c276バー 熱間圧延 固溶化処理合金 2.4819 / UNS N10276 ASTM EN DIN GB規格

詳細な仕様情報

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C276バー 熱間圧延 固溶化処理合金 2.4819 / UNS N10276 ASTM EN DIN GB規格

概要

ハステロイC-276 (UNS N10276、W.Nr. 2.4819) は、過酷な環境下での優れた耐食性で知られるニッケルクロムモリブデン合金です。この技術文書では、熱間圧延固溶化処理されたC-276合金バーについて、その化学組成、物理的および機械的特性、適用可能な国際規格、多様な用途、および利用可能な製品形態を詳細に説明しています。提示された情報は、酸化性および還元性の両方の媒体に対する耐性が要求される、攻撃的な産業用途向けの材料を選択するエンジニアや設計者のためのガイドとして役立ちます。

1 ハステロイC-276合金の紹介

ハステロイC-276は、統一番号システムではUNS N10276、W.Nr. (Werkstoffnummer) 材料番号システムでは2.4819としても知られており、Haynes Internationalが開発したハステロイファミリーに属するニッケル基超合金です。この合金は、要求の厳しい産業環境において優れた耐食性を発揮するように特別に設計されています。C-276グレードには、モリブデン (15-17%) とクロム (14.5-16.5%) が多く添加されており、それぞれ還元性および酸化性の化学物質に対する優れた耐性を付与します。タングステン (3-4.5%) の存在は、特に混合酸環境および局所腐食シナリオにおいて、その耐食性をさらに高めます。

この合金は、低炭素含有量 (通常 ≤0.01%) を特徴とし、溶接および熱処理中の炭化物析出を最小限に抑え、溶接状態での耐食性を維持します。これらの特性の組み合わせにより、C-276バーは、攻撃的な化学媒体、高温、および応力腐食割れ環境に耐えなければならないコンポーネントの製造に特に適しています。固溶化処理された熱間圧延バーの形態は、その後の機械加工および製造プロセスに最適な機械的特性と微細構造の均一性を提供します。

2 主要パラメータと特性

2.1 化学組成

ハステロイC-276の化学組成は、優れた耐食性を実現しながら、良好な機械的特性と加工性を維持するために慎重に調整されています。以下の表は、UNS N10276合金バーの代表的な化学的要件を示しています。

*表1：ハステロイC-276 (UNS N10276) の化学組成要件*

*ASTM B574/B575規格および複数の参照元16からのデータ*

2.2 物理的特性

ハステロイC-276は、高密度で中程度の熱膨張を持つニッケル基合金に特徴的な物理的特性を示します。これらの特性は、熱サイクル、重量に関する考慮事項、および電気/熱用途に関する設計計算において重要な考慮事項です。

*表2：ハステロイC-276バーの物理的特性*

参照元および材料仕様26からのデータ

2.3 機械的特性

固溶化処理された熱間圧延C-276バーは、幅広い温度範囲で高強度、良好な延性、および優れた衝撃強度を兼ね備えています。以下の表は、室温での代表的な機械的特性をまとめたものです。

*表3：熱間圧延固溶化処理C-276バーの代表的な機械的特性*

参照元および材料仕様256からのデータ

C-276の機械的特性は、約650°C (1200°F) まで比較的安定しており、強度と耐酸化性を維持しています。ただし、650～1090°C (1200～2000°F) の温度範囲に長時間さらされると、靭性と耐食性を低下させる可能性のある金属間相が析出する可能性があります。

2.4 耐食性

ハステロイC-276は、幅広い攻撃的な媒体において優れた耐食性を示し、これは従来のステンレス鋼や他の多くのニッケル合金に対する主な利点です。

• 還元環境：高モリブデン含有量により、さまざまな濃度の硫酸、塩酸、リン酸、およびその他の還元性化学物質に対する優れた耐性。

• 酸化環境：クロム含有量により、硝酸、塩化鉄、塩化銅、および塩素化溶液を含む酸化性媒体に対する良好な耐性。

• 局所腐食：塩化物含有環境における孔食および隙間腐食に対する優れた耐性、孔食抵抗当量数 (PREN) は通常65～75の範囲。

• 応力腐食割れ (SCC)：塩化物誘起応力腐食割れに対する高い耐性があり、要求の厳しい化学プロセス用途に適しています。

• 混合酸：他の材料が急速に故障する可能性がある、酸化性酸と還元性酸の混合物を含む環境で特に役立ちます。

この合金は、湿った塩素ガス、次亜塩素酸塩溶液、および二酸化塩素環境に耐えることができる数少ない材料の1つです16。また、ギ酸や酢酸などの有機酸による腐食攻撃に対しても、高温下や不純物の存在下でも優れた耐性を示します27。

