JP2019183263A - Ni BASED SUPERALLOY MATERIAL FOR COLD WORKING - Google Patents

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Gang Han
剛 韓
靖洋 舟越
Yasuhiro Funakoshi
靖洋 舟越
アラファ ビンティ ムハマド アイヌル
arafah binti Muhamad Ainul
アラファ ビンティ ムハマド アイヌル
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Abstract

To provide a Ni based superalloy material suitable for cold working on the assumption that the manufacturing cost of a Ni based superalloy product is reduced by applying the cold working using a novel technical concept completely different from conventional one.SOLUTION: The Ni based superalloy material for cold working has a component composition having 35 mol% or more of a balance deposition amount of a gamma prime phase at 700°C, has a rod shape, has 200 μm or less of the average particle size of crystal grains in a cross sectional structure in the longitudinal direction of the rod shape, has an irregular shaped gamma prime phase having the maximum size of 2 μm or more and a gamma prime phase having the maximum size of 0.1 μm or more and 1 μm or less and has a tendency that the longitudinal direction of the irregular shaped gamma prime phase is oriented in that of the rod shape.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、冷間加工用のNi基超耐熱合金素材であり、詳細には700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量が35モル%以上の成分組成を有するNi基超耐熱合金素材に係るものである。   The present invention relates to a Ni-base superheat-resistant alloy material for cold working, and more particularly to a Ni-base superheat-resistant alloy material having a component composition in which the equilibrium precipitation amount of gamma prime phase at 700 ° C. is 35 mol% or more. It is.

航空機エンジンや発電用のガスタービンに用いられる耐熱部品として、例えば、インコネル(登録商標)718合金のようなNi基超耐熱合金が多く用いられている。ガスタービンの高性能化と低燃費化に伴って、高い耐熱温度を有する耐熱部品が求められている。Ni基超耐熱合金の耐熱性(高温強度)を向上させるためには、NiAlを主組成とする金属間化合物の析出強化相であるガンマプライム(以下、「γ’」とも記す。)相の量を増やすことが最も有効である。そして、Ni基超耐熱合金が、更に、γ’生成元素であるAl、Ti、Nbを含有することで、Ni基超耐熱合金の高温強度をさらに向上させることができる。今後、高耐熱性、高強度を満足させるために、γ’相の量がより多いNi基超耐熱合金が求められる。 As heat-resistant parts used in aircraft engines and gas turbines for power generation, for example, Ni-based super heat-resistant alloys such as Inconel (registered trademark) 718 alloy are often used. With the improvement in performance and fuel efficiency of gas turbines, heat-resistant parts having a high heat-resistant temperature are required. In order to improve the heat resistance (high temperature strength) of the Ni-base superalloy, a gamma prime (hereinafter also referred to as “γ ′”) phase, which is a precipitation strengthening phase of an intermetallic compound mainly composed of Ni 3 Al. It is most effective to increase the amount of. The Ni-base superalloy can further improve the high-temperature strength of the Ni-base superalloy by including Al, Ti, and Nb that are γ′-generating elements. In the future, in order to satisfy high heat resistance and high strength, a Ni-base superalloy having a larger amount of γ ′ phase is required.

しかし、Ni基超耐熱合金は、γ’相の増加と共に、熱間加工の変形抵抗が大きくなり、難加工であることが知られている。とりわけ、γ’相の量がγ’モル率で35モル%以上になると加工性は特に低下する。例えば、インコネル(登録商標)713C合金、IN939、IN100、Mar−M247等の合金は、特別にγ’相が多く、塑性加工が不可能とされ、通常は鋳造合金として鋳造まま(as−cast)で使用されている。   However, it is known that Ni-based superalloys are difficult to process because the deformation resistance of hot working increases as the γ 'phase increases. In particular, when the amount of γ ′ phase is 35 mol% or more in terms of γ ′ mole ratio, the workability is particularly lowered. For example, alloys such as Inconel (registered trademark) 713C alloy, IN939, IN100, and Mar-M247 have a particularly large γ 'phase and are not capable of plastic working, and are usually cast as a cast alloy (as-cast). Used in.

このようなNi基超耐熱合金の熱間塑性加工性を向上させる提案として、特許文献1では、γ’モル率が40モル%以上となる組成を有するNi基超耐熱合金インゴットを加工率5%以上30%未満で冷間加工を行った後にγ’固溶温度を超える温度で熱処理する製造方法が記載されている。この方法は、冷間加工工程と熱処理工程との組合せにより、Ni基超耐熱合金に熱間加工を適用することが可能な90%以上の再結晶率を得るものである。   As a proposal for improving the hot plastic workability of such a Ni-base superheat-resistant alloy, in Patent Document 1, a Ni-base superheat-resistant alloy ingot having a composition with a γ ′ molar ratio of 40 mol% or more is processed at a processing rate of 5%. A manufacturing method is described in which after cold working at less than 30%, heat treatment is performed at a temperature exceeding the γ ′ solid solution temperature. This method obtains a recrystallization rate of 90% or higher that allows hot working to be applied to Ni-base superalloys by combining a cold working process and a heat treatment process.

また、近年、上述したγ’相の量が多いNi基超耐熱合金の耐熱部品を補修したり、または、その耐熱部品自体を3次元成形で作製したりするニーズが高まっている。その場合の造形素材としてNi基超耐熱合金の細線が求められている。この細線は、ばね等の部品形状に加工して使用することもできる。Ni基超耐熱合金の細線の線径(直径)は、例えば、5mm以下、更には3mm以下という細いものである。このような細線は、例えば、線径が10mm以下の「線材」を中間製品として準備し、この線材に塑性加工を行って作製することが効率的である。この中間製品である「線材」も、塑性加工によって得ることができれば、Ni基超耐熱合金の細線を効率的に製造することができる。
このような超耐熱合金の細線の製造方法として、線径が5mm以上の鋳造ワイヤを出発材にして、これら鋳造ワイヤを束ねたものを熱間押出した後、分離する手法が提案されている(特許文献2)。
In recent years, there has been an increasing need for repairing the heat-resistant parts of the Ni-base superheat-resistant alloy having a large amount of the γ ′ phase described above or producing the heat-resistant parts themselves by three-dimensional molding. In this case, a Ni-based superheat-resistant alloy fine wire is required as a modeling material. This fine wire can also be used after being processed into a part shape such as a spring. The wire diameter (diameter) of the Ni-based superheat-resistant alloy is as thin as 5 mm or less, and further 3 mm or less, for example. For example, it is efficient to prepare such a thin wire by preparing a “wire” having a wire diameter of 10 mm or less as an intermediate product and subjecting this wire to plastic working. If this “intermediate product” “wire” can also be obtained by plastic working, Ni-based superalloys can be produced efficiently.
As a method for producing such a super heat-resistant alloy thin wire, a method has been proposed in which a cast wire having a wire diameter of 5 mm or more is used as a starting material, and a bundle of these cast wires is hot-extruded and then separated ( Patent Document 2).

国際公開第2016/129485号International Publication No. 2016/129485 米国特許第4777710号明細書US Pat. No. 4,777,710

上記のとおりNi基超耐熱合金はγ’相の量の増加と共に、熱間塑性加工性が低下する。特許文献2の手法は、限られた成分組成においては細線の製造に効果的なものであるが、その成分組成にしか適用できず、γ’相の量が後述する「35モル%以上」のNi基超耐熱合金にもなると、これを熱間塑性加工して細線まで加工することは極めて困難である。また、特許文献2の手法は、工程が複雑で、製造コストが大きくなる等の問題があった。
特許文献1の方法は、熱間加工を適用するNi基超耐熱合金には効果がある。しかし、そのためにインゴットに加工率5%以上30%未満で冷間加工を行った後にさらに熱処理を行う必要がある。
As described above, hot plastic workability of Ni-base superalloys decreases as the amount of γ ′ phase increases. The technique of Patent Document 2 is effective for the production of fine wires in a limited component composition, but can be applied only to the component composition, and the amount of γ ′ phase is “35 mol% or more” described later. When it becomes a Ni-based super heat-resistant alloy, it is extremely difficult to process it into a fine wire by hot plastic working. Further, the method of Patent Document 2 has problems such as a complicated process and an increase in manufacturing cost.
The method of Patent Document 1 is effective for Ni-base superalloys to which hot working is applied. However, for that purpose, it is necessary to further perform heat treatment after cold working the ingot at a working rate of 5% or more and less than 30%.

本発明の目的は、従来とは全く異なる斬新な技術思想を用いて、冷間加工を適用することでNi基超耐熱合金製品の製造コストを低減することを前提として、かかる冷間加工に好適なNi基超耐熱合金素材を提供することである。   The object of the present invention is suitable for such cold working on the premise that the manufacturing cost of Ni-base superalloy products is reduced by applying cold working using a novel technical idea completely different from the conventional one. It is to provide a Ni-based superalloy material.

本発明の一観点によれば、700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量が35モル%以上の成分組成を有し、棒形状を有し、前記棒形状の長手方向に沿った断面の組織において、結晶粒の平均粒径が200μm以下であるとともに、最大寸法が2μm以上の異形のガンマプライム相と、最大寸法が0.1μm以上、かつ1μm以下のガンマプライム相を有し、前記異形のガンマプライム相の長手方向が前記棒形状の長手方向に配向した傾向を有する冷間加工用Ni基超耐熱合金素材が提供される。   According to one aspect of the present invention, the composition of the gamma prime phase at 700 ° C. having a component composition of 35 mol% or more, having a bar shape, and having a cross-sectional structure along the longitudinal direction of the bar shape. The crystal grains have an average grain size of 200 μm or less, a deformed gamma prime phase having a maximum dimension of 2 μm or more, and a gamma prime phase having a maximum dimension of 0.1 μm or more and 1 μm or less, There is provided a Ni-based superalloy material for cold working having a tendency that the longitudinal direction of the prime phase is oriented in the longitudinal direction of the rod shape.

本発明の他の観点によれば、700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量が35モル%以上の成分組成を有し、棒形状を有し、前記棒形状の長手方向に沿った断面の組織において、結晶粒の平均粒径が200μm以下であるとともに、最大寸法が2μm以上の異形のガンマプライム相と、最大寸法が0.1μm以上、かつ1μm以下のガンマプライム相を有し、前記異形のガンマプライム相が複数の部位からなる分割構造を有する冷間加工用Ni基超耐熱合金素材が提供される。   According to another aspect of the present invention, the equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase at 700 ° C. has a component composition of 35 mol% or more, has a rod shape, and has a cross-sectional structure along the longitudinal direction of the rod shape. The crystal grains have an average grain size of 200 μm or less, a deformed gamma prime phase having a maximum dimension of 2 μm or more, and a gamma prime phase having a maximum dimension of 0.1 μm or more and 1 μm or less, There is provided a Ni-based superalloy material for cold working having a divided structure in which the gamma prime phase is composed of a plurality of parts.

一具体例によれば、前記棒形状の径が3〜20mmであることが好ましい。   According to a specific example, the rod-shaped diameter is preferably 3 to 20 mm.

一具体例によれば、前記700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量が63モル%以上であるが好ましい。   According to one specific example, it is preferable that the equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase at 700 ° C. is 63 mol% or more.

また、一具体例によれば、上記の冷間加工用Ni基超耐熱合金素材の成分組成は、質量%で、C:0〜0.25%、Cr:8.0〜25.0%、Al:0.5〜8.0%、Ti:0.4〜7.0%、Co:0〜28.0%、Mo:0〜8%、W:0〜15.0%、Nb:0〜4.0%、Ta:0〜5.0%、Fe:0〜10.0%、V:0〜1.2%、Hf:0〜3.0%、B:0〜0.300%、Zr:0〜0.300%を含み、残部がNiおよび不純物からなることが好ましい。   Further, according to one specific example, the component composition of the Ni-based superalloy for cold working is C% 0 to 0.25%, Cr: 8.0 to 25.0%, Al: 0.5 to 8.0%, Ti: 0.4 to 7.0%, Co: 0 to 28.0%, Mo: 0 to 8%, W: 0 to 15.0%, Nb: 0 ~ 4.0%, Ta: 0 ~ 5.0%, Fe: 0 ~ 10.0%, V: 0 ~ 1.2%, Hf: 0 ~ 3.0%, B: 0 ~ 0.300% Zr: 0 to 0.300%, and the balance is preferably made of Ni and impurities.

また、一具体例によれば、上記の冷間加工用Ni基超耐熱合金素材の成分組成は、質量%で、C:0〜0.25%、Cr:8.0〜25.0%、Al:0.5〜8.0%、Ti:0.4〜7.0%、Co:0〜28.0%、Mo:0〜8%、W:0〜6.0%、Nb:0〜4.0%、Ta:0〜3.0%、Fe:0〜10.0%、V:0〜1.2%、Hf:0〜1.0%、B:0〜0.300%、Zr:0〜0.300%を含み、残部がNiおよび不純物からなることが好ましい。
上述の構成は適宜組み合わせることができる。
Further, according to one specific example, the component composition of the Ni-based superalloy for cold working is C% 0 to 0.25%, Cr: 8.0 to 25.0%, Al: 0.5 to 8.0%, Ti: 0.4 to 7.0%, Co: 0 to 28.0%, Mo: 0 to 8%, W: 0 to 6.0%, Nb: 0 ~ 4.0%, Ta: 0 ~ 3.0%, Fe: 0 ~ 10.0%, V: 0 ~ 1.2%, Hf: 0 ~ 1.0%, B: 0 ~ 0.300% Zr: 0 to 0.300%, and the balance is preferably made of Ni and impurities.
The above configurations can be combined as appropriate.

本発明によれば、冷間加工に好適なNi基超耐熱合金素材を提供することができる。   According to the present invention, a Ni-based superalloy material suitable for cold working can be provided.

以下の非限定的な具体例の説明および添付の図面を参照することにより、本発明の利点、特徴及び詳細が明らかになるであろう。   The advantages, features, and details of the present invention will become apparent by reference to the following non-limiting description of the specific examples and accompanying drawings.

