JPS6138256B2 - - Google Patents
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- JPS6138256B2 JPS6138256B2 JP57076908A JP7690882A JPS6138256B2 JP S6138256 B2 JPS6138256 B2 JP S6138256B2 JP 57076908 A JP57076908 A JP 57076908A JP 7690882 A JP7690882 A JP 7690882A JP S6138256 B2 JPS6138256 B2 JP S6138256B2
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- alloy
- carburization
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Description
本発明は、高温時効延性、耐浸炭性等にすぐれ
た耐熱鋳造合金に関する。 従来、石油化学工業用エチレンクラツキングチ
ユーブやリフオーマチユーブ材料として
ASTMHK40材（0.4C−25Cr−20Ni−Fe）HP40
材（0.4C−25Cr−35Ni−Fe）、あるいはHP40材
に少量のNbが添加されたHP40改良材が使用され
ている。 HK40材は、1000℃以下で使用されるリフオー
マチユーブとしては長時間の使用実績を有する
が、1000℃をこえる高温域では、チユーブ内面の
浸炭が加速されるため早期にチユーブの取替を余
儀なくされることも少くない。また、800〜900℃
の低温域で使用される場合には、高温時効により
オーステナイト基地中に微細な二次炭化物が多数
分散析出するため、高温強度、特にクリープ破断
強度の高いものとなるが、その反面クリープ延性
や低温域での引張延性が低下し、従つて熱疲労や
熱衝撃破壊に対する抵抗性が弱くなるという欠点
がある。 HP40材は、1050℃程度までの使用温度であれ
ば、充分な耐浸炭抵抗を有するが、それをこえる
温度で使用すると浸炭が加速される傾向がある。
また、低温域（800〜900℃）で使用すると、上記
HK40材と同様にクリープ延性や低温域での引張
延性が低下する欠点がある。 一方、HP40改良材は、1100℃程度までの温度
域において、HP40材よりすぐれた耐浸炭性を示
すが、低温域での引張延性等が不足することは前
記HK40材やHP40材と同様である。 上記のような特性のために、従来材は、その使
用条件により、高温域用途（1000℃以上）とそれ
以下の低温域用途とに区別して使用されるのが通
例であり、装置設計上の煩らわしさや取替・修理
用に多種類のスペア在庫を余儀なくされている。 本発明は、上記のような使用条件による用途の
制約を解消し、温度800〜1100℃の広い温度域に
おいて使用することのできる耐熱鋳造合金を提供
する。 本発明の耐熱鋳造合金は、C0.11〜0.25％（重
量％、以下同じ）、Si0.3〜1.5％、Mn2.0％以下、
Cr23〜28％、Ni30〜40％、Nb0.5〜2.0％、Al
0.08〜0.5％、N0.08％以下、残部実質的にFeから
なり、800〜1100℃の温度域での使用に対し、、高
温時効後の延性および耐浸炭性等にすぐれるもの
である。 以下、本発明の成分限定理由について説明す
る。 Ｃ：0.11〜0.25％ Ｃはこの種の耐熱鋳造合金のクリープ破断強度
の向上に有効な元素である。本発明は使用温度
800℃以上を目的としており、この温度域で充分
なクリープ破断寿命を与えるために、Ｃ含有量の
下限を0.11％とする。Ｃ含有量の増加とともにク
リープ破断寿命は向上するが、その反面低温域
（800〜900℃）での時効後の延性の低下を伴なう
ので、その時効後の延性を確保するために0.25％
を上限とする。 Si：0.3〜1.5％ Siは、製鋼時の合金溶湯の脱酸および鋳造時の
湯流れを良好にするのに必要であるほか、耐浸炭
性の向上に有効な元素である。通常、溶解原材料
から0.25％前後混入するが、充分な脱酸効果と耐
浸炭性を与えるには0.3％以上が必要である。こ
れらの効果は含有量の増加とともに向上するが、
その反面時効後の延性が低下し、特に低温域
（800〜900℃）において顕著となるので、1.5％を
上限とする。 Mn：2.0％以下 Mnは合金溶湯の脱酸剤および不純物元素であ
