JPH0581653B2 - - Google Patents

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JPH0581653B2
JPH0581653B2 JP1271409A JP27140989A JPH0581653B2 JP H0581653 B2 JPH0581653 B2 JP H0581653B2 JP 1271409 A JP1271409 A JP 1271409A JP 27140989 A JP27140989 A JP 27140989A JP H0581653 B2 JPH0581653 B2 JP H0581653B2
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alloy
alloys
corrosion
present
carbon
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Kurutsuku Hooru
Ai Asufuahani Ajizu
Jei Machuuzu Suchiibun
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Haynes International Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/07Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00011Metals or alloys
    • A61F2310/00029Cobalt-based alloys, e.g. Co-Cr alloys or Vitallium

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は、耐腐蝕性、耐摩耗性を有する合金に
係り、更に詳しく言えば臨界的な含有量の炭素お
よび窒素を含むコバルト基合金に関するものであ
る。 従来技術、及び発明が解決しようとする課題 金属工業の分野には多くの異なる工業がある。
工業全体は、各種冶金学的製品、すなわち耐高温
性合金(超合金)、耐腐蝕性合金、耐摩耗性合金
および同種の冶金学的製品に基礎を置いている。
こらの製品は、それぞれ他の製品には無い固有の
特性についての若干の組合せを有しているから、
容易には相互交換出来ない。例えば、超合金は高
温で強力であるが、周知のように摩耗を受け易
い。耐腐蝕性合金は湿潤腐蝕状態の露出に対して
優れた抵抗力を有するが、一般に摩耗を受け易
く、強度が弱い。耐摩耗合金は腐蝕および摩耗条
件に対して優れているが、一般に脆い。 組成について言えば、超合金はニツケルおよび
(または)コバルト基であり、耐腐蝕性合金は一
般にニツケル基であり、耐摩耗性合金は通常コバ
ルト基である。 さらに、これらの合金の冶金学的組織は一般に
要求される特性に関係して変化する。超合金は、
ガンマ(γ)プライム)gamma prime)によつ
て分散され得る強力な固溶体マトリツクスを有す
ることが知られている。耐腐蝕性合金は一般に固
溶体を有し、析出物すなわち炭化物を有しない。
耐摩耗性合金は耐摩耗特性を得るために多量の析
出物、特に炭化物に依存しなけばならない。 過去、コバルト基合金を改良するために研究が
行われてきた。コバルト基超合金のパイオニヤ的
発明は、エルウツド・ヘインズの米国特許第
873745号(1907年12月17日)、およびこれに続く
彼の米国特許第1057423号、第1057828号および第
1150113号に記載されている。こらの合金は、一
般に切削工具、道具類および同様な器具類に使用
されていた。後になつて、コバルト基合金はオー
ステナル・ラボラトリーズによつて現在ハウメデ
イカの商標ヴイタリウム(VITALLIUM とし
て修されて、米国特許第1958446号、第2135600号
および第4514359号に教示さるような鋳造義歯と
