JPS6326336A - Austenite iron, nickel or cobalt base alloy - Google Patents

Austenite iron, nickel or cobalt base alloy

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JPS6326336A
JPS6326336A JP11719087A JP11719087A JPS6326336A JP S6326336 A JPS6326336 A JP S6326336A JP 11719087 A JP11719087 A JP 11719087A JP 11719087 A JP11719087 A JP 11719087A JP S6326336 A JPS6326336 A JP S6326336A
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JP
Japan
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alloy
weight
carbide
alloys
chromium carbide
Prior art date
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Pending
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JP11719087A
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Japanese (ja)
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ラグハバン,エアー
ヘンリー チャールズ ヘイワース
マイケル ジョセフ ハンフリーズ
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ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
Exxon Research and Engineering Co
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6326336A publication Critical patent/JPS6326336A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum

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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は約425℃〜750℃の温度で実質的に炭化ク
ロムのない12−50重量%Crと0.001ないし0
.2重量%炭素を含有する鉄、ニッケル、及びコバルI
・基合金に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention provides 12-50% by weight Cr substantially free of chromium carbide and 0.001-0.
.. Iron, Nickel, and Kobal I containing 2% carbon by weight
・Regarding base alloys.

〔従来の技術及び問題点〕[Conventional technology and problems]

特に石油及び核産業において、高温での炭化クロム析出
によって生した鋭敏化に耐える合金にとり必要である。
Particularly in the petroleum and nuclear industries, it is necessary for alloys to withstand sensitization caused by chromium carbide precipitation at high temperatures.

鋭敏化は該合金の粒界での炭化クロムの析出と粒界に近
いマトリックス中でのクロl、の欠乏(低下)を記載す
るために一般的に用いられる用語である。先行技術では
マトリックスからクロムの欠乏は合金に対して中間粒腐
食(inter−granular corrosio
n )及び応力腐食割れを招くと云われている。
Sensitization is a term commonly used to describe the precipitation of chromium carbide at the grain boundaries of the alloy and the depletion of chromium carbide in the matrix near the grain boundaries. In the prior art, depletion of chromium from the matrix causes inter-granular corrosion to the alloy.
n) and stress corrosion cracking.

これらの現象は合金を鋭敏化に続けて水性媒体に曝すと
生じる。そのような環境では粒界での炭化クロムの析出
による中間粒腐食、応力腐食割れ又はその両者のために
、ステンレス鋼のような従来の合金はしばしば劣化する
。粒界での炭化クロムの析出は約425℃ないし約75
0℃の温度範囲で特に問題である。この温度は多くの商
用での一般的な利用温度である。炭化クロムは合金の加
工中特に溶接中も形成される。これらの炭化クロムの析
出は一般的に粒界で生じ粒界で、また粒界近くでのクロ
ムの欠乏に常に関連している。約425℃未満ではその
方法の運動エネルギが炭化クロムの形成に不利であり、
一方約750℃を超えたところでは粒子内部からクロム
が粒界へ拡散し、それによって粒界をクロムで補給する
。クロムの欠乏は割れ伝播を促進し、合金の早期劣化を
ひきおこす。
These phenomena occur when the alloy is exposed to an aqueous medium following sensitization. In such environments, conventional alloys such as stainless steel often deteriorate due to intergrain corrosion due to precipitation of chromium carbide at grain boundaries, stress corrosion cracking, or both. Precipitation of chromium carbide at grain boundaries is from about 425°C to about 75°C.
This is particularly problematic in the temperature range of 0°C. This temperature is common in many commercial applications. Chromium carbide is also formed during processing of the alloy, especially during welding. These chromium carbide precipitations generally occur at grain boundaries and are always associated with chromium deficiency at and near grain boundaries. Below about 425°C, the kinetic energy of the process is detrimental to the formation of chromium carbide;
On the other hand, at temperatures above about 750° C., chromium diffuses from inside the grains to the grain boundaries, thereby replenishing the grain boundaries with chromium. Chromium deficiency accelerates crack propagation and causes premature deterioration of the alloy.

使用中、実質的に炭化クロムがない合金を開発する試み
においてかなりの努力が冶金工業において払われて来た
。その努力の1つは炭化クロムが生じる濃度以下の濃度
を有する合金を製造する方法に向けられている。
Considerable effort has been expended in the metallurgical industry in an attempt to develop alloys that are substantially free of chromium carbide in use. One such effort has been directed to methods of producing alloys with concentrations below that at which chromium carbide occurs.

