JPH06128683A - Material made of heat resistant alloy - Google Patents
Material made of heat resistant alloyInfo
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- JPH06128683A JPH06128683A JP5122292A JP12229293A JPH06128683A JP H06128683 A JPH06128683 A JP H06128683A JP 5122292 A JP5122292 A JP 5122292A JP 12229293 A JP12229293 A JP 12229293A JP H06128683 A JPH06128683 A JP H06128683A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、合金材料の耐熱性を
高める耐熱元素が添加された耐熱合金により形成された
材料に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material made of a heat-resistant alloy containing a heat-resistant element that enhances the heat resistance of the alloy material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】合金により形成された機械材料等の材料
の耐熱性の改善は、従来から各種の元素を添加すること
により行なわれている。2. Description of the Related Art Improving the heat resistance of materials such as mechanical materials formed of alloys has been conventionally performed by adding various elements.
【０００３】そして、一般に、材料の耐熱性の改善に有
効な元素（以下、耐熱元素という）の添加量が多量であ
るほどその耐熱性は良好なものとなる。In general, the more the amount of the element effective for improving the heat resistance of the material (hereinafter referred to as heat resistant element) is added, the better the heat resistance becomes.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、材料に
対する耐熱元素の添加量が増大すると、一般に材料の耐
熱性以外の機械的性質等が悪化するので、耐熱元素の添
加量はこれにより制限を受け、材料の耐熱性以外の性質
がそれほど悪化しない程度の範囲内で添加されている。However, when the amount of the heat-resistant element added to the material increases, mechanical properties other than the heat resistance of the material generally deteriorate, and therefore the amount of the heat-resistant element added is limited by this. It is added within such a range that properties other than heat resistance of the material do not deteriorate so much.
【０００５】そのため、耐熱性の点からすれば、材料の
耐熱性は十分には高められていないのが現状である。Therefore, from the viewpoint of heat resistance, the heat resistance of the material is not sufficiently improved under the present circumstances.
【０００６】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、耐熱合金からなる材料の耐熱性以外の機械
的性質等の悪化を防止しつつ、耐熱性の改善を図ること
を目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to improve heat resistance while preventing deterioration of mechanical properties other than heat resistance of a heat-resistant alloy material. To do.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、合金材料の耐熱性を高める
耐熱元素が添加された耐熱合金により形成された材料に
おいて、この材料の表層部には内部より高濃度の前記耐
熱元素が分布されていることを特徴とする。In order to achieve this object, the invention according to claim 1 is a material formed of a heat-resistant alloy to which a heat-resistant element for enhancing the heat resistance of the alloy material is added. The refractory element having a higher concentration than that in the inside is distributed in the surface layer portion.
【０００８】[0008]
【作用】一般に、材料の表層部の耐熱性が高い場合に
は、材料は良好な耐熱性を示すものであるので、請求項
１記載の発明によれば、材料の表層部に内部より高濃度
の耐熱元素が分布されており、良好な耐熱性とすること
ができる。In general, when the surface layer of the material has high heat resistance, the material exhibits good heat resistance. Therefore, according to the invention of claim 1, the surface layer of the material has a higher concentration than the inside. The heat-resistant elements are distributed, and good heat resistance can be obtained.
【０００９】そして、材料の強度等の機械的性質に対し
ては材料の全体が機能し、前記表層部より耐熱元素の分
布の少ない，材料内部が機能するので、材料の機械的性
質等が損なわれることが防止される。The mechanical properties of the material are impaired because the entire material functions with respect to the mechanical properties such as the strength of the material, and the inside of the material functions with less distribution of heat-resistant elements than the surface layer portion. Is prevented.
【００１０】したがって、耐熱合金からなる材料の耐熱
性以外の機械的性質等の悪化を防止しつつ、耐熱性の改
善を図ることができる。Therefore, it is possible to improve the heat resistance while preventing deterioration of mechanical properties other than the heat resistance of the heat-resistant alloy material.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、実施例によりこの発明を説明する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.
