JP7748007B2 - NiCrFe alloy material - Google Patents
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Description
本開示は、NiCrFe合金材に関する。 This disclosure relates to NiCrFe alloy materials.
石油及びガスの一次処理設備や化学プラント等の設備では、用いられる合金材が硫化物及び/又は塩化物を含むプロセス流体と接触する。そのため、これらの設備に用いられる合金材には、優れた耐食性が求められる。優れた耐食性が求められる材料として、たとえば、SUS304H、SUS316H、SUS321H、SUS347H等の18-8系ステンレス鋼材や、JIS規格でNCF800Hと規定されるAlloy800Hに代表されるNiCrFe合金材がある。NiCrFe合金材は、18-8系ステンレス鋼材と比較して優れた耐食性を有する。NiCrFe合金材はさらに、Alloy617に代表されるNi基合金材に比較して、経済性に優れている。そのため、優れた耐食性を有する合金材として、NiCrFe合金材が用いられる場合がある。 In facilities such as primary oil and gas processing facilities and chemical plants, the alloys used come into contact with process fluids containing sulfides and/or chlorides. Therefore, the alloys used in these facilities require excellent corrosion resistance. Examples of materials requiring excellent corrosion resistance include 18-8 stainless steels such as SUS304H, SUS316H, SUS321H, and SUS347H, as well as NiCrFe alloys, such as Alloy800H, which is specified as NCF800H in the JIS standard. NiCrFe alloys offer superior corrosion resistance compared to 18-8 stainless steels. Furthermore, NiCrFe alloys are more economical than Ni-based alloys, such as Alloy617. Therefore, NiCrFe alloys are sometimes used as alloys with excellent corrosion resistance.
特開平2-217445号公報(特許文献1)、及び、国際公開第2015/072458号(特許文献2)は、優れた耐食性を有する合金材を提案する。 Japanese Patent Publication No. 2-217445 (Patent Document 1) and International Publication No. 2015/072458 (Patent Document 2) propose alloy materials with excellent corrosion resistance.
特許文献1に記載の合金材は、Fe-Cr-Ni合金であって、Ni:27~32%、Cr:24~28%、Cu:1.25~3.0%、Mo:1.0~3.0%、Si:1.5~2.75%、Mn:1.0~2.0%を含有し、N:0.015%以下、B:0.10%以下、V:0.10%以下、C:0.10%以下、Al:0.30%以下、P:0.03%以下、S:0.02%以下に規制し、残部がFe及び不純物から実質上なる。この合金材は、高強度、ゴーリング耐性、及び、応力下での耐食性を有する、と特許文献1には記載されている。 The alloy material described in Patent Document 1 is an Fe-Cr-Ni alloy containing Ni: 27-32%, Cr: 24-28%, Cu: 1.25-3.0%, Mo: 1.0-3.0%, Si: 1.5-2.75%, and Mn: 1.0-2.0%, with N: 0.015% or less, B: 0.10% or less, V: 0.10% or less, C: 0.10% or less, Al: 0.30% or less, P: 0.03% or less, and S: 0.02% or less, with the balance consisting essentially of Fe and impurities. Patent Document 1 describes this alloy material as having high strength, galling resistance, and corrosion resistance under stress.
特許文献2に記載の合金材は、Ni-Cr合金材であって、質量%で、Si:0.01~0.5%、Mn:0.01~1.0%未満、Cu:0.01~1.0%未満、Ni:48~55%未満、Cr:22~28%、Mo:5.6~7.0%未満、N:0.04~0.16%、sol.Al:0.03~0.20%、REM:0.01~0.074%、W:0~8.0%未満、及び、Co:0~2.0%と、Ca及びMgの1種以上:合計で0.0003~0.01%と、Ti、Nb、Zr、及び、Vの1種以上:合計で0~0.5%と、残部がFe及び不純物とからなり、不純物中で、C:0.03%以下、P:0.03%以下、S:0.001%以下、及び、O:0.01%以下である化学組成を有し、転位密度ρが式(7.0×1015≦ρ≦2.7×1016-2.67×1017×[REM(%)])を満たす。この合金材は、熱間加工性及び靱性に優れるとともに、耐食性(温度が200℃を超えるような高温で、硫化水素を含む環境での耐応力腐食割れ性)にも優れ、降伏強度(0.2%耐力)が965MPa以上である、と特許文献2には記載されている。 The alloy material described in Patent Document 2 is a Ni-Cr alloy material, and contains, in mass %, Si: 0.01 to 0.5%, Mn: 0.01 to less than 1.0%, Cu: 0.01 to less than 1.0%, Ni: 48 to less than 55%, Cr: 22 to 28%, Mo: 5.6 to less than 7.0%, N: 0.04 to 0.16%, sol. The alloy has a chemical composition consisting of Al: 0.03 to 0.20%, REM: 0.01 to 0.074%, W: 0 to less than 8.0%, Co: 0 to 2.0%, one or more of Ca and Mg: 0.0003 to 0.01% in total, one or more of Ti, Nb, Zr, and V: 0 to 0.5% in total, and the balance being Fe and impurities, wherein the impurities are C: 0.03% or less, P: 0.03% or less, S: 0.001% or less, and O: 0.01% or less, and the dislocation density ρ satisfies the formula (7.0×10 15 ≦ρ≦2.7×10 16 - 2.67×10 17 × [REM (%)]). Patent Document 2 describes that this alloy material has excellent hot workability and toughness, as well as excellent corrosion resistance (resistance to stress corrosion cracking at high temperatures exceeding 200°C and in environments containing hydrogen sulfide), and has a yield strength (0.2% yield strength) of 965 MPa or more.
上述のとおり、上記特許文献1及び2は、優れた耐食性を有する合金材を開示する。しかしながら、上記特許文献1及び2以外の技術によって、優れた耐食性を有するNiCrFe合金材が得られてもよい。As mentioned above, Patent Documents 1 and 2 disclose alloy materials with excellent corrosion resistance. However, NiCrFe alloy materials with excellent corrosion resistance may also be obtained by techniques other than those disclosed in Patent Documents 1 and 2.
ところで、石油及びガスの一次処理設備や化学プラント等の設備の建設や補修では、NiCrFe合金材に対して溶接を実施する場合がある。そのため、石油及びガスの一次処理設備や化学プラント等の設備に用いられるNiCrFe合金材には、優れた耐食性だけでなく優れた溶接性も求められる。ここで、優れた溶接性とは、溶接割れ(溶接部の近傍に生じる割れ)が発生しにくいことを意味する。一方、上記特許文献1及び2では、合金材の溶接性について検討されていない。 In the construction and repair of facilities such as primary oil and gas processing facilities and chemical plants, welding of NiCrFe alloy materials is sometimes performed. Therefore, NiCrFe alloy materials used in facilities such as primary oil and gas processing facilities and chemical plants are required to have not only excellent corrosion resistance but also excellent weldability. Here, excellent weldability means that weld cracks (cracks occurring near the weld) are less likely to occur. However, Patent Documents 1 and 2 do not consider the weldability of the alloy materials.
本開示の目的は、優れた耐食性と、優れた溶接性とを有するNiCrFe合金材を提供することである。 The purpose of this disclosure is to provide a NiCrFe alloy material having excellent corrosion resistance and excellent weldability.
本開示によるNiCrFe合金材は、
質量%で、
C:0.002~0.030%、
Si:0.05~0.50%、
Mn:0.10~1.50%、
P:0.050%以下、
S:0.0200%以下、
Ni:29.0~40.0%、
Cr:24.00~30.00%、
Mo:5.0~7.5%、
N:0.20~0.40%、
Al:0.50%以下、
Ca:0.0002~0.0040%、及び、
B:0.0001~0.0050%、を含有し、
残部:Fe及び不純物からなり、
式(1)を満たす化学組成を有する。
0.0<8.5×Mn+19.5×Ni-12.43×Cr-42.4×Mo-10250×Ca+1250×B-74.3776<6.5 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。
The NiCrFe alloy material according to the present disclosure has
In mass%,
C: 0.002-0.030%,
Si: 0.05-0.50%,
Mn: 0.10 to 1.50%,
P: 0.050% or less,
S: 0.0200% or less,
Ni: 29.0-40.0%,
Cr: 24.00-30.00%,
Mo: 5.0 to 7.5%,
N: 0.20-0.40%,
Al: 0.50% or less,
Ca: 0.0002 to 0.0040%, and
B: 0.0001 to 0.0050%,
The balance is composed of Fe and impurities.
It has a chemical composition that satisfies formula (1).
0.0<8.5 × Mn + 19.5 × Ni − 12.43 × Cr − 42.4 × Mo − 10250 × Ca + 1250 × B − 74.3776 < 6.5 (1)
Here, the element symbols in formula (1) are substituted with the contents of the corresponding elements in mass %.
本開示によるNiCrFe合金材は、
質量%で、
C:0.002~0.030%、
Si:0.05~0.50%、
Mn:0.10~1.50%、
P:0.050%以下、
S:0.0200%以下、
Ni:29.0~40.0%、
Cr:24.00~30.00%、
Mo:5.0~7.5%、
N:0.20~0.40%、
Al:0.50%以下、
Ca:0.0002~0.0040%、及び、
B:0.0001~0.0050%、を含有し、さらに、
Cu:0.40%以下、
W:1.00%以下、
Sn:0.50%以下、
Co:0.50%以下、
V:0.50%以下、
Nb:0.50%以下、
Ti:0.50%以下、
Zr:0.200%以下、
Hf:0.200%以下、
Ta:0.50%以下、及び、
希土類元素:0.0030%以下、からなる群から選択される1元素以上を含有し、
残部:Fe及び不純物からなり、
式(1)を満たす化学組成を有する。
0.0<8.5×Mn+19.5×Ni-12.43×Cr-42.4×Mo-10250×Ca+1250×B-74.3776<6.5 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。
The NiCrFe alloy material according to the present disclosure has
In mass%,
C: 0.002-0.030%,
Si: 0.05-0.50%,
Mn: 0.10 to 1.50%,
P: 0.050% or less,
S: 0.0200% or less,
Ni: 29.0-40.0%,
Cr: 24.00-30.00%,
Mo: 5.0 to 7.5%,
N: 0.20-0.40%,
Al: 0.50% or less,
Ca: 0.0002 to 0.0040%, and
B: 0.0001 to 0.0050%, and further
Cu: 0.40% or less,
W: 1.00% or less,
Sn: 0.50% or less,
Co: 0.50% or less,
V: 0.50% or less,
Nb: 0.50% or less,
Ti: 0.50% or less,
Zr: 0.200% or less,
Hf: 0.200% or less,
Ta: 0.50% or less, and
Rare earth elements: 0.0030% or less, containing one or more elements selected from the group consisting of
The balance is composed of Fe and impurities.
It has a chemical composition that satisfies formula (1).
0.0<8.5 × Mn + 19.5 × Ni − 12.43 × Cr − 42.4 × Mo − 10250 × Ca + 1250 × B − 74.3776 < 6.5 (1)
Here, the element symbols in formula (1) are substituted with the contents of the corresponding elements in mass %.
本開示によるNiCrFe合金材は、優れた耐食性と、優れた溶接性とを有する。 The NiCrFe alloy material disclosed herein has excellent corrosion resistance and excellent weldability.
まず、本発明者らは、NiCrFe合金材の耐食性について、化学組成の観点から検討した。その結果、本発明者らは、質量%で、C:0.002~0.030%、Si:0.05~0.50%、Mn:0.10~1.50%、P:0.050%以下、S:0.0200%以下、Ni:29.0~40.0%、Cr:24.00~30.00%、Mo:5.0~7.5%、N:0.20~0.40%、Al:0.50%以下、Cu:0~0.40%、W:0~1.00%、Sn:0~0.50%、Co:0~0.50%、V:0~0.50%、Nb:0~0.50%、Ti:0~0.50%、Zr:0~0.200%、Hf:0~0.200%、Ta:0~0.50%、及び、希土類元素:0~0.0030%を含有するNiCrFe合金材であれば、耐食性を高められる可能性があると考えた。First, the inventors investigated the corrosion resistance of NiCrFe alloy materials from the perspective of chemical composition. As a result, the inventors found that the following components, by mass, are desirable: C: 0.002-0.030%, Si: 0.05-0.50%, Mn: 0.10-1.50%, P: 0.050% or less, S: 0.0200% or less, Ni: 29.0-40.0%, Cr: 24.00-30.00%, Mo: 5.0-7.5%, N: 0.20-0.40%, Al: 0.50% or less, Cu: 0-0.40%. %, W: 0-1.00%, Sn: 0-0.50%, Co: 0-0.50%, V: 0-0.50%, Nb: 0-0.50%, Ti: 0-0.50%, Zr: 0-0.200%, Hf: 0-0.200%, Ta: 0-0.50%, and rare earth elements: 0-0.0030%.
