JPS6376853A

JPS6376853A - 熱処理ポツト用Ｆｅ基耐熱合金

Info

Publication number: JPS6376853A
Application number: JP22164686A
Authority: JP
Inventors: Tatsumori Yabuki; 矢吹　立衛
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1988-04-07

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〕この発明は、すぐれた高温硬さと品温強度を有し、さら
に耐熱衝撃性、品温耐食性、および品温耐酸化性にもす
ぐれ、特に可鍛鋳鉄鋳物の黒鉛化焼鈍やその他各種の金
属部材の熱処理に際して、これらを収容する熱処理ポッ
トとして用いるのに適したＦｅ基耐熱合金に関するもの
である。

〔従来の技術〕

一般に、例えば可鍛鋳鉄鋳物の黒鉛化焼鈍は、これらの
鋳物を熱処理ポットに詰め、この熱処理ポットを焼鈍炉
内に連続的に装入し、この焼鈍炉では燃料として主とし
て重油を用い、前記熱処理ポットを所定の加熱曲線、例
えば４時間で１１００℃に加熱した後、この温度に４時
間保持し、ついで７５０℃に４時間かけて冷却し、この
温度に１２２時間保持た後、炉冷の加熱曲線にそって熱
処理することによって行なわれている。

このため、熱処理ポットは、腐食性および酸化性のきわ
めて強いバナジウム酸化物や硫黄酸化物などを含有する
高温燃焼雰囲気にさらされるばかりでな（、上記加熱曲
線に見られるように、１０００〜１２００℃の高温に長
時間加熱され、かつ一般１；金属材叫の析出温度領域で
ある６５０〜８５０℃にも長時間保持され、ついで常温
まで冷却される加熱・冷却を繰り返し受けることになる
ので、品温強度および高温硬さ、さらに耐熱衝撃性、高
温耐食性、および高温耐酸（ヒ性を具備することが要求
され、したがって、これの製造には、これらの特性を有
するＦｅ−２８％Ｃｒ−２０％Ｎｉ耐熱合金（％は重量
９６）が用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、近年、熱処理炉の省エネルギ化および省力化に
伴い、熱処理ポットの使用条件も苛酷さを増しており、
これに伴って、ポットは台車によって蓄熱状態の炉内に
装入されて昇温されるため、ポットの内外側面および底
面などにおける温変差による熱応力の発生は著しく、さ
らに加熱・冷却の繰り返しによる合金母相の変化による
熱応力の発生もあり、上記の従来Ｆｅ基耐熱合金製熱処
理ポットでは、これに十分耐えることができず、この熱
応力が原因の変形やクラックの発生が増大しており、こ
の結果比較的短かい使用寿命しか示さないのが現状であ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に熱
処理ポットに適した材料を開発すべく研究を行なった結
果、重量％で（以下％は重層％を示す）、Ｃ：０．１〜０．６％、　　　Ｓｉ：０．１〜２％。

Ｍｎ：　０．１〜２　％、　　　　Ｃｒ：　１５〜３３
　ａ７Ｎｉ：　１０〜１９　：Ｊ　　　Ｃｏ：　１〜１
０　％。

Ｈｆ：０．００１〜０．４５％、　　　Ｎ：０．００５
〜０．５％。

を含有し、さらに必要に応じて、Ｔｉ　　：　　０．１〜３　劣、　　　　　　　Ｎｂ　
：　０．１〜３　％。

Ｔａ：０．１〜３　％。

のうちの１種または２種以上、を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成を有
するＦｅ基耐熱合金は、８００〜１２００℃の高温にお
いて、すぐれた高温強変と５　温硬さ、さらにすぐれた
高温耐酸化性を示し、また腐食性および酸化性のきわめ
て強いバナジウム酸化物や硫黄酸化物などを含有する品
温燃焼雰囲気ですぐれた高温耐食性を示し、さらにポッ
トが受ける加熱と冷却の操り返しに対してもすぐれた耐
熱衝撃性を示し、したがって、これを熱処理ポットとし
て用いた場合には使用寿命の著しい延命化を可能にする
という知見を得たのである。

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、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。