棒材を圧延した際の棒材の形状変化を示す模式図。The schematic diagram which shows the shape change of the bar at the time of rolling a bar. 本発明例による熱間押出された素材の断面組織の一例を示すミクロ組織写真。The microstructure photograph which shows an example of the cross-sectional structure | tissue of the raw material extruded by the example of this invention. 本発明例の合金No.1−9のNi基超耐熱合金のスエジング加工後のミクロ組織写真。Alloy no. Microstructure photograph after swaging of 1-9 Ni-base superalloy. 本発明例の合金No.1−9のNi基超耐熱合金のスエジング加工後のEBSD像。Alloy no. The EBSD image after the swaging process of the 1-9 Ni-base superalloy. 本発明例の合金No.1−9のNi基超耐熱合金の熱処理後のミクロ組織写真。Alloy no. The microstructure photograph after heat processing of the Ni-base superalloy 1-9. 本発明例の合金No.2−3のNi基超耐熱合金のロール圧延後の側面の外観を示す図面代用写真。Alloy no. The drawing substitute photograph which shows the external appearance of the side surface after the roll rolling of 2-3 Ni-base superalloys. 本発明例の合金No.2−3のNi基超耐熱合金のロール圧延後の圧延面の外観を示す図面代用写真。Alloy no. The drawing substitute photograph which shows the external appearance of the rolling surface after the roll rolling of 2-3 Ni-base superalloys. 比較例の合金No.2−7のNi基超耐熱合金のロール圧延後の側面の外観を示す図面代用写真。Alloy No. of Comparative Example The drawing substitute photograph which shows the external appearance of the side surface after roll rolling of 2-7 Ni-base superalloy. 比較例の合金No.2−7のNi基超耐熱合金のロール圧延後の圧延面の外観を示す図面代用写真。Alloy No. of Comparative Example The drawing substitute photograph which shows the external appearance of the rolling surface after roll-rolling of 2-7 Ni-base superalloy. 熱間押出された素材の断面組織の一例を示すミクロ組織写真。A microstructure photograph showing an example of a cross-sectional structure of a hot-extruded material. 熱間押出された素材の断面組織の一例を示すミクロ組織写真。A microstructure photograph showing an example of a cross-sectional structure of a hot-extruded material. 均質化熱処理ままの素材の断面組織の一例を示すミクロ組織写真。A microstructure photograph showing an example of a cross-sectional structure of a raw material as it is homogenized. 熱間押出された素材の断面組織の一例を示すミクロ組織写真。A microstructure photograph showing an example of a cross-sectional structure of a hot-extruded material.

本発明は、従来の熱間塑性加工とは異なる新しいアプローチによって、塑性加工性に優れたNi基超耐熱合金を製造できる新たな方法に係るものであり、かかる方法に好適Ni基超耐熱合金素材を提供するものである。
本発明者は、γ’相の量が多いNi基超耐熱合金の塑性加工性について研究した。その結果、Ni基超耐熱合金素材に30%以上の加工率で冷間塑性加工を行なうことにより、Ni基超耐熱合金の塑性加工性が飛躍的に向上する現象を突きとめた。その際、30%以上の加工率での冷間塑性加工により、Ni基超耐熱合金の組織中にナノ結晶粒が生成されることを見いだした。このナノ結晶粒の生成がNi基超耐熱合金の塑性加工性の飛躍的向上に寄与しているものと推察される。そして、Ni基超耐熱合金の材料に熱間押出を行なって得られる、特定の構成を有する素材が、かかる冷間塑性加工に好適であることを見出した。
The present invention relates to a new method capable of producing a Ni-base superalloy having excellent plastic workability by a new approach different from conventional hot plastic working, and is suitable for such a method. Is to provide.
The present inventor studied the plastic workability of a Ni-base superalloy having a large amount of γ ′ phase. As a result, the present inventors have found a phenomenon that the plastic workability of the Ni-base superalloy is dramatically improved by performing cold plastic working on the Ni-base superheater alloy material at a processing rate of 30% or more. At that time, it was found that nanocrystalline grains were generated in the structure of the Ni-base superalloy by cold plastic working at a working rate of 30% or more. It is speculated that the formation of the nanocrystal grains contributes to a dramatic improvement in the plastic workability of the Ni-base superalloy. And it discovered that the raw material which has a specific structure obtained by performing hot extrusion to the material of a Ni-base superalloy is suitable for such cold plastic working.

すなわち、本発明に係る冷間加工用Ni基超耐熱合金素材は、700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量が35モル%以上の成分組成を有し、棒形状を有し、前記棒形状の長手方向に沿った断面の組織において、結晶粒の平均粒径が200μm以下であるとともに、最大寸法が2μm以上の異形のガンマプライム相と、最大寸法が0.1μm以上、かつ1μm以下のガンマプライム相を有し、前記異形のガンマプライム相の長手方向が前記棒形状の長手方向に配向した傾向を有する。また、他の観点によれば、本発明に係る冷間加工用Ni基超耐熱合金素材は、700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量が35モル%以上の成分組成を有し、棒形状を有し、前記棒形状の長手方向に沿った断面の組織において、結晶粒の平均粒径が200μm以下であるとともに、最大寸法が2μm以上の異形のガンマプライム相と、最大寸法が0.1μm以上、かつ1μm以下のガンマプライム相を有し、前記異形のガンマプライム相が複数の部位からなる分割構造を有する。   That is, the Ni-based superalloy material for cold working according to the present invention has a component composition in which the equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase at 700 ° C. is 35 mol% or more, has a rod shape, In a cross-sectional structure along the longitudinal direction, the average grain size of the crystal grains is 200 μm or less, and a deformed gamma prime phase having a maximum dimension of 2 μm or more, and a gamma prime having a maximum dimension of 0.1 μm or more and 1 μm or less. And the longitudinal direction of the deformed gamma prime phase tends to be oriented in the longitudinal direction of the rod shape. According to another aspect, the Ni-based superalloy for cold working according to the present invention has a component composition in which the equilibrium precipitation amount of gamma prime phase at 700 ° C. is 35 mol% or more, and has a rod shape. And having a cross-sectional structure along the longitudinal direction of the rod shape, the crystal grain has an average grain size of 200 μm or less, a deformed gamma prime phase having a maximum dimension of 2 μm or more, and a maximum dimension of 0.1 μm or more And having a gamma prime phase of 1 μm or less, and the deformed gamma prime phase has a divided structure composed of a plurality of parts.

上述のように、本発明が対象とするNi基超耐熱合金は、700℃におけるガンマプライム(γ’)相の平衡析出量が35モル%以上の成分組成を有する。
ここで、Ni基超耐熱合金のγ’相の量は、そのγ’相の「体積率」や「面積率」等の数値的指標で表すことができる。本明細書では、γ’相の量を、「γ’モル率」の数値的指標で表す。γ’モル率とは、Ni基超耐熱合金が熱力学的な平衡状態において析出することができる、安定的なガンマプライム相の平衡析出量のことである。ガンマプライム相の平衡析出量を「モル率」で表した値は、Ni基超耐熱合金が有する成分組成により決定される。この平衡析出量のモル%の値は、熱力学平衡計算による解析で求めることができる。熱力学平衡計算による解析では、各種の熱力学平衡計算ソフトを用いることで、精度よく、かつ、容易に求めることができる。
As described above, the Ni-base superheat-resistant alloy targeted by the present invention has a component composition in which the equilibrium precipitation amount of the gamma prime (γ ′) phase at 700 ° C. is 35 mol% or more.
Here, the amount of the γ ′ phase of the Ni-base superalloy can be expressed by a numerical index such as “volume ratio” or “area ratio” of the γ ′ phase. In the present specification, the amount of the γ ′ phase is represented by a numerical index of “γ ′ molar ratio”. The γ 'molar ratio is a stable equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase in which the Ni-base superalloy can be precipitated in a thermodynamic equilibrium state. The value representing the equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase in terms of “molar ratio” is determined by the component composition of the Ni-base superalloy. The value of mol% of the equilibrium precipitation amount can be obtained by analysis by thermodynamic equilibrium calculation. In the analysis by thermodynamic equilibrium calculation, it can be obtained accurately and easily by using various thermodynamic equilibrium calculation software.

本発明では、Ni基超耐熱合金のγ’モル率を、「700℃における平衡析出量」とする。Ni基超耐熱合金の高温強度は、組織中のガンマプライム相の平衡析出量で評価でき、この高温強度が大きいほど、熱間塑性加工は困難になる。組織中のガンマプライム相の平衡析出量は、一般的に、概ね700℃以下で温度依存性が小さくなり、概ね一定となるので、上記の「700℃」のときの値を基準とする。   In the present invention, the γ ′ molar ratio of the Ni-base superalloy is defined as “equilibrium precipitation amount at 700 ° C.”. The high temperature strength of the Ni-base superalloy can be evaluated by the equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase in the structure. The higher the high temperature strength, the more difficult the hot plastic working. In general, the equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase in the tissue becomes generally constant at approximately 700 ° C. or less, and the temperature dependency becomes substantially constant. Therefore, the value at the above “700 ° C.” is used as a reference.

上記の通り、通常はNi基超耐熱合金のγ’モル率が大きいほど熱間塑性加工は困難である。しかし、本発明によれば、γ’モル率を大きくすることが、Ni基超耐熱合金の冷間の塑性加工性の向上に大きく関与する。冷間加工の際に、Ni基超耐熱合金の断面組織中に「ナノ結晶粒」を有することで、冷間塑性加工性を飛躍的に改善できる。このナノ結晶粒は、Ni基超耐熱合金のマトリックスであるオーステナイト相(ガンマ(γ))とガンマプライム相との相界面から最も発生しやすい。したがって、Ni基超耐熱合金のγ’モル率を大きくすることは、上記の相界面の増加に繋がって、ナノ結晶粒の生成に寄与する。そして、γ’モル率が35%のレベルにまで達すると、上記のナノ結晶粒の生成が促進される。700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量が40モル%以上の成分組成がより好ましい。更に好ましいガンマプライム相の平衡析出量は、50モル%以上であり、更により好ましくは60モル%以上である。特に好ましいガンマプライム相の平衡析出量は63モル%以上であり、いっそう好ましくは66モル%以上、よりいっそう好ましくは68モル%以上である。700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量の上限は、特に限定しないが、75モル%程度が現実的である。   As described above, the hot plastic working is usually more difficult as the γ ′ molar ratio of the Ni-base superalloy is larger. However, according to the present invention, increasing the γ 'molar ratio is greatly involved in improving the cold plastic workability of the Ni-base superalloy. By having “nanocrystal grains” in the cross-sectional structure of the Ni-based superalloy during cold working, the cold plastic workability can be drastically improved. The nanocrystal grains are most likely to be generated from the phase interface between the austenite phase (gamma (γ)), which is a matrix of the Ni-base superalloy, and the gamma prime phase. Therefore, increasing the γ 'molar ratio of the Ni-base superalloy will lead to an increase in the phase interface and contribute to the generation of nanocrystal grains. When the γ 'molar ratio reaches a level of 35%, the formation of the nanocrystal grains is promoted. A component composition in which the equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase at 700 ° C. is 40 mol% or more is more preferable. A more preferable equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase is 50 mol% or more, and even more preferably 60 mol% or more. A particularly preferable equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase is 63 mol% or more, more preferably 66 mol% or more, and still more preferably 68 mol% or more. The upper limit of the equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase at 700 ° C. is not particularly limited, but about 75 mol% is realistic.

700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量が35モル%以上の析出強化型のNi基超耐熱合金素材として、例えば、質量%で、C:0〜0.25%、Cr:8.0〜25.0%、Al:0.5〜8.0%、Ti:0.4〜7.0%、Co:0〜28.0%、Mo:0〜8%、W:0〜15.0%、Nb:0〜4.0%、Ta:0〜5.0%、Fe:0〜10.0%、V:0〜1.2%、Hf:0〜3.0%、B:0〜0.300%、Zr:0〜0.300%を含み、残部がNiおよび不純物からなる組成を有することが好ましい。   As a precipitation strengthening type Ni-based superalloy material having an equilibrium precipitation amount of gamma prime phase at 700 ° C. of 35 mol% or more, for example, in mass%, C: 0 to 0.25%, Cr: 8.0 to 25 0.0%, Al: 0.5 to 8.0%, Ti: 0.4 to 7.0%, Co: 0 to 28.0%, Mo: 0 to 8%, W: 0 to 15.0% Nb: 0 to 4.0%, Ta: 0 to 5.0%, Fe: 0 to 10.0%, V: 0 to 1.2%, Hf: 0 to 3.0%, B: 0 to 0% It preferably contains 0.300%, Zr: 0 to 0.300%, with the balance being Ni and impurities.

あるいは、Ni基超耐熱合金素材は、質量%で、C:0〜0.03%、Cr:8.0〜22.0%、Al:2.0〜8.0%、Ti:0.4〜7.0%、Co:0〜28.0%、Mo:2.0〜7.0%、W:0〜6.0%、Nb:0〜4.0%、Ta:0〜3.0%、Fe:0〜10.0%、V:0〜1.2%、Hf:0〜1.0%、B:0〜0.300%、Zr:0〜0.300%を含み、残部がNiおよび不純物からなる組成を有することが好ましい。   Alternatively, the Ni-base superalloy material is in mass%, C: 0 to 0.03%, Cr: 8.0 to 22.0%, Al: 2.0 to 8.0%, Ti: 0.4 -7.0%, Co: 0-28.0%, Mo: 2.0-7.0%, W: 0-6.0%, Nb: 0-4.0%, Ta: 0-3. 0%, Fe: 0 to 10.0%, V: 0 to 1.2%, Hf: 0 to 1.0%, B: 0 to 0.300%, Zr: 0 to 0.300%, The balance preferably has a composition comprising Ni and impurities.

以下、本発明のNi基超耐熱合金素材の一形態として好ましい組成の各成分について説明する(成分組成の単位は「質量%」である)。   Hereinafter, each component of a composition preferable as one form of the Ni-based superalloy material according to the present invention will be described (the unit of the component composition is “mass%”).

炭素(C)
Cは、従来、Ni基超耐熱合金の鋳造性を高める元素として含有するものである。そして、特に、γ’相の量の多いNi基超耐熱合金は、塑性加工が困難であるため、通常、鋳造部品として使用され、一定量のCが添加されている。この添加されたCは、鋳造組織中に炭化物として残り、一部は粗大な共晶炭化物として形成される。そして、このような粗大な炭化物は、Ni基超耐熱合金を塑性加工したときに、特に、室温で塑性加工したときに、き裂の起点およびき裂の進展経路となり、Ni基超耐熱合金の塑性加工性に悪影響を及ぼす。
Carbon (C)
C is conventionally contained as an element that enhances the castability of Ni-base superalloys. In particular, Ni-base superalloys with a large amount of γ ′ phase are difficult to be plastically processed, and are usually used as cast parts, and a certain amount of C is added. The added C remains as carbide in the cast structure, and a part thereof is formed as coarse eutectic carbide. Such coarse carbides serve as crack starting points and crack propagation paths when plastic processing of Ni-based superalloys, particularly at room temperature. It adversely affects plastic workability.

