JPS6293353A - オ−ステナイト系耐熱合金 - Google Patents
オ−ステナイト系耐熱合金Info
- Publication number
- JPS6293353A JPS6293353A JP23128685A JP23128685A JPS6293353A JP S6293353 A JPS6293353 A JP S6293353A JP 23128685 A JP23128685 A JP 23128685A JP 23128685 A JP23128685 A JP 23128685A JP S6293353 A JPS6293353 A JP S6293353A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- austenitic heat
- temperature
- heat resisting
- steam
- strength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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】
〔発明の技術分野〕
本発明はオーステナイト系耐熱合金に係り、特に作動流
体温度６００℃以上のタービンにおいて、翼やボルトに
適用されて好適なオーステナイト系耐熱合金に関する。
体温度６００℃以上のタービンにおいて、翼やボルトに
適用されて好適なオーステナイト系耐熱合金に関する。
従来、蒸気タービンは蒸気温度が５６６℃以下であり、
翼やボルト用の材料としてはＣｒ−Ｍｏ鋼や１２Ｃｒ基
鋼などが主として使用されてきた。しかしながら、熱効
率向上の見地から蒸気タービンの蒸気条件は高温化の傾
向にある。この場合、蒸気温度が６００℃以上の高温蒸
気タービン（＝おいては、従来のＣｒ−Ｍｏ鋼や１２Ｃ
ｒ基鋼はクリープ破断強度が低く、より優れた高温強度
の材料が必要となる。６００℃以上の高温で優れた高温
強度を持つ材料としては、γ′相（Ｎ Ｉ ｓ （Ｔ
Ｉ Ｔ Ａ／ ） ）によって強化されたＦｅ基耐熱合
金ＪＩＳ ８Ｕ１１６６０などがある。この種の強析出
強化型耐熱合金は、Ａｅ、Ｔｉの添加によりγ′相の析
出量を多くして高温強度を高めることができるが、強度
の上昇に一つれて延性が低下するという欠点があり、タ
ービンの翼やボルトとしての信頼性に問題がある。また
、この種の材料には溶体化、時効という２段階熱処理が
行なわれるが、使用温度域が時効温度に近いため使用中
に時効が進行し、軟化が起こるという欠点がある。
翼やボルト用の材料としてはＣｒ−Ｍｏ鋼や１２Ｃｒ基
鋼などが主として使用されてきた。しかしながら、熱効
率向上の見地から蒸気タービンの蒸気条件は高温化の傾
向にある。この場合、蒸気温度が６００℃以上の高温蒸
気タービン（＝おいては、従来のＣｒ−Ｍｏ鋼や１２Ｃ
ｒ基鋼はクリープ破断強度が低く、より優れた高温強度
の材料が必要となる。６００℃以上の高温で優れた高温
強度を持つ材料としては、γ′相（Ｎ Ｉ ｓ （Ｔ
Ｉ Ｔ Ａ／ ） ）によって強化されたＦｅ基耐熱合
金ＪＩＳ ８Ｕ１１６６０などがある。この種の強析出
強化型耐熱合金は、Ａｅ、Ｔｉの添加によりγ′相の析
出量を多くして高温強度を高めることができるが、強度
の上昇に一つれて延性が低下するという欠点があり、タ
ービンの翼やボルトとしての信頼性に問題がある。また
、この種の材料には溶体化、時効という２段階熱処理が
行なわれるが、使用温度域が時効温度に近いため使用中
に時効が進行し、軟化が起こるという欠点がある。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、高温強
度、高温延性を兼ね備え、かつ長時間安定性に優れたオ
ーステナイト系耐熱合金を提供することを目的とする。
度、高温延性を兼ね備え、かつ長時間安定性に優れたオ
ーステナイト系耐熱合金を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のオーステナイト系耐
熱合金は、重量比でｃ ｏ、ｉ ％以下、ＳｉＱ、５％
以下、Ｍｎ ２ｑ６以下、Ｃｒ１０〜２０％、Ｎｉ２Ｏ
〜４０％、ＭＯｌ、５〜４．０％、’ｒｌ ＯＡ５〜３
−０％ｓ Ａｅｏ、ａ〜ｉ、ｏｓ 、ｆ３ｏ、ｏｏｔ〜
ｏ、ｏｉチ、Ｖｏ、１〜０．５％ 、 Ｎｂ０．５〜２
．０％、Ｚｒ ０．００５−０．１％を含み、残部がＦ
ｅおよび付随的不純物から成ることを特徴とする。
熱合金は、重量比でｃ ｏ、ｉ ％以下、ＳｉＱ、５％
以下、Ｍｎ ２ｑ６以下、Ｃｒ１０〜２０％、Ｎｉ２Ｏ
〜４０％、ＭＯｌ、５〜４．０％、’ｒｌ ＯＡ５〜３
−０％ｓ Ａｅｏ、ａ〜ｉ、ｏｓ 、ｆ３ｏ、ｏｏｔ〜
