TWI480392B - 具有氧化鋁屏障層之鑄造製品 - Google Patents

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Description

具有氧化鋁屏障層之鑄造製品
本發明有關乙烯(ethylene)製造用反應管、增碳熱處理爐(carburization heat treatment furnace)的爐底輥(hearth roll)或輻射管(radiation tube)等的耐熱鑄造製品。
如乙烯製造用反應管等將長時間曝露於高溫氣氛中之耐熱鑄造製品中，高溫強度優異的奧氏體(austenite)系耐熱合金係很適用採用者。
奧氏體系耐熱合金，在高溫氣氛中的使用中將於表面形成金屬氧化物層，結果該氧化物層即成為屏障(barrier)而在高溫氣氛中保護材料。
然而，如該金屬氧化物係Cr(鉻)氧化物(主要由Cr2 O3 所成)時，則由於緻密性低，黏附性不足之故，於加熱與冷卻的重複循環中，有容易剝離之問題，縱然在不致於會剝離之情形，仍對來自外部氣氛之氧氣或碳的防止侵入之功能並不足夠，而有材料中發生內部氧化或增碳(carburization)之缺點。
因而，作為經按能形成緻密性高，以難於使氧氣或碳穿透之氧化鋁(Al2 O3 )作為主體之氧化物層之方式調整成分組成之奧氏體系耐熱合金，曾提案有下列專利文獻。
專利文獻1：日本專利特開昭52-78612號公報
專利文獻2：日本專利特開昭57-39159號公報
此等專利文獻，係較一般性奧氏體系耐熱合金為增加Al(鋁)的含量，藉以於表面形成以Al2 O3 作為主體之氧化物層者。
上述文獻中，為防止所生成之Al2 O3 層在高溫使用中剝離而能生成足夠厚度的Al2 O3 層起見，曾提供Al含量為在專利文獻1中作成4%以上、在專利文獻2中則作成4.5%之作法。
然而，由於Al係屬於紅鋁鐵質(ferrite)生成元素之故，如含量增多時，則材料的延展性(ductility)劣化以致高溫強度低落。此種延展性的降低傾向，當從Al的含量在4%以上時即可觀察到。
因而，上述文獻的奧氏體系耐熱合金，縱然能期待藉由Al2 O3 層之屏障功能之提升，仍然有招致材料的延展性低落之缺點。
鑑於上述課題，本發明之目的在於提供一種即使不將Al含量作成4%以上，仍能確保Al2 O3 層的高溫穩定性，且不致於降低材料的延展性之下，能在高溫氣氛下發揮優異的屏障功能之鑄造製品。
本發明係一種可在高溫氣氛中使用之鑄造製品，其特徵為：具有以質量%計含有C(碳)：0.05至0.7%、Si(矽)：0%以上2.5%以下、Mn(錳)：0%以上3.0%以下、Cr(鉻)：15至50%、Ni(鎳)：18至70%、Al(鋁)：2至4%、稀土類元素：0.005至0.4%、以及W(鎢)：0.5至10%及/或Mo(鉬)：0.1至5%，且餘部由Fe(鐵)及不可避免的不純物所成耐熱合金的鑄造物，於與高溫氣氛相接觸之鑄造物表面形成有屏障層、屏障層係厚度0.5μm以上的Al2 O3 (氧化鋁)層，而該屏障層的最表面的80面積%以上為Al2 O3 、而作成於Al2 O3 層與鑄造物之間的界面分散存在有較合金的基體(body)為Cr濃度高的Cr基粒子之方式者。
再者，屏障層係於Al2 O3 層之上形成有以Cr2 O3 (氧化鉻)作為主體之Cr氧化物鍋垢(oxide scale)，而容許分散存在於該屏障層的最表面的20面積%以下為止。
前述耐熱合金，需要時，可再含有Ti(鈦)：0.01至0.6%、Zr(鋯)：0.01至0.6%、Nb(鈮)：0.1至1.8%、B(硼)：0.1%以下之中的至少1種。
