JPS61548A - ガスタ−ビン用高強度Co基耐熱合金 - Google Patents
ガスタ−ビン用高強度Co基耐熱合金Info
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- JPS61548A JPS61548A JP12152184A JP12152184A JPS61548A JP S61548 A JPS61548 A JP S61548A JP 12152184 A JP12152184 A JP 12152184A JP 12152184 A JP12152184 A JP 12152184A JP S61548 A JPS61548 A JP S61548A
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- resistant alloy
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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。
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〕
この発明は、1000℃以上の高温酸化性雰囲気におい
て、高強度ならびに著しくすぐれた耐酸化性を示すと共
に、さらに約900℃以下の高温腐食雰囲気中ですぐれ
た耐ホット・コロージョン性を示し、したがってこれら
の特性が要求されるガスタービンの構造材として使用す
るのに適したCo基耐熱合金に関するものである。
て、高強度ならびに著しくすぐれた耐酸化性を示すと共
に、さらに約900℃以下の高温腐食雰囲気中ですぐれ
た耐ホット・コロージョン性を示し、したがってこれら
の特性が要求されるガスタービンの構造材として使用す
るのに適したCo基耐熱合金に関するものである。
従来、一般に高温、p腐食・酸化性雰囲気にさらされる
ガスタービンのタービンノズルやベーンなどの構造部材
の製造には、高温耐酸化性および耐ホット・コロージョ
ン性のすぐれた各種のCo基耐熱合金が使用されている
。
ガスタービンのタービンノズルやベーンなどの構造部材
の製造には、高温耐酸化性および耐ホット・コロージョ
ン性のすぐれた各種のCo基耐熱合金が使用されている
。
一方、近年、ガスタービンの高性能化に伴い、ガスター
ビンの入口湿度は上昇の一途をたどり、その温度は13
00℃を越える状態になっている。
ビンの入口湿度は上昇の一途をたどり、その温度は13
00℃を越える状態になっている。
しかし、上記の従来Co基耐熱合金製ガスタービン部材
が、上記のような1300℃以上の高温酸化性雰囲気に
さらされると、それ自身の温度は1 9! h ’i
; htc Jl a T” 6、jl?i!I!(7
)ant;t 1000℃以上に上昇してしまい、高温
強度不足が原因で、比較的短時間で使用寿命に至るもの
であった。このため高温酸化性雰囲気下で高強度を示す
材料の開発が進められているが、高温強度を向上させる
と耐酸化性が劣化するようになる傾向にあり、これに伴
って耐ホット・コロージョン性も劣化するようになり、
このように前記の特性をすべて具備する材料は未だ得ら
れていないのが現状である。
が、上記のような1300℃以上の高温酸化性雰囲気に
さらされると、それ自身の温度は1 9! h ’i
; htc Jl a T” 6、jl?i!I!(7
)ant;t 1000℃以上に上昇してしまい、高温
強度不足が原因で、比較的短時間で使用寿命に至るもの
であった。このため高温酸化性雰囲気下で高強度を示す
材料の開発が進められているが、高温強度を向上させる
と耐酸化性が劣化するようになる傾向にあり、これに伴
って耐ホット・コロージョン性も劣化するようになり、
このように前記の特性をすべて具備する材料は未だ得ら
れていないのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、14温
耐酸化性および高温強度を有し、かつ耐ホット・コロー
ジョン性も具備した材料を開発すべく研究を行なった結
果、重量%で、 C:0.05〜0.7%。
耐酸化性および高温強度を有し、かつ耐ホット・コロー
ジョン性も具備した材料を開発すべく研究を行なった結
果、重量%で、 C:0.05〜0.7%。
Cr:35%超〜40%。
Ni:5〜18%未満。
WおよびMoのうちの1種または2種:2〜12%。
Hf : 0.5〜5%。
を1有し、さらに必要に応じて、
Mn : 0.05〜1%。
TaおよびNbのうちの1種または2種: 0.5〜3
%と。
%と。
BおよびZrのうちの1種または2種: 0.005
〜0.1%。
〜0.1%。
からなる群のうちの1種または2種以上を含有し、残り
がCoと不可避不純物からなる組成を有するCo基合金
は、高温酸化性雰囲気中、100.0℃以上の温度にお
いて、すぐれた高温強度を示すばかりでなく、著しくす
ぐれた高温耐酸化性を示すと共に、約900℃以下の高
温腐食雰囲気中でもすぐれた耐ホット・コロージョン性
を示し、したがってこのCo基耐熱合金を、これらの特
性が要求されるガスタービン部材の製造に用いると、こ
の結果のガスタービン部材は、上記のような苛酷な条件
下においても、著しく長期に亘ってすぐれた性能を発揮