ｏ、ｏｉチ、Ｖｏ、１〜０．５％ 、 Ｎｂ０．５〜２
．０％、Ｚｒ ０．００５−０．１％を含み、残部がＦ
ｅおよび付随的不純物から成ることを特徴とする。
本発明のオーステナイト系耐熱合金は上記の如く特定の
組成のＦｅ基合金から成る。合金中の各成分の添加目的
ならびに組成限定の理由は次の通りである。
組成のＦｅ基合金から成る。合金中の各成分の添加目的
ならびに組成限定の理由は次の通りである。
Ｃは、高温強度を高めるために必要不可欠の元素であり
、Ｃ量の増加とともに高温強度は向上するが、一方Ｃが
多すぎるとＴｉと反応してＭＣ型の粗大炭化物を形成し
、合金の延性を低下させるので、Ｃ量は０．１チ以下と
する。
、Ｃ量の増加とともに高温強度は向上するが、一方Ｃが
多すぎるとＴｉと反応してＭＣ型の粗大炭化物を形成し
、合金の延性を低下させるので、Ｃ量は０．１チ以下と
する。
８ｉは、脱酸剤として作用するが、多量に添加するとＮ
ｉ、Ｔｉと結合して、粒界にＧ相として析出し、合金の
延性を低下させるので０．５％以下とする。
ｉ、Ｔｉと結合して、粒界にＧ相として析出し、合金の
延性を低下させるので０．５％以下とする。
Ｍｎは、脱酸剤として作用するが、多量に添加すると耐
酸化性を劣化させるので、添加量は２％以下とする。
酸化性を劣化させるので、添加量は２％以下とする。
ｃｒは、健全な耐酸化性被膜を形成し、材料（−耐酸化
・耐腐食性を付与するのに有効な元素であるが、１０％
未満では十分な耐酸化・耐食性は得られず、一方２０ｑ
６を越えると高温で長時間使用に際し、脆化相であるσ
相を生成するため、１０〜２０ｑ６とする。
・耐腐食性を付与するのに有効な元素であるが、１０％
未満では十分な耐酸化・耐食性は得られず、一方２０ｑ
６を越えると高温で長時間使用に際し、脆化相であるσ
相を生成するため、１０〜２０ｑ６とする。
Ｎｉは、オーステナイト安定化のために必快な元素であ
り、かつＴｉおよびｋｌと結合して金属間化合物γ′相
（Ｎｆｓ （Ｔｉ 、Ａ／） ） 全形成Ｌ ”Ｃ１ａ
温強ｅ 全向上するのに必要である。このだめには上
記Ｃｒ量の範囲（二対して２０チ以上が必要で、多いほ
ど好ましいが、高価となるので採算上４０％を上限とす
る。
り、かつＴｉおよびｋｌと結合して金属間化合物γ′相
（Ｎｆｓ （Ｔｉ 、Ａ／） ） 全形成Ｌ ”Ｃ１ａ
温強ｅ 全向上するのに必要である。このだめには上
記Ｃｒ量の範囲（二対して２０チ以上が必要で、多いほ
ど好ましいが、高価となるので採算上４０％を上限とす
る。
ＭＯは、オーステナイト相に固溶して固溶強化に有効な
元素であり、かつ拡散を抑制して時効軟化を遅らせる効
果があるが、１．５％未満ではその効果は十分でなく、
また多量に添加するとオーステナイト母相を不安定にし
て、高温延性を低下させるので、その範囲を１．５〜４
．０優とする。
元素であり、かつ拡散を抑制して時効軟化を遅らせる効
果があるが、１．５％未満ではその効果は十分でなく、
また多量に添加するとオーステナイト母相を不安定にし
て、高温延性を低下させるので、その範囲を１．５〜４
．０優とする。
Ｔｉは、脱酸剤として作用するとともにＮｉ、Ａｅとと
もに金属間化合物γ′相（Ｎｉ、 （Ｔｉ 、Ａ／）
）を生成して、高温強度を付与するのに必要不可欠な元
素であるが、２ｎ％以下ではγ′相の析出量が少なく、
その効果が十分に得られない。また多量に添加するとη
相（Ｎｉ３Ｔ＋）が粒界から層状に析出して、延性を損
なうので、２．０〜４．０％とする。
もに金属間化合物γ′相（Ｎｉ、 （Ｔｉ 、Ａ／）
）を生成して、高温強度を付与するのに必要不可欠な元
素であるが、２ｎ％以下ではγ′相の析出量が少なく、
その効果が十分に得られない。また多量に添加するとη
相（Ｎｉ３Ｔ＋）が粒界から層状に析出して、延性を損
なうので、２．０〜４．０％とする。
Ｍは、Ｎｉ、Ｔｉとともに金属間化合物γ′相（Ｎｉｓ
（Ｔｉ、Ａｅ） ）を生成して高温強度を付与するの（
＝必要不可欠な元素であるが、０．３％未満ではγ′相
の析出量が少なく、その効果が十分に得られず、また多
量に添加すると延性を低下させるので０．３〜１．０
％とする。
（Ｔｉ、Ａｅ） ）を生成して高温強度を付与するの（
＝必要不可欠な元素であるが、０．３％未満ではγ′相
の析出量が少なく、その効果が十分に得られず、また多
量に添加すると延性を低下させるので０．３〜１．０
％とする。
Ｂは、粒界（＝偏析して粒界を強化するのに有効（二作
用し、高温延性を向」ニする。そのだめには０．００１
１以上が必要であるが、多すぎると熱間加工性を損うの
で、上限を０．０１ ％とする。
用し、高温延性を向」ニする。そのだめには０．００１
１以上が必要であるが、多すぎると熱間加工性を損うの
で、上限を０．０１ ％とする。
Ｖは、高温切欠しん性を増すとともに炭化物を形成して