るＳを固定無害化するための元素として添加され
るが、含有量が2.0％をこえるとその効果はほぼ
飽和し、また温度1100℃付近での耐酸化性の低下
を伴うので、上限を2.0％とする。 Cr：23〜28％ Crは、耐酸化性および高温強度を付与するた
めの有効な元素である。その含有量が23％に満た
ないと、温度1100℃までの高温使用に対する耐酸
化性および高温強度がやや乏しく、一方28％をこ
えると、Cr炭化物の析出に伴う時効後の延性低
下が大きくなる。よつて、Cr含有量は23〜28％
とする。 Ni：30〜40％ Niは、オーステナイト相を安定化し、耐酸化
性、高温強度および耐浸炭性等を高めるための必
須の元素である。温度1100℃までの高温使用を考
慮すると、少くとも30％の含有量を必要とする。
ただし、40％をこえても、上記諸効果の向上割合
は小さい。よつて、30〜40％とする。 Nb：0.5〜2.0％ Nbは、合金の凝固過程でＣと結合し、網目状
のNbCとして晶出することによりクリープ破断強
度を高める。また、このことは、加熱使用下での
Cr炭化物の析出を抑制し、時効後の延性低下の
防止効果をもたらす。これらの効果は0.5％以上
で得られるが、多量に添加すると脆化を招くの
で、2.0％を上限とする。 Ｎ：0.08％以下 Ｎは、Ｃと同じく侵入型固溶元素であり、高温
強度の改善に有効である。ただし、低温域（800
〜900℃）での時効後の延性の低下を伴うので、
0.08％を上限とする。 Al：0.08〜0.5％ Alは、耐浸炭性および耐酸化抵抗の向上に顕
著な効果を有する。その効果は含有量0.03％以上
で認められ、0.08％以上において顕著となり、含
有量の増加に従つて向上する。しかしながら、
0.5％をこえると、Al酸化物（Al2O3）の量が増
え、鋳造時に該酸化物の巻込みにより鋳造品の品
質が劣化するのみならず、構造材料として必要な
溶接性が著しく損なわれる。よつて、0.08〜0.5
％とする。 Ｐ、Ｓ、その他、合金溶製技術上、不可避的に
混入する不純物元素は、むろん可及的に少いこと
が望ましいが、この種の合金に通常許容される範
囲内であればよい。例えば、ＰおよびＳはそれぞ
れ0.03％以下とする。 次に、本発明耐熱鋳造合金の諸特性を実施例に
より具体的に説明する。 実施例 高周波誘導炉にて、第１表に示す各成分組成の
合金35Kgを溶製し、遠心鋳造により、外径135mm
−肉厚20mm−長さ520mmの管体を鋳造した。各遠
心鋳造管より試験片を採取し、それぞれについ
て、温度850℃−1000時間の時効処理後の室温引
張延性、および耐浸炭性比較試験を行つた。 引張試験は、平行部径8.75mm−標点間距距35mm
の試験片にて行なつた。また、耐浸炭性実験は、
遠心鋳造管より調製した直径10mm−長さ60mmの円
柱状試験片を固形浸炭剤（デグサ社製「KG30」）
とともにチユーブ内にパツクし、1100℃の電気炉
内で300時間強制浸炭を行つたのち、該試験片の
表面から深さ１mmの位置で切粉を採取し、Ｃ分析
によりＣ増加量を測定した。各試験結果を第２表
に示す。 なお、供試材No.1〜５は本発明材、No.10〜20
は比較材である。比較材の成分組成を本発明の規
定と比較すれば、No.10〜12はいづれもAlを含有
せず、かつNo.10はＣ含有量が過多、No.11はSi含
有量が過多であり、No.13と14はそれぞれNb含有
量が過少および過多、No.15はＮ含有量が過多、
No.16と17はそれぞれCr含有量が過多および過少
の合金である。また、No.18はHK40材、No.19は
HP40材、No.20はHP40改良材に相当し、いづれ
もAlを含有せず、かつＣ含有量が本発明の上限
規定から大きく逸脱してるほか、No.18と19はNb
を含有しない点等においても本発明合金と異な
る。
た耐熱鋳造合金に関する。 従来、石油化学工業用エチレンクラツキングチ
ユーブやリフオーマチユーブ材料として
ASTMHK40材（0.4C−25Cr−20Ni−Fe）HP40
材（0.4C−25Cr−35Ni−Fe）、あるいはHP40材
に少量のNbが添加されたHP40改良材が使用され
ている。 HK40材は、1000℃以下で使用されるリフオー
マチユーブとしては長時間の使用実績を有する
が、1000℃をこえる高温域では、チユーブ内面の
浸炭が加速されるため早期にチユーブの取替を余
儀なくされることも少くない。また、800〜900℃