Cr基粒子，以質量%計，含有Cr、Ni、Fe、以及W及/或Mo(鉬)，而Cr的含量為50%以上。
前述Al2 O3 層，較佳為，將鑄造物表面加工為粗糙度(Ra)0.05至2.5後，可藉由在1050℃以上的氧化性氣氛下的加熱處理而形成。再者，如欲將此加熱處理在1050℃以下(但，900℃以上)的溫度實施時，則在構成前述耐熱合金之成分中，如將稀土類元素的下限限制為0.06%、W的上限限制為6%時，則可與在1050℃以上實施時同樣，形成前述Al2 O3 層。
由於本發明之鑄造製品中，耐熱合金的Al含量不超過4%之故，可抑制延展性的低落，其結果可具有高的高溫強度。
本發明之鑄造製品中，由於與高溫氣氛相接觸之鑄造物表面所形成之屏障層為厚度0.5μm以上的Al2 O3 層、而該屏障層最表面的80面積%以上為Al2 O3 之故，於高溫氣氛下的使用時，可有效防止氧氣、碳、氮氣等對鑄造物內部的侵入。
再者，本說明書中所用之「高溫氣氛」一語，係指於約800℃以上的溫度下，除會被曝露於重複加熱與冷卻之氧化環境之氣氛之外，尚會被曝露於增碳、氮化、硫化的環境之氣氛之意。
當於本發明之由Cr-Ni-Al系耐熱合金所成鑄造物中形成Al2 O3 層時，通常，小粒子狀的Cr氧化物鍋垢將形成於Al2 O3 層之上，並分散在Al2 O3 層之上。於本發明之鑄造製品中，如將其最表面使用SEM(掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope)/EDX(能量色散X射線分析裝置(energy-dispersion X-ray analysis apparatus))以檢查時，發現Cr氧化物為20面積%以下，而Al2 O3 為80面積%以上。亦即，即使於Al2 O3 層上形成有Cr氧化物鍋垢，由於小且少之故，即使在高溫使用中Cr2 O3 鍋垢剝離的情形，仍然其下面的Al2 O3 一起被剝離的狀況殆不會發生。
又，由於Al2 O3 層與鑄造物的界面，分散有較合金的基體為Cr濃度高的Cr基粒子之故，難於發生高溫使用中的Al2 O3 層的剝離。因此，Al2 O3 層的耐剝離性，係極為良好者。
如此，本發明之鑄造製品，係因穩定的Al2 O3 層之存在之故，於高溫氣氛下之使用中，能長期維持優異的重複耐氧化性、耐增碳性、耐氮化性、耐蝕性。
[發明之最佳實施形態]
以下，就本發明之實施形態加以詳細說明。
構成本發明之鑄造製品之耐熱合金的成分之限定理由，係如下所述。在此，「%」除非有特別標示外，全為質量%之意。
[成分之限定理由的說明]
C：0.05至0.7%
C具有改善鑄造性，以提高高溫潛變斷裂強度(ligh temperature creep rupture strength)之作用。因此，至少使其含有0.05%。但，如含量過多時，則容易普遍形成Cr7 C3 的一次碳化物，以致發生對鑄造物表面部的Al的供給不足而引起Al2 O3 層的局部性寸斷而損及Al2 O3 層的連續性。又，由於二次碳化物過剩析出之故，將招致延展性、韌性 (tenacity)的低落。因此，將上限作成0.7%。再者，C的含量，更佳為0.3至0.5%。
Si：0%以下2.5%以下
Si係作為金屬熔液合金(molter metal alloy)的脫氧劑(deoxidant)，或為提升金屬熔液合金的流動性的使其含有者，惟如含量過多時，會招致高溫潛變斷裂強度的低落之故，將上限訂為2.5%。再者，Si的含量，更佳為2.0%以下。
Mn：0%以上3.0%以下
Mn係作為金屬熔液合金的脫氧劑，或為固定金屬溶液中的S(硫)而使其含有者，惟如含量過多時，會招致高溫潛變斷裂強度的低落之故，將上限訂為3.0%。再者，Mn的含量，更佳為1.6%以下。