高温強度を向上するの（＝有効な元素であるが、０．１
−未満ではその効果が十分でない。また多眼に添加して
も強度向上には寄与しないので、０．１〜０．５チとす
る。
高温強度を向上するの（＝有効な元素であるが、０．１
−未満ではその効果が十分でない。また多眼に添加して
も強度向上には寄与しないので、０．１〜０．５チとす
る。
Ｎｂは、Ｃと化合して炭化物を生成するとともに、Ｆｅ
とも化合して金属間化合物（ＮｂＦｅ２）を生成して高
温強度を高める。そのため（二は０．５４以上が必要で
あるが、多量に添加すると加工性を損なうので、０．５
〜２．０チとする。
とも化合して金属間化合物（ＮｂＦｅ２）を生成して高
温強度を高める。そのため（二は０．５４以上が必要で
あるが、多量に添加すると加工性を損なうので、０．５
〜２．０チとする。
Ｚｒは粒界を強化して、ラブチャー強度とともに高温延
性を向上させるのに有効な元素であるが、０．００５％
未満ではその効果がなく、また多量に添加すると熱間加
工性を損なうので、０．００５〜０．１％とする。
性を向上させるのに有効な元素であるが、０．００５％
未満ではその効果がなく、また多量に添加すると熱間加
工性を損なうので、０．００５〜０．１％とする。
本発明のオーステナイト系耐熱合金は次のようにして得
られる。まず原料となる各素材金属を真空あるいは大気
下で混合溶解し、脱酸後（二おいて実質的に上記組成の
Ｆｅ基耐熱合金溶易を得る。ついでこれを鋳造して鋼塊
とし、これをその１ま圧延もしくは鍛造して素材を形成
することもできるが、さらにこの鋼塊（＝真空アーク再
溶解あるいはエレクトロスラグ再溶解を適用することは
高温延性を向上するうえで好ましい。このようにして製
造された鋼塊を圧延もしくは鍛造Ｌ 、必要な熱処理を
施すことにより本発明のオーステナイト系耐熱合金が得
られる。
られる。まず原料となる各素材金属を真空あるいは大気
下で混合溶解し、脱酸後（二おいて実質的に上記組成の
Ｆｅ基耐熱合金溶易を得る。ついでこれを鋳造して鋼塊
とし、これをその１ま圧延もしくは鍛造して素材を形成
することもできるが、さらにこの鋼塊（＝真空アーク再
溶解あるいはエレクトロスラグ再溶解を適用することは
高温延性を向上するうえで好ましい。このようにして製
造された鋼塊を圧延もしくは鍛造Ｌ 、必要な熱処理を
施すことにより本発明のオーステナイト系耐熱合金が得
られる。
以下に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
第１表に示す組成を有する３種の合金試料を高周波炉に
て各２００〜溶製し、これを電極としてエレクトロスラ
グ再溶解を行なって鋼塊を得た。これを圧延して素材と
し、９８０℃で４時間加熱後、油焼入れし、７２０’Ｃ
で１６時間の時効処理を行なった。
て各２００〜溶製し、これを電極としてエレクトロスラ
グ再溶解を行なって鋼塊を得た。これを圧延して素材と
し、９８０℃で４時間加熱後、油焼入れし、７２０’Ｃ
で１６時間の時効処理を行なった。
このようにして得られた３種の素材試験片について引張
試験、ラブチャー試験、および７００℃加熱による時効
硬さ測定を実施した。ｆ：の結果は第２表および第４表
に示すとおりである。第２表に示し友引張試験結果によ
れば、本発明よりなる実施例１，２は比較例と比べて、
室温と６５０℃における引張強さ、耐力、伸び、絞りは
ほぼ同等か、やや上回っており、延性は低下していない
ことが理解される。しかし第３表に示した破断寿命にお
いて、実施例１．２は比較例に比べて著しく向上してお
り、かつ破断伸び、絞りは同等であって極めて優れた性
質を示している。また第４表に示した時効硬さ測定結果
（二よれば、比較例は７００℃。
試験、ラブチャー試験、および７００℃加熱による時効
硬さ測定を実施した。ｆ：の結果は第２表および第４表
に示すとおりである。第２表に示し友引張試験結果によ
れば、本発明よりなる実施例１，２は比較例と比べて、
室温と６５０℃における引張強さ、耐力、伸び、絞りは
ほぼ同等か、やや上回っており、延性は低下していない
ことが理解される。しかし第３表に示した破断寿命にお
いて、実施例１．２は比較例に比べて著しく向上してお
り、かつ破断伸び、絞りは同等であって極めて優れた性
質を示している。また第４表に示した時効硬さ測定結果
（二よれば、比較例は７００℃。
３０００時間加熱で・へＨｖ６０程度、硬さが低下する
のに対し、実施例はほとんど硬さが低下せず、使用中に
軟化が生じにくいことがわかる。
のに対し、実施例はほとんど硬さが低下せず、使用中に
軟化が生じにくいことがわかる。
以上述べたとおり、本発明は特定の組成成分からなるオ
ーステナイト系耐熱合金であるから、本発明によれば、
