JPH1096038A - High cr austenitic heat resistant alloy - Google Patents
High cr austenitic heat resistant alloyInfo
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラや化学プラ
ント等の温度が高い苛酷な環境下における強度および耐
食性に優れた高Ｃｒオーステナイト系耐熱合金に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high Cr austenitic heat-resistant alloy having excellent strength and corrosion resistance in a severe environment such as a boiler or a chemical plant at a high temperature.
【０００２】[0002]
【従来の技術】火力発電プラントにおいては、ボイラの
熱効率を向上させるために、蒸気条件の高温、高圧化が
進んでおり、特に、超高温高圧ボイラが注目されてい
る。このようなボイラの過熱器管等に用いられる材料
は、蒸気条件が従来より過酷なために、高温における強
度や耐食性等の性能面で従来より厳しい要求を満たさな
ければならない。その要求に対して、従来一般に用いら
れている１８Ｃｒ−８Ｎｉ系のステンレス鋼は、十分に
応えることができなくなってきている。そのために、従
来より高い温度および圧力下で、強度特性に優れ、かつ
耐水蒸気酸化特性や耐高温腐食特性にも優れた高強度高
耐食オーステナイト系耐熱合金が要求されている。2. Description of the Related Art In a thermal power plant, the temperature and pressure of steam conditions have been increased to improve the thermal efficiency of a boiler. The material used for such a superheater tube of a boiler must satisfy stricter requirements than before in terms of performance such as strength at high temperatures and corrosion resistance because steam conditions are more severe than in the past. The 18Cr-8Ni-based stainless steel generally used in the past cannot meet the demand sufficiently. Therefore, there is a demand for a high-strength, high-corrosion-resistant, austenitic heat-resistant alloy that is excellent in strength characteristics, and has excellent steam oxidation resistance and high-temperature corrosion resistance at higher temperatures and pressures than before.
【０００３】一般に、耐食性を改善するためには、鋼中
または合金中のＣｒ含有量を高めることが有効とされて
いる。しかし、例えば、２５重量％程度のＣｒを含有す
るＳＵＳ３１０Ｓステンレス鋼と１８Ｃｒ−８Ｎｉ系ス
テンレス鋼を比較すると、前者は、６００〜７００℃に
おける高温強度が後者より低めであり、かつ、靱性も低
いという欠点を持っている。靱性の低下は、σ相の析出
に起因している。また、Ｃｒ含有量が２５重量％程度の
ＳＵＳ３１０Ｓステンレス鋼では、高温高圧の環境下に
おける耐食性も不十分である。In general, it is effective to improve the corrosion resistance by increasing the Cr content in steel or alloy. However, when comparing SUS310S stainless steel containing about 25% by weight of Cr with 18Cr-8Ni stainless steel, for example, the former has lower high-temperature strength at 600 to 700 ° C. than the latter and has lower toughness. Has disadvantages. The decrease in toughness is due to the precipitation of the σ phase. In addition, SUS310S stainless steel having a Cr content of about 25% by weight has insufficient corrosion resistance in a high-temperature and high-pressure environment.
【０００４】特公平４−７０３８２号公報に開示される
ような耐熱合金は、重量％で、Ｃ：０．０１〜０．２
％、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．３％以下、（Ｎｉ
＋Ｃｏ）：３０〜６５％、（Ｔｉ＋Ｎｂ）：０．０３〜
１．０％、Ａｌ：０．０１〜０．３％、（Ｍｏ＋Ｗ）：
０．５〜３．０％およびＣｒ：２２〜３８％を含んでお
り、高温における耐食性が良好とされている。しかし、
その高温強度は十分とはいえない。[0004] The heat-resistant alloy disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-70382 is C: 0.01 to 0.2 by weight%.
%, Si: 0.5% or less, Mn: 0.3% or less, (Ni
+ Co): 30 to 65%, (Ti + Nb): 0.03 to
1.0%, Al: 0.01 to 0.3%, (Mo + W):
It contains 0.5 to 3.0% and Cr: 22 to 38%, and is considered to have good corrosion resistance at high temperatures. But,
Its high temperature strength is not sufficient.
