JPS5938364A - 耐熱鋳鋼 - Google Patents
耐熱鋳鋼Info
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- JPS5938364A JPS5938364A JP14941982A JP14941982A JPS5938364A JP S5938364 A JPS5938364 A JP S5938364A JP 14941982 A JP14941982 A JP 14941982A JP 14941982 A JP14941982 A JP 14941982A JP S5938364 A JPS5938364 A JP S5938364A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、耐熱鋳鋼に関し、特に品温クリープ破断強度
、耐熱衝撃性および耐浸炭性等を改善１−だものである
。
、耐熱衝撃性および耐浸炭性等を改善１−だものである
。
石油化学工業におけるエチレンクラッキングチューブ材
、リフオーマチューブ材としては、従来ＡＳＴＭ Ｈ
Ｋ４０材、ＨＰ材に代表されるＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ系耐熱
鋳鋼が使、用され、またその高温特性改良材として、Ｈ
Ｐ材にＮｂおよびＷを含有させたＣｒ−Ｎｉ−Ｎｂ
Ｗ−Ｆｅ系耐熱鋳鋼か開発され実用に供されている。し
かしながら、操業条件の苛酷化に対処するために、高温
特性、とりわけ高温クリープ破断強度、耐熱＃ｒ撃時特
性耐浸炭性等の−そうの改善が要請されている。
、リフオーマチューブ材としては、従来ＡＳＴＭ Ｈ
Ｋ４０材、ＨＰ材に代表されるＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ系耐熱
鋳鋼が使、用され、またその高温特性改良材として、Ｈ
Ｐ材にＮｂおよびＷを含有させたＣｒ−Ｎｉ−Ｎｂ
Ｗ−Ｆｅ系耐熱鋳鋼か開発され実用に供されている。し
かしながら、操業条件の苛酷化に対処するために、高温
特性、とりわけ高温クリープ破断強度、耐熱＃ｒ撃時特
性耐浸炭性等の−そうの改善が要請されている。
本発明者等はこの要請に応えるために、Ｃｒ −Ｎ ｉ
−Ｎ ｂ −Ｗ−Ｆ ｅ系耐熱鋳鋼について、高温特
性に対する各種合金元素の影響に関する詳細な研究を重
ねた結果、Ｎ、Ｔｉ、Ａ／、ＢおよびＣｕの各元素の特
定量の複合添加によって、１０００℃をこえる高温域で
のクリープ破断強度、耐熱衝撃性、耐浸炭性等を著しく
高め得ることを見出し、本発明を完成するに到った。
−Ｎ ｂ −Ｗ−Ｆ ｅ系耐熱鋳鋼について、高温特
性に対する各種合金元素の影響に関する詳細な研究を重
ねた結果、Ｎ、Ｔｉ、Ａ／、ＢおよびＣｕの各元素の特
定量の複合添加によって、１０００℃をこえる高温域で
のクリープ破断強度、耐熱衝撃性、耐浸炭性等を著しく
高め得ることを見出し、本発明を完成するに到った。
本発明は、ＣＯ，Ｓ〜０．６％（重量％、以下同じ）、
Ｓｉ２．０％以下、Ｍｎ ２．０％以下、Ｃｒ２Ｏ〜３
０％、Ｎｉ３０〜４０％、ＮｂＯ，８〜１．５％、ＷＯ
０５〜３．０％、ＮＯ，０４〜０．１５％、ＴｉＯ，０
４〜０．５％、ＡＩｏ、０２〜０．５％、Ｂｏ、０００
２〜０．００４％、Ｃｕ３．０％以下、残部実質的にＦ
ｅからなる耐熱鋳鋼を提供する。
Ｓｉ２．０％以下、Ｍｎ ２．０％以下、Ｃｒ２Ｏ〜３
０％、Ｎｉ３０〜４０％、ＮｂＯ，８〜１．５％、ＷＯ
０５〜３．０％、ＮＯ，０４〜０．１５％、ＴｉＯ，０