（ａ）　　ＣＣ成分には、素地に固溶して、これを強化するほか、合
金成分であるＣｒやＨｆ、さらに必要に応じて含有され
るＴｉ、Ｎｂ、およびＴａと結合してＭ７Ｃ３、ＭＣ１
およびＭ２３Ｃ６型などの炭化物を形成し、もって硬さ
を向上させ、さらに溶接性と鋳雄性を向上させる作用が
あるが、その含有油が０．１％未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方０．６％を越えて含有させると
、前記炭化物の析出用が多（なるばかりでなく、その粒
径も粗大化するようになって靭性が低下し、さらに素地
の融点を下げて耐熱性も低下するようになることから、
その含有咄を０．１〜０．６％と定めた。

（ｂ）　　８２Ｓｉ成分には、脱酸作用のほかに、溶湯の流動性を改善
して鋳造性を向上させる作用があるが、その含有油が０
．１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
その含有上が２９６を越えると、Ｃｒの含有と関連して
靭性および溶接囲が低下するようになることから、その
含有祉を０．１〜２％と定めた。

（Ｃ）　　ＭｎＭｎ成分にも脱酸作用があり、十分な脱酸を行なうため
にはＳｉ成分との共存が不可欠であるが、その含有ｑが
０．１％未満では所望の脱酸をはかることができず、一
方その含有量が２％を越えると、高温耐食性および品温
耐酸化性に劣化傾向が現われるようになることから、そ
の含有はを０．１〜２％と定めた。

ｆｄ）　　ＣｒＣｒ成分には、その一部が素地に固溶し、特に重油など
の燃焼雰囲気での高温＃Ｉ食性と高温耐酸化性を向上さ
せるほか、残りの部分が炭化物を形成して硬さを向上さ
せ、もって品温耐摩耗性を向上させる作用があるが、そ
の含有量が１５％未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方その含有ｌが３３％を越えると靭性が低下す
るようになることから、その含有量を１５〜３３％と定
めた。

（ｅ）　　ＮｉＮｉ成分には、素地のオーステナイトを安定化して靭性
を高めるほか、Ｃｒとの共存において燃焼雰囲気での高
温耐食性および高温耐酸化性を向上させる作用があるが
、その含有量が１０％未満では前記作用に所望の効果が
得られず、一方その含有量が１９％を越えてもより一層
の向上効果は得られず、経済性を考慮して、その含有量
を１０〜１９％と定めた。

（ｆ）　　Ｃ。

Ｃｏ成分には、素地に固溶して耐熱衝撃性を一段と向上
させ、かつ高温硬さを改善する作用があるが、その含有
量が１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方１０％を越えて含有させてもより一層の向上効果は現
われず、経済性を考慮して、その含有１を１〜１０％と
定めた。

（ｇ）　　ＨｆＨｆ成分には、主としてＦｅ　＊　Ｎ’　＊およびＣｒ
成分によって形成されたオーステナイト素地に固溶して
高温強変および感温耐酸化性を向上させるほか、Ｃと結
合してＭＣ型炭化物を形成し、もって高温硬さを向上さ
せ、さらにＮとの共存において耐熱衝撃性を向上させる
作用があるが、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０．４５％を越えて
含有させてもより一層の向上効果は現われず、むしろ大
気溶解に際して含有歩留が低下するようになることから
、その含有量を０．００１〜０．４５％と定めた。

（ｈ）　　ＮＮ成分には、その一部がオーステナイト素地に固溶して
、これを安定化するほか、他方で金属窒化物を析出形成
するが、Ｈｆとの共存においてこれら析出物の生成を抑
制して靭性低下を防止し、もって耐熱衝撃性を向上させ
る作用があるが、その含有量が０．００５％未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が０．
５％を越えると、析出する窒ｆヒ物計が増大するばかり
でなく、これの粗大化も起って脆化し、耐熱衝撃性の低
下を招くようになることから、その含有量を０．００５
〜０．５％と定めた。

（ｉ）　　Ｔｉ　、　Ｎｂ　、およびＴａこれらの成分
には、素地の結晶粒の成長を著しく抑制し、むしろ結晶
粒を微細化し、さらにＭＣ型の炭化物および窒化物を形
成して、品温強度および高温硬さを一段と向上させる作
用があるので、これらの特性により一層の向上効果が要
求される場合に必要に応じて含有されるが、その含有量
がそれぞれ０．１％未満では前記作用に所望の向上効゛
果が得られず、一方その含有量がそれぞれ３％を越える
と、感温における炭１ヒ物の形成が促進されて靭性が低
下するようになるばかりでなく、燃焼雰囲気での酸化物
の生成も顕著となって高温耐食性および高温耐酸化性が
劣化するようになることから、その含有量を、それぞれ
’ｊ’ｉ：０．１〜３％、Ｎｂ　：　０．１〜３％、お
よびＴａ　：　０．１〜３　ｖ）と定めた。

