WO2023190526A1 - ＮｉＣｒＦｅ合金材 - Google Patents

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WO2023190526A1
WO2023190526A1 PCT/JP2023/012543 JP2023012543W WO2023190526A1 WO 2023190526 A1 WO2023190526 A1 WO 2023190526A1 JP 2023012543 W JP2023012543 W JP 2023012543W WO 2023190526 A1 WO2023190526 A1 WO 2023190526A1
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WO
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less
alloy material
alloy
nicrfe
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PCT/JP2023/012543
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English (en)
French (fr)
Inventor
貴代子 竹田
貴央 井澤
Original Assignee
日本製鉄株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/04—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing tin or lead
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon

Definitions

  • the present disclosure relates to a NiCrFe alloy material.
  • the alloy materials used in these facilities are required to have excellent corrosion resistance.
  • materials that require excellent corrosion resistance include 18-8 stainless steel materials such as SUS304H, SUS316H, SUS321H, and SUS347H, and NiCrFe alloy materials represented by Alloy800H defined as NCF800H in the JIS standard.
  • NiCrFe alloy material has superior corrosion resistance compared to 18-8 stainless steel material.
  • the NiCrFe alloy material is also more economical than the Ni-based alloy material represented by Alloy617. Therefore, NiCrFe alloy material is sometimes used as an alloy material having excellent corrosion resistance.
  • Patent Document 1 JP-A-2-217445 (Patent Document 1) and International Publication No. 2015/072458 (Patent Document 2) propose alloy materials with excellent corrosion resistance.
  • the alloy material described in Patent Document 1 is a Fe-Cr-Ni alloy, Ni: 27 to 32%, Cr: 24 to 28%, Cu: 1.25 to 3.0%, Mo: 1.0 ⁇ 3.0%, Si: 1.5 ⁇ 2.75%, Mn: 1.0 ⁇ 2.0%, N: 0.015% or less, B: 0.10% or less, V: 0 .10% or less, C: 0.10% or less, Al: 0.30% or less, P: 0.03% or less, and S: 0.02% or less, with the remainder substantially consisting of Fe and impurities.
  • Patent Document 1 describes that this alloy material has high strength, galling resistance, and corrosion resistance under stress.
  • the alloy material described in Patent Document 2 is a Ni-Cr alloy material, and in mass %, Si: 0.01 to 0.5%, Mn: 0.01 to less than 1.0%, Cu: 0. 01 to less than 1.0%, Ni: 48 to less than 55%, Cr: 22 to 28%, Mo: 5.6 to less than 7.0%, N: 0.04 to 0.16%, sol. Al: 0.03 to 0.20%, REM: 0.01 to 0.074%, W: 0 to less than 8.0%, and Co: 0 to 2.0%, and one of Ca and Mg.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose alloy materials having excellent corrosion resistance.
  • a NiCrFe alloy material having excellent corrosion resistance may be obtained by techniques other than those described in Patent Documents 1 and 2.
  • NiCrFe alloy materials used in equipment such as oil and gas primary processing equipment and chemical plants are required to have not only excellent corrosion resistance but also excellent weldability.
  • excellent weldability means that weld cracks (cracks that occur near the weld) are less likely to occur.
  • Patent Documents 1 and 2 do not consider the weldability of alloy materials.
  • An object of the present disclosure is to provide a NiCrFe alloy material that has excellent corrosion resistance and excellent weldability.
  • the NiCrFe alloy material according to the present disclosure is In mass%, C: 0.002-0.030%, Si: 0.05-0.50%, Mn: 0.10 to 1.50%, P: 0.050% or less, S: 0.0200% or less, Ni: 29.0-40.0%, Cr: 24.00-30.00%, Mo: 5.0 to 7.5%, N: 0.20-0.40%, Al: 0.50% or less, Ca: 0.0002 to 0.0040%, and Contains B: 0.0001 to 0.0050%, The remainder: consists of Fe and impurities, It has a chemical composition that satisfies formula (1).
  • the NiCrFe alloy material according to the present disclosure is In mass%, C: 0.002-0.030%, Si: 0.05-0.50%, Mn: 0.10 to 1.50%, P: 0.050% or less, S: 0.0200% or less, Ni: 29.0-40.0%, Cr: 24.00-30.00%, Mo: 5.0 to 7.5%, N: 0.20-0.40%, Al: 0.50% or less, Ca: 0.0002 to 0.0040%, and Contains B: 0.0001 to 0.0050%, and further, Cu: 0.40% or less, W: 1.00% or less, Sn: 0.50% or less, Co: 0.50% or less, V: 0.50% or less, Nb: 0.50% or less, Ti: 0.50% or less, Zr: 0.200% or less, Hf: 0.200% or less, Ta: 0.50% or less, and Contains one or more elements selected from the group consisting of rare earth elements: 0.0030% or less, The remainder: consists of Fe and impurities, It has
  • NiCrFe alloy material according to the present disclosure has excellent corrosion resistance and excellent weldability.
  • the present inventors investigated the corrosion resistance of NiCrFe alloy materials from the viewpoint of chemical composition. As a result, the present inventors found that in mass %, C: 0.002 to 0.030%, Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 0.10 to 1.50%, P: 0.
  • NiCrFe alloy material containing 0.50% and rare earth elements: 0 to 0.0030% may have improved corrosion resistance.
  • weld cracking may occur when welding is performed.
  • ductility reduction cracks are more likely to occur in NiCrFe alloy materials containing the above-mentioned chemical composition.
  • Ductility reduction cracking is a type of welding cracking, and means that grain boundaries exposed to high temperatures due to welding cause a reduction in ductility and cannot withstand thermal contraction due to cooling, resulting in cracking.
  • the grain boundaries of the NiCrFe alloy material having the above-mentioned chemical composition can be strengthened, it is possible to suppress the occurrence of ductility-degrading cracks.
  • the present inventors focused on calcium (Ca) and studied ways to suppress ductility reduction cracking. Specifically, when welding an alloy material having the above-mentioned chemical composition, there is a possibility that sulfur (S) will segregate at grain boundaries in the weld heat affected zone (hereinafter referred to as HAZ (Heat Affected Zone)). There is. If S segregates at the grain boundaries, the bonding strength of the grain boundaries decreases, and there is a possibility that the material cannot withstand thermal contraction due to cooling and cracks. The present inventors thought that ductility reduction cracking might occur in the alloy material having the above-mentioned chemical composition in this way. In other words, if Ca is contained in an amount of 0.0002 to 0.0040% in addition to the above chemical composition, it is possible to fix S in the alloy material as CaS and suppress ductility reduction cracking in the alloy material. , the inventors thought.
  • weld cracking may occur.
  • liquefaction cracking among weld cracks may occur.
  • Liquefaction cracking is a type of welding cracking, and means cracking due to local melting that occurs in the HAZ near the fusion line.
  • the present inventors focused on boron (B) and studied ways to suppress liquefaction cracking. Specifically, B strengthens grain boundaries at high temperatures and suppresses liquefaction cracking. On the other hand, if the B content is too high, B segregates at grain boundaries and melts in a high temperature region near the melting line, thereby promoting liquefaction cracking. In other words, in addition to the above chemical composition, by containing 0.0001 to 0.0050% of B and 0.0002 to 0.0040% of Ca, the occurrence of both ductility reduction cracking and liquefaction cracking is suppressed. It is possible to improve the weldability of alloy materials.
  • the present inventors have determined that, in mass %, C: 0.002 to 0.030%, Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 0.10 to 1.50%, P : 0.050% or less, S: 0.0200% or less, Ni: 29.0 to 40.0%, Cr: 24.00 to 30.00%, Mo: 5.0 to 7.5%, N: 0.20 to 0.40%, Al: 0.50% or less, Ca: 0.0002 to 0.0040%, B: 0.0001 to 0.0050%, Cu: 0 to 0.40%, W: 0-1.00%, Sn: 0-0.50%, Co: 0-0.50%, V: 0-0.50%, Nb: 0-0.50%, Ti: 0-0.50 %, Zr: 0 to 0.200%, Hf: 0 to 0.200%, Ta: 0 to 0.50%, rare earth elements: 0 to 0.0030%, and the balance is Fe and impurities.
  • the material 0.05 to 0.030%
  • Si 0.05 to 0.50%
  • Mn
  • the present inventors manufactured various NiCrFe alloy materials having the above-mentioned chemical compositions, and investigated the occurrence of weld cracking in more detail.
  • the present inventors found that the NiCrFe alloy material having the above-mentioned chemical composition not only has excellent corrosion resistance but also suppresses both ductility reduction cracking and liquefaction cracking by satisfying the following formula (1).
  • the content of the corresponding element in mass % is substituted for the element symbol in formula (1).
  • FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the value of D and the total length (mm) of ductility-degrading cracks in this example.
  • FIG. 1 was created using the value of D and the total length (mm) of the ductility-reducing crack for an example that satisfies the above-mentioned chemical composition among the examples described later.
  • the total length (mm) of the ductility-degrading crack was determined by the method described below. Furthermore, in all of the Examples shown in FIG. 1, no liquefaction cracking was observed and they had excellent corrosion resistance.
  • the NiCrFe alloy material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition and has a D of more than 0.0 and less than 6.5. As a result, the NiCrFe alloy material according to this embodiment can have both excellent corrosion resistance and excellent weldability.
  • the gist of the NiCrFe alloy material according to this embodiment which was completed based on the above findings, is as follows.
  • NiCrFe alloy material according to [2] The chemical composition is Cu: 0.40% or less, W: 1.00% or less, Sn: 0.50% or less, and Contains one or more elements selected from the group consisting of Co: 0.50% or less, NiCrFe alloy material.
  • NiCrFe alloy material according to [2], The chemical composition is V: 0.50% or less, Nb: 0.50% or less, Ti: 0.50% or less, Zr: 0.200% or less, Hf: 0.200% or less, and Contains one or more elements selected from the group consisting of Ta: 0.50% or less, NiCrFe alloy material.
  • NiCrFe alloy material according to [2] The chemical composition is Contains rare earth elements: 0.0030% or less, NiCrFe alloy material.
  • the gist of the NiCrFe alloy material according to this embodiment can be further described as follows.
  • NiCrFe alloy material according to [1], Cu: 0.01-0.40%, W: 0.01-1.00%, Sn: 0.01-0.50%, Co: 0.01 to 0.50%, V: 0.01-0.50%, Nb: 0.01 to 0.50%, Ti: 0.01 to 0.50%, Zr: 0.001 to 0.200%, Hf: 0.001-0.200%, Ta: 0.01 to 0.50%, and Rare earth element: Contains one or more elements selected from the group consisting of 0.0001 to 0.0030%, NiCrFe alloy material.
  • the chemical composition of the NiCrFe alloy material according to this embodiment contains the following elements.
  • C 0.002-0.030% Carbon (C) deoxidizes the alloy. C further increases the strength of the alloy material. If the C content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the C content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the weld heat affected zone tends to become sensitive during welding. Therefore, the C content is 0.002-0.030%.
  • the preferable lower limit of the C content is 0.003%, more preferably 0.005%, and still more preferably 0.007%.
  • a preferable upper limit of the C content is 0.025%, more preferably 0.023%, and still more preferably 0.020%.
  • Si 0.05-0.50% Silicon (Si) deoxidizes the alloy. If the Si content is too low, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the Si content is too high, inclusions are likely to be formed even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, and the corrosion resistance of the alloy material will decrease. Therefore, the Si content is 0.05-0.50%.
  • the preferable lower limit of the Si content is 0.07%, more preferably 0.10%, and still more preferably 0.12%.
  • a preferable upper limit of the Si content is 0.35%, more preferably 0.30%, and still more preferably 0.25%.
