JPH0448051A - 耐熱鋼 - Google Patents
耐熱鋼Info
- Publication number
- JPH0448051A JPH0448051A JP15406290A JP15406290A JPH0448051A JP H0448051 A JPH0448051 A JP H0448051A JP 15406290 A JP15406290 A JP 15406290A JP 15406290 A JP15406290 A JP 15406290A JP H0448051 A JPH0448051 A JP H0448051A
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- Japan
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- resistant steel
- heat resistant
- less
- heat
- ratio
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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、ガスタービン部品、航空機のエンジン部品等
に適した高温特性、特に熱疲労性に優れた耐熱鋼に関す
る。
に適した高温特性、特に熱疲労性に優れた耐熱鋼に関す
る。
例えば、ガスタービンのブレードを植えるディスクや、
ジェットエンジンの耐熱性を要求する部品には、従来、
主としてニッケル基合金が使用されている。しかしなが
ら、これらのニッケル基合金は、極めて高価な高合金材
料を使用するため、製造コストが高いものとなるという
問題があった。
ジェットエンジンの耐熱性を要求する部品には、従来、
主としてニッケル基合金が使用されている。しかしなが
ら、これらのニッケル基合金は、極めて高価な高合金材
料を使用するため、製造コストが高いものとなるという
問題があった。
この問題を解決するために、ニッケル含量の低い低合金
に関して種々の提案がなされている。
に関して種々の提案がなされている。
析出硬化型のニッケル基合金においては、微細な金属間
化合物を生成させて熱疲労性を向、トさせているが、一
般にN i 50%以下のFe基合金においては、η相
(Ni、Ti)を析出させることは有害であると考えら
れていた。この通念を破るものとして、Ti/Al比を
高めてη相を析出させ、高温特性を高めることが提案さ
れている。例えば、特公平1−38848号には、N
i 25〜50%を含有する耐熱金属材料について、T
i / A 1比が6.6までのものが例示されてお
り、また、特開昭60−46353号公報にはN i
15〜25%を含有する耐熱金属材料について、Ti/
Al比が6.6までのものが例示されている。
化合物を生成させて熱疲労性を向、トさせているが、一
般にN i 50%以下のFe基合金においては、η相
(Ni、Ti)を析出させることは有害であると考えら
れていた。この通念を破るものとして、Ti/Al比を
高めてη相を析出させ、高温特性を高めることが提案さ
れている。例えば、特公平1−38848号には、N
i 25〜50%を含有する耐熱金属材料について、T
i / A 1比が6.6までのものが例示されてお
り、また、特開昭60−46353号公報にはN i
15〜25%を含有する耐熱金属材料について、Ti/
Al比が6.6までのものが例示されている。
ところで、従来提案されているニッケル含有量の低い耐
熱金属材量は、未だニッケル基合金と同等の高温特性を
持つものではなく、【7たがって、ニッケル基合金と同
等の性能を有する耐熱金属材料を得ることの要求が強い
。特に航空機部品等に要求されるような高い0.02%
耐力については、未だ満足のいく耐熱鋼は得られていな
かった。
熱金属材量は、未だニッケル基合金と同等の高温特性を
持つものではなく、【7たがって、ニッケル基合金と同
等の性能を有する耐熱金属材料を得ることの要求が強い
。特に航空機部品等に要求されるような高い0.02%
耐力については、未だ満足のいく耐熱鋼は得られていな
かった。
本発明は、従来の上記のような要求に鑑みてなされたも
のである。
のである。
したがって、本発明の目的は、優れた熱疲労性をもつ安
価な耐熱鋼を提供することにある。
価な耐熱鋼を提供することにある。
〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明者は、η
相を積極的に利用することについてさらに研究を重ねた
結果、Ni含有m20〜30%の特定の合金組成を有す
る耐熱鋼について、上記公報に記載のTi/Al比より
もはるかに高い特定の範囲のTi/Al比を選択してη
相を多量に析出させた場合、熱疲労性が著しく改善され
たものが得られることを見出だし、本発明を完成するに
至った。
相を積極的に利用することについてさらに研究を重ねた
結果、Ni含有m20〜30%の特定の合金組成を有す
る耐熱鋼について、上記公報に記載のTi/Al比より
もはるかに高い特定の範囲のTi/Al比を選択してη
相を多量に析出させた場合、熱疲労性が著しく改善され
たものが得られることを見出だし、本発明を完成するに
至った。
本発明の第1の耐熱鋼は、重量で、C: 0.03〜0
.30%、S f : 2.5%以下、Mn:2.5%
以下、Ni:20〜30%、Cr:10〜25%、Ti
:1.5〜2.5%、A 1 : 0.05〜0.20
%、M o : 0.5〜3.0%、V : 0.1〜
3.0%、B : 0.001〜0旧%を含有し、かつ
Ti/Alが10〜40であり、残余が実質的にFeか
らなることを特徴とする。
.30%、S f : 2.5%以下、Mn:2.5%
以下、Ni:20〜30%、Cr:10〜25%、Ti
:1.5〜2.5%、A 1 : 0.05〜0.20
%、M o : 0.5〜3.0%、V : 0.1〜
3.0%、B : 0.001〜0旧%を含有し、かつ
Ti/Alが10〜40であり、残余が実質的にFeか
らなることを特徴とする。
また、第2の耐熱鋼は、重量で、C: 0.03〜0.
