JPH05320795A - 熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト系ニッケル合金 - Google Patents

熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト系ニッケル合金

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JPH05320795A
JPH05320795A JP4268211A JP26821192A JPH05320795A JP H05320795 A JPH05320795 A JP H05320795A JP 4268211 A JP4268211 A JP 4268211A JP 26821192 A JP26821192 A JP 26821192A JP H05320795 A JPH05320795 A JP H05320795A
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JP
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heat
nickel alloy
resistant
austenitic nickel
hot
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JP4268211A
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Ulrich Brill
ブリル ウルリッヒ
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Krupp VDM GmbH
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Krupp VDM GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 周期的に応力を受け、500〜1000℃の
範囲の温度で耐炭化性、耐硫化性及び耐酸化性が必要な
耐熱性オーステナイト系ニッケル合金を提供する。 【構成】 炭素 0.05 〜0.15% けい素 2.5 〜3.0 % マンガン 0.2 〜0.5 % りん 最大0.015 % 硫黄 最大0.005 % クロム 25 〜30 % 鉄 20 〜27 % アルミニウム 0.05 〜0.15% カルシウム 0.001〜0.005 希土類 0.05 〜0.15% 窒素 0.05 〜0.20% からなり、残部ニッケル及び不可避不純物よりなる熱間
成形が可能な耐熱性オーステナイト系ニッケル合金