この濃度は一般的に約0.001重量%以下とあまりに
低く商用的には不可能である。
This concentration is generally less than about 0.001% by weight, which is too low to be commercially viable.

他の努力は炭化ニオブや炭化チタンのような炭素と結び
つくニオブやチタンのような元素を含む合金の製造に向
けている。
Other efforts are directed toward producing alloys containing elements such as niobium and titanium combined with carbon, such as niobium carbide and titanium carbide.

そのような炭化物は形成されると炭化クロムがある粒界
には見出せない。炭化ニオブと炭化チタンは平衡状態で
炭化クロムより安定であるが約425℃から750℃の
温度で粒界で炭化クロムの析出をおこさぜる平衡のマ)
・リックス中にまだ十分な炭素が残っている。
Once formed, such carbides are not found at grain boundaries where chromium carbide is present. Niobium carbide and titanium carbide are more stable than chromium carbide in equilibrium, but at temperatures between about 425°C and 750°C, chromium carbide precipitates at grain boundaries.
- There is still enough carbon left in the lix.

これらの研究のどの1つも炭化クロムの析出を実質的に
除去するのに成功していない。その結果使用中に炭化ク
ロムを実質的に含有せず中間粒腐食と応力腐食割れに耐
える合金の開発の必要性がまだある。
None of these studies have been successful in substantially eliminating chromium carbide precipitation. As a result, there remains a need to develop alloys that are substantially free of chromium carbide and resist intermediate grain corrosion and stress corrosion cracking during service.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題点は本発明によれば12−50重量%Cr、0
.0OL−0,2重量%C及び炭化クロムより安定な少
なくとも1つの炭化物形成元素を含有するオーステナイ
ト鉄、ニッケル、又はコバルト基台金であって該合金が
425℃−750℃の温度で炭化クロムを形成するのに
不十分な炭素の固溶濃度を有することを特徴とするオー
ステナイト鉄、ニッケル、又はコバルト基合金によって
解決される。
According to the present invention, the above problems can be solved by using 12-50 wt% Cr, 0
.. 0OL - an austenitic iron, nickel or cobalt based metal containing 0.2% by weight C and at least one carbide-forming element more stable than chromium carbide, the alloy forming chromium carbide at temperatures between 425°C and 750°C. The solution is an austenitic iron, nickel, or cobalt-based alloy characterized by having an insufficient solid solution concentration of carbon to form.

更に上記問題点は本発明によれば12−50重量%Cr
、3重量%以下のMo、3重量%以下のMn、2重量%
以下のAI、0.75重量%以下のZr、 0.001
−0.2重量%C及び炭化クロムより安定な少なくとも
1つの炭化物形成元素を含有するオーステナイト鉄、ニ
ッケル、又はコバルト基台金であって該合金が425℃
−750℃の温度で炭化クロムを形成するのに不十分な
炭素の固溶濃度を有することを特徴とするオーステナイ
ト鉄、ニッケル、又はコバルト基合金、によって解決さ
れる。
Furthermore, according to the present invention, the above-mentioned problem can be solved by using 12-50% by weight of Cr.
, 3% by weight or less Mo, 3% by weight or less Mn, 2% by weight
AI below, Zr below 0.75% by weight, 0.001
- an austenitic iron, nickel, or cobalt base metal containing 0.2% by weight C and at least one carbide-forming element more stable than chromium carbide, wherein the alloy
The solution is an austenitic iron-, nickel-, or cobalt-based alloy characterized by having an insufficient solid solution concentration of carbon to form chromium carbide at a temperature of -750°C.

以下余白 本発明の合金 12−25重量%Cr 5−35重重量Ni 0−3重量%M。Margin below Alloy of the invention 12-25 wt% Cr 5-35 weight Ni 0-3% by weight M.

O−0,5重量%Si 0.001−0.2重量%C1 炭素(C)、酸素(0)及び窒素(N)の濃度が重量%
で示された約10(C+O+N)から30 (C+0+
N)の量のHf及び/又はTa及び残部Feからなるこ
とが好ましい。
O-0.5wt%Si 0.001-0.2wt%C1 Concentration of carbon (C), oxygen (0) and nitrogen (N) is wt%
From about 10 (C+O+N) to 30 (C+0+
It is preferable to consist of Hf and/or Ta in an amount of N) and the balance Fe.