したがって、γ’相の量の多いNi基超耐熱合金を、鋳造部品としてではなく、塑性加工性に優れたNi基超耐熱合金として提供することを目的とする場合、そのNi基超耐熱合金中のCを低減することが好ましい。そして、この一方で、本発明のNi基超耐熱合金素材を用いた冷間塑性加工では、その断面組織中に「ナノ結晶粒」を有することで、冷間塑性加工性を飛躍的に改善できるので、例えば、鋳造部品における含有量と同程度のC含有量を許容することができる。本発明の場合、Cの含有量は0.25%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.1%以下、0.03%以下の順とすることである。さらに好ましくは0.025%以下、さらにより好ましくは0.02%以下である。特に好ましくは0.02%未満である。
本発明のNi基超耐熱合金素材にとって、Cは規制元素であり、より低く管理されることが好ましい。そして、Cを無添加(不可避不純物レベル)としても良い場合は、Cの下限を0質量%とできる。通常、C無添加のNi基超耐熱合金であっても、その成分組成を分析したときには、例えば、0.001%程度のC含有量が認められ得る。
Therefore, when it is intended to provide a Ni-base superalloy having a large amount of γ ′ phase as a Ni-base superalloy having excellent plastic workability rather than as a cast part, It is preferable to reduce C. On the other hand, in the cold plastic working using the Ni-based superalloy material of the present invention, the cold plastic workability can be drastically improved by having “nanocrystalline grains” in the cross-sectional structure. Therefore, for example, a C content comparable to the content in cast parts can be allowed. In the present invention, the C content is preferably 0.25% or less. More preferably, the order is 0.1% or less and 0.03% or less. More preferably, it is 0.025% or less, More preferably, it is 0.02% or less. Particularly preferably, it is less than 0.02%.
For the Ni-base superalloy material according to the present invention, C is a regulating element and is preferably managed lower. And when it is good also as C without addition (inevitable impurity level), the minimum of C can be made into 0 mass%. Usually, even if it is a Ni base superalloy without addition of C, when the component composition is analyzed, for example, a C content of about 0.001% can be recognized.

クロム(Cr)
Crは、耐酸化性、耐食性を向上させる元素である。しかし、Crを過剰に含有すると、σ(シグマ)相などの脆化相を形成し、強度や素材準備の際の熱間加工性を低下させる。したがって、Crは、例えば、8.0〜25.0%とすることが好ましい。より好ましくは8.0〜22.0%である。好ましい下限は9.0%であり、より好ましくは9.5%である。さらに好ましくは10.0%である。また、好ましい上限は18.0%であり、より好ましくは16.0%である。さらに好ましくは14.0%である。特に好ましくは12.5%である。
Chrome (Cr)
Cr is an element that improves oxidation resistance and corrosion resistance. However, when Cr is contained excessively, an embrittlement phase such as σ (sigma) phase is formed, and the strength and hot workability at the time of material preparation are lowered. Therefore, Cr is preferably set to, for example, 8.0 to 25.0%. More preferably, it is 8.0 to 22.0%. A preferable lower limit is 9.0%, and more preferably 9.5%. More preferably, it is 10.0%. Moreover, a preferable upper limit is 18.0%, More preferably, it is 16.0%. More preferably, it is 14.0%. Particularly preferably, it is 12.5%.

モリブデン(Mo)
Moは、マトリックスの固溶強化に寄与し、高温強度を向上させる効果がある。しかし、Moが過剰になると金属間化合物相が形成されて高温強度を損なう。よって、Moは、0〜8%とすることが好ましい(無添加(不可避不純物レベル)でもよい)。より好ましくは、2.0〜7.0%である。さらに好ましい下限は2.5%であり、より好ましくは3.0%である。さらに好ましくは3.5%である。また、さらに好ましい上限は6.0%であり、より好ましくは5.0%である。
Molybdenum (Mo)
Mo contributes to the solid solution strengthening of the matrix and has the effect of improving the high temperature strength. However, when Mo becomes excessive, an intermetallic compound phase is formed and high temperature strength is impaired. Therefore, it is preferable to make Mo into 0 to 8% (it may be additive-free (inevitable impurity level)). More preferably, it is 2.0 to 7.0%. A more preferable lower limit is 2.5%, and more preferably 3.0%. More preferably, it is 3.5%. Further, the upper limit is more preferably 6.0%, more preferably 5.0%.

アルミニウム(Al)
Alは、強化相であるγ’(NiAl)相を形成し、高温強度を向上させる元素である。しかし、過度の添加は素材準備の際の熱間加工性を低下させ、加工中の割れなどの材料欠陥の原因となる。よって、Alは、0.5〜8.0%が好ましい。より好ましくは2.0〜8.0%である。さらに好ましい下限は2.5%であり、より好ましくは3.0%である。さらに好ましくは4.0%であり、よりさらに好ましくは4.5%である。特に好ましくは5.1%である。また、さらに好ましい上限は7.5%であり、より好ましくは7.0%である。さらに好ましくは6.5%である。
なお、上述したCrとの関係で、素材準備の際の熱間加工性を確保するために、Crの含有量を低減したときには、その低減分のAlの含有量を許容することができる。そして、例えば、Crの上限を13.5%にしたときに、Alの含有量の下限を3.5%とすることが好ましい。
Aluminum (Al)
Al is an element that forms a strengthening phase γ ′ (Ni 3 Al) phase and improves high-temperature strength. However, excessive addition reduces the hot workability during material preparation and causes material defects such as cracks during processing. Therefore, Al is preferably 0.5 to 8.0%. More preferably, it is 2.0 to 8.0%. A more preferable lower limit is 2.5%, and more preferably 3.0%. More preferably, it is 4.0%, More preferably, it is 4.5%. Particularly preferably, it is 5.1%. Further, the upper limit is more preferably 7.5%, and more preferably 7.0%. More preferably, it is 6.5%.
In addition, in order to ensure the hot workability at the time of raw material preparation in relation to Cr mentioned above, when content of Cr is reduced, the content of Al of the reduced amount can be permitted. For example, when the upper limit of Cr is 13.5%, the lower limit of the Al content is preferably 3.5%.

チタン(Ti)
Tiは、Alと同様、γ’相を形成し、γ’相を固溶強化して高温強度を高める元素である。しかし、過度の添加は、γ’相が高温で不安定となって高温での粗大化を招くとともに、有害なη(イータ)相を形成し、素材準備の際の熱間加工性を損なう。よって、Tiは、例えば、0.4〜7.0%が好ましい。他のγ’生成元素やNiマトリックスとのバランスを考慮すると、Tiの好ましい下限は0.6%であり、より好ましくは0.7%である。さらに好ましくは0.8%である。また、好ましい上限は6.5%であり、より好ましくは6.0%である。さらに好ましくは4.0%であり、特に好ましくは2.0%である。
Titanium (Ti)
Ti, like Al, is an element that forms a γ ′ phase and enhances the high temperature strength by solid solution strengthening of the γ ′ phase. However, excessive addition causes the γ ′ phase to become unstable at a high temperature, leading to coarsening at a high temperature, and forming a harmful η (eta) phase, thereby impairing hot workability during material preparation. Therefore, Ti is preferably 0.4 to 7.0%, for example. Considering the balance with other γ′-forming elements and Ni matrix, the preferable lower limit of Ti is 0.6%, more preferably 0.7%. More preferably, it is 0.8%. Moreover, a preferable upper limit is 6.5%, More preferably, it is 6.0%. More preferably, it is 4.0%, and particularly preferably 2.0%.

以下、本発明のNi基超耐熱合金素材に添加可能な任意成分について説明する。   Hereinafter, optional components that can be added to the Ni-base superalloy material of the present invention will be described.

コバルト(Co)
Coは、組織の安定性を改善し、強化元素であるTiを多く含有しても素材準備の際の熱間加工性を維持することを可能とする。一方で、Coは高価なものであるため、コストが上昇する。よって、Coは、他元素との組み合わせにより、例えば、28.0%以下の範囲で含有することができる任意元素の一つである。Coを添加する場合の好ましい下限は8.0%とすると良い。より好ましくは10.0%である。また、Coの好ましい上限は18.0%とする。より好ましくは16.0%である。なお、γ’生成元素やNiマトリックスとのバランスにより、Coを無添加レベル(原料の不可避不純物レベル)としても良い場合は、Coの下限を0%とする。
Cobalt (Co)
Co improves the stability of the structure and makes it possible to maintain the hot workability at the time of material preparation even if it contains a large amount of Ti as a strengthening element. On the other hand, since Co is expensive, the cost increases. Therefore, Co is one of optional elements that can be contained in a range of 28.0% or less, for example, in combination with other elements. A preferable lower limit in the case of adding Co is preferably 8.0%. More preferably, it is 10.0%. The preferable upper limit of Co is 18.0%. More preferably, it is 16.0%. In addition, when it is possible to set Co to the non-addition level (the inevitable impurity level of the raw material) due to the balance with the γ ′ generating element and the Ni matrix, the lower limit of Co is set to 0%.

タングステン(W)
Wは、Moと同様、マトリックスの固溶強化に寄与する選択元素の一つである。しかし、Wが過剰となると有害な金属間化合物相が形成されて高温強度を損なうため、例えば、上限を15.0%とする。好ましい上限は13.0%であり、より好ましくは11.0%であり、さらに好ましくは9.0%である。そして、よりさらに好ましくは、Wの上限を、6.0%、5.5%、5.0%とすることもできる。上記のWの効果をより確実に発揮させるには、Wの下限を1.0%とすると良い。好ましくは、Wの下限を、2.0%、3.0%、4.0%にすることもできる。また、WとMoとを複合添加することにより、より固溶強化効果が発揮できる。複合添加の場合のWは0.8%以上の添加が好ましい。なお、Moの十分な添加により、Wを無添加レベル(原料の不可避不純物レベル)としても良い場合は、Wの下限を0%とする。
Tungsten (W)
W, like Mo, is one of the selective elements that contribute to solid solution strengthening of the matrix. However, if W is excessive, a harmful intermetallic compound phase is formed and the high-temperature strength is impaired. For example, the upper limit is set to 15.0%. A preferable upper limit is 13.0%, More preferably, it is 11.0%, More preferably, it is 9.0%. More preferably, the upper limit of W can be 6.0%, 5.5%, and 5.0%. In order to exhibit the effect of W more reliably, the lower limit of W is preferably set to 1.0%. Preferably, the lower limit of W can be set to 2.0%, 3.0%, 4.0%. Moreover, the solid solution strengthening effect can be exhibited more by adding W and Mo in combination. In the case of composite addition, W is preferably 0.8% or more. In addition, when it is good also considering W as an additive-free level (inevitable impurity level of a raw material) by sufficient addition of Mo, the minimum of W shall be 0%.

ニオブ(Nb)
Nbは、AlやTiと同様、γ’相を形成し、γ’相を固溶強化して高温強度を高める選択元素の一つである。しかし、Nbの過度の添加は有害なδ(デルタ)相を形成し、素材準備の際の熱間加工性を損なう。よって、Nbの上限は、例えば、4.0%とする。好ましい上限は3.5%であり、より好ましくは2.5%である。なお、上記のNbの効果をより確実に発揮させるには、Nbの下限を1.0%とすると良い。好ましくは2.0%とすると良い。他のγ’生成元素の添加により、Nbを無添加レベル(不可避不純物レベル)としてもよい場合は、Nbの下限を0%とする。
Niobium (Nb)
Nb, like Al and Ti, is one of the selective elements that form a γ ′ phase and enhance the high temperature strength by solid solution strengthening of the γ ′ phase. However, excessive addition of Nb forms a harmful δ (delta) phase and impairs hot workability during material preparation. Therefore, the upper limit of Nb is, for example, 4.0%. A preferable upper limit is 3.5%, more preferably 2.5%. In order to exhibit the effect of Nb more reliably, the lower limit of Nb is preferably set to 1.0%. Preferably it is 2.0%. In the case where Nb is allowed to be at the non-addition level (inevitable impurity level) by adding other γ′-generating elements, the lower limit of Nb is set to 0%.

タンタル(Ta)
Taは、AlやTiと同様、γ’相を形成し、γ’相を固溶強化して高温強度を高める選択元素の一つである。ただし、Taの過度の添加は、γ’相が高温で不安定となって高温での粗大化を招くとともに、有害なη(イータ)相を形成し、素材準備の際の熱間加工性を損なう。よって、Taは、例えば、5.0%以下とする。好ましくは4.0%以下、より好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは2.5%以下である。なお、上記のTaの効果をより確実に発揮させるには、Taの下限を0.3%とすると良い。好ましくは、Taの下限を、0.8%、1.5%、2.0%にすることもできる。TiやNbなどのγ’生成元素添加やマトリックスとのバランスにより、Taを無添加レベル(不可避不純物レベル)としても良い場合は、Taの下限を0%とする。
Tantalum (Ta)
Ta, like Al and Ti, is one of the selective elements that forms a γ ′ phase and strengthens the γ ′ phase by solid solution strengthening to increase the high-temperature strength. However, excessive addition of Ta causes the γ 'phase to become unstable at high temperatures, leading to coarsening at high temperatures, and forming a harmful η (eta) phase, thereby improving hot workability during material preparation. To lose. Therefore, Ta is set to 5.0% or less, for example. Preferably it is 4.0% or less, More preferably, it is 3.0% or less, More preferably, it is 2.5% or less. In order to exhibit the above Ta effect more reliably, the lower limit of Ta is preferably set to 0.3%. Preferably, the lower limit of Ta can be 0.8%, 1.5%, and 2.0%. In the case where Ta is allowed to be a non-addition level (inevitable impurity level) due to the addition of γ′-generating elements such as Ti and Nb and the balance with the matrix, the lower limit of Ta is set to 0%.

鉄(Fe)
Feは、高価なNi、Coの代替として用いる選択元素の一つであり、合金コストの低減に有効である。この効果を得るには、他元素との組み合わせで添加するかどうかを決定すると良い。ただし、Feを過剰に含有するとσ(シグマ)相などの脆化相を形成し、強度や素材準備の際の熱間加工性を低下させる。よって、Feの上限は、例えば、10.0%とする。好ましい上限は9.0%であり、より好ましくは8.0%である。一方、γ’生成元素やNiマトリックスとのバランスにより、Feを無添加レベル(不可避不純物レベル)としてもよい場合は、Feの下限を0%とする。
Iron (Fe)
Fe is one of the selective elements used as an alternative to expensive Ni and Co, and is effective in reducing alloy costs. In order to acquire this effect, it is good to determine whether to add in combination with other elements. However, if Fe is contained excessively, an embrittlement phase such as σ (sigma) phase is formed, and the strength and hot workability at the time of material preparation are lowered. Therefore, the upper limit of Fe is, for example, 10.0%. A preferable upper limit is 9.0%, more preferably 8.0%. On the other hand, when Fe may be made into an additive-free level (inevitable impurity level) due to the balance with the γ′-generating element and the Ni matrix, the lower limit of Fe is set to 0%.

