JPH03199337A - 高温耐食材料及びその製造方法 - Google Patents
高温耐食材料及びその製造方法Info
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- JPH03199337A JPH03199337A JP33627689A JP33627689A JPH03199337A JP H03199337 A JPH03199337 A JP H03199337A JP 33627689 A JP33627689 A JP 33627689A JP 33627689 A JP33627689 A JP 33627689A JP H03199337 A JPH03199337 A JP H03199337A
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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。
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］
本発明は高温耐食材料に関する。更に詳しくは、五酸化
バナジウムを含む塩類、硫黄化合物に対して優れた耐高
温腐食性、耐高温酸化性を有し、かつ溶接性が良好なり
ロム（Ｃｒ）基合金高温耐食材料に関するものである。
バナジウムを含む塩類、硫黄化合物に対して優れた耐高
温腐食性、耐高温酸化性を有し、かつ溶接性が良好なり
ロム（Ｃｒ）基合金高温耐食材料に関するものである。
［従来の技術およびその問題点］
従来より耐酸化性の目的で用いられている耐熱材料には
Ｃｒ鋼、ｅｒ−ニッケル（Ｎ１）鋼、Ｃ「−コバルト（
Ｃｏ）鋼等の鉄基合金があり、さらに高温度での耐熱性
が要求される場合には高価なＮｌを多量に含むＮ１基合
金あるいはＧｏ基合金が使用されてきた。
Ｃｒ鋼、ｅｒ−ニッケル（Ｎ１）鋼、Ｃ「−コバルト（
Ｃｏ）鋼等の鉄基合金があり、さらに高温度での耐熱性
が要求される場合には高価なＮｌを多量に含むＮ１基合
金あるいはＧｏ基合金が使用されてきた。
周知のごとく、これらの高温耐食材料はその表面に生成
される緻密な酸化被膜の保護作用によってｌの耐酸化性
を付与する事ができるものであり、この酸化被膜の性状
によって基材の耐食性は大きく影響される事が知られて
いる。
される緻密な酸化被膜の保護作用によってｌの耐酸化性
を付与する事ができるものであり、この酸化被膜の性状
によって基材の耐食性は大きく影響される事が知られて
いる。
そのため基材の酸化被膜が化学的、物理的に攻撃される
ような条件下でこれらの材料を使用すると、当然酸化波
膜の保護作用は著しく低下し、従って基材の耐食性は低
下する。
ような条件下でこれらの材料を使用すると、当然酸化波
膜の保護作用は著しく低下し、従って基材の耐食性は低
下する。
例えば、硫黄を含む重油燃焼ガスとこれら合金を接触さ
せると、高ＮＩＭの耐酸化性はＮＩＳの生成によって低
下する事が知られており、また内燃機関の排気弁は雰囲
気中のバナジン酸化物によって強い腐食を受け、船舶用
ガスタービンの羽根等が、雰囲気中の混在ＮａＣＩによ
り顕著な損傷を受ける等もその一例である。
せると、高ＮＩＭの耐酸化性はＮＩＳの生成によって低
下する事が知られており、また内燃機関の排気弁は雰囲
気中のバナジン酸化物によって強い腐食を受け、船舶用
ガスタービンの羽根等が、雰囲気中の混在ＮａＣＩによ
り顕著な損傷を受ける等もその一例である。
同様な現象は加熱炉部品に使用される耐熱材においても
認められる。これは、加熱炉内で溶融しやすい酸化物塩
が存在し、これが耐熱鋼に接触する場合、公知の耐熱鋼
ではその溶損が激しく、実用使用限界温度に制約を受け
るため、汎用の耐熱材では使用が困難で、きわめて高価
な高温材料を使用せざるを得ない現状である。上記の諸