3 適用可能な規格と仕様

ハステロイC-276バーは、化学組成、機械的特性、および寸法公差の一貫性を確保するいくつかの国際規格に従って製造されています。以下の規格が熱間圧延固溶化処理バーに適用されます。

3.1 ASTM (米国材料試験協会) 規格

• ASTM B574：低炭素ニッケルクロムモリブデン、低炭素ニッケルモリブデンクロムタングステン、および低炭素ニッケルクロムモリブデン銅合金ロッドおよびバーの標準仕様

• ASTM B575：低炭素ニッケルクロムモリブデン、低炭素ニッケルモリブデンクロムタングステン、および低炭素ニッケルクロムモリブデン銅合金プレート、シート、およびストリップの標準仕様

• ASTM B622：シームレスニッケルおよびニッケル合金パイプおよびチューブの標準仕様

• ASME SB-574/SB-575/SB-622：圧力容器用途の同等のASME材料規格

3.2 EN/DIN (ヨーロッパ/ドイツ規格)

• DIN/EN 2.4819：ニッケルクロムモリブデンタングステン合金 (UNS N10276) の材料指定

• DIN 17744：ニッケルクロムモリブデン合金バーおよびワイヤーの規格

• DIN 17750：ニッケルクロムモリブデン合金プレート、シート、およびストリップの規格

• DIN 17751：ニッケルクロムモリブデン合金シームレスチューブの規格

3.3 GB (中国国家規格)

• GB/T NS334：UNS N10276に相当する中国の指定

• GB/T 15008：耐食性合金の規格

3.4 その他の国際規格

• UNS N10276：統一番号システム指定

• ISO NiMo16Cr15Fe6W4：国際標準化機構指定

これらの規格により、C-276バーは、同じ仕様要件に従って製造されている場合、製造元に関係なく一貫した性能と互換性を提供します159。

4 製造と熱処理

4.1 熱間圧延プロセス

C-276バーの熱間圧延は、通常1200°Cから950°C (2192°Fから1742°F) の温度範囲で行われます。このプロセスには以下が含まれます。

• 鍛造または鋳造ビレットを適切な熱間加工温度に加熱する

• 一連の圧延パスを通じて、材料を所望の断面寸法に徐々に成形する

• 圧延後の冷却速度を制御して、所望の微細構造を実現する

• 特性を最適化するためのその後の熱処理を実行する

合金には、処理温度が不適切に制御されている場合に形成される可能性がある比較的低い融点相を持つ元素が含まれているため、熱間圧延プロセスは、初期溶融または過度の酸化を避けるために慎重に制御する必要があります。

4.2 固溶化熱処理

熱間圧延後、C-276バーは、通常1100°Cから1160°C (2012°Fから2120°F) の温度範囲で固溶化熱処理を受け、その後水中で急速に焼入れされます9。このプロセスは以下を行います。

• 熱処理中に形成された可能性のある二次相を溶解する

• 合金構造と組成を均質化する

• 材料の耐食性を回復する

• 均一な粒度を持つ再結晶オーステナイト微細構造を生成する

急速焼入れ (通常は水焼入れ) は、鋭敏化温度範囲 (約1000°Cから600°C) をゆっくりと冷却する間に発生する可能性のある炭化物または金属間相の析出を防ぐために不可欠です9。

4.3 品質管理と試験

熱間圧延C-276バーは、以下を含む厳格な品質管理措置の対象となります。

• 組成適合性を検証するための化学分析

• 機械的特性を確認するための引張試験

• 追加の品質チェックとしての硬度試験

• 内部および表面欠陥の検出のための非破壊検査 (超音波または渦電流)

• 粒度と構造を評価するためのマクロエッチングおよび微細構造検査

• 指定された場合の腐食試験 (例：粒界腐食感受性を検出するためのASTM G28 Method A)