本発明の他の好ましい態様は3重量%以下のMr、0.
2重量%以下のAl、及び0.5重量%以下のSiが存
在することが好ましい。
Another preferred embodiment of the present invention is Mr of 3% by weight or less, 0.
Preferably, up to 2% by weight Al and up to 0.5% by weight Si are present.

本発明の他の好ましい実施態様によれば該合金は15−
25重量%Cr、70−80重量% N + 、0.0
01−〇、2重量%C1及びC901及びNが重量%で
示され約10(C+O+N>ないし30(CfO+N)
の量のHfを含む。
According to another preferred embodiment of the invention, the alloy is 15-
25 wt% Cr, 70-80 wt% N + , 0.0
01-0, 2% by weight C1 and C901 and N are expressed in weight%, approximately 10 (C+O+N> to 30 (CfO+N)
contains an amount of Hf.

炭化クロムの析出はクロムの粒界とその近くの領域をな
くすためオーステナイト合金の耐中間粒腐食と耐応力腐
食割れに有害である。本発明の実施例では炭化クロムの
形成は、炭化クロムより炭化物が安定で、平衡状態にお
いて、約425℃から750℃の温度で炭化クロムを形
成するのにマトリックス中で不十分な炭素濃度を有する
1つ又は2以上の炭化物形成元素の添加により避けられ
る。
The precipitation of chromium carbide is detrimental to the intermediate grain corrosion and stress corrosion cracking resistance of austenitic alloys because it eliminates the chromium grain boundaries and their nearby regions. In embodiments of the present invention, the formation of chromium carbide is such that the carbide is more stable than chromium carbide and has insufficient carbon concentration in the matrix to form chromium carbide at temperatures of about 425° C. to 750° C. at equilibrium. This can be avoided by adding one or more carbide-forming elements.

本発明で使用するのに適当な好ましい炭化物形成元素は
鉄、ニッケル及びコバルト基合金に対するハフニウム及
び鉄基合金に対するタンタルである。そのような炭化物
形成元素は十分な量で存在し、7トリツクス中の炭素の
濃度があまりに低いので炭化クロムの析出を起こせない
Preferred carbide forming elements suitable for use in the present invention are hafnium for iron, nickel and cobalt based alloys and tantalum for iron based alloys. Such carbide-forming elements are present in sufficient quantities such that the concentration of carbon in the 7 trix is too low to cause chromium carbide precipitation.

重量%で一般的に表わされるこの量は1.0 (C+O
+N)に等しいが大きいが15(C十〇+N)より小さ
いか等しく好ましくは約1.5(C+O+N)である。
This amount, commonly expressed in weight percent, is 1.0 (C+O
+N), but greater than, but less than or equal to, preferably about 1.5 (C+O+N).

経済的理由がら高い元素のHfに対するものとして低コ
ストのHf−Z rを用いることが好ましい。そのI4
 f −Z r合金は核産業のZr燃料棒を製造するた
めの製造工程の副産物でありHfのコストのほんのわす
がで手に入る。もしもHl−Zrを本発明の例に用いる
ならば0.75重量%未満のZrが仕」二げ合金中に存
在するようにM f −Z rを用いる必要がある。そ
の量で炭化物形成元素を用いれば粒界での炭化クロムの
析出を実質的に防止し中間粒腐食と応力腐食割れを防止
する良好な合金になる。酸素と窒素の濃度は炭素に対し
て通常少ないのでハフニウムとタンタルの添加に関する
上記基準は炭素だけの濃度を考慮して充足される。酸素
と窒素の濃度が通常高い場合、全て3つの元素は上の基
準を充足するために等しく考慮されるべきである。Hf
とTaが約10(C十〇+N)未満で用いられるとその
合金は平衡でマトリックス中で炭化クロムを形成するの
に十分な量の炭素を含有する。MfとTaを30(C十
〇+N)を超えて用いられると金属同相を形成し合金の
物理的機械的特性を劣化する。
For economic reasons, it is preferable to use low cost Hf-Zr as opposed to high elemental Hf. Its I4
f-Zr alloy is a by-product of the manufacturing process for making Zr fuel rods in the nuclear industry and is available for a fraction of the cost of Hf. If Hl-Zr is used in the example of the present invention, it is necessary to use Mf-Zr such that less than 0.75% by weight of Zr is present in the finishing alloy. Use of carbide-forming elements in such amounts will result in a good alloy that substantially prevents precipitation of chromium carbide at grain boundaries and prevents intermediate grain corrosion and stress corrosion cracking. The above criteria for the addition of hafnium and tantalum are met considering the concentration of carbon alone, since the concentrations of oxygen and nitrogen are usually small relative to carbon. As the concentrations of oxygen and nitrogen are usually high, all three elements should be considered equally to meet the above criteria. Hf
When less than about 10 (C + N) and Ta are used, the alloy contains sufficient carbon to form chromium carbide in the matrix at equilibrium. If Mf and Ta exceed 30 (C10+N), metal in phase will be formed and the physical and mechanical properties of the alloy will deteriorate.

