JPS62170444A - 耐応力腐食割れ性のすぐれた析出強化型Ni基鋳造合金 - Google Patents

耐応力腐食割れ性のすぐれた析出強化型Ni基鋳造合金

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JPS62170444A
JPS62170444A JP1075086A JP1075086A JPS62170444A JP S62170444 A JPS62170444 A JP S62170444A JP 1075086 A JP1075086 A JP 1075086A JP 1075086 A JP1075086 A JP 1075086A JP S62170444 A JPS62170444 A JP S62170444A
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JP
Japan
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alloy
stress corrosion
corrosion cracking
cast
precipitation
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JP1075086A
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English (en)
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Junya Oe
大江 潤也
Saburo Wakita
三郎 脇田
Toshio Yonezawa
利夫 米澤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Mitsubishi Metal Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、特に原子力発電用軽水炉や転換炉などの溝
道部材であるピン材やボルト材などとして用いた場合に
、すぐれた耐応力腐食割れ性を示す析出強化型Ni基鋳
造合金に関するものである。
[従来の技術] 従来、一般に、耐食性にすぐれ、かつ高強度を有する材
料として、重量%で(以下、%は重量%を示す)、 Cr : 14〜17%、 Fe : 5〜9%、 Nb : 0.7〜1.2%、 Ti : 2.25〜2.75%、 Al : 0.4〜1%、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成、並
びに鍛造加工による多結晶組織を有する析出強化型Ni
基鍛造合金が知られている。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、この従来析出強化型Ni基鍛造合金は、これを
上記の軽水炉などの構造部材であるピン材やボルト材な
どの製造に用いた場合、応力腐食割れが発生し易く、信
頼性の点で問題がある。
[問題点を解決するための手段] そこで、本発明者等は、上述のような観点から上記の従
来析出強化型Ni基鍛造合金に着目し、これにすぐれた
耐応力腐食性を付与すべく研究を行った結果、その組織
に関して、多結晶鍛造組織を一方向凝固鋳造組織とし、
かつ一方向;疑固鋳造組織における結晶指向方向と応力
負荷方向とを一致させた状態、すなわちピン材やボルト
材て゛あれば、その長手方向(応力負荷方向)を結晶指
向方向とした状態で、実用に供すると、応力腐食割れが
皆無とな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、 C: 0.01〜0.1%、 Cr:12〜30%、 Nb : 0.5〜2%、 Ti : 1〜4%、 Al : 0.2〜2%、 を含有し、さらに必要に応じて、 (a)MoおよびWのうちの1種または2種=0.5〜
6%、 (b)Fe : 1〜10%、 (c)Hf : 0.1〜2%、 B : 0.001〜0.1%、 Zr : 0.001〜0.2%、 のうちの1種または2種以上、 以上(a)〜(C)のうちの1種または2種以上を含有
し、残りがNiと不可避不純物からなる組成、並びに一
方向凝固鋳造組織を有する、耐応力腐食割れ性のすぐれ
た析出強化型Ni基鋳造合金に特徴を有するものである
つぎに、この発明のNi基鋳造合金において、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、結晶粒界を強化して、合金の強度を向上さ
せる作用があるが、その含有量が0.01%未満では所
望の強度向上効果が得られず、一方その含有量が0.1
%を越えると、靭性が低下するようになることから、そ
の含有量を0.01〜0.1%と定めた。
(b)  Cr Cr成分には、耐食性を向上させる作用があるが、その
含有量が12%未満では所望の耐食性を確保することが
できず、一方その含有量が30%を越えると、合金脆化
の原因となるσ相やラーベス相などの金属間化合物が析
出するようになることから、その含有量を12〜30%
と定めた。
(c)  Nb Nb成分には、Niと結合し、Ni3Nbからなる金属
間化合物(r′1目)を析出形成して、合金の強度を向
上させる作用があるが、その含有量が0.5%未満では
所望の強度向上効果が得られず、一方その含有量が2%
を越えると、凝固時に割れが発生し易くなることから、
その含有量を0.5〜2%と定めた。
(d)  Ti Ti成分には、Niと結合し、Ni3Tiからなる金属
間化合物(r”a)を析出形成して、合金の強度を向上
