TW200532B - - Google Patents

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200532 A6 B6 五、發明説明（） 本發明關偽於在高溫具有良好強度和抗腐蝕性之抗熱 性合金。本發明合金適合作為如煉網工業加熱綱件所甩遽 子之滑軌材料。 鋼板或鋼線偽將所謂的厚鋼板或鋼條等鋼製件於加熱 爐，如，動探式爐子（walking beam furnace)或推進式 瀘子（pusher furnace)等之中均勻加熱後锟軋製成。若 鏑件與爐床接觸點的溫度比鏑件與爐床其他點的接觸溫度 較為低時，可能産生軋製鋼板厚度不均勻或甚至發生碎裂 之情形，為了避免這些因擾，必須將爐床與網件接觸點的 溫度提高到接近加熱溫度之溫度。因此，在最高使用溫度 時，爐床金屬金屬可能達到高逵1 3 0 0 t以上的溫度。 可耐1 1 5 0 °C以上高溫的典型瀘床材料有固體溶液 強化型的抗熱性鑄合金，其成份中除了鐵（Fe) Μ外， 含有 20 — 35%Cr, 15-35 % Ni,和 5 — 50 %(：〇等為主要成份，以及0.5 — 5%?4〇,0.5 — 5 % W和0 . 2 — 4 . 0 % T a等為固體溶液強化元素。 不過，在爐子的燜區内，滑軌可能受到1 200— 1 35 0 t的高溫，及駸重慝變和磨耗..，上述傳統固體溶液強化 型抗熱性鋳合金因此不適合作為滑軌材料。 曾有人提出以具有高度抗熱性和抗磨耗性的陶瓷作為 爐床金羼材料（例如，日本Utility Model Publication No. 35326/1989),從滑軌所需求的高度抗震性質來看， 所諝的精密陶瓷材料，例如S i C和S i 3 N 4 ,於強氣 -3 - (請先閱讀计面之注意事項再填寫本頁) •装· • ·#*****·^ •線. 本纸張尺度通用中ΗΒ家樣準（CNS)甲4規格(210><297公釐） 200532 A6 B6 M濟部中央標:^工消^合作社卬製 五、發明説明（） 化氣圍中使用時，易於被氧化破壤而不適用。 另一方面，氧化物分散強化型超合金，例如，Ni— 質超合金，其中分散者具有高熔點的細氣化物粒子，如Y 2 〇3 ,可用於燃氣輪機和噴射發動機（例如，曰本專利 公開编號386S5/1981)。對於高溫爐，有提議採用具有下 逑組成的氯化物分散強化型超合金：12. 5 - 2 0 % C r,最高達1%的A1,最高達0. 1%的C及最高達0 • 5 % (體積）的丫 2 〇 3 ,其餘為N i ,作為篩帶（ u e s h b e 11 )的材料（日本專利公開编號9 S 1 0 / 1 9 8 4 )。 本發明莒試使用氯化物分散強化型超合金作為滑軌滑動 元作的材料，其结果發現組成為含有1 8 — 4 0 % C r . 多達5%T i ,其餘為N丨，且含有〇· 1—2%高熔點 金屬氣化物細粉粒分散於其沃斯坦鐵型基質（a u s t e π i t e m a t r i x )中所形成的氧化物分散強化型超合金可用為滑軌 材料。該發現已被掲示過（日本專利申請编號14044/1989)。 hi'、 不過，以重油作為燃料的爐中，N -質超合金易於被 重油所含琉份於高溫硫化侵蝕而腐蝕掉。具有足夠抗腐蝕 性的材料例子有Fe_N ί — Cr-Co_W固體溶液強 化型抗熱性鑄合金。若可得到具有類似其基質組成的氣化 物分散強化型抗熱性鑼合金，卽可作為不具上述缺陷的爐 床材料。 不需鰲言者，Ni—糸合金偽昂貴者，因此，最好以 -4- 請先閑請卄面之注意事項再填窵本頁) .¾. .tr· .線. 本纸張尺度通用中a國家徉準（CNS)甲4規格（210X297公釐） 經濟部中央櫺H1-局5:工消^合作杜印5<! 200532 A6 _>_ B6 五、發明説明（） 較便宜的合金來構建滑軌。 本發明的一般目的即為提供一種不僅具有高溫抗形變 性，抗磨耗性和抗震性，而且具有良好抗氧化性等的合金 ，其等级相同於上述氧化物分散強化型n i -条超合金者 0 本發明的待殊目的為提出一種具有更佳性能的抗熱性 合金，傜將氧化物粒子分散具有可得到相同於固體溶液強 化型鑲合金所具最高等级高溫強度和高溫抗腐蝕性之組成 的抗熱性合金基質内以利用該氣化物粒子來壓抑該基質在 高溫的塑性形變，， 本發明的另一目的為絰由利用上逑抗熱性合金提出具 有較高性能的爐用金屬，待別是滑軌用金屬。 本發明的合金偽一種氣化物分散強化型合金，其組成 為最多達0. 2%的C + N,最多達2. 〇%的S i ，最 多達 2. 0% 的 Μη, 15 到 35%N 丨，20 到 35% (：1-,5到50%(：〇,0.5到5%\1〇,0.5到5 % W和0 . 2到4 % T a ;其餘為F e ;且S含0 . 1 — 2 %高熔點金黡氣化物之细粉粒分散於該合金沃斯田型基 質中。 該高熔點金屬氣化物可為一種或多種選自Y2 〇3 , ΖΓ 〇2和A 12 〇3等之中者。其中.以Y2 〇3可得 最佳結果。 第一圖到第三圖所示為採用本發明合金製成滑軌之典 -5 - 請先聞請背面之注意事項再填寫本页) •裝_ •訂. .