【０００５】本発明者らは、特開平７−７０６８１号公
報で、高温高圧の厳しい環境下でも十分な耐食性と優れ
た高温強度を備える合金として、２８重量％以上のＣｒ
と３５〜６０重量％のＮｉを含み、さらにＴｉとＣｕの
両者を含む合金を提案した。この合金は、α相とＣｕ富
化相の両者を析出させて、α相の粗大化を抑制すること
により、クリープ破断強度を向上させることを特徴とし
ている。しかし、最近の過酷化した蒸気条件下では、必
ずしも十分な高温強度を備えているとはいえない。The present inventors disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-70681 that, as an alloy having sufficient corrosion resistance and excellent high-temperature strength even in a severe environment of high temperature and high pressure, a Cr of 28% by weight or more was used.
And an alloy containing 35 to 60% by weight of Ni and further containing both Ti and Cu. This alloy is characterized by improving the creep rupture strength by precipitating both the α phase and the Cu-rich phase and suppressing the α phase from becoming coarse. However, under recent severe steam conditions, it cannot always be said that the steel has a sufficient high-temperature strength.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温高圧の
苛酷な蒸気条件下で、優れた強度と耐食性をもつオース
テナイト系耐熱合金を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an austenitic heat-resistant alloy having excellent strength and corrosion resistance under severe steam conditions of high temperature and high pressure.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の高温強度と耐食
性にすぐれたオーステナイト系耐熱合金は、重量％で、 Ｃ ：０．０５％超え０．１５％以下、 Ｓｉ：０．０５〜１％、 Ｍｎ：０．１〜２％、 Ｃｒ：２８〜３８％、 Ｎｉ：３５〜６０％、 Ｃｕ：２〜６％、 Ｔｉ：０．１〜１％、 Ｎ ：０．０５％以下、 Ａｌ：０．０１〜０．３％、 Ｎｂ：０〜１％、 Ｍｇ：０〜０．０５％、 Ｃａ：０〜０．０５％ ならびに下記、および群それぞれのなかの少なく
とも１種を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物か
らなる化学組成を備えることを特徴とする。The austenitic heat-resistant alloy of the present invention having excellent high-temperature strength and corrosion resistance is, by weight%, C: more than 0.05% and 0.15% or less, and Si: 0.05 to 1%. Mn: 0.1 to 2%, Cr: 28 to 38%, Ni: 35 to 60%, Cu: 2 to 6%, Ti: 0.1 to 1%, N: 0.05% or less, Al: 0.01 to 0.3%, Nb: 0 to 1%, Mg: 0 to 0.05%, Ca: 0 to 0.05%, and at least one of the following and each of the groups, and the balance Is characterized by having a chemical composition comprising Fe and unavoidable impurities.
【０００８】 群 Ｂ ：０．００１〜０．０１％および Ｚｒ：０．０１〜０．１％ 群 Ｍｏ：０．５〜３％および Ｗ ：１〜６％ 群 Ｙ ：０．０１〜０．２５％、 Ｌａ：０．０１〜０．２５％、 Ｃｅ：０．０１〜０．２５％および Ｎｄ：０．０１〜０．２５％ 上記本発明の合金は、合金成分の中でも、２８〜３８重
量％のＣｒ、３５〜６０重量％のＮｉ、ＴｉとＣｕの両
者ならびにＹ、Ｌａ、ＣｅおよびＮｄのうちの少なくと
も１種を含んでいることが特徴のひとつである。本発明
の合金では、合金中に析出するα−Ｃｒ相（以下、単に
α相と記す）およびＣｕ富化相の成長粗大化が起こりに
くいので、高温環境下で長時間使用されてもほとんど強
度低下がなく、安定である。すなわち、本発明の合金
は、クリープ破断強度が極めて良好である。Group B: 0.001-0.01% and Zr: 0.01-0.1% Group Mo: 0.5-3% and W: 1-6% Group Y: 0.01-0. 25%, La: 0.01 to 0.25%, Ce: 0.01 to 0.25%, and Nd: 0.01 to 0.25% The alloy of the present invention is, among the alloy components, 28 to 38%. One of the characteristics is that it contains at least one of Cr, 35 to 60% by weight of Ni, both Ti and Cu, and Y, La, Ce and Nd. In the alloy of the present invention, since the α-Cr phase (hereinafter, simply referred to as α phase) and the Cu-enriched phase that precipitate in the alloy hardly grow, the alloy has almost no strength even when used for a long time in a high temperature environment. There is no decrease and it is stable. That is, the alloy of the present invention has extremely good creep rupture strength.
