JP2008179864A - METHOD FOR MANUFACTURING Ni-BASE ALLOY - Google Patents

METHOD FOR MANUFACTURING Ni-BASE ALLOY Download PDF

Info

Publication number
JP2008179864A
JP2008179864A JP2007015365A JP2007015365A JP2008179864A JP 2008179864 A JP2008179864 A JP 2008179864A JP 2007015365 A JP2007015365 A JP 2007015365A JP 2007015365 A JP2007015365 A JP 2007015365A JP 2008179864 A JP2008179864 A JP 2008179864A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
alloy
less
manufacturing
heat treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007015365A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michiharu Ogawa
道治 小川
Tetsuya Shimizu
哲也 清水
Shigenori Ueda
茂紀 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
Priority to JP2007015365A priority Critical patent/JP2008179864A/en
Publication of JP2008179864A publication Critical patent/JP2008179864A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an Ni-base alloy by which an Ni-base alloy having high strength and nonmagnetism can be obtained with high manufacturability. <P>SOLUTION: An alloy containing, by weight, 30 to 45% Cr, 1.5 to 5.0% Al and the balance essentially Ni with inevitable impurities, is hot worked at ≥650°C and then subjected to heat treatment where a relationship between treatment temperature T(°C) and holding time t(h) satisfies equation [(T+273)×(20+logt)/1000=20.5 to 26.5] to regulate hardness to <600 HV. In the equation, T satisfies [650°C≤T≤(solid-solution temperature(°C) of α-phase)]. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、Ni基合金の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a Ni-based alloy.

従来、高強度と非磁性とが要求される各種部材に適用される材料として、Ni基合金が知られている。   Conventionally, Ni-based alloys are known as materials applied to various members that require high strength and non-magnetism.

この種のNi基合金の製造方法としては、例えば、特許文献1には、重量%で、C:0.1%以下、Si:2.0%以下、Mn2.0%以下、Cr:30〜45%およびAl:1.5〜5%を含有し、残部が不可避的不純物およびNiからなる合金組成を有するNi基合金インゴットを、1200〜950℃の温度で鍛造、圧延した後、固溶化熱処理(1150℃×1時間−水冷)−時効熱処理(700℃×16時間−空冷)する方法が開示されている。   As a method for producing this type of Ni-based alloy, for example, in Patent Document 1, in weight percent, C: 0.1% or less, Si: 2.0% or less, Mn 2.0% or less, Cr: 30 to Ni-based alloy ingot containing 45% and Al: 1.5 to 5%, the balance of which is an inevitable impurity and Ni alloy composition is forged and rolled at a temperature of 1200 to 950 ° C, followed by solution heat treatment (1150 ° C. × 1 hour—water cooling) —A method of aging heat treatment (700 ° C. × 16 hours—air cooling) is disclosed.

特開2002−69557号公報JP 2002-69557 A

従来のNi基合金の製造方法によれば、析出強化による強度を有し、非磁性のNi基合金を得ることができると思われる。   According to a conventional Ni-based alloy manufacturing method, it is considered that a nonmagnetic Ni-based alloy having strength due to precipitation strengthening can be obtained.

しかしながら、これまでの製造方法では、その製造時における冷却過程や移動時などに割れが発生したり、角が欠けたりするなど、製造性が低いという問題があった。   However, the conventional manufacturing methods have a problem that the manufacturability is low, for example, cracks are generated or corners are missing during the cooling process or movement during the manufacturing.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、高強度および非磁性を有するNi基合金を製造性良く得ることが可能なNi基合金の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and the problem to be solved by the present invention is to provide a Ni-based alloy manufacturing method capable of obtaining a high-strength and non-magnetic Ni-based alloy with good manufacturability. It is to provide.

本発明に係るNi基合金の製造方法は、重量%で、Cr:30〜45%、Al:1.5〜5.0%を含有し、残部が実質的にNiおよび不可避的不純物よりなる合金を、650℃以上の温度で熱間加工した後、処理温度T(℃)と保持時間t(h)との関係が下記式を満たす熱処理を施すことにより、硬さを600HV未満とすることを要旨とする。
(T+273)×(20+logt)/1000=20.5〜26.5
但し、650℃≦T≦α相の固溶化温度(℃)
The manufacturing method of the Ni-based alloy according to the present invention is an alloy containing, by weight%, Cr: 30 to 45%, Al: 1.5 to 5.0%, with the balance being substantially made of Ni and inevitable impurities. After the hot working at a temperature of 650 ° C. or higher, the heat treatment is performed so that the relationship between the processing temperature T (° C.) and the holding time t (h) satisfies the following formula, thereby making the hardness less than 600 HV The gist.
(T + 273) × (20 + logt) /1000=20.5-26.5
However, 650 ° C. ≦ T ≦ α phase solution temperature (° C.)

この際、上記合金は、さらに、重量%で、B、MgおよびCaから選択される1種または2種以上(2種以上の場合は合計で)を0.02〜0.20%含有していると良い。   In this case, the alloy further contains 0.02 to 0.20% by weight% of one or more selected from B, Mg, and Ca (in the case of two or more, in total). Good to be.

また、本発明に係るNi基合金の製造方法は、重量%で、Cr:30〜45%、AlおよびMoを合計で:1.5〜5.0%を含有し、残部が実質的にNiおよび不可避的不純物よりなる合金を、650℃以上の温度で熱間加工した後、処理温度T(℃)と保持時間t(h)との関係が下記式を満たす熱処理を施すことにより、硬さを600HV未満とすることを要旨とする。
(T+273)×(20+logt)/1000=20.5〜26.5
但し、650℃≦T≦α相の固溶化温度(℃)
Moreover, the manufacturing method of the Ni-based alloy according to the present invention includes, by weight%, Cr: 30 to 45%, Al and Mo in total: 1.5 to 5.0%, with the balance being substantially Ni. The alloy consisting of inevitable impurities is hot-worked at a temperature of 650 ° C. or higher, and then subjected to a heat treatment in which the relationship between the processing temperature T (° C.) and the holding time t (h) satisfies the following formula: Is less than 600 HV.
(T + 273) × (20 + logt) /1000=20.5-26.5
However, 650 ° C. ≦ T ≦ α phase solution temperature (° C.)

