JPH03229838A - 塩化物存在下での耐高温腐食性に優れた鋼 - Google Patents
塩化物存在下での耐高温腐食性に優れた鋼Info
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- JPH03229838A JPH03229838A JP2337790A JP2337790A JPH03229838A JP H03229838 A JPH03229838 A JP H03229838A JP 2337790 A JP2337790 A JP 2337790A JP 2337790 A JP2337790 A JP 2337790A JP H03229838 A JPH03229838 A JP H03229838A
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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〉
この発明は、シーズヒータ被覆管等の如き“塩化物の存
在する高温環境”で優れた耐高温腐食性を示すオーステ
ナイト鋼に関する。
在する高温環境”で優れた耐高温腐食性を示すオーステ
ナイト鋼に関する。
〈従来技術とその課題〉
近年、家庭用或いは業務用を問わずシーズヒタを適用し
た電気加熱調理器が目立つようになってきたが、この傾
向は生活のハイレヘル化に伴って益々増大する傾向にあ
る。
た電気加熱調理器が目立つようになってきたが、この傾
向は生活のハイレヘル化に伴って益々増大する傾向にあ
る。
このような調理用電気機器類(例えば電気コンロや魚焼
器等)では、最高温度で800〜900℃程度の高温を
作り出すことが要請されているが、このような高温下で
は、“通常の大気下において健全な耐酸化性を示す材料
”であっても食塩含有食物や各種調味料(@油、マヨネ
ーズ等で、通常は5%以上のNa(jが含有されている
)が付着した場合には機端な耐食性低下傾向を示す。従
って、耐食性が良好であるとされている種類の鋼で調理
用電気機器類用シーズヒータの保護管を作成しても短期
間で穴が開いてしまい、シーズヒータの断線を招くと言
う問題があった。
器等)では、最高温度で800〜900℃程度の高温を
作り出すことが要請されているが、このような高温下で
は、“通常の大気下において健全な耐酸化性を示す材料
”であっても食塩含有食物や各種調味料(@油、マヨネ
ーズ等で、通常は5%以上のNa(jが含有されている
)が付着した場合には機端な耐食性低下傾向を示す。従
って、耐食性が良好であるとされている種類の鋼で調理
用電気機器類用シーズヒータの保護管を作成しても短期
間で穴が開いてしまい、シーズヒータの断線を招くと言
う問題があった。
ところで、上記調理用電気機器類や廃棄物燃焼炉等が置
かれる環境は、水が液体として存在しない所謂“飽食環
境”であり、高温高圧水をも含めて水の存在する環境と
は機器部材の腐食形態が全く異なっている。つまり、塩
化物の存在下で鋼材等を大気中加熱したり燃焼雰囲気中
に置いたりすると、水存在下で問題となる応力腐食割れ
や孔食とは直接的に関係のない酸化や硫化が著しく加速
される。例えば、高温度下でNaC/が鋼に付着した場
合には、鋼中のFeとNaCfとが反応して揮発性の高
いNaFeC1aを生成し腐食が促進されることとなり
、またHCZやCZ2が遊離状態で存在する高温環境下
ではF e ’?’ Crの塩化物が生成するのでやは
り鋼の腐食が促進される。その上、酸化雰囲気中では生
成した塩化物が再び酸化物となって侵食の循環が起きる
。特に、通常の大気中酸化等の場合には“形成されるC
r2O:1層の保護作用”により鋼の耐酸性が向上する
が、Na(J付着下では生成する(Fe。
かれる環境は、水が液体として存在しない所謂“飽食環
境”であり、高温高圧水をも含めて水の存在する環境と
は機器部材の腐食形態が全く異なっている。つまり、塩
化物の存在下で鋼材等を大気中加熱したり燃焼雰囲気中
に置いたりすると、水存在下で問題となる応力腐食割れ