【０００９】本発明合金は、合金の表面に均一なＣｒ2
Ｏ3皮膜を生成させるのに十分な量のＣｒを含んでお
り、また、Ｙ、Ｌａ、ＣｅおよびＮｄのうちの少なくと
も１種を含んでいるので、Ｃｒ2Ｏ3皮膜の密着性が向上
している。したがって、耐水蒸気酸化性、耐高温腐食生
等の耐食性にも優れている。The alloy of the present invention has a uniform Cr 2 on the surface of the alloy.
Since it contains Cr in an amount sufficient to form the O 3 film and contains at least one of Y, La, Ce and Nd, the adhesion of the Cr 2 O 3 film is improved. ing. Therefore, it is also excellent in corrosion resistance such as steam oxidation resistance and hot corrosion resistance.
【００１０】なお、本発明合金がクリープ破断強度に優
れているのは、Ｙ、Ｌａ、ＣｅまたはＮｄの作用によっ
て、析出する炭窒化物が微細化され、かつ安定化される
ので、α相およびＣｕ富化相の成長粗大化が防止される
ためである。[0010] The alloy of the present invention is excellent in creep rupture strength because the precipitated carbonitride is refined and stabilized by the action of Y, La, Ce or Nd. This is because growth coarsening of the Cu-rich phase is prevented.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の合金を構成する各元素の
作用と、その含有量について説明する。なお、各合金元
素の含有量の％表示は、重量％を意味する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The action of each element constituting the alloy of the present invention and the content thereof will be described. In addition,% display of the content of each alloy element means% by weight.
【００１２】Ｃ：炭化物を形成して、耐熱合金として必
要な高温強度（引張強さ）やクリープ破断強度を向上さ
せるのに有効な元素である。０．０５％以下ではその効
果が得られない。一方、０．１５％を超えると合金の延
性および靭性が低くなる。したがって、Ｃ含有量は０．
０５％を超え、０．１５％以下とした。C: An element effective for forming carbides and improving high-temperature strength (tensile strength) and creep rupture strength required as a heat-resistant alloy. If it is less than 0.05%, the effect cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.15%, the ductility and toughness of the alloy will be low. Therefore, the C content is 0.1.
More than 05% and 0.15% or less.
【００１３】Ｓｉ：溶湯の脱酸剤として必要な元素であ
り、耐酸化性の向上にも有効な元素である。その効果を
得るためには、０．０５％以上含有させる必要がある。
しかし、１％を超えると合金の溶接性が低下するほか、
脆化相が析出して組織が不安定になる。そのために、Ｓ
ｉ含有量は０．０５〜１％とした。Si: An element required as a deoxidizing agent for molten metal and an element effective for improving oxidation resistance. In order to obtain the effect, it is necessary to contain 0.05% or more.
However, if it exceeds 1%, the weldability of the alloy will decrease,
The embrittlement phase precipitates and the structure becomes unstable. Therefore, S
The i content was 0.05 to 1%.
【００１４】Ｍｎ：Ｍｎは溶湯の脱酸および熱間加工性
の向上に有効な元素である。その効果を得るためには、
０．１％以上含有させる必要がある。しかし、２％を超
えると合金の耐熱特性が劣化する。したがって、Ｍｎ含
有量は０．１〜２％とした。 Ｃｒ：Ｃｒは、高温環境下での合金の耐酸化性、耐水蒸
気酸化性、耐高温腐食性等の耐食性の向上に優れた効果
を発揮する。さらに、本発明合金の高温強度を確保する
ためのα相の形成に不可欠な元素である。その含有量が
２８％未満では上記作用を得ることができない。一方、
３８％を超えると熱間加工性が悪くなるとともに、高温
における組織の不安定化を招く。したがって、Ｃｒ含有
量は２８〜３８％とした。Mn: Mn is an element effective for deoxidizing molten metal and improving hot workability. To get that effect,
It is necessary to contain 0.1% or more. However, if it exceeds 2%, the heat resistance of the alloy deteriorates. Therefore, the Mn content is set to 0.1 to 2%. Cr: Cr exhibits an excellent effect of improving corrosion resistance such as oxidation resistance, steam oxidation resistance, and high temperature corrosion resistance of the alloy in a high temperature environment. Further, it is an element indispensable for the formation of the α phase for securing the high temperature strength of the alloy of the present invention. If the content is less than 28%, the above effects cannot be obtained. on the other hand,
If it exceeds 38%, hot workability deteriorates and the structure becomes unstable at high temperatures. Therefore, the Cr content was set to 28 to 38%.