本発明の合金を含んでなる元素とそれらの濃度はその組
合せが中間粒腐食と応力腐食割れに対して思いがけずに
良好な抵抗を有する合金の種類になるために重要である
The elements comprising the alloys of the present invention and their concentrations are important as the combination results in a type of alloy that has unexpectedly good resistance to intermediate grain corrosion and stress corrosion cracking.

クロムは本発明の合金の中でその合金の耐食性を増大す
るために重要である。クロム量が多くなるとシグマある
いは他の金属同相の形成につながることが注目される。
Chromium is important in the alloy of the present invention to increase the corrosion resistance of the alloy. It is noted that increasing amounts of chromium lead to the formation of sigma or other metal homophases.

本発明の合金の耐食性を得るに必要なりロム量は少なく
とも約12重量%であり、一方約50重量%以下のクロ
ム成分より厳しい腐食環境及び/又は高温で必要である
The amount of chromium required to provide corrosion resistance in the alloys of the present invention is at least about 12% by weight, while less than about 50% by weight chromium is required in more severe corrosive environments and/or higher temperatures.

他の好ましい本発明の合金は約19ないし23重量%C
r、約30ないし35重量%Ni、約1.5重量%Mn
、約0.06ないし0.1重量%C5約0.06ないし
0.1重量%Al、約0.5重量%S;以下、約20(
C十〇+N)の量のHf及び残部Feからなる。
Other preferred alloys of the invention are about 19 to 23% by weight C.
r, about 30 to 35% by weight Ni, about 1.5% by weight Mn
, about 0.06 to 0.1% by weight C5 about 0.06 to 0.1% by weight Al, about 0.5% by weight S;
It consists of Hf in an amount of C10+N) and the balance Fe.

更により好ましい本発明の合金は約17ないし19重量
%Cr、約9ないし12重量%Ni、約1.5ないし2
.5重量%Mn、約0.5重量%以下のSi、約0.0
8重量%未満のC約20(C十〇+N)の量のHf及び
残部Feからなる。
Even more preferred alloys of the present invention contain about 17 to 19% Cr, about 9 to 12% Ni, about 1.5 to 2% by weight.
.. 5 wt% Mn, about 0.5 wt% or less Si, about 0.0
It consists of Hf in an amount of about C20 (C10+N) less than 8% by weight and the balance Fe.

本発明の鉄基合金中ハフニウム及び/又はタンタルの使
用及び鉄、ニッケル、及びコバルト基合金の使用は安定
なハフニウム及び/又はタンタルの炭化物の形成はマト
リックスの炭素濃度を減少し炭化クロム析出のための炭
素濃度を非常に低くする。本発明の合金中にニオブやチ
タンのような他の公知の炭化物形成元素はハフニウムや
タンタルと同じ有好な効果を有することが見出せながっ
た。すなわちニオブとチタンもストリックスから炭素を
低下させ、安定な炭化ニオブ、及び炭化チタンを形成す
るがまだ十分な炭素が約425℃ないし750℃の温度
での平衡状態で残存し炭化クロムの形成を招く。本発明
ではHfが好ましい炭化物形成元素である。
The use of hafnium and/or tantalum in the iron-based alloys of the present invention and the use of iron, nickel, and cobalt-based alloys allows the formation of stable hafnium and/or tantalum carbides to reduce the carbon concentration of the matrix and for chromium carbide precipitation. to reduce the carbon concentration to very low levels. Other known carbide-forming elements such as niobium and titanium have not been found to have the same beneficial effects as hafnium and tantalum in the alloys of the present invention. That is, niobium and titanium also lower carbon from the strix to form stable niobium carbide and titanium carbide, but still enough carbon remains in equilibrium at temperatures between about 425°C and 750°C to form chromium carbide. invite Hf is a preferred carbide-forming element in the present invention.