バナジウム(V)
Vは、マトリックスの固溶強化、炭化物生成による粒界強化に有用な選択元素の一つである。ただし、Vの過度の添加は製造過程の高温不安定相の生成を招き、製造性および高温力学性能に悪影響を招く。よって、Vの上限は、例えば、1.2%とする。好ましい上限は1.0%であり、より好ましくは0.8%である。なお、上記のVの効果をより確実に発揮させるには、Vの下限を0.5%とすると良い。合金中の他合金元素とのバランスにより、Vを無添加レベル(不可避不純物レベル)としても良い場合は、Vの下限を0%とする。
Vanadium (V)
V is one of the selective elements useful for strengthening the solid solution of the matrix and strengthening the grain boundaries by forming carbides. However, excessive addition of V leads to the formation of a high-temperature unstable phase in the production process, which adversely affects manufacturability and high-temperature dynamic performance. Therefore, the upper limit of V is, for example, 1.2%. A preferable upper limit is 1.0%, and more preferably 0.8%. In order to exhibit the effect of V more reliably, the lower limit of V is preferably set to 0.5%. In the case where V may be made an additive-free level (inevitable impurity level) due to balance with other alloy elements in the alloy, the lower limit of V is set to 0%.

ハフニウム(Hf)
Hfは、合金の耐酸化性向上、炭化物生成による粒界強化に有用な選択元素の一つである。ただし、Hfの過度の添加は、製造過程の酸化物生成、高温不安定相の生成を招き、製造性および高温力学性能に悪影響を招く。よって、Hfの上限は、例えば、3.0%、好ましくは2.0%、より好ましくは1.5%、よりさらに好ましくは1.0%とする。なお、上記のHfの効果をより確実に発揮させるには、Hfの下限を0.1%とすると良い。好ましくは、Hfの下限を、0.5%、0.7%、0.8%にすることもできる。合金中の他合金元素とのバランスにより、Hfを無添加レベル(不可避不純物レベル)としても良い場合は、Hfの下限を0%とする。
Hafnium (Hf)
Hf is one of the selective elements useful for improving the oxidation resistance of alloys and strengthening grain boundaries by forming carbides. However, excessive addition of Hf leads to production of oxides and high temperature unstable phases in the production process, and adversely affects manufacturability and high temperature dynamic performance. Therefore, the upper limit of Hf is, for example, 3.0%, preferably 2.0%, more preferably 1.5%, and still more preferably 1.0%. In order to exhibit the effect of Hf more reliably, the lower limit of Hf is preferably set to 0.1%. Preferably, the lower limit of Hf can be 0.5%, 0.7%, and 0.8%. In the case where Hf may be at an additive-free level (inevitable impurity level) due to balance with other alloy elements in the alloy, the lower limit of Hf is set to 0%.

ホウ素(B)
Bは、粒界強度を向上させ、クリープ強度、延性を改善する元素である。一方で、Bは融点を低下させる効果が大きいこと、また、粗大なホウ化物が形成されると素材準備の際の熱間加工性が阻害されることから、例えば、0.300%を超えないように制御すると良い。好ましい上限は0.200%であり、より好ましくは0.100%である。さらに好ましくは0.050%であり、特に好ましくは0.020%である。なお、上記の効果を得るには最低0.001%の含有が好ましい。より好ましい下限は0.003%であり、さらに好ましくは0.005%である。特に好ましくは0.010%である。合金中の他合金元素とのバランスにより、Bを無添加レベル(不可避不純物レベル)としても良い場合は、Bの下限を0%とする。
Boron (B)
B is an element that improves the grain boundary strength and improves the creep strength and ductility. On the other hand, B has a large effect of lowering the melting point, and when a coarse boride is formed, hot workability at the time of preparing the material is hindered. For example, it does not exceed 0.300%. It is good to control as follows. A preferable upper limit is 0.200%, and more preferably 0.100%. More preferably, it is 0.050%, Most preferably, it is 0.020%. In order to obtain the above effect, a content of at least 0.001% is preferable. A more preferable lower limit is 0.003%, and further preferably 0.005%. Particularly preferred is 0.010%. In the case where B may be made an additive-free level (inevitable impurity level) due to the balance with other alloy elements in the alloy, the lower limit of B is set to 0%.

ジルコニウム(Zr)
Zrは、Bと同様、粒界強度を向上させる効果を有している。一方で、Zrが過剰となると、やはり融点の低下を招き、高温強度や素材準備の際の熱間加工性が阻害される。よって、Zrの上限は、例えば、0.300%とする。好ましい上限は0.250%であり、より好ましくは0.200%である。さらに好ましくは0.100%であり、特に好ましくは0.050%である。なお、上記の効果を得るには最低0.001%の含有が好ましい。より好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.010%である。合金中の他合金元素とのバランスにより、Zrを無添加レベル(不可避不純物レベル)としても良い場合は、Zrの下限を0%とする。
Zirconium (Zr)
Zr, like B, has the effect of improving the grain boundary strength. On the other hand, when Zr is excessive, the melting point is also lowered, and the high temperature strength and hot workability during material preparation are hindered. Therefore, the upper limit of Zr is, for example, 0.300%. A preferable upper limit is 0.250%, and more preferably 0.200%. More preferably, it is 0.100%, Most preferably, it is 0.050%. In order to obtain the above effect, a content of at least 0.001% is preferable. A more preferable lower limit is 0.005%, and further preferably 0.010%. In the case where Zr may be at an additive-free level (inevitable impurity level) due to balance with other alloy elements in the alloy, the lower limit of Zr is set to 0%.

以上に説明した元素以外の残部はNiであるが、不可避不純物を含んでもよい。   The balance other than the elements described above is Ni, but may contain inevitable impurities.

次に、上記に説明した成分組成を有する冷間加工用Ni基超耐熱合金素材を製造する方法について一具体例を説明する。   Next, a specific example of a method for producing a cold-working Ni-base superalloy material having the above-described component composition will be described.

本具体例では、熱間押出により結晶粒径200μm以下の素材(raw material)を製造する。熱間押出に供する材料は、例えば、溶湯を鋳型に注湯して鋳塊を作製する溶製法によって得られたものであってもよい。そして、鋳塊の製造には、例えば、真空溶解と、真空アーク再溶解やエレクトロスラグ再溶解等の常法を組み合わせる等して適用すればよい。鋳塊の元素偏析を解消するためにソーキング(例えば1100℃〜1280℃で5〜60時間保持)を行なってもよい。このソーキングは、熱間押出に供する材料の形状に仕上げてから行なってもよい。あるいは、熱間押出に供する材料は、合金塊を作製する粉末冶金法によって得られたものであってもよい。   In this specific example, a raw material having a crystal grain size of 200 μm or less is manufactured by hot extrusion. The material to be subjected to hot extrusion may be obtained, for example, by a melting method in which molten metal is poured into a mold to produce an ingot. For example, the ingot may be manufactured by combining vacuum melting and conventional methods such as vacuum arc remelting and electroslag remelting. In order to eliminate element segregation of the ingot, soaking (for example, holding at 1100 ° C. to 1280 ° C. for 5 to 60 hours) may be performed. This soaking may be performed after finishing the shape of the material to be subjected to hot extrusion. Alternatively, the material to be subjected to hot extrusion may be obtained by a powder metallurgy method for producing an alloy lump.

そして、上記の材料に対して、熱間で押出成形を行ない、所定の形状の棒材(bar material)の素材に仕上げる。熱間押出の条件は、押出温度(材料の加熱温度)1050℃〜1200℃、押出比4〜20、押出速度(ステム速度)5〜80mm/sで行なうことが好ましく、成形された棒形状の押出材(extruded material)の長手方向に直交する方向の断面における径は、例えば、10mm以上や、20mm超である。そして、例えば、200mm以下である。なお、長手方向に直交する方向の断面が円形でない場合は、かかる断面における最大径を上述の径とみなす。そして、棒材を製造する場合、上記の押出材の表面を切削加工等の機械加工等によって仕上げたり、上記の押出材から所定の寸法の棒形状の素材を採取したりして、作製することができる。この場合、棒形状の素材の径を、例えば、150mm以下、100mm以下、50mm以下、30mm以下、20mm以下、10mm以下といった寸法にすることもできる。また、棒形状の素材の径を、例えば、3mm以上、4mm以上、5mm以上といった寸法にすることもできる。棒形状の素材の径を小さくしておくことは、後述する冷間塑性加工で、径がさらに小さい線材や細線等を作製するときに、その塑性加工の回数(パス数)を少なくできる点で好ましい。一方、棒形状の素材の径を過度に小さくしようとすると、熱間押出の工数や加工ロスの増加を招くため、冷間加工用の棒形状の素材の径は3mm以上であることが好ましい。   And it extrudes with hot with respect to said material, and finishes it to the raw material of the bar material (bar material) of a predetermined shape. The conditions for hot extrusion are preferably performed at an extrusion temperature (material heating temperature) of 1050 ° C. to 1200 ° C., an extrusion ratio of 4 to 20, and an extrusion speed (stem speed) of 5 to 80 mm / s. The diameter of the cross section in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the extruded material is, for example, 10 mm or more and more than 20 mm. For example, it is 200 mm or less. In addition, when the cross section in the direction orthogonal to the longitudinal direction is not circular, the maximum diameter in the cross section is regarded as the above-mentioned diameter. And when manufacturing a bar, the surface of the extruded material is finished by machining such as cutting, or a bar-shaped material of a predetermined size is collected from the extruded material, and manufactured. Can do. In this case, the diameter of the rod-shaped material can be, for example, 150 mm or less, 100 mm or less, 50 mm or less, 30 mm or less, 20 mm or less, 10 mm or less. Further, the diameter of the rod-shaped material can be set to, for example, 3 mm or more, 4 mm or more, 5 mm or more. Keeping the diameter of the rod-shaped material small means that the number of plastic workings (number of passes) can be reduced when producing a wire or fine wire with a smaller diameter in cold plastic working, which will be described later. preferable. On the other hand, if the diameter of the rod-shaped material is excessively reduced, the number of hot extrusion processes and processing loss are increased. Therefore, the diameter of the rod-shaped material for cold working is preferably 3 mm or more.

熱間で押出成形を行なうことにより、素材の結晶粒径を200μm以下の再結晶組織にする。好ましくは150μm以下、より好ましくは100μm以下、さらに好ましくは50μm以下の再結晶組織である。また、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは0.8μm以上、よりさらに好ましくは1.5μm以上の再結晶組織である。再結晶によって生成された結晶粒は粒内の歪みが少なく、かつ、この結晶粒を微細にすることで結晶粒界も増加するので、これに後述の冷間塑性加工を行なえば、そのときの加工歪みが組織の全体に均等に加わる。また、この結晶粒の微細化が、後述するナノ結晶粒の生成にも効果的である。よって、この工程を行なうことにより、Ni基超耐熱合金素材の冷間塑性加工での変形がより均一になり、加工中の異常変形や曲がりの発生を避けることができ、歩留まりを飛躍的に向上させることができる。他方、熱間押出工程を経ないで塑性加工を行なうと、下記の実施例で説明するように、加工中に変形や曲がりが生じ、加工品の形状不良が生じやすい。この効果をさらに向上させるために、熱間押出された素材は、加工による残留応力を除去するための熱処理を施してもよい。   Extrusion is performed hot to make a recrystallized structure having a crystal grain size of 200 μm or less. The recrystallized structure is preferably 150 μm or less, more preferably 100 μm or less, and still more preferably 50 μm or less. The recrystallized structure is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, still more preferably 0.8 μm or more, and still more preferably 1.5 μm or more. The crystal grains produced by recrystallization are less strained in the grains, and the grain boundaries increase by making the grains finer. Processing strain is evenly applied to the entire tissue. In addition, the refinement of the crystal grains is effective for the generation of nanocrystal grains described later. Therefore, by carrying out this process, the deformation of the Ni-base super heat-resistant alloy material during cold plastic working becomes more uniform, and abnormal deformation and bending during processing can be avoided, resulting in a dramatic improvement in yield. Can be made. On the other hand, when plastic working is performed without passing through a hot extrusion step, deformation and bending occur during the processing, and the shape of the processed product tends to be poor, as will be described in the following examples. In order to further improve this effect, the hot-extruded material may be subjected to a heat treatment for removing residual stress due to processing.

素材の結晶粒径は、棒形状の長手方向に沿った断面の組織から測定することができる。まず、素材の断面をカーリング液で腐食して、その腐食後の断面組織を所定の倍率の光学顕微鏡で観察する。そして、JIS−G−0551(ASTM−E112)に準拠した「粒度番号G」で評価して、その粒度番号Gに相当した「結晶粒の平均直径d」に換算することができる。本発明において素材の結晶粒径は、上記の「結晶粒の平均直径d」をさす。   The crystal grain size of the material can be measured from the cross-sectional structure along the longitudinal direction of the rod shape. First, the cross section of the material is corroded with a curling liquid, and the cross-sectional structure after the corrosion is observed with an optical microscope having a predetermined magnification. And it can evaluate by "grain size number G" based on JIS-G-0551 (ASTM-E112), and can convert into "average diameter d of the crystal grain" corresponding to the grain size number G. In the present invention, the crystal grain size of the material refers to the above-mentioned “average diameter d of crystal grains”.