この際、上記合金は、さらに、重量%で、B、MgおよびCaから選択される1種または2種以上(2種以上の場合は合計で)を0.02〜0.20%含有していると良い。   In this case, the alloy further contains 0.02 to 0.20% by weight% of one or more selected from B, Mg, and Ca (in the case of two or more, in total). Good to be.

本発明に係るNi基合金の製造方法では、上記化学組成を有する合金を、650℃以上の温度で熱間加工した後、処理温度T(℃)と保持時間t(h)との関係が上記式を満たす熱処理を施す。   In the Ni-based alloy manufacturing method according to the present invention, the alloy having the above chemical composition is hot-worked at a temperature of 650 ° C. or higher, and then the relationship between the processing temperature T (° C.) and the holding time t (h) is as described above. A heat treatment satisfying the formula is performed.

つまり、上記熱間加工の後、過時効と固溶化との間で特定の熱処理を施すことで、α相(αCr)の球状化およびγ’相の粗大化によって、硬さが低下する。そのため、Ni基合金の製造性を向上させることができる。また、得られるNi基合金は、良好な強度および非磁性を有している。   That is, after the hot working, by performing a specific heat treatment between overaging and solid solution, the hardness decreases due to the spheroidization of the α phase (αCr) and the coarsening of the γ ′ phase. Therefore, the productivity of the Ni-based alloy can be improved. Further, the obtained Ni-based alloy has good strength and nonmagnetic properties.

この際、用いる合金組成中に、特定割合のMoを含む場合には、強度、耐食性を向上させることができる。また、合金組成中に、特定割合のB、Mg、Caを含む場合には、熱間加工性を向上させることができる。   At this time, when the alloy composition to be used contains a specific proportion of Mo, the strength and corrosion resistance can be improved. Moreover, when a specific ratio of B, Mg, and Ca is included in the alloy composition, hot workability can be improved.

以下、本発明の一実施形態に係るNi基合金の製造方法(以下、「本製造方法」ということがある。)について詳細に説明する。本製造方法では、特定の化学組成を有する合金を熱間加工した後、特定の条件で熱処理を施す。以下、各条件を限定した理由などについて説明する。   Hereinafter, a method for producing a Ni-based alloy according to an embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the present production method”) will be described in detail. In this manufacturing method, an alloy having a specific chemical composition is hot-worked and then heat-treated under specific conditions. Hereinafter, the reason for limiting each condition will be described.

本製造方法において用いる合金(第1の合金、第2の合金)は、以下のような元素を含有し、残部が実質的にNiおよび不可避的不純物よりなる。なお、以下にいう成分割合の単位は、重量%である。   Alloys (first alloy and second alloy) used in this production method contain the following elements, with the balance being substantially made of Ni and inevitable impurities. In addition, the unit of the component ratio mentioned below is weight%.

(第1の合金)
Cr:30〜45%
Crは、α相(αCr)を形成する主要な元素であり、α相がγ’相と複合析出することで高強度が得られる。また、Crは、合金の耐食性の向上にも寄与する。その効果を得るため、Cr含有量の下限を30%以上とする。Cr含有量の下限は、好ましくは、31%以上、より好ましくは、32%以上である。
(First alloy)
Cr: 30 to 45%
Cr is a main element that forms an α phase (αCr), and high strength can be obtained by the composite precipitation of the α phase with the γ ′ phase. Cr also contributes to improving the corrosion resistance of the alloy. In order to obtain the effect, the lower limit of the Cr content is set to 30% or more. The lower limit of the Cr content is preferably 31% or more, and more preferably 32% or more.

一方、Cr含有量が過剰になると、熱間加工性が低下する傾向が見られる。よって、Cr含有量の上限を45%以下とする。Cr含有量の上限は、好ましくは、44%以下、より好ましくは、43%以下である。   On the other hand, when Cr content becomes excessive, the tendency for hot workability to fall is seen. Therefore, the upper limit of the Cr content is 45% or less. The upper limit of the Cr content is preferably 44% or less, and more preferably 43% or less.

Al:1.5〜5.0%
Alは、γ’相を形成する重要な元素である。また、Alは、耐高温腐食性の向上にも寄与する。その効果を得るため、Alの含有量の下限を1.5%以上とする。Al含有量の下限は、好ましくは、1.7%以上、より好ましくは、2.0%以上である。
Al: 1.5-5.0%
Al is an important element that forms the γ ′ phase. Further, Al contributes to the improvement of high temperature corrosion resistance. In order to obtain the effect, the lower limit of the Al content is set to 1.5% or more. The lower limit of the Al content is preferably 1.7% or more, and more preferably 2.0% or more.

一方、Al含有量が過剰になると、熱間加工性が低下する傾向が見られる。よって、Al含有量の上限を5.0%以下とする。Al含有量の上限は、好ましくは、4.7%以下、より好ましくは、4.5%以下である。   On the other hand, when the Al content is excessive, the hot workability tends to be reduced. Therefore, the upper limit of the Al content is 5.0% or less. The upper limit of the Al content is preferably 4.7% or less, more preferably 4.5% or less.

上記第1の合金は、上述した元素に加えて、さらに、必要に応じて、下記元素を含有していても良い。   In addition to the elements described above, the first alloy may further contain the following elements as necessary.

B、MgおよびCaから選択される1種または2種以上(2種以上の場合は合計で):0.02〜0.20%
Bは、熱間加工性の改善に寄与するととともに、高温強度および靱性の低下を防止するのに役立つ。また、Bは、さらに、高温クリープ強度を高めるのにも有効である。但し、過剰の添加は、熱間加工性を低下させる。
One or more selected from B, Mg and Ca (in the case of two or more, in total): 0.02 to 0.20%
B contributes to the improvement of hot workability and helps to prevent a decrease in high-temperature strength and toughness. B is also effective in increasing the high temperature creep strength. However, excessive addition reduces hot workability.

