NiCrFe合金制造技术

本发明专利技术提供具有优异的蠕变强度和耐应力松弛裂纹性的NiCrFe合金。本发明专利技术的NiCrFe合金以质量％计含有C：0.03～0.15％、Si：1.00％以下、Mn：2.00％以下、P：0.040％以下、S：0.0050％以下、Cr：18.0～25.0％、Ni：25.0～40.0％、Ti：0.10～1.60％、Al：0.05～1.00％、N：0.020％以下、O：0.008％以下、和稀土元素(REM)：0.001～0.100％，余量由Fe和杂质组成，且满足式(1)～(3)。0.50≤Ti+48Al/27≤2.20(1)0.40≤Ti/(Ti+48Al/27)≤0.80(2)Σ[REM/(A(REM))]‑S/32‑2/3·O/16≥0(3)式中的元素符号代入对应的元素的含量(质量％)，式(3)中的A(REM)代入稀土元素的原子量。

NiCrFe alloy

The present invention provides NiCrFe alloy with excellent creep strength and stress relaxation crack resistance. The NiCrFe alloy of the present invention contains C:0.03-0.15%, Si:1.00%, Mn:2.00%, P:0.040%, S:0.0050%, Cr:18.0-25.0%, Ni:25.0-40.0%, Ti:0.10-1.60%, Al:0.05-1.00%, N:0.020%, O:0.008%, and rare earth elements (REM):0.001-0.100% by mass percent. The remainder consists of Fe and impurities. And satisfies formula (1) ~ (3). The element symbols in formula 0.50