Cr：15至50%
Cr係對高溫強度及重複耐氧化性的提升有所助益者。又發現如於鑄造物表面所形成之Al2 O3 層與合金基體的界面區域分散生成Cr基粒子時，則Al2 O3 層將難於剝離之事實。因此，使Cr含有15%以上。然而，如含量過多時，會招致高溫潛變斷裂強度的低落之故，將上限訂為50%。再者，Cr的含量，更佳為23至35%。
Ni：18至70%
Ni係為重複耐氧化性及金屬組織的穩定性的確保上所需要的元素。又，如Ni的含量少時，則由於Fe的含量將相對性增多之結果，鑄造物表面容易生成Cr-Fe-Mn氧化物，而Al2 O3 層的生成即受阻礙。因此，使其含有至少18%以上。由於含有70%以上時不能獲得因增量所對應之結果之故，將上限訂為70%。再者，Ni含量，更佳為28至45%。
Al：2至4%
Al係為提升耐增碳性及耐煉焦性(anticoking)上有效的元素。又，本發明中，係為於鑄造物表面產生Al2 O3 層之用之必要不可或缺的元素。因此，使其含有至少2%以上。然而，如含量超過4%時，則由於如前述般，延展性會劣化之故，本發明中則規定上限為4%。再者，Al含量，更佳為2.5至3.8%。
稀土類元素：0.005～0.4%
稀土類元素，係指於元素周期律表的La(鑭)至Lu(鑥)之15種類的鑭系列中加上Y(釔)及Sc(鈧)之17種元素之意，惟使本發明之耐熱合金中含有之稀土類元素，係以Ce(鈰)、La、Nd(釹)為主體者，較佳為以此等3元素的合計量計能佔有稀土類元素全體的約80%以上、更佳為約90%以上。該稀土類元素，係對Al2 O3 層的生成及穩定化的促進有助益者。
如藉由1050℃以上的高溫的氧化性氣氛下之加熱處理而實施Al2 O3 層的生成時，如含有0.005%以上則可對Al2 O3 層生成有助益。由於高溫下時，Cr碳化物的析出會加速而於Al2 O3 層與鑄造物的界面成於Cr基粒子之後成為難於剝離之故，稀土類元素即使少量仍會有效發揮功能。
再者，如藉由1050℃以下(但，較佳為900℃以上)的氧化性氣氛下之加熱處理而實施Al2 O3 層的生成時，如稀土類元素的含量在0.06%以下時，由於Al2 O3 層的生成效果不足夠之故，至少使其含有0.06%以上。
另一方面，如含有過多量時，由於延展性、韌性會惡化之故，將上限訂為0.4%。
W：0.5至10%及/或Mo：0.1至5%
W、Mo，係藉由固溶(solid soluble)於基體中以強化基體的奧氏體相(austenite phase)而提升潛變斷裂強度者。為發揮此種效果起見，應含有W及Mo的至少一種，W時含有0.5%以上、Mo則則含有0.1%以上。
然而，如W及Mo之含量過多時，會招致延展性的低落或耐增碳性之劣化。又，與C過多時的情況同樣，(Cr、W、Mo)7 C3 的寬幅擴大，結果會發生對鑄造物表面部分的Al的供給不足，而引起Al2 O3 層的局部性寸斷，以致容易損及Al2 O3 層的連續性。又，由於W或Mo係原子半徑大之故，如固溶性基體中之結果，即有抑制Al或Cr的移動以妨礙Al2 O3 層的生成之作用。
因此，W訂為10%以下、Mo則訂為5%以下。再者，即使含有兩元素的情形，合計含量仍訂為10%以下為宜。
再者，由於Al或Cr的移動，係愈高溫愈會活躍進行之故，如Al2 O3 層的生成在1050℃以上的高溫下進行時，由於因W或Mo之對Al2 O3 層生成的影響會減少之故，可在上述範圍，惟在1050℃以下的溫度下進行時，較佳為減少W或Mo的含量。因此，如在1050℃以下的溫度進行Al2 O3 層的生成的情形，較佳為W訂為6%以下、Mo則訂為5%以下，即使含有兩元素時，合計含量仍訂為6%以下。