また、MgおよびCaは、脱酸、脱硫作用を有する元素であり、合金の清浄度を高めるのに寄与する。また、MgおよびCaは、粒界に偏析して強度を高めるのに寄与する。但し、過剰の添加は、熱間加工性を低下させる。   Mg and Ca are elements having a deoxidation and desulfurization action and contribute to increasing the cleanliness of the alloy. Mg and Ca contribute to increasing the strength by segregating at the grain boundaries. However, excessive addition reduces hot workability.

よって、これらの観点から、上記元素の含有量(2種以上の場合は合計で)の下限を0.02%以上とする。上記元素の含有量(2種以上の場合は合計で)の下限は、好ましくは、0.025%以上、より好ましくは、0.030%以上である。   Therefore, from these viewpoints, the lower limit of the content of the above elements (in the case of two or more elements) is set to 0.02% or more. The lower limit of the content of the above elements (in the case of two or more elements) is preferably 0.025% or more, and more preferably 0.030% or more.

一方、上記元素の含有量(2種以上の場合は合計で)の上限を0.20%以下とする。上記元素の含有量(2種以上の場合は合計で)の上限は、好ましくは、0.17%以下、より好ましくは、0.15%以下である   On the other hand, the upper limit of the content of the above elements (in the case of two or more elements) is set to 0.20% or less. The upper limit of the content of the above elements (in the case of two or more elements) is preferably 0.17% or less, more preferably 0.15% or less.

(第2の合金)
第2の合金は、上記第1の合金が、Al:1.5〜5.0%と規定されていたのに対し、AlおよびMo:1.5〜5.0%と規定される点だけで異なる。そのため、その他の点は、第1の合金と同様であるため割愛し、異なる点を主に説明する。
(Second alloy)
The second alloy is that the first alloy is defined as Al: 1.5-5.0%, whereas Al and Mo: 1.5-5.0% only. It is different. Therefore, since other points are the same as those of the first alloy, they are omitted, and different points will be mainly described.

AlおよびMo:1.5〜5.0%
Alは、γ’相を形成する重要な元素である。また、Alは、耐高温腐食性の向上にも寄与する。但し、Al含有量が過剰になると、熱間加工性が低下する傾向が見られる。
Al and Mo: 1.5 to 5.0%
Al is an important element that forms the γ ′ phase. Further, Al contributes to the improvement of high temperature corrosion resistance. However, when the Al content is excessive, the hot workability tends to decrease.

一方、Moは、固溶強化により合金の強度を高めるだけでなく、耐食性を向上させる働きもある。但し、Mo含有量が過剰になると、熱間加工性が低下する傾向が見られる。   On the other hand, Mo not only increases the strength of the alloy by solid solution strengthening, but also improves the corrosion resistance. However, when the Mo content is excessive, the hot workability tends to decrease.

これらの観点から、AlおよびMoの含有量(Al含有量とMo含有量との合計で)の下限を1.5%以上とする。AlおよびMoの含有量の下限は、好ましくは、1.7%以上、より好ましくは、2.0%以上である。   From these viewpoints, the lower limit of the content of Al and Mo (the sum of the Al content and the Mo content) is set to 1.5% or more. The lower limit of the content of Al and Mo is preferably 1.7% or more, and more preferably 2.0% or more.

一方、AlおよびMoの含有量の上限を5.0%以下とする。AlおよびMoの含有量の上限は、好ましくは、4.7%以下、より好ましくは、4.5%以下である。溶解炉から混入すると思われるFe、Si、Cなどは、特に限定されるものではない。   On the other hand, the upper limit of the content of Al and Mo is set to 5.0% or less. The upper limit of the content of Al and Mo is preferably 4.7% or less, more preferably 4.5% or less. Fe, Si, C and the like which are supposed to be mixed from the melting furnace are not particularly limited.

なお、上記第1の合金、第2の合金は、例えば、電気炉、高周波誘導炉などの溶解炉にて、上述した化学組成の合金を溶製し、合金インゴットに鋳造するなどして準備すれば良い。   The first alloy and the second alloy are prepared by, for example, melting the alloy having the above-described chemical composition in a melting furnace such as an electric furnace or a high-frequency induction furnace and casting the alloy into an alloy ingot. It ’s fine.

本製造方法では、上記のような化学組成の合金を、熱間加工する。   In this manufacturing method, an alloy having the above chemical composition is hot-worked.

上記熱間加工の方法としては、熱間鍛造、熱間圧延を例示することができる。必要な形状を得ることができるように適宜最適な方法を選択することができる。本製造方法では、これらは、何れか一方だけで行っても良いし、両方を行っても良い。また、両方行う場合、順序も特に限定されない。好ましくは、熱間鍛造、熱間圧延の順である。   Examples of the hot working method include hot forging and hot rolling. An optimal method can be appropriately selected so that a necessary shape can be obtained. In the present manufacturing method, these may be performed either alone or both. Further, when both are performed, the order is not particularly limited. Preferably, the order is hot forging and hot rolling.

本製造方法において、上記熱間加工を行う際の温度の下限は、良好な熱間加工性を確保するなどの観点から、650℃以上とする。好ましくは、675℃以上、より好ましくは、700℃以上であると良い。   In this production method, the lower limit of the temperature when performing the hot working is set to 650 ° C. or more from the viewpoint of ensuring good hot workability. The temperature is preferably 675 ° C. or higher, more preferably 700 ° C. or higher.

一方、上記熱間加工を行う際の温度の上限は、特に限定されるものではない。好ましくは、結晶粒の粗大化を防ぐなどの観点から、1300℃以下、より好ましくは、1250℃以下であると良い。   On the other hand, the upper limit of the temperature at the time of performing the hot working is not particularly limited. Preferably, it is 1300 ° C. or lower, more preferably 1250 ° C. or lower, from the viewpoint of preventing coarsening of crystal grains.