して使用され、また米国特許第2381459号に教示
されるようにガスタービンエンジンの構成要素と
して使用されるようになつた。 鍛造または鋳造コバルト基合金は米国特許第
2704250号に記載さている。アロイ(Alloy)25
として当該技術分野で知られているこの合金は、
適当な耐腐蝕性を有するが、耐摩耗(腐蝕すなわ
ちエロージヨン)性が比較的小さい。米国特許第
3865585号および米国特許第3728495号は、歯科補
綴物として使用される高窒素および高炭素含有量
の無ニツケル合金を開示している。米国特許第
2486576号はコバルト基合金の新規な熱処理方法
に関係している。これには、Mn、NiおよびMo
を含む幾つかのコバルト・クロム合金が開示され
ている。米国特許第3237441号は、管圧延機のプ
ラグとして使用されるコバルト基合金を開示して
いる。この合金は高い炭素含有量を有し、窒素を
含まない。フアイザー・ホスピタル・プロダク
ツ・グループInc.は、最近になつて前記商標ヴイ
タリウム合金の改良を行なつた。この合金は、ー
ロツパ特許願第0−195513号に対応する米国特許
第4714468号、米国特許第4668290号および米国特
許第4631290号に開示されるような酸化物分散法
によつて作られている。 勿論、上述の特許は過去75年に亘るコバルト基
合金の広範な研究と開発の極く一部にしか過ぎな
い。それぞれの発明は、強度、耐腐蝕および(ま
たは)耐摩耗特性における制限された数の技術的
特性の改良を与えるものである。現在の工業界に
おいては、更に大きな強度を有し、更に過酷な腐
蝕および摩耗条件にて作動可能な合金に対する緊
急な需要がある。 現在の技術において、上述のような種々異なる
特性の全て、すなわち強度、耐腐蝕および耐摩耗
性の特別な組合せを有する単一合金は存在しな
い。 従つて、本発明の主目的は、大きな強度および
優れた耐腐蝕性と耐摩耗性を有する耐腐蝕、耐摩
耗性コバルト基合金を提供することである。 本発明の他の目的は、市場競争可能な費用で容
易に製造出来る耐腐蝕、耐摩耗性コバルト基合金
を提供することである。 本発明の更に他の目的は、高価な戦略的金属、
すなわちコロンビウム(すなわちNb)、Taおよ
び同種の金属を最小限量しか含まない耐腐蝕、耐
摩耗性コバルト基合金を提供することである。 課題を解決するための手段 この目的の下で提案される本発明の耐腐蝕、耐
摩耗性コバルト基合金は、実質的に、Cr22〜30
%、Ni4〜16%、Mo3〜10%、Si0.05〜2.0%、
Mo0.05〜2.0%、炭素と窒素の合計量が0.06〜
0.20%である炭素0.02〜0.11%および窒素0.03〜
0.12%、残部としてのCoおよび不純物から成る
(数字はいずも重量%)。ここに示された成分元素
は必須であるが、この他に複数の選択成分元素を
含み得る。すなわち、前記成分に加えて、7%以
下のFe、5%以下のW(タングステン)、3%以
下のCu、0.015%以下のB(硼素)、および8%以
下の炭化物形成元素(Hf、Nb、Ta、Ti、Vを
包含する)を含むコバルト基合金も本発明の対象
である。本発明合金の一推奨例は、Cr25.5%、
Ni8.5%、Fe3.0%、Mo5.0%、W2.0%、Si0.4%、
Mn0.75%、炭素0.06%、窒素0.08%、残部として
のCoおよび不純物から成るコバルト基合金であ
る。 本発明合金の必須成分は、Co、Cr、Ni、Mo、
Si、Mn、炭素(C)、窒素(N)であり、こらの元素が
添加される理由および所定含有量が選択される理
由は後でも説明されるが、概略以下のとおりであ
る。 Coは、本発明合金の基体元素であり、当業者
に知られているように、高い強度と良好な摩耗特
性を合金に付与する。Coが有効であるためには、
合金中の20%を超えていなければならない。しか
しながら、約70%を超えると、所望の改善された
特性を得るために十分な量の他の合金元素が存在
することを妨げることになる。 Crは、合金に強さを与えるという通常の役目
の他に、酸化雰囲気中における耐蝕性をえる。約
