JPS583942A - 耐中間温度脆性にすぐれたNi基合金 - Google Patents

耐中間温度脆性にすぐれたNi基合金

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JPS583942A
JPS583942A JP10098181A JP10098181A JPS583942A JP S583942 A JPS583942 A JP S583942A JP 10098181 A JP10098181 A JP 10098181A JP 10098181 A JP10098181 A JP 10098181A JP S583942 A JPS583942 A JP S583942A
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Yoshio Takizawa
与司夫 滝沢
Ichiro Sekine
一郎 関根
Akira Mimura
三村 章
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、冷間加工後または溶接施工後の焼鈍に際し
て、いわゆる焼鈍割れを起しにくい、耐中間温度脆性に
すぐれたN1基合金に関するものである。
一般に、Ni−Mo系合金は、還元性の腐食雰囲気に最
適の耐食合金であり、非酸化性の酸、特に塩酸に対して
はすぐれた耐食性を有する合金として知られておシ、石
油化学関係の塔や槽、熱交換器。
あるいは配管材料として広く使用されている合金の1つ
である。そして、これら装置部品は、曲げや伸管等の冷
間加工および溶接施工を組合せて作られるが、このよう
な加工によって発生した残留歪や残留応力は、その加工
後あるいは中間加工工程において焼鈍を施すことによシ
除去され、その後さらに加工されるかまたは最終製品と
して使用に供されるのが普通であった。しかしながら、
この焼鈍は、通常、1000〜1150℃の温度で数十
分間性なわれるものであるが、この温度に前記合金部品
が昇温される途中、’700〜800℃の温度範囲を通
過するときに、著しい脆化(中間温度脆性)を生じ、こ
のため、高い引張り残留応力の作用の下に割れを発生す
ることが知られていた。
この焼鈍割れは、この合金のもつ1700〜800℃に
おける粒界の結合力の低下と、ちょうどこの温度域[N
o5eをもつ金属間化合物Nj、4Moの析出により、
結晶粒内強度が高くなって硬さが高くなり、伸びが著し
く低下する作用と、冷間加工時または溶接施工時の高い
引張り残留応力との相互作用とによって生ずることから
、従来、このような合金の焼鈍脆化割れの発生を防止す
る手段として、つぎに挙げるような方法が検討されてい
た。
(a)  Ni−Mo系合金のMo含有量の低減により
、金属間化合物Ni4Moの析出を抑制し、700〜8
00℃の温度範囲における硬さを低く抑えることによっ
て、結晶粒界への応力集中を緩和する方法。
(b)  金属間化合物N j、 4 M oの析出に
は、ある程度の時間が必要であることから、昇温速度を
非常に早くして脆性温度領域を急速に通過させることに
よって、Ni4Moの析出が起る前に残留応力を除去し
てしまう方法。
(C)  冷間加工時または溶接施工時に残留応力を残
さないようにするか、あるいは圧縮残留応力のみとなる
ようにする方法。
しかし、Mo含有量を低減させる前記(a)に示す方法
では、N i、 −Mo系合金のすぐれた耐塩酸性を損
うことなく焼鈍脆化割れの発生を防止することが不可能
であり、また前記(b)に示す方法は、対象製品が大き
くなると、工業上その実施が非常に困難となり、さらに
、前記(C)に示す方法では、現実の加工製品において
、あらゆる部位の残留応力をすべて予知することが困難
であシ、これを測定する手段も限られているので、冷間
加工時や溶接施工時に引張り残留応力を残さないような
加工方法を開発することが非常に難しいという理由から
、すべての製品に適用することができないという問題点
があった。
本発明者等は、上述のような観点から、高い引張り残留
応力を有した冷間加工部品または溶接施工部品を、ゆっ
くりとした昇温速度で昇温しで1000℃以上の温度で
焼鈍した場合においても焼鈍割れの発生が起ることのな
い、耐中間温度脆性にすぐれ、かつ耐食性の良好な合金
を得べく、特に、すぐれた耐塩酸性を有するNi−Mo
系合金を基本として、その特性を失うことなく耐中間温
度脆性を向上させるべく研究を重ねた結果、N1−M。
系合金に微量のBを含有させると共に、不可避不純物の
含有量を限定すると、′200〜800℃における結晶
粒界の結合力が強化され、割れの発生が抑制されるとい
う知見を得るに至ったのである。
したがって、この発明は上記知見にもとづいてなされた
ものであって、非酸化性の酸に対してすぐれた耐食性を
有するNi基合金を、 Mo:26〜30%(以下チは重量%とする)、Fe:
