主な特徴

HAYNES® HR-120® (UNS N08120) 合金は、固溶強化型の耐熱合金で、浸炭や硫化環境に対し
て非常に良好な耐性を示すとともに、高温で優れた強度を発揮します。その耐酸化性は、330
合金および800H合金など、他の広く使用されているFe-Ni-Cr 材料と同等ですが、2000 ºF
(1093 ℃)までの温度における強度は、Ni-Cr 合金と比較しても著しく高いです。この合金は熱
間または冷間で容易に形成することができ、HAYNES® 556® 溶加材を使用して普通に溶接でき
ます。

用途

浸炭および硫化環境に対する良好な耐性とともに高強度を要求される、次のような用途に用い     られます:

  • バーフレーム型熱処理用バスケット
  • ワイヤーメッシュ型ファーネスベルトおよびバ
    スケットライナ
  • マッフル、レトルト
  • 熱処理器具
  • 廃棄物焼却炉
  • ラジアントチューブ
  • キャストリンクベルト用ピン
  • 熱交換器
  • 流動床部品

HR-120®合金製の熱処理炉のバスケットとメッシュライナ。この3/8インチ直径のロッドフレームバスケットは、330 および 600 合金製の同様デザインの1/2インチ直径のロッドフレームバスケットに置き換わりました。ロッド直径の減少は、43%の重量減と等価です。

熱処理

HAYNES® HR-120® 合金は、指定がない限り、溶体化処理した状態で提供されます。製品形態にも依りますが、この合金は 2150 ~ 2250 ℉ (1177 ~ 1232 ℃) の温度範囲で溶体化処理されて急冷されます。熱処理に関する更なる情報が必要な場合は、”溶接および加工”のパンフレットをご覧ください。

適合規格

HAYNES® HR-120® は、ASME Section VIII, Division 1 に適合しています。厚板、薄板、帯板、棒、鍛造材、チューブ、パイプ、および継手類は、ASME 規格 SB 409, SB 408, SB 407, SB 514, SB 366, および SB 564 ならびにASTM 規格 B 409, B 408, B 407, B 514, B 366, および B 564に適合しています。合金の UNS 番号は N08120 です。DIN規格では、No. 2.4854 ならびに NiFe33Cr25Co です。薄板、帯板、および厚板は、AMS 5916にも適合しています。

*この合金に関して技術的なご質問がある場合は、当社の技術支援チームにご連絡ください。

標準組成

重量 %
鉄(Fe) 33 (Balance)
ニッケル(Ni) 37
コバルト(Co) 3 max.
クロム(Cr) 25
モリブデン(Mo) 2.5 max.
タングステン(W) 2.5 max.
ニオブ(Nb) 0.7
マンガン(Mn) 0.7
ケイ素(Si) 0.6
窒素(N) 0.2
アルミニウム(Al) 0.1
炭素(C) 0.05
ボロン(B) 0.004

クリープラプチャーデータ

HR-120® (溶体化処理した厚板)

温度 クリープ 下記時間で所定のクリープが生じるおおよその初期応力値:
10h 100h 1,000h 10,000h
°F °C % ksi MPa ksi MPa ksi MPa ksi MPa
1200 649 0.5 23.0 159
1 26.5 183
R 68 469 54 372 35 241 23.0 159
1300 704 0.5 20.3 140 14.0 97
1 23.5 162 15.9 110
R 45 310 32 221 21.7 150 15.0 103
1400 760 0.5 19.3 133 14.5 100 10.8 74 8.0 55
1 22.2 153 15.8 109 12.3 85 9.5 66
R 30 207 21.5 148 15.3 105 11.0 76
1500 816 0.5 13.8 95 10.5 72 8 55 5.7 39
1 15.3 105 11.4 79 8.4 58 6.2 43
R 21.8 150 15.3 105 11.0 76 7.8 54
1600 871 0.5 10.5 72 8.4 58 6.1 42 4.1 28
1 11.4 79 9.1 63 6.5 45 4.4 30
R 14.0 97 10.8 74 7.7 53 5.0 34
1700 927 0.5 8.0 55 6.0 41 3.9 27 2.4 17
1 8.5 59 6.7 46 4.4 30 2.7 19
R 11.2 77 7.8 54 5.1 35 3.1 21
1800 982 0.5 5.8 40 3.7 26 2.1 14 1.1 7.6
1 6.2 43 4.4 30 2.5 17 1.3 9.0
R 7.9 54 5.1 35 3.1 21 1.8 12
1900 1038 0.5 4.0 28 2.3 16 1.1 7.6
1 4.7 32 2.5 17 1.2 8.3 0.60 4.1
R 5.5 38 3.3 23 1.8 12 0.97 6.7
2000 1093 0.5 1.8 12 0.90 6.2
1 1.1 7.6
R 2.0 14 1.1 7.6 0.60 4.1
2100 1149 0.5 0.60 4.1 0.30 2.1
1 0.42 2.9
R 1.2 8.3 0.60 4.1 0.30 2.1

