JPS60238442A - 耐熱耐食合金 - Google Patents

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】 〔本発明の技術分野〕 本発明は、高温における耐食性が大で、しかも強度も高
い耐熱耐食合金に関し、主としてガスタービンや蒸気タ
ービンの高温ボルト材及び動感材等に適用するＣｒ　−
Ｎｉ　−Ｃｏ　−Ｆｅ系の耐熱耐食合金に関する。

〔背景技術〕

ガスタービンや蒸気タービンにおいて、概ネ５００℃以
上で使用されるボルト材や翼材には表１に示すような析
出硬化型Ｃ！ｒ　−Ｎｉ　−Ｃｏ　−Ｆｅ　合金が使用
される場合がある。

表　１　０ｒ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金の組成しかし、こ
れらの合金は、■　量が約２０％含有されており、コス
ト高となり、また、Ｃｒ　量が約１８チで高温における
耐食性或いは、Ｃｔ−１イオンや溶存酸素のある高温水
中における応力腐食割れ特性が十分でない。

〔本発明の目的〕

そこで、本発明は、上記表ｊに示す従来の合金よりもＣ
ｏ　量を低減させ、コスト低減を図９、Ｏｒ　量を増加
させて、高温における耐食性や応力腐食割れ特性を改善
し、しかも、高温における強度も十分にあシ、鍛造性や
機械加工性も従来の合金と同程度であるＯｒ　−Ｎｉ　
−Ｃｏ　−Ｆｅ系の耐熱耐食合金を提供することを目的
とする。

〔本発明の構成〕

そして、本発明は、上記目的を達成する手段として、従
来の上記合金において、ｃｏ　量を約％とし、また、Ｃ
ｒ　量を２０〜３０％とする点にある。すなわち、本発
明は、ｃｏ、１％以下、８１１％以下、Ｍｎ　１％以下
、Ｎｉ４０〜４Ｂ係、Ｏｒ　２０〜５０　％、ｃｏ　６
〜１６ｑ６、Ｍ。

２〜４％、Ｔｉ　２゜０％を越え４チ以下、ＡｔＯ，５
係以下、ＺｒＯ，０５％以下、ＢＱ、０１％以下、及び
残部Ｆｅ　及び不可壁的不純物を含有してなる耐熱耐食
合金 である。

以下本発明における合金の各元素の範囲限定並びにその
理由を詳細に説明する。

Ｃは高温強度の改善に必要であるが、本発明ではＣＤ、
１％以下含むものであシ、好ましくはも少ないと、高温
強度の改善効果が少なく、また、０．１％を越えると、
結晶粒界にクロム炭化物ＣＭ２３０ｓ型のもの（ＭはＯ
ｒ　やＭＯなどを示す。）〕が過剰に析出し、その結果
、耐食性や耐応力腐食割れを阻害し、また、延性も低下
することとなるので、本発明では、（！０．１％以下、
好ましくは０．０１〜（Ｌ１％含むものとする。

Ｓｌ　及びＭｎ　は脱酸作用があシ、この種合金を清浄
にするのに有効である。しかし、本発明では、真空溶解
法を採用する場合があシ、必ずしも必要な元素ではなく
、また、あまシ多くなると、高温強度（クリープ破断強
度）及び延性（クリープ破断伸び）を低下させ、熱間加
工性も、低下する。従って、本発明では、−８１及びＭ
ｎ　の両元素共その含有量を１チ以下とするものである
。

Ｎ１　は合金の析出硬化相Ｎ１５（Ａｔ、　ＴＩ　）〔
γ′相といわれる。〕を析出させるために必要であシ、
また、Ｃｒ　量を２０係以上含有させた場合、強度や延
性を阻害する金属間化合物であるσ）１１］を生じやす
くなるが、このσ相の析出を抑制するために４０％以上
必要である。また、Ｎｉ　はＯｒ　と共存の下に、耐食
性や応力腐食割れ性を改善させる。しかし、Ｎｉ　を４
８チよシも多く含有させても、その効果の顕著な向上が
昭められず、経済性も考慮して、本発明ではＮ１含有量
を４０〜４８％とするものである。

Ｃｒ　はＮ１　と共存の下に、多くなるほど耐食性や応
力腐食割れを改善させるが゛、２０％以上になると、そ
の効果は顕著になる。しかし、３０係を越えると、熱間
加工性（鍛造性）が悪くなり、また、高温で長時間使用
中に、金属間化合物であるσ相を析出しやすくなり、ク
リープ破断強度や延性が低下する。そこで本発明では、
Ｏｒ　含有量を２０〜３０％とするものである。

Ｃｏ　は、基質のオーステナイト相を安定させ、合金の
固溶化処理において、析出相であるγ′相（Ｎｉ、３　
（Ａｔ、　Ｔｉ）　〕を固溶しやすく、時効処理におい
て、このγ′相を均一に析出させ、クリープ破断強度を
向上させる１、また、ＣＯはＣｒ。

Ｎ１　と共存の下に耐食性も向上させる。本発明では、
このＣｏ　含有量を６〜１６チとするものであるが、こ
れ杜６％以上で上記効果が顕著になるが、あまシ多く添
加すると、その効果が一段と向上することがなく、経済
的にも不利になるので、この上限′（ｉｌ−１６％とす
るものである。