４〜０．５％、ＡＩｏ、０２〜０．５％、Ｂｏ、０００
２〜０．００４％、Ｃｕ３．０％以下、残部実質的にＦ
ｅからなる耐熱鋳鋼を提供する。
以下、本発明の成分限定理由について詳しく説明する。
Ｃ：０．８〜０．６％
Ｃは鋳鋼の鋳造性を改善するほか、後記Ｎｂと結合して
一次炭化物を形成し、クリープ破断強度を高める。この
ために少くともＯ，ａ＜を必要とする。Ｃ量の増加とと
もにその効果も大きくなるが、多量に含有すると二次炭
化物の週刊析出により使用後の靭性低下が著しく、また
溶接性も悪化するので０．６％を上限とする。
一次炭化物を形成し、クリープ破断強度を高める。この
ために少くともＯ，ａ＜を必要とする。Ｃ量の増加とと
もにその効果も大きくなるが、多量に含有すると二次炭
化物の週刊析出により使用後の靭性低下が著しく、また
溶接性も悪化するので０．６％を上限とする。
Ｓｉ：２．０％以下
Ｓｉは溶湯の脱酸元素であり、かつ鋳造性を高めるほか
、耐浸炭性改善効果を有する。しかし、多量に含有する
と溶接性を損うので、２．０％以下とする。
、耐浸炭性改善効果を有する。しかし、多量に含有する
と溶接性を損うので、２．０％以下とする。
Ｍｎ：２．０％以下
Ｍｎは溶湯の脱酸、並びに鋼中の不純物元素Ｓを固定・
無害化する作用を果すが、多量の含有は、耐酸化性の低
下を招くので、２．０％を上限とする。
無害化する作用を果すが、多量の含有は、耐酸化性の低
下を招くので、２．０％を上限とする。
Ｃｒ ： ２０〜３０％
Ｃｒは後記Ｎｉと共存して鋳鋼組織をオーステナイト組
織とし、高温強度や耐酸化性を高める。
織とし、高温強度や耐酸化性を高める。
特に、１０００℃以上の高温域で高強度、高耐酸化性を
保持するためには、少くとも２０％以上であることを要
する。この効果は含有量の増加とともに大きくなるが、
あまり多く含むと、使用後の靭性が低下するので、３０
％を上限とする。
保持するためには、少くとも２０％以上であることを要
する。この効果は含有量の増加とともに大きくなるが、
あまり多く含むと、使用後の靭性が低下するので、３０
％を上限とする。
Ｎｉ：３０〜４０％
Ｎｉは上記のようにＣｒとの共存下にオーステナイト組
織を形成し、組織的安定性を高めるとともに、耐酸化性
および高温強度の確保に有効な元素である。１０００℃
以上の高温域での耐酸化性や強度をすくれたものとする
には、３０％以上の含有を要する。これらの高温特性は
含有量の増加に従って向上するか、４０％をこえると、
効果はほぼ飽和し、それ以上の含有は経済的に不利であ
る。
織を形成し、組織的安定性を高めるとともに、耐酸化性
および高温強度の確保に有効な元素である。１０００℃
以上の高温域での耐酸化性や強度をすくれたものとする
には、３０％以上の含有を要する。これらの高温特性は
含有量の増加に従って向上するか、４０％をこえると、
効果はほぼ飽和し、それ以上の含有は経済的に不利であ
る。
従って、４０％を上限とする。
Ｎｂ：０．３〜１．５％
Ｎｂはクリープ破断強度および耐浸炭性を高める。この
ためには０．３％以上の含有を要するが、あまり多くな
ると、かえってクリープ破断強度が低下するので、１．
５％を上限とする。なお、Ｎｂは通常これと同効元素で
あるＴａを随伴するので、その場合は、Ｔｉｈとの合計
の含有量が０．３〜１．５％であればよい。
ためには０．３％以上の含有を要するが、あまり多くな
ると、かえってクリープ破断強度が低下するので、１．
５％を上限とする。なお、Ｎｂは通常これと同効元素で
あるＴａを随伴するので、その場合は、Ｔｉｈとの合計
の含有量が０．３〜１．５％であればよい。
