KR101259686B1

KR101259686B1 - Ｎｉ기 합금

Info

Publication number: KR101259686B1
Application number: KR1020107023124A
Authority: KR
Inventors: 마사키 우에야마; 마사아키 데루누마; 사토시 마츠모토
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2013-05-02
Also published as: EP2256220A4; CN101978082A; CN101978082B; US8501086B2; WO2009119630A1; US20110236252A1; ES2567042T3; CA2717380A1; CA2717380C; JP4390089B2; EP2256220A1; DK2256220T3; KR20100122120A; EP2256220B1; JPWO2009119630A1

Abstract

C≤0.03%, Si：0.01∼0.5%, Mn：0.01∼1.0%, P≤0.03%, S≤0.01%, Cr：20% 이상 30% 미만, Ni：40%를 초과하고 60% 이하, Cu：2.0%를 초과하고 5.0% 이하, Mo：4.0∼10%, Al：0.005∼0.5% 및 N：0.02%를 초과하고 0.3% 이하를 함유하고, 또한,〔0.5Cu＋Mo≥6.5〕의 식을 만족하여, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 Ni기 합금은, 염산 및 황산 등의 환원성의 산이 포함되는 가혹한 부식 환경에서, 하스텔로이 C22 및 하스텔로이 C276과 같은 Mo함유량이 많은 Ni기 합금과 동등한 내식성을 가짐과 더불어 가공성도 양호하다. 이 Ni기 합금은, 석유 정제 및 석유 화학 플랜트 등으로 사용되는 에어핀 쿨러 및 공기 예열기, 또한, 화력 발전소의 배연 탈황 장치, 연도 및 연돌 등, 각종 구조 부재용의 저비용 소재로서 적합하다.

Description

Ｎｉ기 합금{NICKEL-BASED ALLOY}

본 발명은, Ni기 합금에 관한 것이다. 자세하게는, 염산(HCl)이나 황산(H₂SO₄)과 같은 환원성의 산이 포함되는 가혹한 부식 환경에서 뛰어난 내식성을 가지는 Ni기 합금에 관한 것이다. 특히, 석유 정제 및 석유 화학 플랜트 등에서 사용되는 에어핀 쿨러 및 공기 예열기, 또한, 화력 발전소의 배연 탈황 장치, 연도(煙道) 및 연돌(煙突) 등, 각종 구조 부재의 소재로서 이용하는데 적합한 고내식(高耐食) Ni기 합금에 관한 것이다.

석유 정제 및 석유화학 플랜트 등으로 사용되는 에어핀 쿨러 및 공기 예열기, 또한, 화력 발전소 등으로 사용되는 배연 탈황 장치에 있어서는, 연소 가스가 냉각되면 황산뿐만 아니라 염산 등 부식성이 높은 환원성의 산이 생성된다. 이 때문에, 종래의 저합금강, 스테인리스강 등 Fe기의 내식 합금에서는 부식의 발생을 피할 수 없었다.

그래서, 근년에는, 탈황 장치 등의 일부에 있어서, Fe기 합금에 비해 상당히 뛰어난 내황산 부식성을 가지는 Ni기 합금, 구체적으로는, 20%Cr－15%Mo－4%W를 기본 조성으로 하는 Cr, Mo 및 W를 함유하는 하스텔로이 C22나 하스텔로이 C276과 같은 시판의 Ni기 합금(「하스텔로이」는 상표임.) 혹은, 특허 문헌 1에 개시된 16∼27%인 Cr, 16∼25%인 Mo 및 1.1∼3.5%인 Ta를 함유하는 Ni기 합금 등이 사용되고 있다.

또, 고내식 합금으로서 예를 들면, 특허 문헌 2 및 특허 문헌 3에는, 쓰레기 소각로 등으로 이용되는 오스테나이트계 합금이, 특허 문헌 4에는, 내틈새 부식성과 열간 가공성이 뛰어난 배연 탈황 장치 및 해수용 오스테나이트계 스테인리스강이, 특허 문헌 5 및 특허 문헌 6에도, 해수나 소각로의 열교환기에 적절한 고온 부식성이 뛰어난 오스테나이트계 스테인리스강이 개시되어 있다.