の低温域で使用される場合には、高温時効により
オーステナイト基地中に微細な二次炭化物が多数
分散析出するため、高温強度、特にクリープ破断
強度の高いものとなるが、その反面クリープ延性
や低温域での引張延性が低下し、従つて熱疲労や
熱衝撃破壊に対する抵抗性が弱くなるという欠点
がある。 HP40材は、1050℃程度までの使用温度であれ
ば、充分な耐浸炭抵抗を有するが、それをこえる
温度で使用すると浸炭が加速される傾向がある。
また、低温域（800〜900℃）で使用すると、上記
HK40材と同様にクリープ延性や低温域での引張
延性が低下する欠点がある。 一方、HP40改良材は、1100℃程度までの温度
域において、HP40材よりすぐれた耐浸炭性を示
すが、低温域での引張延性等が不足することは前
記HK40材やHP40材と同様である。 上記のような特性のために、従来材は、その使
用条件により、高温域用途（1000℃以上）とそれ
以下の低温域用途とに区別して使用されるのが通
例であり、装置設計上の煩らわしさや取替・修理
用に多種類のスペア在庫を余儀なくされている。 本発明は、上記のような使用条件による用途の
制約を解消し、温度800〜1100℃の広い温度域に
おいて使用することのできる耐熱鋳造合金を提供
する。 本発明の耐熱鋳造合金は、C0.11〜0.25％（重
量％、以下同じ）、Si0.3〜1.5％、Mn2.0％以下、
Cr23〜28％、Ni30〜40％、Nb0.5〜2.0％、Al
0.08〜0.5％、N0.08％以下、残部実質的にFeから
なり、800〜1100℃の温度域での使用に対し、、高
温時効後の延性および耐浸炭性等にすぐれるもの
である。 以下、本発明の成分限定理由について説明す
る。 Ｃ：0.11〜0.25％ Ｃはこの種の耐熱鋳造合金のクリープ破断強度
の向上に有効な元素である。本発明は使用温度
800℃以上を目的としており、この温度域で充分
なクリープ破断寿命を与えるために、Ｃ含有量の
下限を0.11％とする。Ｃ含有量の増加とともにク
リープ破断寿命は向上するが、その反面低温域
（800〜900℃）での時効後の延性の低下を伴なう
ので、その時効後の延性を確保するために0.25％
を上限とする。 Si：0.3〜1.5％ Siは、製鋼時の合金溶湯の脱酸および鋳造時の
湯流れを良好にするのに必要であるほか、耐浸炭
性の向上に有効な元素である。通常、溶解原材料
から0.25％前後混入するが、充分な脱酸効果と耐
浸炭性を与えるには0.3％以上が必要である。こ
れらの効果は含有量の増加とともに向上するが、
その反面時効後の延性が低下し、特に低温域
（800〜900℃）において顕著となるので、1.5％を
上限とする。 Mn：2.0％以下 Mnは合金溶湯の脱酸剤および不純物元素であ
るＳを固定無害化するための元素として添加され
るが、含有量が2.0％をこえるとその効果はほぼ
飽和し、また温度1100℃付近での耐酸化性の低下
を伴うので、上限を2.0％とする。 Cr：23〜28％ Crは、耐酸化性および高温強度を付与するた
めの有効な元素である。その含有量が23％に満た
ないと、温度1100℃までの高温使用に対する耐酸
化性および高温強度がやや乏しく、一方28％をこ
えると、Cr炭化物の析出に伴う時効後の延性低
下が大きくなる。よつて、Cr含有量は23〜28％
とする。 Ni：30〜40％ Niは、オーステナイト相を安定化し、耐酸化
性、高温強度および耐浸炭性等を高めるための必
須の元素である。温度1100℃までの高温使用を考
慮すると、少くとも30％の含有量を必要とする。
ただし、40％をこえても、上記諸効果の向上割合
は小さい。よつて、30〜40％とする。 Nb：0.5〜2.0％ Nbは、合金の凝固過程でＣと結合し、網目状
のNbCとして晶出することによりクリープ破断強
度を高める。また、このことは、加熱使用下での
Cr炭化物の析出を抑制し、時効後の延性低下の
防止効果をもたらす。これらの効果は0.5％以上
で得られるが、多量に添加すると脆化を招くの
で、2.0％を上限とする。 Ｎ：0.08％以下 Ｎは、Ｃと同じく侵入型固溶元素であり、高温
強度の改善に有効である。ただし、低温域（800
〜900℃）での時効後の延性の低下を伴うので、
0.08％を上限とする。 Al：0.08〜0.5％ Alは、耐浸炭性および耐酸化抵抗の向上に顕
著な効果を有する。その効果は含有量0.03％以上
で認められ、0.08％以上において顕著となり、含
