JPS6353234A - 耐熱・高強度構造部材 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、高温クリープラブチャー特性、疲労特性が憬
れており、部材を製作する過程における熱間加工性が良
好であるＮｉ基合金で構成された構造部材に関し、例え
ば原子炉の炉心部に用いて有効な構造部材に関する。

（従来の技術） 例えば原子炉の構造部材にはインコネル６００に代表さ
れるＮｉ基合金が広く用いられている。

ところで、これら炉心構造部材は、炉心部が高温、高圧
の腐食環境を形成しているため、耐熱。

耐食性に憬れていなければならない、それに加えて、炉
運転に際して発生する振動のように常時作用する外力に
対して全屈疲労を起すことのない材質であることが必要
となる。また、高温の腐食環境下で発生する応力腐食割
れに対しても優れた耐性を具備しなければならない。

（発明が解決しようとする問題点） 前述したインコネル６００は耐応力腐食割れ性が必ずし
も優れていない、そのため、インコネル６００にＮｂを
所定量添加してこの耐応力腐食割れ性を向上せしめる努
力が進められている。

しかしながら、Ｎｂｔｌ−添加するとその合金の熱間加
工性が低下する。つまり、Ｎｂを添加して所定組成の合
金インゴットを調製し、このインゴットに熱間鍛造又は
熱間圧延を施して構造部材としての素材を加工すると、
この熱間加工の過程でワレ、カケなどが多発して歩留り
を大幅に低下させてしまうのである。

本発明は、従来知られているＮｉ基合金よりも高温クリ
ープラブチャー特性、疲労特性が優れており、しかも熱
間加工時にインゴットにワレ、カケ等の材料欠陥の発生
することのない新規組成のＮｉ基合金から成る構造部材
の提供を目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段・作用）本発明者は上記
目的の達成に向けて、ＮＩ基合金の組成と上記目的特性
との関係につき鋭意検討を加えた結果、下記組成の合金
が好適であるとの事実を見出し、本発明を開発するに到
った。

すなわち、本発明の耐熱・高強度構造部材は、Ｃｒ　　
２０〜２５３１１ｆｆｉ％、Ｍｏ７〜１２重量％、Ｎｂ
　　２．５〜５．５重量％、Ｆｅ　　５重量％以下、Ｍ
ｎ　　０．５ｆｉ量％以下、Ｓｉ　　Ｏ，５重量％以下
、Ａ４Ｑ、　　０．７重量％以下、Ｔｉ０．７重量％以
下、ＣＯ，１５重量％以下。

残部が実質的にＮｉから成るニッケル基合金にＹ　　Ｏ
，００５〜０．１５重量％及び／又はＭｇ０．００５〜
０．０３重量％を含有させていることを特徴とする。

本発明にがかるＮｉ基合金において、Ｃｒは耐食性に寄
与する成分であって、その量が少なすぎると耐応力腐食
割れ性も含めた耐食性が低下し、また多くなりすぎると
加工性が劣化して例えばインゴットの加工時にワレ、カ
ケ等の材料欠陥が多発するので、配合量は２０〜２５重
量％とする。

好ましくは２０〜２３重量％である。

ＭＯはＣｒと同様に耐食性に寄与する成分であって、そ
の量が少なすぎるとその耐食性は満足のいく水準に到達
せず、また多すぎると熱間加工性が悪くなるのでその配
合量は７〜１２重量％とする。好ましくは８〜１０重量
％である。

Ｎｂは耐応力腐食割れ性の向上２強度の向上に寄与する
成分であり、その量が少なすぎるとそれら特性が満足の
いく水準に到達せず、また多すぎる場合は熱間加工性が
悪くなるので、その配合量を２．５〜５．５重量％にす
る。好ましくは３．１５〜４．１５重量％である。

Ｆｅは靭性の向上に寄与する成分であるが５重量％を超
えて配合すると耐食性が悪くなるので、その配合量を最
大で５重量％とする。好ましくは、３〜５重量％である
。

Ｍ　ｎ　、　Ｓ　ｉは脱酸剤、脱硫剤として添加するが
０．５重量％を超えて配合すると延性、靭性を阻害する
ので、その配合量を最大で０．５重量％とする。好まし
くは、０．１〜０．３５重量％である。