するという知見を得たのである。
がCoと不可避不純物からなる組成を有するCo基合金
は、高温酸化性雰囲気中、100.0℃以上の温度にお
いて、すぐれた高温強度を示すばかりでなく、著しくす
ぐれた高温耐酸化性を示すと共に、約900℃以下の高
温腐食雰囲気中でもすぐれた耐ホット・コロージョン性
を示し、したがってこのCo基耐熱合金を、これらの特
性が要求されるガスタービン部材の製造に用いると、こ
の結果のガスタービン部材は、上記のような苛酷な条件
下においても、著しく長期に亘ってすぐれた性能を発揮
するという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成範囲を上記の通りに限定した理由を
説明する。
て、以下に成分組成範囲を上記の通りに限定した理由を
説明する。
(a) C;
C成分には、素地に固溶するほか、Cr 、w。
Mo,およびHf、さらにTa、、Nbなどと結合して
炭化物を形成し、もって結晶粒内および結晶粒界を強化
すると共に、高温強度を向上させ、さらに溶接性および
鋳造性を改善する作用があるが、その含有量が0.05
%5%未満前記作用に所望の効果が得られず、一方0.
7%を越えて含有させると靭性が劣化するようになるこ
とから、その含有量を0.05〜0.7%と定めた。
炭化物を形成し、もって結晶粒内および結晶粒界を強化
すると共に、高温強度を向上させ、さらに溶接性および
鋳造性を改善する作用があるが、その含有量が0.05
%5%未満前記作用に所望の効果が得られず、一方0.
7%を越えて含有させると靭性が劣化するようになるこ
とから、その含有量を0.05〜0.7%と定めた。
(b) 0r
Cr成分は、すぐれた高温耐酸化性を確保する上で不可
欠なオーステナイト構成成分であるが、その含有量が3
5%以下では所望の著しくすぐれた高温耐酸化性を確保
することができず、一方40%を越えて含有させると高
温強度および靭性の低下が著しくなることから、その含
有量を35%超〜40%と定めた。
欠なオーステナイト構成成分であるが、その含有量が3
5%以下では所望の著しくすぐれた高温耐酸化性を確保
することができず、一方40%を越えて含有させると高
温強度および靭性の低下が著しくなることから、その含
有量を35%超〜40%と定めた。
(C) Ni
Ni成分には、Orとの共存において高温強度を向上さ
せる作用があるが、その含有量が5%未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方18%以上含有させると
耐ホット・コロージョン性に劣化傾向が現われるように
なることから、その含有量を5〜18%未満と定めた。
せる作用があるが、その含有量が5%未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方18%以上含有させると
耐ホット・コロージョン性に劣化傾向が現われるように
なることから、その含有量を5〜18%未満と定めた。
((1) WおよびMo
これらの成分には、Cと結合して高融点炭化物であるM
C型炭化物を形成し、一方M7 C3型やM23 Cs
型′の低融点炭化物の形成を抑制し、もって高温強度を
向上させると共に、オーステナイト素地に固溶して、こ
れを強化する作用があるが、その含有量2%未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方12%を越えて含
有させると、高温耐酸化性が急激に劣化するようになる
ばかりでなく、靭性劣化の原因となるσ相などの金属間
化合物が形成されるようになることから、その含有量を
2〜12%と定めた。
C型炭化物を形成し、一方M7 C3型やM23 Cs
型′の低融点炭化物の形成を抑制し、もって高温強度を
向上させると共に、オーステナイト素地に固溶して、こ
れを強化する作用があるが、その含有量2%未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方12%を越えて含
有させると、高温耐酸化性が急激に劣化するようになる
ばかりでなく、靭性劣化の原因となるσ相などの金属間
化合物が形成されるようになることから、その含有量を
2〜12%と定めた。
(e) Hf
Hf成分には、MC型あるいはM7C3型の共(品用化
物を形成するこ8なく・高融点炭化物であるMC型の初
晶炭化物を形成して、高温耐酸化性6よび高温強度を向
上させ、さらに耐ホット・コロージョン性も著しく向上
させる作用があるが、その含有量が0.5%未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方5%を越えて含有
させても前記作用により一層の向上効果は得られず経済
性を考慮して、その含有間0.5〜5%と定めた。
物を形成するこ8なく・高融点炭化物であるMC型の初
晶炭化物を形成して、高温耐酸化性6よび高温強度を向
上させ、さらに耐ホット・コロージョン性も著しく向上
させる作用があるが、その含有量が0.5%未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方5%を越えて含有
させても前記作用により一層の向上効果は得られず経済
性を考慮して、その含有間0.5〜5%と定めた。
(f) Mn
Mn成分は、強力な脱酸作用をもつほか、オーステナイ