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】NiCrFe合金
本专利技术涉及奥氏体系耐热合金，更详细而言，涉及NiCrFe合金。
技术介绍
以往，火力发电锅炉、化工工厂等的设备在高温环境(例如400～800℃)下运转，进而，会与包含硫化物和/或氯化物的工艺流体接触。因此，对这些设备所使用的材料要求高温下的蠕变强度和耐腐蚀性。这样的设备中使用的材料例如有：SUS304H、SUS316H、SUS321H、SUS347H等18-8系不锈钢、JIS标准中规定为NCF800H的以Alloy800H为代表的NiCrFe合金。NiCrFe合金与18-8系不锈钢相比，耐腐蚀性和高温强度优异。进而，NiCrFe合金与以Alloy617为代表的Ni基合金相比，经济性优异。因此，NiCrFe合金在严苛的使用环境的部位中被广泛使用。这样的在严苛的使用环境下使用的NiCrFe合金在日本特开2013-227644号公报(专利文献1)、日本特开平6-264169号公报(专利文献2)、日本特开2002-256398号公报(专利文献3)、和日本特开平8-13104号公报(专利文献4)中被提出。专利文献1中公开的奥氏体系耐热合金以质量％计含有C：小于0.02％、Si：2％以下、Mn：2％以下、Cr：20％以上且小于28％、Ni：大于35％且为50％以下、W：2.0～7.0％、Mo：小于2.5％(包含0％)、Nb：小于2.5％(包含0％)、Ti：小于3.0％(包含0％)、Al：0.3％以下、P：0.04％以下、S：0.01％以下和N：0.05％以下，余量由Fe和杂质组成，进而，f1＝(1/2)W+Mo为1.0～5.0、f2＝(1/2)W+Mo+Nb+2Ti为2.0～8.0、且f3＝Nb+2Ti为0.5～5.0。专利文献2中公开的耐热和耐腐蚀性合金以重量％计如下：镍55～65％、铬19～25％、铝1～4.5％、钇0.045～0.3％、钛0.15～1％、碳0.005～0.5％、硅0.1～1.5％、锰1％以下、选自由镁、钙和铈组成的组中的至少1种元素的总量0.005％、镁和钙的总量小于0.5％、铈小于1％、硼0.0001～0.1％、锆0.5％以下、氮0.0001～0.2％、钴10％以下、且余量由铁和附带杂质组成。专利文献3中公开的奥氏体系合金以质量％计含有C：0.01～0.1％、Mn：0.05～2％、Cr：19～26％、Ni：10～35％，Si的含量满足式0.01<Si<(Cr+0.15×Ni-18)/10。专利文献4中公开的耐热合金以重量％计含有C：0.02～0.15％、Si：0.70～3.00％、Mn：0.50％以下、Ni：30.0～40.0％、Cr：18.0～25.0％、Al：0.50～2.00％、Ti：0.10～1.00％，余量为Fe和不可避免的杂质。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-227644号公报专利文献2：日本特开平6-264169号公报专利文献3：日本特开2002-256398号公报专利文献4：日本特开平8-13104号公报非专利文献非专利文献1：HansvanWortel：“ControlofRelaxationCrackinginAusteniticHighTemperatureComponents”，CORROSION2007(2007)，NACE，PaperNo.07423
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献1中公开的奥氏体系耐热合金通过限定W、Mo、Nb、Ti的含量，从而控制拉夫斯相的生成，改良蠕变强度和韧性。专利文献2中公开的耐热和耐腐蚀性合金通过在蠕变中使γ’析出，从而改良耐高温氧化性。专利文献3中公开的奥氏体系合金通过抑制在材料表面形成的以Cr2O3为主体的氧化覆膜的剥离，从而提高渗碳性。专利文献4中公开的耐热合金通过含有特定量的Cr，使Mn降低，且含有一定量的Si，从而即使降低Ni含量也可以得到良好的耐氧化性。另一方面，非专利文献1中公开了NiCrFe合金的应力松弛裂纹敏感性高。即，NiCrFe合金中，在施工后需要对存在残留应力的弯曲部、焊接部实施去应力热处理。因此，对NiCrFe合金不仅要求优异的蠕变强度，还要求优异的耐应力松弛裂纹性。本专利技术的目的在于，提供蠕变强度和耐应力松弛裂纹性优异的NiCrFe合金。用于解决问题的方案本专利技术的NiCrFe合金具有以下的化学组成：以质量％计含有C：0.03～0.15％、Si：1.00％以下、Mn：2.00％以下、P：0.040％以下、S：0.0050％以下、Cr：18.0～25.0％、Ni：25.0～40.0％、Ti：0.10～1.60％、Al：0.05～1.00％、N：0.020％以下、O：0.008％以下、稀土元素(REM)：0.001～0.100％、B：0～0.010％、Ca：0～0.010％、Mg：0～0.010％、V：0～0.5％、Nb：0～1.0％、Ta：0～1.0％、Hf：0～1.0％、Mo：0～1.0％、W：0～2.0％、Co：0～3.0％、和Cu：0～3.0％，余量由Fe和杂质组成，且满足式(1)～(3)。0.50≤Ti+48Al/27≤2.20(1)0.40≤Ti/(Ti+48Al/27)≤0.80(2)Σ[REM/(A(REM))]-S/32-2/3·O/16≥0(3)此处，上述式中的元素符号代入对应的元素的含量(质量％)。式(3)中的A(REM)处代入各稀土元素的原子量。专利技术的效果本专利技术的NiCrFe合金的蠕变强度和耐应力松弛裂纹性优异。附图说明图1为示出实施例的各试验编号的fn2与时效处理后的γ’和η相之和(质量％)的关系的图。具体实施方式本专利技术人等对NiCrFe合金的蠕变强度和耐应力松弛裂纹性详细进行了调查。其结果，本专利技术人等获得了以下的见解。(A)为了得到优异的蠕变强度，可以增加在高温环境下在蠕变中析出的γ’(金属间化合物：Ni3(Ti，Al))的析出量。如果在高温环境下在蠕变中使γ’充分析出，则基于析出强化，合金的蠕变强度提高。然而，如果γ’过量析出，则奥氏体晶粒内的变形能力降低，在晶粒界面产生应力集中。其结果，合金的耐应力松弛裂纹性降低。因此，为了兼顾优异的蠕变强度和优异的耐应力松弛裂纹性，需要调整在高温环境下在蠕变中析出的γ’量。为了使γ’析出量为适量，可以调整构成γ’的Ti和Al的含量。具体而言，为了确保蠕变强度、且维持耐应力松弛裂纹性，NiCrFe合金的化学组成满足式(1)。0.50≤Ti+48Al/27≤2.20(1)此处，在式(1)中的元素符号处代入对应的元素的含量(质量％)。定义fn1＝Ti+48Al/27。fn1为表示在蠕变中析出的γ’的量的指标。fn1是换算为Ti量的Al和Ti的总含量。fn1如果小于0.50，则无法得到γ’的充分的析出量。因此，NiCrFe合金无法得到优异的蠕变强度。另一方面，fn1如果高于2.20，则由于γ’的大量析出而使得NiCrFe合金的耐应力松弛裂纹性降低。(B)在高温环境下在蠕变中析出的γ’随着时间的经过，其形态有时会发生变化。具体而言，在蠕变初始，微细的γ’析出，但随着时间的推移，在高温环境下在蠕变中γ’有时会变化为粗大的针状η相(Ni3Ti)。如果形成η相，则NiCrFe合金的蠕变强度降低。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NiCrFe合金，其具有以下的化学组成：以质量％计含有C：0.03～0.15％、Si：1.00％以下、Mn：2.00％以下、P：0.040％以下、S：0.0050％以下、Cr：18.0～25.0％、Ni：25.0～40.0％、Ti：0.10～1.60％、Al：0.05～1.00％、N：0.020％以下、O：0.008％以下、稀土元素(REM)：0.001～0.100％、B：0～0.010％、Ca：0～0.010％、Mg：0～0.010％、V：0～0.5％、Nb：0～1.0％、Ta：0～1.0％、Hf：0～1.0％、Mo：0～1.0％、W：0～2.0％、Co：0～3.0％、和Cu：0～3.0％，余量由Fe和杂质组成，且满足下述(1)～(3)式，0.50≤Ti+48Al/27≤2.20  (1)0.40≤Ti/(Ti+48Al/27)≤0.80  (2)Σ[REM/(A(REM))]‑S/32‑2/3·O/16≥0   (3)此处，在式(1)～(3)中的元素符号处代入对应的元素的质量％含量，在式(3)中的A(REM)处代入各稀土元素的原子量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.05 JP 2016-1974581.一种NiCrFe合金，其具有以下的化学组成：以质量％计含有C：0.03～0.15％、Si：1.00％以下、Mn：2.00％以下、P：0.040％以下、S：0.0050％以下、Cr：18.0～25.0％、Ni：25.0～40.0％、Ti：0.10～1.60％、Al：0.05～1.00％、N：0.020％以下、O：0.008％以下、稀土元素(REM)：0.001～0.100％、B：0～0.010％、Ca：0～0.010％、Mg：0～0.010％、V：0～0.5％、Nb：0～1.0％、Ta：0～1.0％、Hf：0～1.0％、Mo：0～1.0％、W：0～2.0％、Co：0～3.0％、和Cu：0～3.0％，余量由Fe和杂质组成，且满足下述(1)～(3)式，0.50≤Ti+48Al/27≤2.20(1)0.40≤Ti/(Ti+48Al/27)≤0.80(2)Σ[REM/(A(REM))]-S/32-2/3·O/16≥0(3)此处，在式(1)～(3)中的元素符号处代入对应的元素的质量％含量，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田浩一，浜口友彰，栗原伸之佑，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP