JP3212131B2 - 耐浸炭性に優れるFe−Cr合金 - Google Patents
耐浸炭性に優れるFe−Cr合金Info
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は加工性に優れ、耐浸炭性
にも優れるFe−Cr合金に関する。
にも優れるFe−Cr合金に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にFe−Cr合金は耐食性に優れた
材料として知られているが、耐食性、加工性および耐酸
化性の改善も含めてFe−Cr合金の物性の改良が以下
に例示のごとくに各種提案されている。
材料として知られているが、耐食性、加工性および耐酸
化性の改善も含めてFe−Cr合金の物性の改良が以下
に例示のごとくに各種提案されている。
【0003】特公昭63−58904号公報ではCr含
量11.0〜16.0重量%のFe−Cr合金で、特に
Ti含量を特定量とした張り出し性および二次加工性に
優れたフェライト系ステンレス鋼を提案している。
量11.0〜16.0重量%のFe−Cr合金で、特に
Ti含量を特定量とした張り出し性および二次加工性に
優れたフェライト系ステンレス鋼を提案している。
【0004】特公平2−1902号公報ではCr含量が
20.0重量%を越え25重量%以下のFe−Cr合金
で、特にMo,MnおよびNbを各々特定量含有せしめ
た溶接時の耐高温割れ性および溶接部靱性に優れた耐食
性フェライトステンレス鋼を提案している。
20.0重量%を越え25重量%以下のFe−Cr合金
で、特にMo,MnおよびNbを各々特定量含有せしめ
た溶接時の耐高温割れ性および溶接部靱性に優れた耐食
性フェライトステンレス鋼を提案している。
【0005】特開平3−2355号公報ではCr含量1
6.0〜25.0重量%のFe−Cr合金であって、特
にNbをCとNの合計量との比において特定量含有せし
めた冷間加工性、靱性、耐食性に優れたフェライト系ス
テンレス鋼を提案している。
6.0〜25.0重量%のFe−Cr合金であって、特
にNbをCとNの合計量との比において特定量含有せし
めた冷間加工性、靱性、耐食性に優れたフェライト系ス
テンレス鋼を提案している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】Fe−Cr合金は一般
的にまず耐食性を重視するのでCrを比較的多く使用し
ており、その結果として加工性を犠牲にせざるを得なか
った。
的にまず耐食性を重視するのでCrを比較的多く使用し
ており、その結果として加工性を犠牲にせざるを得なか
った。
【0007】又、Fe−Cr合金は石油プラントなど
で、炭化水素(例えばナフサ)分解設備の配管材料とし
て用いられるような場合に耐浸炭性が要求されるが、従
来のFe−Cr耐浸炭性が不充分であり、更に改善が要
望されていた。
で、炭化水素(例えばナフサ)分解設備の配管材料とし
て用いられるような場合に耐浸炭性が要求されるが、従
来のFe−Cr耐浸炭性が不充分であり、更に改善が要
望されていた。
【0008】本発明の目的は、加工性および耐浸炭性に
於いて優れるFe−Cr合金の提供を目的とする。
於いて優れるFe−Cr合金の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記目的を達
成すべく鋭意研究を行った処、従来のFe−Cr合金に
存在していたC,N,P,O,Sなどの不純物を低下さ
せて高純度にすると加工性が著しく向上し、しかも耐浸
炭性が改善されること、そして、Sn,As,Sbを特
定量含有せしめると耐浸炭性が更に改善されることを見
い出し本発明を完成するに至った。
成すべく鋭意研究を行った処、従来のFe−Cr合金に
存在していたC,N,P,O,Sなどの不純物を低下さ
せて高純度にすると加工性が著しく向上し、しかも耐浸
炭性が改善されること、そして、Sn,As,Sbを特
定量含有せしめると耐浸炭性が更に改善されることを見
い出し本発明を完成するに至った。
【0010】即ち、本発明によればCr含量が5〜60
重量%、C,N,O,PおよびSの合計量が100pp
m以下であり、かつSn,AsおよびSbから選択され
る1種以上を含有しその含有量が下記式(1)を満た
し、残部がFeおよび不可避的不純物であることを特徴