또한, 특허 문헌 7에는, 내용접 균열성과 내황산 부식성이 뛰어난 오스테나이트강 용접 이음과 용접 재료가, 또, 특허 문헌 8에는, 황산이나 습식 처리 인산에 대한 내식성이 뛰어난 Ni－Cr－Mo－Cu합금이 개시되어 있다.

일본국 특허공개 평8-3666호 공보 일본국 특허공개 평5-195126호 공보 일본국 특허공개 평6-128699호 공보 일본국 특허공개 평10-60603호 공보 일본국 특허공개 2002-96111호 공보 일본국 특허공개 2002-96171호 공보 일본국 특허공개 2001-107196호 공보 일본국 특허공개 2004-19005호 공보

하스텔로이 C22나 하스텔로이 C276과 같은 시판의 Ni기 합금 또한 특허 문헌 1에서 제안된 Ni기 합금은, 고가의 합금 원소를 다량으로 포함하기 때문에 코스트 상승을 피할 수 없다. 또한, 이러한 Ni기 합금은 모두 난가공성이기 때문에, 원하는 부재에 가공하는 것이 곤란하다.

또, 특허 문헌 2∼6에서 제안된 합금 및 강은, 모두 염화물을 포함하는 환경에서의 부식에 대해 고려된 것으로서, 염산 및 황산과 같은 환원성의 산이 포함되는 가혹한 부식 환경으로의 적용에 대한 검토는 행해지지 않았다.

또한, 특허 문헌 7 및 특허 문헌 8에서 제안된 재료의 경우도, 내염산 부식성도 포함시킨 내식성에 대한 검토는 이루어지지 않았다.

본 발명은, 이러한 상황을 감안하여, 염산 및 황산과 같은 환원성의 산이 포함되는 가혹한 부식 환경에서, 하스텔로이 C22 및 하스텔로이 C276과 같은 Mo함유량이 많은 Ni기 합금과 동등한 내식성을 가짐과 더불어 가공성도 양호하고 또한 저비용인 Ni기 합금을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해, 여러 가지 검토와 실험을 실시했다. 그 결과, 우선, 다음의 (a) 및 (b)에 나타낸 지견을 얻었다.

(a) 염산 및 황산과 같은 환원성의 산을 함유하는 환경에서는, 통상, Ni기 합금의 표면에는 부동태 피막이 안정적으로 형성되지 않고, 이 때문에 합금이 전면 부식을 받는다. 그렇지만, 하스텔로이 C22 및 하스텔로이 C276과 같이 Mo함유량을 높였을 경우는, Ni기 합금의 표면에 얇은 치밀한 부동태 피막이 형성되기 때문에, 내식성이 양호하게 된다.

(b) Ni기 합금의 Mo함유량을 높이는 것은 코스트가 올라갈 뿐만 아니라, Mo의 편석에 의해 시그마상 등의 금속간 화합물이 생성하는 경우가 있어, 용접성 및 가공성이 열화된다.

그래서, 본 발명자들은 Mo의 함유량을, 질량%로, 10% 이하로 억제하고 가공성을 높이고 나서, 다른 원소와의 조합에 의해, 하스텔로이 C22 및 하스텔로이 C276과 같은 Mo함유량이 많은 Ni기 합금과 동등한 내식성을 얻을 수 있는 Ni기 합금에 대해 검토했다. 그 결과, 다음의 (c)를 지견하기에 이르렀다.

(c) Cu를 함유시킴으로써, Ni기 합금의 표면에 얇은 치밀한 부동태 피막을 형성시킬 수 있다.

그래서 더 코스트 저감을 위해, 질량%로, Ni의 함유량을 40∼60%로 억제하고, 20∼30%인 Cr, Cu 및 Mo를 포함하는 Ni－Cr－Cu－Mo를 기본의 조성으로 하는 여러 가지의 Ni기 합금을 이용해, 내황산 부식성 및 내염산 부식성에 대해 검토했다. 그 결과, 다음의 중요한 지견(d)을 얻었다.

(d) Mo 및 Cu의 개개의 함유량뿐만이 아니라, 이들 원소의 함유량이,

0.5Cu＋Mo≥6.5

를 만족하도록 함으로써, 황산 및 염산의 양쪽 모두를 함유하는 환경에 대해 뛰어난 내식성을 구비시킬 수 있다.

본 발명에 관련되는 Ni기 합금은, 이러한 지견을 근거해 이루어진 것이다.

여기에서, 본 발명의 요지는, 하기의 [1]∼ [3]에 나타낸 Ni기 합금에 있다.

[1] 질량%로, C：0.03% 이하, Si：0.01∼0.5%, Mn：0.01∼1.0%, P：0.03% 이하, S：0.01% 이하, Cr：20% 이상 30% 미만, Ni：40%를 초과하여 60% 이하, Cu：2.0%를 초과하여 5.0% 이하, Mo：4.0∼10%, Al：0.005∼0.5% 및 N：0.02%를 초과하여 0.3% 이하를 함유하고, 또한,

0.5Cu＋Mo≥6.5...(1)

의 식을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 Ni기 합금.

다만, (1)식 중의 원소 기호는, 그 원소의 질량%로의 함유량을 나타낸다.

[2] 질량%로, 또한, W：10% 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재의 Ni기 합금.

[3] 질량%로, 또한, Ca：0.01% 이하 및 Mg：0.01% 이하 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2]에 기재의 Ni기 합금.

이하, 상기 [1]∼[3]에 나타낸 Ni기 합금에 관련되는 발명을, 각각, 「본 발명 [1]」∼「본 발명 [3]」으로 한다. 또, 총칭하여 「본 발명」이라고도 한다.

본 발명의 Ni기 합금은, 염산 및 황산과 같은 환원성의 산이 포함되는 가혹한 부식 환경에서, 하스텔로이 C22 및 하스텔로이 C276과 같은 Mo함유량이 많은 Ni기 합금과 동등한 내식성을 가짐과 더불어 가공성도 양호하다. 이 때문에, 석유 정제 및 석유화학 플랜트 등으로 사용되는 에어핀 쿨러 및 공기 예열기, 또한, 화력 발전소의 배연 탈황 장치, 연도 및 연돌 등, 각종 구조 부재용의 저비용 소재로서 적합하다.

이하에, 본 발명의 Ni기 합금에 대해 자세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 화학 조성을 나타내는 「%」는, 특별히 언급하지 않는 한 「질량%」를 의미한다.

C：0.03% 이하

C는, 합금 중의 Cr과 결합해, 결정 입계에 Cr탄화물로서 석출하고, 고온 강도의 향상에 기여한다. 그렇지만, C의 함유량이 0.03%를 초과하면, 결정 입계 근방에 Cr결핍층을 형성해 내입계 부식성을 열화시키게 된다. 따라서, C의 함유량을 0.03% 이하로 했다. 더 바람직하게는 0.02% 이하이다.

또한, 상기한 C의 효과를 확실히 발현시키기 위해서는, C를 0.002% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.

Si：0.01∼0.5%

Si는, 탈산 작용에 가해 내산화성을 높이기 위해 필요한 원소이다. 이 때문에, Si를 0.01% 이상 함유시킨다. 그렇지만, Si는, 결정 입계에 편석해 염화물을 포함하는 연소 슬러그와 반응해 입계 부식을 초래하는 원인이 됨과 더불어 0.5%를 초과하는 과잉양의 Si는, 연성 등 기계적 성질의 저하를 초래한다. 따라서, Si의 함유량을 0.01∼0.5%로 했다. 또한, Si의 함유량은 하한을 0.1%로 하고, 상한을 0.4%로 하는 것이 더 바람직하다.

Mn：0.01∼1.0%

Mn는, 오스테나이트 형성 원소임과 더불어, 탈산 작용을 가진다. 또, Mn에는, 합금 중에 포함되는 S와 결합해 MnS를 형성하고, 열간 가공성을 향상시키는 작용도 있다. 이러한 효과를 확보하기 위해서는, 0.01% 이상의 양의 Mn를 함유시킬 필요가 있다. 그렇지만, Mn의 함유량이 1.0%를 초과하면, 오히려 가공성이 저하해, 또한 용접성도 손상된다. 따라서, Mn의 함유량을 0.01∼1.0%로 했다. 또한, Mn의 함유량은 하한을 0.1%로 하고, 또, 상한을 0.6%로 하는 것이 더 바람직하다.