 o、o l 〜2.0%、 B:o、oo1〜0.01%、 N〕および不可避不純物:残シ、  5 − で構成するとともに、不可避不純物としてのCr。
Mn、 Co、 Si、 C、P 、およびSの含有量
をそれぞれ、 cr:1.0%以下、 14n:1.0%以下、 CO:1.0%以下、 si:0.1%以下、 C:0.02%以下、 p:o、04%以下、 S : 0.03%以下、 として、すぐれた耐中間温度脆性を付与したことに特徴
を有するものである。
ついで、この発明のN1基合金において、Mo + F
e+B成分の成分組成範囲を上述のように限定し、Cr
。
Mn、 Co、 Si、  C、P 、およびSの不可
避不純物量を上述のように制限した理由を説明する。
(a)  M。
Mo成分には、基金属たるN1中に固溶して、合金の耐
食性、特に耐塩酸性を向上させる作用があり、非酸化性
の酸に対する耐食性にすぐれたN1基合金 6− を構成するために不可欠の元素であるが、その含有量が
26%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
30%を越えて含有させると、合金の熱間加工性および
常温での機械的性質を低下させるようになることから、
その含有量を26〜30チと限定した。
(1))  Fe Fe成分には、合金の熱間加工性および常温での機械的
性質を向上させる作用があるが、その含有、量が0.0
1%未満では前記作用に所望の効果が得られず、特に熱
間加工性に著しく劣る合金しか得ることができ々いが、
一方2.○チを越えて含有させると、合金の耐食性を低
下させるように々ることがら、その含有量を0.01〜
2.0%と限定した。
(C)  B B成分は、合金の結晶粒二界に偏析して、該合金の結晶
粒界を強化し、粒界割れの発生および伝播を阻止して、
耐焼鈍割れ性を高める作用を有するものであるが、その
含有量が0.001%未満では前記作用に所望の効果が
得られず、一方0.01%を越えて含有させると結晶粒
界の耐食性が劣化するようになるうえ、溶接性にも悪影
響を及ばずようになることから、その含有量をO,OO
1〜0.01%と限定した。
(d)C C成分は、溶接熱影響部において、粒界にMOの炭化物
を形成し、この部分の粒界の耐食性を劣化させて粒界腐
食を発生させる有害々元素であシ、その含有量が0.0
2%を越えるとその傾向が顕著になることから、その含
有量を0.02%以下と限定した。しかし、十分な耐食
性を確保するためには、Cの含有量を0.01%以下と
するのが望ましいことである。
(e)  Cr、 Mn、 Co、 Si、 P、およ
びS通常、Ni−Mo系合金には不可避の不純物として
、Cの他に、Cr、 Mn、 Co、 Sj 、  P
 、およびSなどが含有されているが、これらの不純物
は、合金の耐食性の低下、延性の低下、溶接性および加
工性の劣化などの原因となるものであるが、その含有量
が、Cr 、 1vln 、 およびcoについては1
%以下、slについては0.1%以下、Pについては0
.04%以下Sについては0.03%以下であれば実用
上の障害とならないことから、その含有量の許容範囲を
前記のように限定した。
つぎに、この発明のNi基合金を実施例により比較例と
対比しながら説明する。
実施例 l まず、第1表に示す通シの化学成分組成の合金を溶製し
、Ni合金等で通常行なっている方法で熱間鍛造および
熱゛間圧延し、焼なまし状態の平板試料を作製した。々
お、試料番号1〜3のものはB成分の所定量を含有した
この発明合金であり、試料番号4のものはB成分を積極
的に添加しない比較合金、試料番号5のものは0.01
 %を越えてB成分を含有せしめた比較合金を示すもの
である。
これらの5種類の試料について、まず、高温引張シ試験
を行なった。高温引張り試験は、試験片を5分以内に所
定の温度に昇温した後、この温度で20分間保持し、引
続いて引張速度1117H/minで引張り試験を行な
い、その時の試料の伸び(%)を測 9一 定するものである。この試験結果を第1表に併せて示し
た。第1表に示した高温引張り試験結果からは、B成分
を積極的に添加した本発明合金1〜3および比較合金5
は、B成分を添加しない比較合金4に比して、′700
℃および’i’50℃における伸びが著しく向上してお
り、B成分の含有にょシ結晶粒界が強化されるというこ
とが明らかである。
つぎに、B成分の含有による溶接性および20%HC1
沸騰溶液中の耐食性に対する影響を調べた。溶接性の試
験は、トランスパレストレン試験によって行なった。こ
の試験方法について説明すると、まず、曲げブロック上
に板状の試験片の片側を固定し、試験片の表面上に直流
正極性の’I’IGによりピードオンプレート溶接を行
ない、TIGのトーチが試験片の中央部に移動したとき
、曲げブロックに沿って試験片を瞬間的に曲げるもので
あり、このとき、溶接方向と曲げ歪み方向とは互に直角
になるようにして、試験片表面ビード部に所定の曲げ歪