  • Mn 0.10-1.50%
  • Manganese (Mn) deoxidizes the alloy. Mn is further an austenite-forming element and stabilizes austenite in the alloy material. If the Mn content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Mn content is too high, inclusions are likely to be formed even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, and the corrosion resistance of the alloy material will decrease. Therefore, the Mn content is between 0.10 and 1.50%.
  • the lower limit of the Mn content is preferably 0.20%, more preferably 0.30%, and even more preferably 0.40%.
  • a preferable upper limit of the Mn content is 1.40%, more preferably 1.30%, and still more preferably 1.20%.
  • P 0.050% or less Phosphorus (P) is an impurity that is inevitably contained. That is, the lower limit of the P content is over 0%. P segregates at grain boundaries. Therefore, if the P content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the cracking susceptibility of the alloy material increases and the weldability of the alloy material decreases. Therefore, the P content is 0.050% or less.
  • a preferable upper limit of the P content is 0.045%, more preferably 0.040%, and even more preferably 0.030%. It is preferable that the P content is as low as possible. However, extreme reduction in P content significantly increases manufacturing costs. Therefore, when considering industrial production, the preferable lower limit of the P content is 0.001%, more preferably 0.002%, still more preferably 0.003%, and still more preferably 0.005%. It is.
  • S 0.0200% or less Sulfur (S) is an impurity that is inevitably contained. That is, the lower limit of the S content is more than 0%. S segregates at grain boundaries. Therefore, if the S content is too high, the cracking susceptibility of the alloy material increases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. In this case, inclusions are further likely to be formed, and the corrosion resistance of the alloy material is reduced. Therefore, the S content is 0.0200% or less.
  • a preferable upper limit of the S content is 0.0100%, more preferably 0.0050%, and still more preferably 0.0030%. It is preferable that the S content is as low as possible. However, extreme reduction in S content significantly increases manufacturing costs. Therefore, when considering industrial production, the preferable lower limit of the S content is 0.0001%, more preferably 0.0003%.
  • Nickel (Ni) is an austenite-forming element and stabilizes austenite in the alloy material. Ni further increases the corrosion resistance of the alloy material. If the Ni content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Ni content is too high, the manufacturing cost will increase significantly even if the other element contents are within the range of this embodiment. If the Ni content is too high, the weldability of the alloy material may further deteriorate. Therefore, the Ni content is 29.0 to 40.0%. The preferable lower limit of the Ni content is 29.5%, more preferably 30.0%. A preferable upper limit of the Ni content is 39.0%, more preferably 38.0%.
  • Chromium (Cr) increases the corrosion resistance of alloy materials. Cr may also improve the weldability of alloy materials. If the Cr content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Cr content is too high, even if the content of other elements is within the range of this embodiment, intermetallic compounds such as the ⁇ phase are likely to be formed, and the corrosion resistance of the alloy material will be reduced. . If the Cr content is too high, the weldability of the alloy material may further deteriorate. Therefore, the Cr content is 24.00-30.00%. The lower limit of the Cr content is preferably 24.50%, more preferably 25.00%. The upper limit of the Cr content is preferably 29.00%, more preferably 28.00%.
  • Mo 5.0-7.5% Molybdenum (Mo) increases the corrosion resistance of alloy materials. If the Mo content is too low, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the Mo content is too high, even if the content of other elements is within the range of this embodiment, intermetallic compounds such as the ⁇ phase are likely to be formed, and the corrosion resistance of the alloy material will be reduced. . If the Mo content is too high, the weldability of the alloy material may further deteriorate. Therefore, the Mo content is 5.0-7.5%. The lower limit of the Mo content is preferably 5.1%, more preferably 5.3%, and still more preferably 5.5%. A preferable upper limit of the Mo content is 7.4%, more preferably 7.2%, and still more preferably 7.0%.
  • N 0.20-0.40% Nitrogen (N) forms a solid solution in the alloy material and increases the strength of the alloy material. N may further enhance the corrosion resistance of the alloy material. If the N content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the N content is too high, the weldability of the alloy material will deteriorate even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the N content is 0.20-0.40%. A preferable lower limit of the N content is 0.21%, more preferably 0.22%, and still more preferably 0.23%. A preferable upper limit of the N content is 0.39%, more preferably 0.37%, and still more preferably 0.36%.
  • Al 0.50% or less
  • Aluminum (Al) deoxidizes the alloy and is an impurity contained in the alloy material. That is, the lower limit of the Al content is over 0%. If the Al content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, Al oxides will be produced excessively, and the corrosion resistance of the alloy material will deteriorate. Therefore, the Al content is 0.50% or less.
  • a preferable upper limit of the Al content is 0.45%, more preferably 0.40%, and still more preferably 0.35%. However, extreme reduction in Al content significantly increases manufacturing costs. Therefore, when considering industrial production, the preferable lower limit of the Al content is 0.01%, more preferably 0.03%, and still more preferably 0.05%.
  • the Al content referred to herein means "total Al", that is, the content of T-Al.
  • Ca 0.0002-0.0040% Calcium (Ca) fixes S in the alloy material as sulfide and renders it harmless, thereby suppressing ductility reduction cracking of the alloy material and improving the weldability of the alloy material. If the Ca content is too low, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the Ca content is too high, even if the content of other elements is within the range of this embodiment, coarse oxides will be formed in the alloy material, promoting ductility-degrading cracking of the alloy material, and causing The weldability of alloy materials decreases. Therefore, the Ca content is 0.0002 to 0.0040%. The preferable lower limit of the Ca content is 0.0003%, more preferably 0.0005%, still more preferably 0.0008%, and still more preferably 0.0010%. A preferable upper limit of Ca content is 0.0035%, more preferably 0.0030%.
  • B 0.0001-0.0050% Boron (B) strengthens grain boundaries at high temperatures, suppresses liquefaction cracking of alloy materials, and improves the weldability of alloy materials. If the B content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the B content is too high, B will segregate at grain boundaries, promoting liquefaction cracking of the alloy material, and on the contrary, the weldability of the alloy material will deteriorate. Therefore, the B content is 0.0001 to 0.0050%.
  • the lower limit of the B content is preferably 0.0003%, more preferably 0.0005%, even more preferably 0.0008%, and even more preferably 0.0010%.
  • a preferable upper limit of the B content is 0.0045%, more preferably 0.0040%, and still more preferably 0.0035%.
  • the remainder of the chemical composition of the NiCrFe alloy material according to this embodiment consists of Fe and impurities.
  • impurities are those that are mixed in from ores used as raw materials, scraps, or the manufacturing environment during industrial production of NiCrFe alloy materials, and impurities may affect the effects of the NiCrFe alloy material according to this embodiment. It means something that is permissible as long as it does not cause any significant adverse effects.
  • the chemical composition of the NiCrFe alloy material according to the present embodiment may further contain one or more elements selected from the group consisting of Cu, W, Sn, and Co in place of a part of Fe. All of these elements increase the corrosion resistance of the alloy material.
  • Cu 0.40% or less Copper (Cu) is an optional element and does not need to be contained. That is, the Cu content may be 0%. When contained, Cu increases the corrosion resistance of the alloy material. If even a small amount of Cu is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Cu content is too high, the hot workability of the alloy material will deteriorate even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Cu content is 0 to 0.40%, and when Cu is contained, the Cu content is 0.40% or less.
  • the preferable lower limit of the Cu content is more than 0%, more preferably 0.01%, still more preferably 0.02%, and still more preferably 0.04%.
  • the upper limit of the Cu content is preferably 0.38%, more preferably 0.35%, and even more preferably 0.30%.
  • W 1.00% or less Tungsten (W) is an optional element and does not need to be contained. That is, the W content may be 0%. When contained, W increases the corrosion resistance of the alloy material. W further increases the strength of the alloy material through solid solution strengthening. If even a small amount of W is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the W content is too high, the hot workability of the alloy material will deteriorate even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the W content is 0 to 1.00%, and when W is included, the W content is 1.00% or less.
  • the lower limit of the W content is preferably more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, and still more preferably 0.05%.
  • the upper limit of the W content is preferably 0.95%, more preferably 0.90%, and still more preferably 0.85%.
  • Tin (Sn) is an optional element and does not need to be contained. That is, the Sn content may be 0%. When contained, Sn increases the corrosion resistance of the alloy material. If even a small amount of Sn is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Sn content is too high, the hot workability of the alloy material will deteriorate even if the other element contents are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Sn content is 0 to 0.50%, and when Sn is contained, the Sn content is 0.50% or less.
  • the preferable lower limit of the Sn content is more than 0%, more preferably 0.01%, still more preferably 0.02%, and still more preferably 0.03%.
  • a preferable upper limit of the Sn content is 0.45%, more preferably 0.40%, and still more preferably 0.35%.
  • Co 0.50% or less
  • Co is an optional element and does not need to be contained. That is, the Co content may be 0%. When contained, Co increases the corrosion resistance of the alloy material. If even a small amount of Co is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Co content is too high, even if the other element contents are within the range of this embodiment, the manufacturing cost will increase extremely. Therefore, the Co content is 0 to 0.50%, and when Co is contained, the Co content is 0.50% or less.
  • the preferable lower limit of the Co content is more than 0%, more preferably 0.01%, still more preferably 0.03%, and still more preferably 0.05%.
  • a preferable upper limit of the Co content is 0.45%, more preferably 0.40%, and still more preferably 0.35%.
  • the chemical composition of the NiCrFe alloy material according to the present embodiment may further contain one or more elements selected from the group consisting of V, Nb, Ti, Zr, Hf, and Ta in place of a part of Fe. . All of these elements increase the strength of the alloy material.
  • V 0.50% or less Vanadium (V) is an optional element and may not be contained. That is, the V content may be 0%. When contained, V forms carbonitrides with C and N, increasing the strength of the alloy material. If even a small amount of V is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the V content is too high, even if the content of other elements is within the range of this embodiment, the strength will become too high and ductility reduction cracking of the alloy material will be promoted, resulting in welding of the alloy material. Sexuality decreases. Therefore, the V content is 0 to 0.50%, and when V is contained, the V content is 0.50% or less.
  • the lower limit of the V content is preferably more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, and still more preferably 0.05%.
  • a preferable upper limit of the V content is 0.45%, more preferably 0.40%, and still more preferably 0.35%.
  • Niobium (Nb) is an optional element and does not need to be contained. That is, the Nb content may be 0%. When contained, Nb forms carbonitrides with C and N, increasing the strength of the alloy material. If even a small amount of Nb is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Nb content is too high, even if the content of other elements is within the range of this embodiment, the strength will become too high and ductility reduction cracking of the alloy material will be promoted, resulting in welding of the alloy material. Sexuality decreases. Therefore, the Nb content is 0 to 0.50%, and when Nb is contained, the Nb content is 0.50% or less.
  • the lower limit of the Nb content is preferably more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, and still more preferably 0.05%.
  • a preferable upper limit of the Nb content is 0.45%, more preferably 0.40%, and still more preferably 0.35%.
  • Titanium (Ti) is an optional element and may not be contained. That is, the Ti content may be 0%. When contained, Ti forms carbonitrides with C and N, increasing the strength of the alloy material. If even a small amount of Ti is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Ti content is too high, even if the content of other elements is within the range of this embodiment, the strength will become too high and ductility reduction cracking of the alloy material will be promoted, resulting in welding of the alloy material. Sexuality decreases. Therefore, the Ti content is 0 to 0.50%, and when Ti is contained, the Ti content is 0.50% or less.
  • the lower limit of the Ti content is preferably more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, and still more preferably 0.05%.
  • a preferable upper limit of the Ti content is 0.45%, more preferably 0.40%, and still more preferably 0.35%.
  • Zr Zirconium
  • Zr Zirconium
  • the Zr content may be 0%.