P：0.03% 이하

P는 불순물로서 합금 중에 혼입해 오는 원소이고, 다량으로 존재하면 용접성 및 가공성을 해친다. 특히, P의 함유량이 0.03%를 초과하면, 용접성 및 가공성의 저하가 현저해진다. 따라서, P의 함유량을 0.03% 이하로 했다. 또한, P의 함유량은 0.015% 이하로 하는 것이 바람직하다.

S：0.01% 이하

S도 불순물로서 합금 중에 혼입해 오는 원소이고, 다량으로 존재하면 용접성 및 가공성을 해친다. 특히, S의 함유량이 0.01%를 초과하면, 용접성 및 가공성의 저하가 현저해진다. 따라서, S의 함유량을 0.01% 이하로 했다. 또한, S의 함유량은 0.002% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Cr：20% 이상 30% 미만

Cr는, 고온 강도 및 고온에서의 내식성을 확보하는 작용을 가진다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 20% 이상의 Cr를 함유시킬 필요가 있다. 그렇지만, 염산 환경 등 Cr가 부동태화하지 않는 환경일 경우는, Cr는 Fe 및 Ni에 비해 쉽게 용해한다. 이 때문에, Cr의 함유량이 많아지고 특히 30% 이상이 되면, 오히려 내식성을 저하시킬 때가 있고, 또한, 용접성 및 가공성의 저하도 생긴다. 따라서, Cr의 함유량을 20% 이상 30% 미만으로 했다. Cr의 함유량의 더 바람직한 범위는 20% 이상 25% 미만이다.

Ni：40%를 초과하고 60% 이하

Ni는, 오스테나이트 조직을 안정적으로 하는 원소이고, 내식성의 확보에 필요한 원소이다. 그렇지만, Ni의 함유량이 40% 이하에서는 이 효과를 충분히 얻을 수 없다. 한편, Ni는 고가의 원소이기 때문에, 다량으로 함유시키면 코스트 상승을 초래하고, 특히, Ni의 함유량이 60%를 초과하면, 합금 코스트의 상승에 대해 내식성 향상의 효과가 작아져 「합금 코스트-내식성」의 밸런스가 지극히 나빠진다. 따라서, Ni의 함유량을 40%를 초과하고 60% 이하로 했다. 또한, Ni의 함유량의 더 바람직한 하한은 42%이다. 또, Ni의 함유량은 50% 미만으로 하는 것이 더 바람직하다.

Cu：2.0%를 초과하고 5.0% 이하

Cu는, 본 발명의 Ni기 합금의 내황산 부식성 및 내염산 부식성을 향상시키기 위해서 필요 불가결한 원소이다. 또, Cu는, 고온 강도의 향상에도 기여한다. 이러한 효과를 얻으려면, 2.0%를 초과하는 양의 Cu를 함유시킬 필요가 있다. 그렇지만, 5%를 초과하는 양의 Cu를 함유시켜도 상기의 효과가 그렇게 커지지 않고, 반대로, 용접성이나 가공성의 저하를 일으키게 한다. 그 때문에, Cu의 함유량을 2.0%를 초과하고 5.0% 이하로 했다. 또한, Cu는, 2.5%를 초과하고 함유시키는 것이 바람직하고, 3.0%를 초과하고 함유시키면 더 바람직하다. 또, Cu의 함유량의 상한은 4.5%로 하는 것이 바람직하고, 4.0%로 하면 더 바람직하다.

Mo：4.0∼10%

Mo는, Cu와 더불어 본 발명의 Ni기 합금의 내황산 부식성 및 내염산 부식성을 향상시키기 위해 필요 불가결한 원소이다. 또한, Mo는, 고온 강도의 향상에도 기여한다. 이러한 효과를 얻으려면, 4.0% 이상의 Mo함유량이 필요하다. 그렇지만, Mo의 과도한 함유는 시그마상의 석출을 촉진해 용접성 및 가공성의 열화를 초래하고, 특히, 그 함유량이 10%를 초과하면, 용접성 및 가공성의 열화가 현저해진다. 따라서, Mo의 함유량을 4.0∼10%로 했다. 또한, Mo의 함유량은 하한을 4.5%로 하고, 또, 상한을 8.0%로 하는 것이 더 바람직하다. 또한, 하한을 5.0%, 상한을 7.0%로 하는 것이 더 바람직하다.

