JPS5938366A - 耐熱鋳鋼 - Google Patents
耐熱鋳鋼Info
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- JPS5938366A JPS5938366A JP14942182A JP14942182A JPS5938366A JP S5938366 A JPS5938366 A JP S5938366A JP 14942182 A JP14942182 A JP 14942182A JP 14942182 A JP14942182 A JP 14942182A JP S5938366 A JPS5938366 A JP S5938366A
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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（弓１、高温クリープ破断強度、耐熱衝撃性、耐
浸炭性等にすぐれた耐熱鋳鋼に関する。
浸炭性等にすぐれた耐熱鋳鋼に関する。
石油ｒヒ学工業におけるエチレンクランキングチューブ
材、リフオーマチューブ材等として、従来よりＡＳＴＭ
ＨＫ ４０材やＨＰ材に代表されるＣｒ−Ｎｉ系耐熱
鋳鋼か使用されている。徒だ、高温特性を改良したもの
として、Ｗを含有するＨＰ改良材が開発されている。し
かるに、苛酷化する使用条件に対処し耐用命数の改善と
操業の安定化を図るべく、高温特性、とりわけ高温クリ
ープ破断強度、耐熱衝撃性、耐浸炭性などの−そうの向
」二かのぞ捷れている。
材、リフオーマチューブ材等として、従来よりＡＳＴＭ
ＨＫ ４０材やＨＰ材に代表されるＣｒ−Ｎｉ系耐熱
鋳鋼か使用されている。徒だ、高温特性を改良したもの
として、Ｗを含有するＨＰ改良材が開発されている。し
かるに、苛酷化する使用条件に対処し耐用命数の改善と
操業の安定化を図るべく、高温特性、とりわけ高温クリ
ープ破断強度、耐熱衝撃性、耐浸炭性などの−そうの向
」二かのぞ捷れている。
本発明者等は、上記にかんがみ、Ｃｒ −Ｎ ｉ −Ｗ
−Ｆｅ系耐熱鋳鋼の高温特性に対する種々の１金元素の
作用について詳細な研究を重ねた結果、Ｎ、Ｔｉ、Ａｆ
。
−Ｆｅ系耐熱鋳鋼の高温特性に対する種々の１金元素の
作用について詳細な研究を重ねた結果、Ｎ、Ｔｉ、Ａｆ
。
ＢおよびＣｕの複合的添加により、高温度、特に１００
０°Ｃ以上におけるクリープ破断強度や、耐熱衝撃特性
、耐浸炭性などを著しく高め得るとの知見を得だ。本発
明はこの知見にもとついてなされたものである。
０°Ｃ以上におけるクリープ破断強度や、耐熱衝撃特性
、耐浸炭性などを著しく高め得るとの知見を得だ。本発
明はこの知見にもとついてなされたものである。
すなわち、本発明は、Ｃ０１３〜０．６％（重量％、以
下同じ）、Ｓｉ２．０％以下、Ｍｎ２．０％以下、Ｃｒ
２Ｏ〜３０％、Ｎｉ３０〜４０％、ＷＯ１５〜５０％、
Ｎ００４〜０．１５％、ＴｉＯ，０４〜０．５％、Ａｆ
ｆｏ、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
鋳鋼を提供する。
下同じ）、Ｓｉ２．０％以下、Ｍｎ２．０％以下、Ｃｒ
２Ｏ〜３０％、Ｎｉ３０〜４０％、ＷＯ１５〜５０％、
Ｎ００４〜０．１５％、ＴｉＯ，０４〜０．５％、Ａｆ
ｆｏ、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
鋳鋼を提供する。
本発明の成分限定理由を以下に説明する。
Ｃ：０．３〜０．６％
Ｃは鋳鋼の鋳造性を改善するほか、後記Ｔｉと結すして
一次炭化物を形成し、クリープ破断強度を高める。この
だめに少くとも０．３％を必要とするＯＣ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
化物の過料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
だめに少くとも０．３％を必要とするＯＣ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
化物の過料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、２０％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、２０％以下とする。
へｔｎ：２．ｏ％以下
Ｍｎは溶湯の脱酸、並ひ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。特に、１０００
°Ｃ以−Ｌの高温域で高強度、ｉ（ｈ耐酸化性を保持す
るだめには、少くとも２０％以上であることを要する。
織とし、高温強度や耐酸化性を高める。特に、１０００
°Ｃ以−Ｌの高温域で高強度、ｉ（ｈ耐酸化性を保持す
るだめには、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ぐなるが、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。
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ぐれたものとする
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が、４０％をこえると、
効果ははｙ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。
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ぐれたものとする
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が、４０％をこえると、
効果ははｙ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。
Ｗ：Ｏ，Ｓ〜５．０％
Ｗは高温強度を高める効果を有する。この効果を得るだ
めには、少くとも０．５％の含有を必要とするが、あま
り多くなると、耐酸化性が低下するので、５．０％を上
限とする。
めには、少くとも０．５％の含有を必要とするが、あま
り多くなると、耐酸化性が低下するので、５．０％を上
限とする。
本発明鋳鋼は上記諸元素とともに、ＮＸＴｉ、 ＡｌＢ
およびＣｕを複合的に含有する点に最大の特徴を有する
。Ｔ１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Ａｌ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Ａｌ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を複合的に含有する点に最大の特徴を有する