【００１２】まず、表．１により材料としての各試料の
成分組成を重量％で示す。First, Table. 1 shows the component composition of each sample as a material by weight%.
【００１３】 なお、前記表．１において試料１は比較例であって、従
来公知の，いわゆるニレジストダクタイル鋳鉄のＤ2種
（ASTM A439のD-2,JIS FCDA-NiCr20 2相当）であり、試
料２から試料８は、いずれもこの発明の実施例の材料と
して用いられる合金鋳鉄である。[0013] The above table. 1 is a comparative example, which is a conventionally known so-called Niresist ductile cast iron type D2 (D-2 of ASTM A439, JIS FCDA-NiCr20 2 equivalent), and samples 2 to 8 are all It is an alloy cast iron used as a material of an embodiment of the present invention.
【００１４】そして、各試料２〜８は、いずれもその耐
熱性の向上を目的とするものである。Each of the samples 2 to 8 is intended to improve its heat resistance.
【００１５】すなわち、試料２は主に添加元素としての
Si量を高めたもので、試料３は主に添加元素としてのNi
量を高めたものである。That is, Sample 2 is mainly used as an additive element.
Sample 3 has a high Si content, and Ni is mainly used as an additive element.
It is a higher quantity.
【００１６】また、試料４はSi量を高めたうえで添加元
素としてのNi量をすこし減量して添加したもので、試料
５〜８は前記試料２と同様の趣旨の下に添加したSi量を
変化させたものである。Sample 4 was prepared by increasing the amount of Si and then slightly reducing the amount of Ni as an additive element. Samples 5 to 8 were added in the same manner as in Sample 2 above. Is a change.
【００１７】これらの成分組成からなる合金鋳鉄は、実
施例としての材料の製造工程を兼ね，その耐熱性を評価
するために、次のように耐熱性評価試験用試料として形
成される。The alloy cast iron composed of these component compositions is formed as a heat resistance evaluation test sample as follows in order to evaluate the heat resistance of the alloy cast iron also in the manufacturing process of the material as an example.
【００１８】すなわち、前記各試料１〜８のそれぞれを
同一条件で溶解し、所定の砂型に注湯して一定形状の鋳
物を形成し、この鋳物の黒皮部分を除いた内部から所定
の直方体形状に切りだして材料の耐熱性評価試験用試料
とするものである。That is, each of the samples 1 to 8 is melted under the same conditions and poured into a predetermined sand mold to form a casting of a certain shape, and a predetermined rectangular parallelepiped is formed from the inside excluding the black skin portion of the casting. It is cut into a shape and used as a sample for heat resistance evaluation test of the material.
【００１９】このようにして用意された材料としての耐
熱性評価試験用各試料においては、いずれもその全体に
渡って成分組成が均質に分布した状態である。In each of the samples for the heat resistance evaluation test as the material thus prepared, the component composition is uniformly distributed over the entire sample.
【００２０】このような各試料を用いての，材料の製造
工程を兼ねる耐熱性の評価試験は、大気中で加熱炉中の
低温部と高温部との間を移動させることにより一定の熱
サイクルで繰り返し加熱し、これに伴う酸化減量を測定
するものである。A heat resistance evaluation test using each of these samples, which also serves as a material manufacturing process, is performed by moving a low temperature part and a high temperature part in a heating furnace in the air at a constant heat cycle. The sample is repeatedly heated at 1, and the weight loss due to oxidation is measured.
【００２１】この評価試験においては、低温部の温度を
200℃とし高温部の温度を870℃として、各試料をそれぞ
れ200回，500回および1000回の回数だけ加熱し、各時点
で質量を測定することにより酸化減量を得た。In this evaluation test, the temperature of the low temperature part
The oxidation weight loss was obtained by heating each sample 200 times, 500 times and 1000 times at 200 ° C. and the temperature of the high temperature part at 870 ° C. and measuring the mass at each time point.