Al：0.005∼0.5%

Al는, 탈산제로서 0.005% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그렇지만, Al를 0.5%를 초과하고 함유시켜도 그 효과는 포화하고 코스트가 커지고, 열간 가공성의 열화를 초래한다. 따라서, Al의 함유량을 0.005∼0.5%로 했다. 또한, Al의 함유량은 하한을 0.03%로 하고, 또, 상한을 0.3%로 하는 것이 더 바람직하다.

N：0.02%를 초과하고 0.3% 이하

N은, 오스테나이트 조직의 안정화에 기여함과 더불어 내공식성을 개선하는 원소의 하나이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, N를 0.02%를 초과하고 함유시킬 필요가 있다. 그렇지만, N의 과도한 함유는 질화물이 증가하고 열간 가공성이 저하해, 특히, 그 함유량이 0.3%를 초과하면, 열간 가공성의 저하가 현저해진다. 따라서, N의 함유량을 0.02%를 초과하고 0.3% 이하로 했다. 또한, N의 함유량은 하한을 0.05%를 초과로 하고, 또, 상한을 0.2%로 하는 것이 더 바람직하다. 더 바람직한 하한은 0.08% 초과하고, 더 바람직한 하한은 0.10% 초과이다.

또한, C, Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Cu, Mo, Al 및 N의 함유량이 상술한 범위 내에 있어도, 황산 및 염산의 양쪽 모두에 대해 뛰어난 내식성을 구비시킬 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 본 발명 [1]에 관련되는 Ni기 합금은, 상술한 각 원소의 함유량 범위의 규정에 추가하고,

0.5Cu＋Mo≥6.5 ... (1)

의 식을 만족할 필요가 있다.

여기에서, 상기 (1)식 중의 원소 기호는, 그 원소의 질량%로의 함유량을 나타낸다.

즉, Cu 및 Mo의 함유량이, 상술한 범위 내에서 또한 상기 (1)식을 채울 경우에, 황산 및 염산의 환경에서, Ni기 합금의 표면에 안정되어 부동태 피막을 형성시킬 수 있으므로, 황산 및 염산의 양쪽 모두에 대해 뛰어난 내식성을 구비시키는 것이 가능해진다.

상기 (1)식의 좌변, 즉〔0.5Cu＋Mo〕의 값은 7.0 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, (1)식의 좌변 값의 상한은, Cu 및 Mo의 함유량이 각각의 상한이 되는 5.0% 및 10%일 경우의 12.5이어도 상관없다.

본 발명 [1]에 관련되는 Ni기 합금의 잔부는, Fe 및 제조 공정의 여러 가지의 요인에 의해 혼입하는 다른 불순물 원소로 이루어지는 것이다. 즉, 본 발명 [1]의 잔부의 주성분은 Fe로 구성되므로, 이하, 이에 대해 설명한다.

Fe는, Ni기 합금의 강도를 확보함과 더불어, Ni의 함유량을 저감해 합금 코스트를 저감하는 효과를 가진다. 이 때문에, 본 발명에 관련되는 Ni기 합금에서는, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것으로 했다. 또한, 잔부의 주성분이 되는 Fe의 함유량의 상한은, Si, Mn, Cr, Ni, Cu, Al 및 N의 함유량이 각각, 상술한 범위의 하한값이고, C, P 및 S의 함유량이 모두, 0에 가까운 값이며, 또한, Mo의 함유량이, 5.5%에 가까운 값(즉, 상기의 (1)식의 우변 값이 6.5)인 경우의, 32.4%에 가까운 값이라도 된다.

상기의 이유로부터, 본 발명 [1]에 관련되는 Ni기 합금은, 상술한 범위의 C로부터 N까지의 원소를 함유하고, 또한, 상기의 (1)식을 만족하여, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것으로 규정했다.