HR-120® (溶体化処理した薄板、限られたデータ)

温度 クリープ 下記時間で所定のクリープが生じる おおよその初期応力値:
100 h 1,000 h
°F °C % ksi MPa ksi MPa
1400 760 1 14.6 101 10.4 72
R 21.6 149 14.4 99
1500 816 1 11.5 79 8.8 61
R 14.9 103 10.4 72
1600 871 1 8.2 57 6.6 46
R 10.3 71 7.2 50
1700 927 1 6.0 41 4.2 29
R 7.0 48 4.3 30
1800 982 1 3.3 23 2.4 17
R 4.4 30 2.7 19

引張データ

平均引張データ、溶体化処理した薄板

試験温度 極限引張強さ 0.2% 耐力 伸び
°F °C ksi MPa ksi MPa %
RT RT 104.2 718 47.5 328 46.3
1000 538 80.0 552 28.3 195 53.6
1200 649 73.5 507 27.0 186 55.0
1400 760 57.4 396 26.4 182 48.0
1600 871 32.6 225 24.7 170 67.2
1800 982 17.1 118 13.2 91 74.7
2000 1093 8.8 61 6.4 44 56.1

RT= 室温

平均引張データ、溶体化処理した厚板

試験温度 極限引張強さ 0.2% 耐力 伸び 絞り
°F °C ksi MPa ksi MPa % %
RT RT 104.3 719 46.8 322 49.8 63.3
1000 538 80.4 554 26.9 186 58.7 57.7
1200 649 72.9 503 26.0 179 55.4 59.6
1400 760 59.8 412 25.6 177 51.6 65.6
1600 871 35.8 247 26.4 182 71.1 72.3
1800 892 18.6 128 14.5 100 83.6 77.4
2000 1093 9.6 66 7.4 51 84.1 69.4

RT= 室温

0.2%耐力の比較

温度 0.2% 耐力, ksi
°F HR-120® 800H RA330 600 601
70 46.8 35 42 41 35
1000 26.9
1200 26.0 16.9 21.5 30 25.4
1400 25.6 18.5 18.8 26 26.8
1600 26.4 18.5 15.9 11 19.2
1800 14.5 8.1 9 6 10.9
2000 7.4 3.3 3.1 est 5.1

硬度データ

溶体化処理した時の室温硬度

形態 硬度, HRB 代表的な ASTM 結晶粒度
薄板 88 3.5 - 5
厚板 87 0 - 5
84 0 - 4.5

HRB= ロックウェル硬さ “B”

熱安定性

条件 極限引張強度 0.2% 耐力 伸び 絞り
ksi MPa ksi MPa % %
溶体化処理 108.0 745 49.0 338 48.5 69
+ 1200°F/8,000 h 109.2 753 52.5 362 26.2 32.8
+ 1200°F/20,000 h 112.4 775 53.5 369 24.2 34
+ 1200°F/30,000 h 112.7 777 52.3 361 24.6 32.7
+ 1200°F/50,000 h 113.0 779 53.1 366 23.2 32.5
+1400°F/8,000 h 101.8 702 47.9 330 18.2 17.6
+1400°F/20,000 h 101.2 698 43.3 299 18.0 17.2
+1400°F/30,000 h 101.5 700 44.8 309 19.7 18.4
+1400°F/50,000 h 99.8 688 44.9 310 14.8* 10.8
+ 1600°F/8,000 h 101.0 696 44.7 308 22.6 22.6
+ 1600°F/20,000 h 96.9 668 40.9 282 19.4 17.9
+ 1600°F/30,000 h 96.7 667 40.3 278 22.0 19.5
+ 1600°F/50,000 h 94.3 650 39.8 274 20.1 18.2

*AGL(一様伸び)、小さくなる傾向がある; 他のデータは、4Dタイプ試験片の伸び

耐酸化性

静的酸化

HAYNES® HR-120® 合金は、酸化環境に対して良好な耐性を示し、2100 ℉ (1150 ℃)まで使用することができます。以下に示すのは、1600 ℉ (870 ℃)、 1800 ℉ (980 ℃)、 2000 ℉ (1090 ℃)および 2100 ℉ (1150 ℃) に 1008 時間曝した静的酸化試験の結果を比較したものです。