有量の増加に従つて向上する。しかしながら、
0.5％をこえると、Al酸化物（Al2O3）の量が増
え、鋳造時に該酸化物の巻込みにより鋳造品の品
質が劣化するのみならず、構造材料として必要な
溶接性が著しく損なわれる。よつて、0.08〜0.5
％とする。 Ｐ、Ｓ、その他、合金溶製技術上、不可避的に
混入する不純物元素は、むろん可及的に少いこと
が望ましいが、この種の合金に通常許容される範
囲内であればよい。例えば、ＰおよびＳはそれぞ
れ0.03％以下とする。 次に、本発明耐熱鋳造合金の諸特性を実施例に
より具体的に説明する。 実施例 高周波誘導炉にて、第１表に示す各成分組成の
合金35Kgを溶製し、遠心鋳造により、外径135mm
−肉厚20mm−長さ520mmの管体を鋳造した。各遠
心鋳造管より試験片を採取し、それぞれについ
て、温度850℃−1000時間の時効処理後の室温引
張延性、および耐浸炭性比較試験を行つた。 引張試験は、平行部径8.75mm−標点間距距35mm
の試験片にて行なつた。また、耐浸炭性実験は、
遠心鋳造管より調製した直径10mm−長さ60mmの円
柱状試験片を固形浸炭剤（デグサ社製「KG30」）
とともにチユーブ内にパツクし、1100℃の電気炉
内で300時間強制浸炭を行つたのち、該試験片の
表面から深さ１mmの位置で切粉を採取し、Ｃ分析
によりＣ増加量を測定した。各試験結果を第２表
に示す。 なお、供試材No.1〜５は本発明材、No.10〜20
は比較材である。比較材の成分組成を本発明の規
定と比較すれば、No.10〜12はいづれもAlを含有
せず、かつNo.10はＣ含有量が過多、No.11はSi含
有量が過多であり、No.13と14はそれぞれNb含有
量が過少および過多、No.15はＮ含有量が過多、
No.16と17はそれぞれCr含有量が過多および過少
の合金である。また、No.18はHK40材、No.19は
HP40材、No.20はHP40改良材に相当し、いづれ
もAlを含有せず、かつＣ含有量が本発明の上限
規定から大きく逸脱してるほか、No.18と19はNb
を含有しない点等においても本発明合金と異な
る。
【表】
【表】
前記第２表に示されるように、本発明合金は時
効後の延性が高く、またＣ増加量もわずかで、耐
浸炭性にすぐれることが判る。従来材のHK40
（No.18）は時効後の延性および耐浸炭性のいづ
れも劣る。HP系材（No.19および20）は上記
No.18より耐浸炭性は良いが、時効後の延性に乏
しい。その他の比較材についてみると、高Ｃ量の
No.10と高SiのNo.11は時効後の延性の向上は殆ん
ど認められず、Ｃ量を低下させたNo.12は時効後
の延性は良好であるが、耐浸炭性に劣る。また、
Alを含有させたNo.13〜16は、本発明合金にほぼ
近い耐浸炭性を有するが、いづれも時効後の延性
が不十分である。なお、No.17はCr量を低減した
もので、時効後の延性にすぐれるが、Alを含有
するにもかかわらず、耐浸炭性に劣る。 これらの結果から、比較材はいづれも本発明合
金の特性に及ばず、本発明による成分組成のすべ
ての規定を満たすことによつてはじめて、すぐれ
た時効延性と耐浸炭性とを具備することがわか
る。 以上のように、本発明に係る耐熱鋳造合金は、
1100℃という高温度においても卓越した耐浸炭性
を有し、また800〜900℃の低温域における繰返し
熱応力の作用する条件下にも従来材では得られな
い安定性と耐久性を保証するものである。従つ
て、石油化学工業用クラツキングチユーブ、リフ
オーマチユーブ、チユーブサポートなどをはじ
め、鉄鋼関連設備におけるハースロールやラジア
ントチユーブなど、要するに800〜1100℃の広い
温度域における時効延性と耐浸炭性とが要求され
る高温装置部材として好適である。
効後の延性が高く、またＣ増加量もわずかで、耐
浸炭性にすぐれることが判る。従来材のHK40
（No.18）は時効後の延性および耐浸炭性のいづ
れも劣る。HP系材（No.19および20）は上記
No.18より耐浸炭性は良いが、時効後の延性に乏
しい。その他の比較材についてみると、高Ｃ量の
No.10と高SiのNo.11は時効後の延性の向上は殆ん
ど認められず、Ｃ量を低下させたNo.12は時効後
の延性は良好であるが、耐浸炭性に劣る。また、
Alを含有させたNo.13〜16は、本発明合金にほぼ
近い耐浸炭性を有するが、いづれも時効後の延性
が不十分である。なお、No.17はCr量を低減した