上記熱間加工を行う際の温度は、後述する熱処理時に選択する処理温度Tを考慮して選択すると良い。好ましくは、コスト低減、良好な熱間加工性を得るなどの観点から、後述する熱処理時に選択する処理温度Tよりも高い温度を選択すると良い。   The temperature at which the hot working is performed may be selected in consideration of a processing temperature T selected at the time of heat treatment to be described later. Preferably, a temperature higher than the processing temperature T selected at the time of the heat treatment described later is selected from the viewpoint of cost reduction and good hot workability.

ここで、本製造方法では、上記熱間加工の後、処理温度T(℃)と保持時間t(h)との関係が下記式を満たす熱処理を施す。これにより、得られるNi基合金の硬さが600HV未満になる。   Here, in the present manufacturing method, after the hot working, heat treatment is performed in which the relationship between the processing temperature T (° C.) and the holding time t (h) satisfies the following formula. Thereby, the hardness of the obtained Ni-based alloy becomes less than 600 HV.

(T+273)×(20+logt)/1000=20.5〜26.5 (T + 273) × (20 + logt) /1000=20.5-26.5

但し、上記処理温度T(℃)の下限は、650℃以上である。上記処理温度の下限が650℃を下回ると、Ni基合金の硬さを600HV未満にし難くなり、製造性が低下するからである。   However, the lower limit of the treatment temperature T (° C.) is 650 ° C. or higher. This is because if the lower limit of the treatment temperature is less than 650 ° C., the hardness of the Ni-based alloy becomes difficult to be less than 600 HV, and the productivity is lowered.

上記処理温度T(℃)の下限は、好ましくは、680℃以上、より好ましくは、690℃以上、さらに好ましくは、700℃以上である。   The lower limit of the treatment temperature T (° C.) is preferably 680 ° C. or higher, more preferably 690 ° C. or higher, and still more preferably 700 ° C. or higher.

一方、上記処理温度T(℃)の上限は、α相の固溶温度以下の温度である。上記処理温度の上限がα相の固溶温度を上回ると、やはりNi基合金の硬さを600HV未満にし難くなり、製造性が低下するからである。   On the other hand, the upper limit of the treatment temperature T (° C.) is a temperature equal to or lower than the solid solution temperature of the α phase. This is because if the upper limit of the treatment temperature is higher than the solid solution temperature of the α phase, the hardness of the Ni-based alloy is hardly made less than 600 HV, and the productivity is lowered.

上記処理温度T(℃)の上限は、好ましくは、α相の固溶温度未満の温度である。具体的には、上記処理温度T(℃)の上限は、好ましくは、1200℃未満、より好ましくは、1150℃以下、さらにより好ましくは、1100℃以下である。   The upper limit of the treatment temperature T (° C.) is preferably a temperature lower than the solid solution temperature of the α phase. Specifically, the upper limit of the treatment temperature T (° C.) is preferably less than 1200 ° C., more preferably 1150 ° C. or less, and even more preferably 1100 ° C. or less.

本製造方法における熱処理では、上記処理温度T(℃)が決定すれば、上記式より、熱処理時の保持時間t(h)の範囲を求めることができる。なお、上記log関数の底は10である。   In the heat treatment in this manufacturing method, if the treatment temperature T (° C.) is determined, the range of the holding time t (h) during the heat treatment can be obtained from the above formula. Note that the base of the log function is 10.

上記熱処理時における熱処理方法は、上記条件を満たす処理温度かつ保持時間で熱処理を行うことができれば、特に限定されるものではない。熱処理方法としては、具体的には、例えば、上記熱間処理を行った後、自然放熱、または、水冷、油冷、ガス冷却などの適当な冷却方法を用い、その流れで上記処理温度の範囲まで温度を下げてから当該熱処理を行う方法を例示することができる。この方法によれば、再度加熱などを行う必要がないので、エネルギー効率が良く、コスト低減にも寄与する。   The heat treatment method during the heat treatment is not particularly limited as long as the heat treatment can be performed at a treatment temperature and a holding time that satisfy the above conditions. Specifically, as the heat treatment method, for example, after performing the hot treatment, an appropriate cooling method such as natural heat dissipation, water cooling, oil cooling, gas cooling, or the like is used, and the range of the treatment temperature in the flow. A method of performing the heat treatment after the temperature is lowered to a temperature can be exemplified. According to this method, since it is not necessary to perform heating again, energy efficiency is good and it contributes to cost reduction.

他にも、上記熱間加工の後、上記と同様に温度を下げていき、一端、上記処理温度の下限を下回る温度にした後、その後、再度、加熱炉、通電、誘導加熱などの加熱手段を用いて、上記処理温度の範囲内の温度として当該熱処理を行う方法なども採用することができる。   In addition, after the hot working, the temperature is lowered in the same manner as described above, and after one temperature is lowered below the lower limit of the processing temperature, heating means such as a heating furnace, energization, and induction heating are then performed again. A method of performing the heat treatment as a temperature within the range of the above processing temperature can be employed.

また他にも、上記熱間加工時の温度が、上記処理温度よりも低い場合には、上記熱間加工の後、上記加熱手段を用いて上記処理温度の範囲内の温度に昇温し、当該熱処理を行う方法なども採用することができる。   In addition, if the temperature during the hot working is lower than the processing temperature, after the hot working, the temperature is raised to a temperature within the processing temperature range using the heating means, A method of performing the heat treatment can also be employed.

本製造方法の基本的な工程は以上の通りであるが、必要に応じて、固溶化処理、時効処理などの工程を追加しても良い。   Although the basic steps of this production method are as described above, steps such as a solution treatment and an aging treatment may be added as necessary.

この場合、固溶化処理は、上記熱間加工と上記熱処理との間に行うと良い。上記固溶化処理としては、合金の組成に応じた最適な固溶化温度以上の温度に加熱した後、一定時間その温度に保持し、冷却する方法などを例示することができる。   In this case, the solution treatment is preferably performed between the hot working and the heat treatment. Examples of the solution treatment include a method of heating to a temperature equal to or higher than the optimum solution temperature according to the composition of the alloy, and then maintaining the temperature for a certain time and cooling.