【００１５】Ｎｉ：Ｎｉは安定なオーステナイト組織を
得るために必要不可欠な元素である。Ｎｉ含有量が３５
％未満の場合には、安定したオーステナイト組織を確保
することができない。一方、６０％を超えるとα相の析
出が抑制され、合金の高温強度が不足することに加え
て、合金の製造コストが高くなり経済的にも不利にな
る。したがって、Ｎｉ含有量は３５〜６０％とした。Ni: Ni is an indispensable element for obtaining a stable austenite structure. Ni content is 35
%, A stable austenite structure cannot be secured. On the other hand, if it exceeds 60%, precipitation of the α phase is suppressed, and the high-temperature strength of the alloy is insufficient. In addition, the production cost of the alloy is increased, which is economically disadvantageous. Therefore, the Ni content was set to 35 to 60%.
【００１６】Ｃｕ：Ｃｕは合金の高温強度、特にクリー
プ破断強度を向上させる働きを持っている。この効果
は、Ｃｕを含む場合には、オーステナイト相中にＣｕ富
化相が析出し、析出強化が起こることに起因している。
その効果を得るためには、２％以上を必要とする。一
方、含有量が６％を超えると合金の延性が低下し、加工
性も悪くなる。したがって、Ｃｕ含有量は２〜６％とし
た。Cu: Cu has a function of improving the high-temperature strength of the alloy, particularly the creep rupture strength. This effect is attributable to the fact that when Cu is contained, a Cu-enriched phase precipitates in the austenite phase and precipitation strengthening occurs.
To obtain the effect, 2% or more is required. On the other hand, if the content exceeds 6%, the ductility of the alloy decreases, and the workability also deteriorates. Therefore, the Cu content was set to 2 to 6%.
【００１７】Ｔｉ：Ｔｉはα相の析出を促進する元素で
ある。この効果を得るためには、０．１％以上必要であ
る。一方、Ｔｉ含有量が１％を超えると、合金の靭性が
低下するので、Ｔｉ含有量は０．１〜１％とした。Ti: Ti is an element that promotes the precipitation of the α phase. To obtain this effect, 0.1% or more is required. On the other hand, if the Ti content exceeds 1%, the toughness of the alloy decreases, so the Ti content was set to 0.1 to 1%.
【００１８】Ｎ：Ｎは高温強度を改善するとともに、オ
ーステナイト組織を安定化する働きがある。したがっ
て、必要に応じて高価な元素であるＮｉの一部を代替す
る元素として用いてもよい。ただし、Ｎ含有量が０．０
５％を超えると、合金が高温で長時間使用された時に窒
化物が析出し、靭性の低下が起こる。そのため、Ｎ含有
量は０．０５％以下とした。N: N has the function of improving high-temperature strength and stabilizing the austenite structure. Therefore, if necessary, a part of Ni which is an expensive element may be used as a substitute element. However, if the N content is 0.0
If it exceeds 5%, nitrides precipitate when the alloy is used for a long time at a high temperature, and the toughness is reduced. Therefore, the N content is set to 0.05% or less.
【００１９】Ａｌ：Ａｌは溶湯の脱酸に用いられる元素
であり、０．０１％以上含有させる必要がある。ただ
し、０．３％を超えると熱間加工性を害するので、Ａｌ
含有量の上限は０．３％とした。Al: Al is an element used for deoxidation of molten metal, and it is necessary to contain 0.01% or more. However, if the content exceeds 0.3%, hot workability is impaired.
The upper limit of the content was 0.3%.
【００２０】ＢおよびＺｒ：ＢとＺｒは、両者のうち少
なくとも１種を含有させる元素である。これらの元素は
主に合金の結晶粒界を強化し、クリープ破断強度および
クリープ破断延性を向上させるのに有効である。その効
果を得るためには、Ｂは０．００１％以上、Ｚｒは０．
０１％以上含有させる必要がある。一方、ＢおよびＺｒ
の含有量がそれぞれ０．０１％、０．１％を超えると、
クリープ破断強度が低下し、溶接性も悪くなる。したが
って、これらの元素の含有量は、Ｂは０．００１〜０．
０１％、Ｚｒは０．０１〜０．１％とした。B and Zr: B and Zr are elements containing at least one of them. These elements are effective mainly for strengthening the crystal grain boundaries of the alloy and improving creep rupture strength and creep rupture ductility. In order to obtain the effect, B is 0.001% or more and Zr is 0.1%.