。Ｔ１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Ａｌ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Ａｌ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Ａ１．、Ｂとの共存
下に微細に分散析出して結晶粒を微細ｆヒし、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。この効果を確保するために、少くとも０．
０４％の含有を要するが、多量になると前記化合物の過
料析出、粗大化が生じ、却って耐熱衝撃性が悪くなるの
で、０．１５％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Ａ１．、Ｂとの共存
下に微細に分散析出して結晶粒を微細ｆヒし、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。この効果を確保するために、少くとも０．
０４％の含有を要するが、多量になると前記化合物の過
料析出、粗大化が生じ、却って耐熱衝撃性が悪くなるの
で、０．１５％を上限とする。
Ｔｉ：０．０４〜０．５％
１゛ｉ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、Ａｌ 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、Ａｌ 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。
Ａｌ：０．０２〜０．５％
ＡＩ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。
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０．０２〜０．０７％か好ましい。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
るのか好捷しく、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。
は０．０２〜０．０７％か好ましい。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
るのか好捷しく、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。しびＡ／含有材を浸炭試験後、Ｘ線マイ
クロアナライザー（ＥＰＭＡ）に付すと、試験片の表層
部にＡｊ’リッチ層が認められる。このＡｌリンチ層か
強力な浸炭防止効果を発揮するのである。
クロアナライザー（ＥＰＭＡ）に付すと、試験片の表層
部にＡｊ’リッチ層が認められる。このＡｌリンチ層か
強力な浸炭防止効果を発揮するのである。
Ｂ：０．０００２〜０゜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。このだめの含有量は０．０００２％
以上を要するが、あ捷り増量すると強度向上が緩慢にな
るばかりか、溶接性が悪くなるので、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。このだめの含有量は０．０００２％
以上を要するが、あ捷り増量すると強度向上が緩慢にな
るばかりか、溶接性が悪くなるので、０．００４％を上
限とする。
Ｃｕ：３．０％以下
ＣｕｒｒｉＴｉ 、 Ａｌ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
大するか、３．０％をこえると、耐熱衝撃性向上の度合
いが緩慢となるほか、溶接性の低下を洋うので、３．０
％以下とする。捷だ、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だめの好捷しい
含有量は０．２〜３．０％、更に好捷しくけ０５〜３．
０％である。
善に著効を有する。この効果は含有量の増加につれて増
大するか、３．０％をこえると、耐熱衝撃性向上の度合
いが緩慢となるほか、溶接性の低下を洋うので、３．０
％以下とする。捷だ、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だめの好捷しい
含有量は０．２〜３．０％、更に好捷しくけ０５〜３．
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
及的に少いことが望ましいが、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かえない。
及的に少いことが望ましいが、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かえない。
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１３６９Ｘ
肉厚２０問×長さ５００羽）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１３６９Ｘ
肉厚２０問×長さ５００羽）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、ノｆ１はＷを含む従来のＨＰ改良材（
ＮＸＴｉ、、Ａｌ、Ｂ、 Ｃｕ、のいづれも含まない）
、Ｎｂ’、、 ２〜５はＮ、 ＴｉＸＡＩＸＢを含むが
、Ｃｕが本発明の規定から逸脱する例、！６は所要量の
Ｃｕを含むが、Ｔ１、ＡＪ の含有量が不足する例であ
る。
。比較例のうち、ノｆ１はＷを含む従来のＨＰ改良材（
ＮＸＴｉ、、Ａｌ、Ｂ、 Ｃｕ、のいづれも含まない）
、Ｎｂ’、、 ２〜５はＮ、 ＴｉＸＡＩＸＢを含むが
、Ｃｕが本発明の規定から逸脱する例、！６は所要量の
Ｃｕを含むが、Ｔ１、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。
［Ｉ］ クリープ破断試験
ＪＩＳＺ２２７２ の規定による。たｙし、（Ａ）温度
１０９３°Ｃ・荷重１．９Ｋｇｆ／ｄ、およびＣＢ）温
度８５ｏ ’ｃ・荷重７．３Ｋｇｆ／ｍｉの２通りの条
件で行い、その破断時間（Ｈｒ）を測定。
１０９３°Ｃ・荷重１．９Ｋｇｆ／ｄ、およびＣＢ）温
度８５ｏ ’ｃ・荷重７．３Ｋｇｆ／ｍｉの２通りの条
件で行い、その破断時間（Ｈｒ）を測定。
［ＩＩ 耐熱衝撃性試験
第１図に示す形状・寸法の試片（肉厚８閣）を温度９０
０°ＣＫ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、クランク長さが５間に達しだときの繰返し回