Ti(鈦)：0.01至0.6%、Zr(鋯)：0.01至0.6%及Nb(鈮)：0.1至1.8%之至少一種
Ti、Zr以及Nb，係容易形成碳化物之元素，由於不如W或Mo般之方式能固溶於基體中之故，在Al2 O3 層的形式上並不能看出特別的作用，惟有使潛變斷裂強度之作用。按照需要，可含有Ti、Zr以及Nb的至少一種。其含量，係Ti及Zr為0.01%以上、Nb為0.1%以上。
然而，如過剩添加時，會招致延展性的低落。Nb再會降低Al2 O3 層的耐剝離性。因此，上限則Ti及Zr訂為0.6%、Nb訂為1.8%。
B：0.1%以下
由於B，具有強化鑄造物的粒界(grain boundary)之作用之故，需要時可使其含有。惟如含量增多時則會招致潛變斷裂強之低落之故，欲添加時，仍訂為0.1%以下。
構成本發明之鑄造製品之耐熱合金中含有上述成分，餘部Fe在合金熔製時不可避免地所混入之P(磷)、S(硫)等其他不純物，祇要是在此種合金材通常所容許之範圍內則即使有存在，仍無妨。
<Al2 O3 層>
Al2 O3 層之緻密性高，而具有作為防止來自外部之氧氣、碳、氮氣的侵入屏障的作用。因此，本發明中，在經將鑄造物按作為目的之用途的鑄造製品的形狀實施機械加工或磨削加工後，即在氧化性氣氛中進行加熱處理將在製品使用時會與高溫氣氛相接觸之部位表面，藉以能於鑄造物的前述表面形成作為屏障層而連續之Al2 O3 層之方式。
Al2 O3 層的厚度，為能有效發揮屏障功能起見，訂為0.5μm以上。再者，厚度上限，並需要特別加以規定，惟從節省Al2 O3 層形成處理的運轉成本的觀點來看，並不需要作成約10μm以上之厚度。
氧化性氣氛(oxidizing atmosphere)，係含有氧氣20容積%以上之氧化性氣體、或混合有蒸氣(steam)或CO2 (二氧化碳)之氧化性環境(oxidizing environment)。
加熱處理，係在900℃以上、較佳為在1050℃以上的溫度進行，加熱時間為1小時以上。
再者，如具有有關本發明之Cr-Ni-Al系耐熱合金的組成之鑄造物，在氧化性氣氛下進行加熱處理時，則通常在Al2 O3 表面將分散方式形成以Cr2 O3 為主體之Cr氧化物鍋垢。由於該Cr氧化物鍋垢，如前所述，係容易剝離，當剝離時於其下面之Al2 O3 層亦可能一起剝離之故，Cr氧化物的形成儘量減少為宜。
本發明人等，經專心研究之結果，查明Al2 O3 層形成前的鑄造物表面粗糙度，係與在Al2 O3 層表面的Cr氧化物鍋垢的生成有關係之事實，而發現如欲減少Cr氧化物鍋垢的生成時，則較佳為將鑄造物表面粗糙度作成0.05至2.5(Ra)之事實。
根據此種心得，在本發明之鑄造製品中，當利用SEM/EDX，檢查製品表面時，作成分散在Al2 O3 層上之Cr氧化物鍋垢能成為製品表面的20面積%以下之方式，並Al2 O3 層能佔有80面積%以上之方式。
就表面粗糙度與Cr氧化物鍋垢生成之間的關係而言，雖然屬於推測性思考，惟可設想為因加工所產生之表面的應變(strain)可能對Cr氧化物鍋垢的生成有關連。亦即，可設想為如表面粗糙度大時，則在凹部發生大的加工應變，並因加熱而沿著其應變微細裂紋(strain microcrack)，Cr將容易移動至表面，以致容易生成Cr氧化物鍋垢者。另一方面，可設想為如表面粗糙度變成非常小時，則加工表面將活性化而容易生成Cr的鈍態層(passivity layer)，並當其鈍態層被加熱時，則將於Al2 O3 層中優先生成Cr氧化物者。
<Cr基粒子>