It must be contained at least 01%. On the other hand, B and Zr
When the content exceeds 0.01% and 0.1%, respectively,
Creep rupture strength decreases and weldability also deteriorates. Therefore, the content of these elements is as follows.
01% and Zr were 0.01-0.1%.
【００２１】ＭｏおよびＷ：ＭｏとＷは、両者のうち少
なくとも１種を添加する元素である。これらの元素は、
固溶強化作用を持っており、クリープ破断強度の向上に
有効である。その効果を得るためには、Ｍｏは０．５％
以上、Ｗは１％以上必要である。一方、ＭｏおよびＷの
含有量がそれぞれ３％、６％を超えると、耐食性および
加工性が悪くなる。したがって、これらの元素の含有量
は、Ｍｏは０．５〜３％、Ｗは１〜６％とした。Mo and W: Mo and W are elements to which at least one of both is added. These elements are
It has a solid solution strengthening effect and is effective in improving creep rupture strength. To get the effect, Mo should be 0.5%
As described above, W needs to be 1% or more. On the other hand, when the contents of Mo and W exceed 3% and 6%, respectively, the corrosion resistance and the workability deteriorate. Therefore, the content of these elements was set to 0.5 to 3% for Mo and 1 to 6% for W.
【００２２】上記のように、ＭｏとＷはいずれか一方を
含有させてもよく、両者を併用してもよい。ただし、両
者を併用する場合には、両者を合わせた含有量は、（Ｍ
ｏ％＋０．５×Ｗ％）の計算式で求められる値を３％以
下に抑えるのが好ましい。As described above, either Mo or W may be contained, or both may be used in combination. However, when both are used in combination, the combined content of both is (M
o% + 0.5 × W%) is preferably suppressed to 3% or less.
【００２３】Ｙ、Ｌａ、ＣｅおよびＮｄ：これらの元素
は、本発明の合金を特徴付ける元素であり、少なくとも
１種を含有させる。これらの元素は、合金中の微細な炭
窒化物の析出を促進し、合金を安定化させる働きがあ
る。この微細な炭窒化物により、α相およびＣｕ富化相
の成長粗大化が抑制されるので、合金の高温強度が向上
する。特にクリープ破断強度が飛躍的に向上する。その
効果を発揮させるためには、Ｙ、Ｌａ、ＣｅおよびＮｄ
いずれも、それぞれ０．０１％以上必要である。Y, La, Ce and Nd: These elements characterize the alloy of the present invention, and contain at least one of them. These elements function to promote the precipitation of fine carbonitrides in the alloy and to stabilize the alloy. The fine carbonitride suppresses the growth and coarsening of the α phase and the Cu-rich phase, thereby improving the high-temperature strength of the alloy. In particular, the creep rupture strength is dramatically improved. In order to exert its effect, Y, La, Ce and Nd
In each case, 0.01% or more is required.
【００２４】しかし、これらの元素の含有量が０．２５
％を超えると、熱間加工性が悪くなり、また、クリープ
破断強度の向上効果も飽和する。したがって、これらの
元素の含有量は、それぞれ０．０１〜０．２５％とし
た。好ましくは、０．０２〜０．２％である。However, the content of these elements is 0.25
%, The hot workability deteriorates, and the effect of improving the creep rupture strength is saturated. Therefore, the contents of these elements are each set to 0.01 to 0.25%. Preferably, it is 0.02 to 0.2%.
【００２５】なお、これらの元素のうち、２種以上を併
用する場合には、熱間加工性の観点から、各元素の含有
量の合計値が０．２５％を超えないようにするのが好ま
しい。When two or more of these elements are used in combination, from the viewpoint of hot workability, the total content of each element should not exceed 0.25%. preferable.
【００２６】Ｎｂ：Ｎｂは必要に応じて添加する元素で
ある。Ｎｂは結晶粒を微細化し、延性を向上させる。ま
た、オーステナイト相中やＣｒ炭化物中に固溶して、ク
リープ破断強度の向上に寄与する。その効果を十分に得
るためには、０．１％以上とするのが望ましい。また、
１％を超えると合金の靭性が低下する。したがって、Ｎ
ｂを含有させる場合には、０．１〜１％とするのが好ま
しい。Nb: Nb is an element added as needed. Nb refines crystal grains and improves ductility. Further, it forms a solid solution in the austenite phase or in the Cr carbide and contributes to the improvement in creep rupture strength. In order to sufficiently obtain the effect, it is desirable that the content be 0.1% or more. Also,
If it exceeds 1%, the toughness of the alloy decreases. Therefore, N
When b is contained, the content is preferably 0.1 to 1%.
