JPH08291355A - Ｃｒ基耐熱合金 - Google Patents
Ｃｒ基耐熱合金Info
- Publication number
- JPH08291355A JPH08291355A JP17772695A JP17772695A JPH08291355A JP H08291355 A JPH08291355 A JP H08291355A JP 17772695 A JP17772695 A JP 17772695A JP 17772695 A JP17772695 A JP 17772695A JP H08291355 A JPH08291355 A JP H08291355A
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- Japan
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- strength
- resistant alloy
- heat resistant
- base heat
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- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加熱炉内の被加熱鋼材支持部材（スキッドボ
タン）等、超高温下で強度、延性および耐食性が必要な
部材に使用される高温強度に優れたCr基耐熱合金を提供
する。 【解決手段】 質量％で、 Cr:95％超え、 N:0.1〜2.0
％を含有し、残部Fe、NiおよびCoの一種または二種以上
と不可避的不純物からなる高温強度に優れるCr基耐熱合
金である。また、さらに化学成分として、Ti、Al、Zr、
Nb、B 、V の内の一種または二種以上を合計で 0.3％以
上含有する高温強度に優れるCr基耐熱合金である。
タン）等、超高温下で強度、延性および耐食性が必要な
部材に使用される高温強度に優れたCr基耐熱合金を提供
する。 【解決手段】 質量％で、 Cr:95％超え、 N:0.1〜2.0
％を含有し、残部Fe、NiおよびCoの一種または二種以上
と不可避的不純物からなる高温強度に優れるCr基耐熱合
金である。また、さらに化学成分として、Ti、Al、Zr、
Nb、B 、V の内の一種または二種以上を合計で 0.3％以
上含有する高温強度に優れるCr基耐熱合金である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱炉内の被加熱
鋼材支持部材（スキッドボタン）等、超高温下で強度、
延性および耐食性が必要な部材に使用されるCr基耐熱合
金に属するものである。
鋼材支持部材（スキッドボタン）等、超高温下で強度、
延性および耐食性が必要な部材に使用されるCr基耐熱合
金に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、スキッドボタンには高Cr高Ni鋼や
高Cr高Mo鋼が使用されてきたが、加熱炉内温度の上昇お
よびスキッドマークの低減の必要により、近年ではセラ
ミックスの使用も検討されるようになっている。しか
し、セラミックスは高温強度の点では非常に優れている
ものの、本質的に脆性破壊を生じやすく、それが問題と
なって広く使用されるには至っていない。
高Cr高Mo鋼が使用されてきたが、加熱炉内温度の上昇お
よびスキッドマークの低減の必要により、近年ではセラ
ミックスの使用も検討されるようになっている。しか
し、セラミックスは高温強度の点では非常に優れている
ものの、本質的に脆性破壊を生じやすく、それが問題と
なって広く使用されるには至っていない。
【０００３】そこで最近では、特開平4-301048号公報お
よび特開平4-301049号公報に開示してあるようにスキッ
ドボタンに必要とされる延性があって、かつ高温強度に
優れた合金として、Cr基合金が開発されている。このCr
基合金は金属材料の中では、高耐食性を有し、かつ非常
に高融点であるため高温強度が高いが、セラミックスと
比較するとまだ十分な強度を有しているとはいえない状
況にある。
よび特開平4-301049号公報に開示してあるようにスキッ
ドボタンに必要とされる延性があって、かつ高温強度に
優れた合金として、Cr基合金が開発されている。このCr
基合金は金属材料の中では、高耐食性を有し、かつ非常
に高融点であるため高温強度が高いが、セラミックスと
比較するとまだ十分な強度を有しているとはいえない状
況にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解決するためになされたもので、高温強度に
優れたより長寿命のスキッドボタン用Cr基耐熱合金を提
供することを目的とする。
な問題点を解決するためになされたもので、高温強度に
優れたより長寿命のスキッドボタン用Cr基耐熱合金を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、質量％
で、 Cr:95％超え、 N:0.1〜2.0 ％を含有し、残部Fe、
NiおよびCoの一種または二種以上と不可避的不純物から
なる高温強度に優れるCr基耐熱合金である。
で、 Cr:95％超え、 N:0.1〜2.0 ％を含有し、残部Fe、
NiおよびCoの一種または二種以上と不可避的不純物から
なる高温強度に優れるCr基耐熱合金である。
【０００６】さらに、上記Cr基耐熱合金に、安定な窒化
物形成元素であるTi、Al、Zr、Nb、B 、V の内の一種ま
たは二種以上を合計で 0.3％以上含有する高温強度に優
れるCr基耐熱合金である。
物形成元素であるTi、Al、Zr、Nb、B 、V の内の一種ま
たは二種以上を合計で 0.3％以上含有する高温強度に優
れるCr基耐熱合金である。
【０００７】以下に、本発明の成分範囲限定理由につい
て説明する。Crは、耐熱合金の基本成分として必要であ
り、本発明では高温強度向上のためにCr含有量は95％超
えとした。
て説明する。Crは、耐熱合金の基本成分として必要であ
り、本発明では高温強度向上のためにCr含有量は95％超
えとした。
【０００８】N は、Cr基合金の強度を向上させる元素と
して非常に有効である。これはN の窒化クロムによる析
出強化によるものであるが、N 含有量が 0.1％未満では