30%、S i : 2.5%以下、Mn:2.5%以
下、Ni:20〜30%、Cr:10〜25%、Ti:
1.5〜2.5%、A I : 0.05〜0.20%
、M o : 0.5〜3.0%、V:0.1〜31口
%、B : 0.001〜0.01%を含有し、かっT
i/AlがlO〜40であり、さらに、W:3.0%以
下、Nb+Ta:4.0%以下、Hf:2.0%以下、
RE M : 0.001〜0.05%、Mg:0.0
01〜0.03%、及びCa : 0.001〜0.0
3%から選択された1種またはそれ以上を含有し、残余
が実質的にFeからなることを特徴とする。
30%、S i : 2.5%以下、Mn:2.5%以
下、Ni:20〜30%、Cr:10〜25%、Ti:
1.5〜2.5%、A I : 0.05〜0.20%
、M o : 0.5〜3.0%、V:0.1〜31口
%、B : 0.001〜0.01%を含有し、かっT
i/AlがlO〜40であり、さらに、W:3.0%以
下、Nb+Ta:4.0%以下、Hf:2.0%以下、
RE M : 0.001〜0.05%、Mg:0.0
01〜0.03%、及びCa : 0.001〜0.0
3%から選択された1種またはそれ以上を含有し、残余
が実質的にFeからなることを特徴とする。
以下、本発明の耐熱鋼の合金組成及び限定理由について
説明する。
説明する。
C: 0.03〜0.30%
Cは、Cr及びTiと結合して炭化物を形成し、高温強
度を高めるために必要な元素である。ただし、多量に存
在すると、熱間側]−性、靭延性を損なうので、上記の
範囲で選択する必要がある。
度を高めるために必要な元素である。ただし、多量に存
在すると、熱間側]−性、靭延性を損なうので、上記の
範囲で選択する必要がある。
Si:2.5%以下
脱酸剤として添加されるが、靭延性の観点から少い方が
よいので、2.5%以下に限定する。
よいので、2.5%以下に限定する。
Mn:2.5%以下
Siと同様に脱酸剤として添加されるが、その量が多量
になると高温での耐酸化性を低下させるので、2.5%
以下に限定する。
になると高温での耐酸化性を低下させるので、2.5%
以下に限定する。
Ni:20〜30%
Niは、オーステナイト相の安定とγ′相〔N i 3
(A I T s ) 〕を形成するのに必要な元
素である。下限の20%は、高温で使用中にσ相のよう
な脆化相が生しるのを避ける為に設定されたものである
。一方、Niを必要以上に添加しても、高温性能の向上
は期待できなくなり、低価格のキイ料を提供するという
1−1的にも反するので、上限を50%に設定する。
(A I T s ) 〕を形成するのに必要な元
素である。下限の20%は、高温で使用中にσ相のよう
な脆化相が生しるのを避ける為に設定されたものである
。一方、Niを必要以上に添加しても、高温性能の向上
は期待できなくなり、低価格のキイ料を提供するという
1−1的にも反するので、上限を50%に設定する。
Cr:10〜25%
耐蝕性及び耐酸化性を維持するために添加されるが、そ
の量が多すぎるとσ相の形成を招き、靭延性が低下する
ので、10〜25%の範囲に設定する。
の量が多すぎるとσ相の形成を招き、靭延性が低下する
ので、10〜25%の範囲に設定する。
T i : 1.5〜2.5%
Tiは、η相(N 13 T r )を析出させるため
、および、高温強度の向上に有効なγ′相を形成させる
ために必要な元素であり、適切な範囲として1.5〜2
.5%を設定する。
、および、高温強度の向上に有効なγ′相を形成させる
ために必要な元素であり、適切な範囲として1.5〜2
.5%を設定する。
A I : 0.05〜0.20%
Tiと同様にγ′相を生成させるために重要な元素であ
るが、過大な量の添加はη相の析出を減らし、一方、熱
間加工性を劣化させるので、上限を0.20%に設定す
る。
るが、過大な量の添加はη相の析出を減らし、一方、熱
間加工性を劣化させるので、上限を0.20%に設定す
る。
M o : 0.5〜3.0%
Moは、粒子内に固溶し強化する作用を示すが、その量
が多すぎると、高温強度が低下し、σ相の析出による脆
化を招くので、上限を3.0%に設定する。
が多すぎると、高温強度が低下し、σ相の析出による脆
化を招くので、上限を3.0%に設定する。
V : 0.1〜3.0%
■は、Moと同様に粒子内に固溶し強化する作用、及び
炭化物を形成して粒界強化をする作用を示すので、適切
な範囲として0.1〜3.0%を設定するが、好ましく
は、0.5〜1.0%である。
炭化物を形成して粒界強化をする作用を示すので、適切
な範囲として0.1〜3.0%を設定するが、好ましく
は、0.5〜1.0%である。
B : 0.001〜0.01
粒界に偏析して、粒界を強化する作用を示すが、多量の
添加は、熱間加工性をそこなうので、上限を0.01%
に設定する。
添加は、熱間加工性をそこなうので、上限を0.01%
に設定する。
Ti/Al:10〜40
T i / A l比が高まると、η相の析出量が増大
する。そして、Ti/AlがlO〜40の範囲、特に1
2〜36の範囲においては、0.02%耐力が著しく高
まり、高い弾性係数の材料が得られ、また、クリープラ
ブチャー寿命も改善される。
する。そして、Ti/AlがlO〜40の範囲、特に1
2〜36の範囲においては、0.02%耐力が著しく高