ここで、上述の化学組成を含有するNiCrFe合金材では、溶接を実施した場合に溶接割れが発生することがあった。具体的に、上述の化学組成を含有するNiCrFe合金材では、溶接割れのうち、延性低下割れが起こりやすいことが、本発明者らの詳細な検討によって明らかになった。延性低下割れとは、溶接割れの一種であり、溶接による高温にさらされた結晶粒界が延性低下を起こし、冷却による熱収縮に耐えられず割れることを意味する。つまり、上述の化学組成を有するNiCrFe合金材の結晶粒界を強化することができれば、延性低下割れの発生を抑制できる可能性がある。Here, in NiCrFe alloy materials containing the above-mentioned chemical composition, weld cracks have sometimes occurred when welding. Specifically, detailed studies by the inventors have revealed that NiCrFe alloy materials containing the above-mentioned chemical composition are prone to ductility-dip cracking, a type of weld cracking. Ductility-dip cracking is a type of weld cracking in which grain boundaries exposed to high temperatures during welding lose ductility and are unable to withstand thermal contraction due to cooling, resulting in cracking. In other words, if the grain boundaries of NiCrFe alloy materials having the above-mentioned chemical composition can be strengthened, it may be possible to suppress the occurrence of ductility-dip cracking.
そこで本発明者らは、カルシウム(Ca)に着目して、延性低下割れを抑制することについて検討した。具体的に、上述の化学組成を有する合金材では、溶接を実施した場合、溶接の熱影響部(以下、HAZ(Heat Affected Zone)という)において、粒界に硫黄(S)が偏析する可能性がある。粒界にSが偏析すれば、粒界の結合力が低下し、冷却による熱収縮に耐えられず割れる可能性がある。このようにして、上述の化学組成を有する合金材に延性低下割れが発生するのではないかと本発明者らは考えた。すなわち、上述の化学組成に加えて、Caを0.0002~0.0040%含有させれば、合金材中のSをCaSとして固定して、合金材の延性低下割れを抑制できる可能性がある、と本発明者らは考えた。Therefore, the inventors focused on calcium (Ca) and investigated ways to suppress ductility-dip cracking. Specifically, when welding is performed on an alloy material having the above-mentioned chemical composition, sulfur (S) may segregate at grain boundaries in the heat-affected zone (hereinafter referred to as the HAZ (heat-affected zone)) of the weld. If S segregates at the grain boundaries, the grain boundary's bonding strength decreases, and the alloy may not be able to withstand thermal contraction due to cooling, causing cracking. The inventors therefore suspected that ductility-dip cracking may occur in an alloy material having the above-mentioned chemical composition. In other words, the inventors believed that adding 0.0002 to 0.0040% Ca in addition to the above-mentioned chemical composition could fix the S in the alloy material as CaS, thereby suppressing ductility-dip cracking in the alloy material.
一方、上述の化学組成に加えてCaを0.0002~0.0040%含有する合金材であっても、溶接割れが発生する場合があった。具体的に、上述の化学組成に加えてCaを0.0002~0.0040%含有する合金材では、溶接割れのうち、液化割れが発生する場合があった。液化割れとは、溶接割れの一種であり、溶融線に近接するHAZにおいて発生する、局所的な溶融によって割れることを意味する。 On the other hand, even in alloy materials that contain 0.0002 to 0.0040% Ca in addition to the above chemical composition, weld cracks have sometimes occurred. Specifically, in alloy materials that contain 0.0002 to 0.0040% Ca in addition to the above chemical composition, liquation cracking has sometimes occurred among weld cracks. Liquation cracking is a type of weld crack that occurs in the HAZ near the fusion line and refers to cracking caused by localized melting.
そこで本発明者らは、ホウ素(B)に着目して、液化割れを抑制することについて検討した。具体的に、Bは高温での粒界を強化して、液化割れを抑制する。一方、B含有量が高すぎれば、Bが粒界に偏析して、溶融線近傍の高温域において溶融することによって、かえって液化割れを助長する。つまり、上述の化学組成に加えて、Bを0.0001~0.0050%、Caを0.0002~0.0040%含有することにより、延性低下割れと、液化割れとの両方の発生を抑制でき、合金材の溶接性を高められる可能性がある。 The inventors therefore focused on boron (B) and investigated ways to suppress liquation cracking. Specifically, B strengthens grain boundaries at high temperatures and suppresses liquation cracking. On the other hand, if the B content is too high, B segregates at grain boundaries and melts in the high-temperature region near the fusion line, thereby promoting liquation cracking. In other words, by adding 0.0001 to 0.0050% B and 0.0002 to 0.0040% Ca to the above-mentioned chemical composition, it is possible to suppress the occurrence of both ductility-dip cracking and liquation cracking, potentially improving the weldability of the alloy material.
すなわち、本発明者らは、質量%で、質量%で、C:0.002~0.030%、Si:0.05~0.50%、Mn:0.10~1.50%、P:0.050%以下、S:0.0200%以下、Ni:29.0~40.0%、Cr:24.00~30.00%、Mo:5.0~7.5%、N:0.20~0.40%、Al:0.50%以下、Ca:0.0002~0.0040%、B:0.0001~0.0050%、Cu:0~0.40%、W:0~1.00%、Sn:0~0.50%、Co:0~0.50%、V:0~0.50%、Nb:0~0.50%、Ti:0~0.50%、Zr:0~0.200%、Hf:0~0.200%、Ta:0~0.50%、希土類元素:0~0.0030%、及び、残部がFe及び不純物からなるNiCrFe合金材であれば、耐食性と溶接性とを両立できる可能性があると考えた。 That is, the inventors have determined that the composition of the alloy is, by mass%, C: 0.002 to 0.030%, Si: 0.05 to 0.50%, Mn: 0.10 to 1.50%, P: 0.050% or less, S: 0.0200% or less, Ni: 29.0 to 40.0%, Cr: 24.00 to 30.00%, Mo: 5.0 to 7.5%, N: 0.20 to 0.40%, Al: 0.50% or less, Ca: 0.0002 to 0.0040%, B: 0.0001 to 0.00 It was thought that a NiCrFe alloy material consisting of the following composition may be able to achieve both corrosion resistance and weldability: 50%, Cu: 0-0.40%, W: 0-1.00%, Sn: 0-0.50%, Co: 0-0.50%, V: 0-0.50%, Nb: 0-0.50%, Ti: 0-0.50%, Zr: 0-0.200%, Hf: 0-0.200%, Ta: 0-0.50%, rare earth elements: 0-0.0030%, and the balance being Fe and impurities.
本発明者らは、上述の化学組成を有するNiCrFe合金材を種々製造し、溶接割れの発生についてさらに詳細に検討した。その結果、本発明者らは、上述の化学組成を有するNiCrFe合金材では、次の式(1)を満たすことで、優れた耐食性を有するだけでなく、延性低下割れと、液化割れとの両方の発生を抑制できることを見出した。
0.0<8.5×Mn+19.5×Ni-12.43×Cr-42.4×Mo-10250×Ca+1250×B-74.3776<6.5 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。
The present inventors have manufactured various NiCrFe alloy materials having the above-mentioned chemical composition and have further studied the occurrence of weld cracks in detail. As a result, the present inventors have found that the NiCrFe alloy material having the above-mentioned chemical composition not only has excellent corrosion resistance but also can suppress the occurrence of both ductility-dip cracking and liquation cracking by satisfying the following formula (1):
0.0<8.5 × Mn + 19.5 × Ni − 12.43 × Cr − 42.4 × Mo − 10250 × Ca + 1250 × B − 74.3776 < 6.5 (1)
Here, the element symbols in formula (1) are substituted with the contents of the corresponding elements in mass %.
D=8.5×Mn+19.5×Ni-12.43×Cr-42.4×Mo-10250×Ca+1250×B-74.3776と定義する。図1は、本実施例におけるDの値と、延性低下割れの総長さ(mm)との関係を示す図である。図1は、後述する実施例のうち、上述の化学組成を満たす実施例について、Dの値と、延性低下割れの総長さ(mm)とを用いて作成した。なお、延性低下割れの総長さ(mm)は、後述の方法で求めた。また、図1に記載の実施例は、いずれも液化割れの発生が確認されず、かつ、優れた耐食性を有していた。 D is defined as: D = 8.5 x Mn + 19.5 x Ni - 12.43 x Cr - 42.4 x Mo - 10250 x Ca + 1250 x B - 74.3776. Figure 1 shows the relationship between the value of D and the total length (mm) of ductility-dip cracks in this example. Figure 1 was created using the value of D and the total length (mm) of ductility-dip cracks for examples described below that satisfy the chemical composition described above. The total length (mm) of ductility-dip cracks was determined using the method described below. Furthermore, no liquation cracking was observed in any of the examples shown in Figure 1, and the examples had excellent corrosion resistance.
図1を参照して、上述の化学組成を満たす合金材では、Dが0.0以下の場合、液化割れの発生は抑制できたものの、延性低下割れの総長さが4.0mm以上となり、延性低下割れの発生を抑制できなかった。図1を参照してさらに、上述の化学組成を満たす合金材では、Dが6.5以上の場合、液化割れの発生は抑制できたものの、延性低下割れの総長さが4.0mm以上となり、延性低下割れの発生を抑制できなかった。すなわち、上述の化学組成を満たす合金材において、Dを0.0超~6.5未満とすれば、優れた耐食性を有し、さらに、液化割れと、延性低下割れとの両方の発生を抑制できる。 Referring to Figure 1, in alloy materials satisfying the above-mentioned chemical composition, when D is 0.0 or less, liquation cracking was suppressed, but the total length of the ductility-dip cracks was 4.0 mm or more, and ductility-dip cracking could not be suppressed. Furthermore, referring to Figure 1, in alloy materials satisfying the above-mentioned chemical composition, when D is 6.5 or more, liquation cracking was suppressed, but the total length of the ductility-dip cracks was 4.0 mm or more, and ductility-dip cracking could not be suppressed. In other words, in alloy materials satisfying the above-mentioned chemical composition, when D is greater than 0.0 and less than 6.5, excellent corrosion resistance is achieved, and both liquation cracking and ductility-dip cracking can be suppressed.
したがって、本実施形態によるNiCrFe合金材は、上述の化学組成を有した上で、Dを0.0超~6.5未満とする。その結果、本実施形態によるNiCrFe合金材は、優れた耐食性と、優れた溶接性とを両立することができる。Therefore, the NiCrFe alloy material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition, and D is greater than 0.0 and less than 6.5. As a result, the NiCrFe alloy material according to this embodiment can achieve both excellent corrosion resistance and excellent weldability.
以上の知見に基づいて完成した本実施形態によるNiCrFe合金材の要旨は、次のとおりである。 The gist of the NiCrFe alloy material of this embodiment, which was completed based on the above findings, is as follows:
[1]
質量%で、
C:0.002~0.030%、
Si:0.05~0.50%、
Mn:0.10~1.50%、
P:0.050%以下、
S:0.0200%以下、
Ni:29.0~40.0%、
Cr:24.00~30.00%、
Mo:5.0~7.5%、
N:0.20~0.40%、
Al:0.50%以下、
Ca:0.0002~0.0040%、及び、
B:0.0001~0.0050%、を含有し、
残部:Fe及び不純物からなり、
式(1)を満たす化学組成を有する、
NiCrFe合金材。
0.0<8.5×Mn+19.5×Ni-12.43×Cr-42.4×Mo-10250×Ca+1250×B-74.3776<6.5 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。
[1]
In mass%,
C: 0.002-0.030%,
Si: 0.05-0.50%,
Mn: 0.10 to 1.50%,
P: 0.050% or less,
S: 0.0200% or less,
Ni: 29.0-40.0%,
Cr: 24.00-30.00%,
Mo: 5.0 to 7.5%,
N: 0.20-0.40%,
Al: 0.50% or less,
Ca: 0.0002 to 0.0040%, and
B: 0.0001 to 0.0050%,
The balance is composed of Fe and impurities.
Having a chemical composition that satisfies formula (1):
NiCrFe alloy material.
0.0<8.5 × Mn + 19.5 × Ni − 12.43 × Cr − 42.4 × Mo − 10250 × Ca + 1250 × B − 74.3776 < 6.5 (1)
Here, the element symbols in formula (1) are substituted with the contents of the corresponding elements in mass %.