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱間成形が可能な耐熱
性オーステナイト系ニッケル合金およびそれを耐熱、耐
食性物品の製造用材料として使用する用法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来ドイツ鉄鋼協会の材料番号2.48
56を付された合金は、特に周期的に応力を受ける、5
00〜1000℃の範囲の温度で耐炭化性、耐硫化性及
び耐酸化性が必要な物品に使用されてきた。この合金は
重量%で、炭素:最大0.10%以下、けい素:最大
0.5%,マンガン:最大0.5%、クロム:20〜2
3%、モリブデン:8〜10%、ニオブ:3.15〜
4.15%、チタン:最大0.4%,アルミニウム:最
大0.4%、残部ニッケルからなる。
【0003】しかしながら、厳しい炭化条件ではこの規
格合金は900℃を越える温度で著しく炭化され、炭化
物の析出と炭素の吸収が著しくなるために重量が著しく
増大する。この結果機械的性質、特に長期間での強度が
悪影響を受ける。また上記の規格合金は、例えば窒素お
よび10%SO2 のガス雰囲気のような酸化性/硫化性
でも硫黄の吸収によって明らかな損傷を受ける。
【0004】欧州特許EP0 135 321 に開示されたオー
ステナイト合金は、重量%で、炭素:最大0.03%、
クロム:20〜35%、ニッケル:17〜50%、及び
けい素:2〜6%を含有し、高けい素組成のために、硝
酸などのように強酸化性鉱酸に対して耐食性が優れてい
るが、500℃を越える温度で炭化、硫化及び酸化条件
で使用するには適していない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は、
特に周期的応力を受ける炭化、硫化及び酸化に対して抵
抗性を有する500〜1000℃の温度範囲で制限なく
使用できるニッケル合金を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、重量%で 炭素 0.05 〜0.15 けい素 2.5 〜3.0 マンガン 0.2 〜0.5 りん 最大0.015 硫黄 最大0.005 クロム 25 〜30 鉄 20 〜27 アルミニウム 0.05 〜0.15 カルシウム 0.001〜0.005 希土類 0.05 〜0.15 窒素 0.05 〜0.20 からなり、残部ニッケル及び溶解による不可避不純物よ
りなるオーステナイト系ニッケル合金により解決され
る。
【0007】本発明の合金は、特に周期的応力を受け
る、500〜1000℃の範囲の温度で炭化、硫化及び
酸化に対して抵抗性を有することが必要な物品の製造に
使用される材料に使用されることが好ましい。また本発
明の合金は、熱された廃棄物処理装置、石炭ガス化装置
製造用材料およびその装置の部品に使用されることが好
ましい。特に焼却式廃棄物処理装置の場合は、加熱及び
冷却中の温度変化により周期的応力が著しく炉の部品に
加えられる。また同様に廃ガスの組成の変動によっても
周期的応力が著しく炉の部品に加えられる。
【0008】さらに本発明の合金は、第一の要請が10
00℃以下の温度での耐酸化性である加熱導体用材料に
使用される材料として適性が高い。焼成キルンなどの炉
においては加熱ガスは炉に組み込まれた部品を著しく炭
化する作用があり、加えて使用燃料の組成によっては硫
黄による汚染が起こるが、本発明の合金は、焼成キルン
の支持枠組、コンベヤーレール及びコンベヤベルトなど
の炉に組入られる部品に無制限に使用される。
【0009】
【作用および効果】以下本発明のニッケル合金の特長が
ある特性を成分との関係で説明する。炭素含有量を0.
05〜0.15重量%、窒素含有量を0.05〜0.2
0重量%とし、これらを組み合わせたのは、本発明の合
金の耐熱性及びクリープ強度が十分になるからである。
【0010】2.5〜3.0重量%のけい素含有量を2
5〜30%のクロム含有量と組み合わせることによって
耐硫化性に好ましい影響が得られる。さらにけい素含有
量をこのようにすることによって圧延および鍛造による
成形性は依然として適切である。またこのように選定さ
れたけい素含有量は材料の溶接性に悪影響がない。
【0011】45〜50重量%のニッケル含有量と2.
5〜3.0重量%のけい素含有量を組み合わせることに
よって、炭化媒体に対する強い抵抗性がもたらされる。
【0012】25〜30重量%のクロム含有量と0.0
01〜0.05%のカルシウム、ならびに合計含有量で
0.05〜0.15%のセリウム、ランタンおよびアク
チノイド、ランタノイド系列の他の元素とを組み合わせ
ることによって、耐酸化性が良好になる。特に、酸化層
が薄く、材料表面に密着して積もることにより材料の保
護作用を発揮し操業条件が熱サイクルがあるような場合
の耐酸化性が良好になる。
【0013】鉄含有量を20〜27%とすることによっ
て安価なフェロニッケルバッチ材料を溶製で製造可能に
なる。
【0014】
【実施例】以下本発明の合金(合金A)を従来合金2.
4856(合金B)と対比して詳しく説明する。表1は
対比される合金A,Bの実際の化学分析結果を示す(重
量%)。
【0015】 表1 合金A 合金B 炭素 0.086% 0.021% けい素 2.76% 0.15% マンガン 0.29% 0.17% りん 0.011% 0.007% 硫黄 0.003% 0.004% クロム 27.0% 22.20% 鉄 23.30% 2.71% アルミニウム 0.12% 0.13% カルシウム 0.003% 0.003% 希土類 0.058% − 窒素 0.08% 0.02 % ニッケル 46.25% 63% ニオブ − 2.4% モリブデン − 9.1%
【0016】図1は合金Aの炭化挙動を合金Bと対比し
て示す。時間(h)に対する比重量変化g/m2 をプロ
ットしている。試験媒体は炭素活量ac =0.8の混合
ガスCH4 /H2 であった。試験温度は1000℃であ
った。試験は、上記温度に16時間保持、8時間を加熱
冷却とする24時間を1サイクルとするサイクル試験で
行った。本発明にかかる合金Aが比較合金Bよりも重量
増加が少ないことは明らかである。
【0017】耐硫化性を試験するために試験媒体を窒素
+10%SO2 とし、750℃で試験した他は図1と同
様の方法で試験を行った結果を図2に同様に示す。この
試験はやはり合金Aは合金Bに対して重量増加の点で有
利であることを示した。
【0018】図3は、1000℃空気中での対比材料A
及びBのサイクル酸化挙動を説明している。試験された
材料および結果の説明は図1と同様である。試験100
0時間後においても重量増加(重量変化=(+))があ
ることから、温度サイクルによる応力があるときには本
発明の合金Aは酸化挙動が明らかに改良される。このい
くつかの点は密着性が十分な酸化層が存在していること
の証拠である。比較合金Bの重量減(重量変化=
(−))はこれらの酸化条件ではスケールが脱落してい
ることを意味しており、これは実際の使用においては不
良をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図1】 1000℃/24時間サイクル、CH4 /H
2 腐食試験の結果を示すグラフであり、縦軸は比重量変
化g/m2 ,横軸は試験時間(h)を示す。
【図2】 75℃でN2 /10%SO2 による硫化試験
の結果を示すグラフであり、縦軸は比重量変化g/m
2 ,横軸は試験時間(h)を示す。
【図3】 1000℃/24時間サイクル、大気中での
腐食試験の結果を示すグラフであり、縦軸は比重量変化
g/m2 ,横軸は試験時間(h)を示す。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 炭素 0.05 〜0.15 けい素 2.5 〜3.0 マンガン 0.2 〜0.5 りん 最大0.015 硫黄 最大0.005 クロム 25 〜30 鉄 20 〜27 アルミニウム 0.05 〜0.15 カルシウム 0.001〜0.005 希土類 0.05 〜0.15 窒素 0.05 〜0.20 からなり、残部ニッケル及び溶解による不可避不純物よ
    りなる熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト系ニッケ
    ル合金
  2. 【請求項2】 特に周期的に応力を受け、500〜10
    00℃の範囲の温度で耐炭化性、耐硫化性及び耐酸化性
    が必要な物品の製造に使用されることを特徴とする請求
    項1記載の熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト系ニ
    ッケル合金。
  3. 【請求項3】 熱された廃棄物処理装置およびその装置
    の部品の製造に使用されることを特徴とする請求項1又
    は2記載の熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト系ニ
    ッケル合金。
  4. 【請求項4】 石炭ガス化装置およびその装置の部品の
    製造に使用されることを特徴とする請求項1又は2記載
    の熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト系ニッケル合
    金。
  5. 【請求項5】 加熱導体用材料に使用されることを特徴
    とする請求項1又は2記載の熱間成形が可能な耐熱性オ
    ーステナイト系ニッケル合金。
  6. 【請求項6】 焼成キルン、コンベヤーレール及びコン
    ベヤベルトなどの炉に組入られる部品に使用されること
    を特徴とする請求項1又は2記載の熱間成形が可能な耐
    熱性オーステナイト系ニッケル合金。
JP4268211A 1991-09-11 1992-09-10 熱間成形が可能な耐熱性オーステナイト系ニッケル合金 Pending JPH05320795A (ja)

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