JP2000204448A

JP2000204448A - 延性ニッケル―鉄―クロム合金

Info

Publication number: JP2000204448A
Application number: JP11209212A
Authority: JP
Inventors: Francis Sardovia Suarez; フランシス、サルドビア、スワイレス
Original assignee: Inco Alloys International Inc
Current assignee: Huntington Alloys Corp
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2000-07-25
Also published as: EP0974679A3; US6110422A; CA2279008A1; EP0974679A2

Abstract

(57)【要約】【課題】合金の熱作業の前に、ＥＳＲを必要とせず、
熱延性が増大しており、かつ、耐蝕性、機械的特性、お
よび溶接性の優れた合金の提供。【解決手段】約０．０５〜０．４重量％のアルミニウ
ム、少なくとも０．００３重量％のカルシウム、約０〜
０．０５重量％の炭素、約１９．５〜２３．５重量％の
クロム、約１．５〜３重量％の銅、約０〜１重量％のマ
ンガン、約２．５〜３．５重量％のモリブデン、約３８
〜４６重量％のニッケル、約０．６〜１．２重量％のチ
タン、および残部の鉄および付随的不純物から実質的に
なる延性合金。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の分野本発明は、合金の熱展性を増加させるカルシウムを少な
くとも０．００３重量％の比率で含有するニッケル−鉄
−クロム合金に関するものである。

【０００２】発明の背景 INCOLOY^R合金８２５またはUNS合金８８２５（以後「合
金８２５」と呼ぶ）を包含する、ある種の鉄合金は、多
数の腐蝕性環境に対して例外的耐性を有するので、特に
有用である。INCOLOY^Rは、インコ・インターナショナル
・インコーポレーテッドの商標である。これらの合金
は、ニッケル、鉄、およびクロムと、添加剤のモリブデ
ン、銅、およびチタンとを含む。INCOLOY^R合金８２５の
典型的な重量％組成は表１に記載する通りである。

【０００３】表１合金８２５の組成（重量％）アルミニウム０．２最大炭素０．０５最大クロム１９．５〜２３．５銅１．５〜３．０鉄残部マンガン１．０最大モリブデン２．５〜３．５ニッケル３８．０〜４６．０リン０．０３最大ケイ素０．５最大硫黄０．０３最大チタン０．６〜１．２

【０００４】合金８２５のニッケル含量は、塩化物−鉄
のストレス−腐蝕クラッキングに対する耐性を与える。
ニッケルは、モリブデンおよび銅と組み合わさって、ま
た、還元性環境、例えば硫酸またはリン酸を含有する環
境、に対する、顕著な耐性を与える。モリブデンはピッ
チングおよびクレバス腐蝕に対する耐性を与える。合金
のクロム含量は、種々の酸化性物質、例えば、硝酸、硝
酸塩、および酸化性塩に対する耐性を与える。チタンを
添加し、適当に熱処理すると、インターラングラー腐蝕
に対する増感に対して合金は安定化される。

【０００５】多様な条件下の全体的腐蝕および局在化さ
れた腐蝕に対する合金８２５の耐性は、合金の有用性を
拡大する。合金８２５は化学的プロセシング、汚染の抑
制、油およびガスの回収、酸の生産、酸洗い作業、核燃
料再処理、および放射性廃棄物の取扱いにおいて使用さ
れる。

【０００６】合金８２５の溶融物を酸素除去するため
に、０．００１〜０．００３重量％より少ない量のカル
シウムおよび約０．１５重量％のアルミニウムが、アル
ゴン酸素脱炭（ＡＯＤ）プロセスの間に合金に添加され
てきている。不都合なことには、この酸素除去プロセス
で製造されたインゴットは、種々の形状の製品に熱圧延
するために十分な高温延性が欠如している。したがっ
て、スラブのコンディショニングおよび仕上作業のため
に十分なレベルに熱加工性を増加させるために、各イン
ゴットのエレクトロスラグの再溶融（ＥＳＲ）を使用す
ることが必要であった。ＥＳＲの追加の工程は、仕上げ
られた製品の加工費をかなり増加させる。

【０００７】したがって、合金の熱作業の前に、ＥＳＲ
を必要とせず、熱延性が増大しており、かつ、合金８２
５の耐蝕性、機械的特性、および溶接性を有する合金が
要求されている。