させる作用があるが、その含有量が1%未満では所望の
高強度を確保することができず、一方その含有量が4%
を越えると、凝固時に割れが発生し易くなることから、
その含有量を1〜4%と定めた。
(e)  Al Al成分にも、Ti成分と同様にNiと結合し、Ni3
Alからなる金属間化合物(r“相)を析出形成して、
合金の強度を高める作用があるが、その含有量が0.2
%未満では所望の強度向上効果が得られず、一方その含
有量が2%を越えると、凝固時に割れが発生し易くなる
ことから、その含有量を0.2〜2%と定めた。
(f)  MoおよびW これらの成分には、合金の耐食性を一段と向上させる作
用があるので、より一層の耐食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
は所望の耐食性向上効果が得られず、一方その含有量が
6%を越えると、合金に脆化傾向が現れるようになるこ
とから、その含有量を0.5〜6%と定めた。
(g)  Fe Fe成分には、高価なNi成分の一部を代替含有させて
も合金の特性を損なわない作用があるので、特に経済性
を考慮する場合に必要に応じて含有されるが、その含有
量が1%未満では経済効果が少なく、一方その含有量が
10%を越えると耐食性が低下するようになることがら
、その含有量を1〜10%と定めた。
(h)  Hf、 B、およびZr これらの成分には、結晶粒界を強化して、合金の強度を
向上させる作用があるので、特に高強度が要求される場
合に必要に応して含有されるが、その含有量が、それぞ
れHf:0.1%未満、B:0.001%未満、および
Zr :0.001%未満では所望の強度向上効果が得
られず、一方その含有量が、それぞれHf:2%、B 
: 0.1%、およびZr : 0.2%を越えると、
合金に脆化傾向が現れるようになることがら、その含有
量を、それぞれHf:0.1〜2%、B:0.001〜
0.1%、およびZr :0.001〜0.2%と定め
た。
[実施例] つぎに、この発明のNi基鋳造合金を実施例により具体
的に説明する。
通常の溶解炉を用い、それぞれ第1表に示される成分組
成をもった溶湯を調製し、さらにこれらの溶湯をそれぞ
れ通常の引下げ式一方向凝固炉を用いて鋳造し、いずれ
も一方向凝固鋳造組織をもち、かつ、幅:10mmX厚
さ:1.5mm X長さ:95mmの寸法をもった短冊
状の鋳片とし、ついでこの鋳片に900〜1250°C
の範囲内の所定温度に、30〜300分間保持後、空冷
の溶体化処理、および500〜900°Cの範囲内の所
定温度に、1〜100時間渫持の時効処理を施すことに
よって、素地中に微細な金属間化合物が均一に析出分散
して強化された本発明Ni基鋳造合金1〜29をそれぞ
れ製造した。
一方、比較の目的で、同じく通常の溶解炉を用いてそれ
ぞれ第1表に示される成分組成をもった溶湯を調製し、
これらの溶湯を、直径: 60mmφ×長さ: 100
mmの寸法をもったインゴットに鋳遺し、このインゴッ
トを1000〜1200°Cの範囲内の温度で熱間鍛造
を開始して、いずれも多結晶鍛造組織をもち、同じく輻
:10mmX厚さ:1.5mmX長さ:95mmの寸法
をもった短冊状の鍛造片とし、引続いて同じ<900〜
1200°Cの範囲内の所定温度に、5〜300分間保
持後、空冷の溶体化処理、および500〜850°C範
囲内の所定温度に、1〜100時間保持の時効処理を施
すことによって、同様に素地中に致細な金属間化合物が
均一に析出分散して強化された従来Ni基鍛造合金1〜
9をそれぞれ製造した。
ついで、これらの本発明Ni基鋳造合金1〜29および
従来Ni基鍛造合金1〜9について、強度を評価する目
的で、引張試験を行い引張り強さと0.2%酎耐泉測定
し、さらに酊応力腐食割れ性を評価する目的で、上記の
鋳片および鍛造片を、中央部を内側半径:6mmで曲げ
てU字形とし、このU字形の両端部をボルトで固定して
、前記両端部間の内側間隔を12mmとし、このように
鋳片および鍛造片の中央部において、その内側に圧縮応
力を、またその外側に引張応力を負荷した状態、すなわ
ち、本発明Ni基鋳造合金の鋳片では、その中央部にお
いて、結晶指向方向に圧縮応力と引張応力が負荷された
状態で圧力釜内に装入し、 PH:約7、 H3BO3濃度(Bとして):約500ppm、Li0
h濃度(Liとして):約2ppm、H2:約80cc
−3TP/kg −H2O、DO3: 5ppb以下、 C1: 0.lppm以下、 の水溶液に浸漬し、 濃度二860°C1 圧カニ 214kg/cm2G、 の条件、すなわち軽水炉の溝道部材のうち、特にピン材
やボルト材がさらされる条件に相当する条件で、400
0時間の応力腐食割れ試験を行い、上記鋳片および鍛造
材の曲げ部における割れ発生の有無を観察した。これら
の結果を第1表に示した。
[発明の効果] 第1表に示される結果から、本発明Ni基鋳造合金1〜
29は、いずれも従来Ni基鍛造合金1〜9と同等の高
強度を保持した状態で、これより一段とすぐれた耐応力
腐食割れ性を示すことが明らかである。
上述のように、この発明のNi基鋳造合金は、一方向凝
固鋳造組織によってすぐれた耐応力腐食割れ性が確保さ
れ、かつ素地中に微細均一に析出分散する金属間化合物
によって高強度が確保され、さらに耐食性にもすぐれて
いるので、これを応力負荷状態の腐食環境下で使用した
場合にすぐれた性能を著しく長期に亘って発揮するもの
であり、信頼性のきわめて高いものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)C:0.01〜0.1%、 Cr:12〜30%、 Nb:0.5〜2%、 Ti:1〜4%、 Al:0.2〜2%、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成(以