【００２２】また、この評価試験にともなう，これらの
各試料２〜８の加熱により、各試料２〜８はいずれも後
述のようにその表層部における耐熱元素の分布がその内
部より高められた状態となり、本願発明の実施例である
材料として完成された。Further, due to the heating of each of the samples 2 to 8 accompanying this evaluation test, each of the samples 2 to 8 is in a state in which the distribution of the heat-resistant element in the surface layer portion is higher than that in the inside thereof as described later. Thus, the material was completed as an example of the present invention.
【００２３】この評価試験の結果は、図２に示す通りで
ある。図中Ａは200回の時点での酸化減量を示し、Ｂは5
00回，Ｃは1000回の酸化減量を示す。The results of this evaluation test are shown in FIG. In the figure, A shows the weight loss by oxidation at the time of 200 times, and B shows 5
00 times, C shows 1000 times the weight loss by oxidation.
【００２４】なお、前記試料５〜８は、前記のように試
料２と同様の趣旨によるものであり、酸化減量の測定値
もほぼ同レベルであったので図示を省略する。The samples 5 to 8 have the same purpose as the sample 2 as described above, and the measured values of the oxidation weight loss were almost at the same level, so the illustration thereof is omitted.
【００２５】図２からあきらかなように、繰り返し加熱
の回数がいずれの場合であっても、比較例である試料１
の酸化減量が最も大きく、本願発明の実施例である各試
料２〜４はいずれもそれより小さくなっている。As is clear from FIG. 2, no matter how many times the heating was repeated, Sample 1 as a comparative example was used.
Is the largest, and all of the samples 2 to 4 which are the examples of the present invention are smaller than that.
【００２６】とくに、この評価試験の結果、きわめて良
好な耐熱性を示した試料２について、その酸化部分の断
面状態を図３に示し、比較例としての試料１の酸化部分
の断面状態を図４に示す。In particular, FIG. 3 shows the cross-sectional state of the oxidized portion of the sample 2 showing extremely good heat resistance as a result of this evaluation test, and FIG. 4 shows the cross-sectional state of the oxidized portion of the sample 1 as a comparative example. Shown in.
【００２７】なお、これらの図３，図４は、前記繰り返
し加熱を1000回行なった各試料について、顕微鏡により
倍率100倍で観察し、この観察に基づいて作成したもの
である。Incidentally, FIGS. 3 and 4 are prepared based on the observation of each sample which has been subjected to the repeated heating 1000 times under a microscope at a magnification of 100 times.
【００２８】これらの図３，４からあきらかなように、
試料２においては酸化領域Ｓは合金材料の表面に部分的
に形成されているだけである。他方、比較例としての試
料１の場合には、酸化部分Ｓは合金材料の表面に一定の
厚さで全体的に形成されている。なお、これらの図にお
いて未酸化領域をＭで示す。As is apparent from FIGS. 3 and 4,
In Sample 2, the oxidized region S is only partially formed on the surface of the alloy material. On the other hand, in the case of Sample 1 as a comparative example, the oxidized portion S is entirely formed on the surface of the alloy material with a constant thickness. In these figures, the unoxidized region is indicated by M.
【００２９】したがって、これらの酸化領域Ｓの状態の
相違から、前記耐熱性の評価試験の結果が妥当であるこ
とが確認できる。Therefore, it can be confirmed from the difference in the states of the oxidized regions S that the results of the heat resistance evaluation test are appropriate.
【００３０】そして、表面に酸化領域Ｓの形成された前
記試料２の断面を、表面に直角方向に沿って、ＥＰＭＡ
（Ｘ線マイクロアナライザ）による成分分析を行なう
と、その結果は図１に示すとおりである。なお、図中Ｋ
は試料２の端部（表面）位置である。Then, the cross section of the sample 2 in which the oxidized region S is formed on the surface is taken along the direction perpendicular to the surface by EPMA.