  • Zr forms carbonitrides and increases the strength of the alloy material. If even a small amount of Zr is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Zr content is too high, even if the content of other elements is within the range of this embodiment, the strength will become too high and ductility reduction cracking of the alloy material will be promoted, resulting in poor welding of the alloy material. Sexuality decreases. Therefore, the Zr content is 0 to 0.200%, and when Zr is contained, the Zr content is 0.200% or less.
  • the preferable lower limit of the Zr content is more than 0%, more preferably 0.001%, even more preferably 0.002%, still more preferably 0.003%, and even more preferably 0.005%. It is.
  • a preferable upper limit of the Zr content is 0.180%, more preferably 0.150%, and still more preferably 0.120%.
  • Hf 0.200% or less
  • Hafnium (Hf) is an optional element and does not need to be contained. That is, the Hf content may be 0%. When contained, Hf forms carbonitrides and increases the strength of the alloy material. If even a small amount of Hf is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Hf content is too high, the strength will be too high even if the content of other elements is within the range of this embodiment, and the weldability of the alloy material will be reduced by promoting ductility-degrading cracking of the alloy material. decreases. Therefore, the Hf content is 0 to 0.200%, and when Hf is contained, the Hf content is 0.200% or less.
  • the lower limit of the Hf content is preferably more than 0%, more preferably 0.001%, even more preferably 0.002%, even more preferably 0.003%, and even more preferably 0.005%. It is.
  • a preferable upper limit of the Hf content is 0.180%, more preferably 0.150%, and still more preferably 0.120%.
  • Tantalum (Ta) is an optional element and does not need to be contained. That is, the Ta content may be 0%. When contained, Ta forms carbonitrides and increases the strength of the alloy material. If even a small amount of Ta is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the Ta content is too high, even if the content of other elements is within the range of this embodiment, the strength will become too high and ductility reduction cracking of the alloy material will be promoted, resulting in welding of the alloy material. Sexuality decreases. Therefore, the Ta content is 0 to 0.50%, and when Ta is contained, the Ta content is 0.50% or less.
  • the lower limit of the Ta content is preferably more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, and still more preferably 0.05%.
  • a preferable upper limit of the Ta content is 0.45%, more preferably 0.40%, and still more preferably 0.35%.
  • the chemical composition of the NiCrFe alloy material according to this embodiment may further contain a rare earth element in place of a part of Fe.
  • Rare earth element 0.0030% or less
  • Rare earth element (REM) is an optional element and does not need to be contained. That is, the REM content may be 0%. When contained, REM fixes S in the alloy material as sulfide, rendering it harmless and improving the hot workability of the alloy material. If even a small amount of REM is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the REM content is too high, coarse oxides will be formed in the alloy material even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, and the hot workability of the alloy material will deteriorate. . Therefore, the REM content is 0 to 0.0030%, and when REM is included, the REM content is 0.0030% or less.
  • the lower limit of the REM content is preferably more than 0%, more preferably 0.0001%, even more preferably 0.0005%, even more preferably 0.0008%, and even more preferably 0.0010%. It is.
  • a preferable upper limit of the REM content is 0.0025%, more preferably 0.0020%.
  • REM refers to scandium (Sc) with atomic number 21, yttrium (Y) with atomic number 39, and lanthanoids such as lanthanum (La) with atomic number 57 to atomic number 71. It means one or more elements selected from the group consisting of lutetium (Lu). Moreover, the REM content in this specification means the total content of these elements.
  • the NiCrFe alloy material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition and satisfies the following formula (1). 0.0 ⁇ 8.5 ⁇ Mn+19.5 ⁇ Ni-12.43 ⁇ Cr-42.4 ⁇ Mo-10250 ⁇ Ca+1250 ⁇ B-74.3776 ⁇ 6.5 (1) Here, the content of the corresponding element in mass % is substituted for the element symbol in formula (1).
  • D is 0.0 or less, the occurrence of liquefaction cracking can be suppressed, but the occurrence of ductility reduction cracking cannot be suppressed.
  • D when D is 6.5 or more, although the occurrence of liquefaction cracking can be suppressed, the occurrence of ductility reduction cracking cannot be suppressed.
  • the NiCrFe alloy material according to the present embodiment has the above-mentioned chemical composition and has a D of more than 0.0 and less than 6.5.
  • the NiCrFe alloy material according to this embodiment can have both excellent corrosion resistance and excellent weldability.
  • the lower limit of D is preferably 0.1, more preferably 0.3, and even more preferably 0.5.
  • the upper limit of D is preferably 6.4, more preferably 6.2, still more preferably 6.0, and still more preferably 5.5.
  • the NiCrFe alloy material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition and satisfies formula (1). As a result, the NiCrFe alloy material according to this embodiment has excellent corrosion resistance.
  • the corrosion resistance of the alloy material in this embodiment can be evaluated by a four-point bending test. Specifically, a test piece is produced from the NiCrFe alloy material according to this embodiment. If the alloy material is an alloy plate, prepare a test piece from the center of the plate thickness. If the alloy material is an alloy tube, prepare a test piece from the center of the wall thickness. The size of the test piece is, for example, 2 mm thick, 10 mm wide, and 75 mm long. Note that the length direction of the test piece was parallel to the rolling direction of the alloy material.
  • the test solution is a 25% by mass aqueous sodium chloride solution. Stress is applied to the test piece by four-point bending in accordance with ASTM G39-99 (2011). The applied stress is controlled by a strain gauge, and the amount of strain is 0.2%. Place the stressed test piece together with the test jig in an autoclave. Pour the test solution into the autoclave, leaving the gas phase behind, and seal the autoclave to use it as a test bath. After degassing the test bath, 1 atm H 2 S gas is pressurized into the autoclave, and the test bath is stirred to saturate the H 2 S gas. The test bath is stirred at 216° C. for 240 hours.
  • the NiCrFe alloy material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition and satisfies formula (1). As a result, the NiCrFe alloy material according to this embodiment has not only excellent corrosion resistance but also excellent weldability. In this embodiment, having excellent weldability means being able to suppress both the occurrence of liquefaction cracking and the occurrence of ductility reduction cracking. Specifically, the weldability of the NiCrFe alloy material according to this embodiment can be evaluated by the longitudinal barre strain test described below.
  • a test piece is prepared from the NiCrFe alloy material according to this embodiment. If the alloy material is an alloy plate, prepare a test piece from the center of the plate thickness. If the alloy material is an alloy tube, prepare a test piece from the center of the wall thickness.
  • the size of the test piece is, for example, 12 mm thick, 50 mm wide, and 300 mm long. Note that the longitudinal direction of the test piece was parallel to the rolling direction of the alloy material.
  • One end of the test piece in the longitudinal direction is fixed, and bead-on-plate welding is performed from the fixed end in the longitudinal direction of the test piece by GTAW (Gas Tungsten Arc Welding).
  • GTAW Gas Tungsten Arc Welding
  • the welding conditions are a welding current of 200 A, a welding voltage of 12 V, a welding speed of 15 cm/min, and a load strain of 2%.
  • weld cracks that occur in the HAZ away from the fusion line can be determined to be ductility-degrading cracks.
  • cracks in the HAZ near the fusion line can be determined to be liquefaction cracks. In this manner, it is determined by optical microscopic observation whether the welding cracks occurring in the test piece are liquefaction cracks or ductility-reducing cracks.
  • the total length of the ductility-reducing crack is not particularly limited. For example, using a photograph generated by optical microscopy, the crack length can be measured with a ruler and determined from a scale bar. For example, it can also be determined by image analysis of a photograph generated by optical microscopic observation.
  • the shape of the NiCrFe alloy material according to this embodiment is not particularly limited.
  • the shape of the alloy material may be, for example, a tube shape, a bar shape, a line shape, a thick plate shape, a thin plate shape, or a foil shape. It may be a shape.
  • the alloy material has a tube shape, it is preferable that the alloy material is a seamless alloy tube.
  • NiCrFe alloy material according to this embodiment is not particularly limited.
  • the NiCrFe alloy material according to this embodiment can be used, for example, in equipment related to the oil industry, gas industry, petrochemical industry, and chemical industry.
  • the NiCrFe alloy material according to this embodiment is suitable for use in equipment such as oil and gas primary processing equipment and chemical plants.
  • the manufacturing method of seamless alloy pipes consists of a process of preparing the material (material preparation process), a process of manufacturing the raw pipe from the material (hot working process), and a process of performing solution treatment (solution treatment process). Equipped with. Note that the method for manufacturing the NiCrFe alloy material according to this embodiment is not limited to the manufacturing method described below.
  • NiCrFe alloy having the above-mentioned chemical composition is melted.
  • NiCrFe alloy may be melted in an electric furnace, Ar-O 2 mixed gas bottom blowing decarburization furnace (AOD furnace), or vacuum decarburization furnace (VOD furnace). Good too.
  • the produced NiCrFe alloy may be made into an ingot by an ingot method, or may be made into a slab, bloom, or billet by a continuous casting method. If necessary, the slab, bloom, or ingot may be bloomed and rolled to produce a billet.
  • a material (slab, bloom, or billet) is manufactured through the above steps.
  • the prepared material is hot worked to produce an intermediate alloy material (base pipe).
  • the hot working method is not particularly limited, and any known method may be used. That is, in this embodiment, the hot working may be hot rolling, hot extrusion, or hot forging. In hot working, the heating temperature of the material is, for example, 1100 to 1300°C.
  • the raw pipe may be manufactured by implementing the Mannesmann method as hot working.
  • the perforation ratio is not particularly limited, and is, for example, 1.0 to 4.0.
  • the blank pipe may be manufactured by further performing the Eugene-Séjournet method or the Erhardt push bench method (ie, hot extrusion) as hot processing.
  • the produced raw pipe may be hot rolled using a mandrel mill, a reducer, a sizing mill, or the like.
  • the manufactured intermediate alloy material (raw pipe) is subjected to solution treatment.
  • the solution treatment method is not particularly limited, and any known method may be used.
  • the raw tube is placed in a heat treatment furnace, maintained at a desired temperature, and then rapidly cooled.
  • the temperature at which the solution treatment is performed (solution treatment temperature) is the temperature at which the solution treatment is performed.
  • the time for implementing the solution treatment means the time during which the raw pipe is maintained at the solution treatment temperature.
  • the solution temperature in the solution treatment step according to the present embodiment is 1100 to 1300°C. If the solution treatment temperature is too low, precipitates (for example, ⁇ phase, which is an intermetallic compound, etc.) may remain in the tube after the solution treatment. In this case, the corrosion resistance of the manufactured NiCrFe alloy material may decrease. On the other hand, even if the solution temperature is too high, the effect of solution treatment is saturated. Therefore, in this embodiment, the solution temperature in the solution treatment step is preferably 1100 to 1300°C.
  • the solution treatment time is not particularly limited, and the solution treatment may be performed under known conditions.
  • the solution time is, for example, 5 to 180 minutes.
  • the rapid cooling method is, for example, water cooling.
  • the NiCrFe alloy material according to this embodiment can be manufactured.
  • Other steps may be performed on the NiCrFe alloy material according to the present embodiment, if necessary.
  • cold working may be performed on the intermediate alloy material after the hot working step and before the solution treatment step.
  • Cold working may be cold rolling or cold drawing. In this case, it can be processed into desired dimensions.
  • the produced NiCrFe alloy material may be further subjected to cold working. In this case, the strength of the NiCrFe alloy material increases.
  • the manufacturing method of a seamless alloy pipe was explained as an example.
  • the NiCrFe alloy material according to this embodiment may have other shapes such as a plate shape.
  • the manufacturing method for other shapes such as a plate shape includes, for example, a material preparation step, a hot working step, and a solution treatment step.
