JPH0124219B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0124219B2 JPH0124219B2 JP58115228A JP11522883A JPH0124219B2 JP H0124219 B2 JPH0124219 B2 JP H0124219B2 JP 58115228 A JP58115228 A JP 58115228A JP 11522883 A JP11522883 A JP 11522883A JP H0124219 B2 JPH0124219 B2 JP H0124219B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- corrosion
- strength
- high temperatures
- corrosion resistance
- cast steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
Description
本発明は高温での強度ならびに耐食性のすぐれ
たFe−Ni−Cr系耐熱鋳鋼に関するものであり、
更に詳しくは鉄を基調としてNi−Crを含むオー
ステナイト系耐熱鋳鋼に、Nb，ＮおよびCe，La
ならびにＹ等の希土類元素を一定量複合添加する
ことにより、高温度、特に800℃を超える苛酷な
使用環境に耐え得る高温強度と高温耐食性を具備
した耐熱耐食鋳鋼に関するものである。 セメント製造に際しては、キルンで焼成された
赤熱状のセメントクリンカは通風孔を有する板状
のグレートプレート上で熱交換を行つて急冷され
ており、この板状のグレートプレート材には
JIS・SCH−13（ACI−HH）（耐熱鋳鋼）が使用
されているが、近年、操業条件の苛酷化に伴つて
高温強度、高温腐食ならびに金属組織の安定性な
どに問題があつて長時間の使用がむずかしく、高
温度での高強度高耐食性のすぐれた材料の開発が
強く要請されている。 本発明は、上記要請に応えるべく、Ni−Crを
含むオーステナイト系耐熱鋳鋼を基本組成とし、
高温特性に対する各種添加元素の影響について鋭
意研究を重ねた結果、Nb，ＮおよびCe，Laなら
びにＹ等の希土類元素を一定量ほど複合添加する
ことによつて高温度での強度ならびに耐食性を高
めることができ、鋳造性のすぐれたFe−Ni−Cr
系オーステナイト系耐熱耐食鋳鋼を提供するに到
つた。 すなわち、本発明の耐熱耐食鋳鋼は、重量％で
Ｃ 0.2〜0.7％、Si 0.3〜2.0％、Mn 0.3〜2.0％、
Ni ５〜14％、Cr 15〜30％、Nb 0.3〜2.0％、Ｎ
0.21〜0.7％およびCe，LaならびにＹ等の希土
類元素0.05〜2.0％を含有し、残部がFeからなる
ことを特徴とする耐熱耐食鋳鋼である。以下に本
発明の耐熱耐食鋳鋼の組成理由について詳細に説
明する。 Ｃは鋳造性を良好にするほか、Nbとの共存下
において二次炭化物を形成し、高温での強度を高
めるのに必要である。0.2％未満では高温度での
強度の低下が著しく、また、組識が不安定となる
ので少なくとも0.2％以上を必要とする。 また、0.7％を超えるとCrとの炭化物が過剰に
析出して靭性が低下するので、0.7％を上限とす
る。 Siは溶製時の脱酸剤としての役割を果すほか、
高温での耐酸化、耐食性を改善するのに有効であ
る。また鋳物の鋳造性を良くする元素であるが、
0.3％未満の添加ではこれらの効果がうすい。ま
た、2.0％を超えると高温での強度が低下するが、
高温での耐酸化、耐食性を考慮に入れると2.0％
を上限とする。 Mnは上記Siと同様に脱酸剤としての機能のほ
か、溶鋼中のＳ（硫黄）を固定化して無害化する
元素で有効であるが、あまり多く添加すると高温
での強度の低下や耐食耐酸化性を劣化させるの
で、0.3〜2.0％を限定する。 CrはNiの共存下においては鋳鋼組織をオース
テナイト化し、高温での強度や耐酸、耐食性を高
める効果が顕著である。そして、その効果はCr
の増加とともに高められ、特に800℃以上の温度
での強化や耐酸性、耐食性を十分に発揮するには
最低限15％以上の添加が必要である。 ただし、あまり多く添加すると、かえつて金属
組織が不安定となるので、30％を上限とする。 Niは上記のようにCrと共存して鋳鋼をオース
テナイト化組織となし、その組織を安定化して高
温における強度および耐食性酸化性を高めるには
有効な元素である。５％未満の添加では組織が不
安定となる。14％を超えて過剰に添加しても高温