ト素地に固溶して、これを安定化し、かつ靭性を向上さ
せる作用をもつので、これらの特性が要求される場合に
必要に応じて含有されるが、その含有量が0.05%未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方1%を越
えて含有させると、高温耐酸化性に劣化傾向が現われる
ようになることから、その含有量を0.05〜1%と定
めた。
ト素地に固溶して、これを安定化し、かつ靭性を向上さ
せる作用をもつので、これらの特性が要求される場合に
必要に応じて含有されるが、その含有量が0.05%未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方1%を越
えて含有させると、高温耐酸化性に劣化傾向が現われる
ようになることから、その含有量を0.05〜1%と定
めた。
(り) TaおよびNb
これらの成分には、Hfとの共存において、高融点炭化
物であるMC型の初晶複合炭化物を形成して、高温耐酸
化性および高温強度を一段と向上させ、さらに耐ホット
・コロージョン性も向上させ・る作用があるので、特に
これらの特性が要求される場合に必要に応じて含有され
るが、その含有量が0.5%未満では前記作用に所望の
向上効果が得られず、一方3%を越えて含有させてもよ
り一層の向上効果が現われないことから、その含有量を
0.5〜3%と定めた。
物であるMC型の初晶複合炭化物を形成して、高温耐酸
化性および高温強度を一段と向上させ、さらに耐ホット
・コロージョン性も向上させ・る作用があるので、特に
これらの特性が要求される場合に必要に応じて含有され
るが、その含有量が0.5%未満では前記作用に所望の
向上効果が得られず、一方3%を越えて含有させてもよ
り一層の向上効果が現われないことから、その含有量を
0.5〜3%と定めた。
(h) BおよびZr
これらの成分には、結晶粒界を強化して合金の高温強度
を一段と向上させる作用があるので、特に高温強度が要
求される場合に必要に応じて含有されるが、その含有量
がo、oos%未満では所望の^温強痩向上効果が得ら
れず、一方0.1%を越えて含有させると靭性が低下す
るようになることから、その含有量を0.005〜0.
1%と定めた。
を一段と向上させる作用があるので、特に高温強度が要
求される場合に必要に応じて含有されるが、その含有量
がo、oos%未満では所望の^温強痩向上効果が得ら
れず、一方0.1%を越えて含有させると靭性が低下す
るようになることから、その含有量を0.005〜0.
1%と定めた。
なお、この発明のCo基耐熱合金における不可避不純物
のうち、特にFeに関しては、3%まで含有しても合金
特性が何ら損なわれることがないので、経済性を考緻し
て3%までの範囲で積極的に含有させる場合がある。
のうち、特にFeに関しては、3%まで含有しても合金
特性が何ら損なわれることがないので、経済性を考緻し
て3%までの範囲で積極的に含有させる場合がある。
つぎに、この発明のCo基耐熱合金を実施例により具体
的に説明する。
的に説明する。
通常の溶解法によりそれぞれ第1表に示される成分組成
をもった本発明Co基耐熱合金1〜37および比較Co
基耐熱合金1〜8を溶製し、ロストワックス精密鋳造法
を用いて、平行部外径ニアMφ×平行部長さ:50Bx
チャック部外径:25IIaφ×全長:90awの寸法
をもった試験片素材に鋳造した。ついで、この試験片素
材より、高温強度を評価する目的でクリープラブチャー
試験片を削り出し、この試験片を用い、雰囲気:大気中
、加熱温度:1100℃、付加荷重: 3.5Ng/
−の条件でクリープラブチャー試験を行ない、破断寿命
を測定した。
をもった本発明Co基耐熱合金1〜37および比較Co
基耐熱合金1〜8を溶製し、ロストワックス精密鋳造法
を用いて、平行部外径ニアMφ×平行部長さ:50Bx
チャック部外径:25IIaφ×全長:90awの寸法
をもった試験片素材に鋳造した。ついで、この試験片素
材より、高温強度を評価する目的でクリープラブチャー
試験片を削り出し、この試験片を用い、雰囲気:大気中
、加熱温度:1100℃、付加荷重: 3.5Ng/
−の条件でクリープラブチャー試験を行ない、破断寿命
を測定した。
また、上記クリープラブチャー試験後の試験片のチャッ
ク部から直径:10mφX高さ:10mの寸法をもった
試験片を切り出し、この試験片を用い、大気中、温度:
1100℃に10時間保持後、脱スケールを1サイクル
とし、10サイクルを行なった後の酸化減量を測定する
高温耐酸化性試験を行なった。
ク部から直径:10mφX高さ:10mの寸法をもった
試験片を切り出し、この試験片を用い、大気中、温度:
1100℃に10時間保持後、脱スケールを1サイクル
とし、10サイクルを行なった後の酸化減量を測定する
高温耐酸化性試験を行なった。
さらに、同様に直径:10履φ×高さ=10−の寸法を
もった試験片を切り出し、この試験片を用い、900℃
のIi度に加熱した溶融NazSOa中に200時間浸
漬の条件で浸漬試験を行ない、試験後の試験片の脱スケ
ール後の腐食減量を測定することによって耐ホット・コ
ロージョン性を評価した。これらの測定結果を第2表に
合せて示した。
もった試験片を切り出し、この試験片を用い、900℃
のIi度に加熱した溶融NazSOa中に200時間浸
漬の条件で浸漬試験を行ない、試験後の試験片の脱スケ
ール後の腐食減量を測定することによって耐ホット・コ
ロージョン性を評価した。これらの測定結果を第2表に
合せて示した。
第2表に示される結果から、本発明Co基耐熱合金1〜
37は、いずれもすぐれた高温強度および高温耐酸化性
、さらにすぐれた耐ホット・]ローション性を兼ね備え
ているのに対して、比較Co基耐熱合金1〜8に見られ
るように、構成成分のうちのいずれかの成分含有量(第
1表に※印を付したもの)がこの発明の範囲から外れる
と、高温強度、高温耐酸化性、および耐ホット・コロー
ジョン性のうちの少なくともいずれかの特性が劣ったも
のになることが明らかである。
37は、いずれもすぐれた高温強度および高温耐酸化性
、さらにすぐれた耐ホット・]ローション性を兼ね備え
ているのに対して、比較Co基耐熱合金1〜8に見られ
るように、構成成分のうちのいずれかの成分含有量(第
1表に※印を付したもの)がこの発明の範囲から外れる
と、高温強度、高温耐酸化性、および耐ホット・コロー
ジョン性のうちの少なくともいずれかの特性が劣ったも
のになることが明らかである。
上述のように、この発明のCo基耐熱合金は、すぐれた
高温強度と高温耐酸化性、さらにすぐれた耐ホット・コ
゛ローション性を兼ね備えているので、これらの特性が
要求される高性能化ガスタービンの構造部材として用い
た場合に著しく長期に亘ってすぐれた性能を発揮するな
ど工業上有用な特性を有するのである。
高温強度と高温耐酸化性、さらにすぐれた耐ホット・コ
゛ローション性を兼ね備えているので、これらの特性が
要求される高性能化ガスタービンの構造部材として用い
た場合に著しく長期に亘ってすぐれた性能を発揮するな
ど工業上有用な特性を有するのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)C:0.05〜0.7%、 Cr:35%超〜40%、 Ni:5〜18%未満、 WおよびMoのうちの1種または2種:2 〜12%、 Hf:0.5〜5%、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組成(以
上重量%)を有することを特徴とする耐ホット・コロー
ジョン性にすぐれたガスタービン用高強度Co基耐熱合
金。 (2)C:0.05〜0.7%、 Cr:35%超〜40%、 Ni:5〜18%未満、 WおよびMoのうちの1種または2種:2 〜12%、 Hf:0.5〜5%、 を含有し、さらに、 Mn:0.05〜1%、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組成(以
上重量%)を有することを特徴とする耐ホット・コロー
ジョン性にすぐれたガスタービン用高強度Co基耐熱合
金。 (3)C:0.05〜0.7%、 Cr:35%超〜40%、 Ni:5〜18%未満、 WおよびMoのうちの1種または2種:2 〜12%、 Hf:0.5〜5%、 を含有し、さらに、 TaおよびNbのうちの1種または2種: 0.5〜3%、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組成(以
上重量%)を有することを特徴とする耐ホット・コロー
ジョン性にすぐれたガスタービン用高強度Co基耐熱合
金。 (4)C:0.05〜0.7%、 Cr:35%超〜40%、 Ni:5〜18%未満、 WおよびMoのうちの1種または2種:2 〜12%、 Hf:0.5〜5%、 を含有し、さらに、 BおよびZrのうちの1種または2種: 0.005〜0.1%、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組成(以
上重量%)を有することを特徴とする耐ホット・コロー
ジョン性にすぐれたガスタービン用高強度Co基耐熱合
金。 (5)C:0.05〜0.7%、 Cr:35%超〜40%、 Ni:5〜18%未満、 WおよびMoのうちの1種または2種:2 〜12%、 Hf:0.5〜5%、 を含有し、さらに、 Mn:0.05〜1%、と、 TaおよびNbのうちの1種または2種: 0.5〜3%、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組成(以
上重量%)を有することを特徴とする耐ホット・コロー
ジョン性にすぐれたガスタービン用高強度Co基耐熱合
金。 (6)C:0.05〜0.7%、 Cr:35%超〜40%、 Ni:5〜18%未満、 WおよびMoのうちの1種または2種:2 〜12%、 Hf:0.5〜5%、 を含有し、さらに、 Mn:0.05〜1%、と、 BおよびZrのうちの1種または2種: 0.005〜0.1%、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組成(以
上重量%)を有することを特徴とする耐ホット・コロー
ジョン性にすぐれたガスタービン用高強度Co基耐熱合
金。 (7)C:0.05〜0.7%、 Cr:35%超〜40%、 Ni:5〜18%未満、 WおよびMoのうちの1種または2種:2 〜12%、 Hf:0.5〜5%、 を含有し、さらに、 TaおよびNbのうちの1種または2種: 0.5〜3%、 BおよびZrのうちの1種または2種: 0.005〜0.1%、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組成(以