22%未満のCrは、多くの産業上の用途において
十分有効ではなく、一方、Cr量が約30%を超え
ると、合金強度が高くなり過ぎて所望形状への加
工が難しくなる。特性上の最適バランスを得るた
めには、含有量24〜27%が好適である。 Niは、本発明合金中に約4%〜約16%含まれ、
合金の機械的、物理的特性の他に、合金製造上の
処理特性を改善する。とりわけNiは、耐腐蝕性、
耐摩耗性を合金に付与する上で有効である。 Moは、本発明合金中に3%〜約10%含まれ、
還元性酸に対する抵抗力を合金に付与する。Mo
とWは、多くの合金系で相互交換可能であること
が知られているが、このことは本発明合金でも部
分的に正しい。「Mo+W」量は最大15%にする
ことができるが、本発明では、WよりもMoの方
がより有効であると見込まれる。 炭素は、合金に強さを与えるという通常の役目
は勿論のこと、腐蝕抵抗を与えるために、本発明
合金に必須である。約0.02%未満の炭素は、多く
の産業上の用途において十分有効でないと見込ま
れ、炭素量が約0.11%を超えると、合金強度が高
くなり過ぎて所望形状への加工が困難になる。最
適バランス特性を得るための好適量は0.04〜0.08
%である。窒素は、本発明合金に必須であり、合
金に強さを与えるという通常の役目は勿論のこ
と、合金に耐点蝕性(ピツチングに対する抵抗
性)を付与するために必要である。約0.03%未満
の窒素は十分有効ではなく、一方0.12%を超える
と割れを惹起する。炭素および窒素は、それらの
合計(C+N)で0.06〜0.20%量、合金中に含ま
れる。 SiおよびMnは、共に、合金製造過程で脱酸剤
として使われ、製造される合金中に通常少なくと
も0.05%存在する。しかしながら、そのいずれか
が2%を超えると、延性、その他の合金の物理的
特性が損なわれる。 次に、選択元素について説明する。 Feは、本発明合金を製造する際に使用される
ことが多いNiおよびCoスクラツプ中に含まれる
ために合金中に入つてくる普通の不純物である。
好ましいFe量は、少なくて2〜4%程度である
が、本発明の有効性を損なうことなく最大約7%
まで許容される。 Wは必須ではないが、良好な強化元素であり、
NiおよびCoスクラツプ中に含まれることが多い。
Wが存在する場合には、加熱状態での耐蝕性が損
なわれないように、約5%を超えてはならない。 Cuは必須ではないが、本発明合金を作る際に
使用されることが多いNiおよびCoスクラツプ中
の不純物である。Cu量は低いほど実用的である
が、本発明の有効性を損なうことなく最大約3%
まで許容される。 硼素(B)は必須ではないが、本発明合金中に少量
存在してもよく、当該技術分野で公知の或る利点
を得るために、痕跡含有量約0.001%程度から最
大約0.015%を含むことができる。約0.001%未満
の硼素は合金強化に有効でなく、また約0.015%
を超えると脆化を起こす。 V、Nb(コロンビウムすなわちニオブ)、Ta、
Hf、Ti等は必須ではないが、溶融体(溶湯)内
に過剰含有量で存在し得る炭素および(または)
窒素と結合するように所謂「炭化物形成元素」と
して合計量8%以下、望ましくは5%未満で存在
できる。 以上、本発明合金の特徴、および本発明合金中
に各成分元素が含まれる理由について説明した
が、添付の表1に本発明合金の組成上の詳細な特
徴が示されている。 その後のデータは、Co−Cr−Mo−W合金の特
定の範囲内で、当該技術分野にて予期されなかつ
たような改良を与えるようにそれぞれ効果的に調
節された炭素および窒素の臨界的な組合せを示し
ている。本発明合金は、改善された耐腐蝕性とキ
ヤビテーシヨン腐蝕(すなわちエロージヨン)
(*注:キヤビテーシヨン腐蝕は、摩耗現象の一
形態である)に対する改善された抵抗力を特徴と
している。これらの特徴は、現在の技術における
単一のコバルト基合金において通常見出されな
い。 実施例 点蝕試験 点蝕(ピツチング)に対する抵抗力を評価する
ために全ての試験合金がASTM G31法によるグ