熱間で押出成形を行なった素材は、棒形状の長手方向に沿った断面の組織において、さらに以下の構成を備える。図8には、713C合金インゴットに1200℃で均質化処理を行った後、1100℃の熱間押出を行って得られた棒形状のNi基超耐熱合金素材の電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)像(断面写真)を示す。図8の断面組織から、最大寸法が2μm以上の異形のガンマプライム相4(図中、やや暗く見える相。以下、便宜上、粗大γ’相ともいう)と、最大寸法が0.1μm以上、かつ1μm以下のガンマプライム相5(図中、明るく見える相。以下、便宜上微小γ’相ともいう。)が確認できる。異形とは、通常の多角形とは異なる不規則な形状であり、例えば図8では曲線や凹みを含む不定形な形状として確認できる。微小γ’相は、略多角形状を有しており、主に四角形状であり、三角形状のものやそれらの丸みを帯びたものも含まれている。これらの微小γ’相は粗大γ’相の間を埋めるように分散しており、専らマトリックスであるγ相の結晶粒内に析出している。図8における微小γ’相の大半は最大寸法が0.2〜0.5μmである。後述する冷間塑性加工においては、γ相とγ’相との相界面にナノ結晶粒が生成し、増えるに従い、塑性加工性が向上する。したがって、図8に示す微小γ’相および粗大γ’相を有する冷間加工用Ni基超耐熱合金素材は、冷間塑性加工に好適である。なお、最大寸法は、断面組織で評価することができる。
断面組織において、微小γ’相の面積率は、例えば10〜60%程度にすることができる。また、700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量が多い組成を採用して30
〜60%程度にすることもできる。
The raw material that has been subjected to hot extrusion has the following structure in a cross-sectional structure along the longitudinal direction of the rod shape. FIG. 8 shows a field emission scanning electron microscope (FE) of a rod-shaped Ni-based superalloy material obtained by homogenizing a 713C alloy ingot at 1200 ° C. and then hot-extrusion at 1100 ° C. -SEM) image (cross-sectional photograph). From the cross-sectional structure of FIG. 8, the deformed gamma prime phase 4 having a maximum dimension of 2 μm or more (phase that appears slightly dark in the figure. Hereinafter, also referred to as a coarse γ ′ phase), the maximum dimension is 0.1 μm or more, and A gamma prime phase 5 of 1 μm or less (a phase that appears bright in the figure, hereinafter also referred to as a minute γ ′ phase for convenience) can be confirmed. The irregular shape is an irregular shape different from a normal polygon. For example, in FIG. 8, it can be confirmed as an irregular shape including a curve and a dent. The minute γ ′ phase has a substantially polygonal shape, is mainly a quadrangular shape, and includes a triangular shape and those rounded. These fine γ ′ phases are dispersed so as to fill the space between the coarse γ ′ phases, and are precipitated exclusively in the crystal grains of the γ phase that is the matrix. Most of the fine γ ′ phases in FIG. 8 have a maximum dimension of 0.2 to 0.5 μm. In the cold plastic working described later, nanocrystal grains are generated at the phase interface between the γ phase and the γ ′ phase, and the plastic workability is improved as the number increases. Therefore, the Ni-based superalloy material for cold working having the fine γ ′ phase and the coarse γ ′ phase shown in FIG. 8 is suitable for cold plastic working. The maximum dimension can be evaluated by a cross-sectional structure.
In the cross-sectional structure, the area ratio of the minute γ ′ phase can be, for example, about 10 to 60%. In addition, a composition with a large amount of equilibrium precipitation of gamma prime phase at 700 ° C. is adopted.
It can also be about -60%.

図9には図8のFE−SEM像よりも低倍で観察した光学顕微鏡像を示す。また、比較のために、鋳造後、1200℃で均質化処理したままのNi基超耐熱合金素材の光学顕微鏡像を図10に示す。光学顕微鏡像では異形の粗大γ’相4は明るい白色の相として確認できる。図10では、粗大γ’相の長手方向(最大寸法を得る線の方向)はランダムであるのに対して、図9に示す熱間押出を経たNi基超耐熱合金素材では、粗大γ’相の長手方向が棒形状の長手方向(図中、矢印で示された左右方向)に配向した傾向を有する。ここで「粗大γ’相の長手方向が棒形状の長手方向に配向した傾向」とは、全ての粗大γ’相の長手方向が棒形状の長手方向を向いていることを必要とする趣旨ではなく、粗大γ’相の長手方向が棒形状の長手方向からずれていても、また、棒形状の長手方向に直交する方向に近い粗大γ’相が存在しても、全体として棒形状の長手方向に近い長手方向を有する粗大γ’相の割合が相対的に多いことを意味する。具体的には、例えば、最大寸法を得る線(異形の粗大γ’相の外縁上の二点に引ける最大の直線)の方向と棒形状の長手方向との角度(鋭角)を任意の所定の数の粗大γ’相に対して評価した場合、異形の粗大γ’相の70%以上が45度未満であることを目安にすることができる。図9に示したNi基超耐熱合金素材では、異形の粗大γ’相のおよそ97%が45度未満である。   FIG. 9 shows an optical microscope image observed at a magnification lower than that of the FE-SEM image of FIG. For comparison, FIG. 10 shows an optical microscope image of a Ni-based superalloy material that has been homogenized at 1200 ° C. after casting. In the optical microscope image, the irregular coarse γ ′ phase 4 can be confirmed as a bright white phase. In FIG. 10, the longitudinal direction of the coarse γ ′ phase (the direction of the line to obtain the maximum dimension) is random, whereas in the Ni-based superalloy material subjected to hot extrusion shown in FIG. 9, the coarse γ ′ phase Have a tendency to be oriented in the rod-shaped longitudinal direction (left and right directions indicated by arrows in the figure). Here, “the tendency that the longitudinal direction of the coarse γ ′ phase is oriented in the longitudinal direction of the rod shape” means that all the longitudinal directions of the coarse γ ′ phase are oriented in the longitudinal direction of the rod shape. Even if the longitudinal direction of the coarse γ ′ phase is deviated from the longitudinal direction of the rod shape, or the coarse γ ′ phase close to the direction orthogonal to the longitudinal direction of the rod shape is present, the overall length of the rod shape This means that the proportion of coarse γ ′ phase having a longitudinal direction close to the direction is relatively high. Specifically, for example, the angle (acute angle) between the direction of the line for obtaining the maximum dimension (the maximum straight line that can be drawn at two points on the outer edge of the irregular coarse γ ′ phase) and the longitudinal direction of the rod shape is arbitrarily determined. When evaluated for several coarse γ ′ phases, it can be taken as a guide that 70% or more of the irregular coarse γ ′ phases are less than 45 degrees. In the Ni-base superalloy material shown in FIG. 9, approximately 97% of the irregular coarse γ ′ phase is less than 45 degrees.

上述のように、γ相とγ’相との相界面にナノ結晶粒が生成し、増えるに従い、Ni基超耐熱合金素材の塑性加工性が向上する。ナノ結晶粒は、γ相とγ’相との相界面に冷間加工の応力が加わることで生成すると考えられるため、かかる相界面に効率的に応力が加わることが好ましい。この点、スエジング、圧延等の冷間加工では、棒形状のNi基超耐熱合金素材の径方向に大きな応力が加わるため、かかる方向に直交する方向(図9の矢印の方向)に相界面が広がっている状態の方が冷間加工の応力を受け止めやすい。したがって、かかる状態に対応した、粗大γ’相の長手方向が棒形状の長手方向に配向した傾向を示す構成は、ナノ結晶粒の生成を通じた冷間塑性加工性の向上に好適な構成になるのである。   As described above, nanocrystal grains are generated at the phase interface between the γ phase and the γ ′ phase, and the plastic workability of the Ni-based superalloy material is improved as the number increases. Since it is considered that the nanocrystal grains are generated by applying cold working stress to the phase interface between the γ phase and the γ ′ phase, it is preferable that the stress is efficiently applied to the phase interface. In this respect, in cold working such as swaging and rolling, a large stress is applied in the radial direction of the rod-shaped Ni-based superalloy material, so the phase interface is perpendicular to this direction (the direction of the arrow in FIG. 9). The spreading state is more susceptible to cold working stress. Therefore, a configuration corresponding to such a state and showing a tendency that the longitudinal direction of the coarse γ ′ phase is oriented in the longitudinal direction of the rod shape is a configuration suitable for improving the cold plastic workability through the formation of nanocrystal grains. It is.

図11に、図8に示した熱間押出を経て得られたNi基超耐熱合金素材に対して、電界放出型透過電子顕微鏡(FE−TEM)を用いてさらに高倍で観察した走査型透過電子顕微鏡(STEM)像を示す。図11に示すように、マトリックスであるγ相の粒内には微小γ’相5が析出しており、かかる微小γ’相とは別に異形の粗大γ’相4が確認できる。図11に示す異形の粗大γ’相4は、一体ではなく、複数の部位(個体)からなる分割構造を有する。粗大γ’相が分割構造を有することによって、冷間加工の際の粗大γ’相の変形抵抗が低減されるため、粗大γ’相が分割構造を有する構成も、冷間塑性加工性の向上に好適な構成となる。かかる冷間加工性の向上の観点からは、粗大γ’相の全てが分割構造を有する必要はなく、少なくとも一部の粗大γ’相が分割構造を備えていればよい。複数の粗大γ’相を観察して、50%以上の粗大γ’相が分割構造を有していることがより好ましい。   FIG. 11 shows a scanning transmission electron observed at a higher magnification using a field emission transmission electron microscope (FE-TEM) with respect to the Ni-base superalloy material obtained through the hot extrusion shown in FIG. A microscope (STEM) image is shown. As shown in FIG. 11, the fine γ ′ phase 5 is precipitated in the grains of the γ phase that is a matrix, and a deformed coarse γ ′ phase 4 can be confirmed separately from the fine γ ′ phase. The irregular coarse γ ′ phase 4 shown in FIG. 11 is not integral but has a divided structure composed of a plurality of parts (individuals). Since the coarse γ 'phase has a split structure, the deformation resistance of the coarse γ' phase during cold working is reduced, so the structure in which the coarse γ 'phase has a split structure also improves cold plastic workability. It becomes a suitable structure. From the viewpoint of improving the cold workability, it is not necessary for all of the coarse γ ′ phases to have a divided structure, and at least a portion of the coarse γ ′ phase may have a divided structure. More preferably, 50% or more of the coarse γ ′ phases have a divided structure by observing a plurality of coarse γ ′ phases.

冷間加工用Ni基超耐熱合金素材の硬さは、その組織中に後述するナノ結晶粒が生成されていない状態で、冷間塑性加工による初期の加工性を確保するために、低いことが好ましい。例えば、550HV以下や500HV未満であり、より好ましくは450HV以下である。さらに好ましくは400HV以下であり、よりさらに好ましくは380HV以下である。素材の硬さの下限は、特に限定しないが、250HV程度が現実的である。素材の硬さは、素材の断面で測定することができる。   The hardness of the Ni-based super heat-resistant alloy material for cold working is low in order to ensure the initial workability by cold plastic working in a state where the nanocrystal grains described later are not generated in the structure. preferable. For example, it is 550 HV or less or less than 500 HV, and more preferably 450 HV or less. More preferably, it is 400 HV or less, More preferably, it is 380 HV or less. Although the minimum of the hardness of a raw material is not specifically limited, About 250HV is realistic. The hardness of the material can be measured by the cross section of the material.

上述のように例示された工程を経て得られた冷間加工用Ni基超耐熱合金素材は、冷間加工に使用される。例えば、加工率が30%以上の冷間塑性加工を行う。上述のNi基超耐熱合金素材は、従来の「熱間による」塑性加工によるものとは異なり、「冷間による」塑性加工において優れた加工性を示し、冷間加工による線材、細線等の製造に寄与するものである。そして、特に、γ’相の量が35モル%以上のNi基超耐熱合金においては、それを冷間塑性加工によって製造することで、熱間塑性加工では発現し難い、後述するγ(ガンマ)相とγ’(ガンマプライム)相との相界面(γ/γ’界面)からのナノ結晶の発生による塑性加工性の「増長作用」が発現するので、熱間塑性加工では加工することが困難であった上記のNi基超耐熱合金を、比較的単純な工程かつ低コストで、線材や細線にまで加工することができる。この達成のために、上記の冷間による塑性加工は、その塑性加工中に回復や再結晶が発生できないと考えられる低い温度領域で行うことが必要である。
そこで本発明における上記の塑性加工温度は、「500℃以下」とすることが好ましい。より好ましくは300℃以下、さらに好ましくは100℃以下、よりさらに好ましくは50℃以下(例えば、室温)である。
The Ni-based superalloy material for cold working obtained through the steps exemplified as described above is used for cold working. For example, cold plastic working with a working rate of 30% or more is performed. The above-mentioned Ni-based super heat-resistant alloy material is superior to conventional “hot” plastic working, and exhibits excellent workability in “cold” plastic working, and manufactures wires, fine wires, etc. by cold working It contributes to. In particular, in a Ni-base superalloy having an amount of γ ′ phase of 35 mol% or more, it is difficult to develop in hot plastic working by producing it by cold plastic working, which will be described later. "Increase action" of plastic workability due to the generation of nanocrystals from the phase interface (γ / γ 'interface) between the γ' (gamma prime) phase and the γ '(gamma prime) phase appears, making it difficult to process by hot plastic working The above Ni-base superalloy can be processed into a wire or a thin wire with a relatively simple process and low cost. In order to achieve this, it is necessary that the cold plastic working be performed in a low temperature region where it is considered that recovery and recrystallization cannot occur during the plastic working.
Therefore, the plastic processing temperature in the present invention is preferably set to “500 ° C. or lower”. More preferably, it is 300 degrees C or less, More preferably, it is 100 degrees C or less, More preferably, it is 50 degrees C or less (for example, room temperature).

以上に説明したNi基超耐熱合金素材を用いた冷間加工によるNi基超耐熱合金製品の製造は、線材形態、板材、帯材などに適用できることは明らかである。そして、このとき、Ni基超耐熱合金素材は、線材(wire material)、板材(sheet material)、帯材(strip material)の中間製品形状である。また、冷間加工によるNi基超耐熱合金製品も、かかる中間製品形状であってもよいし、細線(wire product)、薄板(sheet product)、薄帯(strip product)の最終製品形状であってもよいことも、明らかである。板材(薄板)、帯材(薄帯)において、その寸法の関係は、線材(細線)のときの線径(直径)を、板厚または帯厚に替えることができる。   It is apparent that the production of Ni-base superalloy products by cold working using the Ni-base superheat-resistant alloy material described above can be applied to wire forms, plate materials, strips, and the like. At this time, the Ni-based superheat-resistant alloy material has an intermediate product shape of a wire material, a sheet material, and a strip material. Further, the Ni-based super heat-resistant alloy product by cold working may have such an intermediate product shape, or a final product shape of a wire product, a sheet product, or a strip product. It is also clear that it is good. Regarding the plate material (thin plate) and the strip material (thin strip), the dimensional relationship can be changed from the wire diameter (diameter) of the wire rod (thin wire) to the plate thickness or the strip thickness.