での強度の増加は、それほど顕著でなく、また、
Ni自体は耐食耐酸化性をもたないが、間接的に
皮膜の安定に寄与して耐食、耐酸化性を増加す
る。したがつて、Niの含有量は５〜14％とする。 本発明の鋳鋼は上記の諸元素に加えて、Nb，
ＮおよびCe，LaならびにＹ等の希土類元素を一
定量複合的に添加することが最大の特徴である。
そして、これらの元素の複合添加によつて高温に
おける強度や硫化腐食に対する耐食性が飛躍的に
改善されるが、いずれか１つの元素を欠いても、
その効果は得られない。 Nbは強力な炭化物生成元素であり、高温での
強度を高めるのに効果がある。しかし、その効果
を得るには、少なくとも0.3％以上の添加が必要
である。一方、過剰に添加すると、かえつて高温
での強度や耐食、耐酸化性が低下するので、2.0
％を上限とする。 なお、Nbは通常不可避のTaを含む。TaはNb
と同効元素であるので、Taを含む場合、Nbと
Taの合計が0.3〜2.0％であれば良い。 Ｎは強力なオーステナイト安定化元素である
が、0.21％未満では、その効果が少なく、0.7％
を超えて添加すると炭窒化物の粗大化を招き、却
つて劣化するので0.21〜0.7％を限定する。 Ce、LaおよびＹ等の希土類元素は高温での耐
食、耐酸化性を改善させるとともに強度も高める
のに効果があるが、その添加量は0.05％未満では
効果がうすく、また2.0％を超えて添加しても顕
著な効果はないので、2.0％を上限とする。また、
Ce，LaおよびＹ等の希土類元素は同効元素であ
るので、それらの元素の合計が0.05〜2.0％であ
ればよい。その他のＳ，Ｐ等の不純物はこの種の
鋳鋼の通常の許容される範囲内で存在しても差支
えない。 次に本発明の実施例を具体的に説明する。第１
表は本発明に使用した各種合金の化学成分を示
す。
たFe−Ni−Cr系耐熱鋳鋼に関するものであり、
更に詳しくは鉄を基調としてNi−Crを含むオー
ステナイト系耐熱鋳鋼に、Nb，ＮおよびCe，La
ならびにＹ等の希土類元素を一定量複合添加する
ことにより、高温度、特に800℃を超える苛酷な
使用環境に耐え得る高温強度と高温耐食性を具備
した耐熱耐食鋳鋼に関するものである。 セメント製造に際しては、キルンで焼成された
赤熱状のセメントクリンカは通風孔を有する板状
のグレートプレート上で熱交換を行つて急冷され
ており、この板状のグレートプレート材には
JIS・SCH−13（ACI−HH）（耐熱鋳鋼）が使用
されているが、近年、操業条件の苛酷化に伴つて
高温強度、高温腐食ならびに金属組織の安定性な
どに問題があつて長時間の使用がむずかしく、高
温度での高強度高耐食性のすぐれた材料の開発が
強く要請されている。 本発明は、上記要請に応えるべく、Ni−Crを
含むオーステナイト系耐熱鋳鋼を基本組成とし、
高温特性に対する各種添加元素の影響について鋭
意研究を重ねた結果、Nb，ＮおよびCe，Laなら
びにＹ等の希土類元素を一定量ほど複合添加する
ことによつて高温度での強度ならびに耐食性を高
めることができ、鋳造性のすぐれたFe−Ni−Cr
系オーステナイト系耐熱耐食鋳鋼を提供するに到
つた。 すなわち、本発明の耐熱耐食鋳鋼は、重量％で
Ｃ 0.2〜0.7％、Si 0.3〜2.0％、Mn 0.3〜2.0％、
Ni ５〜14％、Cr 15〜30％、Nb 0.3〜2.0％、Ｎ
0.21〜0.7％およびCe，LaならびにＹ等の希土
類元素0.05〜2.0％を含有し、残部がFeからなる
ことを特徴とする耐熱耐食鋳鋼である。以下に本
発明の耐熱耐食鋳鋼の組成理由について詳細に説
明する。 Ｃは鋳造性を良好にするほか、Nbとの共存下
において二次炭化物を形成し、高温での強度を高
めるのに必要である。0.2％未満では高温度での
強度の低下が著しく、また、組識が不安定となる
ので少なくとも0.2％以上を必要とする。 また、0.7％を超えるとCrとの炭化物が過剰に
析出して靭性が低下するので、0.7％を上限とす
る。 Siは溶製時の脱酸剤としての役割を果すほか、
高温での耐酸化、耐食性を改善するのに有効であ
る。また鋳物の鋳造性を良くする元素であるが、
0.3％未満の添加ではこれらの効果がうすい。ま
た、2.0％を超えると高温での強度が低下するが、
高温での耐酸化、耐食性を考慮に入れると2.0％
を上限とする。 Mnは上記Siと同様に脱酸剤としての機能のほ
か、溶鋼中のＳ（硫黄）を固定化して無害化する
元素で有効であるが、あまり多く添加すると高温
での強度の低下や耐食耐酸化性を劣化させるの
で、0.3〜2.0％を限定する。 CrはNiの共存下においては鋳鋼組織をオース