や孔食とは直接的に関係のない酸化や硫化が著しく加速
される。例えば、高温度下でNaC/が鋼に付着した場
合には、鋼中のFeとNaCfとが反応して揮発性の高
いNaFeC1aを生成し腐食が促進されることとなり
、またHCZやCZ2が遊離状態で存在する高温環境下
ではF e ’?’ Crの塩化物が生成するのでやは
り鋼の腐食が促進される。その上、酸化雰囲気中では生
成した塩化物が再び酸化物となって侵食の循環が起きる
。特に、通常の大気中酸化等の場合には“形成されるC
r2O:1層の保護作用”により鋼の耐酸性が向上する
が、Na(J付着下では生成する(Fe。
Cr) 、 O,又は(F 81 Cr) s Oaは
多孔質となって酸化に対する保護作用が小さり、腐食の
進行は著しくなる。
多孔質となって酸化に対する保護作用が小さり、腐食の
進行は著しくなる。
従って、通常の耐酸化性と言う概念では“塩化物の存在
する高温環境での耐高温腐食性”をそのまま判断するこ
とはできない。
する高温環境での耐高温腐食性”をそのまま判断するこ
とはできない。
それにもかかわらず、従来、調理用電気機器類のシーズ
ヒータ被覆管等の如き塩化物の存在する高温乾量環境で
の用途に供される専用の材料はなく、例えばインコロイ
800(商品名: Fe−21χCr32χN1−Ti
−An!合金)、インコネル600(商品名:Ni15
Cr合金)、5US310S鋼或いは5US32L鋼等
がこの種の用途に採用されてきた。
ヒータ被覆管等の如き塩化物の存在する高温乾量環境で
の用途に供される専用の材料はなく、例えばインコロイ
800(商品名: Fe−21χCr32χN1−Ti
−An!合金)、インコネル600(商品名:Ni15
Cr合金)、5US310S鋼或いは5US32L鋼等
がこの種の用途に採用されてきた。
しかしながら、これらの材料のうちNi含有量の多いも
のは価格が極めて高く、またNi含有量の低いものは耐
食性が不十分であると言う問題があり、性能とコスト面
のバランスのとれた“塩化物の存在する高温乾量環境用
材料”の出現が強く望まれていた。
のは価格が極めて高く、またNi含有量の低いものは耐
食性が不十分であると言う問題があり、性能とコスト面
のバランスのとれた“塩化物の存在する高温乾量環境用
材料”の出現が強く望まれていた。
このようなことから、本発明の目的は、塩化物の存在す
る高温雑食環境中においても優れた耐腐食性を示すと共
に、例えば調理用電気機器類のシズヒータ被覆管等への
適用を考慮した場合でも十分に満足できる価格、熱間加
工性、高温強度。
る高温雑食環境中においても優れた耐腐食性を示すと共
に、例えば調理用電気機器類のシズヒータ被覆管等への
適用を考慮した場合でも十分に満足できる価格、熱間加
工性、高温強度。
高温での長時間安定性、溶接性及び曲げ加工性等をも兼
ね備えた材料を捉供することに置かれた。
ね備えた材料を捉供することに置かれた。
く課題を解決するための手段〉
本発明は、上記目的を達成すべく様々な観点からの研究
を重ねた本発明者等によって完成されたものであり、 [鋼の化学組成を C: 0.05%以下(以降、成分割合を表わす%は重
量%とする)。
を重ねた本発明者等によって完成されたものであり、 [鋼の化学組成を C: 0.05%以下(以降、成分割合を表わす%は重
量%とする)。
Si:2%以下、 Mn:2%以下。
Cr:15〜30%、 Ni:30超〜60%
。
。
Mo : 0.5〜4%
を含有すると共に、必要に応じて更に、Mg及びBの1
種以上: 0.001〜0.05%Ti : 0.5%
以下、 八l : 0.5%以下。
種以上: 0.001〜0.05%Ti : 0.5%
以下、 八l : 0.5%以下。
Zr:1%以下、 Nb : 0.5%以下。
Cr:15%以下
の1種以上をも含み、残部がFe及び不可避的不純物か
ら成るように調整してオーステナイト鋼とすることによ
り、一般の高温用鋼として必要な緒特性を備えることは
勿論、塩化物の存在する高温雑食環境下で優れた耐腐食
性を発揮し得るようにした点」 に特徴を有している。
ら成るように調整してオーステナイト鋼とすることによ