本発明の合金は各々合金の特性に不利な影響を与えない
かぎり約0.01重量%より少ない量でB。
The alloys of this invention each contain less than about 0.01% B by weight unless the properties of the alloy are adversely affected.

Sn、Pb、Zn、Bi等のような不可避的不純物を含
有してもよい。
It may contain inevitable impurities such as Sn, Pb, Zn, Bi, etc.

〔実施例〕〔Example〕

以下の実施例は上記発明を実施する方法を十分に記載し
本発明の種々の側面を実施するために考えられた最良の
形態を述べる。これらの実施例は本発明の真の範囲に限
定されず例示的目的のために示されると理解される。
The following examples fully describe methods of carrying out the invention and set forth the best mode contemplated for carrying out various aspects of the invention. It is understood that these examples are presented for illustrative purposes and not as limitations on the true scope of the invention.

夾屁11− こ−で用いられた実験合金は実質的に純元素原料から調
整された。個々の元素は約50ボンド(2,2568k
g>になるよう重量測定した。−互生合金元素を溶融し
その溶融金属を直径2172インチ(63,5n+m)
の鋳造鉄鋳型に注入した。凝固した鋳造品を鋳型から取
り出し1200’Cで均質化し1000’Cで熱間圧延
し172インチ(12,7mm)厚の板を製造した。
The experimental alloys used here were prepared from substantially pure elemental raw materials. Each element has approximately 50 bonds (2,2568k
The weight was measured so that the weight was > g. - Melt the alternating alloying elements and make the molten metal 2172 inches (63,5n+m) in diameter.
cast into an iron mold. The solidified casting was removed from the mold, homogenized at 1200'C, and hot rolled at 1000'C to produce a 172 inch (12.7 mm) thick plate.

下記第1表は本実施例で用いた全ての合金成分を示す。Table 1 below shows all alloy components used in this example.

以下余日 第一1−未 合金 Fe  Cr  Ni  Mn  CTi  N
b  Hf    備考A   Bat  18.3 
9.9 2.2 .0B7 .27 −−− −−− 
 Ti/C=48   Bal  18”  10” 
 2”   、07 −−− 0.6 −−− .28
7aCBal  18.3 9.9 1.8 .073
 .4 −−− .28  Hf/Cニア、8D   
Bal  17.3 10.22.3 .07 .4B
  −−−,54Hf/C=7.7E   Bat  
18.9 10.2 1.9 .073 .4  −−
− 1.05  If/C=14.4*通常の(分析な
しの)成分 合金AとBはそれぞれTi含有合金、及びNbとTa含
有合金Bの市販合金成分である。合金Bはポリチオン酸
応力腐食割れに耐える最良の市販の従来合金であると考
えられる。合金C,D及びEは本発明の合金である。こ
れらの合金はHf/C比を合金Cの3.8から合金Eの
14.4の範囲で含む。
Below, Yoji No. 1 - Unalloyed Fe Cr Ni Mn CTi N
b Hf Note A Bat 18.3
9.9 2.2. 0B7. 27 --- ---
Ti/C=48 Bal 18” 10”
2”, 07 --- 0.6 --- .28
7aCBal 18.3 9.9 1.8. 073
.. 4 --- . 28 Hf/C near, 8D
Bal 17.3 10.22.3 . 07. 4B
---, 54Hf/C=7.7E Bat
18.9 10.2 1.9. 073. 4 ---
- 1.05 If/C = 14.4 *Normal (unanalyzed) components Alloys A and B are commercially available alloy components of Ti-containing alloy and Nb and Ta-containing alloy B, respectively. Alloy B is believed to be the best commercially available conventional alloy to resist polythionic acid stress corrosion cracking. Alloys C, D and E are alloys of the present invention. These alloys have Hf/C ratios ranging from 3.8 for Alloy C to 14.4 for Alloy E.

合金C,D、及びEはTiを含有するがそれらの合金は
炭素量に基づく十分なMfを含み炭化クロムの形成を防
止する。
Alloys C, D, and E contain Ti, but they contain sufficient Mf based on their carbon content to prevent the formation of chromium carbide.