高温強度および高温延性を備え、長時間の安定性にも優
れたものを得ることができ、かかるオーステナイト系耐
熱合金は例えば高温で作動する蒸気タービンの沢やボル
ト材として好適に使用できる。
ーステナイト系耐熱合金であるから、本発明によれば、
高温強度および高温延性を備え、長時間の安定性にも優
れたものを得ることができ、かかるオーステナイト系耐
熱合金は例えば高温で作動する蒸気タービンの沢やボル
ト材として好適に使用できる。
Claims (1)
- 重量比で、Ｃ０．１％以下、Ｓｉ０．５％以下、Ｍｎ２
％以下、Ｃｒ１０〜２０％、Ｎｉ２０〜４０％、Ｍｏ１
．５〜４．０％、Ｔｉ０．１５〜３．０％、Ａｌ０．３
〜１．０％、Ｂ０．００１〜０．０１％、Ｖ０．１〜０
５％、Ｎｂ０．５〜２．０％、Ｚｒ０．００５〜０．１
％を含み、残部がＦｅおよび付随的不純物よりなるオー
ステナイト系耐熱合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23128685A JPS6293353A (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | オ−ステナイト系耐熱合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23128685A JPS6293353A (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | オ−ステナイト系耐熱合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6293353A true JPS6293353A (ja) | 1987-04-28 |
Family
ID=16921221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23128685A Pending JPS6293353A (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | オ−ステナイト系耐熱合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6293353A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5370838A (en) * | 1993-12-07 | 1994-12-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Fe-base superalloy |
| EP1479877A3 (en) * | 2003-05-21 | 2006-05-31 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Vane,camshaft timing control device, and sliding member |
| CN104480387A (zh) * | 2014-10-16 | 2015-04-01 | 太原理工大学 | 高韧性Laves相NbFe2基高温结构材料及其制备方法 |
-
1985
- 1985-10-18 JP JP23128685A patent/JPS6293353A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5370838A (en) * | 1993-12-07 | 1994-12-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Fe-base superalloy |
| EP1479877A3 (en) * | 2003-05-21 | 2006-05-31 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Vane,camshaft timing control device, and sliding member |
| US7127980B2 (en) | 2003-05-21 | 2006-10-31 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Vane, valve timing control device, and sliding member |
| CN104480387A (zh) * | 2014-10-16 | 2015-04-01 | 太原理工大学 | 高韧性Laves相NbFe2基高温结构材料及其制备方法 |
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