Hastelloy C-276
Hastelloy C-276の概要
Hastelloy C-276は、極めて過酷な化学環境での使用を目的に設計された耐食性ニッケル‐モリブデン‐クロム合金です。強力な酸化性物質、還元性物質、有機酸・無機酸のいずれに対しても優れた耐食性を示し、とくに塩酸、硫酸、湿塩素（wet chlorine）環境で高い実績があります。さらに低炭素設計により、溶接時の粒界析出リスクを抑え、溶接構造物における耐食性の低下を最小化します。
Hastelloy C-276は、排ガス洗浄装置（スクラバー）、熱交換器、公害防止設備など、厳しい腐食条件で稼働するCNC加工部品に広く使用されています。熱的安定性、耐食性、機械的強度のバランスに優れ、化学プロセスおよび海洋分野でトップクラスの材料として評価されています。
Hastelloy C-276の化学的・物理的・機械的特性
Hastelloy C-276（UNS N10276 / ASTM B575 / B619 / B622 / B626）は、高腐食性媒体において構造的・化学的安定性を維持できる汎用性の高い超合金です。
化学成分（代表値）
元素 | 組成範囲（wt.%） | 主な役割 |
|---|---|---|
ニッケル（Ni） | 残部（≥57.0） | 耐食性と強度を担うベース金属 |
モリブデン（Mo） | 15.0–17.0 | 還元性酸・孔食に対する耐性を強化 |
クロム（Cr） | 14.5–16.5 | 不動態皮膜形成により酸化性環境に耐性 |
鉄（Fe） | 4.0–7.0 | 機械的特性を補強 |
タングステン（W） | 3.0–4.5 | 局部腐食耐性を向上 |
コバルト（Co） | ≤2.5 | 微量添加元素 |
炭素（C） | ≤0.01 | 溶接部での炭化物析出を抑制 |
マンガン（Mn） | ≤1.0 | 熱間加工性を改善 |
ケイ素（Si） | ≤0.08 | 粒界腐食リスクを低減 |
硫黄（S） | ≤0.03 | 加工時の割れ感受性を抑えるため管理 |
バナジウム（V） | ≤0.35 | 組織安定性の向上 |
物理特性
特性 | 代表値（典型） | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 8.89 g/cm³ | ASTM B311 |
融解温度範囲 | 1325–1370°C | ASTM E1268 |
熱伝導率 | 10.5 W/m·K（100°C） | ASTM E1225 |
電気抵抗率 | 1.20 µΩ·m（20°C） | ASTM B193 |
熱膨張係数 | 11.2 µm/m·°C（20–300°C） | ASTM E228 |
比熱容量 | 420 J/kg·K（20°C） | ASTM E1269 |
ヤング率（弾性率） | 205 GPa（20°C） | ASTM E111 |
機械的特性（焼なまし状態）
特性 | 代表値（典型） | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 760–825 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 280–355 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥40%（標点距離 25mm） | ASTM E8/E8M |
硬さ | 190–230 HB | ASTM E10 |
衝撃靭性 | 低温域～高温域まで広範囲で良好 | ASTM E23 |
Hastelloy C-276の主な特長
優れた耐酸性：沸騰塩酸（最大37%）、硫酸、蟻酸混合系などで腐食速度<0.02 mm/年レベルの耐性が期待されます。
溶接性：低C・低Si設計により、溶接時やPWHT後の鋭敏化・粒界腐食を抑えます。
熱的・酸化安定性：酸化性および硫黄含有雰囲気中で、連続使用温度として最大1040°Cまで耐えるとされます。
精密加工適性：適切な工具と冷却戦略により、±0.01 mm級公差およびRa 0.8 µm未満の面粗さを狙えます。
Hastelloy C-276のCNC加工における課題と解決策
加工上の課題
加工硬化
高Mo含有により、浅い切込みや断続切削で加工硬化が進みやすく、工具摩耗が増加します。
熱の蓄積
低い熱伝導率のため熱が刃先に集中し、無被膜工具では逃げ面摩耗や刃先欠けが起きやすくなります。
粘着性
高圧クーラントや鏡面性の高い工具面がないと、構成刃先（BUE）が発生し、面粗さ悪化や寸法不良につながります。
最適化された加工戦略
工具選定
項目 | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
工具材質 | 超硬（K20–K30）またはセラミックインサート | 高温域での耐摩耗性 |
コーティング | AlTiNまたはAlCrNのPVD（3–5 µm） | 耐熱性と切りくず排出性を向上 |
形状 | 正すくい（8–12°）、刃先R（ホーニング）0.02–0.05 mm | 切削抵抗と加工硬化を抑制 |
切削条件（ISO 3685）
加工 | 速度（m/min） | 送り（mm/rev） | 切込み（DOC）（mm） | クーラント圧（bar） |
|---|---|---|---|---|
荒加工 | 12–18 | 0.20–0.30 | 2.0–3.5 | 100–120 |
仕上げ加工 | 20–30 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
加工済みHastelloy C-276部品の表面処理
熱間等方圧加圧（HIP）
HIP（1150°C、100–200 MPa）により収縮巣を除去し、疲労耐性を≥20%向上させます。
熱処理
熱処理は、1120–1175°Cでの溶体化処理後に急冷し、二次相の生成を抑制します。
超合金溶接
超合金溶接ではERNiCrMo-4溶加材を用い、層間温度を<150°Cに管理することで、耐食性を確保した溶接金属を得ます。
遮熱コーティング（TBC）
TBCコーティングは、900–1050°Cかつ酸性／SO₂リッチ環境に曝される部品に対し、断熱保護を提供します。
放電加工（EDM）
EDMは、±0.005 mm級公差とRa <0.6 µmを狙った微細形状加工に適しています。
深穴加工（Deep Hole Drilling）
深穴加工は、反応器配管や化学プロセスマニホールドに必要なL/D >30:1の高精度穴あけを可能にします。
材料試験・分析
材料試験には、G28およびA262腐食試験、機械特性確認（E8、E18）、金属組織評価が含まれます。
Hastelloy C-276部品の産業用途
化学プロセス
酸化性・還元性が混在する酸環境向けの熱交換器、スクラバーシステム、蒸解装置。
排煙脱硫（FGD）
湿塩素ガスや酸性凝縮液に曝されるダクト、ファン、吸収塔（高温条件を含む）。
海洋工学
生物付着や海水腐食に強いバルブ部品、ポンプハウジング、海洋ライザー管。
廃液・廃棄物処理
有機物を含む硝酸・塩酸・硫酸混合系を扱う圧力容器、攪拌機。