例に見られる高温酸化現象は、材料の表面に生成される
保護性酸化被膜がハロゲン、イオウ等によって破壊ある
いは溶解を起こす事に基づくものである。
認められる。これは、加熱炉内で溶融しやすい酸化物塩
が存在し、これが耐熱鋼に接触する場合、公知の耐熱鋼
ではその溶損が激しく、実用使用限界温度に制約を受け
るため、汎用の耐熱材では使用が困難で、きわめて高価
な高温材料を使用せざるを得ない現状である。上記の諸
例に見られる高温酸化現象は、材料の表面に生成される
保護性酸化被膜がハロゲン、イオウ等によって破壊ある
いは溶解を起こす事に基づくものである。
一方、耐熱材料として広く用いられている鉄基合金の高
温強度はＮｌ基合金およびＣｏ合金に較べて低く、従っ
て、耐高温酸化性と高温強度を同時に要求される場合は
材料選定に制約を受ける事になる。しかし、Ｎ１合金等
は先に述べた耐硫化性に劣る等の問題があり、使用環境
によってそれに適応する材料を適宜使い分けているのが
現状である。
温強度はＮｌ基合金およびＣｏ合金に較べて低く、従っ
て、耐高温酸化性と高温強度を同時に要求される場合は
材料選定に制約を受ける事になる。しかし、Ｎ１合金等
は先に述べた耐硫化性に劣る等の問題があり、使用環境
によってそれに適応する材料を適宜使い分けているのが
現状である。
さらに、基材の加工性については、耐熱鋼は溶接性が悪
いという欠点を有しており、また、溶接部の割れに起因
する事故も多く、さらに鉄基、Ｎ１基合金等においては
応力腐食割れ、もしくは粒界腐食を併発しやすいという
欠点がある。
いという欠点を有しており、また、溶接部の割れに起因
する事故も多く、さらに鉄基、Ｎ１基合金等においては
応力腐食割れ、もしくは粒界腐食を併発しやすいという
欠点がある。
［問題を解決するための手段］
本発明者等は上記の諸問題を解決するために鋭意検討し
た結果、Ｃ「基合金、特に粉末成形法で得られたＣｒ基
合金は、優れた高温耐食性、高温強度特性を有すること
を見出し本発明を完成するに至った。
た結果、Ｃ「基合金、特に粉末成形法で得られたＣｒ基
合金は、優れた高温耐食性、高温強度特性を有すること
を見出し本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、Ｃｒが５０〜９９重量％で残部が実質的
にＮｌからなる高温耐食材料及び粉末成形法でこれらを
得る方法に関するものである。
にＮｌからなる高温耐食材料及び粉末成形法でこれらを
得る方法に関するものである。
本発明は５０重量％以上のＣｒ含有量であることが必須
であり、より高い耐食性を持たせるためにはＣｒ含有量
を７０重量％以上とすることが望ましい。
であり、より高い耐食性を持たせるためにはＣｒ含有量
を７０重量％以上とすることが望ましい。
Ｃ「含有量が５０重量％より低い場合は、使用条件によ
っては耐食性に欠ける場合がある。また、ｃｒ含有量が
必要以上に高くてもその量に相当する耐食性の効果の向
上はなく、経済性から考慮して、Ｃｒ含有量は９９重量
％以下であることが望ましい。
っては耐食性に欠ける場合がある。また、ｃｒ含有量が
必要以上に高くてもその量に相当する耐食性の効果の向
上はなく、経済性から考慮して、Ｃｒ含有量は９９重量
％以下であることが望ましい。
一般に、高温耐食材料中に酸素、窒素、シリカ、炭素、
アルミニウムなどの不純物が多く混入している場合、材
料の加工性が悪くなり、耐食性が低下する恐れがあるた
め、可能な限り上記の不純物の混入を防ぐことが望まし
く、そのためには純度の高い、好ましくは純度９９．９
％以上の金属Ｃｒｓ Ｎｌの混合粉末又はＣｒ−Ｎ１合
金の粉末を原料として本発明の高温耐食材料を製造する
ことが望ましい。
アルミニウムなどの不純物が多く混入している場合、材
料の加工性が悪くなり、耐食性が低下する恐れがあるた
め、可能な限り上記の不純物の混入を防ぐことが望まし