リーン・デス(Green Death)(7v/oH2SO4
3v/oHC1+1w/oFeC13+1w/oCuCl2)内に浸
漬された。比較の目的で合金6B、21及び25
もまた試験された。 各合金に対して、臨界的な点蝕温度(すなわち
24時間の試験期間内で点蝕が生ずる最低温度)が
数種の温度における繰返し試験によつて決定され
た。沸騰温度以上の温度を得るためにオートクレ
ーブが使用された。各合金の2つの試料が、それ
ぞれの温度で試験された。 試験の後で、双眼顕微鏡を使用して試料が検査
された。1つの試料上の僅か1つの点蝕部分の存
在も不良であると結論づけた。 応力腐蝕割れ試験 試験合金、および合金6B、21,25の応力
腐蝕割れに対する感受性が、ASTM標準G30に
記載された方法に従つて45%および30%塩化マグ
ネシウムの沸騰溶液内で試験を行うことによつて
決定された。U形曲げ試料に応力を与える2段階
の方法が使用され、全ての試料は厚さ3.175mm
(0.125インチ)の焼鈍材料で作成された。 各材料につき3つの試料が2つの媒質のそれぞ
れの中で試験された。こらの試料の検査は、特定
の時間間隔(1,6,24,168,336,504,672,
840,1008時間)で行われた。 キヤビテーシヨン腐蝕試験 材料のキヤビテーシヨン腐蝕(すなわち、エロ
ージヨン)に対する抵抗力を決定するために
ASTM標準G32に記載されている振動キヤビテ
ーシヨン腐蝕試験が使用された。実際には、試験
装置はトランスデユーサー(振動源)と、振動を
増幅するためのテーパーを付さた円筒形部材と、
内部に試験液が保持された温度制御容器とを含ん
でいた。 厚さ19.05mm(0.75インチ)の焼鈍された板か
ら作成された試料は直径が14.0mmで6.4mmのねじ
を付されたシヤンクを有する円筒形締め金具とし
て附形され、試験の目的で、テーパーを有する円
筒の端部のねじを付された保持部内にねじ込まれ
た。幾つかの試料は、蒸留水(15.6℃(60〓)の
温度に保持)内で20KHzの周波数及び0.051mm
(2mil)の振幅で48時間試験され、他の試料は96
時間試験され、重量損失の測定が24時間の間隔で
行われた。試験材料の密度を別個に測定すること
によつて腐蝕の平均深さが計算された。それぞれ
の合金につき、2つの試料が試験された。 本発明の合金が、表2に記載されているような
商業的に公知のコバルト合金と共に試験された。
約80年間、エルウツド・ヘインズの合金6Bは顕
著な耐摩耗および比較的低い耐腐蝕を有する公知
のコバルト基合金であつた。ヘインズ・インター
ナシヨナル・インコーポレーテツドによつて登録
商標HAYNS にて市販されていた合金21お
よび25はかなり良好な耐腐蝕性または比較的低
い耐摩耗性を有する公知のコバルト基合金であ
る。登録商標HASTELLOY にてヘインズ・イ
ンターナシヨナル・インコーポレーテツドによつ
て市販されているニツケル基合金C−22は、点
蝕に対する抵抗力に関して特によく知られてい
る。 表3は、表2に記載された公知の合金と共に試
験を行うために作成された7つの試験合金の組成
を示している。 各種試験のための試験片が、該合金について極
く普通の方法で作成された。これらの合金は、真
空誘導法によつて50ポンドの被加熱材として溶解
され、次にエレクトロスラグ再溶解(ESR)さ
れた。このESR生成物は鍛造され、次に1204.4℃
(2200〓)にて19.05mm(3/4インチ)の板に熱間
圧廷され、最後に溶体化焼鈍された。焼鈍された
19.05mm(3/4インチ)の板の半分が、更に1204.4
℃(2200〓)にて3.18mm(1/8インチ)のシート
に熱間圧廷され、次に溶液焼鈍された。キヤビテ
ーシヨン腐蝕試験が、この19.05mm(3/4インチ)
の板について行われ、他の全ての試験が3.18mm
(1/8インチ)のシートについて行われた。 試験合金の溶解、鋳造および処理の容易性は、
本発明の合金が鋳造製品、鍛練製品(シート、