もので、時効後の延性にすぐれるが、Alを含有
するにもかかわらず、耐浸炭性に劣る。 これらの結果から、比較材はいづれも本発明合
金の特性に及ばず、本発明による成分組成のすべ
ての規定を満たすことによつてはじめて、すぐれ
た時効延性と耐浸炭性とを具備することがわか
る。 以上のように、本発明に係る耐熱鋳造合金は、
1100℃という高温度においても卓越した耐浸炭性
を有し、また800〜900℃の低温域における繰返し
熱応力の作用する条件下にも従来材では得られな
い安定性と耐久性を保証するものである。従つ
て、石油化学工業用クラツキングチユーブ、リフ
オーマチユーブ、チユーブサポートなどをはじ
め、鉄鋼関連設備におけるハースロールやラジア
ントチユーブなど、要するに800〜1100℃の広い
温度域における時効延性と耐浸炭性とが要求され
る高温装置部材として好適である。
Claims (1)
- １ C0.11〜0.25％（重量％、以下同じ）、Si0.3
〜1.5％、Mn2.0％以下、Cr23〜28％、Ni30〜40
％、Nb0.5〜2.0％、Al 0.08〜0.5％、N0.08％以
下、残部実質的にFeからなる高温時効延性およ
び耐浸炭性にすぐれた耐熱鋳造合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7690882A JPS58193349A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 高温時効延性および耐浸炭性にすぐれた耐熱鋳造合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7690882A JPS58193349A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 高温時効延性および耐浸炭性にすぐれた耐熱鋳造合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58193349A JPS58193349A (ja) | 1983-11-11 |
| JPS6138256B2 true JPS6138256B2 (ja) | 1986-08-28 |
Family
ID=13618770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7690882A Granted JPS58193349A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 高温時効延性および耐浸炭性にすぐれた耐熱鋳造合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58193349A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62227840A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-06 | Miyama Kogyo Kk | ウインドワイパの凍結防止装置 |
| JPH0360460U (ja) * | 1989-10-12 | 1991-06-13 | ||
| JPH0737835U (ja) * | 1993-12-20 | 1995-07-14 | 修 水川 | 発熱ワイパー |
-
1982
- 1982-05-07 JP JP7690882A patent/JPS58193349A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62227840A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-06 | Miyama Kogyo Kk | ウインドワイパの凍結防止装置 |
| JPH0360460U (ja) * | 1989-10-12 | 1991-06-13 | ||
| JPH0737835U (ja) * | 1993-12-20 | 1995-07-14 | 修 水川 | 発熱ワイパー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58193349A (ja) | 1983-11-11 |
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