テナイト化し、高温での強度や耐酸、耐食性を高
める効果が顕著である。そして、その効果はCr
の増加とともに高められ、特に800℃以上の温度
での強化や耐酸性、耐食性を十分に発揮するには
最低限15％以上の添加が必要である。 ただし、あまり多く添加すると、かえつて金属
組織が不安定となるので、30％を上限とする。 Niは上記のようにCrと共存して鋳鋼をオース
テナイト化組織となし、その組織を安定化して高
温における強度および耐食性酸化性を高めるには
有効な元素である。５％未満の添加では組織が不
安定となる。14％を超えて過剰に添加しても高温
での強度の増加は、それほど顕著でなく、また、
Ni自体は耐食耐酸化性をもたないが、間接的に
皮膜の安定に寄与して耐食、耐酸化性を増加す
る。したがつて、Niの含有量は５〜14％とする。 本発明の鋳鋼は上記の諸元素に加えて、Nb，
ＮおよびCe，LaならびにＹ等の希土類元素を一
定量複合的に添加することが最大の特徴である。
そして、これらの元素の複合添加によつて高温に
おける強度や硫化腐食に対する耐食性が飛躍的に
改善されるが、いずれか１つの元素を欠いても、
その効果は得られない。 Nbは強力な炭化物生成元素であり、高温での
強度を高めるのに効果がある。しかし、その効果
を得るには、少なくとも0.3％以上の添加が必要
である。一方、過剰に添加すると、かえつて高温
での強度や耐食、耐酸化性が低下するので、2.0
％を上限とする。 なお、Nbは通常不可避のTaを含む。TaはNb
と同効元素であるので、Taを含む場合、Nbと
Taの合計が0.3〜2.0％であれば良い。 Ｎは強力なオーステナイト安定化元素である
が、0.21％未満では、その効果が少なく、0.7％
を超えて添加すると炭窒化物の粗大化を招き、却
つて劣化するので0.21〜0.7％を限定する。 Ce、LaおよびＹ等の希土類元素は高温での耐
食、耐酸化性を改善させるとともに強度も高める
のに効果があるが、その添加量は0.05％未満では
効果がうすく、また2.0％を超えて添加しても顕
著な効果はないので、2.0％を上限とする。また、
Ce，LaおよびＹ等の希土類元素は同効元素であ
るので、それらの元素の合計が0.05〜2.0％であ
ればよい。その他のＳ，Ｐ等の不純物はこの種の
鋳鋼の通常の許容される範囲内で存在しても差支
えない。 次に本発明の実施例を具体的に説明する。第１
表は本発明に使用した各種合金の化学成分を示
す。
【表】
【表】
第１表において、No.１はSCH−13の従来の合
金、No.２〜７は本発明のための比較合金であり、
No.８〜９は本発明の合金の実施例である。 クリープ破断試験は、JIS Z2272の規定に準拠
し、温度800℃で荷重8.5Kg／mm2と7.0Kg／mm2の条
件下で行つた。また高温引張試験はJIS G0567の
規定に準拠し、温度800℃と1000℃の各温度で行
つた。 一方、高温での腐蝕試験は、試薬特級の無水の
Na2SO4を100〜150メツシユに粉砕した普通セメ
ントのクリンカーに20％ほど添加した腐食媒の中
に試料を埋込んで温度900℃で100時間保持し、重
量変化を測定した。 第２表は第１表に示した試料の800℃で荷重7.0
Kg／mm2および8.5Kg／mm2の条件下におけるクリー
プ破断の試験の結果である。
金、No.２〜７は本発明のための比較合金であり、
No.８〜９は本発明の合金の実施例である。 クリープ破断試験は、JIS Z2272の規定に準拠
し、温度800℃で荷重8.5Kg／mm2と7.0Kg／mm2の条
件下で行つた。また高温引張試験はJIS G0567の
規定に準拠し、温度800℃と1000℃の各温度で行
つた。 一方、高温での腐蝕試験は、試薬特級の無水の
Na2SO4を100〜150メツシユに粉砕した普通セメ
ントのクリンカーに20％ほど添加した腐食媒の中
に試料を埋込んで温度900℃で100時間保持し、重
量変化を測定した。 第２表は第１表に示した試料の800℃で荷重7.0
Kg／mm2および8.5Kg／mm2の条件下におけるクリー
プ破断の試験の結果である。
【表】
本表中の資料No.は、前記第１表の試料No.と対応
する。 第２表から判るように、本発明合金は著しくク
リープ破断強度が改善される。 第３表は第１表に示した試料の800℃と1000℃
の高温引張試験の結果を示す。
する。 第２表から判るように、本発明合金は著しくク
リープ破断強度が改善される。 第３表は第１表に示した試料の800℃と1000℃
の高温引張試験の結果を示す。