犬1しLl 上記各々の合金試験片1040℃1時間で溶体化処理し
水冷した。各合金のうちの1つの試験片を顕微鏡写真観
察のなめ溶体化処理条件で保持した。
Each of the above alloy test pieces was solution-treated at 1040° C. for 1 hour and cooled in water. One specimen of each alloy was held under slick solution treatment conditions for microscopic observation.

各合金の次の試験片を100時間590℃に配し第3の
合金試験片を590℃1000時間に配した。熱処理さ
れた試験片を走査及び透過電子鏡検法によって試験し、
時効中に形成された第2相の種類を決定した。これらの
研究の成果を下記第2表に示す。
The next specimen of each alloy was placed at 590°C for 100 hours and the third alloy specimen was placed at 590°C for 1000 hours. testing the heat-treated specimens by scanning and transmission electron microscopy;
The type of second phase formed during aging was determined. The results of these studies are shown in Table 2 below.

以下余日 第−λ−宍 咀琲策4財奸Φ■灯r− A   TiCTiC,CrzaC6T+C,CrHC
sB       (Nb、丁a)C(Nb、Ta)C
(Nb、Ta)C,Cr23CJe2NbCTiC,1
lfc     Tie、t(re、Cr2:+Ca 
   TiC,tlfc、Crz+CsD   HfC
,TiCHfC,TiCIIfc、TiC,Cr2.C
6E   HfCHfC,Fe2(Hf、Ti)   
 HfC,Fe2(Hf、Ti)量が鋳Uとづ′る順序
でならべた相 第2表のデータは合金の全てが時効前に一次炭化物(T
i、Nb、Ta、Hf−炭化物)を含有しその種類と量
は合金同志で変化する。市販合金AとBはそれぞれTi
Cと(Nb、Ta)’Cを含み、一方本発明の合金はT
iCとHfCを含む。本発明の合金の炭化物種類はHf
ZC比に依存する。すなわち、Hf/C<15の合金で
は一次炭化物はTiCと1(f Cの混合物であるがH
f/C−=15では一次炭化物はほとんどHfCである
The following is the rest of the day - λ - Shishi Tsui 琲 4 wealth Φ ■ light r - A TiCTiC, CrzaC6T+C, CrHC
sB (Nb, Ding a) C (Nb, Ta) C
(Nb,Ta)C,Cr23CJe2NbCTiC,1
lfc Tie, t(re, Cr2:+Ca
TiC, tlfc, Crz+CsD HfC
, TiCHfC, TiCIIfc, TiC, Cr2. C
6E HfCHfC, Fe2 (Hf, Ti)
The data in Phase Table 2, in which the amounts of HfC, Fe2 (Hf, Ti) are arranged in the order of cast U, shows that all of the alloys are primary carbides (T) before aging.
i, Nb, Ta, Hf-carbide), and the type and amount thereof vary depending on the alloy. Commercial alloys A and B are each Ti
C and (Nb,Ta)'C, whereas the alloy of the present invention contains T
Contains iC and HfC. The carbide type of the alloy of the present invention is Hf
Depends on ZC ratio. That is, in an alloy with Hf/C<15, the primary carbide is a mixture of TiC and 1(f C, but H
When f/C-=15, the primary carbide is mostly HfC.

100時間の時効の後試験片を透過電子鏡面法で調査し
いく種類かの相をX線微量分析と電子回折分析で特徴づ
けた。その結果を第2表に示す。市販の合金AとCは炭
化クロムを形成し合金Bと合金りはCr炭化物や他の析
出物を形成しなかった。
After aging for 100 hours, the specimens were investigated by transmission electron spectroscopy and several phases were characterized by X-ray microanalysis and electron diffraction analysis. The results are shown in Table 2. Commercial alloys A and C formed chromium carbides, while alloy B and alloys did not form Cr carbides or other precipitates.

合金Eは少量のF C2(Hf 、 T i)金属間析
出物を粒内と粒界に形成した。これは通常合金中に望ま
しくないチタンの存在により生じた。
Alloy E formed a small amount of F C2 (Hf, Ti) intermetallic precipitates in the grains and at the grain boundaries. This is usually caused by the undesirable presence of titanium in the alloy.