とする耐浸炭性に優れるFe−Cr合金が提供され、上
記目的が達成される。 0.01重量%≦Sn+3As+3Sb≦1.0重量% ───(1)
重量%、C,N,O,PおよびSの合計量が100pp
m以下であり、かつSn,AsおよびSbから選択され
る1種以上を含有しその含有量が下記式(1)を満た
し、残部がFeおよび不可避的不純物であることを特徴
とする耐浸炭性に優れるFe−Cr合金が提供され、上
記目的が達成される。 0.01重量%≦Sn+3As+3Sb≦1.0重量% ───(1)
【0011】
【作用】以下、耐浸炭性に及ぼす要因を図を用いて説明
する。
する。
【0012】図1は、C含量を16ppmと一定とした
Fe−30%Cr−0.5%Sn合金に関して、C,
N,O,P,Sの合計量とCO/CH4 ガス中高温加熱
試験による炭素吸着量との関係を示しているが、C,
N,O,PおよびSの合計量が100ppm以下である
と吸着量が著しく低いことが明らかにされる。
Fe−30%Cr−0.5%Sn合金に関して、C,
N,O,P,Sの合計量とCO/CH4 ガス中高温加熱
試験による炭素吸着量との関係を示しているが、C,
N,O,PおよびSの合計量が100ppm以下である
と吸着量が著しく低いことが明らかにされる。
【0013】図2は、Fe−Cr−0.3%Sn−0.
1%As合金に関して、Cr含量とCOガス中高温加熱
試験による炭素吸着量との関係を、C,N,O,P及び
Sの合計量が400ppmの場合と81ppmの場合に
つき示している。この図から、Cr含量の増加につれて
炭素吸収量は低下するが、C,N,O,PおよびSの合
計量が81ppmの場合は400ppmの場合と比べて
炭素吸収量低下の度合が著しく大きく、Cr含量が5%
以上であると特にその傾向が顕著であることが明らかで
ある。
1%As合金に関して、Cr含量とCOガス中高温加熱
試験による炭素吸着量との関係を、C,N,O,P及び
Sの合計量が400ppmの場合と81ppmの場合に
つき示している。この図から、Cr含量の増加につれて
炭素吸収量は低下するが、C,N,O,PおよびSの合
計量が81ppmの場合は400ppmの場合と比べて
炭素吸収量低下の度合が著しく大きく、Cr含量が5%
以上であると特にその傾向が顕著であることが明らかで
ある。
【0014】図3は、C,N,O,PおよびSの合計量
が63ppmであるFe−32%Cr合金に関してSn
+3As+3Sb(重量%)とCO/CH4 ガス中高温
加熱試験による合金表面より200μm、500μmお
よび1000μmに於ける侵入炭素量との関係を示した
ものである。この図より、Sn+3As+3Sbの値が
0.01重量%以上となると進入炭素量が激減すること
が明らかであると共に、Sn,As,Sbなどの元素
が、合金の表層に於いて炭素の進入を抑止する機能を果
していることがわかる。
が63ppmであるFe−32%Cr合金に関してSn
+3As+3Sb(重量%)とCO/CH4 ガス中高温
加熱試験による合金表面より200μm、500μmお
よび1000μmに於ける侵入炭素量との関係を示した
ものである。この図より、Sn+3As+3Sbの値が
0.01重量%以上となると進入炭素量が激減すること
が明らかであると共に、Sn,As,Sbなどの元素
が、合金の表層に於いて炭素の進入を抑止する機能を果
していることがわかる。
【0015】
【構成】以下、本発明の構成を詳述するが、本発明のよ
り好ましい態様及びそれに基づく利点が明らかとなろ
う。
り好ましい態様及びそれに基づく利点が明らかとなろ
う。
【0016】Cr:5〜60重量%、好ましくは10〜
40重量%含有する。Crは、本発明合金の耐浸炭性を
具現させるのに必要な元素であると共に耐食性をも付与
する。上記範囲の含有量であれば、C,N,O,P,S
の合計量が100ppm以下である条件と結合して耐浸
炭性に於いて著しく優れ、耐食性にも優れる。しかしな
がら60重量%を越えた過剰の含有は、本発明の合金の
製造が困難となるので好ましくない。
40重量%含有する。Crは、本発明合金の耐浸炭性を
具現させるのに必要な元素であると共に耐食性をも付与
する。上記範囲の含有量であれば、C,N,O,P,S
の合計量が100ppm以下である条件と結合して耐浸
炭性に於いて著しく優れ、耐食性にも優れる。しかしな
がら60重量%を越えた過剰の含有は、本発明の合金の
