性を低くす
ることが不可欠である。

しかるに、従来使用されている上記インコネルメ−７５
０のような高強度Ｎｉ基合金などでは、必ずしも耐応力
腐食割れ性が充分ではなく、その特性の向上が強く望ま
れていた。

〔発明の目的〕

本発明は上記した問題点を解消し、耐応力腐食割れ性（
二段れた炉内構造部材等の材料として有用なＮｉ基合金
の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明のＮｉ基合金は、重量比で炭素（ｃ）　ｏ、ｏｓ
＊以下、けＩＡ素（Ｓｉ）　０．５％以下、ｖ　ｙ　カ
ｙ　（Ｍｎ　）１．０係以下、クロム（Ｃｒ）　１４．
０〜１７．０％、鉄（Ｆｅ）　５．０−１０．０％、チ
タン（Ｔｉ）２．２５〜２．７５％アルミニウム（ＡＩ
り　０．４０〜１．００チニオブ（Ｎｂ）０．７〜１．
２％カルシウム（Ｃａ）　０．００１〜０．０１　％、
残部ニッケル（Ｎｉ）　オヨび不可避不純物からなるこ
とを特徴とする耐応力腐食割れ性にすぐれた合金である
。

以下（二本発明に係る杏金の組成について説明する。Ｃ
は合金の強度を高めるために必要な元素であり、０．０
１％以上からその効果を発揮する。しかしながら、あｔ
り多量にき有させると、合金の靭性を低下して熱間加工
時に有害な影響を与える。

したがって、その含有量は０．０８％以下とする。なお
、　０．０２〜０．０６　％の範囲が特（二望ましい。

Ｓｉは、合金調整時の脱酸剤として加える元素である。

しかしながら、その含有量が０．５係を超えると得られ
た合金の加工性が劣化してしまう。

Ｍｎは、脱酸、脱硫材として添加するものであるが、そ
の含有量が１．０％が超えると合金調整時（二おける溶
解精錬操作が困難となるためその含有量をｉ、ｏ＊以下
とする。

Ｃｒは合金に耐食性を付与する重要な元素であり、特（
＝原子炉内で使用される合金として高温、高圧の純水（
二対して、その耐食性を１４％以上の含有が必要である
。しかしながら多量の含有は、加工性が劣下することか
ら１７％までとした。

Ｆｅは、合金の熱間加工性の向上に寄与する元素であっ
て、その量が５係未満ではその効果が充分では々く、又
、多量の含有は、耐食性を低下させること、Ｌａｖｅｓ
相などの有害相を生ずることから１０チまでとした。

Ｔｉ及びＡＩはそれぞれＮｉとの微細彦金属間化合物を
生成して高温強度を高めるために有効彦元素である。Ｔ
ｉ　２．２５　％未満、Ａ１０．４係未満では、その効
果が充分ではなく、また多量の含有は、粗大な金属間化
合物を生成し、靭性、加工性が低下すること７１）らＴ
ｉは２，７５チ以下、ＡＩは１．０饅以下とした。Ｎｂ
はＴｉやＡＩと同様Ｃ′″−Ｎｉと金属間化合物を作り
強度を向上させる元素であるが、０．７係未満ではその
効果が十分でない。また１、２％を越えるとその効果が
飽和するととも（二靭性を害する可能性があるため。

０．７〜１．２　係とした。

Ｃａは、本発明合金の組成における特徴をなす元素であ
り、合金の耐応力腐食割れ比を向上させる効果を発揮す
る。その含有量が０．００１　％未満では耐応力腐食割
れ性の十分な向上が見られず、また０、１％を超えても
効果が飽和してしまうばかり々）、逆に加工性、特に靭
性（二悪影響を与えるので不都合である。

本発明のニッケル基合金は、次のようにして溶製するこ
とができる。

通常の高クロム鋼、あるいは、合金鋳鉄の溶解法と同様
に、まず、高周波誘導炉またはエール式電孤炉（二よっ
てニッケル素材を溶解した後、ここ（二上記した各合金
元素なニッケルアロイ、フェロアロイ、または、単体の
形で上記した組成比となるよう（＝添加して溶解製錬す
る。

本発明のニッケル基合金の溶湯は良好な流動性を備えて
いるため、得られた溶湯を鋳造して本発明の合金インゴ
ットが得られる。このとき、通常の合金鋳鉄（二対する
と同程度の注意を払うだけでよい。また本発明のニッケ
ル基合金は析出硬化型合金であるので、鋳造後、熱処理
を行う前Ｃ二鋳造を行い、所望の形状成型することが望
ましい。その後析出時効拠理を賀なうこと（二より、優
れた機械強度、耐食性耐酸化性、靭性な具備することが
できる。

〔発明の実施例〕

第１表に示し九組成の各檀ニッケル基合金を通常の′ｉ
ｃ空溶解法法（：より製造した。これら、いずれも溶解
精錬後鋳造し、各鋳塊な１１００’ｏ〜１１５０υで加
熱して鍛造比４まで熱間鍛造を施した。ついで各試料（
二ついて、溶体化処理（１１５０℃ｘｌｈ）十二段時効
処理（８５０℃Ｘ２０ｈ＋７０４℃ｘ２０ｈ）の各熱処
理を施した後、低歪速度引張（：よる応力腐食割れ試験
を行った。上記試験の試験条件は、溶存酸素濃度３２Ｐ
Ｐｍ　、温度２９０℃、圧力１００Ｋｐｆ　／ｃｒｌ　
ｏ高温。

高圧純水中でひずみ速度１．ＯｘｌＯ／ｓｅｅ　（：て
行った。

以上の試験結果を第２表（：示した。

Ｃ以下余白） 第　２　表 〔発明の効果〕 本発明のニッケル基合金は、上記の結果から明らかなよ
う（：、従来のニッケル基合金に比べて耐応力腐食割れ
性において優れている。このため様々の基礎材料として
の用途が期待でき、殊に、高温、高圧の純水環境という
苛酷な条件下１：耐える原子カプラントの炉内構造部材
としての用途が挙げられ、その工業的な価値は大である
。

代理人弁理士　則近憲佑（ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量比でｃｏ、ｏｓ＊以下、ＳｉＯ，５％以下Ｍｎ　１
   ．０　％以下、Ｃｒ１４．Ｏ〜１７．０％Ｆ　ｅ　５．
   ０〜１０．０％、Ｔ　１２．２５〜２．７５　％　、　
   ＡＩ！０．４〜１．０　％、Ｎｂ０．７〜１．２％、Ｃ
   ａ０．００１〜０．０１．残部Ｎｉおよび不可避不純物
   からなることを特徴とする耐応力腐食割れ性にすぐれ九
   Ｎｉ基合金。