JP2002322548A - Nbを含有するNi基耐熱超合金の製造方及びノッチ破断性の改善方法。 - Google Patents

Nbを含有するNi基耐熱超合金の製造方及びノッチ破断性の改善方法。

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JP2002322548A
JP2002322548A JP2001125671A JP2001125671A JP2002322548A JP 2002322548 A JP2002322548 A JP 2002322548A JP 2001125671 A JP2001125671 A JP 2001125671A JP 2001125671 A JP2001125671 A JP 2001125671A JP 2002322548 A JP2002322548 A JP 2002322548A
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notch
resistant superalloy
heat
notch rupture
creep test
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Seiichi Yarimizu
誠一 鑓水
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クリープ試験においてノッチ破断を起こさな
いNbを含有するNi基耐熱超合金の製造方法及びノッ
チ破断を起こしたNbを含有するNi基耐熱超合金をノ
ッチ破断を起こさないように救済するノッチ破断性の改
善方法を提供すること。 【解決手段】 Nbを含有するNi基耐熱超合金を熱間
加工後に焼鈍をし、その後1回当たり5〜30%の加工
率等の冷間加工をし、その後更に固溶化熱処理をし、時
効処理をするクリープ試験のノッチ破断性の優れたNb
を含有するNi基耐熱超合金の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Nbを含有するN
i基耐熱超合金の製造方法及びノッチ破断性の改善方
法、詳細にはクリープ試験のノッチ破断性の優れたNi
基耐熱超合金の製造方法及びクリープ試験においてノッ
チ破断を起こしたアイテムのノッチ破断性の改善方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】JISのNCF718等のNbを含有す
るNi基耐熱超合金は、高温での強度が高く、その強度
が長時間耐えること等で、ジェットエンジン部品、ガス
タービンエンジンのディスク及びブレード、高温用スプ
リング、高温用カップリングローター、高温用継手、高
温用ファスナー等に使用されている。従来、このNbを
含有するNi基耐熱超合金は、熱間加工後に通常920
〜1170℃で加熱後急冷して固溶化熱処理をした後7
00〜860℃に8〜24時間保持した後空冷する等の
時効処理を行って製造している。
【0003】上記方法で熱処理をしたNbを含有するN
i基耐熱超合金は、クリープ試験をするとノッチ破断、
すなわち図1に示すようなノッチを設けたクリープ試験
片を用いてクリープ試験をした場合にノッチの部分で破
断を起こすときがあり、耐熱超合金として使用できなく
なるという問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、クリープ試
験のノッチ破断を起こさないNbを含有するNi基耐熱
超合金の製造方法及びクリープ試験においてノッチ破断
を起こしたNbを含有するNi基耐熱超合金をノッチ破
断を起こさないように救済するノッチ破断性の改善方法
を提供することを課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者達は、Nbを含有するNi基耐熱超合金が
クリープ試験においてノッチ破断を起こす原因等につい
て鋭意研究していたところ、ノッチ破断を起こした材料
は、熱間加工後に結晶粒界にフィルム状のδ(Ni3
b)が析出していること、粒界にフィルム状のδ(Ni
3 Nb)が析出すると、クリープ試験において滑りと転
位により粒界にボイドが発生し、それがノッチ破断の起
点になると考えられること、粒界にフィルム状のδ(N
3 Nb)が析出するのは、熱間加工の終了温度が高過
ぎる場合であること、粒界に析出したδ(Ni3 Nb)
のフィルムを冷間加工によって破断すれば、その後の加
熱によってフィルム状のδ(Ni3 Nb)が球状化し、
ノッチ破断を起こさなくなること等の知見を得た。本発
明は、これらの知見に基づいて本発明をなしたものであ
る。