時効1000時間後、市販合金(AとB)と実験用合金
(CとD)ともに炭化物析出物を形成した。100時間
後炭化クロムを形成した合金(合金AとC)では炭化ク
ロムの密度は1000時間後増大した。合金Bと合金り
はともに炭化クロムを形成した。炭化クロムを形成しな
かった唯一の合金は合金Eであった。
After 1000 hours of aging, both commercial alloys (A and B) and experimental alloys (C and D) formed carbide precipitates. In the alloys that formed chromium carbide after 100 hours (alloys A and C), the density of chromium carbide increased after 1000 hours. Both Alloy B and Alloy A formed chromium carbide. The only alloy that did not form chromium carbide was Alloy E.

第1図は1000時間時効後の合金の顕微鏡写真を示す
。これらの写真では炭化クロムの形成は粒界の穴として
見出される。これらの穴は合金組織を観るなめに用いた
10%蓚酸による炭化物の周りのクロム低下域の優先ア
タックの結果である。合金A、B及びDを15秒間エッ
チし、合金Eを45秒間エッチした。合金Eは15秒間
粒界での何の浸食の徴候も観られなかったので45秒間
エッチした。合金E中に炭化クロムがないことは時効処
理中不十分な炭素が出て有害な炭化クロムを形成するよ
うに全て又はほとんどの炭素と結びつくのに十分な量の
Hf添加の結果である。425℃から750℃の温度で
の平衡の低下炭素レベルは炭化クロムが形成できるレベ
ル以下である。チタンやニオブのような従来用いられた
炭化物形成元素はこれを達成することができず、ハフニ
ウムやタンタルのような強力な炭化物形成元素は溶融炭
素を必要な低いレベルにすることができることが思いが
けず見出された。そのデータはTiCあるいはNbCの
ような他の一次炭化物は合金中で全ての炭素を結びつけ
ることができないことも示す。
FIG. 1 shows a micrograph of the alloy after aging for 1000 hours. In these photographs the formation of chromium carbide is found as holes in the grain boundaries. These holes are the result of preferential attack of the chromium-depleted areas around the carbides by 10% oxalic acid, which was used to view the alloy structure. Alloys A, B and D were etched for 15 seconds and Alloy E was etched for 45 seconds. Alloy E was etched for 45 seconds as no signs of erosion at the grain boundaries were observed for 15 seconds. The absence of chromium carbide in Alloy E is a result of the addition of Hf in an amount sufficient to combine with all or most of the carbon so that insufficient carbon escapes and forms harmful chromium carbide during aging. At temperatures between 425°C and 750°C, the equilibrium reduced carbon levels are below the level at which chromium carbide can form. Traditionally used carbide-forming elements such as titanium and niobium are unable to achieve this, and it is unexpected that strong carbide-forming elements such as hafnium and tantalum can bring molten carbon to the required low levels. discovered. The data also show that TiC or other primary carbides such as NbC are unable to bind all the carbon in the alloy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図は1040℃で1時間加熱ttt、590℃tooo
時間曝した後の実施例合金A、B、D、及びEの顕微鏡
組織写真である。 O Figure 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和62年特許願第117190号 2、発明の名称 オーステナイト鉄、ニッケル又はコバルト基台金3、補
正をする者 事件との関係     特許出願人 名称 エクソン リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー 4、代理人 住所 〒105東京都港区虎ノ門−丁目8番1o号5、
補正命令の日付 昭和62年7月28日(発送日) 6、補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 7、補正の内容 図面の簡単な説明 明細書第17頁第19行目の「顕微鏡組」から同頁第2
0行目の「織写真である。」を「金属組織を示し、図面
に代わる写真である。」に補正する。
The figure shows heating at 1040℃ for 1 hourttt, 590℃toooo
1 is a micrograph of the example alloys A, B, D, and E after time exposure. O Figure Procedural amendment (method) % formula % 1. Indication of the case Patent Application No. 117190 of 1988 2. Name of the invention Austenitic iron, nickel or cobalt base 3. Person making the amendment Relationship to the case Patent application Person name: Exxon Research and Engineering Company 4, Agent address: 8-1-5 Toranomon-chome, Minato-ku, Tokyo 105
Date of amendment order: July 28, 1985 (shipment date) 6. Column 7, "Brief explanation of drawings" of the specification subject to amendment, Contents of amendment: Brief explanation of drawings, page 17, line 19 of the specification. From the “Microscope Group” of the eye, page 2
In the 0th line, "This is a photograph of a textile." is corrected to "This is a photograph that shows the metallographic structure and replaces a drawing."