[2]
質量%で、
C:0.002~0.030%、
Si:0.05~0.50%、
Mn:0.10~1.50%、
P:0.050%以下、
S:0.0200%以下、
Ni:29.0~40.0%、
Cr:24.00~30.00%、
Mo:5.0~7.5%、
N:0.20~0.40%、
Al:0.50%以下、
Ca:0.0002~0.0040%、及び、
B:0.0001~0.0050%、を含有し、さらに、
Cu:0.40%以下、
W:1.00%以下、
Sn:0.50%以下、
Co:0.50%以下、
V:0.50%以下、
Nb:0.50%以下、
Ti:0.50%以下、
Zr:0.200%以下、
Hf:0.200%以下、
Ta:0.50%以下、及び、
希土類元素:0.0030%以下、からなる群から選択される1元素以上を含有し、
残部:Fe及び不純物からなり、
式(1)を満たす化学組成を有する、
NiCrFe合金材。
0.0<8.5×Mn+19.5×Ni-12.43×Cr-42.4×Mo-10250×Ca+1250×B-74.3776<6.5 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。
[2]
In mass%,
C: 0.002-0.030%,
Si: 0.05-0.50%,
Mn: 0.10 to 1.50%,
P: 0.050% or less,
S: 0.0200% or less,
Ni: 29.0-40.0%,
Cr: 24.00-30.00%,
Mo: 5.0 to 7.5%,
N: 0.20-0.40%,
Al: 0.50% or less,
Ca: 0.0002 to 0.0040%, and
B: 0.0001 to 0.0050%, and further
Cu: 0.40% or less,
W: 1.00% or less,
Sn: 0.50% or less,
Co: 0.50% or less,
V: 0.50% or less,
Nb: 0.50% or less,
Ti: 0.50% or less,
Zr: 0.200% or less,
Hf: 0.200% or less,
Ta: 0.50% or less, and
Rare earth elements: 0.0030% or less, containing one or more elements selected from the group consisting of
The balance is composed of Fe and impurities.
Having a chemical composition that satisfies formula (1):
NiCrFe alloy material.
0.0<8.5 × Mn + 19.5 × Ni − 12.43 × Cr − 42.4 × Mo − 10250 × Ca + 1250 × B − 74.3776 < 6.5 (1)
Here, the element symbols in formula (1) are substituted with the contents of the corresponding elements in mass %.
[3]
[2]に記載のNiCrFe合金材であって、
前記化学組成は、
Cu:0.40%以下、
W:1.00%以下、
Sn:0.50%以下、及び、
Co:0.50%以下、からなる群から選択される1元素以上を含有する、
NiCrFe合金材。
[3]
[2] The NiCrFe alloy material according to
The chemical composition is
Cu: 0.40% or less,
W: 1.00% or less,
Sn: 0.50% or less, and
Co: 0.50% or less, containing one or more elements selected from the group consisting of
NiCrFe alloy material.
[4]
[2]に記載のNiCrFe合金材であって、
前記化学組成は、
V:0.50%以下、
Nb:0.50%以下、
Ti:0.50%以下、
Zr:0.200%以下、
Hf:0.200%以下、及び、
Ta:0.50%以下、からなる群から選択される1元素以上を含有する、
NiCrFe合金材。
[4]
[2] The NiCrFe alloy material according to
The chemical composition is
V: 0.50% or less,
Nb: 0.50% or less,
Ti: 0.50% or less,
Zr: 0.200% or less,
Hf: 0.200% or less, and
Ta: 0.50% or less, containing one or more elements selected from the group consisting of
NiCrFe alloy material.
[5]
[2]に記載のNiCrFe合金材であって、
前記化学組成は、
希土類元素:0.0030%以下、を含有する、
NiCrFe合金材。
[5]
[2] The NiCrFe alloy material according to
The chemical composition is
Rare earth elements: 0.0030% or less,
NiCrFe alloy material.
本実施形態によるNiCrFe合金材の要旨はさらに、次のように記載することもできる。 The gist of the NiCrFe alloy material according to this embodiment can be further described as follows:
[1]
質量%で、
C:0.002~0.030%、
Si:0.05~0.50%、
Mn:0.10~1.50%、
P:0.050%以下、
S:0.0200%以下、
Ni:29.0~40.0%、
Cr:24.00~30.00%、
Mo:5.0~7.5%、
N:0.20~0.40%、
Al:0.50%以下、
Ca:0.0002~0.0040%、
B:0.0001~0.0050%、
Cu:0~0.40%、
W:0~1.00%、
Sn:0~0.50%、
Co:0~0.50%、
V:0~0.50%、
Nb:0~0.50%、
Ti:0~0.50%、
Zr:0~0.200%、
Hf:0~0.200%、
Ta:0~0.50%、
希土類元素:0~0.0030%、及び、
残部:Fe及び不純物からなり、
式(1)を満たす、
NiCrFe合金材。
0.0<8.5×Mn+19.5×Ni-12.43×Cr-42.4×Mo-10250×Ca+1250×B-74.3776<6.5 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。
[1]
In mass%,
C: 0.002-0.030%,
Si: 0.05-0.50%,
Mn: 0.10 to 1.50%,
P: 0.050% or less,
S: 0.0200% or less,
Ni: 29.0-40.0%,
Cr: 24.00-30.00%,
Mo: 5.0 to 7.5%,
N: 0.20-0.40%,
Al: 0.50% or less,
Ca: 0.0002-0.0040%,
B: 0.0001 to 0.0050%,
Cu: 0 to 0.40%,
W: 0-1.00%,
Sn: 0 to 0.50%,
Co: 0 to 0.50%,
V: 0-0.50%,
Nb: 0 to 0.50%,
Ti: 0 to 0.50%,
Zr: 0-0.200%,
Hf: 0-0.200%,
Ta: 0 to 0.50%,
Rare earth elements: 0 to 0.0030%, and
The balance is composed of Fe and impurities.
Satisfying formula (1),
NiCrFe alloy material.
0.0<8.5 × Mn + 19.5 × Ni − 12.43 × Cr − 42.4 × Mo − 10250 × Ca + 1250 × B − 74.3776 < 6.5 (1)
Here, the element symbols in formula (1) are substituted with the contents of the corresponding elements in mass %.
[2]
[1]に記載のNiCrFe合金材であって、
Cu:0.01~0.40%、
W:0.01~1.00%、
Sn:0.01~0.50%、
Co:0.01~0.50%、
V:0.01~0.50%、
Nb:0.01~0.50%、
Ti:0.01~0.50%、
Zr:0.001~0.200%、
Hf:0.001~0.200%、
Ta:0.01~0.50%、及び、
希土類元素:0.0001~0.0030%からなる群から選択される1元素以上を含有する、
NiCrFe合金材。
[2]
[1] The NiCrFe alloy material according to
Cu: 0.01-0.40%,
W: 0.01-1.00%,
Sn: 0.01-0.50%,
Co: 0.01 to 0.50%,
V: 0.01-0.50%,
Nb: 0.01 to 0.50%,
Ti: 0.01 to 0.50%,
Zr: 0.001-0.200%,
Hf: 0.001-0.200%,
Ta: 0.01 to 0.50%, and
Rare earth elements: containing one or more elements selected from the group consisting of 0.0001 to 0.0030%;
NiCrFe alloy material.
以下、本実施形態によるNiCrFe合金材について詳述する。なお、元素に関する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。 The NiCrFe alloy material according to this embodiment will be described in detail below. Note that "%" for elements means mass % unless otherwise specified.
[化学組成]
本実施形態によるNiCrFe合金材の化学組成は、次の元素を含有する。
[Chemical composition]
The chemical composition of the NiCrFe alloy material according to this embodiment contains the following elements.
C:0.002~0.030%
炭素(C)は合金を脱酸する。Cはさらに、合金材の強度を高める。C含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、C含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、溶接時に溶接熱影響部が鋭敏化しやすくなる。したがって、C含有量は0.002~0.030%である。C含有量の好ましい下限は0.003%であり、さらに好ましくは0.005%であり、さらに好ましくは0.007%である。C含有量の好ましい上限は0.025%であり、さらに好ましくは0.023%であり、さらに好ましくは0.020%である。
C: 0.002-0.030%
Carbon (C) deoxidizes the alloy. C also increases the strength of the alloy material. If the C content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the C content is too high, the weld heat-affected zone is likely to become sensitized during welding even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the C content is 0.002 to 0.030%. The preferred lower limit of the C content is 0.003%, more preferably 0.005%, and even more preferably 0.007%. The preferred upper limit of the C content is 0.025%, more preferably 0.023%, and even more preferably 0.020%.
Si:0.05~0.50%
ケイ素(Si)は合金を脱酸する。Si含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Si含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、介在物が形成されやすくなり、合金材の耐食性が低下する。したがって、Si含有量は0.05~0.50%である。Si含有量の好ましい下限は0.07%であり、さらに好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.12%である。Si含有量の好ましい上限は0.35%であり、さらに好ましくは0.30%であり、さらに好ましくは0.25%である。
Si: 0.05-0.50%
Silicon (Si) deoxidizes the alloy. If the Si content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Si content is too high, inclusions are likely to form, and the corrosion resistance of the alloy material will decrease, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Si content is 0.05 to 0.50%. A preferred lower limit of the Si content is 0.07%, more preferably 0.10%, and even more preferably 0.12%. A preferred upper limit of the Si content is 0.35%, more preferably 0.30%, and even more preferably 0.25%.
Mn:0.10~1.50%
マンガン(Mn)は合金を脱酸する。Mnはさらに、オーステナイト形成元素であり、合金材中のオーステナイトを安定化する。Mn含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、介在物が形成されやすくなり、合金材の耐食性が低下する。したがって、Mn含有量は0.10~1.50%である。Mn含有量の好ましい下限は0.20%であり、さらに好ましくは0.30%であり、さらに好ましくは0.40%である。Mn含有量の好ましい上限は1.40%であり、さらに好ましくは1.30%であり、さらに好ましくは1.20%である。
Mn: 0.10-1.50%
Manganese (Mn) deoxidizes the alloy. Mn is also an austenite-forming element and stabilizes austenite in the alloy material. If the Mn content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Mn content is too high, inclusions are likely to form, and the corrosion resistance of the alloy material will decrease, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Mn content is 0.10 to 1.50%. The preferred lower limit of the Mn content is 0.20%, more preferably 0.30%, and even more preferably 0.40%. The preferred upper limit of the Mn content is 1.40%, more preferably 1.30%, and even more preferably 1.20%.
P:0.050%以下
リン(P)は不可避に含有される不純物である。すなわち、P含有量の下限は0%超である。Pは粒界に偏析する。そのため、P含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材の割れ感受性が増大し、合金材の溶接性が低下する。したがって、P含有量は0.050%以下である。P含有量の好ましい上限は0.045%であり、さらに好ましくは0.040%であり、さらに好ましくは0.030%である。P含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、P含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、P含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。
P: 0.050% or less Phosphorus (P) is an unavoidable impurity. That is, the lower limit of the P content is greater than 0%. P segregates at grain boundaries. Therefore, if the P content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the alloy material's cracking susceptibility increases and the weldability of the alloy material decreases. Therefore, the P content is 0.050% or less. The preferred upper limit of the P content is 0.045%, more preferably 0.040%, and even more preferably 0.030%. The P content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in the P content significantly increases manufacturing costs. Therefore, considering industrial production, the preferred lower limit of the P content is 0.001%, more preferably 0.002%, even more preferably 0.003%, and even more preferably 0.005%.
S:0.0200%以下
硫黄(S)は不可避に含有される不純物である。すなわち、S含有量の下限は0%超である。Sは粒界に偏析する。そのため、S含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材の割れ感受性が増大する。この場合さらに、介在物が形成されやすくなり、合金材の耐食性が低下する。したがって、S含有量は0.0200%以下である。S含有量の好ましい上限は0.0100%であり、さらに好ましくは0.0050%であり、さらに好ましくは0.0030%である。S含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、S含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、S含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0003%である。
S: 0.0200% or less Sulfur (S) is an unavoidable impurity. That is, the lower limit of the S content is greater than 0%. S segregates at grain boundaries. Therefore, if the S content is too high, the cracking susceptibility of the alloy material increases even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. In this case, inclusions are more likely to form, and the corrosion resistance of the alloy material decreases. Therefore, the S content is 0.0200% or less. A preferred upper limit of the S content is 0.0100%, more preferably 0.0050%, and even more preferably 0.0030%. The S content should be as low as possible. However, an extreme reduction in the S content significantly increases manufacturing costs. Therefore, considering industrial production, a preferred lower limit of the S content is 0.0001%, more preferably 0.0003%.
Ni:29.0~40.0%
ニッケル(Ni)はオーステナイト形成元素であり、合金材中のオーステナイトを安定化する。Niはさらに、合金材の耐食性を高める。Ni含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ni含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、製造コストが大幅に高まる。Ni含有量が高すぎればさらに、合金材の溶接性が低下する場合がある。したがって、Ni含有量は29.0~40.0%である。Ni含有量の好ましい下限は29.5%であり、さらに好ましくは30.0%である。Ni含有量の好ましい上限は39.0%であり、さらに好ましくは38.0%である。
Ni: 29.0-40.0%
Nickel (Ni) is an austenite-forming element and stabilizes austenite in the alloy material. Ni also enhances the corrosion resistance of the alloy material. If the Ni content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Ni content is too high, the manufacturing cost will increase significantly even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. If the Ni content is too high, the weldability of the alloy material may also be reduced. Therefore, the Ni content is 29.0 to 40.0%. The preferred lower limit of the Ni content is 29.5%, and more preferably 30.0%. The preferred upper limit of the Ni content is 39.0%, and more preferably 38.0%.