合金 1600°F (870°C) 1800°F (980°C) 2000°F (1090°C) 2100°F (1150°C)
メタルロス 平均酸化層厚さ メタルロス 平均酸化層厚さ メタルロス 平均酸化層厚さ メタルロス 平均酸化層厚さ
mils mm mils mm mils mm mils mm mils mm mils mm mils mm mils mm
HR‐120® 0.1 0.00 0.9 0.02 0.4 0.01 2.1 0.05 1.0 0.03 4.4 0.11 7.9 0.20 10.1 0.26
253MA 0.2 0.01 0.9 0.02 1.3 0.03 3.0 0.08 0.7 0.02 8.2 0.21 8.7 0.22 16.5 0.42
800HT 0.1 0.00 1.0 0.03 0.5 0.01 4.1 0.10 7.6 0.19 11.6 0.29 11.0 0.28 15.0 0.38
601 0.4 0.01 1.7 0.04 1.3 0.03 3.8 0.10 2.8 0.07 6.5 0.17
600 0.3 0.01 2.4 0.06 0.9 0.02 3.3 0.08 2.8 0.07 4.8 0.12
RA330 0.3 0.01 3.0 0.08 0.8 0.02 6.7 0.17
304SS 5.5 0.14 8.1 0.21 NA NA >19.6 >0.498 NA NA >19.5 >0.498
RA85H 0.5 0.01 8.3 0.21 3.0 0.08 26.0 0.66

動的酸化

バーナーリグ試験では、0.375 in x 2.5 in x 特定厚さ (9.5mm x 64mm x 特定厚さ) の複数の試料を回転する保持装置に取付け、No. 1燃料油:2、No. 2燃料油:1の混合油を約50:1の空燃比で燃焼させてできる燃焼ガス中に曝します。燃焼ガスの流速は、マッハ数が約0.3です。試料は30 分毎に自動的に燃焼ガス流から取り出され、ファンで外気温近くまで以下に冷却された後、燃焼ガス流中に戻されます。

合金 メタルロス 平均酸化層厚さ
mils µm mils µm
556® 3.9 99 6.8 173
HR-120® 6.3 160 8.4 213
RA 330 6.5 165 9.5 241
800H/800HT 8.9 226 13.7 348
310 SS 16.0 406 18.3 465
253MA 16.6 422 17.8 452

長期間の酸化

耐熱合金の厚板(0.25”) を360日間 (8,640 時間) 高温空気流中に曝露したときの酸化量。1か月に1回のサイクル。

合金 曝露期間 1600°F 1800°F 2000°F 2100°F
メタルロス 平均酸化層厚さ メタルロス 平均酸化層厚さ メタルロス 平均酸化層厚さ メタルロス 平均酸化層厚さ
h サイクル数 mils mm mils mm mils mm mils mm mils mm mils mm mils mm mils mm
214® 8640 12 0.1 0.00 0.2 0.01 0.0 0.00 0.0 0.00 0.0 0.00 0.0 0.00 0.0 0.00 0.0 0.00
230® 8640 12 0.2 0.01 1.4 0.04 0.1 0.00 2.5 0.06 3.4 0.09 11.0 0.28 28.5 0.72 34.4 0.87
HR-120® 8640 12 0.3 0.01 1.6 0.04 0.5 0.01 3.3 0.08 18.1 0.46 23.2 0.59 33.6 0.85 44.0 1.12
556® 8640 12 0.3 0.01 1.9 0.05 0.5 0.01 6.2 0.16 15.0 0.38 24.1 0.61
617 8640 12 0.3 0.01 1.6 0.04
800HT 8640 12 0.4 0.01 2.9 0.07

水蒸気試験

合金
1600ºF(871℃)で 1008時間 空気+10% H2O の中で1サイクル/週
1600ºF(871℃)で 1008時間 空気+20% H2O の中で1サイクル/週
1400ºF(760℃)で 1008時間 空気+10% H2O の中で1サイクル/週
メタルロス 平均 酸化層厚さ メタルロス 平均 酸化層厚さ メタルロス 平均 酸化層厚さ
mils mm mils mm mils mm mils mm mils mm mils mm
HR-120® 0.09 0.002 0.68 0.017 0.04 0.001 0.29 0.007 0.10 0.003 0.50 0.013
253MA 0.66 0.017 1.59 0.040 0.08 0.002 0.68 0.017
347SS 0.86 0.022 1.48 0.038 0.18 0.005 0.88 0.022 0.46 0.012 1.26 0.032
800HT 0.12 0.003 0.82 0.021

酸化試験の評価に使用した金属組織学的技法の模式図

耐浸炭性

HAYNES® HR-120® 合金は、浸炭に対して良好な 耐性を有しています。800℉(982℃)での浸炭試験の結果は、HR-120® 合金がステンレス鋼よりも優れていることを示しています。以下に、固体浸炭試験およびガス浸炭試験の両方の結果を示します。

耐硫化性の比較

独立した外部試験所も、硫化環境におけるHR-120®合金の優れた性能を検証しています。オランダの Petten Establishmentは、HR-120®合金が1290℉(700℃)の水素 + 7% 一酸化炭素+ 1.5% 水蒸気+ 0.6% 硫化水素中において、800H、347SS および 321SS 合金よりも著しく良好に機能することを発見しました。 HR-120® 合金は他の合金よりも桁違いに優れていることが判明しました。