  • the above-mentioned manufacturing method is just an example, and other manufacturing methods may be used.
  • 50 kg ingots were manufactured by vacuum melting using alloys with each code.
  • the ingots of each code were heated at 1200° C. for 24 hours and then hot forged to produce square pieces with a cross section of 50 mm x 50 mm.
  • the obtained square material was heated at 1200° C. for 1 hour and then hot rolled to produce a plate material with a thickness of 30 mm.
  • the plate material after hot rolling was cold rolled to produce a plate material (alloy plate) having a thickness of 15 mm.
  • the obtained alloy plates of each test number were subjected to solution treatment in which they were heated at 1200° C. for 1 hour and then cooled with water. Through the above steps, alloy plates of each test number were manufactured.
  • test solution was injected into the autoclave leaving the gas phase behind, and the autoclave was sealed to form a test bath. After the test bath was degassed, 1 atm H 2 S gas was pressurized into the autoclave, and the test bath was stirred to saturate it with H 2 S gas. The test bath was stirred at 216°C for 240 hours. As a result of the four-point bending test conducted under the above conditions, if no cracks were observed in the test piece after 240 hours, the alloy plate with the relevant test number was judged to have excellent corrosion resistance ("Corrosion resistance" column in Table 3). "E" (Excellent)).
  • a test piece with a thickness of 12 mm, a width of 50 mm, and a length of 300 mm was prepared from the central part of the thickness of the alloy plate having the target test number.
  • the longitudinal direction of the test piece corresponded to the rolling direction of the alloy plate.
  • One end of the test piece in the longitudinal direction was fixed, and bead-on-plate welding was performed from the fixed end in the longitudinal direction of the test piece using GTAW.
  • GTAW GTAW.
  • stress was applied to one unfixed longitudinal end of the test piece to deform the test piece along the curvature of the bending block. In this way, cracks are generated in the test piece.
  • the welding conditions were a welding current of 200 A, a welding voltage of 12 V, a welding speed of 15 cm/min, and a load strain of 2%.
  • the area of the test piece where the crack occurred was wet buffed and then observed with an optical microscope to identify whether it was a liquefaction crack or a ductility reduction crack.
  • the identified crack was liquefaction cracking, it was determined that liquefaction cracking was confirmed in the alloy plate of the test number ("NA” (Not Acceptable) in the "liquefaction cracking” column in Table 3).
  • NA Not Acceptable
  • E Excellent
  • the total length of the ductility reduction cracks was determined.
  • the total length of the ductility-reducing crack was determined by measuring the ductility-reducing crack length with a ruler from a photograph generated by optical microscopic observation and comparing it with a scale bar.
  • the obtained ductility reduction crack lengths (mm) are shown in Table 3.
  • the alloy plates of test numbers 1 to 15 had appropriate chemical compositions and D of more than 0.0 and less than 6.5. As a result, these alloy plates had excellent corrosion resistance, no liquefaction cracks were observed, and the total length of ductility reduction cracks was less than 4.0 mm. That is, these alloy plates had excellent corrosion resistance and excellent weldability.
  • the alloy plates of test numbers 16 to 19 had a D of 0.0 or less.
  • the total length of the ductility-degrading crack was 4.0 mm or more. That is, these alloy plates did not have excellent weldability.
  • Alloy plates with test numbers 20 to 23 had a D of 6.5 or more. As a result, in these alloy plates, the total length of the ductility-reducing crack was 4.0 mm or more. That is, these alloy plates did not have excellent weldability.
  • the alloy plates of test numbers 24 and 25 did not contain Ca or B, and had a D of 6.5 or more. As a result, in these alloy plates, the total length of the ductility-reducing crack was 4.0 mm or more. That is, these alloy plates did not have excellent weldability.
  • the alloy plate of test number 26 had too low N content. As a result, this alloy plate did not have excellent corrosion resistance.
  • the alloy plate of test number 27 had too high a N content. As a result, in this alloy plate, the total length of the ductility reduction crack was 4.0 mm or more. That is, this alloy plate did not have excellent weldability.
  • the alloy plate of test number 28 had too low Ca content. As a result, in this alloy plate, the total length of the ductility reduction crack was 4.0 mm or more. That is, this alloy plate did not have excellent weldability.
  • the alloy plates of test numbers 29 and 30 had too high Ca content. As a result, in these alloy plates, the total length of the ductility-reducing crack was 4.0 mm or more. That is, these alloy plates did not have excellent weldability.
  • the B content was too low, and furthermore, the D was 6.5 or more. As a result, liquefaction cracking was confirmed in this alloy plate. That is, this alloy plate did not have excellent weldability.
  • the alloy plates of test numbers 32 and 33 had too high a B content and also had a D of 6.5 or more. As a result, liquefaction cracking was confirmed in these alloy plates. That is, these alloy plates did not have excellent weldability.
  • the alloy plate of test number 34 had too low Ni content and also had a D of 0.0 or less. As a result, this alloy plate did not have excellent corrosion resistance.
  • the alloy plate of test number 35 had too high a Ni content. As a result, in this alloy plate, the total length of the ductility reduction crack was 4.0 mm or more. That is, this alloy plate did not have excellent weldability.
  • the alloy plate of test number 36 had too low Cr content. As a result, in this alloy plate, the total length of the ductility reduction crack was 4.0 mm or more. That is, this alloy plate did not have excellent weldability.
  • the alloy plate of test number 37 had too high a Cr content. As a result, in this alloy plate, the total length of the ductility reduction crack was 4.0 mm or more. That is, this alloy plate did not have excellent weldability.
  • the alloy plate of test number 38 had too low Mo content. As a result, this alloy plate did not have excellent corrosion resistance.
  • the Mo content was too high and the N content was too low.
  • the total length of the ductility reduction crack was 4.0 mm or more. That is, this alloy plate did not have excellent weldability.
  • the alloy plate of test number 40 had too high a V content. As a result, this alloy plate did not have excellent corrosion resistance.
  • the alloy plate of test number 41 had too high a P content. As a result, liquefaction cracking was confirmed in this alloy plate. That is, this alloy plate did not have excellent weldability.

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Abstract

優れた耐食性と、優れた溶接性とを有するＮｉＣｒＦｅ合金材を提供する。本開示によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、質量％で、Ｃ：０．００２～０．０３０％、Ｓｉ：０．０５～０．５０％、Ｍｎ：０．１０～１．５０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０２００％以下、Ｎｉ：２９．０～４０．０％、Ｃｒ：２４．００～３０．００％、Ｍｏ：５．０～７．５％、Ｎ：０．２０～０．４０％、Ａｌ：０．５０％以下、Ｃａ：０．０００２～０．００４０％、Ｂ：０．０００１～０．００５０％、及び、残部：Ｆｅ及び不純物からなり、式（１）を満たす化学組成を有する。　０．０＜８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６＜６．５　（１）　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。

Description

ＮｉＣｒＦｅ合金材
　本開示は、ＮｉＣｒＦｅ合金材に関する。