When the component analysis by (X-ray micro analyzer) is performed, the result is as shown in FIG. In addition, K in the figure
Is the end (front surface) position of the sample 2.
【００３１】図１から、試料２の表面近傍の部分におい
ては、Feは内部側と比べてＮ部分において分布量が減少
し、O はＱ部分において、またSiはＲ部分において内部
側と比べて多量に分布しており、その他C,Cr,Niの分布
は内部側と比べて概ね同程度の分布であることがわか
る。From FIG. 1, in the portion near the surface of the sample 2, Fe has a smaller distribution amount in the N portion than in the inner portion, O in the Q portion, and Si in the R portion as compared with the inner portion. It can be seen that there is a large amount of distribution, and the distributions of other C, Cr, and Ni are approximately the same as the distribution on the inner side.
【００３２】ここで注目すべきことは、試料２について
の耐熱元素であるSiが、材料であるその試料の表層部に
おいて、内部より高濃度に分布していることであり、こ
れによって材料である試料の耐熱性が改善されているこ
とである。What should be noted here is that Si, which is a heat-resistant element for the sample 2, is distributed in the surface layer portion of the sample, which is the material, at a higher concentration than that in the inside, and thus it is the material. That is, the heat resistance of the sample is improved.
【００３３】すなわち、前記分析結果を前記耐熱性との
関係から検討すると、以下のようであると考えられる。That is, when the analysis result is examined from the relationship with the heat resistance, it is considered as follows.
【００３４】前記Ｎ部分でのFe量の減少およびＱ部分で
のO量の増加は、試料２の表面が加熱により酸化され，
これらのＮ部分とＱ部分とが前記酸化領域Ｓに相当する
部分であることから当然である。The decrease in the Fe content in the N portion and the increase in the O content in the Q portion indicate that the surface of Sample 2 is oxidized by heating,
It is natural that these N portion and Q portion correspond to the oxidized region S.
【００３５】他方、前記Ｒ部分でのSi量の増加は特異な
現象である。On the other hand, the increase in the amount of Si in the R portion is a unique phenomenon.
【００３６】このＲ部分は、試料２の加熱前の状態にお
いては、この試料２の耐熱元素としてのSiも試料２の全
体に渡って均一に分布した状態であったものであるが、
これを加熱することによって、結果としてSiが高濃度に
酸化被膜中に濃化したものである。In the R portion, before heating of the sample 2, Si as the heat-resistant element of the sample 2 was evenly distributed over the entire sample 2,
By heating this, Si is concentrated in the oxide film to a high concentration as a result.
【００３７】すなわち、試料２に関する前記結果からす
れば、試料２の材料を加熱することによって、予めその
材料中に均等に分散した状態となっていた添加元素であ
るSiが材料中で移動され、その結果材料中にSiの粗密を
生じさせて表面にSi量の濃化した部分が形成されたもの
と推測される。That is, according to the above-mentioned results regarding the sample 2, by heating the material of the sample 2, Si, which is the additive element which was in a state of being uniformly dispersed in the material in advance, was moved in the material, As a result, it is presumed that the density of Si was generated in the material and the surface was enriched with Si.
【００３８】このSiの濃化のメカニズムは定かではない
が、このSiの濃化した酸化被膜が試料２の耐熱性を高め
る機能を果たしていると考えられる。Although the mechanism of the Si concentration is not clear, it is considered that the Si-enriched oxide film functions to enhance the heat resistance of Sample 2.
【００３９】このSiの濃化した部分は、耐熱元素である
Siが高濃度に分布されているので、試料２本来の状態で
ある内部より耐熱性が高められており、これが材料であ
る試料の表層部に位置していることによって、この部分
で熱的環境に対抗することとなり、材料としての試料２
はきわめて良好な耐熱性を有するものである。The Si-enriched portion is a heat-resistant element.