まり、高い弾性係数の材料が得られ、また、クリープラ
ブチャー寿命も改善される。
本発明の耐熱鋼においては、さらにW、Nb+Ta、H
f、REM、Mg及びCaがら選択された1種またはそ
れ以上の元素が含有されていてもよい。以下、それらの
元素が含有される場合の組成範囲について説明する。
f、REM、Mg及びCaがら選択された1種またはそ
れ以上の元素が含有されていてもよい。以下、それらの
元素が含有される場合の組成範囲について説明する。
W:3.0%以下
Wは、固溶強化と炭化物の粒界偏析による強化作用を示
すが、好ましい範囲として上限を3.0%に設定する。
すが、好ましい範囲として上限を3.0%に設定する。
Nb+Ta:4.0%以下、Hf : 2.0%以下N
b、Ta、Hfの各元素は、炭化物を形成して粒界を強
化する作用を示す。なお、これらの元素は、Mo及びW
と同様に、固溶強化作用を示す。
b、Ta、Hfの各元素は、炭化物を形成して粒界を強
化する作用を示す。なお、これらの元素は、Mo及びW
と同様に、固溶強化作用を示す。
また、金属間化合物を形成して析出強度の向上に寄与す
る。しかしながら、過大な量の添加は、耐酸化性の劣化
を招くので、上限をN))+Taは4.0%に、Hfは
2.0%に設定する。
る。しかしながら、過大な量の添加は、耐酸化性の劣化
を招くので、上限をN))+Taは4.0%に、Hfは
2.0%に設定する。
REM・0.001〜0.05%、M g : 0.0
01〜0.03%、及びCa : 0.001〜0.0
3%これらの元素はいずれも脱酸、脱硫作用があり、鋼
の清浄度を高める。また、Mg及びCaは、粒界に偏析
して鋼を強化する作用を示す。しかしながら過剰に添加
すると熱間加工性、靭延性を損なうので、上限をREM
:0.05%、Mg:0.03%、Ca:0.03%に
設定する。
01〜0.03%、及びCa : 0.001〜0.0
3%これらの元素はいずれも脱酸、脱硫作用があり、鋼
の清浄度を高める。また、Mg及びCaは、粒界に偏析
して鋼を強化する作用を示す。しかしながら過剰に添加
すると熱間加工性、靭延性を損なうので、上限をREM
:0.05%、Mg:0.03%、Ca:0.03%に
設定する。
以下、本発明耐熱鋼をを実施例によって説明する。
第1表に示す合金成分(残余はFe)を、50kg高周
波誘導炉で溶製して鋼塊を製造し、次いで鍛造により2
0mm X 85+++*のサイズの板状供試材を得た
。
波誘導炉で溶製して鋼塊を製造し、次いで鍛造により2
0mm X 85+++*のサイズの板状供試材を得た
。
尚、供試材の採取は、鍛造方向に対して直角方向に行っ
た。これらの供試材を、900℃で1時間溶体化処理し
空冷した後、705℃で16時間時効処理を行い、次い
て650℃で16時間時効処理を行って試験に供した。
た。これらの供試材を、900℃で1時間溶体化処理し
空冷した後、705℃で16時間時効処理を行い、次い
て650℃で16時間時効処理を行って試験に供した。
得られた供試材について0.02%耐力、及び、650
℃、45 、7 kg r / nu+t O)下チッ
クリープラブチャー寿命(破断時間)を測定した。苓の
結果を第2表及び第1図に示す。
℃、45 、7 kg r / nu+t O)下チッ
クリープラブチャー寿命(破断時間)を測定した。苓の
結果を第2表及び第1図に示す。
以下余白
第2表
〔発明の効果〕
本発明の耐熱鋼は、上記した特定の組成範囲の合金組成
よりなるため、熱疲労性、特に、0.02%耐力が著し
く高く、また、クリープラブチャー寿命が長いという効
果を生じる。しかも安価であり、かつ軽量であるため、
ガスタービン部品、航空機エンジン部品等、高い熱疲労
性が要求される部品に有用である。
よりなるため、熱疲労性、特に、0.02%耐力が著し
く高く、また、クリープラブチャー寿命が長いという効
果を生じる。しかも安価であり、かつ軽量であるため、
ガスタービン部品、航空機エンジン部品等、高い熱疲労
性が要求される部品に有用である。
第2表及び第1図から、Ti/Alが10〜40(7)
範囲にある本発明の耐熱鋼は、0.02%耐力が著しく
高く、また、クリープラブチャー寿命も長いことが分か
る。
範囲にある本発明の耐熱鋼は、0.02%耐力が著しく
高く、また、クリープラブチャー寿命も長いことが分か
る。
第1図は、本発明の耐熱鋼の0.02耐力及びクリープ
ラブチャー寿命とT i/A I比との関係を示すグラ
フである。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社
ラブチャー寿命とT i/A I比との関係を示すグラ
フである。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社
Claims (2)
- (1)重量で、C:0.03〜0.30%、Si:2.
5%以下、Mn:2.5%以下、Ni:20〜30%、
Cr:10〜25%、Ti:1.5〜2.5%、Al:
0.05〜0.20%、Mo:0.5〜3.0%、V:
0.1〜3.0%、B:0.001〜0.01%を含有
し、かつTi/Alが10〜40であり、残余が実質的
にFeからなる耐熱鋼。 - (2)重量で、C:0.03〜0.30%、Si:2.