製造が困難となるので好ましくない。
【0017】C,N,O,P,S:これ等の元素の合計
量は100ppm以下であり、このように極微量とする
ことにより加工性が著しく向上すると共に耐浸炭性も顕
著に向上する。
量は100ppm以下であり、このように極微量とする
ことにより加工性が著しく向上すると共に耐浸炭性も顕
著に向上する。
【0018】Sn,As,Sb:これらの元素は、耐浸
炭性を向上させるのに重要な元素である。これらの元素
は、炭素の合金への侵入に際して、表層に於いて、抑止
作用を発揮する。本発明の合金に於いては、これらの元
素を1種以上含有し、その量は下式を満たすように調製
される。 0.01重量%≦Sn+3As+3Sb≦1.0重量% 好ましくは、 0.05重量%≦Sn+3As+3Sb≦0.5重量% である。この条件を満たす範囲であれば、上記の機能が
作用し、耐浸炭性の向上に寄与するが、過剰の元素の含
有によりSn+3As+3Sbの値が1.0重量%越え
ると表面欠陥が発生したり、合金の製造性が低下する。
炭性を向上させるのに重要な元素である。これらの元素
は、炭素の合金への侵入に際して、表層に於いて、抑止
作用を発揮する。本発明の合金に於いては、これらの元
素を1種以上含有し、その量は下式を満たすように調製
される。 0.01重量%≦Sn+3As+3Sb≦1.0重量% 好ましくは、 0.05重量%≦Sn+3As+3Sb≦0.5重量% である。この条件を満たす範囲であれば、上記の機能が
作用し、耐浸炭性の向上に寄与するが、過剰の元素の含
有によりSn+3As+3Sbの値が1.0重量%越え
ると表面欠陥が発生したり、合金の製造性が低下する。
【0019】さらにSn,As,Sbの各々の含有量は
下記の範囲であることが熱間加工性などの面から望まし
い。 Sn:0.05〜0.5重量% As:0.02〜0.1重量% Sb:0.02〜0.1重量%
下記の範囲であることが熱間加工性などの面から望まし
い。 Sn:0.05〜0.5重量% As:0.02〜0.1重量% Sb:0.02〜0.1重量%
【0020】以上の条件を満たす本発明の合金は、加工
性および耐浸炭性が著しく改善され、勿論耐食性にも優
れる。
性および耐浸炭性が著しく改善され、勿論耐食性にも優
れる。
【0021】本発明のFe−Cr合金を製造するには原
料として、超高純度電解鉄、電解Cr、高純度電解S
n、還元As、還元Sbを用いる。いずれの原料も主た
る不純物は酸素であり、この酸素を除去するために10
-5torrを超える超高真空下で溶解、鋳造することに
より本発明のFe−Cr合金を製造することができる。
料として、超高純度電解鉄、電解Cr、高純度電解S
n、還元As、還元Sbを用いる。いずれの原料も主た
る不純物は酸素であり、この酸素を除去するために10
-5torrを超える超高真空下で溶解、鋳造することに
より本発明のFe−Cr合金を製造することができる。
【0022】
【実施例】以下、実施例を以って本発明を具体的に説明
する。
する。
【0023】表1に示す成分範囲の供試材を100kg
高周波誘導加熱超高真空溶製炉にて作製した。これらの
供試材を鍛造、切削、熱間圧延を行った後、焼鈍、冷間
圧延を行って板厚1.0 tmmの鋼板を製造した。
高周波誘導加熱超高真空溶製炉にて作製した。これらの
供試材を鍛造、切削、熱間圧延を行った後、焼鈍、冷間
圧延を行って板厚1.0 tmmの鋼板を製造した。
【0024】
【表1】
【0025】これらの試料から1 tmm×20×100m
mの試験片を作製し、ガラス封入中で、(1)50%C
o+N2 bal、雰囲気中、500℃×100時間熱処
理試験および(2)100%Co 雰囲気中、800℃
×500時間熱処理試験を行い、(1)については合金
板表面から200μm深さの侵入炭素量を測定し、
(2)については合金中のの炭素吸収量を合計、測定し
た、その結果を、表2にまとめて示す。
mの試験片を作製し、ガラス封入中で、(1)50%C
o+N2 bal、雰囲気中、500℃×100時間熱処
理試験および(2)100%Co 雰囲気中、800℃
×500時間熱処理試験を行い、(1)については合金
板表面から200μm深さの侵入炭素量を測定し、
(2)については合金中のの炭素吸収量を合計、測定し
た、その結果を、表2にまとめて示す。
【0026】 表2の結果から、本発明合金の成分範囲では比較合金の