    上重量%)、並びに一方向凝固鋳造組織を有することを
    特徴とする耐応力腐食割れ性のすぐれた析出強化型Ni
    基鋳造合金。 (2)C:0.01〜0.1%、 Cr:12〜30%、 Nb:0.5〜2%、 Ti:1〜4%、 Al:0.2〜2%、 を含有し、さらに、 MoおよびWのうちの1種または2種: 0.5〜6%、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成(以
    上重量%)、並びに一方向凝固鋳造組織を有することを
    特徴とする耐応力腐食割れ性のすぐれた析出強化型Ni
    基鋳造合金。 (3)C:0.01〜0.1%、 Cr:12〜30%、 Nb:0.5〜2%、 Ti:1〜4%、 Al:0.2〜2%、 を含有し、さらに、 Fe:1〜10%、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成(以
    上重量%)、並びに一方向凝固鋳造組織を有することを
    特徴とする耐応力腐食割れ性のすぐれた析出強化型Ni
    基鋳造合金。 (4)C:0.01〜0.1%、 Cr:12〜30%、 Nb:0.5〜2%、 Ti:1〜4%、 Al:0.2〜2%、 を含有し、さらに、 Hf:0.1〜2%、 B:0.001〜0.1%、 Zr:0.001〜0.2%、 のうちの1種または2種以上を含有し、残りがNiと不
    可避不純物からなる組成(以上重量%)、並びに一方向
    凝固鋳造組織を有することを特徴とする耐応力腐食割れ
    性のすぐれた析出強化型Ni基鋳造合金。 (5)C:0.01〜0.1%、 Cr:12〜30%、 Nb:0.5〜2%、 Ti:1〜4%、 Al:0.2〜2%、 を含有し、さらに、 MoおよびWのうちの1種または2種: 0.5〜6%と、 Fe:1〜10%、 を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組成(以
    上重量%)、並び一方向凝固鋳造組織を有することを特
    徴とする耐応力腐食割れ性のすぐれた析出強化型Ni基
    鋳造合金。 (6)C:0.01〜0.1%、 Cr:12〜30%、 Nb:0.5〜2%、 Ti:1〜4%、 Al:0.2〜2%、 を含有し、さらに、 MoおよびWのうちの1種または2種: 0.5〜6%と、 Hf:0.1〜2%、 B:0.001〜0.1%、 Zr:0.001〜0.2%、 のうちの1種または2種以上とを含有し、残りがNiと
    不可避不純物からなる組成(以上重量%)、並びに一方
    向凝固鋳造組織を有することを特徴とする耐応力腐食割
    れ性のすぐれた析出強化型Ni基鋳造合金。 (7)C:0.01〜0.1%、 Cr:12〜30%、 Nb:0.5〜2%、 Ti:1〜4%、 Al:0.2〜2%、 を含有し、さらに、 Fe:1〜10%と、 Hf:0.1〜2%、 B:0.001〜0.1%、 Zr:0.001〜0.2%、 のうちの1種または2種以上とを含有し、残りがNiと
    不可避不純物からなる組成(以上重量%)、並びに一方
    向凝固鋳造組織を有することを特徴とする耐応力腐食割
    れ性のすぐれた析出強化型Ni基鋳造合金。 (8)C:0.01〜0.1%、 Cr:12〜30%、 Nb:0.5〜2%、 Ti:1〜4%、 Al:0.2〜2%、 を含有し、さらに、 MoおよびWのうちの1種または2種: 0.5〜6%と、 Fe:1〜10%と、 Hf:0.1〜2%、 B:0.001〜0.1%、 Zr:0.001〜0.2%、 のうちの1種または2種以上とを含有し、残りがNiと
    不可避不純物からなる組成(以上重量%)、並びに一方
    向凝固鋳造組織を有することを特徴とする耐応力腐食割
    れ性のすぐれた析出強化型Ni基鋳造合金。
JP1075086A 1986-01-21 1986-01-21 耐応力腐食割れ性のすぐれた析出強化型Ni基鋳造合金 Pending JPS62170444A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01294844A (ja) * 1988-05-24 1989-11-28 Tocalo Co Ltd 含塩化物環境下で優れた耐食性を示す溶接肉盛材料
US5122206A (en) * 1989-05-16 1992-06-16 Mitsubishi Metal Corporation Precipitation hardening nickel base single crystal cast alloy
US5121657A (en) * 1990-07-24 1992-06-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Shift control system for automatic transmissions

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US5122206A (en) * 1989-05-16 1992-06-16 Mitsubishi Metal Corporation Precipitation hardening nickel base single crystal cast alloy
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