5 C276バーの用途

ハステロイC-276バーは、優れた耐食性と信頼性が要求される多くの産業用途で使用されています。バーの形態は、通常、以下の用途のコンポーネントに機械加工されます。

5.1 化学処理産業

• 要求の厳しい化学プロセス用の反応器容器およびアジテーターシャフト

• 腐食性用途のファスナーおよびバルブコンポーネント

• 攻撃的な化学物質を扱うためのポンプシャフトとインペラー

• 酸分配用のノズルおよびスパージャーシステム

5.2 汚染制御および排煙脱硫 (FGD) システム

• 湿式スクラバー環境のファンシャフトおよびベアリングコンポーネント

• 石灰スラリー用のアジテーターシャフト

• 吸収塔およびダクトワークのサポートシステム

• 重要な接続用のファスナーおよびハードウェア

5.3 製薬および食品加工

• 反応容器用の混合シャフト

• 高純度システムの構造コンポーネント

• 汚染を回避する必要があるファスナーおよびサポート要素

5.4 海洋および沖合用途

• 海水ポンプのシャフト

• 海水バルブシステムのコンポーネント

• 重要な海洋用途のファスナー

• 腐食性海洋環境のベアリング面

5.5 石油およびガス産業

• 酸性ガス用途 (高H₂S環境) のコンポーネント

• 坑井内計装ハウジング

• 腐食性用途のバルブトリム

• 精製用途のプロセスコンポーネント

C-276バー材の汎用性により、腐食耐性、機械的強度、および長期的な信頼性が不可欠な要件である攻撃的な環境で、無数のコンポーネントに製造できます78。

6 C276合金のその他の製品形態

このドキュメントではバー製品に焦点を当てていますが、ハステロイC-276は、さまざまな製造および建設のニーズに合わせて複数の製品形態で利用できます。

6.1 圧延製品

• プレートとシート：容器構造、タンクライニング、および圧力容器製造に使用 (ASTM B575)

• パイプとチューブ：プロセス配管、熱交換器、および計器ライン用のシームレスおよび溶接形態 (ASTM B622、B619)

• ワイヤーおよび溶接製品：被覆電極、裸ワイヤー、およびコア入りワイヤーを含む、接合およびクラッディング作業用

• ストリップとフォイル：薄いゲージの材料を必要とする特殊用途向け

6.2 鋳造製品

• 精密鋳造：バー材からの機械加工が難しい複雑なコンポーネント用

• 砂型鋳造：大型コンポーネントおよびプロトタイプ用

• 遠心鋳造：リングやスリーブなどの円筒形コンポーネント用

6.3 特殊形態

• 鍛造品：最適化された結晶構造を必要とする高品位コンポーネント用

• ファスナー：腐食性環境用のボルト、ナット、ワッシャー、および特殊ファスナー

• エキスパンドメタル：フィルタリングおよびスクリーニング用途向け

• クラッド製品：容器の経済的な建設のための爆発接合またはロール接合クラッドプレート

各製品形態は、意図された用途での最適な性能を確保するために、適切な熱処理と試験が可能です359。

7 類似合金との比較

C-276は優れた特性の組み合わせを提供しますが、特定の要件に応じて他のニッケル基合金を選択することもできます。

• ハステロイC-22 (UNS N06022)：酸化性媒体での耐食性の向上と熱安定性の向上

• ハステロイC-2000 (UNS N06200)：還元性酸に対する耐性を維持しながら、酸化性酸に対する優れた耐性

• インコネル625 (UNS N06625)：高温での高強度ですが、還元性酸に対する耐性は低い

• ハステロイB-3 (UNS N10675)：還元性酸、特に塩酸に対する優れた耐性がありますが、酸化性媒体に対する耐性は低い

C-276の選択は、特に塩化物やその他のハロゲン化物が存在する、酸化性環境と還元性環境の両方に対する耐性を必要とする用途に対するバランスの取れたアプローチを表しています。

8 結論

熱間圧延固溶化処理されたバーの形態のハステロイC-276は、要求の厳しい腐食性用途向けの汎用エンジニアリング材料を表しています。優れた耐食性と良好な機械的特性および加工性の組み合わせにより、化学処理、汚染制御、製薬、海洋工学など、複数の業界で好ましい選択肢となっています。

C-276バーが複数の国際規格 (ASTM、EN/DIN、GB) に対応していることで、重要な用途における材料の一貫性と世界的な入手可能性が保証されます。適切に指定、製造、および製造されたC-276バーから機械加工されたコンポーネントは、より劣る材料が急速に劣化する環境で長期的な信頼性を提供します。

エンジニアリング設計者は、以下を含む用途にC-276バーを検討する必要があります。

• 酸化性種と還元性種の両方を含む混合酸環境

• 孔食や隙間腐食が懸念される塩化物含有溶液

• 湿った塩素ガス、次亜塩素酸塩、または二酸化塩素を含むプロセス

• 腐食耐性と強度の両方が要求される高温プロセス

製造技術、特に溶接と熱処理に適切に注意を払うことで、ハステロイC-276バーコンポーネントは、最も過酷な産業環境で数十年にわたる信頼性の高いサービスを提供できます。