Cr基粒子，係具有較合金的基體中的Cr濃度為高的Cr濃度之粒狀物者，當前述加熱處理時，與Al2 O3 層的生成同時將生成於Al2 O3 層的直接下面，並分散存在於Al2 O3 層與鑄造物之間。
Cr基粒子中，含有Cr、Ni、Fe、以及W及/或Mo，Cr含量較佳為50%以上。Cr的最大含量並不特別加以規定，惟可為約80%。再者，如含有Si、O(氧)等亦無妨。
Cr基粒子，可設想為如Cr含量為約50至80%時，於1000℃下之熱膨脹係數為約12×10-6 ，由於此數值係Al2 O3 的約8×10-6 與與合金基體的約17×10-6 的中間數值之故，縱然重複實施及降值，惟因Cr基粒子成為Al2 O3 層與鑄造物的緩衝材料(buffer)之故，Al2 O3 層仍然難於被剝離。
此種Cr基粒子，係其剖面形狀為圓乃至橢圓狀者，而其平均粒徑為約5μm以下。如欲有效發揮Al2 O3 層及作為鑄造物的緩衝材料的功能時，則於Al2 O3 層與鑄造物的接合部處之剖面長度20μm的範圍中至少存在2個以上為宜。
 [實施例]
利用高頻感應熔化爐(high frequency induction melting furnace)以熔製金屬熔液(molten metal)，並藉由金屬模離心鑄造(metalic mold crntrifugal casting)而鑄造具有種種組成之試驗管(外徑146mm、管厚22mm、長度270mm)，並從該試驗管採取為評價耐剝離性之用的試片(test piece)(寬幅20mm×長度30mm×厚度5mm)。將各試片的成分組成表示於表1中。
首先，對各試片表面實施機械加工。將其表面粗糙度(Ra)表示於表2中。
其次，於表2中所示加熱溫度下，在大氣中(氧氣約21%)加熱作為鑄造物之試片10小時，加熱後實施爐內冷卻(furnace cooling)之處理。
就經實施前述處理之後的各試片，就所形成之Al2 O3 層，測定層厚(μm)及試片表面的Al2 O3 面積比例(area ratio)(%)，並將其測定結果記載於表2中。
Al2 O3 層的層厚的測定，係利用SEM所實施者，在此對未生成Al2 O3 層者，於Al2 O3 層的一部分斷續性方式存在有厚度0.5μ以下(包括厚度零者)的處所者，則在表2中附以N(No(無))的文字。
試樣表面的Al2 O3 的面積比例，係採用SEM/EDX測定試驗機，就試樣表面的1.35mm×1mm的區域，利用面分析(plane analysis)測定Al的分佈狀況，並將其分佈量換算為面積比例。
就Cr基粒子，則對觀察有經於Al2 O3 層的直接下面分散生成者以Y(Yes(有))的文字表示，對未觀察者以N(No(無))的文字表示。
<耐剝離性試驗>
此種試驗，係將鑄造製品的重複耐氧化性加以評價者。
在1050℃的大氣中重複5次實施10小時加熱‧爐內冷卻處理，並測定開始前及處理5次後的重量，以重量的增減進行耐剝離性之評價。如在5次處理後增加0.2mg/cm2 以上的重量者，評價耐剝離性為良好者，並以Y(Yes)的文字表示。又，如重量增加為0.2mg/cm2 以下或重量減少者則評價為耐剝離性劣差者，並以N(No)的文字表示。
<延展性試驗(ductility test)>
拉伸試片(tensile test piece)係準照JIS Z2201而製作，從試驗管加工製作平行部分直徑10mm、平行部分長度50mm的試片。
延展性試驗係按照JIS Z2241的金屬作料拉伸試驗方法實施者。其中，試驗係在室溫中所進行者，其理由在於較高溫下實施者為能明確顯現差異之故。
表1及表2為如下所述。
