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公開番号2024164817
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-27
出願番号2024075573
出願日2024-05-08
発明の名称耐窒化性にすぐれる耐熱合金
出願人株式会社クボタ
代理人弁理士法人丸山国際特許事務所
主分類C22C 30/00 20060101AFI20241120BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】本発明は、耐窒化性、高温クリープ破断強度にすぐれる耐熱合金を提供する。
【解決手段】本発明の耐熱合金は、質量%にて、C:0.2%～0.6%、Si:0%を超えて2.5%以下、Mn:0%を超えて2.0%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下、Ni:33.0%～50.0%、Cr:24.0%～50.0%、残部Fe及び不純物からなり、選択的に、Nb:0%を越えて1.8%以下、選択的に、希土類元素:0%を越えて0.5%以下、選択的に、Ti:0%を越えて0.5%以下及び/又はZr:0%を越えて0.5%以下、選択的に、W:0%を超えて2.0%以下及び/又はMo:0%を超えて0.5%以下、を含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
質量％にて、
Ｃ：０．２％～０．６％、
Ｓｉ：０％を超えて２．５％以下、
Ｍｎ：０％を超えて２．０％以下、
Ｐ：０．０３％以下、
Ｓ：０．０３％以下、
Ｎｉ：３３．０％～５０．０％、
Ｃｒ：２４．０％～５０．０％、
残部Ｆｅ及び不純物からなり、
選択的に、Ｎｂ：０％を越えて１．８％以下、
選択的に、希土類元素：０％を越えて０．５％以下、
選択的に、Ｔｉ：０％を越えて０．５％以下及び／又はＺｒ：０％を越えて０．５％以下、
選択的に、Ｗ：０％を超えて２．０％以下及び／又はＭｏ：０％を超えて０．５％以下、を含む、
耐窒化性にすぐれる耐熱合金。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
Ｃ：０．４５％～０．５５％、
Ｓｉ：０％を越えて１．５％以下、
Ｎｉ：３３．０％～５０．０％、
Ｃｒ：２４．０％～２７．０％
Ｎｂ：０％を越えて１．０％である、
請求項１に記載の耐窒化性にすぐれる耐熱合金。
【請求項３】
Ｃ：０．４％～０．６％、
Ｓｉ：０％を越えて２．０％以下、
Ｎｉ：４０．０％～５０．０％、
Ｃｒ：２４．０％～３８．０％、
Ｎｂ：０．５％～１．８％である、
請求項１に記載の耐窒化性にすぐれる耐熱合金。
【請求項４】
Ｃ：０．２％～０．５％、
Ｎｉ：４０．０％～５０．０％、
Ｃｒ：３０．０％～５０．０％であり、
選択的に、Ｔｉ：０％を越えて０．４％以下である、
請求項１に記載の耐窒化性にすぐれる耐熱合金。
【請求項５】
クリープ破断強度は、９００℃・１０００時間で２０ＭＰａ以上である、
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の耐窒化性にすぐれる耐熱合金。
【請求項６】
窒素拡散の活性化エネルギーが、３５ｋＪ／ｍｏｌ以上である、
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の耐窒化性にすぐれる耐熱合金。
【請求項７】
遠心力鋳造体である、
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の耐窒化性にすぐれる耐熱合金。
【請求項８】
５００℃以上の高温雰囲気で使用される、
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の耐窒化性にすぐれる耐熱合金。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の耐熱合金から形成される、
アンモニアガス熱分解装置用の分解管。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐窒化性にすぐれる耐熱合金に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
カーボンニュートラルの実現に向けて脱炭素が求められている。二酸化炭素を発生しない次世代エネルギーとして水素ガスの活用が注目されている。しかしながら、水素ガスは安全かつ効率的に貯蔵・輸送することに課題がある。
【０００３】
そこで、アンモニアに期待が寄せられている。アンモニアは、水素密度の高い水素キャリアであり、液化して輸送・貯蔵することが容易であり、海外からも安定的に輸入できる。このアンモニアは、分解しなくても燃焼するため、燃料として使用可能ではあるが、アンモニアを熱分解して得られる水素ガスは、水素発電タービンや燃料電池、水素還元製鉄など利用する技術が多い。このため、アンモニアを熱分解して水素を製造することは非常に有用である。
【０００４】
特許文献１では、触媒を利用したアンモニアガス熱分解装置を開示している。このアンモニアガス熱分解装置では、予め３００℃～７００℃程度に加熱されたアンモニアガスを、触媒を内装する反応器に導入することで、アンモニアガスを水素ガスと窒素ガスに熱分解している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－１０９０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アンモニアガスは、熱分解により生ずる窒素原子が、分解管を形成する合金中へ拡散し、合金を窒化させる。このため、分解管を構成する耐熱合金には耐窒化性が求められる。一般的に、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉは、窒素と結びついて窒化物を形成し易い元素、Ｎｉは含有量が多いほど窒化し難くなる。
【０００７】
たとえば、金属のガス窒化を行なう窒化設備（ガス窒化炉）では、Ｎｉの含有量が多いステンレス鋼やＮｉ基合金が炉材として使用されている。
【０００８】
アンモニア分解による水素製造プロセスは、高圧プロセスであることが望ましい。これは、大量生産設備の体積の低減や、発電用途などの後流プロセスへの供給のために有利であるためである。ここで言う高圧とは、１．０ＭＰａ程度より高い圧力であり、より高圧であるほど望ましい。しかしながら、高圧での操業を行なうには、分解管に高温クリープ破断強度が求められる。
【０００９】
本発明の目的は、耐窒化性、高温クリープ破断強度にすぐれる耐熱合金を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の耐熱合金は、
質量％にて、
Ｃ：０．２％～０．６％、
Ｓｉ：０％を超えて２．５％以下、
Ｍｎ：０％を超えて２．０％以下、
Ｐ：０．０３％以下、
Ｓ：０．０３％以下、
Ｎｉ：３３．０％～５０．０％、
Ｃｒ：２４．０％～５０．０％、
残部Ｆｅ及び不純物からなり、
選択的に、Ｎｂ：０％を越えて１．８％以下、
選択的に、希土類元素：０％を越えて０．５％以下、
選択的に、Ｔｉ：０％を越えて０．５％以下及び／又はＺｒ：０％を越えて０．５％以下、
選択的に、Ｗ：０％を超えて２．０％以下及び／又はＭｏ：０％を超えて０．５％以下、を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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