　石油及びガスの一次処理設備や化学プラント等の設備では、用いられる合金材が硫化物及び／又は塩化物を含むプロセス流体と接触する。そのため、これらの設備に用いられる合金材には、優れた耐食性が求められる。優れた耐食性が求められる材料として、たとえば、ＳＵＳ３０４Ｈ、ＳＵＳ３１６Ｈ、ＳＵＳ３２１Ｈ、ＳＵＳ３４７Ｈ等の１８－８系ステンレス鋼材や、ＪＩＳ規格でＮＣＦ８００Ｈと規定されるＡｌｌｏｙ８００Ｈに代表されるＮｉＣｒＦｅ合金材がある。ＮｉＣｒＦｅ合金材は、１８－８系ステンレス鋼材と比較して優れた耐食性を有する。ＮｉＣｒＦｅ合金材はさらに、Ａｌｌｏｙ６１７に代表されるＮｉ基合金材に比較して、経済性に優れている。そのため、優れた耐食性を有する合金材として、ＮｉＣｒＦｅ合金材が用いられる場合がある。
　特開平２－２１７４４５号公報（特許文献１）、及び、国際公開第２０１５／０７２４５８号（特許文献２）は、優れた耐食性を有する合金材を提案する。
　特許文献１に記載の合金材は、Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ合金であって、Ｎｉ：２７～３２％、Ｃｒ：２４～２８％、Ｃｕ：１．２５～３．０％、Ｍｏ：１．０～３．０％、Ｓｉ：１．５～２．７５％、Ｍｎ：１．０～２．０％を含有し、Ｎ：０．０１５％以下、Ｂ：０．１０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｃ：０．１０％以下、Ａｌ：０．３０％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０２％以下に規制し、残部がＦｅ及び不純物から実質上なる。この合金材は、高強度、ゴーリング耐性、及び、応力下での耐食性を有する、と特許文献１には記載されている。
　特許文献２に記載の合金材は、Ｎｉ－Ｃｒ合金材であって、質量％で、Ｓｉ：０．０１～０．５％、Ｍｎ：０．０１～１．０％未満、Ｃｕ：０．０１～１．０％未満、Ｎｉ：４８～５５％未満、Ｃｒ：２２～２８％、Ｍｏ：５．６～７．０％未満、Ｎ：０．０４～０．１６％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３～０．２０％、ＲＥＭ：０．０１～０．０７４％、Ｗ：０～８．０％未満、及び、Ｃｏ：０～２．０％と、Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００３～０．０１％と、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、及び、Ｖの１種以上：合計で０～０．５％と、残部がＦｅ及び不純物とからなり、不純物中で、Ｃ：０．０３％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．００１％以下、及び、Ｏ：０．０１％以下である化学組成を有し、転位密度ρが式（７．０×１０15≦ρ≦２．７×１０16－２．６７×１０17×［ＲＥＭ（％）］）を満たす。この合金材は、熱間加工性及び靱性に優れるとともに、耐食性（温度が２００℃を超えるような高温で、硫化水素を含む環境での耐応力腐食割れ性）にも優れ、降伏強度（０．２％耐力）が９６５ＭＰａ以上である、と特許文献２には記載されている。
特開平２－２１７４４５号公報 国際公開第２０１５／０７２４５８号
　上述のとおり、上記特許文献１及び２は、優れた耐食性を有する合金材を開示する。しかしながら、上記特許文献１及び２以外の技術によって、優れた耐食性を有するＮｉＣｒＦｅ合金材が得られてもよい。
　ところで、石油及びガスの一次処理設備や化学プラント等の設備の建設や補修では、ＮｉＣｒＦｅ合金材に対して溶接を実施する場合がある。そのため、石油及びガスの一次処理設備や化学プラント等の設備に用いられるＮｉＣｒＦｅ合金材には、優れた耐食性だけでなく優れた溶接性も求められる。ここで、優れた溶接性とは、溶接割れ（溶接部の近傍に生じる割れ）が発生しにくいことを意味する。一方、上記特許文献１及び２では、合金材の溶接性について検討されていない。
　本開示の目的は、優れた耐食性と、優れた溶接性とを有するＮｉＣｒＦｅ合金材を提供することである。
　本開示によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、
　質量％で、
　Ｃ：０．００２～０．０３０％、
　Ｓｉ：０．０５～０．５０％、
　Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
　Ｐ：０．０５０％以下、
　Ｓ：０．０２００％以下、
　Ｎｉ：２９．０～４０．０％、
　Ｃｒ：２４．００～３０．００％、
　Ｍｏ：５．０～７．５％、
　Ｎ：０．２０～０．４０％、
　Ａｌ：０．５０％以下、
　Ｃａ：０．０００２～０．００４０％、及び、
　Ｂ：０．０００１～０．００５０％、を含有し、
　残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
　式（１）を満たす化学組成を有する。
　０．０＜８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６＜６．５　（１）
　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　本開示によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、
　質量％で、
　Ｃ：０．００２～０．０３０％、
　Ｓｉ：０．０５～０．５０％、
　Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
　Ｐ：０．０５０％以下、
　Ｓ：０．０２００％以下、
　Ｎｉ：２９．０～４０．０％、
　Ｃｒ：２４．００～３０．００％、
　Ｍｏ：５．０～７．５％、
　Ｎ：０．２０～０．４０％、
　Ａｌ：０．５０％以下、
　Ｃａ：０．０００２～０．００４０％、及び、
　Ｂ：０．０００１～０．００５０％、を含有し、さらに、
　Ｃｕ：０．４０％以下、
　Ｗ：１．００％以下、
　Ｓｎ：０．５０％以下、
　Ｃｏ：０．５０％以下、
　Ｖ：０．５０％以下、
　Ｎｂ：０．５０％以下、
　Ｔｉ：０．５０％以下、
　Ｚｒ：０．２００％以下、
　Ｈｆ：０．２００％以下、
　Ｔａ：０．５０％以下、及び、
　希土類元素：０．００３０％以下、からなる群から選択される１元素以上を含有し、
　残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
　式（１）を満たす化学組成を有する。
　０．０＜８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６＜６．５　（１）
　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　本開示によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、優れた耐食性と、優れた溶接性とを有する。
図１は、本実施例におけるＤ（＝８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６）の値と、延性低下割れの総長さ（ｍｍ）との関係を示す図である。
　まず、本発明者らは、ＮｉＣｒＦｅ合金材の耐食性について、化学組成の観点から検討した。その結果、本発明者らは、質量％で、Ｃ：０．００２～０．０３０％、Ｓｉ：０．０５～０．５０％、Ｍｎ：０．１０～１．５０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０２００％以下、Ｎｉ：２９．０～４０．０％、Ｃｒ：２４．００～３０．００％、Ｍｏ：５．０～７．５％、Ｎ：０．２０～０．４０％、Ａｌ：０．５０％以下、Ｃｕ：０～０．４０％、Ｗ：０～１．００％、Ｓｎ：０～０．５０％、Ｃｏ：０～０．５０％、Ｖ：０～０．５０％、Ｎｂ：０～０．５０％、Ｔｉ：０～０．５０％、Ｚｒ：０～０．２００％、Ｈｆ：０～０．２００％、Ｔａ：０～０．５０％、及び、希土類元素：０～０．００３０％を含有するＮｉＣｒＦｅ合金材であれば、耐食性を高められる可能性があると考えた。
　ここで、上述の化学組成を含有するＮｉＣｒＦｅ合金材では、溶接を実施した場合に溶接割れが発生することがあった。具体的に、上述の化学組成を含有するＮｉＣｒＦｅ合金材では、溶接割れのうち、延性低下割れが起こりやすいことが、本発明者らの詳細な検討によって明らかになった。延性低下割れとは、溶接割れの一種であり、溶接による高温にさらされた結晶粒界が延性低下を起こし、冷却による熱収縮に耐えられず割れることを意味する。つまり、上述の化学組成を有するＮｉＣｒＦｅ合金材の結晶粒界を強化することができれば、延性低下割れの発生を抑制できる可能性がある。
　そこで本発明者らは、カルシウム（Ｃａ）に着目して、延性低下割れを抑制することについて検討した。具体的に、上述の化学組成を有する合金材では、溶接を実施した場合、溶接の熱影響部（以下、ＨＡＺ（Ｈｅａｔ　Ａｆｆｅｃｔｅｄ　Ｚｏｎｅ）という）において、粒界に硫黄（Ｓ）が偏析する可能性がある。粒界にＳが偏析すれば、粒界の結合力が低下し、冷却による熱収縮に耐えられず割れる可能性がある。このようにして、上述の化学組成を有する合金材に延性低下割れが発生するのではないかと本発明者らは考えた。すなわち、上述の化学組成に加えて、Ｃａを０．０００２～０．００４０％含有させれば、合金材中のＳをＣａＳとして固定して、合金材の延性低下割れを抑制できる可能性がある、と本発明者らは考えた。
　一方、上述の化学組成に加えてＣａを０．０００２～０．００４０％含有する合金材であっても、溶接割れが発生する場合があった。具体的に、上述の化学組成に加えてＣａを０．０００２～０．００４０％含有する合金材では、溶接割れのうち、液化割れが発生する場合があった。液化割れとは、溶接割れの一種であり、溶融線に近接するＨＡＺにおいて発生する、局所的な溶融によって割れることを意味する。
　そこで本発明者らは、ホウ素（Ｂ）に着目して、液化割れを抑制することについて検討した。具体的に、Ｂは高温での粒界を強化して、液化割れを抑制する。一方、Ｂ含有量が高すぎれば、Ｂが粒界に偏析して、溶融線近傍の高温域において溶融することによって、かえって液化割れを助長する。つまり、上述の化学組成に加えて、Ｂを０．０００１～０．００５０％、Ｃａを０．０００２～０．００４０％含有することにより、延性低下割れと、液化割れとの両方の発生を抑制でき、合金材の溶接性を高められる可能性がある。
　すなわち、本発明者らは、質量％で、質量％で、Ｃ：０．００２～０．０３０％、Ｓｉ：０．０５～０．５０％、Ｍｎ：０．１０～１．５０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０２００％以下、Ｎｉ：２９．０～４０．０％、Ｃｒ：２４．００～３０．００％、Ｍｏ：５．０～７．５％、Ｎ：０．２０～０．４０％、Ａｌ：０．５０％以下、Ｃａ：０．０００２～０．００４０％、Ｂ：０．０００１～０．００５０％、Ｃｕ：０～０．４０％、Ｗ：０～１．００％、Ｓｎ：０～０．５０％、Ｃｏ：０～０．５０％、Ｖ：０～０．５０％、Ｎｂ：０～０．５０％、Ｔｉ：０～０．５０％、Ｚｒ：０～０．２００％、Ｈｆ：０～０．２００％、Ｔａ：０～０．５０％、希土類元素：０～０．００３０％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなるＮｉＣｒＦｅ合金材であれば、耐食性と溶接性とを両立できる可能性があると考えた。
　本発明者らは、上述の化学組成を有するＮｉＣｒＦｅ合金材を種々製造し、溶接割れの発生についてさらに詳細に検討した。その結果、本発明者らは、上述の化学組成を有するＮｉＣｒＦｅ合金材では、次の式（１）を満たすことで、優れた耐食性を有するだけでなく、延性低下割れと、液化割れとの両方の発生を抑制できることを見出した。
　０．０＜８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６＜６．５　（１）
　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　Ｄ＝８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６と定義する。図１は、本実施例におけるＤの値と、延性低下割れの総長さ（ｍｍ）との関係を示す図である。図１は、後述する実施例のうち、上述の化学組成を満たす実施例について、Ｄの値と、延性低下割れの総長さ（ｍｍ）とを用いて作成した。なお、延性低下割れの総長さ（ｍｍ）は、後述の方法で求めた。また、図１に記載の実施例は、いずれも液化割れの発生が確認されず、かつ、優れた耐食性を有していた。
　図１を参照して、上述の化学組成を満たす合金材では、Ｄが０．０以下の場合、液化割れの発生は抑制できたものの、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ以上となり、延性低下割れの発生を抑制できなかった。図１を参照してさらに、上述の化学組成を満たす合金材では、Ｄが６．５以上の場合、液化割れの発生は抑制できたものの、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ以上となり、延性低下割れの発生を抑制できなかった。すなわち、上述の化学組成を満たす合金材において、Ｄを０．０超～６．５未満とすれば、優れた耐食性を有し、さらに、液化割れと、延性低下割れとの両方の発生を抑制できる。
　したがって、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、上述の化学組成を有した上で、Ｄを０．０超～６．５未満とする。その結果、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、優れた耐食性と、優れた溶接性とを両立することができる。
　以上の知見に基づいて完成した本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の要旨は、次のとおりである。
　［１］
　質量％で、
　Ｃ：０．００２～０．０３０％、
　Ｓｉ：０．０５～０．５０％、
　Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
　Ｐ：０．０５０％以下、
　Ｓ：０．０２００％以下、
　Ｎｉ：２９．０～４０．０％、
　Ｃｒ：２４．００～３０．００％、
　Ｍｏ：５．０～７．５％、
　Ｎ：０．２０～０．４０％、
　Ａｌ：０．５０％以下、
　Ｃａ：０．０００２～０．００４０％、及び、
　Ｂ：０．０００１～０．００５０％、を含有し、
　残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
　式（１）を満たす化学組成を有する、
　ＮｉＣｒＦｅ合金材。
　０．０＜８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６＜６．５　（１）
　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　［２］
　質量％で、
　Ｃ：０．００２～０．０３０％、
　Ｓｉ：０．０５～０．５０％、
　Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
　Ｐ：０．０５０％以下、
　Ｓ：０．０２００％以下、
　Ｎｉ：２９．０～４０．０％、
　Ｃｒ：２４．００～３０．００％、
　Ｍｏ：５．０～７．５％、
　Ｎ：０．２０～０．４０％、
　Ａｌ：０．５０％以下、
　Ｃａ：０．０００２～０．００４０％、及び、
　Ｂ：０．０００１～０．００５０％、を含有し、さらに、
　Ｃｕ：０．４０％以下、
　Ｗ：１．００％以下、
　Ｓｎ：０．５０％以下、
　Ｃｏ：０．５０％以下、
　Ｖ：０．５０％以下、
　Ｎｂ：０．５０％以下、
　Ｔｉ：０．５０％以下、
　Ｚｒ：０．２００％以下、
　Ｈｆ：０．２００％以下、
　Ｔａ：０．５０％以下、及び、
　希土類元素：０．００３０％以下、からなる群から選択される１元素以上を含有し、
　残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
　式（１）を満たす化学組成を有する、
　ＮｉＣｒＦｅ合金材。
　０．０＜８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６＜６．５　（１）
　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　［３］
　［２］に記載のＮｉＣｒＦｅ合金材であって、
　前記化学組成は、
　Ｃｕ：０．４０％以下、
　Ｗ：１．００％以下、
　Ｓｎ：０．５０％以下、及び、
　Ｃｏ：０．５０％以下、からなる群から選択される１元素以上を含有する、
　ＮｉＣｒＦｅ合金材。
　［４］
　［２］に記載のＮｉＣｒＦｅ合金材であって、
　前記化学組成は、
　Ｖ：０．５０％以下、
　Ｎｂ：０．５０％以下、
　Ｔｉ：０．５０％以下、
　Ｚｒ：０．２００％以下、
　Ｈｆ：０．２００％以下、及び、
　Ｔａ：０．５０％以下、からなる群から選択される１元素以上を含有する、
　ＮｉＣｒＦｅ合金材。
　［５］
　［２］に記載のＮｉＣｒＦｅ合金材であって、
　前記化学組成は、
　希土類元素：０．００３０％以下、を含有する、
　ＮｉＣｒＦｅ合金材。
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の要旨はさらに、次のように記載することもできる。
　［１］
　質量％で、
　Ｃ：０．００２～０．０３０％、
　Ｓｉ：０．０５～０．５０％、
　Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