線 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格(210x297公*) 200532 A6 B6 .*t濟部中央櫺H1·局5=工消·!:'合作杜印製 0. 屬如非裂出元 到滑件件氣 形 溫片 cnc金例由碎押軌 圖成元元逑 柱 高葉 NI 用，成以熱滑 一製軌軌前 圓 在機 I: 所機形予由成 第熔滑滑為 用 始輪 用CO將粉所物缇削 如上的除卽 採 卽為 採 1 偽磨將産再機 ，2 成蓋料 ， 金用 ,ke術球 ，狀物 . 例管製覆材 如 。合合 金1C技於融粒産時 施滑金 5 用 例造超適 合 Μ 該置熔的的要 實式合物所 。構型有 型al。粒地成備必 型冷性綠件 軌軌化具 化on術粉複構裂 ， 典水熱絶元 滑滑強金 強ti技細重所所结 的在抗性軌 的的散合 散na化物由物化燒 軌 A 型火滑 態成分糸 分er金化經合金和 滑 3 化耐中 型形物鏍 及 物nt合氧 ，混合化 造鞍強用其 造所化的 ,; 。化 I 械屬中匀娀密 製屬散再 ， 。構件氧知 圖圖圖氧er機金機均機緊 金金多 ，件金他元条已 面視面述ThSI點粉切用以 合將物部元合其動錁述 平侧截上 -所熔磨密。予 明為化鞍有型用滑 ，上 為為為造司的高球的成軋 發 ，氧該所化採形言且 ) : 圖圖圖製公成和型粒製壓 本示將到的強以鈕而 ， ί 例一二 三了鎳發末能份而衡 用所 ，著外散可到般定 | 施第第第為際開粉動成驟均 採圖 Α 接以分也接一穩 I 實 國所份高細步熱。 三 1 A A 物 部 頗 f 型 {}成 ，常等或件 第軌 44 化 鞍 也 五 ...................................{ ..............3t..............................ir…(..................^ (請先聞請背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家详準(CNS> T4規格(210父297公釐） 200532 A6 、B6 經濟部屮央標-;?-局8工消讣合作杜印災 五、發明説明（） (日本專利公開编號5 6 - 3 8 6 6 5 )或篩帶（日本專利公開编 號59-9610 )的合金組成並含有適當量的氣化物粒。不過 ,這些已知錁条合金對於爐中因燃燒重油所生氣圍内發生 的高溫硫化侵蝕並不具有足夠的抗蝕性。 採用前逑本發明氣化物分散強化型合金，如後文所述 搡作例中顯示者，除了抗熱性和抗氧化性外，可以得到高 壓縮潛變強度。如此，本發明卽提出一種較便宜，但卻更 耐用的抗熱性合金。 選擇本發明合金所用組成的理由如下所逑： 於基本組本的抗熱性合金中， C+N:最多逹0. 2% 雖然C偽用以增進高溫強度，但c + Ν含畺高於〇 . 2%時，會降低其熔點，減退其熔接性與靭性， S i :最多達2 . 0 % S i可增進合金在高溫的抗氧化性.但含量太高會促 成7 —相的沈澱。 Μη:最多達2. 0% Μ η也是用以增進合金的高溫抗氣化性，但過量添加 頗會損及其性質。 Ν ί : 1 5 ,到 3 5 % N i可使沃斯田鐵型構造穩定並增進抗熱性，抗滲破 性和高溫強度。低於15%以下時.沒有效果，但高於3 5 %以上，則其效果呈飽和。 -7- 請先閱¾背面之注意事項再填寫本頁) •裝. .計- .緣 本纸張尺度適用中國國家橒準(CNS)T4規格(210x297公釐） 200532 經濟部中夹標苹局：^工消^合作汰印^ A6 B6 五、發明説明（） Cr : 20 到 35% 有必要添加2 0 %以上含量的C r以增進高溫抗氧化 性，過量添加會使沃斯田鐵構造不安定而降低其靱性。 C 〇 : 5 到 5 0 % C 〇偽一種沃斯田鐵構造安定化元素，溶於基質中降 低堆集缺陷能量（stacking fault energy)，因而增進 1 1 5 0 =0以上高溫的潛變強度，因此之故，有必要添力Π 至少5%的含量。於50%以上時，其效果即呈飽和，從 绖濟觀點來看愛為不利。 一種或多種下列元素：Mo:〇. 5到5%,W:0. 5 到 5 % 和 T a : 0 . 2 到 4 . 0 % 這些元素溶於沃斯田鐵構造中.可強力地增進在10 0 0 υ以上的高溫強度和潛變強度。 高熔點金屬氧化物：0. 1〜2% 最適當的金靥氧化物為前述之Υ 2 0 3 。於相當低加 熱溫度（高到約1 2 0 0 者）的爐中，其所用滑軌的材 料内，可將全部的或部份的Υ2 〇3用Zr 02或A i2 〇3予以取代，：當然，可以合併使用丫 2 ◦ 3 , Ζ Γ Ο 2 和Α12 ο 3中的二種或莹種，高熔點金靥氧化物的含量 必須為0 . 1 %以上，否則，無法得到合適的高溫安定化 合金之效果。隨箸含量的增加，該效果於約1 %處減缓而 在2%處飽和，所以，必須選用此範圍内的適當含量。必 須提及者，於加工過程中，原添加之Υ2 03在含有A 1 -δ ~ (請先W讀背面之注意事項再堪宵本頁) 訂. .線. 本纸張尺度適用中國國家櫺準（CNS)規格（210X297公嫠） 200532 A6 B6 五、發明説明（）