高温腐食の比較

高温腐食は、溶融塩堆積物により加速された酸化あるいは硫酸腐食です。この形態の腐食は、ガスタービンおよび他の工業環境で見られます。HR-120® 合金の耐高温腐食性は、実験室でバーナーリグ試験を行って評価しました。バーナーリグ試験では、約1重量%の硫黄を含有するNo.2燃料油と空気を用いて試験環境を作りました。空気/燃料比は35対1に維持しました。試験は、1時間ごとに400℉(205℃)以下まで冷却する2分間の冷却サイクルを伴い、1650℉(900℃) で500時間実施しました。試験中、連続的に合成海塩溶液(ASTM D1141-52)を燃焼ゾーンに注入しました。以下の写真は、試験後の試験片の外観を示します。 253 MA、RA85H、 RA330®、および800H合金の試験片は、激しく腐食または部分的に破壊されました。一方、HR-120®合金試験片は依然として極めて良好な外観であり、ほとんど腐食を示していません。

1650℉ (899℃)で500時間曝露した合金に対する
バーナーリグ高温腐食データ

合金 曝露時間 燃料中の硫黄% 塩分 メタルロス 平均腐食深さ
h ppm mils mm mils mm
HR-120® 500 1 50 0.9 0.02 5.2 0.13
RA330 500 1 50 1.4 0.04 5.8 0.15
800H 500 1 50 1.0 0.03 10.3 0.26
253MA 500 1 50 >25 >0.64 >25 >0.64
RA85H 500 1 50 >25 >0.64 >25 >0.64