上記固溶化処理時の温度の下限は、α相およびγ’相の固溶の観点から、好ましくは、1060℃以上、より好ましくは、1080℃以上、さらにより好ましくは、1100℃以上である。一方、上記固溶化処理時の温度の上限は、結晶粒粗大化の防止の観点から、好ましくは、1300℃以下、より好ましくは、1275℃以下、さらにより好ましくは、1250℃以下である。   The lower limit of the temperature during the solution treatment is preferably 1060 ° C. or higher, more preferably 1080 ° C. or higher, and even more preferably 1100 ° C. or higher, from the viewpoint of the solid solution of the α phase and the γ ′ phase. On the other hand, the upper limit of the temperature during the solution treatment is preferably 1300 ° C. or less, more preferably 1275 ° C. or less, and even more preferably 1250 ° C. or less, from the viewpoint of preventing crystal grain coarsening.

なお、上記固溶化処理時の時間は、特に限定されることはない。素材の寸法などに応じて可変させることができる。好ましくは、0.1〜10時間の範囲から選択すると良い。   The time for the solution treatment is not particularly limited. It can be varied according to the dimensions of the material. Preferably, it may be selected from a range of 0.1 to 10 hours.

また、上記時効処理は、上記熱処理の後、あるいは、熱処理を加えて塑性または機械加工の後に行うことができ、特に限定されることはない。   Further, the aging treatment can be performed after the heat treatment or after plasticity or machining by applying heat treatment, and is not particularly limited.

上記時効処理時の温度の下限は、α相およびγ’相の析出などの観点から、好ましくは、350℃以上、より好ましくは、375℃以上、さらにより好ましくは、400℃以上である。一方、上記時効処理時の温度の上限は、α相(αCr)の球状化防止や、γ’相の粗大化防止などの観点から、好ましくは、600℃以下、より好ましくは、625℃以下、さらにより好ましくは、650℃以下である。   The lower limit of the temperature during the aging treatment is preferably 350 ° C. or higher, more preferably 375 ° C. or higher, and still more preferably 400 ° C. or higher from the viewpoint of precipitation of α phase and γ ′ phase. On the other hand, the upper limit of the temperature during the aging treatment is preferably 600 ° C. or less, more preferably 625 ° C. or less, from the viewpoint of preventing the α phase (αCr) from being spheroidized or preventing the γ ′ phase from becoming coarse. Even more preferably, it is 650 ° C. or lower.

なお、上記時効処理時の時間は、特に限定されることはない。α相およびγ’相の析出などの観点から、好ましくは、0.1〜100時間の範囲から選択すると良い。   The time for the aging treatment is not particularly limited. From the viewpoint of precipitation of α phase and γ ′ phase, it is preferable to select from the range of 0.1 to 100 hours.

本製造方法により得られるNi基合金の硬さは、600HV未満である。Ni基合金の硬さは、上記熱処理条件によって変化する。なお、本願にいう硬さとは、Ni基合金素材そのもののビッカース硬さ(JIS Z 2244に準拠して測定される)のことであり、冷間加工による加工硬化や各種表面処理の影響を受けていない部分から測定される。   The hardness of the Ni-based alloy obtained by this manufacturing method is less than 600 HV. The hardness of the Ni-based alloy varies depending on the heat treatment conditions. The hardness referred to in the present application is the Vickers hardness of the Ni-based alloy material itself (measured in accordance with JIS Z 2244) and is affected by work hardening by cold working and various surface treatments. Measured from no part.

得られるNi基合金の硬さの上限としては、強度と靱性のバランスなどの観点から、好ましくは、595HV以下、より好ましくは、590HV以下、さらにより好ましくは、585HV以下であると良い。   The upper limit of the hardness of the obtained Ni-based alloy is preferably 595 HV or less, more preferably 590 HV or less, and even more preferably 585 HV or less, from the viewpoint of balance between strength and toughness.

一方、得られるNi基合金の硬さの下限としては、冷間加工性、強度と靱性とのバランスなどの観点から、好ましくは、300HV以上、より好ましくは、305HV以上、さらにより好ましくは、310HV以上であると良い。   On the other hand, the lower limit of the hardness of the obtained Ni-based alloy is preferably 300 HV or higher, more preferably 305 HV or higher, and still more preferably 310 HV, from the viewpoint of cold workability, balance between strength and toughness. It is good to be above.

また、本製造方法により得られるNi基合金の結晶粒径(上記熱処理後)は、上記硬さなどにより異なる。   Further, the crystal grain size (after the heat treatment) of the Ni-based alloy obtained by the present production method varies depending on the hardness and the like.

得られるNi基合金の結晶粒径の上限としては、加工性や強度などの観点から、好ましくは、1000μm以下、より好ましくは、700μm以下、さらにより好ましくは、500μm以下であると良い。   The upper limit of the crystal grain size of the obtained Ni-based alloy is preferably 1000 μm or less, more preferably 700 μm or less, and even more preferably 500 μm or less, from the viewpoints of workability and strength.

一方、得られるNi基合金の結晶粒径の下限としては、600HV未満の硬さが得られやすいなどの観点から、好ましくは、0.01μm以上、より好ましくは、0.05μm以上、さらにより好ましくは、0.1μm以上であると良い。   On the other hand, the lower limit of the crystal grain size of the obtained Ni-based alloy is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, and even more preferably, from the viewpoint of easily obtaining a hardness of less than 600 HV. Is preferably 0.1 μm or more.

なお、上記結晶粒径は、組織観察用の試料を作製し、画像解析装置により測定される値である。   The crystal grain size is a value measured by an image analyzer after preparing a sample for tissue observation.

また、本製造方法により得られるNi基合金は、非磁性である。   Moreover, the Ni-based alloy obtained by this manufacturing method is nonmagnetic.

