Hastelloy G-30
Hastelloy G-30の概要
Hastelloy G-30は、硝酸・リン酸などの酸化性酸、および強酸＋酸化性塩（酸化剤）を含む複合環境に対して耐食性を強化したニッケル基耐食合金です。Hastelloy Gの改良材として開発され、熱安定性の向上と、より広い腐食環境への適用範囲を実現しています。主要合金元素であるクロム、鉄、コバルト、銅の最適化により、複雑な化学プロセス条件下での性能を高めています。
G-30は、肥料製造設備、酸洗（ピックリング）工程、強力な酸化剤と鉱酸を含むプロセス流体に曝されるCNC加工部品で特に好まれます。優れた成形性、機械的強度、耐食性を兼ね備え、過酷なサービス条件で使用される高精度コンポーネントに適した材料です。
Hastelloy G-30の化学的・物理的・機械的特性
Hastelloy G-30（UNS N06030 / ASTM B582 / B619 / B622 / B626）は、酸化性の強い酸性環境における耐食性を最大化するよう設計されており、Gやその他の高Cr合金に対して有意な性能向上を提供します。
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（≥43.0） | 耐食性の基盤となる母材元素 |
クロム（Cr） | 28.0–31.5 | 硝酸・硫酸など酸化性環境への耐性を付与 |
鉄（Fe） | 13.0–17.0 | 構造強度を向上 |
コバルト（Co） | 1.0–5.0 | 酸性塩化物環境での耐食性を補強 |
モリブデン（Mo） | 4.0–6.0 | 局部腐食（孔食・すき間腐食）への耐性を向上 |
銅（Cu） | 0.5–2.4 | リン酸・硫酸に対する耐性を向上 |
タングステン（W） | ≤1.5 | 孔食耐性を補助 |
マンガン（Mn） | ≤1.5 | 熱間加工性をサポート |
ケイ素（Si） | ≤0.8 | 粒界腐食を抑制 |
炭素（C） | ≤0.03 | 溶接時の炭化物析出を抑制 |
硫黄（S） | ≤0.02 | 加工時の高温割れリスク低減のため管理 |
物理特性
特性 | 代表値（典型） | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 8.22 g/cm³ | ASTM B311 |
融解温度範囲 | 1355–1410°C | ASTM E1268 |
熱伝導率 | 10.0 W/m·K（100°C） | ASTM E1225 |
電気抵抗率 | 1.18 µΩ·m（20°C） | ASTM B193 |
熱膨張係数 | 12.0 µm/m·°C（20–300°C） | ASTM E228 |
比熱容量 | 400 J/kg·K（20°C） | ASTM E1269 |
ヤング率（弾性率） | 200 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 | 655–760 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 275–345 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥35%（標点距離 25mm） | ASTM E8/E8M |
硬さ | 180–220 HB | ASTM E10 |
衝撃靭性 | 低温域および常温域で高い延性を維持 | ASTM E23 |
Hastelloy G-30の主な特長
酸化性酸に対する優れた耐性：65%硝酸、75%硫酸、ならびに塩化第二鉄・塩化第二銅などの酸化性塩を含む混酸系に耐性を示します。
熱的・組織的安定性：500–900°Cの長時間熱暴露後でも粒界腐食に対する耐性を維持しやすい設計です。
成形性・溶接性の強化：精密CNC加工、溶接、成形に適し、炭化物による鋭敏化や粒界攻撃を最小化します。
腐食性能：ASTM G31浸漬試験に基づき、75%リン酸で腐食速度<0.015 mm/年、硝酸＋塩化物の混酸流で<0.02 mm/年レベルの実績が期待されます。
Hastelloy G-30のCNC加工における課題と解決策
加工上の課題
中程度の加工硬化
C系Hastelloyほど深刻ではないものの、G-30も表面硬化が発生し、工具寿命や面品位に影響する可能性があります。
熱の蓄積
熱伝導率が限定的なため切削域に熱が集中しやすく、工具摩耗が加速することがあります。
刃先摩耗・かじり
乾式や低圧クーラント条件では、工具への凝着や材料のスメア（引きずり）が起こりやすく、寸法精度の低下要因となります。
最適化された加工戦略
工具選定
項目 | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
工具材質 | PVD被膜超硬（K20–K30）またはセラミックインサート | 加工硬化と熱負荷に対するバランスが良い |
コーティング | AlTiN、TiAlCrN（3–5 µm） | 耐熱・耐摩耗性を向上 |
形状 | 正すくい（10°–12°）、刃先R（ホーニング）0.03 mm | 切削抵抗と凝着を抑制し、切りくず排出を改善 |
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 | 15–22 | 0.20–0.30 | 2.0–3.5 | 90–120 |
仕上げ加工 | 25–35 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 120–150 |
加工済みHastelloy G-30部品の表面処理
熱間等方圧加圧（HIP）
HIPは、1150°Cにおける100–200 MPaの加圧により、鋳造またはAM（積層造形）部品の内部ボイドを低減し、疲労寿命を向上させます。
熱処理
熱処理では、1120°Cでの溶体化処理により、加工・溶接後の耐食性回復を図ります。
超合金溶接
超合金溶接は、ERNiCrMo-3溶加材を用い、低入熱と層間温度管理により、耐食性能を維持します。
遮熱コーティング（TBC）
TBCコーティングは、硝酸系または硫黄系の化学環境下で850–1000°Cに曝される部品に有効です。
放電加工（EDM）
EDMは、狭隘形状において±0.005 mm級の精度とRa <0.6 µmの面粗さでの形状形成に適しています。
深穴加工（Deep Hole Drilling）
深穴加工は、L/D >30:1の構成で高い穴位置精度・直進性・内面品質を確保します。
材料試験・分析
材料試験には、ASTM G31浸漬試験、引張（E8）、硬さ（E18）、金属組織検査が含まれます。
Hastelloy G-30部品の産業用途
肥料製造
リン酸・硝酸プロセスで使用される耐酸配管およびタンク部品。
酸洗設備（ピックリング）
酸再生および酸洗ライン循環系向けのCNC加工部品。
公害防止
高温の酸性ガスや薬液スラリーを扱うスクラバー内部品、ダクト、ミストエリミネータ。
医薬・農薬（アグロケミカル）
高い耐食性と清浄度が求められるプロセス容器、熱交換器、混合設備のコンポーネント。