Ｗ ： ０．５〜３．０％
Ｗは前記Ｎｂとの組合せにより高温強度を高める効果を
有する。そのために、０．５％以上を要するか、あまり
多くなると耐酸化性が悪くなるので、上限を３．０％と
する。
有する。そのために、０．５％以上を要するか、あまり
多くなると耐酸化性が悪くなるので、上限を３．０％と
する。
本発明鋳鋼は上記諸元素とともに、Ｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ
およびＣｕを複合的に合釘する点に最大の特徴を有する
。ＴｉはＣ，Ｎと結合して炭化物、窒化物、炭窒化物を
形成し、ＢおよびＡ／はこれらの化合物を微細に分散析
出させて結晶粒界を強化し、耐粒界割れ性を高めること
により、高温クリープ破断強度、高温熱衝撃特性、長時
間クリープ破断強度等の顕著な向上をもたらす。また、
ＴｉはＡｆとの相乗効果として耐浸炭性を著しく高め、
更にＣｕはＴｉおよびＡｌとの相乗効果により耐熱衝撃
性を大幅に改善する。
およびＣｕを複合的に合釘する点に最大の特徴を有する
。ＴｉはＣ，Ｎと結合して炭化物、窒化物、炭窒化物を
形成し、ＢおよびＡ／はこれらの化合物を微細に分散析
出させて結晶粒界を強化し、耐粒界割れ性を高めること
により、高温クリープ破断強度、高温熱衝撃特性、長時
間クリープ破断強度等の顕著な向上をもたらす。また、
ＴｉはＡｆとの相乗効果として耐浸炭性を著しく高め、
更にＣｕはＴｉおよびＡｌとの相乗効果により耐熱衝撃
性を大幅に改善する。
Ｎ：０．０４〜０．１５％
Ｎは固溶窒素の形態でオーステナイト相を安定化および
強化する一方、Ｔｉ等の窒化物、炭窒化物の形成にも関
与する。この化合物が前記のようにＡｌ、Ｂとの共存下
に微細に分散析出して結晶粒を微細化し、粒成長を阻止
することによってクリープ破断強度や耐熱衝撃性が高め
られる。この効果を溝深するために、少くとも０．０４
％の含有を要するか、多量になると前記化合物の週刊析
出、粗大化が生じ、却って耐熱衝撃性が悪くなるので、
０１５％を上限とする。
強化する一方、Ｔｉ等の窒化物、炭窒化物の形成にも関
与する。この化合物が前記のようにＡｌ、Ｂとの共存下
に微細に分散析出して結晶粒を微細化し、粒成長を阻止
することによってクリープ破断強度や耐熱衝撃性が高め
られる。この効果を溝深するために、少くとも０．０４
％の含有を要するか、多量になると前記化合物の週刊析
出、粗大化が生じ、却って耐熱衝撃性が悪くなるので、
０１５％を上限とする。
Ｔｉ：０．０４〜０．５％
Ｔｉ は窒化物等を形成し上記のように高温強度、耐熱
衝撃性を高めるほか、Ａｆとの共存下に耐浸炭性を強化
する。これらの効果を十分なものとするために少くとも
０．０４％を要する。含有量の増加にともなってその効
果も増すが、あまり多くなると、析出物の粗大化、酸化
物系介在物の増加により、かえって強度が低下する。よ
って、０．５％を上限とし、特に強度を重視する場合は
、０．１５％以下とするのが好ましい。
衝撃性を高めるほか、Ａｆとの共存下に耐浸炭性を強化
する。これらの効果を十分なものとするために少くとも
０．０４％を要する。含有量の増加にともなってその効
果も増すが、あまり多くなると、析出物の粗大化、酸化
物系介在物の増加により、かえって強度が低下する。よ
って、０．５％を上限とし、特に強度を重視する場合は
、０．１５％以下とするのが好ましい。
ＡＩ！：０．０２〜０．５％
Ａｌはクリープ破断強度の改善効果のほかに、Ｔｉとの
共存により耐浸炭性の向上に著効を発揮する。クリープ
破断強度の改善を重視する場合は、その含有量は０．０