【００２７】ＭｇおよびＣａ：ＭｇおよびＣａは必要に
応じて添加する元素である。これらの元素は、熱間加工
性を向上させるのに有効である。その効果を十分に発揮
させるためには、０．００１％以上とするのが望まし
い。一方、含有量が０．０５％を超えると、逆に熱間加
工性が悪くなる。したがって、ＭｇおよびＣａを含有さ
せる場合には、いずれも０．００１〜０．０５％とする
のが好ましい。Mg and Ca: Mg and Ca are elements added as needed. These elements are effective for improving hot workability. In order to sufficiently exhibit the effect, the content is desirably 0.001% or more. On the other hand, when the content exceeds 0.05%, the hot workability deteriorates. Therefore, when Mg and Ca are contained, it is preferable that the content of each of them is 0.001 to 0.05%.
【００２８】これらの元素は１種だけ用いてもよく、２
種を併用してもよい。ただし、２種を併用する場合に
は、ＭｇとＣａの含有量の合計値が０．００１〜０．０
５％となるようにするのが好ましい。Only one of these elements may be used.
Seeds may be used in combination. However, when two kinds are used in combination, the total value of the contents of Mg and Ca is 0.001 to 0.0
It is preferable to set it to 5%.
【００２９】ＰおよびＳ：いずれも製鋼原料等から不可
避的に混入してくる不純物元素であり、含有量は低い方
がよい。特に、溶接性および高温強度の確保の観点か
ら、Ｐは０．０３％以下、Ｓは０．０１％以下とするの
が好ましい。P and S: Both are impurity elements inevitably mixed in from steelmaking raw materials and the like, and the lower the content, the better. In particular, from the viewpoint of ensuring weldability and high-temperature strength, it is preferable that P is 0.03% or less and S is 0.01% or less.
【００３０】上記の化学組成を備えた本発明の合金は、
通常商業的な生産に用いられている設備およびプロセス
で製造することができる。合金の溶製には、電気炉、ア
ルゴン−酸素脱炭炉（ＡＯＤ炉）、真空−酸素脱炭炉
（ＶＯＤ炉）等の炉が好適である。溶湯は、連続鋳造法
によってスラブに鋳造してもよく、造塊法によってイン
ゴットに鋳造してもよい。これらのスラブあるいはイン
ゴットから、管、形材、板等の製品に加工する場合に
も、一般に利用されているプロセスによればよい。例え
ば、合金管を製造する場合には、マンネスマン製管法あ
るいはユジーンセジュルネ製管法を適用することができ
る。The alloy of the present invention having the above chemical composition is as follows:
It can be manufactured with equipment and processes usually used for commercial production. For melting the alloy, furnaces such as an electric furnace, an argon-oxygen decarburizing furnace (AOD furnace), and a vacuum-oxygen decarburizing furnace (VOD furnace) are suitable. The molten metal may be cast into a slab by a continuous casting method, or may be cast into an ingot by an ingot making method. When these slabs or ingots are processed into products such as pipes, profiles, plates, etc., generally used processes may be used. For example, when manufacturing an alloy tube, the Mannesmann tube method or the Eugene Sejourne tube method can be applied.
【００３１】[0031]
【実施例】本発明例の合金２８種類および比較例の合金
１２種類を高周波真空溶解炉によって溶製し、成分調整
した溶湯を径約１００ｍｍの２０ｋｇインゴットに鋳造
した。各インゴットを鍛造後、冷間圧延して厚さ１０ｍ
ｍに加工した。さらに、１２００℃で固溶化熱処理を施
し供試材を得た。この供試材から、高温強度評価用のク
リープ破断試験片および耐高温腐食性評価用の高温腐食
試験片を採取した。EXAMPLES 28 kinds of alloys of the present invention and 12 kinds of alloys of the comparative example were melted by a high-frequency vacuum melting furnace, and a molten metal whose composition was adjusted was cast into a 20 kg ingot having a diameter of about 100 mm. After forging each ingot, cold rolled to a thickness of 10m
m. Further, a solution treatment was performed at 1200 ° C. to obtain a test material. From this test material, a creep rupture test piece for high temperature strength evaluation and a high temperature corrosion test piece for high temperature corrosion resistance evaluation were collected.