또한, 본 발명의 Ni기 합금은, 필요에 따라 W, Ca 및 Mg 중에서 선택된 1종 이상의 원소를 더 함유시킬 수 있다.

이하, 상기의 임의 원소에 관하여 설명한다.

W：10% 이하

W는, 내공식성을 개선함과 더불어 고온 강도를 향상시키는 작용을 가지므로, 이들의 효과를 얻기 위해 함유시켜도 된다. 또한, Cr 및 Mo는 시그마상의 생성을 촉진하여 용접성 및 가공성을 열화시키기 때문에, 내공식성이나 고온 강도에 관하여 Mo와 근사한 작용 효과를 가지는 W를 함유시킴으로써 시그마상의 생성에 의한 용접성 및 가공성의 저하를 방지할 수도 있다. 그렇지만, W에 대해서도 그 함유량이 많아지고, 특히, 10%를 초과하면, 용접성 및 가공성의 열화를 초래한다. 따라서, 함유시키는 경우의 W의 양을 10% 이하로 했다.

또한, W에 의한 상기의 효과를 확실히 발현시키기 위해서는, W를 0.02% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 이 때문에, 함유시킬 경우의 더 바람직한 범위는 0.02∼10%이다. 함유시키는 경우의 W의 더 바람직한 하한은 0.2%이고, 더 바람직한 상한은 8.0%이다. W의 상한은 6.0%로 하는 것이 더 바람직하다.

Ca 및 Mg는, 열간 가공성을 개선하는 작용을 가지므로, 이 효과를 얻기 위해 상기의 원소를 함유시켜도 된다. 이하, 상기의 Ca 및 Mg에 대해 설명한다.

Ca：0.01% 이하

Ca는, 열간 가공성을 개선하는 작용을 가진다. 그렇지만, Ca의 함유량이 0.01%를 초과하면, 청정성이 크게 저하하므로 인성을 비롯한 기계적 성질을 해치게 된다. 이 때문에, 함유시킬 경우의 Ca의 양을 0.01% 이하로 했다.

또한, Ca에 의한 상기의 효과를 확실히 발현시키기 위해서는, Ca를 0.0005% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 이 때문에, 함유시키는 경우의 더 바람직한 Ca량의 범위는 0.0005∼0.01%이다. 함유시키는 경우의 Ca량의 더 바람직한 상한은 0.005%이다.

Mg：0.01% 이하

Mg도, 열간 가공성을 개선하는 작용을 가진다. 그렇지만, Mg의 함유량이 0.01%를 초과하면, 청정성이 크게 저하하므로 인성을 비롯한 기계적 성질을 해치게 된다. 이 때문에, 함유시키는 경우의 Mg의 양을 0.01% 이하로 했다.

또한, Mg에 의한 상기의 효과를 확실히 발현시키기 위해서는, Mg를 0.0005% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 이 때문에, 함유시키는 경우의 더 바람직한 Mg량의 범위는 0.0005∼0.01%이다. 함유시키는 경우의 Mg량의 더 바람직한 상한은 0.005%이다.

상기의 Ca 및 Mg는, 그 중의 어느 1종만, 또는 2종의 복합으로 함유시킬 수 있다. 또한, 이러한 원소의 합계 함유량은 0.015% 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기의 이유로, 본 발명 [2]에 관련되는 Ni기 합금은, 본 발명 [1]의 Ni기 합금에, W：10% 이하를 더 함유하는 것으로 규정했다.

마찬가지로 본 발명 [3]에 관련되는 Ni기 합금은, 본 발명 [1] 또는 [2]의 Ni기 합금에, Ca：0.01% 이하 및 Mg：0.01% 이하 중 1종 이상을 더 함유하는 것으로 규정했다.