Ｍｏ　は、固溶体強化元素として、高温強度を改善する
が、２％よシ小量ではその効果は十分で々い。一方、４
％よシも多量に添加してもその効果は顕著にならず、返
って、有害な金属間化合物であるσ相の析出を助長させ
るので、本発明では、ＭＯ含有量を２〜４％とするもの
である。

Ｔ１　はこの種合金では高温強度を向上させるのに是非
とも必要な析出相であるγ′相（Ｎｉ３（Ａｔ。

Ｔ１）〕を生成させるために必要である。Ｔ１　量は２
％以下では、高温強度の向上は十分でなく、また、あま
り多く添加すると、熱間加工性が難しくなるので、４チ
以下とする。すなわち、本発明では、Ｔｉ　含有量を２
．０％を越え４％以下とするものである。

Ａｔ　はγ′相（Ｎｉ３　（Ａｔ、　Ｔｉ）　：ｌを形
成し、高温で長時間使用中における粗大化の傾向を阻止
し、すなわち、γ′相の安定性を向上させ、高温強度の
向上に有効であるが、本発明では、０．５％以下含むも
のであシ、好ましく　６−１　ｏ、　ｉ〜０．５係含む
ものである。これは０１チ以上で上記効果が顕著になる
が、あまシ多く添加してもその効果が顕著でなく、また
、熱間加工性を阻害するので、その上世を０．５％以下
とするものである。

Ｚｒ　は結晶粒界を強化し、高温強度（クリープ破断強
さ）や延性（クリープ破断伸び）を向上させるものであ
るが、本発明では、このＺｒ含有量を０．０５　％以下
、好ましくは０．００５〜００５％とするものである。

これは０．００５　％未満では上記効果が十分でなく、
また、あまり多く添加しても、その効果は顕著でなく、
返って、窒化ジルコンなど非金属介在物を生成し、゛延
性を低下させるので、その上限を０．０５　％とするも
のでちる。

ＢもＺｒ　と同様に、結晶粒界を強化させて、高温強度
（クリープ破断強さ）を改善するのに有効な元素である
が、本発明では、このＢ含有量を０．０１％以下、好ま
しくはｏ、　ｏ　ｏ　ｉ〜０．０１チとするものである
。これは、ｏ、ｏｏ１％以上で上記効果が顕著になるが
、あまり多く添加すると、熱間加工性を阻害し、また、
硼化物を形成し、延性を低下させるので、その上限を０
．０１チとするものである。

以上本発明における合金の各成分元素の範囲限定並びに
その理由を詳細に説明したが、本発明における合金には
、不可壁的不純物、すなわち、この種合金に避けること
ができない不純物元素、例えばＰ　、　Ｓ　、　Ａｇ　
、　Ｐｂ　、　Ｏｕ　、　８ｎ　。

Ｓｂ　なども極微量含んでいるものである。

以下、本発明の実施例をあげて、本発明の詳細な説明す
る。

〔実施例〕

表２に示す合金組成のものを真空高周波溶解にて２０ｋ
ｇインゴットを溶製し、これを熱間調造により、約６５
φｍｍｘ１５００ｔｍｍの棒材に鍛伸した。

次に、これらの棒材に表６に示す熱処理を施し、常温及
び５７０℃における引張試験、温度５７０℃応カフ　０
　ｋｇ７ｍ−でクリープ破断試験、応力腐食割れ特性試
験（沸騰４２チ塩化マグネシウム水中で、その材料の常
温耐力の１，２倍の引張応力を負荷し、破断時間で評価
した。）、高温腐食試験（９０％　Ｎａ２５ｏ４　＋　
１０％ｋＪａｃｔ　の腐食媒体中で、８００℃で２０　
ｈｒ　保持し、最大の腐食侵食深さで評価した。）を行
なった。

表３　試験材の熱処理 その結果を表４に示す。

表４から明らかなように、本発明合金組成は、比較材（
従来合金）に比して、Ｃｒ　量を増加しＣＯ量を低減し
ているが、いずれの試験においても、そん色なく、特に
、応力腐食割れ特性試験や高温腐食試験では、優れた合
金であることが明らかとなった。

〔本発明の効果〕

本発明は、以上詳記したように、従来のＯｒ　−Ｎｉ　
−Ｃｏ　−Ｆｅ　系合金よりもｃｏ　量を低減させ、Ｃ
ｒ量を増加させたものであるから、高温における耐食性
や応力腐食割れ特性が改善される効果が生ずるものであ
り、しかも、高温における強度も十分にあり、鍛造性や
機械加工性も従来のこの種合金と同程度のものである効
果が生へさらに、ｃｏ　ｔｆｔを低減させたことによシ
、コスト低減等の顕著な効果が生ずるものである。

復代理人　内　１）　明 復代理人　萩　原　亮　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｃ　ｏ１％以下、ｓｌ　１％以下、Ｍｎ　１％以下、Ｎ
   ｉ４０〜４８％、Ｃｒ　２０〜３０チ、００６〜１６％
   、Ｍｏ　２〜４％、Ｔ１２．０％を越え４チ以下、Ａｔ
   Ｏ，５％以下、ＺｒＯ，０５％以下、Ｂ　Ｏ，０１％以
   下、及び残部Ｆｅ　及び不可壁的不純物を含有してなる
   耐熱耐食合金。