物理的特性

物理的特性 英国単位 メートル単位
密度 RT
0.291 lb/in.3
RT
8.07 g/cm.3
融点 2375°F - 1300°C -
電気抵抗 RT 41.4 µohm.in RT 105.2 µohm.cm
200°F 42.4 µohm.in 100°C 107.8 µohm.cm
400°F 44.4 µohm.in 200°C 112.5 µohm.cm
600°F 45.4 µohm.in 300°C 114.9 µohm.cm
800°F 46.3 µohm.in 400°C 116.7 µohm.cm
1000°F 47.3 µohm.in 500°C 119.3 µohm.cm
1200°F 48.2 µohm.in 600°C 121.4 µohm.cm
1400°F 48.8 µohm.in 700°C 123.1 µohm.cm
1600°F 49.4 µohm.in 800°C 124.5 µohm.cm
1800°F 50.0 µohm.in 900°C 125.7 µohm.cm
2000°F 50.3 µohm.in 1000°C 126.6 µohm.cm
2200°F 50.7 µohm.in 1100°C 127.8 µohm.cm
- - 1200°C 128.7 µohm.cm
温度拡散率 RT
4.7 x 10-3 in2/s
RT
30.4 x 10-3 cm2/s
200°F
5.0 x 10-3 in2/s
100°C
32.4 x 10-3 cm2/s
400°F
5.4 x 10-3 in2/s
200°C
34.8 x 10-3 cm2/s
600°F
5.8 x 10-3 in2/s
300°C
37.2 x 10-3 cm2/s
800°F
6.3 x 10-3 in2/s
400°C
39.7 x 10-3 cm2/s
1000°F
6.7 x 10-3 in2/s
500°C
42.2 x 10-3 cm2/s
1200°F
7.1 x 10-3 in2/s
600°C
44.7 x 10-3 cm2/s
1400°F
7.4 x 10-3 in2/s
700°C
46.9 x 10-3 cm2/s
1600°F
7.5 x 10-3 in2/s
800°C
48.1 x 10-3 cm2/s
1800°F
7.8 x 10-3 in2/s
900°C
48.8 x 10-3 cm2/s
2000°F
78.2 x 10-3 in2/s
1000°C
50.7 x 10-3 cm2/s
2200°F
8.6 x 10-3 in2/s
1100°C
52.9 x 10-3 cm2/s
- - 1200°C
54.5 x 10-3 cm2/s
熱伝導率 RT
78 Btu.in/h.ft2.°F
RT 11.4 W/m-°C
200°F
84 Btu.in/h.ft2.°F
100°C 12.7 W/m-°C
400°F
96 Btu.in/h.ft2.°F
200°C 14.1 W/m-°C
600°F
108 Btu.in/h.ft2.°F
300°C 15.4 W/m-°C
800°F
121 Btu.in/h.ft2.°F
400°C 17.1 W/m-°C
1000°F
134 Btu.in/h.ft2.°F
500°C 18.7 W/m-°C
1200°F
150 Btu.in/h.ft2.°F
600°C 21.0 W/m-°C
1400°F
168 Btu.in/h.ft2.°F
700°C 23.3 W/m-°C
1600°F
180 Btu.in/h.ft2.°F
800°C 24.9 W/m-°C
1800°F
191 Btu.in/h.ft2.°F
900°C 26.2 W/m-°C
2000°F
205 Btu.in/h.ft2.°F
1000°C 28.0 W/m-°C
2200°F
216 Btu.in/h.ft2.°F
1100°C 29.6 W/m-°C
比熱 RT 0.112 Btu/lb.°F RT 467 J/kg-°C
200°F 0.116 Btu/lb.°F 100°C 483 J/kg-°C
400°F 0.121 Btu/lb.°F 200°C 500 J/kg-°C
600°F 0.125 Btu/lb.°F 300°C 522 J/kg-°C
800°F 0.130 Btu/lb.°F 400°C 531 J/kg-°C
1000°F 0.135 Btu/lb.°F 500°C 558 J/kg-°C
1200°F 0.144 Btu/lb.°F 600°C 607 J/kg-°C
1400°F 0.152 Btu/lb.°F 700°C 647 J/kg-°C
1600°F 0.159 Btu/lb.°F 800°C 655 J/kg-°C
1800°F 0.164 Btu/lb.°F 900°C 660 J/kg-°C
2000°F 0.167 Btu/lb.°F 1000°C 663 J/kg-°C
2200°F 0.169 Btu/lb.°F 1100°C 667 J/kg-°C
- - 1200°C 671 J/kg-°C
平均熱膨張係数 78-200°F 7.95 µin/in-°F 25-100°C 14.3 µm/m-°C
78-400°F 8.29 µin/in-°F 25-200°C 14.9 µm/m-°C
78-600°F 8.56 µin/in-°F 25-300°C 15.3 µm/m-°C
78-800°F 8.80 µin/in-°F 25-400°C 15.8 µm/m-°C
78-1000°F 8.98 µin/in-°F 25-500°C 16.1 µm/m-°C
78-1200°F 9.24 µin/in-°F 25-600°C 16.4 µm/m-°C
78-1400°F 9.52 µin/in-°F 25-700°C 16.9 µm/m-°C
78-1600°F 9.72 µin/in-°F 25-800°C 17.3 µm/m-°C
78-1800°F 9.87 µin/in-°F 25-900°C 17.6 µm/m-°C
- - 25-1000°C 17.8 µm/m-°C
動弾性率 RT
28.7 x 106 psi
RT 198 GPa
200°F
28.2 x 106 psi
100°C 194 GPa
400°F
27.0 x 106 psi
200°C 187 GPa
600°F
25.9 x 106 psi
300°C 179 GPa
800°F
24.7 x 106 psi
400°C 172 GPa
1000°F
23.7 x 106 psi
500°C 165 GPa
1200°F
22.5 x 106 psi
600°C 158 GPa
1400°F
21.4 x 106 psi
700°C 151 GPa
1600°F
20.2 x 106 psi
800°C 143 GPa
1800°F
18.9 x 106 psi
900°C 136 GPa
2000°F
17.3 x 106 psi
1000°C 129 GPa
動せん断弾性率 RT
11.0 x 106 psi
RT 76 GPa
200°F
10.7 x 106 psi
100°C 74 GPa
400°F
10.3 x 106 psi
200°C 71 GPa
600°F
9.8 x 106 psi
300°C 68 GPa
800°F
9.3 x 106 psi
400°C 65 GPa
1000°F
8.9 x 106 psi
500°C 62 GPa
1200°F
8.4 x 106 psi
600°C 59 GPa
1400°F
8.0 x 106 psi
700°C 56 GPa
1600°F
7.5 x 106 psi
800°C 53 GPa
1800°F
7.0 x 106 psi
900°C 50 GPa
2000°F
6.3 x 106 psi
1000°C 47 GPa
ポアソン比 RT 0.31 RT 0.31
200°F 0.31 100°C 0.31
400°F 0.32 200°C 0.32
600°F 0.32 300°C 0.32
800°F 0.33 400°C 0.32
1000°F 0.33 500°C 0.33
1200°F 0.34 600°C 0.33
1400°F 0.34 700°C 0.34
1600°F 0.35 800°C 0.34
1800°F 0.36 900°C 0.35
2000°F 0.37 1000°C 0.36

RT=室温

溶接

HAYNES® HR-120® 合金は、ガスタングステンアーク溶接(GTAW)、ガスメタルアーク溶接(GMAW)、シールドメタルアーク溶接(SMAW)、および抵抗溶接によって容易に溶接できます。サブマージアーク溶接(SAW)は、このプロセスには母材への入熱量が大きく、溶接部の冷却が遅いという特徴あるため、推奨できません。これらの要因は溶接による拘束を増加させ、割れを促進する可能性があります。

母材の準備

溶接作業の前に、溶接面および隣接する領域を適切な溶剤により完全に清浄にしなければなりません。潤滑剤、油、切削油、クレヨンの跡、機械加工溶剤、腐食生成物、塗料、スケール、染色浸透溶液、およびその他の異物は完全に除去しなければなりません。溶接する場合、合金は溶体化処理された状態にあることが好ましいですが、必ずしも必要ではありません。