２〜０．０７％が好ましい。また、特に耐浸炭性強化を
重視するときには、０．０７％をこえる量とするのか好
ましく、含有量の増加につれ耐浸炭性の向上をみる。し
かし、その一方で強度低下の傾向を伴うので、０．５％
を上限とする。
共存により耐浸炭性の向上に著効を発揮する。クリープ
破断強度の改善を重視する場合は、その含有量は０．０
２〜０．０７％が好ましい。また、特に耐浸炭性強化を
重視するときには、０．０７％をこえる量とするのか好
ましく、含有量の増加につれ耐浸炭性の向上をみる。し
かし、その一方で強度低下の傾向を伴うので、０．５％
を上限とする。
なお、ＴｉおよびＡｆ含有材を浸炭試験後、Ｘ線マイク
ロアナライザー（Ｅ Ｐ Ｍ Ａ ）に付すと、試験片
の表層部にＡ１ｇ＋Ｊツチ層か認められる。このＡｌｅ
）ッチ層が強力な浸炭防止効果を発揮するのである。
ロアナライザー（Ｅ Ｐ Ｍ Ａ ）に付すと、試験片
の表層部にＡ１ｇ＋Ｊツチ層か認められる。このＡｌｅ
）ッチ層が強力な浸炭防止効果を発揮するのである。
Ｂ：０．０Ｏ０２〜０．００４％
Ｂは結晶粒界の強化のほか、前記Ｔｉ化合物の微細析出
と、析出後の凝集粗大化遅延効果によりクリープ破断強
度向上に寄与する。このための含有量は０．０００２％
以上を要するか、あまり増けすると強度向上か緩慢にな
るばかりか、溶接性か悪くなるので、０．００４％を上
限とする。
と、析出後の凝集粗大化遅延効果によりクリープ破断強
度向上に寄与する。このための含有量は０．０００２％
以上を要するか、あまり増けすると強度向上か緩慢にな
るばかりか、溶接性か悪くなるので、０．００４％を上
限とする。
Ｃｕ：３．０％以下
ＣｕはＴｉ、Ａｊ’との共存下に耐熱衝撃性の改善に著
効を有する。この効果は含有量の増加につれて増大する
が、３０％をこえると、耐熱衝撃性向上の度合いか緩慢
となるほか、溶接性の低下を伴うので、３．０％以下と
する。また、Ｃｕは耐浸炭性を高める効果を有する。こ
れらの効果を十分に発揮させるための好ましい含有量は
０．２〜３０％、更に好ましくは０．５〜３．０％であ
る。
効を有する。この効果は含有量の増加につれて増大する
が、３０％をこえると、耐熱衝撃性向上の度合いか緩慢
となるほか、溶接性の低下を伴うので、３．０％以下と
する。また、Ｃｕは耐浸炭性を高める効果を有する。こ
れらの効果を十分に発揮させるための好ましい含有量は
０．２〜３０％、更に好ましくは０．５〜３．０％であ
る。
Ｐ、Ｓ、その他不可避的に混入する不純物は、むろん可
及的ｌこ少いことか望ましいか、この種の鋼に通常許容
される範囲内であれば何らさしつがえない。
及的ｌこ少いことか望ましいか、この種の鋼に通常許容
される範囲内であれば何らさしつがえない。
次に、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例
高周波溶解炉（大気中）にて溶製した鋳鋼を遠心鋳造に
付し、第１表に示す成分組成の鋳鋼管（外径１８６ ｍ
ｍ Ｘ肉厚２０ ｍｍ Ｘ長さ５（１０ｍｍ）を得、そ
れぞれから試験片を調製し、クリープ破断試験、耐熱衝
撃性試験および耐浸耐性試験を行った。試験結果を第２
表に示す。
付し、第１表に示す成分組成の鋳鋼管（外径１８６ ｍ
ｍ Ｘ肉厚２０ ｍｍ Ｘ長さ５（１０ｍｍ）を得、そ
れぞれから試験片を調製し、クリープ破断試験、耐熱衝
撃性試験および耐浸耐性試験を行った。試験結果を第２
表に示す。
賦香１〜６は比較例、１０１〜１０７は本発明例である
。比較例のうち、Ｎｏ、１はＮｂ、Ｗを含む従来のＨＰ