なお、この発明のＦｅ基耐熱合金は、不可避不純物とし
てＺｒを含有する場合があるが、その含有量が０．３％
を越えると、靭性、鋳造性、および溶接性に悪影響を及
ぼすようになることがら、０．３％をｉえて含有させて
はならない。

〔実施例〕

つぎに、この発明のＦｅ基耐熱合金を実施例により具体
的に説明する。

通常の募周波溶解炉を用い、それぞれ第１表に示される
通りの成分組成をもった溶湯を大気中にて溶解し、つい
で砂型に鋳造することによって、本発明Ｆｅ基耐熱合金
１〜２３および比較Ｆｅ基耐熱合金１〜９、さらに従来
Ｆｅ基耐熱合金の各種試験片をそれぞれ製造し、これら
試験片を用いて高温硬さ、品温強度を測定し、さらに耐
熱衝撃性試験、高温耐食性試験、および品温耐酸化性試
験を行なった。

なお、高温硬さは、１１００℃におけるビッカース硬さ
を測定し、また高温強文は、１００００Ｃにおける引張
特性を測定した。

また、耐熱衝撃性試験は、可鍛鋳鉄鋳物の黒鉛化焼鈍処
理を加速化した条件、すなわち１１５０℃に１０分で昇
温し、この温間に２０分間保持後、１０分で７５０℃に
降温し、この混交に３０分間保持後空冷を１サイクルと
し、この熱サイクルを試験片に割れが発生するまで繰り
返し施すことにより行なった。

さらに高温耐食性試験は、学振法の耐バナジウムアタッ
ク試験に基づき、腐食灰（８５％ｖ２０５＋１５　％Ｎ
ａ２ＳＯ４）を試験片に２０ｍ９７ｃｍの割合で塗布し
９００℃に加熱した竪型の電気炉中に２０時間加熱保持
の条件で行ない、試験後の腐食減量を測定した。

品温耐酸ｆヒ性試験は、竪型の電気炉中で、大気中、１
２００℃に３００時間連続保持後の酸化減１１を測定す
ることにより行なった。これらの測定結果を第２表に示
した。

〔発明の効果〕

第２表に示される結果から、本発明Ｆｅ基耐熱合金１〜
２３は、いずれも従来Ｆｅ基耐熱合金に比して、一段と
すぐれた晶温硬さ、品温強度、耐熱衝撃性、高温耐食性
、および耐酸化性を有し、熱焙理ボット用として適した
ものであるのに対して、比較Ｆｅ基耐熱合金１〜９に見
られるように、構成成分のうちのいずれかの成分含有量
（第１表に※印を付したもの）がこの発明の範囲から外
れると。

上記の特性のうち少なくともいずれかの特性が劣ったも
のになることが明らかである。

上述のように、この発明のＦｅ基耐熱合金は、すぐれた
高温強度、高温硬さ、および品温耐酸化性を有し、さら
に腐食性および酸化性のきわめて強い高温燃焼雰囲気で
すぐれた品温耐食性を示し、かつ加熱・冷却の繰り返し
による耐熱衝撃性にもすぐれているので、これらの特性
が要求される熱処理ポットに用いた場合には著しく長期
に亘る使用寿命が確保できるなど工業上有用な特性をも
つのである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃ：０．１〜０．６％、Ｓｉ：０．１〜２％、Ｍ
ｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：１５〜３３％、Ｎｉ：１０〜
１９％、Ｃｏ：１〜１０％、Ｈｆ：０．００１〜０．４５％、Ｎ：０．００５〜０．
５％、を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有することを特徴とする熱処理ポッ
ト用Ｆｅ基耐熱合金。
（２）Ｃ：０．１〜０．６％、Ｓｉ：０．１〜２％、Ｍ
ｎ：０．１〜２％、Ｃｒ：１５〜３３％、Ｎｉ：１０〜
１９％、Ｃｏ：１〜５％、Ｈｆ：０．００１〜０．４５％、Ｎ：０．００５〜０．
５％、を含有し、さらに、Ｔｉ：０．１〜３％、Ｎｂ：０．１〜３％、Ｔａ：０．
１〜３％、のうちの１種または２種以上、を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成（以
上重量％）を有することを特徴とする熱処理ポット用Ｆ
ｅ基耐熱合金。