Cr:24.00~30.00%
クロム(Cr)は合金材の耐食性を高める。Crはさらに、合金材の溶接性を高める場合がある。Cr含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Cr含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、σ相に代表される金属間化合物が形成されやすくなり、合金材の耐食性がかえって低下する。Cr含有量が高すぎればさらに、合金材の溶接性が低下する場合がある。したがって、Cr含有量は24.00~30.00%である。Cr含有量の好ましい下限は24.50%であり、さらに好ましくは25.00%である。Cr含有量の好ましい上限は29.00%であり、さらに好ましくは28.00%である。
Cr:24.00~30.00%
Chromium (Cr) improves the corrosion resistance of alloy materials. Cr may also improve the weldability of alloy materials. If the Cr content is too low, the above effects cannot be fully achieved even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Cr content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, intermetallic compounds such as the σ phase are more likely to form, which may actually reduce the corrosion resistance of the alloy material. If the Cr content is too high, the weldability of the alloy material may also be reduced. Therefore, the Cr content is 24.00 to 30.00%. The preferred lower limit of the Cr content is 24.50%, and more preferably 25.00%. The preferred upper limit of the Cr content is 29.00%, and more preferably 28.00%.
Mo:5.0~7.5%
モリブデン(Mo)は合金材の耐食性を高める。Mo含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Mo含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、σ相に代表される金属間化合物が形成されやすくなり、合金材の耐食性がかえって低下する。Mo含有量が高すぎればさらに、合金材の溶接性が低下する場合がある。したがって、Mo含有量は5.0~7.5%である。Mo含有量の好ましい下限は5.1%であり、さらに好ましくは5.3%であり、さらに好ましくは5.5%である。Mo含有量の好ましい上限は7.4%であり、さらに好ましくは7.2%であり、さらに好ましくは7.0%である。
Mo: 5.0-7.5%
Molybdenum (Mo) enhances the corrosion resistance of alloy materials. If the Mo content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Mo content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, intermetallic compounds such as the σ phase are more likely to form, and the corrosion resistance of the alloy material may actually decrease. If the Mo content is too high, the weldability of the alloy material may also decrease. Therefore, the Mo content is 5.0 to 7.5%. The preferred lower limit of the Mo content is 5.1%, more preferably 5.3%, and even more preferably 5.5%. The preferred upper limit of the Mo content is 7.4%, more preferably 7.2%, and even more preferably 7.0%.
N:0.20~0.40%
窒素(N)は合金材に固溶して、合金材の強度を高める。Nはさらに、合金材の耐食性を高める場合がある。N含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、N含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材の溶接性が低下する。したがって、N含有量は0.20~0.40%である。N含有量の好ましい下限は0.21%であり、さらに好ましくは0.22%であり、さらに好ましくは0.23%である。N含有量の好ましい上限は0.39%であり、さらに好ましくは0.37%であり、さらに好ましくは0.36%である。
N: 0.20-0.40%
Nitrogen (N) dissolves in the alloy material and increases the strength of the alloy material. N may also increase the corrosion resistance of the alloy material. If the N content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the N content is too high, the weldability of the alloy material will decrease even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the N content is 0.20 to 0.40%. The preferred lower limit of the N content is 0.21%, more preferably 0.22%, and even more preferably 0.23%. The preferred upper limit of the N content is 0.39%, more preferably 0.37%, and even more preferably 0.36%.
Al:0.50%以下
アルミニウム(Al)は合金を脱酸し、合金材に含有される不純物である。すなわち、Al含有量の下限は0%超である。Al含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Al酸化物が過剰に生成して、合金材の耐食性が低下する。したがって、Al含有量は0.50%以下である。Al含有量の好ましい上限は0.45%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.35%である。ただし、Al含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Al含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。なお、本明細書にいうAl含有量は、「全Al」、すなわち、T-Alの含有量を意味する。
Al: 0.50% or less Aluminum (Al) deoxidizes the alloy and is an impurity contained in the alloy material. That is, the lower limit of the Al content is greater than 0%. If the Al content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, excessive Al oxides will be generated, reducing the corrosion resistance of the alloy material. Therefore, the Al content is 0.50% or less. A preferred upper limit of the Al content is 0.45%, more preferably 0.40%, and even more preferably 0.35%. However, an extreme reduction in the Al content significantly increases manufacturing costs. Therefore, considering industrial production, a preferred lower limit of the Al content is 0.01%, more preferably 0.03%, and even more preferably 0.05%. Note that the Al content referred to in this specification refers to "total Al," i.e., the T-Al content.
Ca:0.0002~0.0040%
カルシウム(Ca)は合金材中のSを硫化物として固定して無害化することにより、合金材の延性低下割れを抑制し、合金材の溶接性を高める。Ca含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、Ca含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材中に粗大な酸化物が形成され、合金材の延性低下割れを促進し、かえって合金材の溶接性が低下する。したがって、Ca含有量は0.0002~0.0040%である。Ca含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0008%であり、さらに好ましくは0.0010%である。Ca含有量の好ましい上限は0.0035%であり、さらに好ましくは0.0030%である。
Ca: 0.0002-0.0040%
Calcium (Ca) stabilizes and neutralizes S in the alloy material as sulfides, thereby suppressing ductility-dip cracking in the alloy material and improving the weldability of the alloy material. If the Ca content is too low, the above effect cannot be fully achieved even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Ca content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, coarse oxides are formed in the alloy material, promoting ductility-dip cracking in the alloy material and actually reducing the weldability of the alloy material. Therefore, the Ca content is 0.0002 to 0.0040%. The preferred lower limit of the Ca content is 0.0003%, more preferably 0.0005%, even more preferably 0.0008%, and even more preferably 0.0010%. The preferred upper limit of the Ca content is 0.0035%, even more preferably 0.0030%.
B:0.0001~0.0050%
ホウ素(B)は高温で粒界を強化して、合金材の液化割れを抑制し、合金材の溶接性を高める。B含有量が低すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。一方、B含有量が高すぎれば、Bが粒界に偏析し、合金材の液化割れを促進し、かえって合金材の溶接性が低下する。したがって、B含有量は0.0001~0.0050%である。B含有量の好ましい下限は0.0003%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0008%であり、さらに好ましくは0.0010%である。B含有量の好ましい上限は0.0045%であり、さらに好ましくは0.0040%であり、さらに好ましくは0.0035%である。
B: 0.0001-0.0050%
Boron (B) strengthens grain boundaries at high temperatures, suppresses liquation cracking of the alloy material, and improves the weldability of the alloy material. If the B content is too low, the above effects cannot be fully achieved even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the B content is too high, B segregates at grain boundaries, promoting liquation cracking of the alloy material and actually reducing the weldability of the alloy material. Therefore, the B content is 0.0001 to 0.0050%. The preferred lower limit of the B content is 0.0003%, more preferably 0.0005%, even more preferably 0.0008%, and even more preferably 0.0010%. The preferred upper limit of the B content is 0.0045%, more preferably 0.0040%, and even more preferably 0.0035%.
本実施形態によるNiCrFe合金材の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、NiCrFe合金材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、本実施形態によるNiCrFe合金材の作用効果に顕著な悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。The balance of the chemical composition of the NiCrFe alloy material according to this embodiment consists of Fe and impurities. Here, "impurities" refers to substances that are mixed in from raw materials such as ore and scrap, or the manufacturing environment, during the industrial production of the NiCrFe alloy material, and are acceptable to the extent that they do not significantly adversely affect the effects of the NiCrFe alloy material according to this embodiment.
[任意元素]
本実施形態によるNiCrFe合金材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Cu、W、Sn、及び、Coからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、合金材の耐食性を高める。
[Optional element]
The chemical composition of the NiCrFe alloy material according to this embodiment may further contain, in place of a portion of Fe, one or more elements selected from the group consisting of Cu, W, Sn, and Co. All of these elements improve the corrosion resistance of the alloy material.
Cu:0.40%以下
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Cu含有量は0%であってもよい。含有される場合、Cuは合金材の耐食性を高める。Cuが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Cu含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材の熱間加工性が低下する。したがって、Cu含有量は0~0.40%であり、Cuが含有される場合のCu含有量は0.40%以下である。Cu含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.04%である。Cu含有量の好ましい上限は0.38%であり、さらに好ましくは0.35%であり、さらに好ましくは0.30%である。
Cu: 0.40% or less Copper (Cu) is an optional element and does not necessarily need to be contained. That is, the Cu content may be 0%. When contained, Cu enhances the corrosion resistance of the alloy material. Even if even a small amount of Cu is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Cu content is too high, the hot workability of the alloy material will deteriorate even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Cu content is 0 to 0.40%, and when Cu is contained, the Cu content is 0.40% or less. The preferred lower limit of the Cu content is more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.02%, and even more preferably 0.04%. The preferred upper limit of the Cu content is 0.38%, even more preferably 0.35%, and even more preferably 0.30%.
W:1.00%以下
タングステン(W)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、W含有量は0%であってもよい。含有される場合、Wは合金材の耐食性を高める。Wはさらに、固溶強化により合金材の強度を高める。Wが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、W含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材の熱間加工性が低下する。したがって、W含有量は0~1.00%であり、Wが含有される場合のW含有量は1.00%以下である。W含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。W含有量の好ましい上限は0.95%であり、さらに好ましくは0.90%であり、さらに好ましくは0.85%である。
W: 1.00% or less Tungsten (W) is an optional element and does not necessarily need to be contained. That is, the W content may be 0%. When contained, W enhances the corrosion resistance of the alloy material. W also enhances the strength of the alloy material through solid solution strengthening. Even if even a small amount of W is contained, the above effects can be obtained to some extent. However, if the W content is too high, the hot workability of the alloy material will deteriorate even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the W content is 0 to 1.00%, and when W is contained, the W content is 1.00% or less. The preferred lower limit of the W content is more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, and even more preferably 0.05%. The preferred upper limit of the W content is 0.95%, even more preferably 0.90%, and even more preferably 0.85%.
Sn:0.50%以下
スズ(Sn)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Sn含有量は0%であってもよい。含有される場合、Snは合金材の耐食性を高める。Snが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Sn含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材の熱間加工性が低下する。したがって、Sn含有量は0~0.50%であり、Snが含有される場合のSn含有量は0.50%以下である。Sn含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.03%である。Sn含有量の好ましい上限は0.45%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.35%である。
Sn: 0.50% or less Tin (Sn) is an optional element and does not necessarily need to be contained. That is, the Sn content may be 0%. When contained, Sn enhances the corrosion resistance of the alloy material. Even if even a small amount of Sn is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Sn content is too high, the hot workability of the alloy material will deteriorate even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Sn content is 0 to 0.50%, and when Sn is contained, the Sn content is 0.50% or less. The preferred lower limit of the Sn content is more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.02%, and even more preferably 0.03%. The preferred upper limit of the Sn content is 0.45%, even more preferably 0.40%, and even more preferably 0.35%.
Co:0.50%以下
コバルト(Co)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Co含有量は0%であってもよい。含有される場合、Coは合金材の耐食性を高める。Coが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Co含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、製造コストが極端に高まる。したがって、Co含有量は0~0.50%であり、Coが含有される場合のCo含有量は0.50%以下である。Co含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。Co含有量の好ましい上限は0.45%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.35%である。
Co: 0.50% or less Cobalt (Co) is an optional element and does not necessarily need to be contained. That is, the Co content may be 0%. When contained, Co enhances the corrosion resistance of the alloy material. Even if even a small amount of Co is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Co content is too high, the manufacturing cost will increase dramatically even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Co content is 0 to 0.50%, and when Co is contained, the Co content is 0.50% or less. The preferred lower limit of the Co content is more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, and even more preferably 0.05%. The preferred upper limit of the Co content is 0.45%, even more preferably 0.40%, and even more preferably 0.35%.
本実施形態によるNiCrFe合金材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、V、Nb、Ti、Zr、Hf、及び、Taからなる群から選択される1元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも、合金材の強度を高める。The chemical composition of the NiCrFe alloy material according to this embodiment may further contain one or more elements selected from the group consisting of V, Nb, Ti, Zr, Hf, and Ta in place of a portion of the Fe. All of these elements increase the strength of the alloy material.