く、そのためには純度の高い、好ましくは純度９９．９
％以上の金属Ｃｒｓ Ｎｌの混合粉末又はＣｒ−Ｎ１合
金の粉末を原料として本発明の高温耐食材料を製造する
ことが望ましい。
本発明の高温耐食材料は粉末成形法で製造されたもので
あることが好ましいが、本発明を製造する粉末成形法は
例えば次のような方法である。
あることが好ましいが、本発明を製造する粉末成形法は
例えば次のような方法である。
出発原料として用いる金属粉末は、純度９９％以上、望
ましくは純度９９．９％以上の金属Ｃｒ粉末とＮＩ粉末
又はこれらの合金粉末である。この粉末は粒子サイズ１
００μ−以下、好ましくはｌＯ〜８０μ謬の高純度金属
粉末を用いることが望ましい。尚、本発明で用いる合金
粉末は、通常の方法、例えばＣｒ５Ｎｌを溶解し急冷凝
固する液体急冷法で得た均一溶解凝固特性を持つＣｒ−
Ｎ１合金粉末である。
ましくは純度９９．９％以上の金属Ｃｒ粉末とＮＩ粉末
又はこれらの合金粉末である。この粉末は粒子サイズ１
００μ−以下、好ましくはｌＯ〜８０μ謬の高純度金属
粉末を用いることが望ましい。尚、本発明で用いる合金
粉末は、通常の方法、例えばＣｒ５Ｎｌを溶解し急冷凝
固する液体急冷法で得た均一溶解凝固特性を持つＣｒ−
Ｎ１合金粉末である。
次に、密封容器に所定量で混合された金属Ｃｒ粉末、Ｎ
１粉末又は合金粉末を封入し真空排気を行なう。この容
器は特にその材質、形状とも制限を受けるものではない
が、ステンレス鋼または銅あるいはモリブデン製のもの
を用いるのが好ましい。
１粉末又は合金粉末を封入し真空排気を行なう。この容
器は特にその材質、形状とも制限を受けるものではない
が、ステンレス鋼または銅あるいはモリブデン製のもの
を用いるのが好ましい。
また、金属Ｃ「の脆性の原因となる吸着ガスをフラッシ
ングすることを目的として、まず密封容器内をアルゴン
、ヘリウムなどの不活性ガスで置換した後、Ｉｌｏ−４
１ｓｌ１程度の減圧とし、更に３５０〜７００℃の温度
に加熱しながら排気し、最終的には１０−’ｓｍＨｇ以
下とする事が望ましい。
ングすることを目的として、まず密封容器内をアルゴン
、ヘリウムなどの不活性ガスで置換した後、Ｉｌｏ−４
１ｓｌ１程度の減圧とし、更に３５０〜７００℃の温度
に加熱しながら排気し、最終的には１０−’ｓｍＨｇ以
下とする事が望ましい。
その後、上で得られた金属成形体は加熱圧延を行ない圧
延材を得る。この際の加熱圧延は例えば、汎用の熱間ミ
ゾ型ロールを用いた圧延法等により行なう事ができるが
、得られた圧延材の割れを防止するためには二段圧延を
行なう事が望ましい。
延材を得る。この際の加熱圧延は例えば、汎用の熱間ミ
ゾ型ロールを用いた圧延法等により行なう事ができるが
、得られた圧延材の割れを防止するためには二段圧延を
行なう事が望ましい。
このとき、加熱温度は８００〜１０００℃であることが
好ましく、この温度範囲では金属Ｃｒ中への窒素の固溶
度は３〜１７Ｐ Ｐ ｍと低下する。また、この際の圧
延率は５０〜８０％とすることにより、より緻密な組織
を有する圧延材、即ち相対密度の高い圧延材を得る事が
できる。加熱圧延後の圧延材の冷却は徐冷するのが好ま
しく、これを急冷した場合内部のＣｒ組織部分に不均一
な熱応力が加わり、クラックが発生する恐れがある。
好ましく、この温度範囲では金属Ｃｒ中への窒素の固溶
度は３〜１７Ｐ Ｐ ｍと低下する。また、この際の圧
延率は５０〜８０％とすることにより、より緻密な組織
を有する圧延材、即ち相対密度の高い圧延材を得る事が
できる。加熱圧延後の圧延材の冷却は徐冷するのが好ま
しく、これを急冷した場合内部のＣｒ組織部分に不均一
な熱応力が加わり、クラックが発生する恐れがある。
さらに、得られた圧延材を８００〜１０００℃で通常１
時間以上焼鈍することにより、本発明の高温耐食材料の
圧延材を得る串が出来る。この焼鈍を行なうことにより