数て評価した。
０°ＣＫ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、クランク長さが５間に達しだときの繰返し回
数て評価した。
第２表中、′耐熱衝撃性ヨ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。
回数の多い程、耐熱衝撃性がすぐれる。
圃 耐浸炭性試験
試片（直径１２渭１×長さ６０ ｎｉ ） ｆ固体浸炭
剤（テグｆＫＧ３０、ＢａＣＯ３含有）中、温度１３０
０°Ｃで３００時間保持したのち、試片の表面から深さ
１關−までの層、および１〜２閣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（〜Ｖｔ％）を
求めた。第２表中、ｒ耐浸炭性、Ｊ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。
剤（テグｆＫＧ３０、ＢａＣＯ３含有）中、温度１３０
０°Ｃで３００時間保持したのち、試片の表面から深さ
１關−までの層、および１〜２閣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（〜Ｖｔ％）を
求めた。第２表中、ｒ耐浸炭性、Ｊ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（１１０１
〜１０７）は、高温クリープ破断強度、耐熱衝撃性およ
び耐浸炭性のいづれも、従来のＨＰ改良材１ｔ）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（）ｆ２〜６）は、従来材！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づれも本発明
材には及ばない。なお、溶接試験において、週刊のＣｕ
を含む供試材Ｉ４．５は溶接不良が認められたが、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。
〜１０７）は、高温クリープ破断強度、耐熱衝撃性およ
び耐浸炭性のいづれも、従来のＨＰ改良材１ｔ）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（）ｆ２〜６）は、従来材！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づれも本発明
材には及ばない。なお、溶接試験において、週刊のＣｕ
を含む供試材Ｉ４．５は溶接不良が認められたが、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」二のように、本発明の耐熱鋳銅１・寸、従来の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ンキングチューブ、
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、そのほか名種鉄鋼関連設備部材、例えばハ呟ロール
、ラジアントチューブ材等１０００°Ｃをこえる高温用
途において従来桐にまさる安定性、耐久性を保証するも
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ンキングチューブ、
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、そのほか名種鉄鋼関連設備部材、例えばハ呟ロール
、ラジアントチューブ材等１０００°Ｃをこえる高温用
途において従来桐にまさる安定性、耐久性を保証するも
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１図
である。 代理人 弁理士 宮崎新へ部 第１図
Claims (1)
- ｆ＋） Ｃ０，３〜０．６％、Ｓｉ２．０％以下、Ｍ
ｎ ２０％以下、Ｃｒ２Ｏ〜３０％、Ｎ１３０〜４０
％、Ｗｏ、５〜５０％、ＮＯ，０４〜０．１５％、Ｔｉ
０．０４〜０．５％、ＡＪｏ、０２〜０．５％、ＢＯ，
０Ｏ０２〜０．００４％、Ｃｕ ３．０％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 |
|---|---|---|---|
| JP14942182A JPS5938366A (ja) | 1982-08-28 | 1982-08-28 | 耐熱鋳鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14942182A JPS5938366A (ja) | 1982-08-28 | 1982-08-28 | 耐熱鋳鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5938366A true JPS5938366A (ja) | 1984-03-02 |
| JPS6142782B2 JPS6142782B2 (ja) | 1986-09-24 |
Family
ID=15474738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14942182A Granted JPS5938366A (ja) | 1982-08-28 | 1982-08-28 | 耐熱鋳鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5938366A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4686774A (en) * | 1985-09-02 | 1987-08-18 | Showa Denko K.K. | Method for dehydration of a composition of a fine powder and water |
-
1982
- 1982-08-28 JP JP14942182A patent/JPS5938366A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4686774A (en) * | 1985-09-02 | 1987-08-18 | Showa Denko K.K. | Method for dehydration of a composition of a fine powder and water |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6142782B2 (ja) | 1986-09-24 |
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