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、約12−50重量%Cr、約3重量%以下のMo、
約3重量%以下のMn、約2重量%以下のAl、約0.
75重量%以下のZr、約0.001−0.2重量%C
及び炭化クロムより安定な少なくとも1つの炭化物形成
元素を含有するオーステナイト鉄、ニッケル、又はコバ
ルト基合金であって該合金が425℃−750℃の温度
で炭化クロムを形成するのに不十分な炭素の固溶濃度を
有することを特徴とするオーステナイト鉄、ニッケル、
又はコバルト基合金。 2、前記Crの濃度が約15−25重量%であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の合金。 3、HfとTaから選択された前記炭化物形成元素が約
10(C+O+N)から約30(C+O+N)の濃度に
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の合金
。 4、前記HfあるいはTaが約15(C+O+N)の濃
度にあることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の
合金。 5、約17−19重量%Cr、約9−12重量%Ni、
約1.5−2.5重量%Mn、約0.08重量%CでC
、O、及びNが重量%でHf=20(C+D+N)で表
わされるようなHf及び残部鉄からなることを特徴とす
る特許請求の範囲第2項記載の合金。 6、約19−23重量%Cr、約30−35重量%Ni
、約1.5−2.0重量%Mn、約0.05−0.1重
量%Al、約0.5重量%Si、約0.05−0.1重
量%C、C、O、及びNが重量%で示されHf=20(
C+O+N)となる量のHf及び残部鉄からなることを
特徴とする特許請求の範囲第2項記載の合金。 7、15−25重量%Cr、70−80重量%Ni、0
.001−0.2重量%C、及びC、O、及びNが重量
%で示され約10(C+O+N)ないし30(C+O+
N)の量のHfを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第2項記載の合金。 8、12−50重量%Cr、0.001−0.2重量%
C及び炭化クロムより安定な少なくとも1つの炭化物形
成元素を含有するオーステナイト鉄、ニッケル、又はコ
バルト基合金であって該合金が425℃−750℃の温
度で炭化クロムを形成するのに不十分な炭素の固溶濃度
を有することを特徴とするオーステナイト鉄、ニッケル
、又はコバルト基合金。
[Claims] 1. About 12-50% by weight Cr, about 3% by weight or less Mo,
Mn up to about 3% by weight, Al up to about 2% by weight, about 0.
Up to 75 wt% Zr, about 0.001-0.2 wt% C
and an austenitic iron, nickel, or cobalt-based alloy containing at least one carbide-forming element more stable than chromium carbide, the alloy containing insufficient carbon to form chromium carbide at temperatures between 425°C and 750°C. Austenitic iron, nickel, characterized by having a solid solution concentration
or cobalt-based alloys. 2. The alloy of claim 1, wherein the Cr concentration is about 15-25% by weight. 3. The alloy of claim 1, wherein said carbide-forming element selected from Hf and Ta is in a concentration of about 10 (C+O+N) to about 30 (C+O+N). 4. The alloy according to claim 3, wherein the Hf or Ta is at a concentration of about 15 (C+O+N). 5, about 17-19 wt% Cr, about 9-12 wt% Ni,
About 1.5-2.5 wt% Mn, about 0.08 wt% C
3. An alloy according to claim 2, characterized in that the alloy consists of Hf such that , O, and N are expressed in weight percent as Hf=20 (C+D+N), with the balance being iron. 6, about 19-23 wt% Cr, about 30-35 wt% Ni
, about 1.5-2.0 wt% Mn, about 0.05-0.1 wt% Al, about 0.5 wt% Si, about 0.05-0.1 wt% C, C, O, and N is shown in weight% and Hf=20 (
The alloy according to claim 2, characterized in that the alloy comprises Hf in an amount such that C+O+N) and the balance is iron. 7, 15-25 wt% Cr, 70-80 wt% Ni, 0
.. 001 - 0.2% by weight C, and C, O, and N expressed in weight% from about 10 (C+O+N) to 30 (C+O+
3. An alloy according to claim 2, characterized in that it contains Hf in an amount of N). 8, 12-50 wt% Cr, 0.001-0.2 wt%
an austenitic iron, nickel, or cobalt-based alloy containing C and at least one carbide-forming element more stable than chromium carbide, the alloy having insufficient carbon to form chromium carbide at temperatures between 425°C and 750°C; an austenitic iron, nickel, or cobalt-based alloy characterized by having a solid solution concentration of
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