圧延材の組織の均一化、軟化を図ることができ、このこ
とは圧延材の耐食性にも寄与し、また引張り強度を向上
させる（例えば２０Ｋｇ１ＩＩｌ■２以上：室温）こと
ができる。
時間以上焼鈍することにより、本発明の高温耐食材料の
圧延材を得る串が出来る。この焼鈍を行なうことにより
圧延材の組織の均一化、軟化を図ることができ、このこ
とは圧延材の耐食性にも寄与し、また引張り強度を向上
させる（例えば２０Ｋｇ１ＩＩｌ■２以上：室温）こと
ができる。
本発明の高温耐食材料は、周知の溶解法によって得られ
る材料に比較して高温強度が優れており、又、Ｃｒ含有
量が７０％を越えるとこの方法では圧延加工が困難とな
る。
る材料に比較して高温強度が優れており、又、Ｃｒ含有
量が７０％を越えるとこの方法では圧延加工が困難とな
る。
以上のようにして得られた高温耐食材料の圧延材は、そ
のまま圧延材、クラツド材として用いる事が出来る。更
に、この圧延材を溶接等の二次加工をする事により複雑
な形状の材料を得る事が出来る。
のまま圧延材、クラツド材として用いる事が出来る。更
に、この圧延材を溶接等の二次加工をする事により複雑
な形状の材料を得る事が出来る。
［発明の効果］
本発明の高温耐食材料は、従来までの材料特にＣ「基合
金に比べると極めて耐食性あるいは加工性に優れ複雑な
形状への加工も容易であり、溶接による割れ、材質劣化
の問題もなく、新規の装置設計が可能となる。さらに、
本発明の高温耐食材料は、従来品では不可能であった薄
板への加工が可能であり、圧接材、クラツド材、ライニ
ング材として用いることができるので、材料としての価
格の大幅な低減、またより高い加工性を有した材料と組
合せにより加工性と耐食性の双方を飛躍的な向上をはか
ることが可能である。更に高温強度に優れている。
金に比べると極めて耐食性あるいは加工性に優れ複雑な
形状への加工も容易であり、溶接による割れ、材質劣化
の問題もなく、新規の装置設計が可能となる。さらに、
本発明の高温耐食材料は、従来品では不可能であった薄
板への加工が可能であり、圧接材、クラツド材、ライニ
ング材として用いることができるので、材料としての価
格の大幅な低減、またより高い加工性を有した材料と組
合せにより加工性と耐食性の双方を飛躍的な向上をはか
ることが可能である。更に高温強度に優れている。
［実施例］
以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが
、本発明はこれにより制限を受けるものではない。
、本発明はこれにより制限を受けるものではない。
実施例１〜６および比較例１〜６
第１表に実施例等で用いた材料の化学組成を示す。表に
示す組成を有する平均粒径５０μ漏の金属Ｃｒ粉末とＮ
１粉末（実施例１〜５）、及びＣｒ−Ｎ１溶解合金を液
体急冷法で得たＣｒ−Ｎ１合金粉末（実施例６）を長さ
１２５ｍｍ、直径３３−１のステンレス鋼の容器に封入
した後、アルゴンガス中で約１５分間保持した。ついで
、常温中でｌｏ−４−一１１ｇまで真空排気した後、容
器を６５０℃まで加熱しながら、真空度が１０−’ｓｍ
ｏｇとなるまで排気した。さらに、ロール径２００■φ
、ロール回転速度１７ｒｐ＊の加熱圧延装置に前記の密
封容器を挿入し、７５０℃に加熱し、圧延率７０％まで
圧下し、徐冷し、圧延材とした。
示す組成を有する平均粒径５０μ漏の金属Ｃｒ粉末とＮ
１粉末（実施例１〜５）、及びＣｒ−Ｎ１溶解合金を液
体急冷法で得たＣｒ−Ｎ１合金粉末（実施例６）を長さ
１２５ｍｍ、直径３３−１のステンレス鋼の容器に封入
した後、アルゴンガス中で約１５分間保持した。ついで
、常温中でｌｏ−４−一１１ｇまで真空排気した後、容
器を６５０℃まで加熱しながら、真空度が１０−’ｓｍ
ｏｇとなるまで排気した。さらに、ロール径２００■φ
、ロール回転速度１７ｒｐ＊の加熱圧延装置に前記の密
封容器を挿入し、７５０℃に加熱し、圧延率７０％まで