り、一般の高温用鋼として必要な緒特性を備えることは
勿論、塩化物の存在する高温雑食環境下で優れた耐腐食
性を発揮し得るようにした点」 に特徴を有している。
以下、本発明に係るオーステナイト鋼において各成分の
含有割合を前記の如くに限定した理由を、その作用と共
に詳述する。
含有割合を前記の如くに限定した理由を、その作用と共
に詳述する。
a) C
Cは鋼に室温及び高温での強度を確保するのに有効な元
素であるので0.01%以上程度含有されることが望ま
しいが、一方で、溶接部近傍、一般の高温環境(600
〜900℃)下、塩化物の存在する高温環境下において
は鋭敏化現象による粒界腐食性を著しく促進する元素で
もある。そして、特にC含有量が0.05%を超えると
上記粒界腐食性促進傾向が大きくなることから、C含有
量は0.05%以下と定めた。
素であるので0.01%以上程度含有されることが望ま
しいが、一方で、溶接部近傍、一般の高温環境(600
〜900℃)下、塩化物の存在する高温環境下において
は鋭敏化現象による粒界腐食性を著しく促進する元素で
もある。そして、特にC含有量が0.05%を超えると
上記粒界腐食性促進傾向が大きくなることから、C含有
量は0.05%以下と定めた。
b) 5t
Siは塩化物の存在する湿食環境での鋼の孔食発生に対
する抑止作用を有しており、また塩化物の存在する高温
環境における耐食性改善にも効果的な元素である。しか
し、Si含有量が2%を超えると高温下で粒界にσ相を
析出する現象が著しく促進されて耐食性劣化の要因とな
り、更には熱間加工性に対しても有害となる。従って、
Si含有量は2%以下と限定した。
する抑止作用を有しており、また塩化物の存在する高温
環境における耐食性改善にも効果的な元素である。しか
し、Si含有量が2%を超えると高温下で粒界にσ相を
析出する現象が著しく促進されて耐食性劣化の要因とな
り、更には熱間加工性に対しても有害となる。従って、
Si含有量は2%以下と限定した。
c) Mn
Mnは脱酸脱硫剤としての作用を有しており、またオー
ステナイト組織の安定化にも有効な元素である。しかし
、Mn含有量が2%を超えると鋼の耐食性や耐酸化性を
劣化するようになることから、Mn含有量は2%以下と
限定した。
ステナイト組織の安定化にも有効な元素である。しかし
、Mn含有量が2%を超えると鋼の耐食性や耐酸化性を
劣化するようになることから、Mn含有量は2%以下と
限定した。
d) Cr
Crは、鋼の一般耐食性や塩化物の存在する高温環境下
での耐食性の改善に優れた効果をもたらす元素であるが
、その含有量が15%未満では所望の効果が確保できず
、一方、30%を超えて含有させるとσ相の析出や熱間
加工性が問題となってくる。
での耐食性の改善に優れた効果をもたらす元素であるが
、その含有量が15%未満では所望の効果が確保できず
、一方、30%を超えて含有させるとσ相の析出や熱間
加工性が問題となってくる。
従って、Cr含有量は15〜30%と定めた。
e) Ni
Niは塩化物の存在する高温環境下での耐高温腐食性を
改善するのに最も重要な元素であり、またオーステナイ
ト単相の維持にも重要な成分であるが、その含有量が3
0%以下であると家庭用又は業務用電気加熱調理器のシ
ーズヒータ被覆材に要求される上記特性を十分に満足し
なくなる。また、Ni含有量が多いほど塩化物の存在す
る環境下での耐食性改善効果は著しいが、やはり家庭用
又は業務用電気加熱調理器のシーズヒータ被覆材として
の用途を考慮すると60%を超えるNi含有量とするこ
とは価格的に好ましくない。従って、Ni含有量は30
超〜60%と定めたが、出来れば45%以上に調整する
ことが望ましい。
改善するのに最も重要な元素であり、またオーステナイ
ト単相の維持にも重要な成分であるが、その含有量が3
0%以下であると家庭用又は業務用電気加熱調理器のシ
ーズヒータ被覆材に要求される上記特性を十分に満足し
なくなる。また、Ni含有量が多いほど塩化物の存在す
る環境下での耐食性改善効果は著しいが、やはり家庭用
又は業務用電気加熱調理器のシーズヒータ被覆材として