とりわけNi基超耐熱合金の熱間押出された素材が棒形状(棒材)の場合、冷間加工として、断面積を圧縮する棒材加工を行なうことができる。この場合、Ni基超耐熱合金の「棒材」を出発材料として、この棒材に行う塑性加工の様態として、棒材中に均一に圧力を付与することができる「棒材の長手方向に垂直な断面の断面積を圧縮する加工」を施すことが好ましい。そして、この棒材の素材に、断面積(棒径)を塑性的に圧縮して、長さを伸ばしていく加工を行う。特に、Ni基超耐熱合金の線材を得る場合、線材よりも断面積(直径)が大きい「棒材」を塑性加工して作製することが効率的である。棒材の周面から軸心に向けて、加工率が30%以上の塑性加工を行って、棒材の断面積を圧縮する。このような加工として、スエジング、カセットローラダイス伸線、孔型ダイス伸線などがある。
他方、Ni基超耐熱合金の板材、帯材等の製造には、圧延加工を用いることもできる。
In particular, when the hot-extruded material of the Ni-base superalloy is in the shape of a bar (bar), bar processing that compresses the cross-sectional area can be performed as cold processing. In this case, starting from the “bar” of the Ni-base superalloy, the pressure can be uniformly applied to the bar as a mode of plastic working performed on this bar “vertical to the longitudinal direction of the bar” It is preferable to perform a process of compressing the cross-sectional area of the cross section. Then, the cross-sectional area (rod diameter) is plastically compressed to extend the length of the bar material. In particular, when obtaining a Ni-based superalloy alloy wire, it is efficient to produce a “bar” having a larger cross-sectional area (diameter) than the wire by plastic working. The cross-sectional area of the bar is compressed by performing plastic working with a processing rate of 30% or more from the peripheral surface of the bar toward the axis. Such processing includes swaging, cassette roller die drawing, hole die drawing, and the like.
On the other hand, rolling can also be used for the production of a Ni-base superalloy alloy plate, strip, and the like.

ここで、加工率とは、棒材をスエジングやダイス伸線を行なう場合には、減面率により表す。減面率は、塑性加工前の棒材の断面積Aと、塑性加工後の線材や細線の断面積Aとの関係で、
[(A−A)/A]×100(%) (1)
の式で算出される。
他方、圧延加工を行なう場合には、加工率は圧下率で表す。圧下率は、塑性加工前の素材の厚さをtとし、塑性加工後の板材や帯材、薄板や薄帯の厚さをtとすると、
[(t−t)/t]×100(%) (2)
の式で算出される。
累積加工率とは塑性加工を複数回、あるいは複数パスにわたって行なった場合の、最終加工物の素材に対する加工率を示す。
Here, the processing rate is expressed by the area reduction rate when swaging or die drawing a bar. The area reduction ratio is the relationship between the cross-sectional area A 0 of the bar material before plastic working and the cross-sectional area A 1 of the wire or thin wire after plastic working.
[(A 0 −A 1 ) / A 0 ] × 100 (%) (1)
It is calculated by the following formula.
On the other hand, when rolling, the processing rate is expressed as a reduction rate. The reduction ratio is defined as follows: t 0 is the thickness of the material before plastic processing, and t 1 is the thickness of the plate or strip after plastic processing.
[(T 0 −t 1 ) / t 0 ] × 100 (%) (2)
It is calculated by the following formula.
The cumulative processing rate indicates the processing rate for the material of the final workpiece when plastic processing is performed a plurality of times or over a plurality of passes.

図1に、棒材を複数パス(図では2パス)の圧延を行った際の棒材の形状変化を示す模式図を示す。図中、符号1は圧下方向、符号2は圧延面、符号3は側面を示す。加工出発材料である棒材は略円形断面を有するが、上下から圧延ロールにより圧下方向1に圧縮力を受けて、圧延ロールと接触する圧延面2が平面の偏平形状となる。棒材の直径をt、2パス目の上下の圧延面間の距離、すなわち厚さをtとすると、この2パス圧延による加工率は、上記の式(2)で表される。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a shape change of a bar when the bar is rolled in a plurality of passes (two passes in the figure). In the figure, reference numeral 1 denotes a rolling direction, reference numeral 2 denotes a rolling surface, and reference numeral 3 denotes a side surface. Although the bar which is a processing starting material has a substantially circular cross section, it receives a compressive force from the upper and lower sides in the rolling direction 1 by the rolling rolls, and the rolling surface 2 in contact with the rolling rolls has a flat and flat shape. When the diameter of the bar is t 0 and the distance between the upper and lower rolling surfaces of the second pass, that is, the thickness is t 1 , the processing rate by this two-pass rolling is expressed by the above formula (2).

本発明では、上記の冷間塑性加工の加工率(以下に説明するように「累積加工率」を含む)を「30%以上」に高くする。このとき、30%未満の加工率であると、加工の程度が僅かであり、冷間塑性加工を行なうことの実益にも欠ける。加工率は、40%以上が好ましい。加工率は60%以上が更に好ましい。より好ましくは70%以上、さらに好ましくは80%以上、よりさらに好ましくは85%以上である。そして、よりさらに好ましくは90%以上、特に好ましくは97%以上である。
このような、加工率が30%以上の強加工を行なったNi基超耐熱合金は、更に続けて加工を行なうことが可能な状態になる。したがって、塑性加工中に熱処理を行わないことが好ましい(非加熱であることを含む)。ここでいう熱処理とは、回復や再結晶が発生するような高い温度領域での熱処理のことであり、例えば、500℃を超える温度に加熱する熱処理である。このように冷間加工のパス間に熱処理が必要なく、複数の冷間強加工を連続的に実施して、累積加工率(減面率)を限りなく大きくする(100%に近づく)ことができる。その際、強加工を行なったNi基超耐熱合金は、更に塑性加工を行なっても、例えば硬さ500HV以上に保ったまま加工できる。また、強加工を行なったNi基超耐熱合金は、組織中にナノ結晶粒の生成が観察できる。この機構はまだ完全に解明できていないが、以下のとおり考えられる。
In the present invention, the processing rate of the cold plastic processing (including “cumulative processing rate” as described below) is increased to “30% or more”. At this time, if the processing rate is less than 30%, the degree of processing is slight, and the actual benefit of performing cold plastic processing is lacking. The processing rate is preferably 40% or more. The processing rate is more preferably 60% or more. More preferably, it is 70% or more, More preferably, it is 80% or more, More preferably, it is 85% or more. And still more preferably 90% or more, particularly preferably 97% or more.
Such a Ni-based superalloy that has been subjected to strong processing with a processing rate of 30% or more is in a state where it can be further processed. Therefore, it is preferable not to perform heat treatment during plastic working (including non-heating). The heat treatment here refers to a heat treatment in a high temperature region where recovery and recrystallization occur, and is a heat treatment for heating to a temperature exceeding 500 ° C., for example. Thus, no heat treatment is required between passes of cold working, and a plurality of cold strong workings are continuously performed to increase the cumulative working rate (area reduction rate) as much as possible (approaching 100%). it can. At this time, the Ni-base superalloy that has been subjected to strong processing can be processed while being kept at a hardness of 500 HV or more, for example, even if plastic processing is performed. In addition, the Ni-based superalloy that has been subjected to strong processing can observe the formation of nanocrystal grains in the structure. Although this mechanism has not been fully elucidated, it is considered as follows.

Ni基合金に加工率30%以上の冷間加工を施すと、加工の途中で加工硬化により500HV以上の硬さを有するようになるが、500HV以上の硬さを有するNi基合金にさらに冷間加工すれば、γ/γ’界面からナノ結晶が発生する。このナノ結晶粒が十分に生成されるためには、上記の加工率が最低でも30%程度必要であることを実験的に確認した(実施例参照)。つまり、上記のNi基超耐熱合金の棒材に冷間による塑性加工を行って、その累積の加工率が約30%に到達したときに、ナノ結晶粒が、最初に、γ相とγ’相との相界面に優先的に生成されることを観察した。そして、このナノ結晶粒が一旦生成したNi基超耐熱合金(例えば、棒材(線材))に、さらに冷間による塑性加工を加えていくと、ナノ結晶粒の数が増加し、このナノ結晶粒の増加が、Ni基超耐熱合金(例えば、棒材(線材))の塑性加工性をさらに向上させる。そして、この塑性加工の繰り返しによって(累積の加工率の増加によって)、Ni基超耐熱合金(例えば、棒材(線材))の塑性加工性は益々向上して、塑性加工の途中に熱処理を行わずに、冷間で累積の加工率が97%以上にも及ぶ塑性加工が可能であったという、「室温超塑性的な」塑性加工の現象を確認した。   When cold working with a processing rate of 30% or more is applied to a Ni-based alloy, it will have a hardness of 500 HV or higher due to work hardening in the middle of the processing. When processed, nanocrystals are generated from the γ / γ ′ interface. It was experimentally confirmed that the above-described processing rate is required to be at least about 30% in order to sufficiently generate the nanocrystal grains (see Examples). That is, when cold-plastic processing is performed on the above-described Ni-base superheat-resistant alloy rod, and the cumulative processing rate reaches about 30%, the nanocrystal grains are first formed into γ phase and γ ′. It was observed that it was preferentially produced at the phase interface with the phase. And, when the plastic processing by cold is further added to the Ni-based super heat-resistant alloy (for example, rod (wire)) once the nanocrystal grains are generated, the number of nanocrystal grains increases. The increase in grains further improves the plastic workability of Ni-base superalloys (eg, rods (wires)). By repeating this plastic working (by increasing the cumulative working rate), the plastic workability of Ni-base superalloys (for example, rods (wires)) is further improved, and heat treatment is performed during the plastic working. In addition, the "room temperature superplastic" plastic working phenomenon was confirmed, in which it was possible to perform plastic working with a cumulative working rate of 97% or more in the cold.

上記の「30%以上」の加工率の冷間塑性加工は、一回の塑性加工で完了してもよいが、組織中にナノ結晶粒が形成されるまでの間において、例えば、合金に割れや疵等が発生することを抑制するために、複数回の塑性加工に分けて完了することが好ましい。その場合の30%以上の加工率とは、累積の加工率である。30%以上の加工率による「大きなひずみ」を、複数回の塑性加工に分けて素材に付与することで、そのひずみが素材中に適度に分散して、ナノ結晶粒の粒界滑りや結晶回転を素材中で均一に生じさせるのに効果的である。その結果、素材中にナノ結晶粒を均一かつ均等に形成させることができるとともに、その塑性加工中の割れや疵等の発生も抑制することができる。複数回の塑性加工に分けるときは、その各々の塑性加工間に熱処理を行う必要はない。   The cold plastic working with the processing rate of “30% or more” may be completed by a single plastic working. However, until the nanocrystal grains are formed in the structure, for example, the alloy is cracked. In order to prevent the occurrence of wrinkles and wrinkles, it is preferable to divide and complete a plurality of plastic workings. In this case, the processing rate of 30% or more is a cumulative processing rate. By applying “large strain” with a processing rate of 30% or more to the material divided into multiple plastic workings, the strain is moderately dispersed in the material, causing grain boundary slippage and crystal rotation of the nanocrystal grains. It is effective to uniformly generate in the material. As a result, the nanocrystal grains can be formed uniformly and evenly in the material, and the occurrence of cracks, wrinkles and the like during the plastic working can be suppressed. When divided into a plurality of plastic workings, it is not necessary to perform a heat treatment between the plastic workings.

なお、上記の一回または累積による30%以上の加工率の上限は、特に設定する必要がなく、例えば、中間製品や最終製品の形状等に応じて、適宜、設定すればよい。そして、例えば、上述の中間製品として、その後にも更に塑性加工が行なわれるNi基超耐熱合金を準備するのであれば、その仕様等に応じて、例えば、50%、45%、40%、35%といった数値を設定することができる。   Note that the upper limit of the processing rate of 30% or more due to one time or accumulation is not particularly set, and may be appropriately set according to, for example, the shape of the intermediate product or the final product. For example, if a Ni-base superalloy that is further plastically processed is prepared as the intermediate product described above, for example, 50%, 45%, 40%, 35, depending on the specifications. A numerical value such as% can be set.

また、複数回の冷間塑性加工に分ける場合、ある任意の塑性加工(パス)における加工率(減面率)を、その前の回の塑性加工(パス)における加工率(減面率)よりも大きくして、加工効率を上げることも可能である。各塑性加工(パス)毎に加工率(減面率)を大きくしてもよい。
本発明における「パス」については、上述したスエジングやダイス伸線、圧延といった種類の塑性加工において、一つの(または、一対でなる)ダイスやロールによって塑性加工されたときを「1パス」と数えることができる。
Also, when dividing into multiple cold plastic workings, the processing rate (area reduction) in any given plastic processing (pass) is more than the processing rate (area reduction) in the previous plastic working (pass) It is also possible to increase the machining efficiency. The processing rate (area reduction rate) may be increased for each plastic processing (pass).
Regarding the “pass” in the present invention, when plastic processing is performed by one (or a pair) of dies or rolls in the types of plastic processing such as swaging, die drawing, and rolling described above, “one pass” is counted. be able to.

とりわけNi基超耐熱合金の素材が棒材の場合、塑性加工性を向上させるためには、上記の塑性加工で、棒材中に均一かつ均等に圧力を付与することが重要と思われる。そして、このためには、棒材の周面から軸心に向けて、棒材の断面積を圧縮するような塑性加工が効果的である。このとき、塑性加工方式を限定する必要はない。但し、塑性加工される棒材の全周に均等に圧力を加える塑性加工方式が有利である。この具体例として、スエジング加工が挙げられる。スエジング加工は、棒材の全周を囲む複数のダイスを回転させながら、棒材の周面を鍛造するので、ナノ結晶粒の生成に好ましい。その他、カセットローラダイス伸線、孔型ダイス伸線などその他の塑性加工も適用可能である。   In particular, when the material of the Ni-base superalloy is a bar, it seems important to apply a uniform and even pressure to the bar in the plastic processing described above in order to improve the plastic workability. For this purpose, plastic working is effective in which the cross-sectional area of the bar is compressed from the peripheral surface of the bar toward the axis. At this time, there is no need to limit the plastic working method. However, a plastic working method in which pressure is evenly applied to the entire circumference of the rod to be plastic processed is advantageous. A specific example is swaging. Swaging is preferable for producing nanocrystal grains because the peripheral surface of the bar is forged while rotating a plurality of dies surrounding the entire circumference of the bar. In addition, other plastic processing such as cassette roller die drawing and hole die drawing is also applicable.