V:0.50%以下
バナジウム(V)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、V含有量は0%であってもよい。含有される場合、VはCやNと炭窒化物等を形成し、合金材の強度を高める。Vが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、V含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、強度が高くなりすぎ、合金材の延性低下割れが促進されることにより、合金材の溶接性が低下する。したがって、V含有量は0~0.50%であり、Vが含有される場合のV含有量は0.50%以下である。V含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。V含有量の好ましい上限は0.45%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.35%である。
V: 0.50% or less Vanadium (V) is an optional element and does not necessarily need to be contained. That is, the V content may be 0%. When contained, V forms carbonitrides with C and N, etc., thereby increasing the strength of the alloy material. Even if even a small amount of V is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the V content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength becomes too high, promoting ductility-dip cracking of the alloy material and thereby reducing the weldability of the alloy material. Therefore, the V content is 0 to 0.50%, and when V is contained, the V content is 0.50% or less. The preferred lower limit of the V content is more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, and even more preferably 0.05%. The preferred upper limit of the V content is 0.45%, even more preferably 0.40%, and even more preferably 0.35%.
Nb:0.50%以下
ニオブ(Nb)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Nb含有量は0%であってもよい。含有される場合、NbはCやNと炭窒化物等を形成し、合金材の強度を高める。Nbが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Nb含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、強度が高くなりすぎ、合金材の延性低下割れが促進されることにより、合金材の溶接性が低下する。したがって、Nb含有量は0~0.50%であり、Nbが含有される場合のNb含有量は0.50%以下である。Nb含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。Nb含有量の好ましい上限は0.45%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.35%である。
Nb: 0.50% or less Niobium (Nb) is an optional element and does not necessarily need to be contained. That is, the Nb content may be 0%. When contained, Nb forms carbonitrides with C and N, increasing the strength of the alloy material. Even if even a small amount of Nb is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Nb content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength becomes too high, promoting ductility-dip cracking of the alloy material and thereby reducing the weldability of the alloy material. Therefore, the Nb content is 0 to 0.50%, and when Nb is contained, the Nb content is 0.50% or less. The preferred lower limit of the Nb content is more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, and even more preferably 0.05%. The preferred upper limit of the Nb content is 0.45%, even more preferably 0.40%, and even more preferably 0.35%.
Ti:0.50%以下
チタン(Ti)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ti含有量は0%であってもよい。含有される場合、TiはCやNと炭窒化物等を形成し、合金材の強度を高める。Tiが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ti含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、強度が高くなりすぎ、合金材の延性低下割れが促進されることにより、合金材の溶接性が低下する。したがって、Ti含有量は0~0.50%であり、Tiが含有される場合のTi含有量は0.50%以下である。Ti含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。Ti含有量の好ましい上限は0.45%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.35%である。
Ti: 0.50% or less Titanium (Ti) is an optional element and does not necessarily need to be contained. That is, the Ti content may be 0%. When contained, Ti forms carbonitrides with C and N, increasing the strength of the alloy material. Even if even a small amount of Ti is contained, the above effect can be achieved to some extent. However, if the Ti content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength becomes too high, promoting ductility-dip cracking of the alloy material and thereby reducing the weldability of the alloy material. Therefore, the Ti content is 0 to 0.50%, and when Ti is contained, the Ti content is 0.50% or less. The preferred lower limit of the Ti content is more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, and even more preferably 0.05%. The preferred upper limit of the Ti content is 0.45%, even more preferably 0.40%, and even more preferably 0.35%.
Zr:0.200%以下
ジルコニウム(Zr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Zr含有量は0%であってもよい。含有される場合、Zrは炭窒化物を形成し、合金材の強度を高める。Zrが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Zr含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、強度が高くなりすぎ、合金材の延性低下割れが促進されることにより、合金材の溶接性が低下する。したがって、Zr含有量は0~0.200%であり、Zrが含有される場合のZr含有量は0.200%以下である。Zr含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。Zr含有量の好ましい上限は0.180%であり、さらに好ましくは0.150%であり、さらに好ましくは0.120%である。
Zr: 0.200% or less Zirconium (Zr) is an optional element and does not necessarily need to be contained. That is, the Zr content may be 0%. When contained, Zr forms carbonitrides and increases the strength of the alloy material. Even if even a small amount of Zr is contained, the above effect can be achieved to some extent. However, if the Zr content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength becomes too high, promoting ductility-dip cracking of the alloy material and reducing the weldability of the alloy material. Therefore, the Zr content is 0 to 0.200%, and when Zr is contained, the Zr content is 0.200% or less. The preferred lower limit of the Zr content is more than 0%, more preferably 0.001%, even more preferably 0.002%, even more preferably 0.003%, and even more preferably 0.005%. The preferred upper limit of the Zr content is 0.180%, even more preferably 0.150%, and even more preferably 0.120%.
Hf:0.200%以下
ハフニウム(Hf)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Hf含有量は0%であってもよい。含有される場合、Hfは炭窒化物を形成し、合金材の強度を高める。Hfが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Hf含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても強度が高くなりすぎ、合金材の延性低下割れが促進されることにより、合金材の溶接性が低下する。したがって、Hf含有量は0~0.200%であり、Hfが含有される場合のHf含有量は0.200%以下である。Hf含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.002%であり、さらに好ましくは0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。Hf含有量の好ましい上限は0.180%であり、さらに好ましくは0.150%であり、さらに好ましくは0.120%である。
Hf: 0.200% or less Hafnium (Hf) is an optional element and does not necessarily need to be contained. That is, the Hf content may be 0%. When contained, Hf forms carbonitrides and increases the strength of the alloy material. Even if even a small amount of Hf is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Hf content is too high, the strength becomes too high even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, promoting ductility-dip cracking of the alloy material and thereby reducing the weldability of the alloy material. Therefore, the Hf content is 0 to 0.200%, and when Hf is contained, the Hf content is 0.200% or less. The preferred lower limit of the Hf content is more than 0%, more preferably 0.001%, even more preferably 0.002%, even more preferably 0.003%, and even more preferably 0.005%. The preferred upper limit of the Hf content is 0.180%, even more preferably 0.150%, and even more preferably 0.120%.
Ta:0.50%以下
タンタル(Ta)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ta含有量は0%であってもよい。含有される場合、Taは炭窒化物を形成し、合金材の強度を高める。Taが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ta含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、強度が高くなりすぎ、合金材の延性低下割れが促進されることにより、合金材の溶接性が低下する。したがって、Ta含有量は0~0.50%であり、Taが含有される場合のTa含有量は0.50%以下である。Ta含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.01%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。Ta含有量の好ましい上限は0.45%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.35%である。
Ta: 0.50% or less Tantalum (Ta) is an optional element and does not necessarily need to be contained. That is, the Ta content may be 0%. When contained, Ta forms carbonitrides and increases the strength of the alloy material. Even if even a small amount of Ta is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Ta content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength becomes too high, promoting ductility-dip cracking of the alloy material and thereby reducing the weldability of the alloy material. Therefore, the Ta content is 0 to 0.50%, and when Ta is contained, the Ta content is 0.50% or less. The preferred lower limit of the Ta content is more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, and even more preferably 0.05%. The preferred upper limit of the Ta content is 0.45%, even more preferably 0.40%, and even more preferably 0.35%.
本実施形態によるNiCrFe合金材の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、希土類元素を含有してもよい。 The chemical composition of the NiCrFe alloy material according to this embodiment may further contain rare earth elements in place of a portion of the Fe.
希土類元素:0.0030%以下
希土類元素(REM)は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、REM含有量は0%であってもよい。含有される場合、REMは合金材中のSを硫化物として固定することで無害化し、合金材の熱間加工性を高める。REMが少しでも含有されれば上記効果がある程度得られる。しかしながら、REM含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、合金材中に粗大な酸化物が形成され、合金材の熱間加工性がかえって低下する。したがって、REM含有量は0~0.0030%であり、REMが含有される場合のREM含有量は0.0030%以下である。REM含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.0001%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0008%であり、さらに好ましくは0.0010%である。REM含有量の好ましい上限は0.0025%であり、さらに好ましくは0.0020%である。
Rare Earth Elements: 0.0030% or Less Rare earth elements (REM) are optional elements and do not necessarily need to be present. That is, the REM content may be 0%. When present, REM neutralizes S in the alloy material by fixing it as sulfides, thereby improving the hot workability of the alloy material. Even if even a small amount of REM is present, the above effect can be achieved to some extent. However, if the REM content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, coarse oxides will form in the alloy material, thereby reducing the hot workability of the alloy material. Therefore, the REM content is 0 to 0.0030%, and when REM is present, the REM content is 0.0030% or less. The preferred lower limit of the REM content is greater than 0%, more preferably 0.0001%, even more preferably 0.0005%, even more preferably 0.0008%, and even more preferably 0.0010%. The upper limit of the REM content is preferably 0.0025%, and more preferably 0.0020%.
なお、本明細書におけるREMとは、原子番号21番のスカンジウム(Sc)、原子番号39番のイットリウム(Y)、及び、ランタノイドである原子番号57番のランタン(La)~原子番号71番のルテチウム(Lu)からなる群から選択される1元素以上を意味する。また、本明細書におけるREM含有量とは、これらの元素の合計含有量を意味する。 In this specification, REM refers to one or more elements selected from the group consisting of scandium (Sc), atomic number 21; yttrium (Y), atomic number 39; and the lanthanides lanthanum (La), atomic number 57, to lutetium (Lu), atomic number 71. In addition, REM content in this specification refers to the total content of these elements.
[式(1)について]
本実施形態によるNiCrFe合金材は、上述の化学組成を有した上で、次の式(1)を満たす。
0.0<8.5×Mn+19.5×Ni-12.43×Cr-42.4×Mo-10250×Ca+1250×B-74.3776<6.5 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。
[Regarding formula (1)]
The NiCrFe alloy material according to this embodiment has the above-described chemical composition and also satisfies the following formula (1).
0.0<8.5 × Mn + 19.5 × Ni − 12.43 × Cr − 42.4 × Mo − 10250 × Ca + 1250 × B − 74.3776 < 6.5 (1)
Here, the element symbols in formula (1) are substituted with the contents of the corresponding elements in mass %.
D(=8.5×Mn+19.5×Ni-12.43×Cr-42.4×Mo-10250×Ca+1250×B-74.3776)は、上述の化学組成を有するNiCrFe合金材における、延性低下割れと液化割れとの指標である。上述の化学組成を満たす合金材では、Dが0.0以下の場合、液化割れの発生は抑制できるものの、延性低下割れの発生を抑制できない。上述の化学組成を満たす合金材ではさらに、Dが6.5以上の場合、液化割れの発生は抑制できるものの、延性低下割れの発生を抑制できない。 D (= 8.5 x Mn + 19.5 x Ni - 12.43 x Cr - 42.4 x Mo - 10250 x Ca + 1250 x B - 74.3776) is an index of ductility-dip cracking and liquation cracking in NiCrFe alloy materials having the above-mentioned chemical composition. In alloy materials satisfying the above-mentioned chemical composition, when D is 0.0 or less, the occurrence of liquation cracking can be suppressed, but the occurrence of ductility-dip cracking cannot be suppressed. Furthermore, in alloy materials satisfying the above-mentioned chemical composition, when D is 6.5 or more, the occurrence of liquation cracking can be suppressed, but the occurrence of ductility-dip cracking cannot be suppressed.
そこで本実施形態によるNiCrFe合金材では、上述の化学組成を有した上で、Dを0.0超~6.5未満とする。その結果、本実施形態によるNiCrFe合金材は、優れた耐食性と、優れた溶接性とを両立することができる。Dの好ましい下限は0.1であり、さらに好ましくは0.3であり、さらに好ましくは0.5である。Dの好ましい上限は6.4であり、さらに好ましくは6.2であり、さらに好ましくは6.0であり、さらに好ましくは5.5である。 Therefore, the NiCrFe alloy material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition, and D is set to greater than 0.0 and less than 6.5. As a result, the NiCrFe alloy material according to this embodiment can achieve both excellent corrosion resistance and excellent weldability. The preferred lower limit of D is 0.1, more preferably 0.3, and even more preferably 0.5. The preferred upper limit of D is 6.4, more preferably 6.2, even more preferably 6.0, and even more preferably 5.5.
[耐食性]
本実施形態によるNiCrFe合金材は、上述の化学組成を有した上で、式(1)を満たす。その結果、本実施形態によるNiCrFe合金材は、優れた耐食性を有する。本実施形態における合金材の耐食性は、四点曲げ試験によって評価できる。具体的に、本実施形態によるNiCrFe合金材から、試験片を作製する。合金材が合金板である場合、板厚中央部から試験片を作製する。合金材が合金管である場合、肉厚中央部から試験片を作製する。試験片の大きさは、たとえば、厚さ2mm、幅10mm、長さ75mmである。なお、試験片の長さ方向は、合金材の圧延方向と平行である。
[Corrosion resistance]
The NiCrFe alloy material according to this embodiment has the above-described chemical composition and satisfies formula (1). As a result, the NiCrFe alloy material according to this embodiment has excellent corrosion resistance. The corrosion resistance of the alloy material according to this embodiment can be evaluated by a four-point bending test. Specifically, a test piece is prepared from the NiCrFe alloy material according to this embodiment. When the alloy material is an alloy plate, the test piece is prepared from the center of the plate thickness. When the alloy material is an alloy pipe, the test piece is prepared from the center of the wall thickness. The size of the test piece is, for example, 2 mm thick, 10 mm wide, and 75 mm long. The length direction of the test piece is parallel to the rolling direction of the alloy material.