본 발명 [1]에서 본 발명 [3]에 관련되는 Ni기 합금은, 용해, 주조, 열간 가공, 냉간 가공 및 용접 등의 수단에 의해, 판재만이 아니고 심리스관이나 용접관 또한 봉재 등의 원하는 형상으로 성형하면 된다. 또한, 성형 후에 원하는 기계적 성질을 얻기 위해 고용화 처리 등의 열처리를 실시해도 된다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

표 1에 나타낸 화학 조성을 가지는 각종의 Ni기 합금을 고주파 가열 진공노에서 용해하고, 통상의 방법으로 열간 단조, 열간 압연 및 냉간 압연을 실시해 두께 15㎜의 판재로 했다. 그 후, 1150℃로 고용화 열처리를 실시해, 또한, 기계 가공하고, 두께 2㎜, 폭 10㎜이고 길이 50㎜의 시험편을 제작했다.

또한, 표 1중의 합금 1∼5는, 화학 조성이 본 발명에서 규정하는 범위 내에 있는 Ni기 합금이다. 한편, 합금 6∼15는, 화학 조성이 본 발명에서 규정하는 조건에서 벗어난 비교예의 Ni기 합금이다. 비교예의 Ni기 합금 중, 합금 6 및 합금 7은 각각, 하스텔로이 C276 및 하스텔로이 C22에 상당하는 Ni기 합금이다.

[표 1]

이와 같이 하여 얻은 각 Ni기 합금의 두께 2㎜의 시험편을 이용해, 60℃의 3 질량% 염산 중에 6시간 침지하는 시험 및 80℃의 20 질량% 황산 중에 24시간 침지하는 시험을 실시했다.

상기의 염산 중에 침지한 후의 시험편 표면의 퇴적물을 제거하고, 시험 전후의 질량차로 부식 감량을 측정해, 부식 속도를 산출하여 내염산 부식성을 평가했다.

마찬가지로 상기의 황산 중에 침지한 후의 시험편 표면의 퇴적물을 제거하고, 시험 전후의 질량차로 부식 감량을 측정해, 부식 속도를 산출하여 내황산 부식성을 평가했다.

표 2에, 내염산 부식성 및 내황산 부식성의 조사 결과를 나타낸다.

[표 2]

표 2로부터, 본 발명에서 규정하는 조건을 만족하는 Ni기 합금 1∼5를 이용한 본 발명예의 시험 번호 1∼5일 경우는, 하스텔로이 C276 및 하스텔로이 C22를 이용한 시험 번호 6 및 시험 번호 7과 동등한 뛰어난 내식성(내염산 부식성과 내황산 부식성)을 가지고 있는 것이 분명하다.

이에 대해, Cu 및 Mo의 함유량이 (1)식을 만족하지 않는 경우에는, 사용한 Ni기 합금의 각 원소의 함유량의 범위가 본 발명에서 규정하는 범위를 만족하는 것(시험 번호 14 및 15의 합금 14 및 15) 및 만족하지 않는 것(시험 번호 8∼13의 합금 8∼13) 중 어느 것이라도, 하스텔로이 C276 및 하스텔로이 C22를 이용한 시험 번호 6 및 시험 번호 7에 비해 내염산 부식성 및 내황산 부식성 중 적어도 어느 쪽 하나의 부식 속도가 커지게 되어 내식성이 뒤떨어져 있는 것이 분명하다.

또한, 본 발명으로 규정하는 조건을 만족하는 Ni기 합금 1∼5에 대해서는, 별도로 사모 레스터 시험기를 이용한 고온 인장 시험을 실시해 열간 가공성을 조사한 결과, 양호한 것을 확인했다.

[산업상의 이용 가능성]

Claims

질량%로, C：0.03% 이하, Si：0.01∼0.5%, Mn：0.01∼1.0%, P：0.03% 이하, S：0.01% 이하, Cr：20% 이상 30% 미만, Ni：40%를 초과하고 50% 미만, Cu：2.0%를 초과하고 5.0% 이하, Mo：4.0∼10%, Al：0.005∼0.5%, W：0.2∼10% 및 N：0.02%를 초과하고 0.3% 이하를 함유하고, 또한,
0.5Cu＋Mo≥6.5 ... (1)
의 식을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 Ni기 합금.
다만, (1)식 중의 원소 기호는, 그 원소의 질량%로의 함유량을 나타낸다.
청구항 1에 있어서,
질량%로, Ca：0.01% 이하 및 Mg：0.01% 이하 중의 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Ni기 합금.
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