成分範囲のものと比べて、合金中への炭素の侵入が抑制
されることが明らかである。こらの結果から本発明の合
金は耐浸炭性にすぐれる合金であることが明らかであ
る。
成分範囲のものと比べて、合金中への炭素の侵入が抑制
されることが明らかである。こらの結果から本発明の合
金は耐浸炭性にすぐれる合金であることが明らかであ
る。
【0027】
【発明の効果】本発明の合金は、加工性に優れしかも耐
浸炭素に優れるFe−Cr合金なので、ナフサ分解装置
等の石油化学プラントの配管材料など浸炭性環境に好適
に用いることができる。
浸炭素に優れるFe−Cr合金なので、ナフサ分解装置
等の石油化学プラントの配管材料など浸炭性環境に好適
に用いることができる。
【図1】 C,N,O,PおよびSの合計量と炭素吸収
量の関係を示すグラフである。
量の関係を示すグラフである。
【図2】 Cr含有量と炭素吸収量の関係を示すグラフ
である。
である。
【図3】 Sn+3As+3Sbの値と侵入炭素量との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加 藤 康 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 藤 澤 光 幸 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭50−66445(JP,A) 特開 昭48−34018(JP,A) 特開 昭63−57747(JP,A) 特開 昭58−61258(JP,A) 特開 昭49−62316(JP,A) 特開 昭49−62315(JP,A) 特開 昭49−62317(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 302 C22C 27/06 C22C 38/60
Claims (1)
- 【請求項1】Cr含量が5〜60重量%であり、C,
N,O,PおよびSの合計量が100ppm以下であ
り、しかもSn,AsおよびSbから選択される1種以
上を含有しその含有量が下記式(1)を満たし、残部が
Feおよび不可避的不純物であることを特徴とする耐浸
炭性に優れるFe−Cr合金。 0.01重量%≦Sn+3As+3Sb≦1.0重量% ───(1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11882192A JP3212131B2 (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 耐浸炭性に優れるFe−Cr合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11882192A JP3212131B2 (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 耐浸炭性に優れるFe−Cr合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05311340A JPH05311340A (ja) | 1993-11-22 |
JP3212131B2 true JP3212131B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=14745982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11882192A Expired - Fee Related JP3212131B2 (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 耐浸炭性に優れるFe−Cr合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3212131B2 (ja) |
-
1992
- 1992-05-12 JP JP11882192A patent/JP3212131B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05311340A (ja) | 1993-11-22 |
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