　Ｐ：０．０５０％以下、
　Ｓ：０．０２００％以下、
　Ｎｉ：２９．０～４０．０％、
　Ｃｒ：２４．００～３０．００％、
　Ｍｏ：５．０～７．５％、
　Ｎ：０．２０～０．４０％、
　Ａｌ：０．５０％以下、
　Ｃａ：０．０００２～０．００４０％、
　Ｂ：０．０００１～０．００５０％、
　Ｃｕ：０～０．４０％、
　Ｗ：０～１．００％、
　Ｓｎ：０～０．５０％、
　Ｃｏ：０～０．５０％、
　Ｖ：０～０．５０％、
　Ｎｂ：０～０．５０％、
　Ｔｉ：０～０．５０％、
　Ｚｒ：０～０．２００％、
　Ｈｆ：０～０．２００％、
　Ｔａ：０～０．５０％、
　希土類元素：０～０．００３０％、及び、
　残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
　式（１）を満たす、
　ＮｉＣｒＦｅ合金材。
　０．０＜８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６＜６．５　（１）
　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　［２］
　［１］に記載のＮｉＣｒＦｅ合金材であって、
　Ｃｕ：０．０１～０．４０％、
　Ｗ：０．０１～１．００％、
　Ｓｎ：０．０１～０．５０％、
　Ｃｏ：０．０１～０．５０％、
　Ｖ：０．０１～０．５０％、
　Ｎｂ：０．０１～０．５０％、
　Ｔｉ：０．０１～０．５０％、
　Ｚｒ：０．００１～０．２００％、
　Ｈｆ：０．００１～０．２００％、
　Ｔａ：０．０１～０．５０％、及び、
　希土類元素：０．０００１～０．００３０％からなる群から選択される１元素以上を含有する、
　ＮｉＣｒＦｅ合金材。
　以下、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材について詳述する。なお、元素に関する「％」は、特に断りがない限り、質量％を意味する。
　［化学組成］
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の化学組成は、次の元素を含有する。
　Ｃ：０．００２～０．０３０％
　炭素（Ｃ）は合金を脱酸する。Ｃはさらに、合金材の強度を高める。Ｃ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｃ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、溶接時に溶接熱影響部が鋭敏化しやすくなる。したがって、Ｃ含有量は０．００２～０．０３０％である。Ｃ含有量の好ましい下限は０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．００７％である。Ｃ含有量の好ましい上限は０．０２５％であり、さらに好ましくは０．０２３％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。
　Ｓｉ：０．０５～０．５０％
　ケイ素（Ｓｉ）は合金を脱酸する。Ｓｉ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｓｉ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、介在物が形成されやすくなり、合金材の耐食性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は０．０５～０．５０％である。Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．０７％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．１２％である。Ｓｉ含有量の好ましい上限は０．３５％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．２５％である。
　Ｍｎ：０．１０～１．５０％
　マンガン（Ｍｎ）は合金を脱酸する。Ｍｎはさらに、オーステナイト形成元素であり、合金材中のオーステナイトを安定化する。Ｍｎ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｍｎ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、介在物が形成されやすくなり、合金材の耐食性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．１０～１．５０％である。Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．２０％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．４０％である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は１．４０％であり、さらに好ましくは１．３０％であり、さらに好ましくは１．２０％である。
　Ｐ：０．０５０％以下
　リン（Ｐ）は不可避に含有される不純物である。すなわち、Ｐ含有量の下限は０％超である。Ｐは粒界に偏析する。そのため、Ｐ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材の割れ感受性が増大し、合金材の溶接性が低下する。したがって、Ｐ含有量は０．０５０％以下である。Ｐ含有量の好ましい上限は０．０４５％であり、さらに好ましくは０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３０％である。Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｐ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％である。
　Ｓ：０．０２００％以下
　硫黄（Ｓ）は不可避に含有される不純物である。すなわち、Ｓ含有量の下限は０％超である。Ｓは粒界に偏析する。そのため、Ｓ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材の割れ感受性が増大する。この場合さらに、介在物が形成されやすくなり、合金材の耐食性が低下する。したがって、Ｓ含有量は０．０２００％以下である。Ｓ含有量の好ましい上限は０．０１００％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％である。Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｓ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
　Ｎｉ：２９．０～４０．０％
　ニッケル（Ｎｉ）はオーステナイト形成元素であり、合金材中のオーステナイトを安定化する。Ｎｉはさらに、合金材の耐食性を高める。Ｎｉ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｎｉ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、製造コストが大幅に高まる。Ｎｉ含有量が高すぎればさらに、合金材の溶接性が低下する場合がある。したがって、Ｎｉ含有量は２９．０～４０．０％である。Ｎｉ含有量の好ましい下限は２９．５％であり、さらに好ましくは３０．０％である。Ｎｉ含有量の好ましい上限は３９．０％であり、さらに好ましくは３８．０％である。
　Ｃｒ：２４．００～３０．００％
　クロム（Ｃｒ）は合金材の耐食性を高める。Ｃｒはさらに、合金材の溶接性を高める場合がある。Ｃｒ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｃｒ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、σ相に代表される金属間化合物が形成されやすくなり、合金材の耐食性がかえって低下する。Ｃｒ含有量が高すぎればさらに、合金材の溶接性が低下する場合がある。したがって、Ｃｒ含有量は２４．００～３０．００％である。Ｃｒ含有量の好ましい下限は２４．５０％であり、さらに好ましくは２５．００％である。Ｃｒ含有量の好ましい上限は２９．００％であり、さらに好ましくは２８．００％である。
　Ｍｏ：５．０～７．５％
　モリブデン（Ｍｏ）は合金材の耐食性を高める。Ｍｏ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｍｏ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、σ相に代表される金属間化合物が形成されやすくなり、合金材の耐食性がかえって低下する。Ｍｏ含有量が高すぎればさらに、合金材の溶接性が低下する場合がある。したがって、Ｍｏ含有量は５．０～７．５％である。Ｍｏ含有量の好ましい下限は５．１％であり、さらに好ましくは５．３％であり、さらに好ましくは５．５％である。Ｍｏ含有量の好ましい上限は７．４％であり、さらに好ましくは７．２％であり、さらに好ましくは７．０％である。
　Ｎ：０．２０～０．４０％
　窒素（Ｎ）は合金材に固溶して、合金材の強度を高める。Ｎはさらに、合金材の耐食性を高める場合がある。Ｎ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｎ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材の溶接性が低下する。したがって、Ｎ含有量は０．２０～０．４０％である。Ｎ含有量の好ましい下限は０．２１％であり、さらに好ましくは０．２２％であり、さらに好ましくは０．２３％である。Ｎ含有量の好ましい上限は０．３９％であり、さらに好ましくは０．３７％であり、さらに好ましくは０．３６％である。
　Ａｌ：０．５０％以下
　アルミニウム（Ａｌ）は合金を脱酸し、合金材に含有される不純物である。すなわち、Ａｌ含有量の下限は０％超である。Ａｌ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ａｌ酸化物が過剰に生成して、合金材の耐食性が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．５０％以下である。Ａｌ含有量の好ましい上限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％である。ただし、Ａｌ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ａｌ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。なお、本明細書にいうＡｌ含有量は、「全Ａｌ」、すなわち、Ｔ－Ａｌの含有量を意味する。
　Ｃａ：０．０００２～０．００４０％
　カルシウム（Ｃａ）は合金材中のＳを硫化物として固定して無害化することにより、合金材の延性低下割れを抑制し、合金材の溶接性を高める。Ｃａ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｃａ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材中に粗大な酸化物が形成され、合金材の延性低下割れを促進し、かえって合金材の溶接性が低下する。したがって、Ｃａ含有量は０．０００２～０．００４０％である。Ｃａ含有量の好ましい下限は０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．０００８％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。Ｃａ含有量の好ましい上限は０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００３０％である。
　Ｂ：０．０００１～０．００５０％
　ホウ素（Ｂ）は高温で粒界を強化して、合金材の液化割れを抑制し、合金材の溶接性を高める。Ｂ含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ｂ含有量が高すぎれば、Ｂが粒界に偏析し、合金材の液化割れを促進し、かえって合金材の溶接性が低下する。したがって、Ｂ含有量は０．０００１～０．００５０％である。Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．０００８％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。Ｂ含有量の好ましい上限は０．００４５％であり、さらに好ましくは０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３５％である。
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。ここで、不純物とは、ＮｉＣｒＦｅ合金材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の作用効果に顕著な悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
　［任意元素］
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃｕ、Ｗ、Ｓｎ、及び、Ｃｏからなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、合金材の耐食性を高める。
　Ｃｕ：０．４０％以下
　銅（Ｃｕ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｃｕ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｃｕは合金材の耐食性を高める。Ｃｕが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃｕ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｃｕ含有量は０～０．４０％であり、Ｃｕが含有される場合のＣｕ含有量は０．４０％以下である。Ｃｕ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０４％である。Ｃｕ含有量の好ましい上限は０．３８％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
　Ｗ：１．００％以下
　タングステン（Ｗ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｗ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｗは合金材の耐食性を高める。Ｗはさらに、固溶強化により合金材の強度を高める。Ｗが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｗ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｗ含有量は０～１．００％であり、Ｗが含有される場合のＷ含有量は１．００％以下である。Ｗ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。Ｗ含有量の好ましい上限は０．９５％であり、さらに好ましくは０．９０％であり、さらに好ましくは０．８５％である。
　Ｓｎ：０．５０％以下
　スズ（Ｓｎ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｓｎ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｓｎは合金材の耐食性を高める。Ｓｎが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｓｎ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｓｎ含有量は０～０．５０％であり、Ｓｎが含有される場合のＳｎ含有量は０．５０％以下である。Ｓｎ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％である。Ｓｎ含有量の好ましい上限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％である。
　Ｃｏ：０．５０％以下
　コバルト（Ｃｏ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｃｏ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｃｏは合金材の耐食性を高める。Ｃｏが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃｏ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、製造コストが極端に高まる。したがって、Ｃｏ含有量は０～０．５０％であり、Ｃｏが含有される場合のＣｏ含有量は０．５０％以下である。Ｃｏ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。Ｃｏ含有量の好ましい上限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％である。