【０００８】発明の要約この要求は、本発明の合金組成物により、満足される。
この合金組成物は、０．０５〜０．４重量％のアルミニ
ウム、０．００３〜０．１重量％のカルシウム、０〜
０．０５重量％の炭素、１９．５〜２３．５重量％のク
ロム、１．５〜３重量％の銅、０〜１重量％のマンガ
ン、２．５〜３．５重量％のモリブデン、３８〜４６重
量％のニッケル、０．６〜１．２重量％のチタン、およ
び残部の鉄および付随的不純物を含む。約０．００３３
〜０．１重量％のカルシウムを含む合金８２５のヒート
は、ＥＳＲ工程を使用しないで合金８２５を商業的製作
を可能とするのに十分に、合金８２５の延性を増加させ
る。さらに、少なくとも約０．００３重量％のカルシウ
ムを含有する合金は、また、合金８２５に等しい耐蝕
性、機械的特性および溶接性を有する。

【０００９】好ましい態様の説明本発明は、カルシウムを含有し、UNS NO8825（INCOLOY^R
合金８２５）の規格を満足する鉄合金を包含する。ＥＳ
Ｒの通常要求される工程を回避するように、合金８２５
の熱加工性を改良するために、カルシウムを使用する。
加工性を改良するために、この合金は少なくとも約
０．００３重量％のカルシウムまたは０．００３重量％
を超えるカルシウムを含有する。０．１重量％より高い
レベルのカルシウムは、合金の熱加工性を悪化させるこ
とがある。好ましくは、合金は０．１重量％より少な
い、より好ましくは、０．０５重量％より少ないカルシ
ウムを含有する。最も好ましくは、合金中の０．００３
〜０．０２重量％のカルシウムは、他の重要な性質を損
なうおそれなく、製作性を増加させる。０．００８重量
％のカルシウムの存在は、特に有益である。

【００１０】溶融物をコンディショニングするために、
アルミニウムを合金に添加する。カルシウムは溶融物の
強い酸素除去剤であり、そして追加の酸素除去剤、アル
ミニウム、を合金に添加しなかった場合、カルシウムは
酸化され、溶融物から浮遊するであろう。合金は約０．
０５〜０．４重量％のアルミニウム、好ましくは０．１
５〜約０．３０重量％のアルミニウムを含有する。

【００１１】カルシウムおよびアルミニウムに加えて、
本発明の合金の残りの元素の好ましい重量％の量は合金
８２５のそれに類似するか、あるいは下記の通りであ
る：０〜０．０５重量％の炭素、１９．５〜２３．５重
量％のクロム、１．５〜３重量％の銅、０〜１重量％の
マンガン、２．５〜３．５重量％のモリブデン、３８〜
４６重量％のニッケル、０．６〜１．２重量％のチタ
ン、および残部の鉄および付随的不純物。

【００１２】本発明の合金は、下記の方法に従い製造さ
れる。最初に、最終組成物の少なくとも鉄、ニッケル、
およびクロムを含有するスクラップ金属を、慣用法にお
いて電気アーク炉中で溶融する。このプレメルトをアル
ゴン酸素脱炭（ＡＯＤ）容器に移し、ここで精錬および
合金化を行う。酸素除去段階において、カルシウムをＡ
ＯＤ容器に添加する。カルシウムの大部分は溶融物中の
硫化物および酸化物と反応し、次いでこれは溶融物の表
面に浮遊する傾向がある。この理由で、過剰のカルシウ
ムを溶融物に添加して、インゴットを注ぐとき、所望の
（より少ない）量のカルシウムを生じさせることが必要
である。例えば、少なくとも０．０２５重量％のカルシ
ウムを溶融物に添加して、インゴットを注ぐとき、少な
くとも０．００４重量％のカルシウムを含有する溶融物
を生じさせることができる。好ましくは、溶融物から硫
黄および酸化物を除去するために、初期の溶融物は少な
くとも０．０５重量％のカルシウムを含有する。合金の
酸素除去を増強するために、０．０５〜０．４重量％の
量を保持するために十分なアルミニウムを溶融物に添加
する。

【００１３】最終の溶融した組成物を、一般に、スラブ
モールド（例えば、２０×５５×９０インチ）の底の中
に注入してスラブインゴットを形成させる。次いでこの
インゴットを全体的に研削するか、あるいは表面処理
し、板（例えば、０．４７０×５１×９６インチ）に圧
延し、アニーリングし（例えば、１７００°Ｆにおい
て）、レベリングし、ショットブラスティングする。

【００１４】本発明を上記において一般的に説明した
が、本発明の典型的な製品およびプロセス工程を実際の
例により例示すると以下の通りである。

【００１５】例１〜３本発明に従い作られた合金の実験ヒート(lab heat)を、
下記のように製造した。鉄、ニッケル、およびクロム
と、最小量のチタンとを含有することが知られているス
クラップ金属を、カルシウムおよび合金８２５の規格を
満足する合金化元素と一緒に、空気誘導溶融した。生ず
る溶融した合金を、直径４インチの被験インゴットに鋳
造した。例１〜３の合金の最終重量％組成を測定した結
果は、表２に示す通りである。

【００１６】例４本発明に従い作られた合金のヒートを、下記のように製
造した。鉄、ニッケル、およびクロムと、最小量のチタ
ンとを含有することが知られているスクラップ金属を電
気アーク炉中で溶融し、ＡＯＤ容器に移した。合金８２
５の規格を満足する慣用の合金化元素を添加した後、カ
ルシウムをＡＯＤ容器に添加し、溶融した。生ずる溶融
した合金を、２０×５５×９０インチのスラブインゴッ
トに鋳造した。インゴットを全体的に研削し、０．４７
０×５１×９６インチの板に圧延した。この板を１７０
０°Ｆにおいて直接的に反復してアニーリングし、レベ
リングし、ショットブラスティングした。例４の板の最
終重量％組成を測定した結果は、表２に示す通りであ
る。

【００１７】例５本発明に従い作られた合金のヒートを例４におけるよう
に板として製造したが、ただしＥＳＲを使用して板をプ
ロセシングした。例５の板の最終重量％組成を測定した
結果は、表２に示す通りである。

【００１８】比較例ＡおよびＢ合金８２５の慣用の規格に従い作られた合金の実験ヒー
トを例１〜３において概説された方法に従い製造し（ヒ
ートＡ）、そして直接的圧延の代わりにＥＳＲを使用し
て、例４において概説された方法に従い、合金８２５の
商用型のヒートを製造した（ヒートＢ）。合金中のカル
シウムのレベルが低いために、ヒートＢにおいてＥＳＲ
は必要であった。比較例ＡおよびＢの板の最終重量％組
成を測定した結果は、表２に示す通りである。

【００１９】表２重量％組成例比較例１２３４５ＡＢ元素実験実験実験直接 ESR 実験 ESR ヒートヒートヒート圧延ヒート C 0.015 0.016 0.015 0.012 0.007 0.017 0.012 Mn 0.38 0.37 0.37 0.31 0.31 0.37 0.33 Fe 27.15 26.98 26.99 27.19 25.91 26.84 30.16 S 0.0022 0.0028 0.0028 0.002 0.0011 0.0036 0.002 Si 0.20 0.19 0.21 0.36 0.11 0.23 0.11 Cu 0.66 0.66 0.65 0.7 1.72 1.59 1.9 Ni 1.66 1.66 1.65 1.7 1.72 1.59 1.9 Cr 22.47 22.20 22.23 22.5 22.58 22.19 22.5 Al 0.09 0.13 0.18 0.10 0.11 0.06 0.09 Ti 1.01 1.01 1.02 0.9 1.16 0.83 0.9 Co 0.01 0.01 0.01 ---- 0.36 0.01 ---- Mo 2.90 2.98 2.98 3.1 3.25 2.58 3.4 P ---- ---- ---- 0.02 0.022 ---- 0.02Ca 0.0039 0.0055 0.0030 0.0033 0.004 0.0001 0.0011

【００２０】グリーブル(Gleeble)法を使用して、例１
〜５および比較例ＡおよびＢにおいて製造されたヒート
の各々を熱延性について試験した。ヒート１〜５、Ａお
よびＢの各々の製品を、０．５または５／８インチのロ
ッドに圧延した。熱作業サイクルをシミュレートするた
めに、ヒート１、２、３、およびＡの棒を２２００°Ｆ
からの冷却において試験し、そしてヒート４、５、およ
びＢの棒を２２５０°Ｆにおいて均熱し、２２５０°Ｆ
からの冷却において試験した。試験した各ロッドを試験
温度に５秒間保持した後、面積の減少を測定した。ヒー
ト１、２、３、およびＡについての結果は図１に、そし
てヒート４、５、およびＢについての結果は図２に示す
通りである。