改良材（Ｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｃｕのいずれも含まない
）、Ｎｏ、 ２〜５はＮ、Ｔｉ、Ａｊ？、Ｂを含むが、
Ｃｕか本発明の規定から逸脱する例、Ｎｏ、 ６は所要
量のＣｕを含むか、Ｔｉ、ＡＪ の含有量が不足する
例である。
。比較例のうち、Ｎｏ、１はＮｂ、Ｗを含む従来のＨＰ
改良材（Ｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、Ｃｕのいずれも含まない
）、Ｎｏ、 ２〜５はＮ、Ｔｉ、Ａｊ？、Ｂを含むが、
Ｃｕか本発明の規定から逸脱する例、Ｎｏ、 ６は所要
量のＣｕを含むか、Ｔｉ、ＡＪ の含有量が不足する
例である。
各試験条件は次のとおりである。
ＣＤクリープ破断試験
ＪＩＳ Ｚ ２２７２の規定による。たたし、（Ａ
）温度１０９３℃・荷重１．９ Ｋ９ｆ／ｍｍ 、およ
び（Ｂｌ温度８５０°Ｃ−荷重７．３ Ｋ９ ｆ ／ｍ
ｍ の２通りの条件で行い、その破断時間（Ｈｒ）を
測定。
）温度１０９３℃・荷重１．９ Ｋ９ｆ／ｍｍ 、およ
び（Ｂｌ温度８５０°Ｃ−荷重７．３ Ｋ９ ｆ ／ｍ
ｍ の２通りの条件で行い、その破断時間（Ｈｒ）を
測定。
〔旧耐熱衝撃性試験
第１図に示す形状・寸法の試片（肉厚８ ｍｍ ）を温
度９００°Ｃに加熱保持（保持時間３０分）したのち水
冷する加熱・冷却操作を繰返す。その操作を１０回反復
するごとに、試片に発生したクランクの長さを測定する
。耐熱衝撃性は、クラック長さが５ｍｍに達したときの
繰返し回数て評価した。第２表中、「耐熱衝撃性」欄の
数値はその回数てあり、回数の多い程、耐熱衝撃性がす
ぐれる。
度９００°Ｃに加熱保持（保持時間３０分）したのち水
冷する加熱・冷却操作を繰返す。その操作を１０回反復
するごとに、試片に発生したクランクの長さを測定する
。耐熱衝撃性は、クラック長さが５ｍｍに達したときの
繰返し回数て評価した。第２表中、「耐熱衝撃性」欄の
数値はその回数てあり、回数の多い程、耐熱衝撃性がす
ぐれる。
〔韻耐浸炭性試験
試片（直径１２ｍｍＸ長さ６０ｍｍ）を固体浸炭剤（デ
グサＫＧ ３０ 、 ＢａＣＯ３含有）中、温度１３０
０°Ｃて３００時間保持したのち、試片の表面から深さ
１ｍｍまでの層、および１〜２ｍｍの層のそれぞれから
切粉を採取し、Ｃ量分析により、増加Ｃ量（ｗｔ％）を
求めた。第２表中、「耐浸炭性」欄はその増加Ｃ量を示
す。Ｃ量増加の少い程、耐浸炭性がすぐれる。
グサＫＧ ３０ 、 ＢａＣＯ３含有）中、温度１３０
０°Ｃて３００時間保持したのち、試片の表面から深さ
１ｍｍまでの層、および１〜２ｍｍの層のそれぞれから
切粉を採取し、Ｃ量分析により、増加Ｃ量（ｗｔ％）を
求めた。第２表中、「耐浸炭性」欄はその増加Ｃ量を示
す。Ｃ量増加の少い程、耐浸炭性がすぐれる。
第２表試験結果
上記試験結果から明らかなように、本発明材（Ｎｏ、ｌ
Ｏ１〜１０７）は、高温クリープ破断強度、耐熱衝撃性
および耐浸炭性のいずれも、従来のＨＰ改良材（Ｎｏ、
１）をはるかに凌ぐ良好な高温特性を有している。また
、その池の比較例（Ｎ０２〜６）は、従来材Ｎｏ、 １
にくらべて好結果を示すが、各特性の総合的評価におい
ていずれも本発明材には及はない。なお、溶接試験にお
いて、週刊のＣｕを含む供試材Ｎｏ、４．５は溶接不良
か認められたか、本発明材は良好な溶接性を有し、溶接
構造材として何ら問題はない。
Ｏ１〜１０７）は、高温クリープ破断強度、耐熱衝撃性
および耐浸炭性のいずれも、従来のＨＰ改良材（Ｎｏ、
１）をはるかに凌ぐ良好な高温特性を有している。また