5%以下、Mn:2.5%以下、Ni:20〜30%、
Cr:10〜25%、Ti:1.5〜2.5%、Al:
0.05〜0.20%、Mo:0.5〜3.0%、V:
0.1〜3.0%、B:0.001〜0.01%を含有
し、かつTi/Alが10〜40であり、さらに、W:
3.0%以下、Nb+Ta:4.0%以下、Hf:2.
0%以下、REM:0.001〜0.05%、Mg:0
.001〜0.03%、及びCa:0.001〜0.0
3%から選択された1種またはそれ以上を含有し、残余
が実質的にFeからなる耐熱鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15406290A JPH0448051A (ja) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | 耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15406290A JPH0448051A (ja) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | 耐熱鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0448051A true JPH0448051A (ja) | 1992-02-18 |
Family
ID=15576071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15406290A Pending JPH0448051A (ja) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | 耐熱鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0448051A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016142963A1 (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | 株式会社 東芝 | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 |
| KR20170059458A (ko) | 2014-09-19 | 2017-05-30 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 오스테나이트계 스테인리스 강판 |
| WO2022089814A1 (de) * | 2020-10-28 | 2022-05-05 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Legierung, rohteil, bauteil aus austenit sowie ein verfahren zur wärmebehandlung eines austenits |
-
1990
- 1990-06-14 JP JP15406290A patent/JPH0448051A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170059458A (ko) | 2014-09-19 | 2017-05-30 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 오스테나이트계 스테인리스 강판 |
| US11198930B2 (en) | 2014-09-19 | 2021-12-14 | Nippon Steel Corporation | Austenitic stainless steel plate |
| WO2016142963A1 (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | 株式会社 東芝 | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 |
| JPWO2016142963A1 (ja) * | 2015-03-06 | 2018-01-11 | 株式会社東芝 | オーステナイト系耐熱鋼およびタービン部品 |
| WO2022089814A1 (de) * | 2020-10-28 | 2022-05-05 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Legierung, rohteil, bauteil aus austenit sowie ein verfahren zur wärmebehandlung eines austenits |
| JP2023554217A (ja) * | 2020-10-28 | 2023-12-27 | シーメンス エナジー グローバル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | オーステナイトからなる合金、素材片及び部品、並びにオーステナイト合金の熱処理方法 |
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