【0006】すなわち、本発明のクリープ試験のノッチ
破断性の優れたNbを含有するNi基耐熱超合金の製造
方法は、Nbを含有するNi基耐熱超合金を熱間加工
後、すなわちNbを含有するNi基耐熱超合金のインゴ
ット等を分塊鍛造して加工素材とし、この加工素材を熱
間加工後、焼鈍をし、その後1回当たり5〜30%の加
工率等の冷間加工をし、その後更に固溶化熱処理をし、
時効処理をすることである。
【0007】また、本発明のNbを含有するNi基耐熱
超合金のノッチ破断性の改善方法は、クリープ試験にお
いてノッチ破断を起こしたNbを含有するNi基耐熱超
合金、すなわち熱間加工後、固溶化熱処理をし、その後
時効処理をした後等にクリープ試験をしたところ、ノッ
チ破断を起こしたNbを含有するNi基耐熱超合金を焼
鈍をし、その後1回当たり5〜30%等の冷間加工を
し、その後更に固溶化熱処理をし、時効処理をすること
である。
【0008】
【作用】本発明のノッチ破断性の優れたNbを含有する
Ni基耐熱超合金の製造方法は、熱間加工後に焼鈍を
し、その後冷間加工を施しているので、熱間加工温度が
高過ぎるなどの熱間加工条件が不適切であったことによ
り粒界に析出しているδ(Ni3 Nb)のフィルムが分
断され、その後の固溶化熱処理によってフィルム状のδ
(Ni3 Nb)が球状化され、ノッチ破断を起こさなく
なり、その後行う時効処理によりNi3 (Al,Ti,
Nb)等が析出して通常どおり強化される。
【0009】また、本発明のNbを含有するNi基耐熱
超合金のノッチ破断性の改善方法は、クリープ試験にお
いてノッチ破断を起こしたNbを含有するNi基耐熱超
合金を焼鈍をし、その後冷間加工をすることにより、粒
界に析出しているδ(Ni3Nb)のフィルムが分断さ
れ、その後の固溶化熱処理によってフィルム状のδ(N
3 Nb)が球状化され、ノッチ破断を起こさなくな
り、その後行う時効処理によりNi3 (Al,Ti,N
b)などが析出して通常どおり強化される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明のクリープ試験のノ
ッチ破断性の優れたNbを含有するNi基耐熱超合金の
製造方法及びノッチ破断性の改善方法について詳細に説
明する。本発明の対象となるNbを含有するNi基耐熱
超合金は、JIS G 4901で規定するNCF718(C:0.06
% 以下、Si:0.35%以下、Mn:0.35%以下、P,S:0.015%以
下、Ni:50.00〜55.00%、Cr:17.00〜21.00%、Mo:2.80 〜
3.30% 、Cu:0.30%以下、Al:0.20 〜0.80% 、Ti:0.65 〜
1.15% 、Nb+Ta:4.75 〜5.50% 、B:0.006%以下) 、NC
F750、NCF751、NCF625等のNbを含有
し、時効処理でNi 3 (Al,Ti,Nb)等を析出さ
せることによって強化するNi基耐熱超合金である。
【0011】本発明において、「Nbを含有するNi基
耐熱超合金を熱間加工後に焼鈍をし」のNbを含有する
Ni基耐熱超合金を熱間加工後とは、Nbを含有するN
i基耐熱超合金のインゴットを分塊鍛造してビレット又
はスラブ等の加工素材を製造し、この加工素材を熱間鍛
造、熱間圧延等の熱間加工をした後のことである。ま
た、熱間加工後に行う焼鈍は、例えば920〜1170
℃の範囲から材料によって選択された温度で加熱した後
急冷する熱処理である。
【0012】本発明において、固溶化熱処理をした後行
う冷間加工は、熱間加工後に粒界に析出したδ(Ni3
Nb)のフィルムを分断するためのもので、冷間圧延、
冷間鍛造、冷間引抜き等で行うものである。この冷間加
工において行う加工率は、1回当たり5〜30%で行う
のが好ましい。1回当たり5%より少ないと加工量が小
さ過ぎてδ(Ni3 Nb)のフィルムを十分分断できな
いからであり、また1回当たり30%より多いと、加工
抵抗が大きく加工が困難になると共に、冷間加工割れ等
の不適合が発生する可能性があるからである。
【0013】本発明において、熱間加工後、冷間加工後
等に行う固溶化熱処理は、通常920〜1170℃の範
囲から材料によって選択された温度で加熱した後急冷す
る、通常行われている熱処理である。また、本発明にお
いて、冷間加工後の固溶化熱処理後等に行う時効処理
は、600〜860℃の範囲から材料によって選択され
た温度で、8〜24時間の範囲から材料によって選択さ
れた時間加熱する、通常行われている熱処理である。
【0014】また、本発明のNbを含有するNi基耐熱
超合金のノッチ破断性の改善方法における、クリープ試
験においてノッチ破断を起こしたNbを含有するNi基
