高温特殊金属の定義

金属は温度が上昇すると、強度と耐酸化性が低下する傾向があります。金属が高温で効果的に機能するためには、強度、耐クリープ性、耐食性、およびその他の物理的および機械的特性を保持できなければなりませんが、これを達成できるのは特定の種類の金属だけです。ハステロイやインコネルなど、これらの高温特殊金属の多くは、ニッケルやその他の元素の独自の超合金です。

幸いなことに、非常に高温のアプリケーション向けに金属または合金を選択する場合、さまざまな選択肢があります。極端な温度での用途に最も有用な高温特殊金属および合金の内訳を次に示します。

中高温特殊金属

どの高温特殊金属を選択するかは、アプリケーションの温度によって異なります。 304L などの一部の低炭素ステンレス鋼は、約 1,400°F までの温度で使用できます。ただし、鋼の強度と耐酸化性は高温で急速に低下し始めます。

インバーは、さまざまな温度範囲での熱膨張に耐える能力で知られる鉄-ニッケル合金です。たとえば、インバー 36 は、約 600°F までほぼ一定の寸法を維持します。高温に耐えることができますが、その範囲を超えると有用な特性が失われ始めるため、真の高温特殊金属ではありません.

モネルは、まともな耐熱性を備えた別の特殊合金です。モネル 400 は 900°F までの温度で使用できるため、多くの適度に高温の用途、特に製油所の部品のように高い耐食性を必要とする過酷な条件の用途に適しています。

チタンはどうですか？チタンとその合金は、最大使用温度が約 900°F で、中～高温の特殊金属としても優れています。チタン合金は、耐熱性が不可欠な航空機、ミサイル、ロケットで一般的に使用されています。

真の高温特殊金属

インバー、モネル、チタン、さらにはステンレス鋼でさえも、中程度の高温の多くの用途に最適な選択肢となりますが、温度要件がより高い場合は、真の高温特殊金属が必要になります。幸いなことに、使用温度が非常に高い金属や合金にはいくつかのオプションがあります。

以下では、世界で最も耐熱性の高い 4 つの金属と合金、インコネル、ハステロイ、モリブデン、タングステンについて見ていきます。

インコネル

インコネルは、一連のニッケルベースの高温特殊金属に対する Special Metals Corporation の登録商標です。一部のインコネル合金は、2,000°F までの温度で強度を維持できます。

インコネルは、極低温および極高温にわたって優れた耐食性、耐酸化性、および機械的特性を備えています。これらの特性により、インコネルはエネルギーおよび化学処理産業の多くのコンポーネントに役立ちます.

ハステロイ

ハステロイは、高温での優れた耐食性と耐酸化性を備えた一連の耐熱性超合金のヘインズ インターナショナルの登録商標です。合金元素としてモリブデンを添加することで、高温性能が向上し、優れた成形性と溶接性が得られます。一部のハステロイ合金は、最大使用温度が 2,200°F に達します。

モリブデン

モリブデンは、非常に高い温度での優れた強度と安定性を備えた、豊富で費用対効果の高い金属です。鋼、鋳鉄、超合金の合金元素として最も一般的に使用され、強度、導電率、および腐食、摩耗、熱に対する耐性を向上させます。モリブデンは軍事および防衛産業でよく使用されます。

タングステン

タングステンは、信じられないほど硬く、密度が高く、耐熱性のある金属元素です。その融点は華氏 6,200 度で、遊離元素の中で最高です。モリブデンと同様に、タングステンは高速度鋼やハステロイなどの非常に硬く高温の特殊金属を作るための合金元素としてよく使用されます。タングステンは熱膨張係数が低く、融点が高いため、電灯のフィラメント、炉の部品、ロケット ノズルなどの用途に最適です。

タングステンは 3,500 ～ 4,500°F の動作温度に安全に耐えることができ、他のどの金属よりも高温です。その驚くほど高い融点と使用温度範囲により、多くの場合、この範囲でのアプリケーション温度に適した唯一の選択肢となります.

高温特殊金属の特性

以下の表は、上記で説明した高温特殊金属、それらの最大推奨使用温度、およびそれらの融点をまとめたものです。

素材	最高サービス温度 (°F)	融点 (°F)
インバー 36	600-800	2,600
CP チタン	600	3,000
チタン合金	900	2,800～3,000
モネル 400	900	2,400
インコネル 625	2,000	2,350～2,450
ハステロイ	1,800～2,200	2,300
モリブデン	3,200	4,750
タングステン	3,500～4,500	6,200

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