強度向上の効果は小さく、また 2.0％を超えると延性低
下によりスキッドボタンとして使用不可能となる。した
がって、N 含有量は 0.1〜2.0 ％の範囲に限定する。
して非常に有効である。これはN の窒化クロムによる析
出強化によるものであるが、N 含有量が 0.1％未満では
強度向上の効果は小さく、また 2.0％を超えると延性低
下によりスキッドボタンとして使用不可能となる。した
がって、N 含有量は 0.1〜2.0 ％の範囲に限定する。
【０００９】なお、N の添加は次の方法で行う。溶解・
鋳造プロセスの場合は、 溶解・鋳造雰囲気中の窒素
を溶湯中に溶かし込む方法、 窒化物の粉末を溶湯中
に添加する方法、 とを併用する方法で行う。
鋳造プロセスの場合は、 溶解・鋳造雰囲気中の窒素
を溶湯中に溶かし込む方法、 窒化物の粉末を溶湯中
に添加する方法、 とを併用する方法で行う。
【００１０】粉末焼結プロセスの場合は、 Cr合金粉
末を窒化させる方法、 窒化物粉末をCr合金粉末と混
合して焼結する方法で行う。
末を窒化させる方法、 窒化物粉末をCr合金粉末と混
合して焼結する方法で行う。
【００１１】Ti、Al、Zr、Nb、B 、V は、安定な窒化物
形成元素で、これらをN と同時に添加すると安定な窒化
物を微細に析出し、結晶粒の粗大化を抑制することがで
きる。このために、Ti、Al、Zr、Nb、B 、V の内の一種
または二種以上を合計で 0.3％以上含有させる。含有量
を 0.3％以上に限定した理由は、 0.3％未満では結晶粒
の粗大化抑制効果が現れないからである。
形成元素で、これらをN と同時に添加すると安定な窒化
物を微細に析出し、結晶粒の粗大化を抑制することがで
きる。このために、Ti、Al、Zr、Nb、B 、V の内の一種
または二種以上を合計で 0.3％以上含有させる。含有量
を 0.3％以上に限定した理由は、 0.3％未満では結晶粒
の粗大化抑制効果が現れないからである。
【００１２】さらに、Fe、NiおよびCoの一種または二種
以上を含有することにより、Cr基合金の耐酸化性および
耐窒化性が確保できる。したがって、本発明では残部と
してFe、NiおよびCoの一種または二種以上を添加する。
また、不可避的不純物としては、N の添加時に使用され
る窒化物粉末中の金属元素、例えば TiN粉末中のTiも含
まれる。
以上を含有することにより、Cr基合金の耐酸化性および
耐窒化性が確保できる。したがって、本発明では残部と
してFe、NiおよびCoの一種または二種以上を添加する。
また、不可避的不純物としては、N の添加時に使用され
る窒化物粉末中の金属元素、例えば TiN粉末中のTiも含
まれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のCr基耐熱合金は、Cr含有
量が95％超えでかつN を添加することにより、従来のス
キッドボタン用Cr基合金と比較して、高温強度が画期的
に向上した。また、本発明のCr基耐熱合金は溶解・鋳造
プロセスあるいは粉末焼結プロセスによって製造され
る。
量が95％超えでかつN を添加することにより、従来のス
キッドボタン用Cr基合金と比較して、高温強度が画期的
に向上した。また、本発明のCr基耐熱合金は溶解・鋳造
プロセスあるいは粉末焼結プロセスによって製造され
る。
【００１４】
【実施例】本発明の具体例を以下に示す。供試合金は、
溶解・鋳造プロセスで製造したCr基合金で、化学組成を
表１に示す。これらのCr基合金について、圧縮クリープ
試験、高温引張試験、高温酸化試験、高温腐食試験およ
びビッカース硬さ試験を行った。高温腐食試験は製鋼工
程の連続鋳造作業で使用するフラックスを塗布して行っ
た。これはスラブ表面に付着したフラックスがスキッド
ボタンの腐食を引き起こすからである。それぞれの試験
条件は下記の通りである。また、各試験結果を表２に示
す。
溶解・鋳造プロセスで製造したCr基合金で、化学組成を
表１に示す。これらのCr基合金について、圧縮クリープ
試験、高温引張試験、高温酸化試験、高温腐食試験およ
びビッカース硬さ試験を行った。高温腐食試験は製鋼工
程の連続鋳造作業で使用するフラックスを塗布して行っ
た。これはスラブ表面に付着したフラックスがスキッド
ボタンの腐食を引き起こすからである。それぞれの試験
条件は下記の通りである。また、各試験結果を表２に示
す。
【００１５】 圧縮クリープ試験 温度：1300℃、応力：4MPa、時間：8h 高温引張試験 温度：1300℃、ひずみ速度：10-3 s-1 高温酸化試験 温度：1300℃、時間：24h 高温腐食試験 温度：1300℃、フラックス塗布試験、時間：24h ビッカース硬さ試験 室温で硬さ測定
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】表２から明らかなように、Crを95％超え、
かつN を含有する本発明例では、クリープ強度が画期的
に向上している。また、Cr含有量が多いほどクリープ強
度が向上し、さらにビッカース硬さが小さくなることか
ら機械加工性が大幅に改善される。しかし、比較例の N
o.１、２に示すように、Cr含有量が多くてもN 無添加の
場合はクリープ強度が不十分である。また、N と同時に
安定な窒化物形成元素を含有する本発明例の No.16〜22
は、さらにクリープ強度が向上している。
かつN を含有する本発明例では、クリープ強度が画期的
に向上している。また、Cr含有量が多いほどクリープ強
度が向上し、さらにビッカース硬さが小さくなることか
ら機械加工性が大幅に改善される。しかし、比較例の N
o.１、２に示すように、Cr含有量が多くてもN 無添加の
場合はクリープ強度が不十分である。また、N と同時に
安定な窒化物形成元素を含有する本発明例の No.16〜22
は、さらにクリープ強度が向上している。
【００１９】N 添加はその添加量が増加するにつれて、
クリープ強度は向上するが、同時に硬さを増加させ機械
加工性を悪化させるので、N の添加量は両者のバランス
で決定する。
クリープ強度は向上するが、同時に硬さを増加させ機械
加工性を悪化させるので、N の添加量は両者のバランス
で決定する。
【００２０】高温引張り伸びについては、セラミックス
とは異なって、本発明例のCr基耐熱合金はいずれも10％