【００３２】高温強度は、ＪＩＳ Ｚ２２７２に従っ
て、平行部の外径６ｍｍ、標点間距離３０ｍｍの試験片
によって試験し、ラルソンミラーパラメーター法によ
り、温度７５０℃、１００００時間のクリープ破断強度
を求めることによって評価した。The high-temperature strength is determined by testing creep rupture strength at a temperature of 750 ° C. for 10,000 hours by a Larson Miller parameter method by testing a specimen having a parallel part outer diameter of 6 mm and a gauge length of 30 mm according to JIS Z2272. evaluated.
【００３３】また、耐高温腐食性は、縦１５ｍｍ、横１
５ｍｍ、厚さ３ｍｍの試験片に、合成石炭灰（１．５モ
ルＮａ2ＳＯ4−１．５モルＫ2ＳＯ4−１モルＦｅ2Ｏ3）
を塗布し、体積割合で１％ＳＯ2−５％Ｏ2−１５％ＣＯ
2−７９％Ｎ2ガス雰囲気中で、温度７００℃で１００時
間保持し、その間の腐食減量を求めることによって評価
した。The high temperature corrosion resistance is 15 mm long and 1 mm wide.
A test piece having a thickness of 5 mm and a thickness of 3 mm was provided with synthetic coal ash (1.5 mol Na 2 SO 4 -1.5 mol K 2 SO 4 -1 mol Fe 2 O 3 ).
And 1% SO 2 -5% O 2 -15% CO by volume ratio
The sample was held at a temperature of 700 ° C. for 100 hours in a 2-79% N 2 gas atmosphere, and the corrosion loss was evaluated during the holding.
【００３４】表１に本発明例の合金の化学組成、表２に
比較例の合金の化学組成を示す。また、表３、図１およ
び図２に上記の試験結果を示す。Table 1 shows the chemical composition of the alloy of the present invention, and Table 2 shows the chemical composition of the alloy of the comparative example. Table 3 and FIGS. 1 and 2 show the test results.
【００３５】[0035]
【表１】 [Table 1]
【００３６】[0036]
【表２】 [Table 2]
【００３７】[0037]
【表３】 [Table 3]
【００３８】表３に示されているように、クリープ破断
強度は、本発明例の合金は１１．６ｋｇｆ／ｍｍ2 以上
であるのに対して、比較例の合金は全体的に低いことが
認められる。比較例のなかに、クリープ破断強度の高い
例もあるが、これらの合金は、いずれも群の元素
（Ｙ、Ｌａ、ＣｅおよびＮｄ）を過剰に含むものであ
り、クリープ破断強度は高いものの、熱間加工時に割れ
が発生し、熱間加工性に劣る合金であった。As shown in Table 3, the creep rupture strength of the alloy of the present invention is 11.6 kgf / mm 2 or more, while that of the alloy of the comparative example is low overall. Can be Some of the comparative examples have a high creep rupture strength, but all of these alloys contain excessive elements of the group (Y, La, Ce and Nd), and have a high creep rupture strength. Cracking occurred during hot working, and the alloy was poor in hot workability.
【００３９】図１に、クリープ破断強度に及ぼすＹの影
響を示した。図１から、クリープ破断強度は、Ｙ含有率
０．０１％以上で著しく向上することが分かる。ただ
し、含有率が０．２５％を超えると、Ｙの効果は飽和す
る。FIG. 1 shows the effect of Y on the creep rupture strength. FIG. 1 shows that the creep rupture strength is significantly improved when the Y content is 0.01% or more. However, when the content exceeds 0.25%, the effect of Y is saturated.
