JPS6357748A - 耐クラツク性・耐変形性にすぐれた耐熱鋳鋼 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱衝撃特性、特に耐クランク性および耐変形
性にすぐれた耐熱鋳鋼に関する。

〔従来の技術〕

可鍛鋳鉄の熱処理炉用容器として使用されるポットや鋼
材熱処理用骨は台として使用されるトレイ等は、被処理
材と共に、８００〜１０００℃の加熱と、それにつづく
油焼入れもしくは空冷の繰り返し加熱・冷却を受ける。

従って、上記ポットやトレイは、このような加熱・冷却
下の熱衝撃に耐えるものでなければならない。従来、そ
れらの材料として、ＮｉおよびＣｒを多量に含む耐熱鋳
鋼（例えば、１０〜２５Ｎ　ｉ　−２２〜２７Ｃｒ　−
Ｆ　ｅ　）が使用される。

〔発明が解決しようとする問題点〕。

しかるに、従来よりポット材、トレイ材として使用され
ている上記耐熱鋳鋼の耐熱衝撃性は十分でなり、微細な
りラックが発生し易い。−旦クラックが発生すると、そ
のクランクは加熱・冷却の繰り返し過程で急速に進展し
、貫通割れや破損に到り、ポットやトレイとしての使用
を不可能にする。また、熱衝撃によるクラック発生に対
する抵抗性の良い材料は一般に変形し易いという欠点を
併せ有している。

本発明は上記に鑑み、加熱・冷却の繰り返し使用下での
耐クラック性にすぐれ、かつ耐変形性をも備えた耐熱鋳
鋼を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の耐熱鋳鋼は、 Ｃ：　０．３〜０．６％、Ｓｉ：２％以下、Ｍｎ二３〜
７％、　Ｃｒ　：２０〜３０％、Ｎ　ｉ　　：　２２〜
３２％、Ｎｂ：０．３　〜１．５％、Ｗ：０．２〜１　
％、Ｍｏ：０．２〜１％、残部は実質的にＦｅからなる
。

本発明耐熱鋳鋼の成分限定理由は次のとおりである。

Ｃ：０．３〜０．６％ Ｃは鋳鋼の鋳造性を良くし、また後記Ｎｂ、Ｃｒとの共
存下に一次炭化物を形成してクリープ破断強度を高める
と同時に、繰り返し加熱・冷却下での耐変形性向上に奏
効する。これらの効果を得るために、少なくとも０．３
％を必要とする。その効果はＣ量の増加と共に高められ
るが、あまり多くなると、使用時の二次炭化物の析出に
より、靭性低下が著しくなるので、０．６％を上限とす
る。

Ｓｉ：２％以下 Ｓｉは鋳鋼溶製時の脱酸剤としての役割を有するほか、
鋳鋼の耐高温酸化性および耐浸炭性を改善する。但し、
多量に添加すると、靭性が損なわれるので、２％を上限
とする。

Ｍｎ：３〜７％ Ｍｎは、オーステナイト相を安定化し、繰り返し加熱・
冷却下での耐変形性を高める。含を世が３％に満たない
と、その効果が少なく、一方７％を越えると、靭性を損
なう。よって、３〜７％とする。

Ｃｒ：２０〜３０％ Ｃｒは、ＭｎおよびＮｉの共存下に、高温強度や耐酸化
性を高める効果を有する。特に、１０００’ｃ付近の高
温域での強度、耐酸化性を確保するためには、少なくと
も２０％の添加を必要とする。その効果は添加量を増す
に伴って増強するが、３０％を越えると、使用過程での
靭性の低下が大きくなるので、３０％を上限とする。

Ｎｉ：２２〜３２％ ＮｉはＭｎ、Ｃｒと共存してオーステナイト組織の形成
とそのｍ織の安定化、耐酸化性・高温強度の向上、およ
びシグマ相の析出防止に奏効する元素である。そのため
には少なくとも２２％の添加を必要とし、添加量の増加
に従ってその効果も大きくなる。しかし、３２％を越え
ると、効果は略飽和するので、それ以上の添加は経済的
に不利である。よって、３２％を上限とする。