管、ワイヤー等)、粉末金属(焼結、溶射等)、溶
接材料および同様のものの形態に容易に作られ得
ることを明らかに示唆している。 表1の組成はコバルトおよび残部としての不純
物を含んでいる。この種のコバルト合金の製造に
おいては、多くの供給源からの不純物が最終製品
に見出される。これらの所謂「不純物」は必ずし
も常に有害ではなく、若干のものは実際上有利ま
たは作用が無害である。 若干の「不純物」は、或る処理工程から生ずる
残留元素として存在するか、または投入材料内に
偶然存在するか、または当該技術分野で知られて
いる利点のために慎重に添加されることが出来る
が、これらのものは、例えばCa、Mg、V(バナ
ジウム)、Ti、Al、Zr、Mn、希土類金属(Ce、
La、Y(イツトリウム)および同種のもの)であ
る。 当該技術分野で公知であるが、或る種の元素
(V、Nb(コロンビウムすなわちニオブ)、Ta、
Hf、Tiおよび同種のもの)は、溶融体(溶湯)
内に過剰含有量で存在し得る炭素および(また
は)窒素と結合するように所謂「炭化物形成元
素」として合計量8%以下、望ましくは5%未満
で存在できる。 MnおよびSiは、共に、合金製造過程で脱酸剤
として使われ、通常、製造された合金中に少なく
とも0.05%存在する。しかしながら、そのいずれ
かが2%を超えると、延性、その他の合金の物理
的特性が損なわれる。 MoおよびW(タングステン)が多くの合金系
で相互交換可能であることは当該技術分野で公知
である。本発明合金でも、これらの元素は相互交
換可能であるが、一部分のみである。経済的な利
点、および還元性酸に対する抵抗力をこの種の合
金に与える上でより有効であるということが見い
出された事実に鑑み、Moが好適である。かくし
て、最良の経済的および技術的利点を得るため
に、Moは、本発明合金中に3%以上、約10%以
下存在しなければならない。当該技術分野におい
ては、 Mo≒W/2で表されるMoとWの原子量差が
あるために、組成の調節を行わなければならない
ことが知られている。例えば、Mo6.0%に対する
等価物を得るためには、5%のMoと、2.0%のW
を含むことが必要である。MoとWは互換性があ
るために、本発明合金では、「Mo+W」量を最
大15%にすることができる。当該技術分野では、
いずれの理由であれ、ニツケル合金においてMo
が望ましく、コバルト合金においてWが望ましい
ことが、一般に見い出されている。しかし、これ
とは対照的に、本発明コバルト合金では、Wより
もMoの方が有力であるとして望まれる。Wは必
須ではないが、それが良好な強化元素であるため
に、NiおよびCoスクラツプ中に含まれることが
多い。Wが存在する場合には、加熱状態での耐蝕
性が損なわれないように、約5%を超えてはなら
ない。 硼素(B)は、本発明合金中に少量存在してもよい
が、当該技術分野で公知の或る利点を得るため
に、痕跡含有量約0.001%程度から最大約0.015%
を含むことができる。約0.001%未満の硼素は合
金強化に有効でなく、また約0.015%を超えると
脆化を起こす。 Crは、合金に強さを与えるという通常の役目
の他に、酸化雰囲気中における耐蝕性を与えるた
めに、本発明合金中に存在しなければならない。
約22%未満のCrは、多くの産業上の用途におい
て十分有効ではないと考える。一方、Cr量が約
30%を超えると、合金強度が高くなり過ぎて所望
形状への加工が難しくなる。特性上の最適バラン
スを得るためには、含有量24〜27%が好ましい。
Cuは、本合金を作る際に使用されることが多い
Ni、Coスクラツプ中の不純物である。Cu量は低
いほど実用的であるが、本発明の有効性を損なう
ことなく最大約3%まで許容される。 Feは、本発明合金を製造する際に使用される
ことが多いNiおよびCoスクラツプ中に含まれる
普通の不純物である。好ましいFe量は、少なく
て2〜4%程度であるが、本発明の有効性を損な
うことなく最高約7%まで許容される。 Niは、所望の技術的特性の価値のある組合せ
を得るために本発明の合金に存在しなくてはなら