上重量%)を有することを特徴とする耐ホット・コロー
ジョン性にすぐれたガスタービン用高強度Co基耐熱合
金。 (8)C:0.05〜0.7%、 Cr:35%超〜40%、 Ni:5〜18%未満、 WおよびMoのうちの1種または2種:2 〜12%、 Hf:0.5〜5%、 を含有し、さらに、 Mn:0.05〜1%と、 TaおよびNbのうちの1種または2種: 0.5〜3%と、 BおよびZrのうちの1種または2種: 0.005〜0.1%、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組成(以
上重量%)を有することを特徴とする耐ホット・コロー
ジョン性にすぐれたガスタービン用高強度Co基耐熱合
金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12152184A JPH0243814B2 (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | Gasutaabinyokokyodocokitainetsugokin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12152184A JPH0243814B2 (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | Gasutaabinyokokyodocokitainetsugokin |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61548A true JPS61548A (ja) | 1986-01-06 |
JPH0243814B2 JPH0243814B2 (ja) | 1990-10-01 |
Family
ID=14813278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12152184A Expired - Lifetime JPH0243814B2 (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | Gasutaabinyokokyodocokitainetsugokin |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0243814B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4523578A (en) * | 1981-08-04 | 1985-06-18 | Faramarz Mahdjuri Sabet | Solar radiation collector |
US4820324A (en) * | 1987-05-18 | 1989-04-11 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Glass corrosion resistant cobalt-based alloy having high strength |
US4845271A (en) * | 1987-01-27 | 1989-07-04 | Akzo America Inc. | Process for the preparation of omega-unsaturated carboxylic acids |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0459691A1 (en) * | 1990-05-21 | 1991-12-04 | Ucc Corporation | Modular conveyor belt |
-
1984
- 1984-06-13 JP JP12152184A patent/JPH0243814B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4523578A (en) * | 1981-08-04 | 1985-06-18 | Faramarz Mahdjuri Sabet | Solar radiation collector |
US4845271A (en) * | 1987-01-27 | 1989-07-04 | Akzo America Inc. | Process for the preparation of omega-unsaturated carboxylic acids |
US4820324A (en) * | 1987-05-18 | 1989-04-11 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Glass corrosion resistant cobalt-based alloy having high strength |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0243814B2 (ja) | 1990-10-01 |
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