再者，表1中，REM表示稀土類元素之意。又，表2中，[--]的標示，乃表示未實施測定或試驗之事實。
<試驗結果之硏討>
表1及表2中，試驗No.1至No.17、No.21至No.24、No.31至No.38為本發明例。
本發明例顯示有具有良好的耐剝離性、在重複耐氧化性優異之情況。又，拉伸延展性試驗中，亦顯示有高的延展性。
第1圖，係於No.7試片剖面之表面近旁的SEM照片、可於Al2 O3 層與鑄造物的界面觀察有Cr基粒子的生成。再者，圖中，雖然觀察有樹脂之存在，惟此乃係因將試片埋入樹脂後進行攝影所引起者。
第2圖：係No.10試片表面的SEM照片，雖然為少量，仍能於Al2 O3 層上觀察有Cr2 O3 的生成。
第3圖：係於No.14試片剖面之表面近旁的SEM照片，作為屏障層而連續形成有最小厚度0.5μm以上的Al2 O3 層，而顯示有經形成於Al2 O3 層表面之Cr2 O3 剖面。
試驗No.101至No.111、No.121、No.131至No.134係比較例。
No.101係不含有稀土類元素、W以及Mo之例、No.102係不含有W及Mo之例，而最小厚度0.5μm以上的經連續之Al2 O3 層則未曾生成。將No.102試片剖面之表面近旁的SEM照片，表示於第4圖中。
No.103，係W含量較本發明之規定量為少之例，表示雖然生成有0.5μm以上的經連續之Al2 O3 層，惟由於Al2 O3 層的直接下面未曾分散生成Cr基粒子之故，耐剝離性不足夠，以致重複耐氧化性劣差之情況。
No.104的W含量為6.6%、經連續0.5μm之Al2 O3 層則未曾生成。此乃表示為生成Al2 O3 層之用的加熱溫度在1000℃而言，W的含量為過大者，因而Al的位移(transfer)被抑制以致妨礙Al2 O3 層的生成之事實。
再者，本發明例No.23及No.24，雖然分別含有W6.4%及9.7%，惟卻生成有既定的Al2 O3 層。此乃表示加熱溫度在1050℃時，即使基體中固溶有相當量的W時，仍然會進行Al的位移之事實。
另一方面，如No.121般，當W的含量高至11.7%時，即使加熱溫度在1050℃，仍然未曾生成Al2 O3 層。
No.105，係Al含量較本發明之規定量為少之例，厚度0.5μm以上的經連續之Al2 O3 層則未曾生成。將No.105的SEM照片，表示於第5圖中。
No.106及107，係Al含量較本發明之規定量為多之例，No.111係稀土類元素含量較本發明之規定量為多之例，表示雖然生成有0.5μm以上的經連續之Al2 O3 層、且耐剝離性為良好者，惟拉伸延展性則劣差之事實。
No.108，係C含量較本發明之規定量為多之例，No.109，係Ni含量較本發明之規定量為少之例，厚度0.5μm以上的經連續之Al2 O3 層則未曾生成。
No.110的稀土類元素含量為0.04%，0.5μm以上的經連續之Al2 O3 層則未曾生成。此乃表示為生成Al2 O3 層之用的加熱溫度在1000℃時，稀土類元素的生成Al2 O3 層之作用為不足夠之事實。
再者，本發明例No.21及No.22，係僅分別含有稀土類元素，0.01%及0.03%，惟卻生成有既定的Al2 O3 層。此乃表示為生成Al2 O3 層之用的加熱溫度在1050℃時，即使稀土類元素在如此少量的含量之下，仍然對Al2 O3 層的生成上為有效者之事實。
比較例No.131，係表面粗糙度過小的例，而比較例No.132及No.133，係表面粗糙度過大的例。在此等表面粗糙度時，並未能生成0.5μm以上的經連續之Al2 O3 層，又，在試片表面所觀察之Al2 O3 的面積比例亦較80%為小。