Ａ文は脱酸に寄与する成分であるが０．４重量％を超え
て配合すると熱間加工性が悪くなるので、その配合量を
最大で０．４重量９６とする。

好ましくは、０．１〜０．３重量％である。

Ｔｉは脱酸に寄与する成分であるが０．４重量％を超え
て配合するとＮｉ３　Ｔｉとして析出し、耐食性を著し
く阻害するので、その配合量を最大で０．４重量％とす
る。好ましくは、０．１〜０．３重量％である。

Ｃは合金の機械的強度特性の向上に資する成分であって
、０．１重量％以下に設定される。この量を超えると、
耐食性が悪くなるので不適である。好ましくは０．０２
〜０．０６重量％である。

Ｙ、Ｍｇはいずれも、合金の疲労特性、高温クリープラ
ブチャー特性の向上に資するとともに、熱間加工性の向
上に資する成分であり、それぞれ中独で添加されてもよ
いし、−緒に添加されてもよい、Ｙの配合量があまり少
なすぎると上記特性が満足のいく水準にいかず、また多
すぎると低融点化合物を作りやすくなり加工性が低下す
るというような問題が生じ始めるので、０．００５〜０
．１５重量％とする。好ましくは０．０１〜０．０８重
量％である。Ｍｇの場合は、配合量が少なすぎるとＹと
同様に満足のいく水準にいかず、また多すぎると低融点
化合物を作りやすくなり加工性が低下するので、０．０
０５〜０．０３重量％とする。好ましくは、０．０１〜
０．０２重量％である。

本発明にがかるＮＩ基合金の部材は、上記した各成分の
所定量を混合し、それを例えば真空溶解して合金融液と
したのち冷却固化してインゴットとし、このインゴット
に常法の熱間鍛造、熱間圧延を施し、更に所定の溶体化
処理を施して調製することができる。

得られた合金の板体、ブロック体を適宜機械加工すれば
１本発明の構造部材が製造される。

（発明の実施例） Ｃｒ　　２１．９８重量％、Ｍｏ　　８．５９重量％、
Ｎｂ　　３．５２重量％、Ｃ０，０２重量％、Ｍｎ０．
１３重量％、Ｆｅ　　３．２５重量％、Ｓｉ　　Ｏ，３
１重量％、Ａ文　０．１９重量％、Ｔｉ　　Ｏ，２２重
量％、Ｙ　　Ｏ，０２５重量％、Ｍ’ｇ　　Ｏ，０１２
重量％、Ｎｉ残となるように各成分を配合し真空溶解し
た。得られた融液を冷却固化してインゴットとし、その
表皮を５ｍｍ切削除去したのち、１１００〜１１５０°
Ｃに加熱し、鍛造し更に１０５０℃で１時間溶体化処理
を施した。

得られた合金につき、６５０℃、１０００時間の条件下
におけるクリープラブチャー特性、常温下、平面曲げ試
験による疲労特性を測定した。また、２８８℃、７０気
圧、酸素濃度２０ｐｐｍの条件下における耐応力腐食割
れ試験を行ない割れ深さく戸）を測定した。その結果を
表に示した。結果はｎ＝５０の平均値である。

比較のために、ＹとＭｇを添加しなかったことを除いて
は実施例と同様にして合金を調製し、その特性も測定し
た。なお、比較例の合金は、インゴットの鍛造過程で多
数のワレ、カケが発生し歩留りは低かった。

［発明の効果コ 以上の説明で明らかなように、本発明の構造部材は、高
温クリープラブチャー、疲労特性のいずれもが優れてい
る。これは、この合金がＹ、Ｍｇを所定量含有すること
に基づく特性の向上である。耐応力腐食割れ性も良好で
ある。

したがって、本発明の構造部材は原子炉の炉心部に用い
て有効な材料であるが、その用途はそれに限定されるこ
となく、各種化学プラント装鐙のように高い水準の高温
強度、！労特性が要求される構造部材に適用することが
できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クロム２０〜２５重量％、モリブデン７〜１２重量％、
   ニオブ２．５〜５．５重量％、鉄５重量％以下、マンガ
   ン０．５重量％以下、ケイ素０．５重量％以下、アルミ
   ニウム０．７重量％以下、チタン０．７重量％以下、炭
   素０．１５重量％以下、残部が実質的にニッケルから成
   るニッケル基合金にイットリウム０．００５〜０．１５
   重量％及び／又はマグネシウム０．００５〜０．０３重
   量％を含有させていることを特徴とする耐熱・高強度構
   造部材。