JP2016513183A - ニッケル基超合金のための溶接前熱処理 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的にニッケル基超合金鋳物の溶接前熱処理のための方法又は技術に関する。より詳述すれば、本発明は、ニッケル基超合金から構成される燃焼タービン部品のかかる溶接前熱処理に関する。
いくつかの超合金は、ガンマプライム強化したニッケル基超合金であり、高温タービン部品、例えば翼及びリングセグメントのために広く使用されている。1つのかかる超合金は、Inconel939(IN939)であり、それは、約22.0〜22.8質量%のCr、約18.5〜19.5質量%のCo、約3.6〜3.8質量%のTi、約1.8〜2.0質量%のAl、約1.8〜2.2質量%のW、約0.9〜1.1質量%のNb、約1.3〜1.5質量%のTa、約0.13〜0.17質量%のC、及び実質的にNiを含有する残分、の組成を有することが公知である。超合金部品の鋳物を形成又は開発後に、ガンマ相マトリックスにおけるガンマプライム相の沈澱によって、合金及び構成要素を強化するためにいくつかの熱処理、例えば溶液アニール熱処理、安定化熱処理及び時効熱処理を受けてよい。強化ガンマプライム相は、所望の高温機械特性、例えば良好な引張強度及びクリープ抵抗を付与するが、溶接性も減少させる。
最適化した溶接前熱処理は、(1)合金が適切に均質化されること、及び(2)所望の過時効したガンマプライム構造を所望でない相の沈澱なしに生じることの双方を確実にするために、ニッケル基超合金鋳物について開発されている。一実施態様において、溶接前熱処理を、Inconel939(IN939)ニッケル基超合金の熱処理において使用してよい。ニッケル基超合金の溶接前熱処理を、超合金のガンマプライム相を過時効するために導入し、溶接及び溶接後熱処理中の歪時効クラッキングを軽減する。すなわち、溶接前熱処理について本発明は、ガンマプライム相を最初に溶解し、そして過時効熱処理を介して粗い粒子としてガンマプライム相を沈澱することにより、溶接に十分な困難性をもたらす。
− ニッケル基超合金(例えばIN939)鋳物を2120°F(±25°F)まで、1分間に約2°Fの速度で加熱すること;
− 前記鋳物を約1時間2120°F(±25°F)で均熱すること;
− 前記鋳物を1分間に約1°Fの速度で約1900°F(±25°F)までゆっくりと冷却し、そして約10分間この温度で維持すること、
− 前記鋳物を1分間に約1°Fの速度で約1800°F(±25°F)までゆっくりと冷却し、そして約10分間この温度で維持すること、及び
− 前記鋳物を1分間に約1°Fの速度で約1650°F(±25°F)から約1450°F(±25°F)の温度まで冷却すること。
Claims (11)
- ガンマプライム相を過時効させて、溶接中及び溶接後熱処理中の歪時効クラッキングを軽減するための、ニッケル基超合金鋳物の溶接前熱処理であって、以下:
前記鋳物をガンマプライムソルバス温度の35°F下から合金の初期溶融温度までの範囲内の第一温度まで加熱すること;
前記鋳物を約1時間第一温度で均熱すること;
前記鋳物を1分間に約1°Fの速度で約1900°F(±25°F)まで冷却し、そして約10分間この温度で維持すること、
前記鋳物を1分間に約1°Fの速度で約1800°F(±25°F)まで冷却し、そして約10分間この温度で維持すること、及び
前記鋳物を1分間に約1°Fの速度で約1650°F(±25°F)から約1450°F(±25°F)の範囲の温度まで冷却すること
を含む、前記溶接前熱処理。 - さらに、前記鋳物を約1650°F(±25°F)から約1450°F(±25°F)の範囲の温度まで冷却した後に、前記鋳物を室温まで冷却することを含む、請求項1に記載の溶接前熱処理。
- 前記鋳物を加熱する工程が、ニッケル基超合金を約2120°F(±25°F)まで加熱することを含む、請求項1に記載の溶接前熱処理。
- さらに、前記ニッケル基超合金鋳物を、約2120°F(±25°F)まで加熱する前に、約1850°F(±25°F)まで1分間に約50°Fの速度で加熱することを含む、請求項2に記載の溶接前熱処理。
- 前記ニッケル基超合金が、実質的に、約22.0〜22.8質量%のCr、約18.5〜19.5質量%のCo、約3.6〜3.8質量%のTi、約1.8〜2.0質量%のAl、約1.8〜2.2質量%のW、約0.9〜1.1質量%のNb、約1.3〜1.5質量%のTa、約0.13〜0.17質量%のC、及び実質的にNiを含有する残分からなる組成を有する、請求項1に記載の溶接前熱処理。
- ガンマプライム相を過時効させて、溶接中及び溶接後熱処理中の歪時効クラッキングを軽減するための、ニッケル基超合金鋳物の溶接前熱処理であって、以下:
ニッケル基超合金鋳物を1分間に50°Fの速度で約1850°F(±25°F)まで加熱し、そして2120°F(±25°F)までゆっくりと加熱すること;
前記鋳物を1分間に約2°Fの速度で2120°F(±25°F)まで加熱すること;
前記鋳物を約1時間2120°F(±25°F)で均熱すること;
前記鋳物を1分間に約1°Fの速度で約1900°F(±25°F)まで冷却し、そして約10分間その温度で維持すること、
前記鋳物を1分間に約1°Fの速度で約1800°F(±25°F)まで冷却し、そして約10分間その温度で維持すること、及び
前記鋳物を1分間に約1°Fの速度で約1650°F(±25°F)から約1450°F(±25°F)の範囲の温度まで冷却すること
を含む、前記溶接前熱処理。 - さらに、前記鋳物を室温まで冷却することを含む、請求項6に記載の溶接前熱処理。
- ガンマプライム相を過時効させて、溶接中及び溶接後熱処理中の歪時効クラッキングを軽減するための、実質的に、約22.0〜22.8質量%のCr、約18.5〜19.5質量%のCo、約3.6〜3.8質量%のTi、約1.8〜2.0質量%のAl、約1.8〜2.2質量%のW、約0.9〜1.1質量%のNb、約1.3〜1.5質量%のTa、約0.13〜0.17質量%のC、及び実質的にNiを含有する残分からなるニッケル基超合金鋳物の溶接前熱処理であって、以下:
前記鋳物をガンマプライムソルバス温度の35°F下から合金の初期溶融温度までの範囲の第一温度まで加熱すること;
前記鋳物を約1時間第一温度で均熱すること;
前記鋳物を1分間に約1°Fの速度で約1900°F(±25°F)まで冷却し、そして約10分間この温度で維持すること、
前記鋳物を1分間に約1°Fの速度で約1800°F(±25°F)まで冷却し、そして約10分間この温度で維持すること、及び
前記鋳物を1分間に約1°Fの速度でそれぞれ約1650°F(±25°F)から約1450°F(±25°F)の範囲の温度まで冷却すること
を含む、前記溶接前熱処理。 - さらに、前記鋳物を約1650°F(±25°F)から約1450°F(±25°F)の範囲の温度まで冷却した後に、前記鋳物を室温まで冷却することを含む、請求項8に記載の溶接前熱処理。
- 前記鋳物を加熱する工程が、ニッケル基超合金を約2120°F(±25°F)まで加熱することを含む、請求項8に記載の溶接前熱処理。
- さらに、前記ニッケル基超合金鋳物を、約2120°F(±25°F)まで加熱する前に、1分間に約50°Fの速度で約1850°F(±25°F)まで加熱することを含む、請求項10に記載の溶接前熱処理。
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