試験溶液は、25質量%塩化ナトリウム水溶液とする。ASTM G39-99(2011)に準拠して、試験片に対して四点曲げによって応力を負荷する。負荷する応力は歪みゲージにより制御し、歪み量0.2%とする。応力を負荷した試験片を試験治具ごとオートクレーブに封入する。オートクレーブに試験溶液を、気相部を残して注入し、オートクレーブを封じて試験浴とする。試験浴を脱気した後、オートクレーブに1atmのH2Sガスを加圧封入し、試験浴を撹拌してH2Sガスを飽和させる。試験浴を216℃で240時間撹拌する。 The test solution is a 25% by mass aqueous solution of sodium chloride. In accordance with ASTM G39-99 (2011), stress is applied to the test specimen by four-point bending. The applied stress is controlled using a strain gauge, and the strain is 0.2%. The stressed test specimen is sealed in an autoclave along with the test jig. The test solution is poured into the autoclave, leaving the gas phase, and the autoclave is sealed to form a test bath. After degassing the test bath, 1 atm of H 2 S gas is pressurized and sealed into the autoclave, and the test bath is stirred to saturate the H 2 S gas. The test bath is stirred at 216°C for 240 hours.
本実施形態では、以上の四点曲げ試験において、240時間経過後に割れが確認されない場合、合金材が優れた耐食性を有すると判断する。なお、本明細書において、「割れが確認されない」とは、試験後の試験片を肉眼によって観察した場合、割れが確認されないことを意味する。In this embodiment, if no cracks are observed after 240 hours in the above four-point bending test, the alloy material is determined to have excellent corrosion resistance. In this specification, "no cracks are observed" means that no cracks are observed when the test piece is observed with the naked eye after the test.
[溶接性]
本実施形態によるNiCrFe合金材は、上述の化学組成を有した上で、式(1)を満たす。その結果、本実施形態によるNiCrFe合金材は、優れた耐食性だけでなく、優れた溶接性も有する。本実施形態において、優れた溶接性を有するとは、液化割れの発生と、延性低下割れの発生とをいずれも抑制できることを意味する。具体的に、本実施形態によるNiCrFe合金材の溶接性は、以下に説明するロンジバレストレイン試験によって評価できる。
[Weldability]
The NiCrFe alloy material according to this embodiment has the above-described chemical composition and satisfies formula (1). As a result, the NiCrFe alloy material according to this embodiment has not only excellent corrosion resistance but also excellent weldability. In this embodiment, having excellent weldability means that the occurrence of both liquation cracking and ductility-dip cracking can be suppressed. Specifically, the weldability of the NiCrFe alloy material according to this embodiment can be evaluated by a longitudinal Varestraint test described below.
本実施形態によるNiCrFe合金材から、試験片を作製する。合金材が合金板である場合、板厚中央部から試験片を作製する。合金材が合金管である場合、肉厚中央部から試験片を作製する。試験片の大きさは、たとえば、厚さ12mm、幅50mm、長さ300mmである。なお、試験片の長手方向は、合金材の圧延方向と平行である。 Test pieces are prepared from the NiCrFe alloy material according to this embodiment. If the alloy material is an alloy plate, the test piece is prepared from the center of the plate thickness. If the alloy material is an alloy pipe, the test piece is prepared from the center of the wall thickness. The size of the test piece is, for example, 12 mm thick, 50 mm wide, and 300 mm long. The longitudinal direction of the test piece is parallel to the rolling direction of the alloy material.
試験片の長さ方向の一端を固定して、固定した端部から試験片の長手方向にGTAW(Gas Tungsten Arc Welding)によりビードオンプレート溶接を実施する。溶融池が試験片の長手方向中央部近傍に到達したとき、試験片の長手方向の固定されていない一端に応力を負荷して、試験片を曲げブロックの曲率に沿って変形させる。このようにして、試験片に割れを発生させる。なお、溶接条件は、溶接電流200A、溶接電圧12V、溶接速度15cm/分、負荷歪量2%とする。One longitudinal end of the test specimen was fixed, and bead-on-plate welding was performed from the fixed end along the longitudinal direction of the test specimen using GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). When the molten pool reached near the longitudinal center of the test specimen, stress was applied to the unfixed longitudinal end of the test specimen, causing the test specimen to deform along the curvature of the bending block. In this way, cracks were generated in the test specimen. The welding conditions were a welding current of 200 A, a welding voltage of 12 V, a welding speed of 15 cm/min, and a load strain of 2%.
試験片のうち、割れが発生した領域を湿式バフ研磨した後に光学顕微鏡で観察し、液化割れであるか、延性低下割れであるかを特定する。光学顕微鏡観察の倍率は特に限定されず、割れの全体が観察できればよい。また、液化割れと延性低下割れとの特定は、当業者であれば可能である。具体的に、たとえば、溶融線から離れたHAZにおいて発生する溶接割れは、延性低下割れであると判断できる。たとえばさらに、溶融線に近接したHAZでの割れは液化割れであると判断できる。このようにして、光学顕微鏡観察によって、試験片に発生した溶接割れが液化割れであるか、延性低下割れであるか特定する。 The area of the test specimen where the crack occurred is wet buffed and then observed with an optical microscope to determine whether it is liquation cracking or ductility-dip cracking. The magnification of the optical microscope observation is not particularly limited as long as the entire crack can be observed. Furthermore, those skilled in the art can distinguish between liquation cracking and ductility-dip cracking. Specifically, for example, a weld crack that occurs in a HAZ away from the fusion line can be determined to be a ductility-dip crack. Furthermore, for example, a crack in a HAZ close to the fusion line can be determined to be a liquation crack. In this way, optical microscope observation is used to determine whether the weld crack that occurred in the test specimen is a liquation crack or a ductility-dip crack.
光学顕微鏡観察の結果、液化割れが確認された場合、優れた溶接性は得られなかったと判断する。光学顕微鏡観察の結果、液化割れが確認されなかった場合、延性低下割れの総長さを求める。延性低下割れの総長さは、特に限定されない。たとえば、光学顕微鏡観察によって生成した写真を用いて、割れ長さを定規で測定し、スケールバーから求めることができる。たとえばさらに、光学顕微鏡観察によって生成した写真を画像解析することによって求めることもできる。 If liquation cracking is confirmed as a result of optical microscope observation, it is determined that excellent weldability has not been achieved. If liquation cracking is not confirmed as a result of optical microscope observation, the total length of ductility-dip cracks is determined. There are no particular limitations on the total length of ductility-dip cracks. For example, using a photograph generated by optical microscope observation, the crack length can be measured with a ruler and determined from the scale bar. For example, it can also be determined by performing image analysis on the photograph generated by optical microscope observation.
本実施形態では、上述の条件で実施したロンジバレストレイン試験の結果、液化割れが確認されず、さらに、延性低下割れの総長さが4.0mm未満であれば、優れた溶接性を有すると判断する。 In this embodiment, if the longitudinal Varestraint test conducted under the above-mentioned conditions shows no liquation cracking and the total length of the ductility-dip cracks is less than 4.0 mm, the material is determined to have excellent weldability.
[合金材の形状]
本実施形態によるNiCrFe合金材の形状は特に限定されない。合金材の形状は、たとえば、管形状であってもよく、棒形状であってもよく、線形状であってもよく、厚板形状であってもよく、薄板形状であってもよく、箔形状であってもよい。合金材が管形状である場合、合金材は継目無合金管であることが好ましい。
[Shape of alloy material]
The shape of the NiCrFe alloy material according to this embodiment is not particularly limited. The shape of the alloy material may be, for example, a tube, a rod, a wire, a thick plate, a thin plate, or a foil. When the alloy material is in a tube shape, it is preferably a seamless alloy pipe.
[合金材の用途]
本実施形態によるNiCrFe合金材の用途は特に限定されない。本実施形態によるNiCrFe合金材はたとえば、石油産業、ガス産業、石油化学産業、及び、化学産業に関する設備に使用することができる。具体的に、本実施形態によるNiCrFe合金材は、石油及びガスの一次処理設備や化学プラント等の設備への使用に好適である。
[Alloy material applications]
The application of the NiCrFe alloy material according to this embodiment is not particularly limited. The NiCrFe alloy material according to this embodiment can be used, for example, in facilities related to the oil industry, gas industry, petrochemical industry, and chemical industry. Specifically, the NiCrFe alloy material according to this embodiment is suitable for use in facilities such as oil and gas primary processing facilities and chemical plants.
[製造方法]
本実施形態によるNiCrFe合金材の製造方法の一例を説明する。以下、本実施形態によるNiCrFe合金材の一例として、継目無合金管の製造方法を説明する。継目無合金管の製造方法は、素材を準備する工程(素材準備工程)と、素材から素管を製造する工程(熱間加工工程)と、溶体化処理を実施する工程(溶体化処理工程)とを備える。なお、本実施形態によるNiCrFe合金材の製造方法は、以下に説明する製造方法に限定されない。
[Manufacturing method]
An example of a method for manufacturing a NiCrFe alloy material according to this embodiment will be described below. Hereinafter, a method for manufacturing a seamless alloy pipe will be described as an example of the NiCrFe alloy material according to this embodiment. The method for manufacturing a seamless alloy pipe includes a process for preparing a raw material (raw material preparation process), a process for manufacturing a mother pipe from the raw material (hot working process), and a process for performing a solution treatment (solution treatment process). It should be noted that the method for manufacturing a NiCrFe alloy material according to this embodiment is not limited to the manufacturing method described below.
[素材準備工程]
素材準備工程では、上述した化学組成を有するNiCrFe合金を溶製する。NiCrFe合金は、電気炉によって溶製してもよく、Ar-O2混合ガス底吹き脱炭炉(AOD炉)によって溶製してもよく、真空脱炭炉(VOD炉)によって溶製してもよい。溶製したNiCrFe合金は、造塊法によってインゴットにしてもよく、連続鋳造法によってスラブ、ブルーム、又はビレットにしてもよい。必要に応じて、スラブ、ブルーム又はインゴットを分塊圧延して、ビレットを製造してもよい。以上の工程により素材(スラブ、ブルーム、又は、ビレット)を製造する。
[Material preparation process]
In the material preparation process, a NiCrFe alloy having the above-described chemical composition is melted. The NiCrFe alloy may be melted in an electric furnace, an Ar- O mixed gas bottom blown decarburization furnace (AOD furnace), or a vacuum decarburization furnace (VOD furnace). The melted NiCrFe alloy may be formed into an ingot by an ingot-making method, or into a slab, bloom, or billet by a continuous casting method. If necessary, the slab, bloom, or ingot may be subjected to blooming to produce a billet. A material (slab, bloom, or billet) is produced by the above-described process.
[熱間加工工程]
熱間加工工程では、準備された素材を熱間加工して中間合金材(素管)を製造する。熱間加工の方法はとくに限定されず、周知の方法でよい。すなわち、本実施形態において、熱間加工は、熱間圧延であってもよく、熱間押出であってもよく、熱間鍛造であってもよい。熱間加工において、素材の加熱温度は、たとえば、1100~1300℃である。
[Hot working process]
In the hot working step, the prepared material is hot worked to produce an intermediate alloy material (blank pipe). The hot working method is not particularly limited and may be any known method. That is, in this embodiment, the hot working may be hot rolling, hot extrusion, or hot forging. In the hot working, the heating temperature of the material is, for example, 1100 to 1300°C.
たとえば、熱間加工としてマンネスマン法を実施して、素管を製造してもよい。この場合、穿孔比は特に限定されず、たとえば、1.0~4.0である。たとえばさらに、熱間加工としてユジーン・セジュルネ法、又は、エルハルトプッシュベンチ法(すなわち、熱間押出)を実施して、素管を製造してもよい。また、製造された素管に対して、マンドレルミル、レデューサー、サイジングミル等による熱間圧延を実施してもよい。For example, a mother pipe may be manufactured by carrying out the Mannesmann process as the hot working. In this case, the piercing ratio is not particularly limited and may be, for example, 1.0 to 4.0. For example, a mother pipe may be manufactured by carrying out the Eugène-Séjournet process or the Erhardt push bench process (i.e., hot extrusion) as the hot working. Furthermore, the manufactured mother pipe may be subjected to hot rolling using a mandrel mill, reducer, sizing mill, or the like.