冷間塑性加工を行なうNi基超耐熱合金素材は、上述のように熱間押出により製造することができる。熱間押出を行なうことにより、(例えば鋳造組織などを)結晶粒径200μm以下の再結晶組織に形成する。結晶粒径200μm以下の再結晶組織では、素材の組織中にγ’相が均一に再析出するので、その後の冷間塑性加工後の組織中にナノ結晶粒が形成されやすくなる。これは、Ni基超耐熱合金が有するγ相とγ’相との相界面が均一になることで、ナノ結晶粒の形成が促されるものと考えられる。   The Ni-base superalloy material that performs cold plastic working can be manufactured by hot extrusion as described above. By performing hot extrusion, a recrystallized structure having a crystal grain size of 200 μm or less (for example, a cast structure) is formed. In a recrystallized structure having a crystal grain size of 200 μm or less, the γ ′ phase is uniformly reprecipitated in the structure of the material, and therefore nanocrystal grains are easily formed in the structure after the subsequent cold plastic working. This is thought to be due to the fact that the phase interface between the γ phase and the γ ′ phase of the Ni-base superheat-resistant alloy becomes uniform, thereby promoting the formation of nanocrystal grains.

冷間塑性加工後のNi基超耐熱合金は、γ相とγ’相とが延伸方向に延びた線状組織になる(図3参照)。このことにより、冷間塑性加工後のNi基超耐熱合金は、γ相とγ’相との線状組織を有したものとすることができる。しかし、所定の寸法、形状に塑性加工した後、最終製品として供給するときに、必要に応じて、熱処理(例えば1000℃〜1200℃で30分〜3時間保持)を施すことにより所望の等軸結晶組織にすることができる(図5参照)。この熱処理によって、例えば、硬さを500HV未満や450HV以下、420HV以下に調整することが可能である。そして、例えば、300HV以上や、350HV以上の硬さである。このことによって、最終製品を輸送形態や使用形態に見合った形態に曲げたり切断したりすることが容易になる。   The Ni-base superalloy after the cold plastic working has a linear structure in which the γ phase and the γ ′ phase extend in the extending direction (see FIG. 3). Thus, the Ni-base superalloy after cold plastic working can have a linear structure of γ phase and γ ′ phase. However, after plastic processing to a predetermined size and shape, when supplying as a final product, heat treatment (for example, holding at 1000 ° C. to 1200 ° C. for 30 minutes to 3 hours) is performed to obtain the desired equiaxed shape. A crystal structure can be formed (see FIG. 5). By this heat treatment, for example, the hardness can be adjusted to less than 500 HV, 450 HV or less, or 420 HV or less. For example, the hardness is 300 HV or higher or 350 HV or higher. This makes it easy to bend or cut the final product into a form commensurate with the form of transportation and use.

この製造方法により、上述した線材、板材、帯材などの中間製品形状のものから、細線、薄板、薄帯などの最終製品形状のものまでの様々な形態のNi基超耐熱合金を提供することもできる。   By this manufacturing method, Ni-base superalloys in various forms ranging from intermediate product shapes such as the above-mentioned wire rods, plate materials, and strips to final product shapes such as thin wires, thin plates, and strips are provided. You can also.

上述の冷間加工に係る製造方法により製造されるNi基超耐熱合金は、優れた塑性加工性を有しており、特に、冷間塑性加工性に優れるものである。このNi基超耐熱合金は、上記に説明したとおり、500HV以上の硬さを有することができる。あるいは、断面組織中に最大径が75nm以下の結晶粒を有することができる。   The Ni-base superalloy manufactured by the manufacturing method related to the cold working described above has excellent plastic workability, and in particular, is excellent in cold plastic workability. As described above, this Ni-base superalloy can have a hardness of 500 HV or higher. Alternatively, the cross-sectional structure can have crystal grains having a maximum diameter of 75 nm or less.

上述の冷間加工に係る製造方法により製造されるNi基超耐熱合金は、その断面組織中に最大径が75nm以下の「ナノ結晶粒」を有することによって、冷間での塑性加工性が飛躍的に向上する。このメカニズムはまだ十分に解明できていない。しかし、上述したようにγ相とγ’相との相界面が、ナノ結晶粒の生成に寄与しているものと思われる。そして、この生成されたナノ結晶粒は、塑性加工率の上昇とともにその数が増加し、かつ、これが粒界滑りを生じたり結晶回転したりすることによってNi基超耐熱合金の塑性変形を実現し、従来の転位の発生と増殖とによる結晶のすべりによる塑性変形とは、その変形のメカニズムが異なる可能性がある。この可能性を示唆する一つの事実として、Ni基超耐熱合金に冷間での塑性加工を行ったとき、ナノ結晶粒が一旦生成し始めると、更に塑性加工を行うことで(塑性加工率を増加させることで)、ナノ結晶粒の数が増えていくが、合金の硬さは塑性加工率の増加によらず(若干増大する場合も含み)“ほぼ一定”(例えば、上記のγ’モル率が35モル%以上のNi基超耐熱合金の場合で500HV以上)であることを、本発明者は確認している。この現象は、塑性加工による転位密度の上昇が生じていないことを示唆する。   The Ni-base superalloy manufactured by the manufacturing method related to cold working described above has “nanocrystalline grains” having a maximum diameter of 75 nm or less in the cross-sectional structure, thereby dramatically improving the plastic workability in cold. Improve. This mechanism is not yet fully understood. However, as described above, the phase interface between the γ phase and the γ ′ phase seems to contribute to the formation of nanocrystal grains. The number of the generated nanocrystal grains increases as the plastic working rate increases, and this causes plastic deformation of the Ni-base superalloy by causing grain boundary sliding or crystal rotation. There is a possibility that the deformation mechanism is different from the conventional plastic deformation due to crystal slip due to the occurrence and growth of dislocations. One fact that suggests this possibility is that when cold plastic processing is performed on a Ni-based superalloy, once nanocrystal grains begin to form, further plastic processing is performed (the plastic processing rate is reduced). As the number of nanocrystal grains increases, the hardness of the alloy is “almost constant” regardless of the increase in the plastic working rate (including the case where it increases slightly) (for example, the above γ ′ mole) The inventor has confirmed that the rate is 500 HV or more in the case of a Ni-base superalloy having a rate of 35 mol% or more. This phenomenon suggests that no increase in dislocation density has occurred due to plastic working.

このように塑性加工性の向上に寄与するナノ結晶粒の大きさは、Ni基超耐熱合金の断面組織において、「最大径が75nm以下」のものである。そして、この最大径が75nm以下という結晶粒のサイズは、従来の通常のプロセスにおいて見られる結晶粒のサイズと区別できるものである。このとき、上記の断面組織は、例えば線材の場合、長手方向に半割したときの断面(つまり、線材の中心軸を含む断面)から採取すればよい。そして、この断面において、例えば、線材の表面の位置、線材の表面から中心軸に向かって1/4D入った位置(Dは線径である)、および、線材の中心軸の位置の、それぞれの断面から採取すればよい。そして、これらそれぞれの断面の一つ、または二つ以上の断面組織に、上記のナノ結晶粒が存在していることを確認すればよい。
なお、線材以外の形状でも、上記と同様に、長手方向に半割したときの断面を観察すればよい。
As described above, the size of the nanocrystal grains contributing to the improvement of plastic workability is “the maximum diameter is 75 nm or less” in the cross-sectional structure of the Ni-base superalloy. The crystal grain size having a maximum diameter of 75 nm or less can be distinguished from the crystal grain size found in the conventional normal process. At this time, for example, in the case of a wire rod, the above-described cross-sectional structure may be collected from a cross-section when it is divided in the longitudinal direction (that is, a cross-section including the central axis of the wire rod). In this cross section, for example, the position of the surface of the wire, the position of 1 / 4D from the surface of the wire toward the central axis (D is the wire diameter), and the position of the central axis of the wire What is necessary is just to extract from a cross section. And what is necessary is just to confirm that said nanocrystal grain exists in one or two or more cross-sectional structures of each of these cross sections.
In addition, it is only necessary to observe a cross-section when the shape other than the wire is halved in the longitudinal direction as described above.

上述の冷間加工に係る製造方法により製造されるNi基超耐熱合金の断面組織中の最大径が75nm以下のナノ結晶粒は、断面組織1μmあたり5個以上存在することが好ましい。ナノ結晶粒が増えることで、塑性変形の役割を果たす媒体が増えて、塑性加工性がさらに向上する。さらには好ましくは、最大径が75nm以下の結晶粒が、断面組織1μmあたり10個以上、より好ましくは50個以上、さらに好ましくは100個以上存在することである。そして、200個以上、300個以上、400個以上の順番で、よりさらに好ましい。上記のナノ結晶粒の個数密度は、観察した全ての断面組織で確認されたナノ結晶粒の総個数を、観察した全ての視野面積で割って、平均して求めればよい。
なお、断面組織中の最大径が75nm以下のナノ結晶粒について、その最大径の下限は特に設定する必要がない。そして、断面組織中の最大径が75nm以下のナノ結晶粒の有無や個数は、例えば、EBSD像によって確認することができる。そして、EBSDの測定条件を、スキャンステップ:0.02μmとし、結晶粒の定義を方位差15°以上の粒界としたときに認識できる結晶粒のうちから、最大径が75nm以下のナノ結晶粒を抽出して数えることができる。そして、一例として、最大径が約25nm以上のナノ結晶粒の有無および個数を確認することができる。
It is preferable that 5 or more nanocrystal grains having a maximum diameter of 75 nm or less in the cross-sectional structure of the Ni-base superalloy manufactured by the manufacturing method related to cold working exist per 1 μm 2 of the cross-sectional structure. By increasing the number of nanocrystal grains, the number of media that play the role of plastic deformation increases, and the plastic workability is further improved. More preferably, there are 10 or more, more preferably 50 or more, and still more preferably 100 or more crystal grains having a maximum diameter of 75 nm or less per 1 μm 2 of the cross-sectional structure. And it is still more preferable in order of 200 or more, 300 or more, and 400 or more. The number density of the above-mentioned nanocrystal grains may be obtained by averaging the total number of nanocrystal grains confirmed in all observed cross-sectional structures divided by all observed visual field areas.
In addition, about the nanocrystal grain whose maximum diameter in a cross-sectional structure | tissue is 75 nm or less, the minimum of the maximum diameter does not need to set in particular. The presence / absence and number of nanocrystal grains having a maximum diameter of 75 nm or less in the cross-sectional structure can be confirmed by, for example, an EBSD image. Nanocrystal grains having a maximum diameter of 75 nm or less among crystal grains that can be recognized when the measurement condition of EBSD is scan step: 0.02 μm and the definition of crystal grains is a grain boundary having an orientation difference of 15 ° or more. Can be extracted and counted. As an example, the presence and number of nanocrystal grains having a maximum diameter of about 25 nm or more can be confirmed.

以上のことによって、上述の冷間加工に係る製造方法により製造されるNi基超耐熱合金は、冷間での塑性加工性に優れていることから、これをさらに「冷間塑性加工用」とすることができる。
また、本発明のNi基超耐熱合金素材は、冷間塑性加工が行われる中間製品形状である「線材」や「板材」、「帯材」とすることができる。線材とは、その線径(直径)が、例えば、10mm以下、8mm以下、6mm以下といったものから、果ては5mm以下、4mm以下、3mm以下、2mm以下といった細いものである。また、板材、帯材とは、その厚さが、例えば、10mm以下、8mm以下、6mm以下といったものから、果ては5mm以下、4mm以下、3mm以下、2mm以下といった薄いものである。そして、線材、板材、帯材とは、その長さが、上記の線径や厚さに対して、例えば、10倍以上、50倍以上、100倍以上といった長いものである。
また、上記の冷間塑性加工によって得られた最終製品形状は「細線」や「薄板」、「薄帯」とすることができる。細線とは、その線径(直径)が、例えば、5mm以下、4mm以下、3mm以下といったものから、果ては2mm以下、1mm以下といった更に細いものである。また、薄板、薄帯とは、その厚さが、例えば、5mm以下、4mm以下、3mm以下といったものから、果ては2mm以下、1mm以下といった更に薄いものである。そして、細線、薄板、薄帯とは、その長さが、上記の線径や厚さに対して、例えば、50倍以上、100倍以上、300倍以上といった更に長いものである。
As described above, since the Ni-base superalloy manufactured by the manufacturing method related to cold working is excellent in cold plastic workability, this is further referred to as “for cold plastic working”. can do.
Further, the Ni-base superalloy material of the present invention can be an “intermediate product shape” in which cold plastic working is performed, such as “wire”, “plate”, and “strip”. The wire has a thin wire diameter (diameter) of, for example, 10 mm or less, 8 mm or less, or 6 mm or less, and eventually 5 mm or less, 4 mm or less, 3 mm or less, or 2 mm or less. Further, the thickness of the plate material and the band material is, for example, from 10 mm or less, 8 mm or less, 6 mm or less to 5 mm or less, 4 mm or less, 3 mm or less, 2 mm or less. The lengths of the wire material, the plate material, and the belt material are, for example, 10 times or more, 50 times or more, 100 times or more of the wire diameter or thickness.
Further, the final product shape obtained by the cold plastic working can be a “thin wire”, “thin plate”, or “thin strip”. The fine wire has a wire diameter (diameter) of, for example, 5 mm or less, 4 mm or less, 3 mm or less, and eventually 2 mm or less, 1 mm or less. Further, the thin plate and the thin strip are those having a thickness of, for example, 5 mm or less, 4 mm or less, 3 mm or less, and finally 2 mm or less, 1 mm or less. The thin wires, thin plates, and ribbons are longer than the wire diameter and thickness, for example, 50 times or more, 100 times or more, or 300 times or more.

真空溶解によって準備した溶湯を鋳造して、直径100mm、質量10kgの円柱状のNi基超耐熱合金Aのインゴットを作製した。Ni基超耐熱合金Aの成分組成を表1に示す(質量%)。表1には、上記のインゴットの「γ’モル率」も示す。この値は、市販の熱力学平衡計算ソフト「JMatPro(Version 8.0.1,Sente Software Ltd.社製品)」を用いて計算した。この熱力学平衡計算ソフトに、表1に列挙された各元素の含有量を入力して、上記の「γ’モル率」(%)を求めた。   The molten metal prepared by vacuum melting was cast to prepare a cylindrical Ni-based superalloy A having a diameter of 100 mm and a mass of 10 kg. The component composition of the Ni-base superalloy A is shown in Table 1 (% by mass). Table 1 also shows the “γ ′ molar ratio” of the ingot. This value was calculated using a commercially available thermodynamic equilibrium calculation software “JMatPro (Version 8.0.1, product of Senté Software Ltd.)”. The content of each element listed in Table 1 was input to this thermodynamic equilibrium calculation software, and the above-mentioned “γ ′ molar ratio” (%) was obtained.