の用途を考慮すると60%を超えるNi含有量とするこ
とは価格的に好ましくない。従って、Ni含有量は30
超〜60%と定めたが、出来れば45%以上に調整する
ことが望ましい。
f) M。
Moは塩化物の存在する湿食高温環境下での鋼の耐食性
改善に極めて有効な元素であって、この点に関してはN
iの5倍以上の効果がある。しかし、Mo含有量が0.
5%未満では上記耐食性改善効果が十分でなく、一方、
4%を超えて含有させるとオステナイトが不安定となる
ためにNi量の増量を図らねばならず、鋼の価格がより
高価となってしまう。従って、Mo含有量は0.5〜4
%と定めたが、好ましくは1.5%以上の含有量とする
のが良い。
改善に極めて有効な元素であって、この点に関してはN
iの5倍以上の効果がある。しかし、Mo含有量が0.
5%未満では上記耐食性改善効果が十分でなく、一方、
4%を超えて含有させるとオステナイトが不安定となる
ためにNi量の増量を図らねばならず、鋼の価格がより
高価となってしまう。従って、Mo含有量は0.5〜4
%と定めたが、好ましくは1.5%以上の含有量とする
のが良い。
g) Mg、及びB
これらの元素は何れもオーステナイト鋼の熱間加工性を
改善する作用を有しているため、必要に応じて単独又は
複合で鋼に含有せしめられるが、その含有量が両者の合
計で0.001%未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方、両者合計の含有量が0.05%を超えると
熱間加工性や靭性の劣化を招く。従って、Mg又はBの
含有量は両者の合計で0.001〜0.05%と限定し
た。なお、これらの元素のうち、特にBには高温靭性の
改善や炭化物の粒界析出抑制の効果も認められる。
改善する作用を有しているため、必要に応じて単独又は
複合で鋼に含有せしめられるが、その含有量が両者の合
計で0.001%未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方、両者合計の含有量が0.05%を超えると
熱間加工性や靭性の劣化を招く。従って、Mg又はBの
含有量は両者の合計で0.001〜0.05%と限定し
た。なお、これらの元素のうち、特にBには高温靭性の
改善や炭化物の粒界析出抑制の効果も認められる。
h) Tin PJl+ 及びZr
これらの元素は何れも鋼の清浄化、耐酸化性並びに結晶
細粒化を向上させる作用を有しているので、必要に応じ
て1種又は2種以上の添加がなされるが、Ti又はMの
含有量がそれぞれ0.5%を、そしてZr含有量が1%
を超えた場合には、何れも酸化物を形成して熱間圧延や
冷間圧延による表面性状の劣化を招くようになる。従っ
て、Ti含有量は0.5%以下、A1含有量を0.5%
以下(好ましくは0.01%以上)、 Zr含有量を1
%以下とそれぞれ定めた。
細粒化を向上させる作用を有しているので、必要に応じ
て1種又は2種以上の添加がなされるが、Ti又はMの
含有量がそれぞれ0.5%を、そしてZr含有量が1%
を超えた場合には、何れも酸化物を形成して熱間圧延や
冷間圧延による表面性状の劣化を招くようになる。従っ
て、Ti含有量は0.5%以下、A1含有量を0.5%
以下(好ましくは0.01%以上)、 Zr含有量を1
%以下とそれぞれ定めた。
i) Nb、及びN
これらの元素には何れも鋼の高温強度を向上させる作用
があり、Cとは異なり塩化物の存在する高温環境下での
粒界腐食性に害を与えないため必要に応じて単独又は複
合で綱に含有せしめられるが、その含有量が多過ぎると
溶接性劣化を招くことから、Nb含有量は0.5%以下
、そしてN含有量は0.15%以下と定めた。
があり、Cとは異なり塩化物の存在する高温環境下での
粒界腐食性に害を与えないため必要に応じて単独又は複
合で綱に含有せしめられるが、その含有量が多過ぎると
溶接性劣化を招くことから、Nb含有量は0.5%以下
、そしてN含有量は0.15%以下と定めた。
本発明に係るオーステナイト鋼は以上のような化学組成
に構成されるものであるが、P及びS等の不可避的不純
物は少ない方が良く、例えばPを0.02%以下に、S