溶加金属の選定

HR-120® 合金の接合には、HAYNES® 556® 溶加金属(AMS 5831, AWS A5.9 ER3556) およびMULTIMET® 被覆アーク溶接棒(AMS 5794) を推奨します。HR-120® 合金とステンレス合金を接合するような、異種母材金属の接合にも、HAYNES® 556® 溶加金属およびMULTIMET® 被覆アーク溶接棒を推奨します。更なる情報が必用な場合は、”Welding and Fabrication(溶接および加工)”のパンフレットをご覧ください。

予熱、パス間温度、および溶接後の熱処理

予熱は必要ありません。 予熱は一般的に室温(典型的な作業場の環境条件)として規定されています。パス間温度は200℉(93℃)以下に保たなければなりません。汚染物質が混入することがないのであれば、必要に応じて溶接パス間に補助冷却手段を使用することができます。溶接後の熱処理は、通常、HR-120® 合金には必要ありません。更なる情報が必用な場合は、”溶接および加工”のパンフレットの熱処理の項を参照してください。

標準溶接パラメータ

GTAW、GMAW、SMAW溶接に関する詳細は、”溶接および加工”のパンフレットをご覧ください。 典型的な溶接作業に対するガイドラインとして、標準溶接パラメータを提供しています。これらのパラメータは、当社の実験室で使用されている溶接条件に基づいています。

溶接金属の引張特性

全溶接金属(AWM)の引張特性

試験温度 0.2% 耐力 極限引張強度 伸び
°F °C ksi MPa ksi MPa %
RT RT 77.2 530 115.4 795 37
1200 650 53.3 380 81.0 560 39
1400 760 49.5 340 66.3 455 26
1600 870 36.8 255 40.2 270 34
1800 980 23.6 165 24.0 165 30

RT= 室温

横方向引張試験, HR-120® 母材金属を Haynes 556® 溶加材で溶接

温度 0.5 インチ(12.7 mm)厚板 0.125 インチ(3.175 mm)薄板
UTS(極限引張強度) UTS(極限引張強度)
°F °C ksi MPa psi MPa
RT RT 106 731 104 717
200 93 97 666 97 665
300 149 91 625 92 632
400 204 87 600 89 612
500 260 86 595 78 540
600 316 85 589 83 571
700 371 84 576 79 547
800 427 84 581 83 570
900 482 82 568 82 564
1000 538 79 544 80 549
1100 593 75 516 77 530
1200 649 71 490 74 507
1300 704 68 471 66 455
1400 760 60 413 55 382
1500 816 47 327 45 312
1600 871 35 241 33 226
1700 927 27 184 26 176
1800 982 20 136 25 174
1900 1038 15 102 16 110
2000 1093 12 84 9 64

RT=室温

横方向引張試験, HR-120® 厚板をHaynes 556® 溶加材で溶接

温度 1 インチ(25.4 mm)厚板 0.5 インチ(12.7 mm)厚板
UTS(極限引張強度) UTS(極限引張強度)
°F °C ksi MPa ksi MPa
RT RT 110 762 106 731
200 93 102 703 96 661
300 149 96 665 91 629
400 204 93 641 88 609
500 260 90 622 86 590
600 316 89 611 84 582
700 371 89 612 82 564
800 427 89 611 82 563
900 482 87 602 82 568
1000 538 78 538 78 534
1100 593 79 545 75 519
1200 649 75 515 72 497
1300 704 72 497 68 471
1400 760 64 439 60 412
1500 816 53 362 48 329
1600 871 40 279 36 247
1700 927 31 215 27 188
1800 982 24 166 20 141
1900 1038 18 123 15 106
2000 1093 12 84 11 74

RT=室温

HR-120® 厚板および横方向溶接のシャルピー衝撃試験
Haynes 556® で溶接した 0.5″(12.7 mm)厚板

条件 エネルギ
ft-lb J
母材 182 247
シナジックGMAW 溶接中央部 155 211
シナジックGMAW 熱影響部 147 199

拘束された厚さ1/2インチ(12.7mm)のHR-120®厚板は、556®溶接ワイヤとMULTIMET®被覆アーク溶接棒を使用して正常に接合されました。以下の結果は、試験条件下で溶接性の問題に関連した高温割れおよび微小割れがないことを示しています。

溶接プロセス 溶接材 高温割れ 曲げ半径:2T のガイド曲げ試験
フェイス サイド
GTAW 556® 溶加金属 なし 合格 合格
GMAW 556® 溶加金属 なし 合格 合格
SMAW MULTIMET® 溶接棒 なし 合格 合格

横方向溶接試験片の室温引張強さ

溶接プロセス 溶接材 引張強さ 破断位置
- - ksi MPa -
GTAW 556® 溶加金属 111.0 765 HR-120® 母材金属
GMAW 556® 溶加金属 109.4 755 HR-120® 母材金属
SMAW MULTIMET® 溶接棒 109.7 755 HR-120® 母材金属