2 〇 3時可能轉化成各種氧化釔一氣化鋁化合物（如，Y A G ) 〇 本發明合金用為各種爐，如鏑熱加工所用加熱爐.中 其他滑動面的滑軌材料時，具有優異的抗熱變形，抗氣化 ，抗磨耗和抗熱猱等性質，所以，可以長期使用。如此· 可以減低加熱爐的維護勞力及促成其連續操作。能量及維 護成本的降低可導至鋼品熱加工的生産成本之降低。 以機械合金化程序製備成具有表1所示組成的氧化物 分散強化型合金，再绖熱押出和機削成試樣。 試樣經非常高溫壓縮潛變檢驗和高溫氧化試驗，所得 耐久性和抗氣化性再與傳統滑軌材料，Τ Η 1 Ο 1 ί Ο -lC-32Cr-21Ni-23Co-2. 5W,其餘 為F e )的性質進行比較。 壓縮潛變檢驗係將直徑3毫米，高6. 5毫米的管狀 試件夾在固定板與接受板之間，於高溫施以壓縮負載而進 行者。於某一段時期後，測量試件的高度，以高度減少的 百分率計算结果表示其形變率。 表2所示為.在檢驗溫度下的形變率（％ )。，表3所示 為不同時間高溫氧化試驗後所得材料每單位面積的氧化損 失。 對照编號4合金的結果，在1 300¾溫度，撿驗時 間1 5 0小時的條件下，可以看出傳統材料的氣化損失逢 到356. 2毫克/公分2 ,而本發明材料的損失只有1 -9- 請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -¾.. •訂. •線. 本纸張尺度通用中國國家橒芈（CNS)甲4規格(210x297公ft)