以上の伸びを有しており、高い延性を有していることが
わかる。
とは異なって、本発明例のCr基耐熱合金はいずれも10％
以上の伸びを有しており、高い延性を有していることが
わかる。
【００２１】高温酸化および高温腐食は、Ni、Coおよび
Feの含有量にも依存するが、主にCr含有量に依存し、Cr
含有量が多いほど悪くなる傾向が認められるが、本発明
例はスキッドボタンとしては問題ないレベルにある。
Feの含有量にも依存するが、主にCr含有量に依存し、Cr
含有量が多いほど悪くなる傾向が認められるが、本発明
例はスキッドボタンとしては問題ないレベルにある。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によれば高温強度の向上によりスキッドボタンの
寿命を延ばし、加熱炉のランニングコストを低減するこ
とができた。また、スキッドボタン以外の超高温下で強
度、延性および耐食性が同時に要求される部材、例えば
焼却炉、溶融旋回炉等の耐火煉瓦の代替部材にも使用す
ることができる。
本発明によれば高温強度の向上によりスキッドボタンの
寿命を延ばし、加熱炉のランニングコストを低減するこ
とができた。また、スキッドボタン以外の超高温下で強
度、延性および耐食性が同時に要求される部材、例えば
焼却炉、溶融旋回炉等の耐火煉瓦の代替部材にも使用す
ることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 質量％で、 Cr:95％超え、 N:0.1〜2.0
％を含有し、残部Fe、NiおよびCoの一種または二種以上
と不可避的不純物からなる高温強度に優れることを特徴
とするCr基耐熱合金。 - 【請求項２】 質量％で、 Cr:95％超え、 N:0.1〜2.0
％を含有し、さらにTi、Al、Zr、Nb、B 、V の内の一種
または二種以上を合計で 0.3％以上含有し、残部Fe、Ni
およびCoの一種または二種以上と不可避的不純物からな
る高温強度に優れることを特徴とするCr基耐熱合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17772695A JP3207082B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-07-13 | Ｃｒ基耐熱合金 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3220695 | 1995-02-21 | ||
| JP7-32206 | 1995-02-21 | ||
| JP17772695A JP3207082B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-07-13 | Ｃｒ基耐熱合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08291355A true JPH08291355A (ja) | 1996-11-05 |
| JP3207082B2 JP3207082B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=26370743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17772695A Expired - Lifetime JP3207082B2 (ja) | 1995-02-21 | 1995-07-13 | Ｃｒ基耐熱合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3207082B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10718038B2 (en) | 2014-09-29 | 2020-07-21 | Hitachi, Ltd. | Two-phase alloy, product using said two-phase alloy, and method for producing said product |
| CN113444950A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-09-28 | 烟台新钢联冶金科技有限公司 | 一种硅钢高温加热炉用铬基高氮合金垫块及其制备方法 |
| US11180833B2 (en) | 2016-03-30 | 2021-11-23 | Hitachi, Ltd. | Chromium-based two-phase alloy and product using said two-phase alloy |
-
1995
- 1995-07-13 JP JP17772695A patent/JP3207082B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10718038B2 (en) | 2014-09-29 | 2020-07-21 | Hitachi, Ltd. | Two-phase alloy, product using said two-phase alloy, and method for producing said product |
| US11180833B2 (en) | 2016-03-30 | 2021-11-23 | Hitachi, Ltd. | Chromium-based two-phase alloy and product using said two-phase alloy |
| CN113444950A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-09-28 | 烟台新钢联冶金科技有限公司 | 一种硅钢高温加热炉用铬基高氮合金垫块及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3207082B2 (ja) | 2001-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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