機械加工および研削

HAYNES® HR-120® 合金は、従来の技術を使用して容易に機械加工できます。 一般的には、300 シリーズのオーステナイト系ステンレス鋼で使用されているのと同じ手法が用いられます。最適な結果を得るためには、機械加工パラメータに若干の調整が必要な場合があります。超硬切削工具を使用することによって機械加工速度を大幅に向上させることもできますが、高速度鋼工具は満足できるものであることが判明しています。一般的に言えることは、HAYNES® HR-120® 合金の研削作業作は、300シリーズのステンレス鋼と同等と考えられることです。他の合金と同様に、厳しい公差が要求される場合は、研削が推奨されます。機械加工中に考慮する必要がある、基本的な  “行うべきこと” と  “行ってはならないこと” は次のとおりです:

行うべきこと:

  1. 可能であれば、頑丈で必要とされるよりも大きなパワーの機械加工工具を使用すること。
  2. 加工品および工具は強固に保持すること。加えて、工具のオーバーハングは最小限にすること。
  3. 工具は常に鋭利であることを確認すること。必要以上にではなく、定期的に鋭利な工具に交換すること。刃先、特に使い捨てインサートは、消耗品であることを忘れないこと。工具がどれくらい長く持つかを証明しようとしないこと。安い工具コストのために高い機械加工時間を使わないこと。
  4. ほとんどの機械加工作業には、すくい角が正の工具を使用すること。すくい角が負の工具は、断続切削や太い幹部の除去に使用することができる。
  5. 積極的な切削動作を維持するため、大きくて一定した送りを使用すること。 切削中に送りが減速して工具が滞留すると、加工硬化が発生し、工具寿命が低下して厳密な公差の達成が不可能になる。
  6. チャタリングやグレージングなどが生じる条件を避けること。これらは、表面の加工硬化を引き起こし、その後の機械加工を困難にする可能性がある。
  7. 最高品質のスルホ塩素化水溶性オイルまたは極圧添加剤を含んだ水ベースの化学エマルジョンオイルで加工物を浸すこと。これらのオイルは、製造元の推奨に従って希釈すること。
  8. 穴あけおよびタップ立てには、重加工用のスルホ塩化オイルを使用すること。特殊なタッピングオイルも使用できる。
  9. 乾式切削の際には、エアジェットを工具に向けて使用すること。これにより、工具寿命が大幅に向上する。

行ってはならないこと:

1. 可能であれば断続的に切削しないこと。 これは表面を硬化させる傾向があり、その後の切断をより困難にする。

械加工の詳細な情報

ターニング、ボーリングおよびフェーシング

以下の表は、通常のターニング加工の典型的な値の範囲を表しています。 切込深さ(特に粗加工の場合)は、相対的に低い送り速度では非常に大きくなります。これらパラメータは装置および部品に依存します。大きな切込深さと高切削速度は、大きな剛性部品の上で頑丈で過大なパワーの装置を使用する場合にのみ推奨されます。

条件 粗加工 仕上げ加工
切込深さ 0.125-0.250 in. 0.020-0.040 in.
送り速度 0.008-0.010 ipr 0.006-0.008 ipr
切削速度-高速度鋼 30-50 sfpm 40-60 sfpm
切削速度-超硬 100-170 sfpm 140-180 sfpm

穴あけ

通常、標準の高速度鋼ドリルビットが使用されます。3/8 “より大きいドリルビットの場合、ウェブを薄くすると推力が減少し、チップ制御を助ける場合があります。以下は、さまざまな直径のドリルに対する回転速度と送り速度の推奨値です。

直径 回転速度 送り速度
1/8 in 250 RPM (max) 0.002 inch/rev.
1/4 in 250 RPM (max) 0.003 inch/rev.
1/2 in 250 RPM 0.005 inch/rev.
1 in 150 RPM 0.011 inch/rev.
1-1/2 in 100 RPM 0.013 inch/rev.
2 in 75 RPM 0.016 inch/rev.

(直径 1/2 インチよりも大きい)その他の直径 に対しては、スピンドル速度は次式により計算することができます: RPM = 150/直径 (インチ)。これは、結果的に切削速度が約 40 sfpm になります。ドリル直径が 1/2 インチよりも小さい場合は、切削速度は、本質的に 40 sfpm 以下にする必要があります。

リーマ通し

高速度鋼の標準溝付きリーマが一般に使用されます。1/2インチよりも大きい直径に対しては、切削速度は約 20-25 sfpm でなければなりません。(直径が1/2インチ以下の)小さな直径のリーマに対しては、切削速度を本質的に遅くしなければなりません。送り速度は直径に依って、0.002 ~0.006 in/rev. の範囲になります。超硬チップのリーマを使用する場合は、直径が1/2インチよりも大きいリーマに対しては、切削速度を 70 sfpm まで増加させることができます。チャタリングが生じる場合は、切削速度を遅くしてください。