[溶体化処理工程]
溶体化処理工程では、製造された中間合金材(素管)に対して、溶体化処理を実施する。溶体化処理の方法は、特に限定されず、周知の方法でよい。たとえば、素管を熱処理炉に装入し、所望の温度で保持した後、急冷する。なお、素管を熱処理炉に装入し、所望の温度で保持した後、急冷して溶体化処理を実施する場合、溶体化処理を実施する温度(溶体化温度)とは、溶体化処理を実施するための熱処理炉の温度(℃)を意味する。この場合さらに、溶体化処理を実施する時間(溶体化時間)とは、素管が溶体化温度で保持される時間を意味する。
[Solution treatment process]
In the solution treatment step, the produced intermediate alloy material (blank pipe) is subjected to solution treatment. The solution treatment method is not particularly limited and may be a well-known method. For example, the blank pipe is loaded into a heat treatment furnace, maintained at a desired temperature, and then rapidly cooled. When the blank pipe is loaded into a heat treatment furnace, maintained at a desired temperature, and then rapidly cooled to perform the solution treatment, the temperature at which the solution treatment is performed (solution temperature) refers to the temperature (°C) of the heat treatment furnace used to perform the solution treatment. In this case, the time for which the solution treatment is performed (solution time) refers to the time for which the blank pipe is maintained at the solution temperature.
好ましくは、本実施形態による溶体化処理工程における溶体化温度を1100~1300℃とする。溶体化温度が低すぎれば、溶体化処理後の素管に析出物(たとえば、金属間化合物であるσ相等)が残存する場合がある。この場合、製造されたNiCrFe合金材の耐食性が低下する場合がある。一方、溶体化温度が高すぎても、溶体化処理の効果は飽和する。したがって、本実施形態では、溶体化処理工程における溶体化温度を1100~1300℃とするのが好ましい。 Preferably, the solution treatment temperature in the solution treatment process according to this embodiment is set to 1100 to 1300°C. If the solution treatment temperature is too low, precipitates (such as the σ phase, which is an intermetallic compound) may remain in the mother tube after solution treatment. In this case, the corrosion resistance of the manufactured NiCrFe alloy material may decrease. On the other hand, if the solution treatment temperature is too high, the effect of the solution treatment will saturate. Therefore, in this embodiment, the solution treatment temperature in the solution treatment process is preferably set to 1100 to 1300°C.
素管を熱処理炉に装入し、所望の温度で保持した後、急冷して溶体化処理を実施する場合、溶体化時間は特に限定されず、周知の条件で実施すればよい。溶体化時間は、たとえば、5~180分である。急冷方法は、たとえば、水冷である。 When the raw tube is loaded into a heat treatment furnace, held at the desired temperature, and then rapidly cooled to perform solution treatment, the solution treatment time is not particularly limited and can be performed under well-known conditions. The solution treatment time is, for example, 5 to 180 minutes. The rapid cooling method is, for example, water cooling.
[その他の工程]
以上の製造方法によって、本実施形態によるNiCrFe合金材を製造することができる。本実施形態によるNiCrFe合金材に対して、必要に応じてその他の工程を実施してもよい。たとえば、熱間加工工程後であって、溶体化処理工程前の中間合金材に対して、冷間加工を実施してもよい。冷間加工は、冷間圧延であってもよく、冷間引抜であってもよい。この場合、所望の寸法に加工することができる。たとえばさらに、製造されたNiCrFe合金材に対して、冷間加工を実施してもよい。この場合、NiCrFe合金材の強度が高まる。
[Other processes]
The NiCrFe alloy material according to this embodiment can be manufactured by the above manufacturing method. Other processes may be performed on the NiCrFe alloy material according to this embodiment as needed. For example, cold working may be performed on the intermediate alloy material after the hot working process and before the solution treatment process. The cold working may be cold rolling or cold drawing. In this case, the NiCrFe alloy material can be worked to a desired size. For example, the manufactured NiCrFe alloy material may be further cold worked. In this case, the strength of the NiCrFe alloy material is increased.
なお、上述の製造方法では、一例として継目無合金管の製造方法を説明した。しかしながら、本実施形態によるNiCrFe合金材は、板状等、他の形状であってもよい。板状等、他の形状の製造方法も、上述の製造方法と同様に、たとえば、素材準備工程と、熱間加工工程と、溶体化処理工程を備える。さらに、上述の製造方法は一例であり、他の製造方法によって製造されてもよい。 The above-mentioned manufacturing method has been described as an example of a method for manufacturing a seamless alloy pipe. However, the NiCrFe alloy material according to this embodiment may be in other shapes, such as a plate shape. Similar to the above-mentioned manufacturing method, manufacturing methods for other shapes, such as a plate shape, also include, for example, a material preparation process, a hot working process, and a solution treatment process. Furthermore, the above-mentioned manufacturing method is an example, and the pipe may be manufactured using other manufacturing methods.
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。 The present invention will now be explained in more detail with reference to the following examples.
表1及び表2に示す化学組成を有する合金を、高周波真空溶解法により溶製した。なお、表1及び表2中の「-」は、各元素の含有量が不純物レベルであることを意味する。具体的に、試験番号1のCu含有量、W含有量、Sn含有量、Co含有量、V含有量、Nb含有量、Ti含有量、及び、Ta含有量は、小数第三位を四捨五入して0%であったことを意味する。さらに、試験番号1のZr含有量、及び、Hf含有量は、小数第四位を四捨五入して0%であったことを意味する。さらに、試験番号1のREM含有量は、小数第五位を四捨五入して0%であったことを意味する。各試験番号の合金の化学組成と、上述の定義とから求めたDを表3に示す。Alloys having the chemical compositions shown in Tables 1 and 2 were produced using a high-frequency vacuum melting method. Note that a "-" in Tables 1 and 2 indicates that the content of each element was at the impurity level. Specifically, the Cu content, W content, Sn content, Co content, V content, Nb content, Ti content, and Ta content of Test No. 1 were rounded to two decimal places to mean 0%. Furthermore, the Zr content and Hf content of Test No. 1 were rounded to four decimal places to mean 0%. Furthermore, the REM content of Test No. 1 was rounded to five decimal places to mean 0%. The chemical composition of the alloys for each test number and D calculated from the above definition are shown in Table 3.
各符号の合金を用いて、真空溶解により50kgのインゴットを製造した。各符号のインゴットを1200℃で24時間加熱した後、熱間鍛造して、断面が50mm×50mmの角材を製造した。得られた角材を1200℃で1時間加熱した後、熱間圧延して、板厚30mmの板材を製造した。熱間圧延後の板材を冷間圧延して、板厚15mmの板材(合金板)を製造した。得られた各試験番号の合金板に対して、1200℃で1時間加熱した後水冷する溶体化処理を実施した。以上の工程により、各試験番号の合金板を製造した。 A 50 kg ingot was produced by vacuum melting using the alloy designated by each code. Each ingot was heated at 1200°C for 24 hours and then hot forged to produce a square bar with a cross section of 50 mm x 50 mm. The resulting square bar was heated at 1200°C for 1 hour and then hot rolled to produce a plate with a thickness of 30 mm. The hot-rolled plate was then cold-rolled to produce a plate (alloy plate) with a thickness of 15 mm. The resulting alloy plate with each test number was subjected to solution treatment by heating at 1200°C for 1 hour and then water-cooling. The alloy plate with each test number was produced using the above process.
[評価試験]
各試験番号の合金板に対して、以下に説明する耐食性試験、及び、溶接性試験を実施した。
[Evaluation test]
The alloy plates with each test number were subjected to the corrosion resistance test and weldability test described below.
[耐食性試験]
各試験番号の合金板に対して、上述の方法で四点曲げ試験を実施して、耐食性を評価した。具体的に、各試験番号の合金板の板厚中央部から、厚さ2mm、幅10mm、長さ75mmの試験片を作製した。試験片の長手方向は、合金板の圧延方向に相当した。試験溶液は、25質量%塩化ナトリウム水溶液とした。ASTM G39-99(2011)に準拠して、四点曲げによって0.2%歪みの応力を負荷した試験片を、試験治具ごとオートクレーブに封入した。
[Corrosion resistance test]
A four-point bending test was performed on the alloy plate of each test number using the method described above to evaluate corrosion resistance. Specifically, a test specimen with a thickness of 2 mm, a width of 10 mm, and a length of 75 mm was prepared from the center of the thickness of the alloy plate of each test number. The longitudinal direction of the test specimen corresponded to the rolling direction of the alloy plate. The test solution was a 25 mass% aqueous solution of sodium chloride. In accordance with ASTM G39-99 (2011), the test specimen was subjected to a stress of 0.2% strain by four-point bending, and the test jig was then sealed in an autoclave.
試験溶液をオートクレーブに気相部を残して注入し、オートクレーブを封じて試験浴とした。試験浴を脱気した後、オートクレーブに1atmのH2Sガスを加圧封入し、試験浴を撹拌してH2Sガスを飽和させた。試験浴を216℃で240時間撹拌した。以上の条件で実施した四点曲げ試験の結果、240時間経過後の試験片に割れが確認されない場合、当該試験番号の合金板は優れた耐食性を有すると判断した(表3中「耐食性」欄の「E」(Excellent))。一方、1500時間経過後の試験片に割れが確認された場合、当該試験番号の合金板は優れた耐食性を有さないと判断した(表3中「耐食性」欄の「NA」(Not Acceptable))。 The test solution was poured into an autoclave, leaving the gas phase, and the autoclave was sealed to form a test bath. After degassing the test bath, 1 atm of H2S gas was pressurized and sealed into the autoclave, and the test bath was stirred to saturate the H2S gas. The test bath was stirred at 216°C for 240 hours. As a result of the four-point bending test performed under the above conditions, if no cracks were observed in the test specimen after 240 hours, the alloy plate with that test number was determined to have excellent corrosion resistance ("E" (Excellent) in the "Corrosion Resistance" column in Table 3). On the other hand, if cracks were observed in the test specimen after 1500 hours, the alloy plate with that test number was determined to not have excellent corrosion resistance ("NA" (Not Acceptable) in the "Corrosion Resistance" column in Table 3).
[溶接性試験]
各試験番号のうち、優れた耐食性を有すると判断された試験番号について、溶接性を評価した。すなわち、優れた耐食性を有さないと判断された試験番号については、溶接性を評価しなかった(表3中「液化割れ」欄の「-」(評価なし))。具体的に、優れた耐食性を有すると評価された試験番号の合金板に対して、上述の方法でロンジバレストレイン試験を実施して、溶接性を評価した。
[Weldability test]
Among the test numbers, the weldability was evaluated for those test numbers that were judged to have excellent corrosion resistance. That is, the weldability was not evaluated for those test numbers that were judged not to have excellent corrosion resistance ("-" (no evaluation) in the "liquation cracking" column in Table 3). Specifically, the longitudinal Varestraint test was performed by the above-mentioned method on the alloy plates with test numbers that were judged to have excellent corrosion resistance, and the weldability was evaluated.
より具体的に、対象の試験番号の合金板の板厚中央部から、厚さ12mm、幅50mm、長さ300mmの試験片を作製した。試験片の長手方向は、合金板の圧延方向に相当した。試験片の長さ方向の一端を固定して、固定した端部から試験片の長手方向にGTAWによりビードオンプレート溶接を実施した。溶融池が試験片の長手方向中央部近傍に到達したとき、試験片の長手方向の固定されていない一端に応力を負荷して、試験片を曲げブロックの曲率に沿って変形させた。このようにして、試験片に割れを発生させる。なお、溶接条件は、溶接電流200A、溶接電圧12V、溶接速度15cm/分、負荷歪量2%とした。More specifically, a test specimen measuring 12 mm thick, 50 mm wide, and 300 mm long was prepared from the center of the thickness of the alloy plate of the target test number. The longitudinal direction of the test specimen corresponded to the rolling direction of the alloy plate. One longitudinal end of the test specimen was fixed, and bead-on-plate welding was performed using GTAW from the fixed end in the longitudinal direction of the test specimen. When the molten pool reached the vicinity of the longitudinal center of the test specimen, stress was applied to the unfixed longitudinal end of the test specimen, deforming the test specimen along the curvature of the bending block. In this way, cracks were generated in the test specimen. The welding conditions were a welding current of 200 A, a welding voltage of 12 V, a welding speed of 15 cm/min, and a load strain of 2%.
試験片のうち、割れが発生した領域を湿式バフ研磨仕上げにした後に光学顕微鏡で観察し、液化割れであるか、延性低下割れであるかを特定した。特定された割れが液化割れであった場合、当該試験番号の合金板は液化割れが確認されたと判断した(表3中「液化割れ」欄の「NA」(Not Acceptable))。特定された割れが延性低下割れであった場合、当該試験番号の合金板は液化割れが確認されなかったと判断した(表3中「液化割れ」欄の「E」(Excellent))。 The area of the test specimen where the crack occurred was wet-buffed and then observed under an optical microscope to determine whether it was liquation cracking or ductility-dip cracking. If the identified crack was liquation cracking, it was determined that liquation cracking had been confirmed in the alloy sheet with that test number ("NA" (Not Acceptable) in the "Liquation Cracking" column in Table 3). If the identified crack was ductility-dip cracking, it was determined that liquation cracking had not been confirmed in the alloy sheet with that test number ("E" (Excellent) in the "Liquation Cracking" column in Table 3).
