JPH01195255A - スキッドボタン用超耐熱合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はスキッドボタン用のＮｉ基超超耐熱合金関する
。 （従来の技術及び解決しようとする課題）従来より、鉄
鋼加熱炉用部品であるスキッドボタン材にはＧｏ系の耐
熱鋼が用いられているが、水冷却しているビームの温度
低下で加熱鋼材にスキッドマーク（鋼材のスキッドボタ
ンに接した部分が冷却されてできる加熱むら）の発生や
エネルギーロスの問題があった。 そこで、加熱炉プロセスのコストダウン、省エネ対策と
して窒化けい素や炭化けい素など新しいスキッドボタン
材の開発がなされたが、靭性や鋼材との反応による変質
、消耗性などで問題がある。 一方、高温強度の高い金属材料としては、　Ｎｉ基超超
耐熱合金著名である。しかし、γ′相が軟化する９５０
℃以上の温度になると、強度が低下するという問題があ
る。 本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであって、高温強度に優れたスキッドボタン用
超耐熱合金を提供することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため１本発明者は、高温強度の高い
新規な組成のスキッドボタン用合金を開発すべく鋭意研
究を重ねた結果、高温強度の著しく優れたＮｉ　−Ａ　
Ｑ　−Ｍｏ系のＮｉ基合金を見出したものである。 すなわち、本発明は、ＡＱ：６．０〜８．５％、Ｍｏ：
１３．０〜２５．０％を含み、残部が実質的にＮｉから
なる組成を有し、該合金の組織を構成する相の比率が体
積％でγ相：３０〜７５％、γ′相：２５〜６０％及び
α相：２．５〜１１％からなることを特徴とする高温強
度の優れたスキッドボタン用超耐熱合金を要旨とするも
のである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 まず、本発明合金における化学成分の限定理由は以下の
通りである。 ＡＱ：６．０〜８．５％ ＡＱは、合金表面に緻密なＡＱ、Ｏ，の皮膜を形成して
、８００℃以上での高温耐酸化性を著しく向上させる元
素である。また、高温強度を付与するγ′相（Ｎｉ３Ａ
Ｉ２）の構成元素であり、Ｎｉ基超超耐熱合金おいて強
度を維持するのに必要な元素である。 耐酸化性のために緻密なＡＱ、０３皮膜を形成するには
６．０％以上が必要である。しかし、８．５％を超える
とγ′相が過剰に形成され、更にはβ相（ＮｉＡ　Ｑ　
）が粗大に共晶出して合金の圧縮変形応力が低下するの
で、好ましくない、したがって、ＡＱ量は６．０〜８．
５％の範囲とし、６．５〜８゜５％が望ましい。 Ｍｏ：１３．０〜２５．０％ Ｍｏは、母相のγ相を固溶強化すると同時にＭＯリッチ
のα相を構成し、著しく高温強度を高める元素である。 すなわち、γ′相は９５０℃以上で軟化するが、軟化後
の高温強度を維持するためには、高融点金属のＭｏに富
むα相を体積率で２．５〜１１％分散させる必要がある
。α相の体積率が２．５％未満では高温強度が低く、１
１％を超えるとα相が粗大に共晶出して合金の圧縮変形
応力が低下するので、好ましくない。α相を２．５〜１
１％とするために、Ｍｏ量は１３．０〜２５．０％の範
囲とし、１３．６〜２４．４％が望ましい。 Ｎ１：残部 Ｎｉは、上述のＡＱ、Ｍｏを多量に安定して含有させる
ことができる元素であり、残部をＦｅ％ＣＯなどにした
場合のように有害な相を形成しない特徴を有する。そこ
で、本発明では、残部はＮｉとする。なお、残部のＮｉ
には不可避的不純物が随伴され得るが、それらは本発明
の効果を損わない範囲で許容できることは云うまでもな
い。 上記組成の本発明合金は、前述のとおり特定体積比率の
γ相、γ′相及びα相からなる組織を有するものである
。従来のＮ１−ＡＱ　−Ｍｏ合金ではγ相とγ′相から
なる組織を有し、γ′相が９５０℃以上で軟化する欠点
があった６本発明ではこの欠点を解消するためにγ母相
中にγ′相とα相を微細に分布させることにより解消し
たものであり、γ母相は３０〜７５ｖｏＱ％、α相は前
述のように２．５〜１１ｖｏＱ％にし、γ′相は２５〜
６０ｖｏＱ％の範囲にすることにより、優れた高温値が
得られる。なお、γ′相、α相は単独では変形応力が高
い相であるので、それぞれ下限以上の体積率を必要であ
るが、それぞれ上限を超えて体積率が高くなると粗大に
共晶出し、強度が低下するので、好ましくない。γ母相
はγ′相とα相との関連で、３０〜７５ｖｏＱ％の範囲
が適切である。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第１表に示す化学成分（ｗｔ％）を有する合金を常法に
より溶解、鋳造した。得られた各試料につき、温度１０
．５０℃、歪速度ｉ　＝　Ｉ　Ｘ　１０−’（１／ｓ）
の条件にて大軍中圧線試験を行い、圧縮変形応力を測定
した。 その結果を第２表に示す。 第２表から明らかなとおり、従来材のＮα１（耐熱鋼）
とＮα２（Ｎｉ基超超耐熱合金、及び比較材Ｎα３〜Ｎ
α９は、いずれも高温強度に問題がある。 すなわち、従来材のＨａ　１はスキッドボタン材として
一般的に用いられてきたＣＯ系の耐熱鋼であるが、高温
強度が不足している。またＮｃＬ２は航空機エンジンの
材料として著名なγ−γ′２相組織を有するＮｉ基超超
耐熱合金あるが、１０５０℃の如く高温では強度が低下
している。 そして、比較材のＮα３は１Ｍｏ量が２５．０％を超え
て過剰に添加されているので、α相がγ相と共晶反応に
より粗大に晶出するため、高温強度が低い。α相はγ母
相に微細に分布した場合にのみ有効であるが、液相より
粗大に晶出した場合には高温強度が低下することがわか
る。 比較材のＮｏ　４は、Ａｎ量が８．５％を超えて過剰に
添加されているため、γ′相が７１ｖｏＱ％形成された
ものである。γ′相が過剰に形成されすぎても高温強度
が低くなることがわかる。 比較材のＮα５〜＆７は、それぞれＡｎ量を増加させて
γ′相−α相の２相組織にしたものである。 γ′相、α相はそれぞれ単独では変形応力の高い相であ
るが、このような＆５〜＆７の合金を常法で溶解した場
合には、γ′相とα相が粗大に共晶出するため、後述の
本発明材であるγ相−γ′相−α相の３相組織のものよ
りも強度が低い。 比較材の＆８、Ｎａ９はＡｎ量を更に増加させてγ′相
−α相−β相（ＮｉＡρ）からなる３相組織としてもの
である。この場合も、γ′相、α相、β相が液相から粗
大に晶出するため、後述の本発明材であるγ相−γ′相
−α相からなる３相組織のものよりも強度が低い。 これらに対し、本発明材であるＮｃｉｌｌ〜Ｎα１４は
いずれも優れた高温強度を備えていることがわかる。す
なわち、γ相とγ′相とα相の構成比がγ相：３０〜７
５ｖｏＱ％、γ′相：２５〜６０ｖ。 Ω％、α相：２．５〜１１ｖｏＱ％からなり、かつ、γ
母相中にγ′相とα相が微細に分布した本発明合金は、
従来のγ固溶体合金、γ相−γ′相の２相からなるＮ１
基超耐熱合金（Ｎα２）、及びγ′相−α相の２相から
なる比較合金や、γ′相−α相−β相の３相からなる比
較合金よりも著しく高温強度が高いことが明らかである
。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明合金は、Ｎｉをベースとし
、これに適量のＡＱ及びＭＯを添加すると共にγ相−γ
′相−α相の３相からなる組織とし、且つこれらの各相
を最適な構成比率にしたので、従来のγ相−γ′相から
なる２相組織のＮｉ基超超耐熱合金りも９５０℃以上で
の高温強度に優れる。したがって、１２５０℃の鋼材を
運搬するスキッドボタン材料に最適である。 なお、本発明合金は、γ相−γ′相の２相からなる従来
のＮｉ基超超耐熱合金高温（１０５０〜１２００℃）で
熱間鍛造するための金型材料としても適用が可能である
。 特許出願人　　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　　中　　村　　　尚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　重量％で（以下、同じ）、Ａｌ：６．０〜８．５％、
   Ｍｏ：１３．０〜２５．０％を含み、残部が実質的にＮ
   ｉからなる組成を有し、該合金の組織を構成する相の比
   率が体積％でγ相：３０〜７５％、γ′相：２５〜６０
   ％及びα相：２．５〜１１％からなることを特徴とする
   高温強度に優れたスキッドボタン用超耐熱合金。