得られるNi基合金の透磁率μとしては、発生する磁場に影響を与えないなどなどの観点から、好ましくは、1.05以下、より好ましくは、1.01以下、さらにより好ましくは、1.005以下であると良い。   The magnetic permeability μ of the obtained Ni-based alloy is preferably 1.05 or less, more preferably 1.01 or less, and even more preferably from the viewpoint of not affecting the generated magnetic field. It is good that it is 005 or less.

なお、上記透磁率は、VSM(Vibrating Sample Magnetometer:振動試料型磁力計)を用い、外部磁場100 Oe、室温の条件下にて測定した値である。   The magnetic permeability is a value measured using a VSM (Vibrating Sample Magnetometer) under conditions of an external magnetic field of 100 Oe and room temperature.

以上、本製造方法について説明した。本製造方法により得られるNi基合金の用途は、特に限定されるものではなく、高強度および非磁性が要求される各種の用途に適用することが可能である。   The manufacturing method has been described above. The use of the Ni-based alloy obtained by this production method is not particularly limited, and can be applied to various uses that require high strength and non-magnetism.

具体的には、例えば、粉末成形用金型、樹脂成形用金型、金属成形用金型、薬品成形用金型、食品成形用金型、混練機、押出機、射出成形機などのスクリュー、自動車部品(ボルト、ナット、バルブ、冷却水系統、オイル系統、電気系統、機械系統など)、電子部品(筐体、ボルト、ナットなど)、医療部品(ボルト、ナット、杵、臼など)などを例示することができる。   Specifically, for example, a powder molding die, a resin molding die, a metal molding die, a chemical molding die, a food molding die, a kneading machine, an extruder, a screw such as an injection molding machine, Automotive parts (bolts, nuts, valves, cooling water systems, oil systems, electrical systems, mechanical systems, etc.), electronic parts (housing, bolts, nuts, etc.), medical parts (bolts, nuts, bushes, mortars, etc.) It can be illustrated.

以下、本発明を実施例を用いてより具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

初めに、高周波真空誘導炉を用いて、表1に示す化学成分の合金(α相の固溶化温度は1185℃)を溶製し、各150kgの合金インゴットを鋳造した。   First, using a high-frequency vacuum induction furnace, alloys having chemical components shown in Table 1 (the solution temperature of the α phase was 1185 ° C.) were melted to cast 150 kg of alloy ingots.

次いで、得られた各合金インゴットを1200℃で熱間鍛造することにより、直径16mmの丸棒をそれぞれ製造した。   Next, each of the obtained alloy ingots was hot forged at 1200 ° C. to produce round bars each having a diameter of 16 mm.

次いで、得られた各丸棒をそのまま自然放熱させ、表2および表3に記載の各処理温度に調温した後、その各処理温度で、表2および表3に記載の各保持時間だけ保持する熱処理を行った。   Next, each of the obtained round bars was naturally radiated as it was, adjusted to each processing temperature described in Table 2 and Table 3, and then held at each processing temperature for each holding time described in Table 2 and Table 3. A heat treatment was performed.

ここで、表1の合金No.と、実施例、比較例の番号とはそれぞれ対応している。つまり、実施例と比較例とは、それぞれ対応する番号同士は、同じ化学組成の合金を用いている。   Here, alloy no. And the numbers of the examples and comparative examples correspond to each other. In other words, the numbers corresponding to the examples and the comparative examples use alloys having the same chemical composition.

しかしながら、実施例については、処理温度と保持時間とが、上述した条件式を満足する熱処理を施しているが、比較例については、処理温度と保持時間とが、上述した条件式を満足していない熱処理を施している。また、比較例1〜4および15、16については、上記熱間鍛造工程で、直径150mmの丸棒を表1に記載の冷却速度で冷却した。   However, with respect to the examples, the processing temperature and the holding time are subjected to heat treatment that satisfies the above-described conditional expression. However, for the comparative example, the processing temperature and the holding time satisfy the above-described conditional expression. There is no heat treatment. Moreover, about Comparative Examples 1-4, 15 and 16, the round bar of diameter 150mm was cooled with the cooling rate of Table 1 at the said hot forging process.

次に、上記所定の熱処理を経た各丸棒を用い、以下のようにして、硬さ、シャルピー衝撃特性、透磁率を測定した。また、製造性は、熱間鍛造工程における直径150mmの丸棒で評価した。   Next, the hardness, Charpy impact characteristics, and magnetic permeability were measured as follows using each of the round bars that had undergone the predetermined heat treatment. The productivity was evaluated with a round bar having a diameter of 150 mm in the hot forging process.

<硬さ>
上記所定の熱処理を経た各丸棒を、その軸方向と垂直な方向に切断し、切断面の中心部から半径方向に、半径の1/2の距離だけ隔てた部分の硬さを、ビッカース硬度計を用い、JIS Z 2244に準拠して5点測定した。なお、測定した5点の硬さの平均値を、各丸棒の硬さとした。
<Hardness>
Each round bar that has undergone the above prescribed heat treatment is cut in a direction perpendicular to its axial direction, and the hardness of the part separated by a distance of half the radius in the radial direction from the center of the cut surface is the Vickers hardness. Using a meter, five points were measured according to JIS Z 2244. In addition, the measured average value of 5 points | pieces was made into the hardness of each round bar.

<シャルピー衝撃値>
JIS Z 2242に準拠し、上記所定の熱処理を経た各丸棒から採取した10mmRノッチ試験片(10mm角棒)を用いて、シャルピー衝撃値を測定した。なお、各丸棒につき測定した3点のシャルピー衝撃値の平均値を、各丸棒のシャルピー衝撃値とした。
<Charpy impact value>
In accordance with JIS Z 2242, Charpy impact values were measured using 10 mmR notch test pieces (10 mm square bars) collected from each round bar that had undergone the above predetermined heat treatment. The average value of the three Charpy impact values measured for each round bar was taken as the Charpy impact value for each round bar.