A B 200532 五、發明説明（ ） 7 . 54毫克/公分2 ，本發明的增進效果顯而易見 請先閑讀计面之注意事項再填寫本頁) •訂- .線 本纸張尺度適用中SS家櫺準（C?iS)f4規格（210父297公嫠）

200532

No. C Si Mn Ni ' Cr Co Mo w Ta N 氧化物 1 0.12 1.2 1.2 21.0 20.0 23.9 1.5 2.5 1.5 0.015 Y2〇3 0.6 2 0.12 1.2 1.2 21.0 15.0 23.9 1.5 2.5 1.5 0.015 Y2°3 0.8 3 0.07 1.4 0.91 16.7 27.1 40.5 1.0 2.5 1.5 0.015 Y2°3 0.7 Zr〇2 0.3 4 0.12 1.2 1.2 21.0 32.0 23.-9 1.5 2.5 1.5 0.015 Y2°3 0.7

Al2〇3 0.3 表2 時間C 少時） 合金 檢驗條件 20 40 60 80 TH101 -C 1200 c 3.63 6.94 9.95 13.2 No. 1 0.9 kgf/ cm2 0.04 0.11 0.18 0.25 TH101 1250°C 4.72 7.21 9.83 No. 1 0.6 kgf 0.10 0.22 0.33 時間（·小時） 10 20 30 TH101 2.31 4.43 6.14 No. 1 0.08 0.1S 0.27 No. 2 1300°C 0.06 0.14 0.22 No. 3 2 0.4 kgf/mm 0.06 0.14 0.21

No. 4 0.08 0.17 0.25 表3 200532 合金 iXQL · LX- - 氧化損失 (ms/cm2) 50 (Hrs) 100 Oirs) 150 (Hrs) TH101 5.53 12.3 19.1 No. 3 1200°C 4.32 9.10 13.8 No . 4 4.10 8.52 13.2 TH101 6.15 57.3 250 No. 3 1250〇C 5.31 9.42 13.82 No . 4 ./ 5.12 9.38 1.3.26 TH101 40.5 175.2 '356.2 No. 3 1300°C 12.8 15.31 18.10 No. 4 12.3 14.92 17.54

Claims (1)

1. F--- 雜0誓本w A A7 B7 C7 D7 經濟部中央標準局印製 六、申請專利範® 1 • — 種 氧 化 物 分 散 強 化 型 抗 埶 性 合 金 ) 其 特 擻 在 於 該 合 金 的 組 成 為 含 有 最 多 0 2 % 的 C + N * 曰 取 多 2 0 % 的 S 3 1 最 多 2 • 0 % 的 Μ η t 1 5 到 3 5 % N ί t 2 0 到 3 5 % C Γ t 2 0 到 4 5 % c 〇 t — 種 或 多 種 下 列 元 素 〇 5 到 5 % Μ 〇 f 0 番 5 到 5 〇/〇 W 和 0 • 2 到 4 % T a » 其 餘 為 F e » 且 該 i ψ 含 0 * 1 — 2 % 高 熔 點 金 屬 氧 化 物 細 粒 分 散 於 沃 1 基 質 中 〇 2 如 Φ 請 專 利 範 圍 ]ΤΛ ft 克i 項 所 述 之 抗 熱 性 合 金 1 其 中 高 熔 點 金 屬 氧 化 物 為 Υ 2 o™ ! 3 1 c. 3 如 申 請 專 利 範 圍 第 1 或 2 項 所 述 之 抗 熱 性 合 金 製 成之滑軌。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁 •裝· .訂· •線· 甲 4(210X297 公寿)