、その池の比較例（Ｎ０２〜６）は、従来材Ｎｏ、 １
にくらべて好結果を示すが、各特性の総合的評価におい
ていずれも本発明材には及はない。なお、溶接試験にお
いて、週刊のＣｕを含む供試材Ｎｏ、４．５は溶接不良
か認められたか、本発明材は良好な溶接性を有し、溶接
構造材として何ら問題はない。
以上のように、本発明の耐熱鋳鋼は、従来のＮｂ、Ｗ含
有ＨＰ材等に比し、高温特性、とりわけ高温クリープ破
断強度、耐熱衝撃性、耐浸炭性等にすぐれているので、
石油化学工業におけるエチレンクラッキングチューブ、
リフオーマチューブ等として、苛酷な使用条件によく耐
え、そのほか各種鉄鋼関連設備部材、例えばハ玖ロール
、ラジアントチューブ材等、１０００℃をこえる高温用
途において従来材にまさる安定性、耐久性を尿証するも
のである。
有ＨＰ材等に比し、高温特性、とりわけ高温クリープ破
断強度、耐熱衝撃性、耐浸炭性等にすぐれているので、
石油化学工業におけるエチレンクラッキングチューブ、
リフオーマチューブ等として、苛酷な使用条件によく耐
え、そのほか各種鉄鋼関連設備部材、例えばハ玖ロール
、ラジアントチューブ材等、１０００℃をこえる高温用
途において従来材にまさる安定性、耐久性を尿証するも
のである。
第１図は実施例での耐熱衝撃性試験片の形状寸法説明図
である。 代理人 弁理士 宮崎新へ部 第１７
である。 代理人 弁理士 宮崎新へ部 第１７
Claims (1)
- ＋１１ Ｃ０，３〜０．６％、Ｓｉ ２．０ ％以下
、Ｍｎ２０％以下、Ｃｒ ２０〜３０％、Ｎｉ３０〜４
０％、ＮｂＯ，８〜１．５％、Ｗｏ、５〜３０％、ＮＯ
，０４〜０．１５％、ＴｉＯ，０４〜０．５％１．Ａｇ
０．０２〜０．５％、Ｂ Ｏ，０００２〜０．００４％
、Ｃｕ３．０％以下、残部実質的にＦｅからなる耐熱鋳
鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14941982A JPS5938364A (ja) | 1982-08-28 | 1982-08-28 | 耐熱鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14941982A JPS5938364A (ja) | 1982-08-28 | 1982-08-28 | 耐熱鋳鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5938364A true JPS5938364A (ja) | 1984-03-02 |
| JPS6142780B2 JPS6142780B2 (ja) | 1986-09-24 |
Family
ID=15474696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14941982A Granted JPS5938364A (ja) | 1982-08-28 | 1982-08-28 | 耐熱鋳鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5938364A (ja) |
-
1982
- 1982-08-28 JP JP14941982A patent/JPS5938364A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6142780B2 (ja) | 1986-09-24 |
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