【００４０】図２は、群の元素（Ｙ、Ｌａ、Ｃｅおよ
びＮｄ）以外の化学組成はほぼ同一で、群の元素を含
む本発明例の合金と群の元素を含まない比較例の合金
同士について、クリープ破断強度を比較した結果であ
る。図２から、本発明で規定する含有率の群の元素を
含ませることにより、クリープ破断強度を大幅に向上さ
せられることが確認された。クリープ破断強度が高いの
は、群の元素が微細な炭窒化物の析出を促進して、高
温強度に重要な影響を及ぼす析出相であるα−Ｃｒ相お
よびＣｕ富化相の成長粗大化を抑制するためである。FIG. 2 shows that the alloys of the present invention containing the group elements and the comparative example alloys not containing the group elements have substantially the same chemical composition other than the group elements (Y, La, Ce and Nd). 2 shows the results of comparing the creep rupture strengths of the samples. From FIG. 2, it was confirmed that the inclusion of the elements belonging to the group of the content specified in the present invention can significantly improve the creep rupture strength. The high creep rupture strength is due to the fact that the elements of the group promote the precipitation of fine carbonitrides and the coarsening of the α-Cr phase and the Cu-rich phase, which are the precipitation phases that have an important effect on the high-temperature strength. This is for suppressing.
【００４１】腐食減量について、群の元素（Ｙ、Ｌ
ａ、ＣｅおよびＮｄ）以外の化学組成はほぼ同一で、
群の元素を含む本発明例の合金と群の元素を含まない
比較例の合金、例えば、合金Ｎｏ．２とＣ、８とＥ、１
７とＩ、２４とＫ、２５とＬとを比較すると、表３に示
されているように、いずれも本発明合金の方が少なく、
耐高温腐食性に優れていることが確認された。With respect to the corrosion weight loss, the group elements (Y, L
Chemical compositions other than a, Ce and Nd) are almost the same,
Alloys of the present invention containing elements of the group and alloys of comparative examples not containing the elements of the group, for example, alloy No. 2 and C, 8 and E, 1
7 and I, 24 and K, and 25 and L, as shown in Table 3, all of the alloys of the present invention were less,
It was confirmed that it had excellent high-temperature corrosion resistance.
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明の高Ｃｒオーステナイト系耐熱合
金は、超高温高圧ボイラ等に用いられる部材が曝される
ような苛酷な環境条件下においても、優れた強度と耐食
性を持っている。本発明合金は、超高温高圧ボイラの熱
交換用管の材料として特に好適であり、その利用価値は
極めて大きい。The high-Cr austenitic heat-resistant alloy of the present invention has excellent strength and corrosion resistance even under severe environmental conditions where members used in an ultra-high-temperature and high-pressure boiler are exposed. The alloy of the present invention is particularly suitable as a material for heat exchange tubes of an ultra-high-temperature and high-pressure boiler, and its utility value is extremely large.
【図１】クリープ破断強度におよぼすＹ含有量の影響を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the effect of Y content on creep rupture strength.
【図２】クリープ破断強度について、群の元素（Ｙ、
Ｌａ、ＣｅおよびＮｄ）を含む本発明合金とこれらの元
素を含まない比較合金とを対比した図である。FIG. 2 shows the group elements (Y,
It is a figure which compared the alloy of this invention containing La, Ce, and Nd) with the comparative alloy which does not contain these elements.
Claims (1)
とも１種を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物か
らなる高温強度と耐食性に優れた高Ｃｒオーステナイト
系耐熱合金。 群 Ｂ ：０．００１〜０．０１％および Ｚｒ：０．０１〜０．１％ 群 Ｍｏ：０．５〜３％および Ｗ ：１〜６％ 群 Ｙ ：０．０１〜０．２５％、 Ｌａ：０．０１〜０．２５％、 Ｃｅ：０．０１〜０．２５％および Ｎｄ：０．０１〜０．２５％1. In weight%, C: more than 0.05% and 0.15% or less, Si: 0.05 to 1%, Mn: 0.1 to 2%, Cr: 28 to 38%, Ni: 35 60%, Cu: 2 to 6%, Ti: 0.1 to 1%, N: 0.05% or less, Al: 0.01 to 0.3%, Nb: 0 to 1%, Mg: 0 to 0% 0.05%, Ca: 0 to 0.05%, and at least one of the following and each of the following groups, the balance being high Cr austenitic heat resistance excellent in high temperature strength and corrosion resistance consisting of Fe and inevitable impurities. alloy. Group B: 0.001 to 0.01% and Zr: 0.01 to 0.1% Group Mo: 0.5 to 3% and W: 1 to 6% Group Y: 0.01 to 0.25%, La: 0.01 to 0.25%, Ce: 0.01 to 0.25%, and Nd: 0.01 to 0.25%
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8251409A JPH1096038A (en) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | High cr austenitic heat resistant alloy |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1096038A true JPH1096038A (en) | 1998-04-14 |
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ID=17222422
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