<透磁率>
上記所定の熱処理を経た各丸棒を、5mm角に切り出し、VSM(Vibrating Sample Magnetometer:振動試料型磁力計)を用い、外部磁場100 Oe、室温の条件下にて透磁率を測定した。
<Permeability>
Each round bar subjected to the predetermined heat treatment was cut into a 5 mm square, and the magnetic permeability was measured using a VSM (Vibrating Sample Magnetometer) under conditions of an external magnetic field of 100 Oe and room temperature.

<製造性>
上記各丸棒の製造時に、冷却過程または移動時に割れが発生せず、角に欠けが生じなかった場合を、製造性が良好であると判断した。一方、冷却過程または移動時に割れが発生するか、角に欠けが生じた場合を、製造性に劣ると判断した。なお、表2および表3では、製造性が良好である場合を「○」、製造性に劣る場合を「×」と表記した。
<Manufacturability>
When the above round bars were manufactured, cracks did not occur during the cooling process or movement, and when the corners were not chipped, it was judged that the manufacturability was good. On the other hand, when cracking occurred during the cooling process or movement, or when corners were chipped, it was judged that the productivity was poor. In Tables 2 and 3, the case where the manufacturability is good is indicated as “◯”, and the case where the manufacturability is inferior is indicated as “x”.

表1に、各合金組成の一覧を示す。表2および表3に、各熱処理条件、各測定結果および製造性の評価結果をまとめて示す。   Table 1 shows a list of each alloy composition. Tables 2 and 3 summarize the heat treatment conditions, the measurement results, and the evaluation results of manufacturability.

Figure 2008179864
Figure 2008179864

Figure 2008179864
Figure 2008179864

Figure 2008179864
Figure 2008179864

表1〜表3を相対評価すると、次のことが分かる。   When Tables 1 to 3 are evaluated relative to each other, the following can be understood.

すなわち、同じ化学組成の合金であっても、特定の熱処理を行うか否かにより、得られる硬さが異なってくることが分かる。また、図1に、(T+273)×(20+logt)/1000の値と、ビッカース硬さ(HV)との関係を示す。この図1からも、特定の熱処理条件と硬さとの間に高い相関があることが分かる。また、硬さが600HV未満である場合と600HV以上である場合とでは、実際に製造性の優劣が分かれていることが分かる。   That is, it can be seen that even if the alloys have the same chemical composition, the obtained hardness differs depending on whether or not a specific heat treatment is performed. FIG. 1 shows the relationship between the value of (T + 273) × (20 + logt) / 1000 and the Vickers hardness (HV). 1 also shows that there is a high correlation between specific heat treatment conditions and hardness. Moreover, it turns out that the superiority and inferiority of manufacturability are actually divided in the case where hardness is less than 600HV and the case where it is 600HV or more.

また、比較例1〜4および15、16については、熱間鍛造工程で直径150mmの丸棒に、表3記載の冷却速度で冷却を施したとき、割れが発生した。他の比較例は、熱間鍛造工程で直径150mmの丸棒を自然放熱させたとき、割れや欠けが発生した。   Moreover, about Comparative Examples 1-4, 15 and 16, the crack generate | occur | produced when it cooled with the cooling rate of Table 3 to the round bar of diameter 150mm at the hot forging process. In another comparative example, when a round bar having a diameter of 150 mm was naturally radiated in the hot forging process, cracks and chips were generated.

したがって、これらのことから、特定の熱処理により合金の硬さを600HV未満とすることで、合金の製造性を向上させることが可能であることが分かる。   Therefore, it can be seen from these facts that the productivity of the alloy can be improved by setting the hardness of the alloy to less than 600 HV by a specific heat treatment.

また、シャルピー衝撃値、透磁率の値を比較すると分かるように、比較例では、非磁性の合金を得ることができても、十分な強度を得難いことが分かる。これに対し、実施例では、高強度(高靱性)、非磁性の合金を得ることができている。   Further, as can be seen by comparing the Charpy impact value and the permeability value, it can be seen that in the comparative example, it is difficult to obtain a sufficient strength even if a nonmagnetic alloy can be obtained. On the other hand, in an Example, the high intensity | strength (high toughness) and nonmagnetic alloy can be obtained.

よって、本発明に係るNi基合金の製造方法によれば、高強度および非磁性を有するNi基合金を製造性良く得ることが可能であると言える。   Therefore, it can be said that according to the method for producing a Ni-based alloy according to the present invention, a Ni-based alloy having high strength and nonmagnetic properties can be obtained with good manufacturability.

以上、本発明に係るNi基合金の製造方法について説明したが、本発明は、上記実施形態、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。   As mentioned above, although the manufacturing method of the Ni base alloy which concerns on this invention was demonstrated, this invention is not limited to the said embodiment and Example at all, and various modification | change is within the range which does not deviate from the summary of this invention. Is possible.

(T+273)×(20+logt)/1000の値と、ビッカース硬さ(HV)との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the value of (T + 273) * (20 + logt) / 1000, and Vickers hardness (HV).

Claims (4)