液化割れが確認されなかった試験片について、延性低下割れの総長さを求めた。延性低下割れの総長さは、光学顕微鏡観察によって生成した写真から、延性低下割れ長さを定規で測定し、スケールバーと比較することによって求めた。得られた延性低下割れ長さ(mm)を表3に示す。For test specimens in which no liquation cracking was observed, the total length of the ductility-dip cracks was determined. The total length of the ductility-dip cracks was determined by measuring the ductility-dip crack length with a ruler from photographs generated by optical microscope observation and comparing it with a scale bar. The obtained ductility-dip crack lengths (mm) are shown in Table 3.
[評価結果]
表1~表3を参照して、試験番号1~15の合金板は、化学組成が適切であり、Dが0.0超~6.5未満であった。その結果、これらの合金板は、優れた耐食性を有し、液化割れが確認されず、さらに、延性低下割れの総長さが4.0mm未満となった。すなわち、これらの合金板は、優れた耐食性と優れた溶接性とを有していた。
[Evaluation results]
Referring to Tables 1 to 3, the alloy plates of Test Nos. 1 to 15 had appropriate chemical compositions, and D was greater than 0.0 and less than 6.5. As a result, these alloy plates had excellent corrosion resistance, no liquation cracking was observed, and further, the total length of ductility-dip cracks was less than 4.0 mm. That is, these alloy plates had excellent corrosion resistance and excellent weldability.
一方、試験番号16~19の合金板は、Dが0.0以下であった。その結果、延性低下割れの総長さが4.0mm以上となった。すなわち、これらの合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 On the other hand, the alloy plates of test numbers 16 to 19 had D of 0.0 or less. As a result, the total length of ductility-dip cracks was 4.0 mm or more. In other words, these alloy plates did not have excellent weldability.
試験番号20~23の合金板は、Dが6.5以上であった。その結果、これらの合金板は、延性低下割れの総長さが4.0mm以上となった。すなわち、これらの合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 Alloy plates with test numbers 20 to 23 had a D of 6.5 or more. As a result, the total length of ductility-dip cracks in these alloy plates was 4.0 mm or more. In other words, these alloy plates did not have excellent weldability.
試験番号24及び25の合金板は、Ca及びBを含有しておらず、さらに、Dが6.5以上であった。その結果、これらの合金板は、延性低下割れの総長さが4.0mm以上となった。すなわち、これらの合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 The alloy sheets of test numbers 24 and 25 did not contain Ca or B, and furthermore, D was 6.5 or more. As a result, the total length of ductility-dip cracks in these alloy sheets was 4.0 mm or more. In other words, these alloy sheets did not have excellent weldability.
試験番号26の合金板は、N含有量が低すぎた。その結果、この合金板は、優れた耐食性を有していなかった。 The alloy plate of test number 26 had too low a N content. As a result, this alloy plate did not have excellent corrosion resistance.
試験番号27の合金板は、N含有量が高すぎた。その結果、この合金板は、延性低下割れの総長さが4.0mm以上となった。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 The alloy plate of test number 27 had an excessively high N content. As a result, the total length of ductility-dip cracks in this alloy plate was 4.0 mm or more. In other words, this alloy plate did not have excellent weldability.
試験番号28の合金板は、Ca含有量が低すぎた。その結果、この合金板は、延性低下割れの総長さが4.0mm以上となった。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 The alloy plate of test number 28 had an excessively low Ca content. As a result, the total length of ductility-dip cracks in this alloy plate was 4.0 mm or more. In other words, this alloy plate did not have excellent weldability.
試験番号29及び30の合金板は、Ca含有量が高すぎた。その結果、これらの合金板は、延性低下割れの総長さが4.0mm以上となった。すなわち、これらの合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 The alloy sheets of test numbers 29 and 30 had too high a Ca content. As a result, the total length of ductility-dip cracks in these alloy sheets was 4.0 mm or more. In other words, these alloy sheets did not have excellent weldability.
試験番号31の合金板は、B含有量が低すぎ、さらに、Dが6.5以上であった。その結果、この合金板は、液化割れが確認された。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 The alloy plate of test number 31 had a B content that was too low, and furthermore, D was 6.5 or more. As a result, liquation cracking was confirmed in this alloy plate. In other words, this alloy plate did not have excellent weldability.
試験番号32及び33の合金板は、B含有量が高すぎ、さらに、Dが6.5以上であった。その結果、これらの合金板は、液化割れが確認された。すなわち、これらの合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 The alloy plates of test numbers 32 and 33 had too high a B content and a D of 6.5 or more. As a result, liquation cracking was confirmed in these alloy plates. In other words, these alloy plates did not have excellent weldability.
試験番号34の合金板は、Ni含有量が低すぎ、さらに、Dが0.0以下であった。その結果、この合金板は、優れた耐食性を有していなかった。 The alloy plate of test number 34 had too low a Ni content and a D of 0.0 or less. As a result, this alloy plate did not have excellent corrosion resistance.
試験番号35の合金板は、Ni含有量が高すぎた。その結果、この合金板は、延性低下割れの総長さが4.0mm以上となった。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 The alloy plate of test number 35 had an excessively high Ni content. As a result, the total length of ductility-dip cracks in this alloy plate was 4.0 mm or more. In other words, this alloy plate did not have excellent weldability.
試験番号36の合金板は、Cr含有量が低すぎた。その結果、この合金板は、延性低下割れの総長さが4.0mm以上となった。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 The alloy plate of test number 36 had too low a Cr content. As a result, the total length of ductility-dip cracks in this alloy plate was 4.0 mm or more. In other words, this alloy plate did not have excellent weldability.
試験番号37の合金板は、Cr含有量が高すぎた。その結果、この合金板は、延性低下割れの総長さが4.0mm以上となった。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 The alloy plate of test number 37 had an excessively high Cr content. As a result, the total length of ductility-dip cracks in this alloy plate was 4.0 mm or more. In other words, this alloy plate did not have excellent weldability.
試験番号38の合金板は、Mo含有量が低すぎた。その結果、この合金板は、優れた耐食性を有していなかった。 The alloy plate of test number 38 had too low a Mo content. As a result, this alloy plate did not have excellent corrosion resistance.
試験番号39の合金板は、Mo含有量が高すぎ、さらに、N含有量が低すぎた。その結果、この合金板は、延性低下割れの総長さが4.0mm以上となった。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 The alloy plate of test number 39 had too high a Mo content and too low a N content. As a result, the total length of ductility-dip cracks in this alloy plate was 4.0 mm or more. In other words, this alloy plate did not have excellent weldability.
試験番号40の合金板は、V含有量が高すぎた。その結果、この合金板は、優れた耐食性を有していなかった。 The alloy plate with test number 40 had too high a V content. As a result, this alloy plate did not have excellent corrosion resistance.
試験番号41の合金板は、P含有量が高すぎた。その結果、この合金板は、液化割れが確認された。すなわち、この合金板は、優れた溶接性を有していなかった。 The alloy plate with test number 41 had too high a P content. As a result, liquation cracking was confirmed in this alloy plate. In other words, this alloy plate did not have excellent weldability.
以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。 The above describes embodiments of the present disclosure. However, the above-described embodiments are merely examples for implementing the present disclosure. Therefore, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented by modifying the above-described embodiments as appropriate within the scope of the spirit of the present disclosure.
Claims (5)
C:0.002~0.030%、
Si:0.05~0.50%、
Mn:0.10~1.50%、
P:0.050%以下、
S:0.0200%以下、
Ni:29.0~40.0%、
Cr:24.00~30.00%、
Mo:5.0~7.5%、
N:0.20~0.40%、
Al:0.50%以下、
Ca:0.0002~0.0040%、及び、
B:0.0001~0.0050%、を含有し、
残部:Fe及び不純物からなり、
式(1)を満たす化学組成を有する、
NiCrFe合金材。
0.0<8.5×Mn+19.5×Ni-12.43×Cr-42.4×Mo-10250×Ca+1250×B-74.3776<6.5 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。 In mass%,
C: 0.002-0.030%,
Si: 0.05-0.50%,
Mn: 0.10 to 1.50%,
P: 0.050% or less,
S: 0.0200% or less,
Ni: 29.0-40.0%,
Cr: 24.00-30.00%,
Mo: 5.0 to 7.5%,
N: 0.20-0.40%,
Al: 0.50% or less,
Ca: 0.0002 to 0.0040%, and
B: 0.0001 to 0.0050%,
The balance is composed of Fe and impurities.
Having a chemical composition that satisfies formula (1):
NiCrFe alloy material.
0.0<8.5 × Mn + 19.5 × Ni − 12.43 × Cr − 42.4 × Mo − 10250 × Ca + 1250 × B − 74.3776 < 6.5 (1)
Here, the element symbols in formula (1) are substituted with the contents of the corresponding elements in mass %.
C:0.002~0.030%、
Si:0.05~0.50%、
Mn:0.10~1.50%、
P:0.050%以下、
S:0.0200%以下、
Ni:29.0~40.0%、
Cr:24.00~30.00%、
Mo:5.0~7.5%、
N:0.20~0.40%、
Al:0.50%以下、
Ca:0.0002~0.0040%、及び、
B:0.0001~0.0050%、を含有し、さらに、
Cu:0.40%以下、
W:1.00%以下、
Sn:0.50%以下、
Co:0.50%以下、
V:0.50%以下、
Nb:0.50%以下、
Ti:0.50%以下、
Zr:0.200%以下、
Hf:0.200%以下、
Ta:0.50%以下、及び、
希土類元素:0.0030%以下、からなる群から選択される1元素以上を含有し、
残部:Fe及び不純物からなり、
式(1)を満たす化学組成を有する、
NiCrFe合金材。
0.0<8.5×Mn+19.5×Ni-12.43×Cr-42.4×Mo-10250×Ca+1250×B-74.3776<6.5 (1)
ここで、式(1)中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量%で代入される。 In mass%,
C: 0.002-0.030%,
Si: 0.05-0.50%,
Mn: 0.10 to 1.50%,
P: 0.050% or less,
S: 0.0200% or less,
Ni: 29.0-40.0%,
Cr: 24.00-30.00%,
Mo: 5.0 to 7.5%,
N: 0.20-0.40%,
Al: 0.50% or less,
Ca: 0.0002 to 0.0040%, and
B: 0.0001 to 0.0050%, and further
Cu: 0.40% or less,
W: 1.00% or less,
Sn: 0.50% or less,
Co: 0.50% or less,
V: 0.50% or less,
Nb: 0.50% or less,
Ti: 0.50% or less,
Zr: 0.200% or less,
Hf: 0.200% or less,
Ta: 0.50% or less, and
Rare earth elements: 0.0030% or less, containing one or more elements selected from the group consisting of
The balance is composed of Fe and impurities.
Having a chemical composition that satisfies formula (1):
NiCrFe alloy material.
0.0<8.5 × Mn + 19.5 × Ni − 12.43 × Cr − 42.4 × Mo − 10250 × Ca + 1250 × B − 74.3776 < 6.5 (1)
Here, the element symbols in formula (1) are substituted with the contents of the corresponding elements in mass %.
前記化学組成は、
Cu:0.40%以下、
W:1.00%以下、
Sn:0.50%以下、及び、
Co:0.50%以下、からなる群から選択される1元素以上を含有する、
NiCrFe合金材。 The NiCrFe alloy material according to claim 2,
The chemical composition is
Cu: 0.40% or less,
W: 1.00% or less,
Sn: 0.50% or less, and
Co: 0.50% or less, containing one or more elements selected from the group consisting of
NiCrFe alloy material.
前記化学組成は、
V:0.50%以下、
Nb:0.50%以下、
Ti:0.50%以下、
Zr:0.200%以下、
Hf:0.200%以下、及び、
Ta:0.50%以下、からなる群から選択される1元素以上を含有する、
NiCrFe合金材。 The NiCrFe alloy material according to claim 2,
The chemical composition is
V: 0.50% or less,
Nb: 0.50% or less,
Ti: 0.50% or less,
Zr: 0.200% or less,
Hf: 0.200% or less, and
Ta: 0.50% or less, containing one or more elements selected from the group consisting of
NiCrFe alloy material.
前記化学組成は、
希土類元素:0.0030%以下、を含有する、
NiCrFe合金材。 The NiCrFe alloy material according to claim 2,
The chemical composition is
Rare earth elements: 0.0030% or less,
NiCrFe alloy material.
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