圧下し、徐冷し、圧延材とした。
比較例１は本発明と同様の製造方法によって作られた試
験片であるが、Ｃｒ含有量が異なるものである。又比較
例２は従来の溶解法で得たものである。
験片であるが、Ｃｒ含有量が異なるものである。又比較
例２は従来の溶解法で得たものである。
この際の溶解法は次の方法、即ち、所定の成分配合した
金属原料を高周波誘導加熱炉にてＡｒガス中で溶解し鋳
造、熱間圧延したものを比較材とした。
金属原料を高周波誘導加熱炉にてＡｒガス中で溶解し鋳
造、熱間圧延したものを比較材とした。
第二衣の比較例３は市販品のＮ１基合金（ｌ ＮＣ０Ｎ
ＥＬ６００〉、同４〜６は市販品のＦｅ基合金（夫々Ｉ
ＮＣ０ＬＯＹ８００．５ＵＳ３１０Ｓ ５ＳＵＳ３０
４）であり、本発明との比較のために同様に試験した。
ＥＬ６００〉、同４〜６は市販品のＦｅ基合金（夫々Ｉ
ＮＣ０ＬＯＹ８００．５ＵＳ３１０Ｓ ５ＳＵＳ３０
４）であり、本発明との比較のために同様に試験した。
次に、上記の製造方法および化学組成からなる各種材料
を用いて本発明材料の高温腐食試験を行なった。試験方
法は次のとおりである。
を用いて本発明材料の高温腐食試験を行なった。試験方
法は次のとおりである。
各材料を１０ｃｓＸ １０ｃｍの大きさのテストピース
に加工し、これを第二衣に示す高温腐食環境に暴露し、
表面スケールを除去し、各々の平均腐食速度を求めた。
に加工し、これを第二衣に示す高温腐食環境に暴露し、
表面スケールを除去し、各々の平均腐食速度を求めた。
それらの結果を第二衣に示す。又、実施例１．６、比較
例２で得た材料について次の試験方法で高温強度を測定
した。
例２で得た材料について次の試験方法で高温強度を測定
した。
即ち、実施例、比較例で得た材料を引っ張り試験用の形
状に加工した後、真空引っ張り装置にて試験片を３００
〜１０００℃に加熱し、引っ張り試験を行った。その時
の抗張力を高温強度として示した。
状に加工した後、真空引っ張り装置にて試験片を３００
〜１０００℃に加熱し、引っ張り試験を行った。その時
の抗張力を高温強度として示した。
その結果を第四表に示す。
第二衣より本発明の高温耐食材料の耐食性は、ＮＩ基合
金、Ｆｅ基合金と比較して優れた耐食性を有することが
わかる。又高温強度で優れていることがわかる。
金、Ｆｅ基合金と比較して優れた耐食性を有することが
わかる。又高温強度で優れていることがわかる。
第−表
実１５０．５４９．９８０．０４０．００３施２５９．
８３９．８０．０４０．００（例３ Ｏ９，９２９，９
０，０４０，００３４７９，９１９Ｊ Ｏ，０４０，
００Ｂ５ ９０．０ ９．８ ０．０４ ０．００３
６ ５０．３ ４９．８ ０．０１ ０．００３比 較１２０，０８０．００．１５０．０９例２５５．０４
５．００．１０．０５ 比３１５．５７８．０８．００．４８０．２３較４２０
．１３２ ４６．１８１．１８０．５９例５２５．３１
９．６９５１．５１．０４０．９第四表 実施例１ ４８ （８００℃〉
８３９．８０．０４０．００（例３ Ｏ９，９２９，９
０，０４０，００３４７９，９１９Ｊ Ｏ，０４０，
００Ｂ５ ９０．０ ９．８ ０．０４ ０．００３
６ ５０．３ ４９．８ ０．０１ ０．００３比 較１２０，０８０．００．１５０．０９例２５５．０４
５．００．１０．０５ 比３１５．５７８．０８．００．４８０．２３較４２０
．１３２ ４６．１８１．１８０．５９例５２５．３１
９．６９５１．５１．０４０．９第四表 実施例１ ４８ （８００℃〉
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）クロムが５０〜９９重量％で残部が実質的にニッケ
ルからなる高温耐食材料。 ２）クロムが５０〜９９重量％で残部が実質的にニッケ
ルからなる混合粉末を粉末成形法により成形することを
特徴とする高温耐食材料の製造方法。 ３）クロムが５０〜９９重量％で残部が実質的にニッケ