【００２１】図１および図２から明らかなように、少な
くとも０．００３重量％のカルシウムを含有する本発明
の合金のヒートは合金８２５のヒートよりも延性を増加
させる。ヒート３（０．００３重量％のカルシウム）か
らヒート１（０．００３９重量％のカルシウム）の延性
の相対的減少は、ヒート１の中に存在するアルミニウム
の量がより少ないためであると考えられる。図２に示さ
れるように、本発明のＥＳＲ加工された合金（例５）の
延性は、また、ＥＳＲ加工された合金８２５（比較例
Ｂ）の延性よりも改良される。

【００２２】さらに熱加工すると、例４および５のヒー
トからの製品は、最終表面仕上、サウンドネス(soundne
ss)（超音波により測定）、マイクロクリーンリネス(mi
crocleanliness)、微細構造、耐蝕性、溶接性、および
室温引張特性（降伏強さ、引張強さ、伸び率、面積の減
少、および硬度）の品質において、比較例Ｂにおいて製
造された板に同等であった。本発明に従い製造された合
金のヒートは、合金８２５において必要であるようなＥ
ＳＲ工程を必要としない。それゆえ、本発明の合金から
作られる製品についての製造費は、合金８２５から作ら
れる製品についての製造費より低い。

【００２３】当業者は容易に理解するように、前述の説
明の中に開示された概念から逸脱しないで、本発明に対
して変更が可能である。このような変更は、請求の範囲
において特記しない限り、下記の請求の範囲内に包含さ
れると考えられる。したがって、本明細書において詳細
に記載されている一部分態様は例示のみであり、添付さ
れた請求の範囲の完全な範囲を与える本発明の範囲およ
びそのすべての同等の態様に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】２２００°Ｆ（１２０４℃）においてアニーリ
ングし、空気冷却した合金からのグリーブルデータのグ
ラフ。

【図２】２２５０°Ｆ（１２３２℃）においてアニーリ
ングし、空気冷却した合金からのグリーブル・データの
グラフ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】約０．０５〜０．４重量％のアルミニウ
ム、少なくとも０．００３重量％のカルシウム、約０〜
０．０５重量％の炭素、約１９．５〜２３．５重量％の
クロム、約１．５〜３重量％の銅、約０〜１重量％のマ
ンガン、約２．５〜３．５重量％のモリブデン、約３８
〜４６重量％のニッケル、約０．６〜１．２重量％のチ
タン、および残部の鉄および付随的不純物から実質的に
なる延性合金。
【請求項２】少なくとも約０．００３３重量％のカルシ
ウムを含む、請求項１に記載の合金。
【請求項３】約０．００４〜０．１重量％のカルシウム
を含む、請求項１に記載の合金。
【請求項４】約０．００５〜０．０２重量％のカルシウ
ムを含む、請求項１に記載の合金。
【請求項５】約０．００８重量％のカルシウムを含む、
請求項１に記載の合金。
【請求項６】約０．０５〜０．４重量％のアルミニウ
ム、少なくとも０．００３重量％のカルシウム、約０〜
０．０５重量％の炭素、約１９．５〜２３．５重量％の
クロム、約１．５〜３重量％の銅、約０〜１重量％のマ
ンガン、約２．５〜３．５重量％のモリブデン、約３８
〜４６重量％のニッケル、約０〜０．０３重量％のリ
ン、約０〜０．０３重量％の硫黄、約０〜０．５重量％
のケイ素、約０．６〜１．２重量％のチタン、および残
部の鉄および付随的不純物から実質的になる延性合金。
【請求項７】少なくとも約０．００３３重量％のカルシ
ウムを含む、請求項６に記載の合金。
【請求項８】約０．００４〜０．１重量％のカルシウム
を含む、請求項６に記載の合金。
【請求項９】約０．００５〜０．０２重量％のカルシウ
ムを含む、請求項６に記載の合金。