を付与するようにする。そして、こ10− の際に、ビード中央部に発生する割れ長さによシ、溶接
性を評価するのである。
このようなトランスパレストレン試験によって得られた
、歪量と最大割れ長さとの関係を表わす線図を第1図に
示した。
第1図に示した結果からは、B成分含有の本発明合金1
〜3と、B成分を積極的に添加しなかった比較合金4と
の最大割れ長さくこれが長い程溶接性が悪い)K差が無
いが、B成分の含有量が、0.01%を越えた比較合金
5では、最大割れ長さが長くなっており、このことから
も、過剰のB成分の添加が溶接性を劣化させることが確
認された。
さらに、通常の腐食に対する耐食性試験も実施したが、
これは20%HC1の沸騰溶液中に試験片を3週間保持
することによって実施した。この結果は第1表に示した
とおシであった。第1表に示した結果は、それぞれ3個
の試料に対して実施した腐食試験結果の平均値を示した
ものであるが、この結果からは、B成分の所定量を含有
した本発明合金1〜3と、B成分を積極的に添加してい
な12− い比較合金4とでは腐食深さに差がみられず、また、い
ずれの合金も粒界腐食を起していないが、B成分含有量
が0.01%を越えている比較合金5では、腐食深さが
若干大きくなるうえ、粒界腐食を起すことが確認された
。
実施例 2 実施例1で用いた本発明合金1〜3および比較合金4,
5の平板を用いて、上向きノンフィラー自動TIG溶接
機にてパイプを作った。このようにして得られた外径:
2’i’、2ifiφ×肉厚+2.2mmの寸法のパイ
プを空引きして、2′7.0mmφ×22mmの寸法の
パイプとし、このパイプを、電気炉にて大気中で560
℃から1066℃まで2時間30分で昇温し、1066
℃で炉より取出して空冷することによって焼鈍を行なっ
た。なお、このとき、700℃から750℃までの間の
昇温速度を33℃/ mmとした。焼鈍後のパイプにつ
いて割れの有無を調べるためにカラーチェックを行なっ
た。この結果、B成分を積極的に添加含有せしめた本発
明合金1〜3と比較合金5を原材料とした13− 溶接パイプには割れの発生が認められなかったのに対し
て、B成分の積極添加のない比較合金4を原材料とした
溶接パイプには割れの発生が認められた。
実施例1および2によって得られた結果からも、この発
明の範囲でB成分を含有したNi−Mo系合金は、良好
な溶接性および耐食性を有しており、しかもすぐれた耐
中間温度脆性を併せ持つものであることが確認された。
上述のように、この発明の1h基合金は、従来のNj 
−Mo系合金と同様のすぐれた耐食性と溶接性を有する
とともに、中間温度脆性に対しては、従来のNj、−M
o系合金にない高い抵抗性を有しているので、冷間加工
後または溶接施工後の焼鈍に際しては、残留応力につい
て何ら考慮することなく、すなわち、仮に高い引張シ残
留応力状態にあっても、これを低減したり、圧縮残留応
力に変えたりすることなく、そのままの状態で、昇温速
度も特に速める必要も々く、通常の焼鈍炉に於て焼鈍す
るだけで、割れ等の存在しない健全な高耐食性部品とす
ることができるなど、工業上有用な特性をもつものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は種々の化学成分組成の合金の歪量と最大割れ長
さとの関係を示した線図である。 出願人  三菱金属株式会社 代理人  富  1) 和  夫

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Mo: 26〜30%、 Fe : 0.01〜2.0%、 B:0.001〜0.01%、 N1および不可避不純物:残り、 から成るとともに、不可避不純物としてのCr、Mn。 Co、 Si、  C,P、およびSの含有量をそれぞ
    れ、Cr:1.0%以下、 Mll:1.0%以下、 Co: 1.0%以下、 3i:0.1%以下、 C: 0.02%以下、 P:0.04%以下、 S: 0.03%以下、 (以上重量%)としたことを特徴とする耐中間温度脆性
    にすぐれたN1基合金。
JP10098181A 1981-06-29 1981-06-29 耐中間温度脆性にすぐれたNi基合金 Expired JPS6047890B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6040742U (ja) * 1983-08-29 1985-03-22 光洋機械産業株式会社 鋼製足場板
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WO1993018194A1 (en) * 1992-03-02 1993-09-16 Haynes International, Inc Nickel-molybdenum alloys

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