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、及び、Ｔａからなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、合金材の強度を高める。
　Ｖ：０．５０％以下
　バナジウム（Ｖ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｖ含有量は０％であってもよい。含有される場合、ＶはＣやＮと炭窒化物等を形成し、合金材の強度を高める。Ｖが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｖ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、強度が高くなりすぎ、合金材の延性低下割れが促進されることにより、合金材の溶接性が低下する。したがって、Ｖ含有量は０～０．５０％であり、Ｖが含有される場合のＶ含有量は０．５０％以下である。Ｖ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。Ｖ含有量の好ましい上限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％である。
　Ｎｂ：０．５０％以下
　ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。含有される場合、ＮｂはＣやＮと炭窒化物等を形成し、合金材の強度を高める。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｎｂ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、強度が高くなりすぎ、合金材の延性低下割れが促進されることにより、合金材の溶接性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は０～０．５０％であり、Ｎｂが含有される場合のＮｂ含有量は０．５０％以下である。Ｎｂ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％である。
　Ｔｉ：０．５０％以下
　チタン（Ｔｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｔｉ含有量は０％であってもよい。含有される場合、ＴｉはＣやＮと炭窒化物等を形成し、合金材の強度を高める。Ｔｉが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｔｉ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、強度が高くなりすぎ、合金材の延性低下割れが促進されることにより、合金材の溶接性が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は０～０．５０％であり、Ｔｉが含有される場合のＴｉ含有量は０．５０％以下である。Ｔｉ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％である。
　Ｚｒ：０．２００％以下
　ジルコニウム（Ｚｒ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｚｒ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｚｒは炭窒化物を形成し、合金材の強度を高める。Ｚｒが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｚｒ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、強度が高くなりすぎ、合金材の延性低下割れが促進されることにより、合金材の溶接性が低下する。したがって、Ｚｒ含有量は０～０．２００％であり、Ｚｒが含有される場合のＺｒ含有量は０．２００％以下である。Ｚｒ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｚｒ含有量の好ましい上限は０．１８０％であり、さらに好ましくは０．１５０％であり、さらに好ましくは０．１２０％である。
　Ｈｆ：０．２００％以下
　ハフニウム（Ｈｆ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｈｆ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｈｆは炭窒化物を形成し、合金材の強度を高める。Ｈｆが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｈｆ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても強度が高くなりすぎ、合金材の延性低下割れが促進されることにより、合金材の溶接性が低下する。したがって、Ｈｆ含有量は０～０．２００％であり、Ｈｆが含有される場合のＨｆ含有量は０．２００％以下である。Ｈｆ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％である。Ｈｆ含有量の好ましい上限は０．１８０％であり、さらに好ましくは０．１５０％であり、さらに好ましくは０．１２０％である。
　Ｔａ：０．５０％以下
　タンタル（Ｔａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｔａ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｔａは炭窒化物を形成し、合金材の強度を高める。Ｔａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｔａ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、強度が高くなりすぎ、合金材の延性低下割れが促進されることにより、合金材の溶接性が低下する。したがって、Ｔａ含有量は０～０．５０％であり、Ｔａが含有される場合のＴａ含有量は０．５０％以下である。Ｔａ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％である。Ｔａ含有量の好ましい上限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％である。
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、希土類元素を含有してもよい。
　希土類元素：０．００３０％以下
　希土類元素（ＲＥＭ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、ＲＥＭ含有量は０％であってもよい。含有される場合、ＲＥＭは合金材中のＳを硫化物として固定することで無害化し、合金材の熱間加工性を高める。ＲＥＭが少しでも含有されれば上記効果がある程度得られる。しかしながら、ＲＥＭ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材中に粗大な酸化物が形成され、合金材の熱間加工性がかえって低下する。したがって、ＲＥＭ含有量は０～０．００３０％であり、ＲＥＭが含有される場合のＲＥＭ含有量は０．００３０％以下である。ＲＥＭ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．０００８％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　なお、本明細書におけるＲＥＭとは、原子番号２１番のスカンジウム（Ｓｃ）、原子番号３９番のイットリウム（Ｙ）、及び、ランタノイドである原子番号５７番のランタン（Ｌａ）～原子番号７１番のルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選択される１元素以上を意味する。また、本明細書におけるＲＥＭ含有量とは、これらの元素の合計含有量を意味する。
　［式（１）について］
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、上述の化学組成を有した上で、次の式（１）を満たす。
　０．０＜８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６＜６．５　（１）
　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　Ｄ（＝８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６）は、上述の化学組成を有するＮｉＣｒＦｅ合金材における、延性低下割れと液化割れとの指標である。上述の化学組成を満たす合金材では、Ｄが０．０以下の場合、液化割れの発生は抑制できるものの、延性低下割れの発生を抑制できない。上述の化学組成を満たす合金材ではさらに、Ｄが６．５以上の場合、液化割れの発生は抑制できるものの、延性低下割れの発生を抑制できない。
　そこで本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材では、上述の化学組成を有した上で、Ｄを０．０超～６．５未満とする。その結果、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、優れた耐食性と、優れた溶接性とを両立することができる。Ｄの好ましい下限は０．１であり、さらに好ましくは０．３であり、さらに好ましくは０．５である。Ｄの好ましい上限は６．４であり、さらに好ましくは６．２であり、さらに好ましくは６．０であり、さらに好ましくは５．５である。
　［耐食性］
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、上述の化学組成を有した上で、式（１）を満たす。その結果、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、優れた耐食性を有する。本実施形態における合金材の耐食性は、四点曲げ試験によって評価できる。具体的に、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材から、試験片を作製する。合金材が合金板である場合、板厚中央部から試験片を作製する。合金材が合金管である場合、肉厚中央部から試験片を作製する。試験片の大きさは、たとえば、厚さ２ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ７５ｍｍである。なお、試験片の長さ方向は、合金材の圧延方向と平行である。
　試験溶液は、２５質量％塩化ナトリウム水溶液とする。ＡＳＴＭ　Ｇ３９－９９（２０１１）に準拠して、試験片に対して四点曲げによって応力を負荷する。負荷する応力は歪みゲージにより制御し、歪み量０．２％とする。応力を負荷した試験片を試験治具ごとオートクレーブに封入する。オートクレーブに試験溶液を、気相部を残して注入し、オートクレーブを封じて試験浴とする。試験浴を脱気した後、オートクレーブに１ａｔｍのＨ2Ｓガスを加圧封入し、試験浴を撹拌してＨ2Ｓガスを飽和させる。試験浴を２１６℃で２４０時間撹拌する。
　本実施形態では、以上の四点曲げ試験において、２４０時間経過後に割れが確認されない場合、合金材が優れた耐食性を有すると判断する。なお、本明細書において、「割れが確認されない」とは、試験後の試験片を肉眼によって観察した場合、割れが確認されないことを意味する。
　［溶接性］
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、上述の化学組成を有した上で、式（１）を満たす。その結果、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、優れた耐食性だけでなく、優れた溶接性も有する。本実施形態において、優れた溶接性を有するとは、液化割れの発生と、延性低下割れの発生とをいずれも抑制できることを意味する。具体的に、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の溶接性は、以下に説明するロンジバレストレイン試験によって評価できる。
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材から、試験片を作製する。合金材が合金板である場合、板厚中央部から試験片を作製する。合金材が合金管である場合、肉厚中央部から試験片を作製する。試験片の大きさは、たとえば、厚さ１２ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍである。なお、試験片の長手方向は、合金材の圧延方向と平行である。
　試験片の長さ方向の一端を固定して、固定した端部から試験片の長手方向にＧＴＡＷ（Ｇａｓ　Ｔｕｎｇｓｔｅｎ　Ａｒｃ　Ｗｅｌｄｉｎｇ）によりビードオンプレート溶接を実施する。溶融池が試験片の長手方向中央部近傍に到達したとき、試験片の長手方向の固定されていない一端に応力を負荷して、試験片を曲げブロックの曲率に沿って変形させる。このようにして、試験片に割れを発生させる。なお、溶接条件は、溶接電流２００Ａ、溶接電圧１２Ｖ、溶接速度１５ｃｍ／分、負荷歪量２％とする。
　試験片のうち、割れが発生した領域を湿式バフ研磨した後に光学顕微鏡で観察し、液化割れであるか、延性低下割れであるかを特定する。光学顕微鏡観察の倍率は特に限定されず、割れの全体が観察できればよい。また、液化割れと延性低下割れとの特定は、当業者であれば可能である。具体的に、たとえば、溶融線から離れたＨＡＺにおいて発生する溶接割れは、延性低下割れであると判断できる。たとえばさらに、溶融線に近接したＨＡＺでの割れは液化割れであると判断できる。このようにして、光学顕微鏡観察によって、試験片に発生した溶接割れが液化割れであるか、延性低下割れであるか特定する。
　光学顕微鏡観察の結果、液化割れが確認された場合、優れた溶接性は得られなかったと判断する。光学顕微鏡観察の結果、液化割れが確認されなかった場合、延性低下割れの総長さを求める。延性低下割れの総長さは、特に限定されない。たとえば、光学顕微鏡観察によって生成した写真を用いて、割れ長さを定規で測定し、スケールバーから求めることができる。たとえばさらに、光学顕微鏡観察によって生成した写真を画像解析することによって求めることもできる。
　本実施形態では、上述の条件で実施したロンジバレストレイン試験の結果、液化割れが確認されず、さらに、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ未満であれば、優れた溶接性を有すると判断する。
　［合金材の形状］
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の形状は特に限定されない。合金材の形状は、たとえば、管形状であってもよく、棒形状であってもよく、線形状であってもよく、厚板形状であってもよく、薄板形状であってもよく、箔形状であってもよい。合金材が管形状である場合、合金材は継目無合金管であることが好ましい。
　［合金材の用途］
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の用途は特に限定されない。本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材はたとえば、石油産業、ガス産業、石油化学産業、及び、化学産業に関する設備に使用することができる。具体的に、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、石油及びガスの一次処理設備や化学プラント等の設備への使用に好適である。
　［製造方法］
　本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の製造方法の一例を説明する。以下、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の一例として、継目無合金管の製造方法を説明する。継目無合金管の製造方法は、素材を準備する工程（素材準備工程）と、素材から素管を製造する工程（熱間加工工程）と、溶体化処理を実施する工程（溶体化処理工程）とを備える。なお、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材の製造方法は、以下に説明する製造方法に限定されない。
　［素材準備工程］
　素材準備工程では、上述した化学組成を有するＮｉＣｒＦｅ合金を溶製する。ＮｉＣｒＦｅ合金は、電気炉によって溶製してもよく、Ａｒ－Ｏ2混合ガス底吹き脱炭炉（ＡＯＤ炉）によって溶製してもよく、真空脱炭炉（ＶＯＤ炉）によって溶製してもよい。溶製したＮｉＣｒＦｅ合金は、造塊法によってインゴットにしてもよく、連続鋳造法によってスラブ、ブルーム、又はビレットにしてもよい。必要に応じて、スラブ、ブルーム又はインゴットを分塊圧延して、ビレットを製造してもよい。以上の工程により素材（スラブ、ブルーム、又は、ビレット）を製造する。
　［熱間加工工程］
　熱間加工工程では、準備された素材を熱間加工して中間合金材（素管）を製造する。熱間加工の方法はとくに限定されず、周知の方法でよい。すなわち、本実施形態において、熱間加工は、熱間圧延であってもよく、熱間押出であってもよく、熱間鍛造であってもよい。熱間加工において、素材の加熱温度は、たとえば、１１００～１３００℃である。