ルからなる合金粉末を粉末成形法により成形することを
特徴とする高温耐食材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33627689A JPH03199337A (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 高温耐食材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33627689A JPH03199337A (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 高温耐食材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03199337A true JPH03199337A (ja) | 1991-08-30 |
Family
ID=18297437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33627689A Pending JPH03199337A (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 高温耐食材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03199337A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05271840A (ja) * | 1992-03-27 | 1993-10-19 | Kobe Steel Ltd | 超高温耐熱部材用Ｃｒ基合金 |
| AU686320B2 (en) * | 1994-04-13 | 1998-02-05 | Plansee Aktiengesellschaft | Soldering of high-temperature joints in solid-electroltye high-temperature fuel cells |
| US5830292A (en) * | 1994-04-13 | 1998-11-03 | Schwarzkopf Technologies Corporation | Hard solder |
| CN103451591A (zh) * | 2013-09-25 | 2013-12-18 | 常熟市金马模具有限公司 | 一种防腐蚀模具 |
-
1989
- 1989-12-27 JP JP33627689A patent/JPH03199337A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05271840A (ja) * | 1992-03-27 | 1993-10-19 | Kobe Steel Ltd | 超高温耐熱部材用Ｃｒ基合金 |
| AU686320B2 (en) * | 1994-04-13 | 1998-02-05 | Plansee Aktiengesellschaft | Soldering of high-temperature joints in solid-electroltye high-temperature fuel cells |
| US5830292A (en) * | 1994-04-13 | 1998-11-03 | Schwarzkopf Technologies Corporation | Hard solder |
| CN103451591A (zh) * | 2013-09-25 | 2013-12-18 | 常熟市金马模具有限公司 | 一种防腐蚀模具 |
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