を0.003%以下に制限するのが好ましい。
に構成されるものであるが、P及びS等の不可避的不純
物は少ない方が良く、例えばPを0.02%以下に、S
を0.003%以下に制限するのが好ましい。
次いで、本発明の効果を実施例により更に具体的に説明
する。
する。
〈実施例〉
第1表に示す如き成分組成の鋼を大気溶解にて10kg
インゴットとし、熱間鍛造、熱間圧延乃至冷間圧延の工
程を経て5N厚の鋼板とした。
インゴットとし、熱間鍛造、熱間圧延乃至冷間圧延の工
程を経て5N厚の鋼板とした。
続いて、これを1100℃に30分間加熱保持し、水焼
入れを施した後、厚さ:31n、幅:10鶴、長さ:2
0Bの腐食試験片に仕上げた。
入れを施した後、厚さ:31n、幅:10鶴、長さ:2
0Bの腐食試験片に仕上げた。
次に、得られた腐食試験片を用いて、Na(J含有物付
着下での高温耐食性並びにNa(J水溶液中での耐孔食
性を調べるため、次の2条件で腐食試験を行った。
着下での高温耐食性並びにNa(J水溶液中での耐孔食
性を調べるため、次の2条件で腐食試験を行った。
Na(J” での9温 −験条Na(J
飽和水溶液を作り、試験開始前に試験片を該水溶液中に
浸漬した後、「900℃で20分間加熱−大気中で10
分間冷却」を50回繰り返し、再びNa(J飽和水溶液
に浸漬する。このサイクルを繰り返し、合計200回の
加熱・冷却を行う。そして、このような試験の後脱スケ
ールを行い、腐食重量減及び肉厚減少量を測定すること
で耐食性を評価した。
飽和水溶液を作り、試験開始前に試験片を該水溶液中に
浸漬した後、「900℃で20分間加熱−大気中で10
分間冷却」を50回繰り返し、再びNa(J飽和水溶液
に浸漬する。このサイクルを繰り返し、合計200回の
加熱・冷却を行う。そして、このような試験の後脱スケ
ールを行い、腐食重量減及び肉厚減少量を測定すること
で耐食性を評価した。
NaC1” ’ での耐
0.5MNa(J水溶液を作り、液温を80℃に設定し
て試験片を漫清し、JISO577で規定された測定方
法に準じて孔食電位の測定を行う。
て試験片を漫清し、JISO577で規定された測定方
法に準じて孔食電位の測定を行う。
そして、上述の腐食試験で得られた試験結果を第1表に
併せて示した。
併せて示した。
第1表に示される結果からも明らかなように、本発明に
係るオーステナイト鋼は“塩化物の存在する高温飽食環
境”においても、また“塩化物の存在する湿食環境”に
おいても優れた耐食性を示し、調理用電気機器類用シー
ズヒータの保護材等として十分に満足できるものである
ことが分かる。
係るオーステナイト鋼は“塩化物の存在する高温飽食環
境”においても、また“塩化物の存在する湿食環境”に
おいても優れた耐食性を示し、調理用電気機器類用シー
ズヒータの保護材等として十分に満足できるものである
ことが分かる。
く効果の総括〉
以上に説明した如く、この発明によれば、“塩化物の存
在する高温飽食環境下”や“塩化物の存在する湿食環境
下”においても極めて優れた耐食性を示すと共に、高温
強度、高温での長時間安定性、溶接性及び曲げ加工性等
にも優れた比較的安価な鋼を実現することができ、調理
用電気機器類用シーズヒータ被覆管等に好適な材料を提
供することが可能となるなど、産業上極めて有用な効果
がもたらされる。
在する高温飽食環境下”や“塩化物の存在する湿食環境
下”においても極めて優れた耐食性を示すと共に、高温
強度、高温での長時間安定性、溶接性及び曲げ加工性等
にも優れた比較的安価な鋼を実現することができ、調理
用電気機器類用シーズヒータ被覆管等に好適な材料を提
供することが可能となるなど、産業上極めて有用な効果
がもたらされる。
Claims (4)
- (1)重量割合にて C:0.05%以下、Si:2%以下、 Mn:2%以下、Cr:15〜30%、 Ni:30超〜60%、Mo:0.5〜4%を含み、残
部がFe及び不可避的不純物から成ることを特徴とする
、塩化物の存在する高温環境下で優れた耐高温腐食性を