Ｎｂ：０．３〜１．５％ Ｎｂはクリープ破断強度を高め、また使用過程における
二次炭化物の析出を抑制し、靭性低下の防止に奏効する
。その効果は０．３％以上の添加により得られる。しか
し、１．５％を越えると、却ってクリープ破断強度が低
下し、また高温使用時の耐酸化性も悪くなるので、１．
５％を上限とすべきである。なお、Ｎｂは通常これと同
じ効果を有するＴａを随伴するので、その場合は、Ｔａ
との合計量が０．３〜１．５％であればよい。

Ｗ　：　０．２〜１％ Ｗは、Ｎｂとの共存のもとで、高温域でのクリープ変形
能を高める効果を有する。加熱・冷却の繰り返し使用下
に部材に発生する熱応力（熱応力はクリープ損傷を促進
する主因子である）はクリープ変形能により吸収緩和さ
れる。すなわち、部材に十分なりリープ変形能を与え、
クリープ変形により熱応力を吸収緩和して部材のクリー
プ損傷の進行を抑制するということがＷの添加によって
実現される。０．２％に満たない添加では、その効果が
不足し、一方１％を越えると、クリープ変形が過度に促
進され、耐変形性が損なわれる。従って、Ｗの添加量は
０．２〜１％とする。

Ｍｏ：０，２〜１％ ＭＯは高温クリープ強度および耐変形性の向上効果を有
する。この効果を確保するために、少なくとも０．２％
を要する。添加量の増加に伴って効果の増大をみるが、
１％を越えると、高温での耐酸化性が悪くなるので、１
％を上限とする。

〔実施例〕

第１表に示す各供試材を熱衝撃試験に付し、それぞれの
耐クラック性および耐変形性について同表右欄に示す結
果を得た。供試材！ｔｈｌ〜４は発明例、階１１〜１４
は比較例である。比較例隘１１．１２はポット、トレイ
材として従来より使用されているＪＩＳ規格材である。

（１’ｌ試験片 打抜孔を有する円板（第１図参照）。外径（ｄ、）５０
龍、孔径（ｄ　ｚ）　２５　ａｍ、板厚ｆｔ）　１０　
ｍｌ、孔の縁巾（ｗ）４１麿。

［ＩＩ）熱衝撃試験条件 円板状試験片を、９５０℃×３０分間加熱後、水冷する
加熱・冷却を反復する。

（イ）耐クランク性の評価 熱衝撃試験において、試験片に生じる割れが５龍に進展
するまでの加熱・冷却の繰り返し回数により耐クランク
性を評価。第１表中、「耐クランク性」欄の数値（回）
はその繰り返し回数を示す。

（ロ）耐変形性の評価 熱衝撃試験での加熱・冷却を３２０回繰り返した時点に
おける試験片の直角２方向の直径（Ａ）　と（Ｂ）（第
２図参照）を測定。第１表中、「耐変形性」欄の数値は
、その変形量（Ａ−Ｂ）を示している。

第１表から明らかなように、本発明合金は、繰り返し加
熱・冷却におけるクシツクの発生・進展に対する抵抗性
が高く、また加熱・冷却の繰り返しにおける変形量も極
めて小さい。

〔発明の効果〕

本発明合金は、熱衝撃特性にすぐれており、繰り返し加
熱・冷却条件下での耐クラック性および耐変形性が高く
、長期の反復使用に耐える。従って、繰り返し加熱・冷
却を受ける熱処理用ポット材料、トレイ材料として好適
であり、これらの熱処理用部材の耐用寿命の向上（熱処
理操業の効率化等に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）は実施例関係の試験片形状を示す正面説明
図、同図〔■〕はその側面説明図、第２図は試験片の変
形量測定説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．３〜０．６％、Ｓｉ：２％以下、Ｍｎ：
   ３〜７％、Ｃｒ：２０〜３０％、Ｎｉ：２２〜３２％、
   Ｎｂ：０．３〜１．５％、Ｗ：０．２〜１％、Ｍｏ：０
   ．２〜１％、残部実質的にＦｅからなる耐クラック性・
   耐変形性にすぐれた耐熱鋳鋼。