耐熱超合金とは、上記従来の方法等で製造したものをク
リープ試験したところ、熱間加工終了温度が高過ぎたこ
と等でノッチ破断を起こしたもののことである。本発明
は、このようなノッチ破断を起こしたNbを含有するN
i基耐熱超合金を、クリープ試験においてノッチ破断を
起こさないように救済することも、ノッチ破断性の改善
方法として含むものである。
【0015】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。 実施例1 本発明の実施例及び比較例として、下記表1に示す成分
組成のNbを含むNi基合金を真空高周波誘導炉で溶製
し、真空アーク再溶解にて溶解後鋳造してインゴットを
製造した。このインゴットを分塊鍛造をし、下記表2に
記載した温度で熱間鍛造をした後、下記2に記載した条
件で焼鈍(比較例 No.1では実施しない。)、冷間間加
工(比較例 No.1及び No.2では実施しない。)、固溶
化処理及び時効処理をした。この時効処理をしたものか
ら図1に示すような試験片を作製した。この試験片を用
いて下記条件でクリープ試験を行った。その結果を下記
表2に示す。なお、比較例 No.1は、上記従来の製造方
法で製造したものである。
【0016】
【表1】
【0017】クリープ試験条件 加熱温度:649℃、試験荷重:689MPa 試験片:図1に示したとおり
【0018】
【表2】
【0019】実施例2 上記実施例1の比較例 No.1及び No.2と同様のものを
下記表3に記載した条件で焼鈍、冷間加工、固溶化処理
及び時効処理をした。この時効処理をしたものから上記
実施例1と同様な試験片を作製し、同様な方法でクリー
プ試験を行った。その結果を下記表3に示す。
【0020】
【表3】
【0021】上記表2の結果によると、本発明の実施例
のものは、いずれもクリープ試験においてノッチ破断は
しなかった。これに対して、焼鈍及び冷間加工をしない
比較例の No.1、冷間加工をしない比較例の No.2及び
冷間加工の加工率が本発明より少ない比較例の No.3
は、いずれもクリープ試験においてノッチ破断をした。
また、上記表3の結果によると、本発明の実施例の No.
4及び No.5は、従来法等で製造したもので、クリープ
試験においてノッチ破断をしたものであるが、本発明の
ノッチ破断性の改善方法を実施したことによってクリー
プ試験においてノッチ破断をしなかった。これに対し
て、冷間加工の加工率が本発明より少ない比較例の No.
4は、やはりクリープ試験においてノッチ破断をした。
【0022】
【発明の効果】本発明のNbを含有するNi基耐熱超合
金の製造方法は、上記構成にすることにより、製造した
もののクリープ試験においてノッチ破断を起こすことが
なく、また本発明のNbを含有するNi基耐熱超合金の
ノッチ破断性の改善方法は、クリープ試験においてノッ
チ破断を起こしたものでも、再度製品にすることができ
るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】クリープ試験及びクリープ試験におけるノッチ
破断を説明するためのクリープ試験片の正面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22F 1/00 694 C22F 1/00 694A

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Nbを含有するNi基耐熱超合金を熱間
    加工後に焼鈍をし、その後冷間加工をし、その後更に固
    溶化熱処理をし、時効処理をすることを特徴とするクリ
    ープ試験のノッチ破断性の優れたNbを含有するNi基
    耐熱超合金の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記冷間加工が1回当たり5〜30%の
    加工率の冷間加工であることを特徴とする請求項1記載
    のノッチ破断性の優れたNbを含有するNi基耐熱超合
    金の製造方法。
  3. 【請求項3】 クリープ試験においてノッチ破断を起こ
    したNbを含有するNi基耐熱超合金を焼鈍をし、その
    後冷間加工をし、その後更に固溶化熱処理をし、時効処
    理をすることを特徴とするNbを含有するNi基耐熱超
    合金のノッチ破断性の改善方法。
  4. 【請求項4】 上記冷間加工が1回当たり5〜30%の
    加工率の冷間加工であることを特徴とする請求項3記載
    のNbを含有するNi基耐熱超合金のノッチ破断性の改
    善方法。
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