示すオーステナイト鋼。 - (2)重量割合にて C:0.05%以下、Si:2%以下、 Mn:2%以下、Cr:15〜30%、 Ni:30超〜60%、Mo:0.5〜4%。 Mg及びBの1種以上:0.001〜0.05%を含み
、残部がFe及び不可避的不純物から成ることを特徴と
する、塩化物の存在する高温環境下で優れた耐高温腐食
性を示すオーステナイト鋼。 - (3)重量割合にて C:0.05%以下、Si:2%以下、 Mn:2%以下、Cr:15〜30%、 Ni:30超〜60%、Mo:0.5〜4%を含有する
と共に、 Ti:0.5%以下、Al:0.5%以下、Zr:1%
以下 の1種以上をも含み、残部がFe及び不可避的不純物か
ら成ることを特徴とする、塩化物の存在する高温環境下
で優れた耐高温腐食性を示すオーステナイト鋼。 - (4)重量割合にて C:0.05%以下、Si:2%以下、 Mn:2%以下、Cr:15〜30%、 Ni:30超〜60%、Mo:0.5〜4%を含有する
と共に、 Nb:0.5%以下、N:0.15%以下 の1種以上をも含み、残部がFe及び不可避的不純物か
ら成ることを特徴とする、塩化物の存在する高温環境下
で優れた耐高温腐食性を示すオーステナイト鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2337790A JPH03229838A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 塩化物存在下での耐高温腐食性に優れた鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2337790A JPH03229838A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 塩化物存在下での耐高温腐食性に優れた鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03229838A true JPH03229838A (ja) | 1991-10-11 |
Family
ID=12108846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2337790A Pending JPH03229838A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 塩化物存在下での耐高温腐食性に優れた鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03229838A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003046241A1 (fr) * | 2001-11-30 | 2003-06-05 | Tors | Alliage ferromagnetique pour la cuisson par induction |
| FR2845098A1 (fr) * | 2002-09-26 | 2004-04-02 | Framatome Anp | Alliage a base de nickel pour la soudure electrique d'alliages de nickel et d'aciers fil de soudage et utilisation |
| US20040156737A1 (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-12 | Rakowski James M. | Austenitic stainless steels including molybdenum |
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-
1990
- 1990-02-01 JP JP2337790A patent/JPH03229838A/ja active Pending
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