比較例No.134，係由於Nb的含量過多之故，並未曾生成0.5μm以上的經連續之Al2 O3 層。
如上述實施例所示，由於本發明之鑄造製品，係在具備高的延展性之下，經生成於鑄造物表面之Al2 O3 層的耐剝離性優異之故，即使遭受加熱與冷卻的重複循環時仍然難於剝離，且由於Al2 O3 層係緻密之故，於高溫氣氛下的使用中，將發揮優異的重複耐氧化性之同時，來自外部氣氛的氧氣、碳、氮氣等的侵入則有效加以防止，而能長期維持於高溫下之優異的重複耐氧化性、耐增碳性、耐氮化性、耐蝕性等。
[產業上之利用可能性]
本發明之鑄造製品，係在高溫氣氛下之使用中，具有優異的重複耐氧化性、延展性以及韌性者。製品的例而言，可舉：乙烯製造用反應管、玻璃輥(glass roll)、爐底輥、導體輥(conductor roll)、高溫用熱交換用管、GTL(Gas to Liquid)(氣體-液體)用金屬撒粉管(metal dusting tube)、在硫黃分多的氣氛下所使用之高溫用耐蝕管、增碳爐用輻射管。
第1圖：係於發明例試驗品No.7剖面中之表面近旁的SEM照片。
第2圖：係於發明例試驗品No.10表面的SEM照片。
第3圖：係於發明例試驗品No.14剖面中之表面近旁的SEM照片。
第4圖：係於比較例試驗品No.102剖面中之表面近旁的SEM照片。
第5圖：係於比較例試驗品No.105剖面中之表面近旁的SEM照片。

Claims (7)

  1. 一種可在高溫氣氛中使用之鑄造製品，其特徵為：以質量%計，含有C：0.05至0.7%、Si：超過0%且為2.5%以下、Mn：超過0%且為3.0%以下、Cr：15至50%、Ni：18至70%、Al：2至4%、稀土類元素：0.005至0.4%、以及W：0.5至10%及/或Mo：0.1至5%，且餘部由Fe及不可避免的不純物所成之耐熱合金的鑄造物，於與高溫氣氛相接觸之鑄造物表面形成有屏障層、屏障層，係厚度0.5μm以上的Al2 O3 層，而該屏障層的最表面的80面積%以上為Al2 O3 、於Al2 O3 層與鑄造物的界面，分散存在有較合金的基體為Cr濃度高的Cr基粒子，屏障層，係於Al2 O3 層之上形成有以Cr2 O3 作為主體之Cr氧化物鍋垢，而容許分散存在於該屏障層最表面的未滿20面積%為止。
  2. 如申請專利範圍第1項之鑄造製品，其中前述耐熱合金以質量%計，含有選自Ti：0.01至0.6%、Zr：0.01至0.6%以及Nb：0.1至1.8%所成群之至少一種。
  3. 如申請專利範圍第1項之鑄造製品，其中前述耐熱合金以質量%計，含有B：超過0%且為0.1%以下。
  4. 如申請專利範圍第2項之鑄造製品，其中前述耐熱合金以質量%計，含有B：超過0%且為0.1%以下。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項之任一項之鑄造製品，其中Cr基粒子含有Cr、Ni、Fe、以及W及/或Mo、 而Cr的含量為超過50%。
  6. 如申請專利範圍第1項至第4項之任一項之鑄造製品，其中Al2 O3 層，係經將鑄造物表面加工為粗糙度(Ra)0.05至2.5後，藉由1050℃以上的氧化性氣氛下的加熱處理所形成者。
  7. 如申請專利範圍第1項至第4項之任一項之鑄造製品，其中前述耐熱合金係稀土類元素為0.06至0.4%、W為0.5至6%，而Al2 O3 層係經將鑄造物表面加工為粗糙度(Ra)0.05至2.5後，藉由900℃以上的氧化性氣氛下的加熱處理所形成者。
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