JPS61127851A - ステンレス鋼合金 - 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】 （発明の分野） 本発明は原子核実験（操業）における部品として用いる
のに特に適したクロム−ニッケルーシリコン鋼に関する
ものである。より具体的には、本発明は摩耗及び工学上
の諸特性を最適に組合せたものを得られるように合金化
された鋼に関するものである。

（背景及び従来技術） 核ｔＩＭ設の設計及び建設には重要な金属部品に関しで
ある種の高度に特殊化された工学特性を組合せたものを
使用する必要がある。前記合金は例えば短かい半減期、
放ｇＡｒ＃、損傷に対する耐性及びその類いのような好
ましい核特性を含む高度の機械的、化学的及び物理的諸
性性を備えなければならない。

当業界においては幾つかのこれらの物性及び特性を提供
する多くの合金を入手することが出来る。

しかしながら、核グレード鋼として用いるのに最適の組
合せ特性を得られる鋼は知られていない。

例えば米国特許第１．７９０．１７７号は多くの用途に
向くと考えられるある種の合金鋼を開示している。これ
らの鉄基合金は表１に示すようにクローム、ニッケル、
シリコン及び炭素を必要合金元素として含んでいる。特
許量の合金は重要な核設備の部品として用いるのには最
適の組合せ特性を備えていない。

（発明の目的） 本発明の主たる目的は特に核設備における重要部品とし
て用いるのに顕著に適した合金鋼を提供することである
。

本発明の別の目的は所要の最適組合せ特性を備えた合金
鋼を安価に提供することである。

他の目的は以下に引続く議論及びデータから明らかとな
るであろう。

（発明の要約） 表１は本発明の合金の組成範囲並びに米国特許第１，７
９０．１７７号に開示された組成範囲及びある種の実験
的従来技術合金の組成筒［１１を示している。合金成分
の残余は鉄及びこのクラスの合金において見受けられる
通常の不純物からなっている。前記不純物の殆んどは合
金元素又は処理段階からの付随的残留物とすることが出
来る。これら不純物の幾つかは有利であり、幾つかは無
害であり、幾つかはこのクラスの鉄基合金について当業
界において有害であるとされているものである。

本合金においては米国特許 第１，７９０，１７７号に定義された諸性性を提供する
ためにクローム、ニッケル、シリコン及び炭素が存在す
る。

クロームは２５％を超えてはならない。２５％より多い
クローム含有量は当該合金の延性を減少させ、従って熱
間及び冷間加工特性を劣化させる。

十分な程度の耐蝕性を与えるため本合金においては少な
くとも１５％のクロームが存在しなければならない。

ニッケルは本合金が体心立方遷移を起すことを保護して
いる。ニッケルが少な過ぎると、この保護効果が得られ
ないと考えられる。ニッケル量が多過ぎると、ＳＦＥ　
（積層欠陥エネルギ）に影響が及びマトリックスの変形
及び破壊特性が変化してしまうと考えられる。５〜１５
％の含有量が十分なバランスを保持するが、最良の結果
を得るためには約７〜１３％の含有量が好ましい。

シリコンは２．７〜５゜５％の範囲内で存在しなければ
ならない。これより含有量が低くなると、Ｉ造及び溶接
作業において十分な流動性が得られない。５．５％を超
える含有ｍの場合にはマトリックス内に過度の金属間化
合物が生成され易くなる。

強度を与えるために炭素は１％を超えて存在しなければ
ならないが、３％を超える含有けは許容出来ない脆性を
もたらす。

（炭素、シリコンの）組成変化は有用な加工製品へと熱
間及び／又は冷間加工することの出来る合金を得るべく
当業者の技能範囲内で調整することが可能である。

ニオブ及びバナジウムはクロームが炭素と結合してマト
リックスを弱化せしめるのを防止するために５％を超え
て存在しなければならない。１５％を超えると、特性を
変える固溶体が生ずる。６〜１２％が最適の利点を得る
ために好まれる。

コバルトは核操業の物品として用いる場合には本発明の
合金に必要とされない。コバルトの核特性の故に（放射
能及び長半減寿命の故に）コバルト含有量は１゜５％を
超えないように制限されるべきであり、好ましくは通常
このクラスの合金に見られる付随元素として１．０％を
超えないように制限されるべきである。

窒素は本発明の合金においては０．１５％を超えないよ
うコントロールされなければならない。

含有量が０．１５％を超えると窒化物の含有量が過度と
なるか及び／又は延性が過度に減少する結果となる。

（実験的テスト） 表１に掲載した実験合金（複数）が米国特許第４．４５
８，７４１号に基本的に開示される揮発鋳造プロレスに
より製造された。合金化及び鋳造作業に関連する問題点
は特に認められなかった。