【表】
本表中の試料No.は第１表の試料No.に対応する。
第３表から判るように本発明の合金は、著しく高
温での引張強さが改善される。 第１図は、第１表に示した試料を100〜150メツ
シユに粉砕した普通セメントのクリンカに無水の
Na2SO4を20％添加した中で温度900℃で100時間
の硫化腐食試験を行つた結果を示す。 図から判るように本発明の合金は、比較材に比
べて高温での硫化腐食に対する耐食性が著しく改
善される。 以上のように、本発明の合金は800℃以上の温
度において高強度ならびに高耐食性をもつた合金
であり、特に、耐硫化腐食性に優れた合金であ
り、高温領域で高い強度ならびに硫化腐食に対す
る高い耐食性が要求される部材では、この種の合
金が有用である。
第３表から判るように本発明の合金は、著しく高
温での引張強さが改善される。 第１図は、第１表に示した試料を100〜150メツ
シユに粉砕した普通セメントのクリンカに無水の
Na2SO4を20％添加した中で温度900℃で100時間
の硫化腐食試験を行つた結果を示す。 図から判るように本発明の合金は、比較材に比
べて高温での硫化腐食に対する耐食性が著しく改
善される。 以上のように、本発明の合金は800℃以上の温
度において高強度ならびに高耐食性をもつた合金
であり、特に、耐硫化腐食性に優れた合金であ
り、高温領域で高い強度ならびに硫化腐食に対す
る高い耐食性が要求される部材では、この種の合
金が有用である。
図は供試材の腐食試験結果を示す棒グラフであ
る。
る。
Claims (1)
- １ 重量％で、Ｃ 0.2〜0.7％、Si 0.3〜2.0％、
Mn 0.3〜2.0％、Ni ５〜14％、Cr 15〜30％、
Nb 0.3〜2.0％、Ｎ 0.21〜0.7％、および、Ce，
LaならびにＹ等の希土類元素0.05〜2.0％を含有
し、残部がFeからなり、耐硫化腐食性の優れた
ことを特徴とする耐熱耐食鋳鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11522883A JPS609861A (ja) | 1983-06-28 | 1983-06-28 | 耐熱耐食鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11522883A JPS609861A (ja) | 1983-06-28 | 1983-06-28 | 耐熱耐食鋳鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS609861A JPS609861A (ja) | 1985-01-18 |
| JPH0124219B2 true JPH0124219B2 (ja) | 1989-05-10 |
Family
ID=14657518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11522883A Granted JPS609861A (ja) | 1983-06-28 | 1983-06-28 | 耐熱耐食鋳鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS609861A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6277444A (ja) * | 1985-10-01 | 1987-04-09 | Ube Ind Ltd | 耐食合金 |
| JP2018070900A (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-10 | トヨタ自動車株式会社 | オーステナイト系耐熱鋳鋼 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4923453A (ja) * | 1972-06-28 | 1974-03-01 | ||
| JPS5857506B2 (ja) * | 1980-06-03 | 1983-12-20 | 太平金属工業株式会社 | 耐熱合金 |
-
1983
- 1983-06-28 JP JP11522883A patent/JPS609861A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS609861A (ja) | 1985-01-18 |
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