JPS6126751A - 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】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、１２００℃以上の超高温にてクリープ破断強
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。 〔従来の技術〕 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：０．５％、Ｃｒ：２６％、Ｎｉ：
３５％、Ｃｏ：１５％、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℃
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、１２００℃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（特公昭５２−４９７６２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℃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。 〔発明の目的及びその達成手段の考察〕かかる要望を満
たすべく　、１２００℃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を提供する
ことが本発明の目的である。 上記目的を達成すべく、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（０）→Ｃｏ　（ｇ）・・・・Ｔｌ）そして
かかる脱酸効果が生じるため、耐酸化性に寄与させるべ
く添加するＡｌの量を、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、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。 〔発明の構成〕 かかる知見にもとづいてなされた本発明に係る超耐熱合
金は、真空度が５．ＯｍＨｇ以下の脱ガス溶解によって
溶製された、Ｃ，：Ｏ，３〜０．６％、Ｓ　ｉ　：　１
．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：２５〜３５％
、Ｎｉ：４０〜５５％、ＣＯ：３〜８％、Ｗ：８〜１５
％、　Ａ　Ｊ　：　０．２〜０．４％、残部：Ｆｅ及び
通常の不純物からなっている。 〔作用〕 本発明に係る超耐熱合金は、虐ガス溶解によって溶製さ
れているので、Ａｌ添加量が少なくても充分な量のＡＪ
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にな
る。 〔発明の技術的背景〕 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。 本発明者等が曾て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Ａｌが
添加されている。該Ａβの添加を大気溶解の下に行う場
合、ＡＪの一部がスラグ（／Ｍ２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Ａ
１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
室温伸び特性を劣化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＜　、（１１式に示す反応によって生じる
脱酸効果のため、Ａ１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．ＯｍＨｇ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。 〔本発明合金の成分限定理由〕 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：０．３　〜０．６　　％ Ｃ含有量が０．３％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、０．６％を越える場合にはＣ
ｒ、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りでなく、耐酸化性の
劣化も顕著となる。従ってＣは０．３〜０．６％とした
。なお、０．４〜０．５％の範囲内におさめるのがより
好ましい。 Ｓｉ：１．０％以下 ＳＬは高温強度を阻害する元素であり、１２００℃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１．０％以下のＳｉを
含有させることとした。 Ｍｎ：１．０％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１．０％以下の範囲でＭｎを含有さ也ることとし
た。 Ｃｒ：２５〜３５％ Ｃｒは、２５％より少なければ１２００℃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、３５％
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％の範囲内におさめるのがより好ま
しい。 Ｎｉ：４０〜５５％ 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Ｃｒ、Ｎｉ酸化物耐酸化皮膜を構成し、
基地のオーステナイトを安定化させると共に、Ｗ、’Ｃ
ｒ、Ｃ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ため、Ｎｉは４０〜５５％含
有させることとした。なお４０〜４２％の範囲内におさ
めるのがより好ましい。 ＣＯ：３〜８％ Ｇｏは、上記Ｎｉの一部と置換して含有させることによ
り、Ｃの溶解度を高め、クリープ破断強度を向上させる
ので含有させることとした。但し、その含有量が３％以
下である場合には上記効果が認められない一方、８％以
上である場合にはクリープ破断強度を向上させるものの
耐酸化性を劣化させるので、３〜８％とした。 なお、７〜８％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Ｃｒ、Ｗ
複炭化物の粒界析出による粒界強化を図る上で有効な元
素である。その含有量が８％より少なければ１２００℃
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Ｎｉ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（なるので経済的でない。従っ
てＷは８〜１５％含有させることとした。なお、１２〜
１４％の範囲内におさめることがより好ましい。 ＡＮ：０．２〜０．４％ ＡＪ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℃以上の超高温ではＡｌ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ｊｌの含有量の下限を０．２％とし
たのは、０．２％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０、４％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Ａｆは０．２〜０゜４％とした
が、０．２５〜０．３０％の範囲内であればより好まし
い。 〔実施例〕 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、
磁３及びぬ４は本発明例を、！ｌｈｌ及びぬ２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
４〜０．０５％であり、比較例の清浄度（０，１５〜０
．１７％）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１１．
２〜１１．６％であり、比較例の伸び（５，０〜５．７
％）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。 またＡｌ添加量に着目した場合、本発明例は比較例の半
分の量の／ｌを添加するだけで所望量のＡｌ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。 〔発明の効果〕 以上詳述した如く、真空度が５．ＯｍＨｇ以下の脱ガス
溶解によって溶製された本発明に係る合金は、１２００
℃以上での高温強度、耐酸化性に優れた上、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耐
熱鋳鋼製品の素材、例えば前述したステンレス鋼等の焼
入ロールの素材のほか、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ブツシャタイプ型
炉のライダー金物の素材として最適であり、その工業的
価値は多大である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空度が５．０ｍｍＨｇ以下の脱ガス溶解によっ
   て溶製された、Ｃ：０．３〜０．６％、Ｓｉ：１．０％
   以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：２５〜３５％、Ｎｉ
   ：４０〜５５％、Ｃｏ：３〜８％、Ｗ：８〜１５％、Ａ
   ｌ：０．２〜０．４％、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。