タップ立て

HAYNES® HR-120® 合金は、316ステンレス鋼で使用されているのと同じ工具および条件を使用してタップ立てができます。 高速度鋼のタップは良好に働きます。切削速度は、直径が 1/2 インチよりも大きいタップの場合、20 sfpm まで上げることができます。(直径が 1/2 インチ以下)の小さい直径のタップの場合、切削速度は本質的に遅くしなければなりません。

この合金は強度が高いため、ねじの引っかかりを減らすことができます。 一般的に、60〜75%のねじの引っかかりは許容されると考えられます。ねじの引っかかりは設計パラメータと考えられるため、設計エンジニアに任せる必要があります。一般的に言えることは、75%のねじの引っかかりは低強度材に対しては一般的ですが、高強度合金では工具摩耗が増加して破損する可能性があります。ねじのひっかかりを増やしても、これらの合金における保持強度を増加させることはありません。

ミーリング

切削動作が断続的であるという性質上、優れた衝撃強さを有する高速度鋼のカッターが推奨されます。送り速度が 0.002~0.005 in/tooth で、30~40 sfpm の切削速度が一般的に推奨されます。 超硬カッターを使用する場合は、60~80 sfpm の切削速度が可能です。

用途

比較データ

機械的特性* HR-120® 214® 230® 556® X 600 601 RA330 253MA 800H 304 SS 310 SS 316 SS
アニール温度 °F 2250 2000 2250 2150 2150 2050 2100 2050 2000 2100 2000 2150 2000
代表的な ASTM 結晶サイズ 3 – 6 3 – 5 5 – 6 5 – 6 5 – 6 2 – 4 2 – 4 4 – 6 3 – 6 2 – 4 2 – 5 3 – 4 5 – 7
極限引張強度, ksi 70°F 104.3 138.9 125.4 116.4 107.5 96.0 102.0 85.0 104.0 82.0 85.0 82.7 103.9
1200°F 72.9 114.9 97.7 83.1 78.5 65.0 74.0 55.7 64.6 59.0 43.0 54.0 60.5
1400°F 59.8 79.4 87.7 68.5 66.6 38.0 43.0 34.0 49.8 39.0 2736.0 35.1 39.0
1600°F 35.8 66.4 63.1 49.3 49.6 20.0 22.0 18.7 30.8 21.0 17.5 19.1 24.6
1800°F 18.6 16.7 35.2 30.7 31.1 11.0 13.0 10.7 11.0 **7.4 10.5 14.0
2000°F 9.6 9.0 19.5 16.1 16.5 (5.1) 6.5 5.0 4.3 7.1
2200°F 5.0 9.4 **5.2
0.2% 耐力, ksi 70°F 46.8 82.2 57.4 54.6 49.4 41.0 35.0 42.0 50.8 35.0 27.9 35.1 36.7
1200°F 26.0 75.9 39.5 30.6 30.3 30.0 25.4 21.5 24.1 16.9 11.0 20.7 20.5
1400°F 25.6 73.6 42.5 29.3 31.0 26.0 26.8 18.8 22.4 18.5 10.5 19.3 17.9
1600°F 26.4 50.4 37.3 27.9 28.4 11.0 19.2 15.9 18.1 18.5 7.4 12.2 10.6
1800°F 14.5 8.4 21.1 18.5 17.9 6.0 10.9 9.0 8.1 6.4
2000°F 7.4 4.2 10.8 8.7 9.1 (3.1) 5.1 3.3 3.1
2200°F 1.4 4.3 **2.0
引張伸び, % 70°F 50 43 50 51 53 45 50 45 51 49 61 54 59
1200°F 55 33 55 57 64 49 46 51 44 38 37 21 40
1400°F 52 23 53 53 58 70 72 65 44 43 31 19 49
1600°F 71 34 65 69 75 80 90 69 87 35 28 59
1800°F 84 86 83 84 95 115 100 74 100 **38 24 41
2000°F 84 89 83 95 98 (120) 120 108 85
2200°F 92 109 121
1,000時間クリープ 破断応力, ksi 1200°F 38.0 42.5 38.0 34.0 20.0 28.0 23.0 23.8 14.1 17.0 20.5
1400°F 17.0 25.0 20.0 17.5 15.0 8.1 9.8 7.0 9.2 9.8 7.4 7.4 8.8
1600°F 8.0 8.9 9.5 7.5 6.0 3.5 4.4 3.1 4.4 4.8 3.0 3.3 3.4
1800°F 3.5 1.8 3.0 3.0 2.4 1.8 2.2 1.3 1.9 1.9 1.2 1.4 1.3
2000°F 0.8 0.9 **1.0 **0.8 (0.9) 1.0 0.7 1.0

( ) 推定値
*製造者の実験室データまたは公開データ
**限られたデータ
物理的特性* HR-120® 214®