ない。Niにより合金の機械的、物理的および処
理特性が改善される。Ni含有量は、或る特定の
使用上の要求に関係して約4〜約16%の範囲で変
化できる。例えば、約7〜10%および望ましくは
約8.5%量のNiは、顕著な耐腐蝕性および耐摩耗
性を、キヤビテーシヨン腐蝕、「グリーン・デス」
点蝕に対する抵抗力、および溶融域亀裂に対する
抵抗力と共に得させる。本明細書に示された試験
データが示すように、これは種々の予期されない
優れた特性の組合せである。当該分野の技術は、
通常、これらの特性が一般的に相互に排他的であ
ることを示している。 本発明の重要な点は、或る範囲内の炭素と窒素
の組合せがCo−Cr−Mo合金の耐腐蝕性を著しく
向上させ、また炭素と窒素を含むこれらの材料
の、キヤビテーシヨン腐蝕に対する抵抗力が、多
量の析出炭化物を含むコバルト合金の特性とほど
等しいことを見出したことである。 炭素は、合金に強さを与えるという通常の機能
を有することは勿論のこと、腐蝕抵抗を与えるた
めに、本発明合金中に存在しなければならない。
約0.02%未満の炭素は、多くの産業上の用途にお
いて十分有効でないように思われ、炭素量が約
0.11%を超えると、合金強度が高くなり過ぎて所
望形状への加工が困難になる。最適バランス特性
を得るための好適量は0.04〜0.08%である。窒素
は、本発明において重要元素であり、合金に強さ
を与えるという通常の機能を有することは勿論の
こと、合金に耐点蝕性(ピツチングに対する抵抗
性)を付与するために必要である。約0.03%未満
の窒素は十分有効ではなく、一方0.12%を超える
と割れを惹起する。 このような知見に到る過程において、種々の炭
素および窒素含有量の幾つかの試験合金が溶解さ
れ、鍛造シートおよび板に加工処理され、試験さ
れた。これらの合金が表3に列挙されている。合
金46において、炭素および窒素は出来るだけ低
く保持された。合金48および49においてはこ
れらの2つの元素は、互いに無関係に固溶限界に
近いと考えられるレベルまで増加された(これら
の限界を超えて添加することは著しい析出を生じ
させ、このことが耐腐蝕性の点で有害であると考
えられていた)。最後に、合金89,90および
91において、炭素および窒素は、その組合せに
より、処理を容易にし(0.19重量%の窒素は処理
の間に亀裂の問題を生ずることが見出されてい
る)、溶接の間の鋭敏化を制限するようなレベル
で添加された。合金92は過剰の「窒素+炭素」
を含んでいた。 公知のコバルト合金6B、21および25もま
た比較のために試験された。 表4、表5は炭素と窒素の組合せによつて得ら
れる、腐蝕抵抗力における改善の度合が示されて
いる。応力腐蝕割れに対する抵抗力(表4)に関
しては、溶解可能の範囲内の炭素含有量の増加に
よる改善が予想された。何故なら、このことがコ
バルトの面心立方晶系を安定化させ、これがまた
積層欠陥エネルギー(stacking fault energy)
を増大させ、従つて粒内破壊に対する抵抗を増大
させることが期待されるからである。しかし、炭
素の役割は更に複雑であることが見出されてい
る。何故なら、合金46(低炭素と窒素)の早い
破壊が現実に粒界破壊だからである。また、予期
しなかつたことは、窒素の有効な影響力と炭素と
窒素の組合せの強い影響力であつた(0.19重量%
の組合された炭素および窒素のレベルが、低炭素
で0.19重量%の窒素の含有量よりも遥かに有効で
あつた)。従つて、本発明の要点は、実質的に等
しい含有量で存在する炭素および窒素の臨界性に
ある。 耐点蝕性に関しては、Ni−Cr−Mo合金による
作業に基づいて、窒素の増加による若干の改善が
予期された。しかし、この合金系における炭素の
有効な影響力、および炭素と窒素の組合せの有利
な効果が予期された。 コバルト基合金のキヤビテーシヨン腐蝕(すな
わちエロージヨン)に関する従来の情報は、溶解
可能の範囲内で、炭素が積層欠陥エネルギーに対
する影響によつて有害であることを示唆していた