多くの場合、テスト試片は２層の堆積物を１０２０グレ
ードの鉄基体に堆積させ、未希釈堆積物を冷却した銅ブ
ロツク上に堆積させるガスタングスデンアーク溶接プロ
セスを用いることにより容易に準備することが、出来た
。

前記合金の硬度試験を標準のロックウェル硬度試験材に
より行った。表２に示すこれらの試験結果によりと、一
般的に言って、硬度の値は合金５２を除けば全合金にお
いて基本的には同一であった。この結果はこれらの合金
の組成が大幅に異なることを考えると幾分予想外である
。合金５２の例外的硬度の理由は、ニオブ及びバナジウ
ムの含有量の故に複雑な炭化物が形成されたことに帰す
ことが出来よう。かくて、ニオブ及びバナジウムを含有
させることは高い硬度が要求される時には好ましいこと
である。

表　　２ １２８　　　　４４．０ １４４　　　　４３、５ ５１　　　　４０、５ ５２　　　　５３、１ ８４　　　　４３、０ 合金１４４及び５１については非切欠き試験片を用いシ
ャルピー衝撃試験を行なった。結果は表３に示す。

表　　３ 合　金　衝撃強度−ジュール−フィート・ボンド１４４
　　　　　　４．０　　　　３．０５１　　　　　５゜
５　　　４．１ 本発明の合金５１は米国特許 第１，７９０，１７７号の好ましい合金である合金１４
４よりも高い衝撃強度を備えている。このクラスの標準
の既知の合金が合金１４４に類似の！！ｉＩ！強度を備
えているという結果は興味深い。

前記実験合金に対して一連のアブレーションテストが行
なわれた。材料試験のためのアメリカ学会（ＡＩＩｌｅ
ｒｉｃａｎ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ
）Ｉａｔｅｒｉａｌｓ）、ＡＳＴＭテストＧ６５によっ
て記載されている周知の「屹砂ゴムホイールテスト」が
用いられた。

テスト結果を表４に示すが、値は１３．６Ｋｇのテスト
荷重及び２．ＯＯＯｒｐｍのゴムホイール回転数による
ものである。

表　　４ 実験合金の耐アブレーション特性 合　金　　　　　　　体積損失−ｍｍ３１２８　　　　
　　　　　　　　８１　。９１４４８５．８ ８４　　　　　　　　　　　　８９．６５１　　　　　
　　　　　　６２．０ ５２　　　　　　　　　　　４０．８ 本発明の合金５１及び５２は最も低い体１？４調失値を
示している。合金５２より効率的なアブレーションに抵
抗するのは、多分ニオブ及びバナジウムが組合されて含
有されているからと思われる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）核設備内の部品として用いるのに適したステンレ
   ス鋼合金であつて、重量％であらわして、基本的に、１
   ５から２５を超えないクロームと、５〜１５のニッケル
   と、２．７〜５．５のシリコンと、１〜３の炭素と、５
   〜１５のニオブ＋バナジウムと、０．１５迄の窒素と、
   １．５迄のコバルトと、鉄＋不純物の残余成分からなる
   合金。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の合金おいて、クロ
   ームが１７〜２２、ニッケルが７〜１３、シリコンが３
   〜５．５、炭素が１．５〜２．５、ニオブ＋バナジウム
   が６〜１２、窒素が０．１迄であることを特徴とする合
   金。
3. （３）特許請求の範囲第１項に記載の合金において、ク
   ロームが約２０、ニッケルが約１０、シリコンが約５．
   ０、炭素が約１．５、ニオブ＋バナジウムが約８、窒素
   が約０．０５であることを特徴とする合金。
4. （４）特許請求の範囲第１項に記載の合金において、ク
   ロームが約２０、ニッケルが約１０．５、シリコンが約
   ５、炭素が約１．７、ニオブが約７．５、窒素が約０．
   ０６、及びコバルトが１．０よりも少ないことを特徴と
   する合金。
5. （５）特許請求の範囲第４項に記載の合金において、ニ
   オブが約３．７５、及びバナジウムが約５であることを
   特徴とする合金。
6. （６）特許請求の範囲第１項に記載の合金でコーティン
   グされた、核設備内部品として用いる製造品。
7. （７）鋳造品、溶接品、表面硬化材、粉末、加工品又は
   粉末冶金部品の形態をなす、特許請求の範囲第１項に記
   載の合金。