　たとえば、熱間加工としてマンネスマン法を実施して、素管を製造してもよい。この場合、穿孔比は特に限定されず、たとえば、１．０～４．０である。たとえばさらに、熱間加工としてユジーン・セジュルネ法、又は、エルハルトプッシュベンチ法（すなわち、熱間押出）を実施して、素管を製造してもよい。また、製造された素管に対して、マンドレルミル、レデューサー、サイジングミル等による熱間圧延を実施してもよい。
　［溶体化処理工程］
　溶体化処理工程では、製造された中間合金材（素管）に対して、溶体化処理を実施する。溶体化処理の方法は、特に限定されず、周知の方法でよい。たとえば、素管を熱処理炉に装入し、所望の温度で保持した後、急冷する。なお、素管を熱処理炉に装入し、所望の温度で保持した後、急冷して溶体化処理を実施する場合、溶体化処理を実施する温度（溶体化温度）とは、溶体化処理を実施するための熱処理炉の温度（℃）を意味する。この場合さらに、溶体化処理を実施する時間（溶体化時間）とは、素管が溶体化温度で保持される時間を意味する。
　好ましくは、本実施形態による溶体化処理工程における溶体化温度を１１００～１３００℃とする。溶体化温度が低すぎれば、溶体化処理後の素管に析出物（たとえば、金属間化合物であるσ相等）が残存する場合がある。この場合、製造されたＮｉＣｒＦｅ合金材の耐食性が低下する場合がある。一方、溶体化温度が高すぎても、溶体化処理の効果は飽和する。したがって、本実施形態では、溶体化処理工程における溶体化温度を１１００～１３００℃とするのが好ましい。
　素管を熱処理炉に装入し、所望の温度で保持した後、急冷して溶体化処理を実施する場合、溶体化時間は特に限定されず、周知の条件で実施すればよい。溶体化時間は、たとえば、５～１８０分である。急冷方法は、たとえば、水冷である。
　［その他の工程］
　以上の製造方法によって、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材を製造することができる。本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材に対して、必要に応じてその他の工程を実施してもよい。たとえば、熱間加工工程後であって、溶体化処理工程前の中間合金材に対して、冷間加工を実施してもよい。冷間加工は、冷間圧延であってもよく、冷間引抜であってもよい。この場合、所望の寸法に加工することができる。たとえばさらに、製造されたＮｉＣｒＦｅ合金材に対して、冷間加工を実施してもよい。この場合、ＮｉＣｒＦｅ合金材の強度が高まる。
　なお、上述の製造方法では、一例として継目無合金管の製造方法を説明した。しかしながら、本実施形態によるＮｉＣｒＦｅ合金材は、板状等、他の形状であってもよい。板状等、他の形状の製造方法も、上述の製造方法と同様に、たとえば、素材準備工程と、熱間加工工程と、溶体化処理工程を備える。さらに、上述の製造方法は一例であり、他の製造方法によって製造されてもよい。
　以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。
　表１及び表２に示す化学組成を有する合金を、高周波真空溶解法により溶製した。なお、表１及び表２中の「－」は、各元素の含有量が不純物レベルであることを意味する。具体的に、試験番号１のＣｕ含有量、Ｗ含有量、Ｓｎ含有量、Ｃｏ含有量、Ｖ含有量、Ｎｂ含有量、Ｔｉ含有量、及び、Ｔａ含有量は、小数第三位を四捨五入して０％であったことを意味する。さらに、試験番号１のＺｒ含有量、及び、Ｈｆ含有量は、小数第四位を四捨五入して０％であったことを意味する。さらに、試験番号１のＲＥＭ含有量は、小数第五位を四捨五入して０％であったことを意味する。各試験番号の合金の化学組成と、上述の定義とから求めたＤを表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　各符号の合金を用いて、真空溶解により５０ｋｇのインゴットを製造した。各符号のインゴットを１２００℃で２４時間加熱した後、熱間鍛造して、断面が５０ｍｍ×５０ｍｍの角材を製造した。得られた角材を１２００℃で１時間加熱した後、熱間圧延して、板厚３０ｍｍの板材を製造した。熱間圧延後の板材を冷間圧延して、板厚１５ｍｍの板材（合金板）を製造した。得られた各試験番号の合金板に対して、１２００℃で１時間加熱した後水冷する溶体化処理を実施した。以上の工程により、各試験番号の合金板を製造した。
　［評価試験］
　各試験番号の合金板に対して、以下に説明する耐食性試験、及び、溶接性試験を実施した。
　［耐食性試験］
　各試験番号の合金板に対して、上述の方法で四点曲げ試験を実施して、耐食性を評価した。具体的に、各試験番号の合金板の板厚中央部から、厚さ２ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ７５ｍｍの試験片を作製した。試験片の長手方向は、合金板の圧延方向に相当した。試験溶液は、２５質量％塩化ナトリウム水溶液とした。ＡＳＴＭ　Ｇ３９－９９（２０１１）に準拠して、四点曲げによって０．２％歪みの応力を負荷した試験片を、試験治具ごとオートクレーブに封入した。
　試験溶液をオートクレーブに気相部を残して注入し、オートクレーブを封じて試験浴とした。試験浴を脱気した後、オートクレーブに１ａｔｍのＨ2Ｓガスを加圧封入し、試験浴を撹拌してＨ2Ｓガスを飽和させた。試験浴を２１６℃で２４０時間撹拌した。以上の条件で実施した四点曲げ試験の結果、２４０時間経過後の試験片に割れが確認されない場合、当該試験番号の合金板は優れた耐食性を有すると判断した（表３中「耐食性」欄の「Ｅ」（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ））。一方、１５００時間経過後の試験片に割れが確認された場合、当該試験番号の合金板は優れた耐食性を有さないと判断した（表３中「耐食性」欄の「ＮＡ」（Ｎｏｔ　Ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ））。
　［溶接性試験］
　各試験番号のうち、優れた耐食性を有すると判断された試験番号について、溶接性を評価した。すなわち、優れた耐食性を有さないと判断された試験番号については、溶接性を評価しなかった（表３中「液化割れ」欄の「－」（評価なし））。具体的に、優れた耐食性を有すると評価された試験番号の合金板に対して、上述の方法でロンジバレストレイン試験を実施して、溶接性を評価した。
　より具体的に、対象の試験番号の合金板の板厚中央部から、厚さ１２ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの試験片を作製した。試験片の長手方向は、合金板の圧延方向に相当した。試験片の長さ方向の一端を固定して、固定した端部から試験片の長手方向にＧＴＡＷによりビードオンプレート溶接を実施した。溶融池が試験片の長手方向中央部近傍に到達したとき、試験片の長手方向の固定されていない一端に応力を負荷して、試験片を曲げブロックの曲率に沿って変形させた。このようにして、試験片に割れを発生させる。なお、溶接条件は、溶接電流２００Ａ、溶接電圧１２Ｖ、溶接速度１５ｃｍ／分、負荷歪量２％とした。
　試験片のうち、割れが発生した領域を湿式バフ研磨仕上げにした後に光学顕微鏡で観察し、液化割れであるか、延性低下割れであるかを特定した。特定された割れが液化割れであった場合、当該試験番号の合金板は液化割れが確認されたと判断した（表３中「液化割れ」欄の「ＮＡ」（Ｎｏｔ　Ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ））。特定された割れが延性低下割れであった場合、当該試験番号の合金板は液化割れが確認されなかったと判断した（表３中「液化割れ」欄の「Ｅ」（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ））。
　液化割れが確認されなかった試験片について、延性低下割れの総長さを求めた。延性低下割れの総長さは、光学顕微鏡観察によって生成した写真から、延性低下割れ長さを定規で測定し、スケールバーと比較することによって求めた。得られた延性低下割れ長さ（ｍｍ）を表３に示す。
　［評価結果］
　表１～表３を参照して、試験番号１～１５の合金板は、化学組成が適切であり、Ｄが０．０超～６．５未満であった。その結果、これらの合金板は、優れた耐食性を有し、液化割れが確認されず、さらに、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ未満となった。すなわち、これらの合金板は、優れた耐食性と優れた溶接性とを有していた。
　一方、試験番号１６～１９の合金板は、Ｄが０．０以下であった。その結果、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ以上となった。すなわち、これらの合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　試験番号２０～２３の合金板は、Ｄが６．５以上であった。その結果、これらの合金板は、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ以上となった。すなわち、これらの合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　試験番号２４及び２５の合金板は、Ｃａ及びＢを含有しておらず、さらに、Ｄが６．５以上であった。その結果、これらの合金板は、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ以上となった。すなわち、これらの合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　試験番号２６の合金板は、Ｎ含有量が低すぎた。その結果、この合金板は、優れた耐食性を有していなかった。
　試験番号２７の合金板は、Ｎ含有量が高すぎた。その結果、この合金板は、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ以上となった。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　試験番号２８の合金板は、Ｃａ含有量が低すぎた。その結果、この合金板は、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ以上となった。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　試験番号２９及び３０の合金板は、Ｃａ含有量が高すぎた。その結果、これらの合金板は、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ以上となった。すなわち、これらの合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　試験番号３１の合金板は、Ｂ含有量が低すぎ、さらに、Ｄが６．５以上であった。その結果、この合金板は、液化割れが確認された。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　試験番号３２及び３３の合金板は、Ｂ含有量が高すぎ、さらに、Ｄが６．５以上であった。その結果、これらの合金板は、液化割れが確認された。すなわち、これらの合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　試験番号３４の合金板は、Ｎｉ含有量が低すぎ、さらに、Ｄが０．０以下であった。その結果、この合金板は、優れた耐食性を有していなかった。
　試験番号３５の合金板は、Ｎｉ含有量が高すぎた。その結果、この合金板は、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ以上となった。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　試験番号３６の合金板は、Ｃｒ含有量が低すぎた。その結果、この合金板は、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ以上となった。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　試験番号３７の合金板は、Ｃｒ含有量が高すぎた。その結果、この合金板は、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ以上となった。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　試験番号３８の合金板は、Ｍｏ含有量が低すぎた。その結果、この合金板は、優れた耐食性を有していなかった。
　試験番号３９の合金板は、Ｍｏ含有量が高すぎ、さらに、Ｎ含有量が低すぎた。その結果、この合金板は、延性低下割れの総長さが４．０ｍｍ以上となった。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　試験番号４０の合金板は、Ｖ含有量が高すぎた。その結果、この合金板は、優れた耐食性を有していなかった。
　試験番号４１の合金板は、Ｐ含有量が高すぎた。その結果、この合金板は、液化割れが確認された。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。
　以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

Claims (5)

  1. 　質量％で、
    　Ｃ：０．００２～０．０３０％、
    　Ｓｉ：０．０５～０．５０％、
    　Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
    　Ｐ：０．０５０％以下、
    　Ｓ：０．０２００％以下、
    　Ｎｉ：２９．０～４０．０％、
    　Ｃｒ：２４．００～３０．００％、
    　Ｍｏ：５．０～７．５％、
    　Ｎ：０．２０～０．４０％、
    　Ａｌ：０．５０％以下、
    　Ｃａ：０．０００２～０．００４０％、及び、
    　Ｂ：０．０００１～０．００５０％、を含有し、
    　残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
    　式（１）を満たす化学組成を有する、
    　ＮｉＣｒＦｅ合金材。
    　０．０＜８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６＜６．５　（１）
    　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
  2. 　質量％で、
    　Ｃ：０．００２～０．０３０％、
    　Ｓｉ：０．０５～０．５０％、
    　Ｍｎ：０．１０～１．５０％、
    　Ｐ：０．０５０％以下、
    　Ｓ：０．０２００％以下、
    　Ｎｉ：２９．０～４０．０％、
    　Ｃｒ：２４．００～３０．００％、
    　Ｍｏ：５．０～７．５％、
    　Ｎ：０．２０～０．４０％、
    　Ａｌ：０．５０％以下、
    　Ｃａ：０．０００２～０．００４０％、及び、
    　Ｂ：０．０００１～０．００５０％、を含有し、さらに、
    　Ｃｕ：０．４０％以下、
    　Ｗ：１．００％以下、
    　Ｓｎ：０．５０％以下、
    　Ｃｏ：０．５０％以下、
    　Ｖ：０．５０％以下、
    　Ｎｂ：０．５０％以下、
    　Ｔｉ：０．５０％以下、
    　Ｚｒ：０．２００％以下、
    　Ｈｆ：０．２００％以下、
    　Ｔａ：０．５０％以下、及び、
    　希土類元素：０．００３０％以下、からなる群から選択される１元素以上を含有し、
    　残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
    　式（１）を満たす化学組成を有する、
    　ＮｉＣｒＦｅ合金材。
    　０．０＜８．５×Ｍｎ＋１９．５×Ｎｉ－１２．４３×Ｃｒ－４２．４×Ｍｏ－１０２５０×Ｃａ＋１２５０×Ｂ－７４．３７７６＜６．５　（１）
    　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
  3. 　請求項２に記載のＮｉＣｒＦｅ合金材であって、
    　前記化学組成は、
    　Ｃｕ：０．４０％以下、
    　Ｗ：１．００％以下、
    　Ｓｎ：０．５０％以下、及び、
    　Ｃｏ：０．５０％以下、からなる群から選択される１元素以上を含有する、
    　ＮｉＣｒＦｅ合金材。
  4. 　請求項２に記載のＮｉＣｒＦｅ合金材であって、
    　前記化学組成は、
    　Ｖ：０．５０％以下、
    　Ｎｂ：０．５０％以下、
    　Ｔｉ：０．５０％以下、
    　Ｚｒ：０．２００％以下、
    　Ｈｆ：０．２００％以下、及び、
    　Ｔａ：０．５０％以下、からなる群から選択される１元素以上を含有する、
    　ＮｉＣｒＦｅ合金材。
  5. 　請求項２に記載のＮｉＣｒＦｅ合金材であって、
    　前記化学組成は、
    　希土類元素：０．００３０％以下、を含有する、
    　ＮｉＣｒＦｅ合金材。
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