Since Si is distributed in a high concentration, the heat resistance is higher than in the original state of Sample 2, and since it is located in the surface layer of the sample, which is the material, the thermal environment Will be opposed to the sample 2 as a material
Has extremely good heat resistance.
【００４０】一方、材料としての試料２の未酸化領域Ｍ
等の内部においては、耐熱元素であるSiの濃度が前記Ｒ
部分ほど高濃度でないので、この内部での機械的強度等
の性質は概ねこの内部により前記Ｒ部分より大きい状態
に確保されている。On the other hand, the unoxidized region M of the sample 2 as a material
Etc., the concentration of Si, which is a heat-resistant element, is
Since the concentration is not as high as that of the portion, the properties such as mechanical strength inside this portion are generally secured by this inside to a state larger than the R portion.
【００４１】したがって、この状態の試料２は、良好な
耐熱性を有するとともに、材料としての機械的性質等が
損なわれず，確保される。Therefore, the sample 2 in this state has good heat resistance and is secured without impairing the mechanical properties as a material.
【００４２】前記試料２と同様に、前記試料３および試
料４についても1000回の繰り返し加熱を行なったものを
ＥＰＭＡにより成分分析を行なった（図５，６参照）。Similar to the sample 2, the samples 3 and 4 which were repeatedly heated 1000 times were subjected to component analysis by EPMA (see FIGS. 5 and 6).
【００４３】これらの場合にはいずれも、図６に例示す
るようにSiの濃化は生じず、Niが多量に分布した領域Ｕ
（図５），Ｘ（図６）が形成され、これら以外の元素に
ついては、前記図１と概ね同様であった。In all of these cases, as shown in FIG. 6, the concentration of Si does not occur and the region U in which a large amount of Ni is distributed is formed.
(FIG. 5) and X (FIG. 6) were formed, and the other elements were almost the same as in FIG.
【００４４】そして、前記したようにこれらの試料３，
４についても、試料２ほどではないが比較例としての試
料１より良好な耐熱性を示しており、この原因は各試料
３，４の耐熱元素であるNiが高濃度に分布した酸化被膜
が材料である各試料の表層部に形成されているからであ
ると考えられる。Then, as described above, these samples 3,
Sample No. 4 also shows better heat resistance than Sample No. 1 as a comparative example, though not so much as Sample No. 2, and the cause is that the oxide film in which Ni, which is the heat-resistant element of Sample Nos. It is considered that this is because it is formed on the surface layer portion of each sample.
【００４５】また、これらの場合にも前記試料２の場合
と同様に、加熱したことによって、材料としての各試料
３，４の表層部に耐熱元素であるNiが濃化しているの
で、この表層部による優れた耐熱性と，内部による機械
的性質等とが同時に確保されている。Also in these cases, as in the case of the sample 2, since the heat-resistant element Ni was concentrated in the surface layer of each of the samples 3 and 4 as a material by heating, this surface layer The excellent heat resistance of the parts and the mechanical properties of the interior are secured at the same time.
【００４６】以上説明した実施例は、耐熱性の評価試験
として行なわれた繰り返し加熱を利用して製造した材料
に関するものであるが、生産工程中に行なう場合には独
自に加熱炉を用いて行なえばよい。The examples described above relate to the materials manufactured by utilizing the repeated heating conducted as the heat resistance evaluation test. However, when the heating is performed during the production process, the heating furnace can be used independently. Good.
【００４７】また、材料の局部において濃化部分を形成
させる場合には、例えばレーザ等の局部過熱手段を用い
て行なえばよい。Further, in the case of forming the concentrated portion in the local portion of the material, it may be performed by using a local heating means such as a laser.