(耐キヤビテーシヨン腐蝕抵抗に対する要求条件
は、マイクロ組織的な意味で耐応力腐蝕割れ抵抗
に対する要求条件とは反対である)。溶解範囲を
超えると、炭素は最大約0.25重量%までは有利で
あつて、概ね0.25〜1.4重量%の範囲では比較的
無害である。窒素の効果はこれまで知られていな
かつた。 表6から明らかなように、耐キヤビテーシヨン
腐蝕抵抗に対する炭素の予期されなかつた有効な
影響力が、本発明合金を開発する過程で得られた
(合金46および48を比較して)。さらに、48
(0.06重量%炭素を含む)の抵抗力は、合金6B
(約1.1重量%炭素を含む)の抵抗力にほぼ等し
い。窒素のみの有効な影響力、および炭素と組合
せた影響力もまた予期されていなかつた。 合金89および90の試験結果を比較すると、面心
立方晶系組織を有するCoの公知の安定化物であ
るNiが、5.3〜9.8重量%の範囲では、特性に対す
る強力な影響力を有しないことが確認され得る。 表2にその組成が示されている、比較用標準コ
バルト合金に関しては、合金6Bおよび21が、
キヤビテーシヨン腐蝕に対して非常に抵抗力が大
きいけれども、本発明の合金よりも腐蝕抵抗が遥
かに小さいことが明らかである。反対に、合金2
5は良好な腐蝕特性を有するが、キヤビテーシヨ
ン腐蝕に対する抵抗力が小さい。本発明の合金に
おいてのみ、組合せによつて腐蝕およキヤビテー
シヨン腐蝕(すなわち、エロージヨン)の両者に
対する良好な抵抗力が得られる。 湿式腐蝕試験が表8に示されるように選択され
た合金について行われた。この試験は、
ASTMG31標準試験手順によつて行われた。そ
の結果は、本発明の合金の湿潤腐蝕抵抗が、C−
22合金を除いて全般的に従来合金よりも明らか
に優れていることを示している。しかし、C−2
2合金は適当なキヤビテーシヨン腐蝕抵抗を有し
ていない。合金92は良好な腐蝕抵抗を有する
が、この合金もまたキヤビテーシヨン腐蝕抵抗が
十分でない。沸騰酸に対する本発明合金の腐蝕抵
抗が、本発明の特徴を有しないコバルト基合金25
よりも優れていることに留意すべきである。 当業者には、特別の実施例に関連して本明細書
に示された本発明の新規な原理が、本発明の他の
各種の修正および応用面を裏付けるものであるこ
とは明らかである。従つて、特許請求の範囲を解
釈するに当たつては、本明細書に示された特定の
例に限定されるべきでないことに留意すべきであ
る。
【表】
【表】
【表】
【表】 *:表示の値よりも小さいことを示す
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】 * 本発明合金
【表】 発明の効果 以上の説明から明らかなように、表1に示され
たような本発明組成によつて、高い強度、優れた
腐蝕抵抗および摩耗抵抗を有する耐腐蝕、耐摩耗
性コバルト基合金が提供される。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 実質的に、重量%で、Cr22〜30%、Ni4〜16
    %、Mo3〜10%、Si0.05〜2.0%、Mn0.05〜2.0
    %、合計量0.06〜0.20%の炭素0.02〜0.11%およ
    び窒素0.03〜0.12%、残部としてのCoおよび不純
    物から成る耐腐食、耐摩耗性コバルト基合金。 2 Fe7%以下、W(タングステン)5%以下、
    Cu3%以下、B(硼素)0.015%以下、およびHf、
    Nb、Ta、Ti、Vを包含する炭化物形成元素8%
    以下を、更に含む請求項1に記載の耐腐食、耐摩
    耗性コバルト基合金。 3 重量%で、Cr25.5%、Ni8.5%、Fe3.0%、
    Mo5.0%、W(タングステン)2.0%、Si0.4%、
    Mn0.75%、炭素0.06%、窒素0.08%、残部として
    のCoおよび不純物から成る耐腐食、耐摩耗性コ
    バルト基合金。
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