重量%で、Cr:30〜45%、Al:1.5〜5.0%を含有し、残部が実質的にNiおよび不可避的不純物よりなる合金を、650℃以上の温度で熱間加工した後、処理温度T(℃)と保持時間t(h)との関係が下記式を満たす熱処理を施すことにより、硬さを600HV未満とするNi基合金の製造方法。
(T+273)×(20+logt)/1000=20.5〜26.5
但し、650℃≦T≦α相の固溶化温度(℃)
An alloy containing Cr: 30 to 45% and Al: 1.5 to 5.0% by weight and the balance being substantially made of Ni and inevitable impurities was hot worked at a temperature of 650 ° C. or higher. Then, the manufacturing method of the Ni base alloy which makes hardness less than 600 HV by performing the heat processing with which the relationship between processing temperature T (degreeC) and holding time t (h) satisfy | fills a following formula.
(T + 273) × (20 + logt) /1000=20.5-26.5
However, 650 ° C. ≦ T ≦ α phase solution temperature (° C.)
前記合金は、さらに、重量%で、B、MgおよびCaから選択される1種または2種以上(2種以上の場合は合計で)を0.02〜0.20%含有する請求項1に記載のNi基合金の製造方法。   2. The alloy according to claim 1, further comprising 0.02 to 0.20% by weight percent of one or more selected from B, Mg, and Ca (a total of two or more types). The manufacturing method of Ni-based alloy of description. 重量%で、Cr:30〜45%、AlおよびMoを合計で:1.5〜5.0%を含有し、残部が実質的にNiおよび不可避的不純物よりなる合金を、650℃以上の温度で熱間加工した後、処理温度T(℃)と保持時間t(h)との関係が下記式を満たす熱処理を施すことにより、硬さを600HV未満とするNi基合金の製造方法。
(T+273)×(20+logt)/1000=20.5〜26.5
但し、650℃≦T≦α相の固溶化温度(℃)
An alloy containing, by weight%, Cr: 30 to 45%, Al and Mo in total: 1.5 to 5.0%, with the balance being substantially made of Ni and unavoidable impurities at a temperature of 650 ° C. or higher. A method of manufacturing a Ni-based alloy having a hardness of less than 600 HV by performing a heat treatment in which the relationship between the processing temperature T (° C.) and the holding time t (h) satisfies the following formula after hot working.
(T + 273) × (20 + logt) /1000=20.5-26.5
However, 650 ° C. ≦ T ≦ α phase solution temperature (° C.)
前記合金は、さらに、重量%で、B、MgおよびCaから選択される1種または2種以上(2種以上の場合は合計で)を0.02〜0.20%含有する請求項3に記載のNi基合金の製造方法。   The alloy further contains 0.02 to 0.20% by weight percent of one or more selected from B, Mg and Ca (in the case of two or more, in total). The manufacturing method of Ni-based alloy of description.
JP2007015365A 2007-01-25 2007-01-25 METHOD FOR MANUFACTURING Ni-BASE ALLOY Pending JP2008179864A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007015365A JP2008179864A (en) 2007-01-25 2007-01-25 METHOD FOR MANUFACTURING Ni-BASE ALLOY

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007015365A JP2008179864A (en) 2007-01-25 2007-01-25 METHOD FOR MANUFACTURING Ni-BASE ALLOY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008179864A true JP2008179864A (en) 2008-08-07

Family

ID=39723981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007015365A Pending JP2008179864A (en) 2007-01-25 2007-01-25 METHOD FOR MANUFACTURING Ni-BASE ALLOY

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008179864A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009052084A (en) * 2007-08-27 2009-03-12 Mitsubishi Materials Corp Component of die for molding resin
JP2011068961A (en) * 2009-09-28 2011-04-07 Toshiba Corp PESTLE AND MORTAR FOR MOLDING TABLET USING Ni-Cr-Al SYSTEM ALLOY
WO2018221561A1 (en) * 2017-05-30 2018-12-06 日立金属株式会社 Ni BASE ALLOY, FUEL INJECTION PART USING SAME, AND METHOD FOR PRODUCING Ni BASE ALLOY

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009052084A (en) * 2007-08-27 2009-03-12 Mitsubishi Materials Corp Component of die for molding resin
JP2011068961A (en) * 2009-09-28 2011-04-07 Toshiba Corp PESTLE AND MORTAR FOR MOLDING TABLET USING Ni-Cr-Al SYSTEM ALLOY
WO2018221561A1 (en) * 2017-05-30 2018-12-06 日立金属株式会社 Ni BASE ALLOY, FUEL INJECTION PART USING SAME, AND METHOD FOR PRODUCING Ni BASE ALLOY

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1340825B1 (en) Ni-base alloy, heat-resistant spring made of the alloy, and process for producing the spring
JP5582532B2 (en) Co-based alloy
EP2479302B1 (en) Ni-based heat resistant alloy, gas turbine component and gas turbine
EP2826877A2 (en) Hot-forgeable Nickel-based superalloy excellent in high temperature strength
JP2009249658A (en) Austenitic stainless steel for heat-resistant parts, and heat-resistant parts using the steel
JP2005002451A (en) Fe-Ni-Cr ALLOY FOR HEAT-RESISTANT SPRING AND PRODUCTION METHOD OF HEAT-RESISTANT SPRING
JP6459539B2 (en) Mold steel and mold
JP2007009279A (en) Ni-Fe-BASE ALLOY, AND METHOD FOR MANUFACTURING Ni-Fe-BASE ALLOY MATERIAL
JP2008179864A (en) METHOD FOR MANUFACTURING Ni-BASE ALLOY
JP2007254804A (en) Ni-BASED ALLOY
JP2001323323A (en) Method for producing automobile engine valve
JP6829830B2 (en) Fe—Ni based alloy and its manufacturing method
JP2002038244A (en) Highly hardened stainless steel for screw for use in magnetic hard disk drive
JP6485692B2 (en) Heat resistant alloy with excellent high temperature strength, method for producing the same and heat resistant alloy spring
WO2018066303A1 (en) Cr-BASED TWO PHASE ALLOY PRODUCT AND PRODUCTION METHOD THEREFOR
JP2004107777A (en) Austenitic heat resistant alloy, production method therefor and steam turbine parts
JP6337514B2 (en) Precipitation hardening type Fe-Ni alloy and manufacturing method thereof
JP3749922B2 (en) High strength and high damping capacity Fe-Cr-Mn-Co alloy and method for producing the same
JP2008184635A (en) Fastening member
JP2010024544A (en) Warm-hot forging die
TWI585212B (en) Nickel-based alloy and method of producing thereof
JP6345945B2 (en) Powdered high-speed tool steel with excellent wear resistance and method for producing the same
JP7319447B1 (en) Aluminum alloy material and its manufacturing method
WO2022210125A1 (en) Steel wire for mechanical structural component and manufacturing method therefor
JP2005120455A (en) High hardness steel excellent in cold workability