【００４８】以上においては加熱により濃化すべき耐熱
元素としてSiである場合とNiである場合について説明し
たが、本願発明はこれ以外の公知の耐熱元素を添加する
こととしてもよい。In the above description, the case where Si and Ni are used as the heat-resistant element to be concentrated by heating has been described, but the present invention may add other known heat-resistant elements.
【００４９】[0049]
【発明の効果】一般に、材料の表層部の耐熱性が高い場
合には、材料は良好な耐熱性を示すものであるので、請
求項１記載の発明によれば、材料の表層部に内部より高
濃度の耐熱元素が分布されており、良好な耐熱性とする
ことができる。In general, when the surface layer of the material has high heat resistance, the material exhibits good heat resistance. Therefore, according to the invention of claim 1, the surface layer of the material is A high concentration of heat-resistant element is distributed, and good heat resistance can be obtained.
【００５０】そして、材料の強度等の機械的性質に対し
ては材料の全体が機能し、前記表層部より耐熱元素の分
布の少ない，材料内部が機能するので、材料の機械的性
質等が損なわれることが防止される。The mechanical properties of the material are impaired because the entire material functions with respect to the mechanical properties such as the strength of the material, and the inside of the material functions with less distribution of heat-resistant elements than the surface layer portion. Is prevented.
【００５１】したがって、耐熱合金からなる材料の耐熱
性以外の機械的性質等の悪化を防止しつつ、耐熱性の改
善を図ることができる。Therefore, it is possible to improve the heat resistance while preventing deterioration of mechanical properties other than the heat resistance of the heat-resistant alloy material.
【図１】試料２のEPMAによる成分分析結果のチャートで
ある。FIG. 1 is a chart showing the results of component analysis of Sample 2 by EPMA.
【図２】耐熱性評価試験の結果を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the results of a heat resistance evaluation test.
【図３】試料２の酸化部分断面略図である。3 is a schematic cross-sectional view of an oxidized portion of Sample 2. FIG.
【図４】比較例である，試料１の酸化部分断面略図であ
る。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an oxidized portion of Sample 1, which is a comparative example.
【図５】試料３のEPMAによる成分分析結果のチャートで
ある。FIG. 5 is a chart showing the results of component analysis of Sample 3 by EPMA.
【図６】試料４のEPMAによる成分分析結果のチャートで
ある。FIG. 6 is a chart of the component analysis result of Sample 4 by EPMA.
Ｓ 酸化領域 Ｍ 未酸化領域 S oxidized region M unoxidized region
Claims (3)
加された耐熱合金により形成された材料において、 この材料の表層部には内部より高濃度の前記耐熱元素が
分布されていることを特徴とする耐熱合金製材料。1. A material formed of a heat-resistant alloy to which a heat-resistant element that enhances the heat resistance of an alloy material is added, wherein the surface layer portion of the material has a higher concentration of the heat-resistant element distributed from the inside. Material made of heat resistant alloy.
て、前記耐熱元素をSiとしたことを特徴とする耐熱合金
製材料。2. The heat-resistant alloy material according to claim 1, wherein the heat-resistant element is Si.
て、前記耐熱元素をNiとしたことを特徴とする耐熱合金
製材料。3. The heat resistant alloy material according to claim 1, wherein the heat resistant element is Ni.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5122292A JPH06128683A (en) | 1992-10-19 | 1993-05-25 | Material made of heat resistant alloy |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4279790A JPH06128682A (en) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | Heat resistant cast iron |
| JP5122292A JPH06128683A (en) | 1992-10-19 | 1993-05-25 | Material made of heat resistant alloy |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4279790A Division JPH06128682A (en) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | Heat resistant cast iron |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06128683A true JPH06128683A (en) | 1994-05-10 |
Family
ID=26459439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5122292A Pending JPH06128683A (en) | 1992-10-19 | 1993-05-25 | Material made of heat resistant alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06128683A (en) |
-
1993
- 1993-05-25 JP JP5122292A patent/JPH06128683A/en active Pending
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