このNi基超耐熱合金Aのインゴットに保持温度1200℃、保持時間8時間の熱処理を施し、炉冷してから、このインゴットの長さ方向に平行方向に直径60mm、長さ150mmの円柱形状の材料を採取した。この円柱形状の材料をSUS304製カプセルに封止して、熱間押出に供した。熱間押出の条件は、押出温度1150℃、押出比4、押出ステム速度15mm/sであった。熱間押出により、直径27mmの押出材を得た。この押出材を、押出材の軸線方向に平行に半割切断して、その切断面のミクロ組織および硬さを評価した。測定場所は、押出材の表面から軸心に向かってD/4(Dは押出材直径)の距離入った位置とした。そして、この位置から抽出した5視野(1視野の組織の例を図2に示す)の結晶粒径を上述の要領に従って測定し、各視野の「結晶粒の平均直径d」の平均を「素材の結晶粒径」とした。また、上記の位置から抽出した5点の硬さを測定して平均値を求め、素材の硬さとした。この方法で測定した素材の結晶粒径(平均結晶粒径)は38μm(ASTM−E112による粒度番号6.5)、硬さは351HVであった。図2に示すように、γ’相のうち、明るい白色の相として確認できる最大寸法2μm以上の異形のγ’相の長手方向が棒形状の長手方向(図の左右方向)に配向した傾向を有しているのがわかる。最大寸法を得る線(異形の粗大γ’相の外縁上の二点に引ける最大の直線)の方向と棒形状の長手方向との角度(鋭角)を100個の粗大γ’相に対して評価したところ、異形の粗大γ’相の90%が45度未満であった。   The ingot of this Ni-base superalloy A is subjected to a heat treatment at a holding temperature of 1200 ° C. and a holding time of 8 hours, cooled in a furnace, and then a cylindrical shape having a diameter of 60 mm and a length of 150 mm parallel to the length direction of the ingot. The material was collected. This cylindrical material was sealed in a SUS304 capsule and subjected to hot extrusion. The hot extrusion conditions were an extrusion temperature of 1150 ° C., an extrusion ratio of 4, and an extrusion stem speed of 15 mm / s. An extruded material having a diameter of 27 mm was obtained by hot extrusion. This extruded material was cut in half parallel to the axial direction of the extruded material, and the microstructure and hardness of the cut surface were evaluated. The measurement location was set at a position with a distance of D / 4 (D is the diameter of the extruded material) from the surface of the extruded material toward the axis. Then, the crystal grain size of five visual fields extracted from this position (an example of the structure of one visual field is shown in FIG. 2) is measured according to the above-mentioned procedure, and the average of the “average diameter d of crystal grains” of each visual field is determined as “material. Crystal grain size ". Moreover, the hardness of 5 points | pieces extracted from said position was measured, the average value was calculated | required, and it was set as the hardness of the raw material. The material measured by this method had a crystal grain size (average crystal grain size) of 38 μm (grain size number 6.5 according to ASTM-E112) and a hardness of 351 HV. As shown in FIG. 2, among the γ ′ phases, the longitudinal direction of the irregular γ ′ phase having a maximum dimension of 2 μm or more that can be confirmed as a bright white phase tends to be oriented in the longitudinal direction of the rod shape (left and right direction in the figure). You can see that it has. Evaluate the angle (acute angle) between the direction of the line to obtain the maximum dimension (the maximum straight line drawn at two points on the outer edge of the irregular coarse γ 'phase) and the longitudinal direction of the rod shape for 100 coarse γ' phases As a result, 90% of the irregular coarse γ ′ phase was less than 45 degrees.

次に、押出材から直径6mm、長さ60mmの棒形状の素材(棒材)を切り出し、冷間加工用Ni基超耐熱合金素材を準備した。棒材の長手方向は押出材の軸線方向(押出方向)に平行に取った。この棒材に、回転式スエジング装置を用いて、室温(約25℃)で複数パスの冷間塑性加工を施した。加工パスどうしの間に熱処理を行わずに連続的に行った。各パスの詳細および複数パス加工後の累積減面率を表2に示す。累積減面率は、上記に説明した式(1)から求めた。   Next, a rod-shaped material (bar material) having a diameter of 6 mm and a length of 60 mm was cut out from the extruded material to prepare a Ni-based superalloy material for cold working. The longitudinal direction of the bar was taken parallel to the axial direction (extrusion direction) of the extruded material. The bar material was subjected to a plurality of passes of cold plastic working at room temperature (about 25 ° C.) using a rotary swaging device. It was performed continuously without performing heat treatment between the processing passes. Table 2 shows the details of each pass and the cumulative area reduction after multiple passes. The cumulative area reduction was obtained from the equation (1) described above.

合金No.1−1は、加工後の線径が5.5mmであり、加工率(減面率)は16.0%であった。合金No.1−2は、さらに累積的にスエジング加工を線径5.0mmまで行った(加工率30.6%)。さらに、合金No.1−3から合金No.1−9は、合金No.1−2の線材に、表2に示したパス(加工率)のスエジング加工を、順次、累積しながら行った。このように、棒材からの累積加工率を増加させた合金No.1−1から合金No.1−9までのNi基超耐熱合金の線材をそれぞれ作製した。なお、各スエジング加工どうしの間で熱処理は行っていない。いずれの合金試料も良好な形状を保って加工することができた。図3に合金No.1−9の断面組織の光学顕微鏡写真(倍率1000倍)を示す。この断面ミクロ組織は、線材の長手方向に半割した断面において、線材の表面から中心軸に向かって1/4D入った位置(位置A)の断面から採取した組織(Dは線材の線径を示す)であり、研磨後カーリング液でエッチングを行なった。この図からγ相とγ’相とが延伸方向に延びた線状組織になっていることがわかる。   Alloy No. 1-1, the wire diameter after processing was 5.5 mm, and the processing rate (area reduction rate) was 16.0%. Alloy No. In 1-2, swaging was further cumulatively performed to a wire diameter of 5.0 mm (processing rate: 30.6%). Furthermore, alloy no. 1-3 to Alloy No. 1-9 is Alloy No. The wire (1-2) was subjected to the swaging process (pass rate) shown in Table 2 while accumulating sequentially. In this way, the alloy no. 1-1 to Alloy No. Ni-based superalloy alloys up to 1-9 were prepared respectively. Note that heat treatment is not performed between the swaging processes. All of the alloy samples could be processed while maintaining a good shape. In FIG. The optical micrograph (1000-times multiplication factor) of the cross-sectional structure | tissue of 1-9 is shown. This cross-sectional microstructure is a structure (D is the wire diameter of the wire) taken from the cross-section at a position (position A) that is 1 / 4D from the surface of the wire toward the central axis in the cross-section divided in the longitudinal direction of the wire. Etching was performed with a curling solution after polishing. From this figure, it can be seen that the γ phase and the γ ′ phase have a linear structure extending in the stretching direction.

さらに、以上の各合金試料の断面ミクロ組織のEBSD像を評価した。この断面ミクロ組織は、上記の位置Aの断面から採取した組織である。そして、EBSDの測定条件は、走査型電子顕微鏡「JIB−4700F(日本電子社製)」に付属したEBSD測定システム「Aztec Version 3.2(Oxford Instruments社製)」を使用して、倍率:10000倍、スキャンステップ:0.02μmとし、結晶粒の定義は方位差15°以上を粒界とした。このとき、EBSD像に確認されたナノ結晶粒の最大径(最大長さ)は、小さいもので約25nmであり、この値以上の最大径のナノ結晶粒の有無および個数を確認した。本発明例の合金No.1−2の線材は、その断面組織中に最大径が75nm以下のナノ結晶粒を有していた。
合金No.1−2の線材の長手方向に半割した断面において、線材の表面の位置(位置B)の断面および線材の中心軸の位置(位置C)の断面からも組織を採取して、上記と同様のEBSDによる解析を行った。そして、位置A、B、Cからそれぞれ2ヶ所採取した計6ヶ所の断面組織について、視野面積(2μm×3μm)でカウントされた最大径が75nm以下のナノ結晶粒の総数を、総視野面積(6μm×6)で割って求めた、上記のナノ結晶粒の単位面積あたりの個数密度は「21個/μm」であった。
また、各合金試料の、上記の位置Aにおける硬さも測定した。そして、合金No.1−2の線材の硬さは、560HVであった。
Furthermore, the EBSD image of the cross-sectional microstructure of each of the above alloy samples was evaluated. This cross-sectional microstructure is a structure taken from the cross section at the position A. And the measurement conditions of EBSD used the EBSD measurement system "Aztec Version 3.2 (made by Oxford Instruments)" attached to the scanning electron microscope "JIB-4700F (made by JEOL Ltd.)", and magnification: 10000. Double, scan step: 0.02 μm, and the definition of crystal grains was defined as a grain boundary with an orientation difference of 15 ° or more. At this time, the maximum diameter (maximum length) of the nanocrystal grains confirmed in the EBSD image was about 25 nm, which was small, and the presence and number of nanocrystal grains with the maximum diameter exceeding this value were confirmed. Alloy no. The wire rod 1-2 had nanocrystal grains having a maximum diameter of 75 nm or less in the cross-sectional structure.
Alloy No. In the cross section of the wire rod halved in the longitudinal direction, the structure is also collected from the cross section of the surface position (position B) of the wire rod and the cross section of the central axis position (position C) of the wire rod. Analysis by EBSD was performed. The total number of nanocrystal grains having a maximum diameter of 75 nm or less counted in the visual field area (2 μm × 3 μm) is obtained from the total visual field area (2 μm × 3 μm) for a total of six cross-sectional structures collected from two positions A, B, and C, respectively. The number density per unit area of the nanocrystal grains obtained by dividing by 6 μm 2 × 6) was “21 particles / μm 2 ”.
Moreover, the hardness in said position A of each alloy sample was also measured. And alloy no. The hardness of the 1-2 wire was 560 HV.

他方、合金No.1−1の断面ミクロ組織を合金No.1−2と同じ要領で観察したところ、最大径が75nm以下のナノ結晶粒は観察されなかった。また、硬さも492HVであった。   On the other hand, Alloy No. 1-1, the cross-sectional microstructure of the alloy No. When observed in the same manner as in 1-2, nanocrystal grains having a maximum diameter of 75 nm or less were not observed. Further, the hardness was 492 HV.

合金No.1−3から合金No.1−9までの線材も、その断面組織中に最大径が75nm以下のナノ結晶粒を有していた。一例として、図4に合金No.1−9のEBSD像(位置A)を示す(図中、ナノ結晶粒は色調の違いで区別できる個々の微細な粒として見えている)。そして、これらの線材について、合金No.1−2と同じ要領で、その断面組織中にある75nm以下のナノ結晶粒の単位面積あたりの個数密度を測定した。また、線材の硬さも測定した。これら測定結果を、表2に示す。   Alloy No. 1-3 to Alloy No. The wires up to 1-9 also had nanocrystal grains having a maximum diameter of 75 nm or less in the cross-sectional structure. As an example, FIG. 1-9 shows an EBSD image (position A) (in the figure, the nanocrystal grains are visible as individual fine grains that can be distinguished by the difference in color tone). And about these wires, alloy No. In the same manner as in 1-2, the number density per unit area of nanocrystal grains of 75 nm or less in the cross-sectional structure was measured. Moreover, the hardness of the wire was also measured. These measurement results are shown in Table 2.

表2の結果より、ナノ結晶粒が一旦生成したNi基超耐熱合金に、さらに冷間による塑性加工を加えていくことで、ナノ結晶粒の数が増加することがわかる。しかし、ナノ結晶粒の数が増えていく一方で、Ni基超耐熱合金の硬さは塑性加工率の増加によらず、ほぼ一定であった。このため、スエジング加工により線径が1.5mmである本発明例No.1−9の線材にまで冷間で塑性加工することができた。これを合金No.1−2の線材を出発材料(つまり、硬さが500HV以上であり断面組織中に最大径が75nm以下の結晶粒を有する合金材料)とすると、この合金材料の線材からの累積加工率が91%に及び、当初の棒材素材からの累積加工率であれば94%にも及ぶ塑性加工を冷間で行うことができた。さらに、本発明例の合金No.1−9の線材は、上記の大きな累積加工率による塑性加工以降も、さらに冷間で塑性加工を行うことができる状態であった。すなわち、本発明例の加工後の合金の硬さは、加工率にかかわらずほぼ一定(558HV〜620HV)であった(加工率が85%以上ではむしろ僅かながら硬さが低下する傾向を示した)ことから一旦、最大径が75nm以下の結晶粒が形成され、500HV以上の硬さを有する合金材料は、続けて冷間加工を行なうことが可能であることがわかる。
なお、上記冷間加工の後に合金No.1−9に1200℃で30分保持(炉冷)の熱処理を施した。熱処理後の硬さは365HVであった。その断面の光学顕微鏡写真(倍率200倍)を図5に示す。観察は上記位置Aで行い、断面を研磨後カーリング液によりエッチングを行なった。この熱処理により加工組織を等軸結晶組織にすることができることがわかる。
From the results shown in Table 2, it can be seen that the number of nanocrystal grains increases by further applying cold plastic working to the Ni-based superalloy having nanocrystal grains once generated. However, while the number of nanocrystal grains increased, the hardness of the Ni-base superalloy was almost constant regardless of the increase in the plastic working rate. For this reason, this invention example No. which is 1.5 mm in wire diameter by swaging processing. It was possible to carry out plastic working cold to 1-9 wire. This is referred to as Alloy No. When the 1-2 wire is a starting material (that is, an alloy material having a hardness of 500 HV or more and a crystal grain having a maximum diameter of 75 nm or less in the cross-sectional structure), the cumulative processing rate of the alloy material from the wire is 91. %, And if it was the cumulative processing rate from the original bar material, it was possible to perform plastic working as much as 94% cold. Furthermore, alloy no. The wire 1-9 was in a state where it could be further cold-worked even after plastic working with the large cumulative working rate. That is, the hardness of the alloy after working in the example of the present invention was almost constant (558 HV to 620 HV) regardless of the working rate (the working rate was slightly lower when the working rate was 85% or more). Thus, it can be seen that once the crystal grains having the maximum diameter of 75 nm or less are formed and the alloy material having a hardness of 500 HV or more can be continuously cold worked.
In addition, after the cold working, the alloy No. 1-9 was heat-treated at 1200 ° C. for 30 minutes (furnace cooling). The hardness after the heat treatment was 365 HV. An optical micrograph (magnification 200 times) of the cross section is shown in FIG. The observation was performed at the position A, and the cross section was polished and then etched with a curling liquid. It can be seen that the processed structure can be made into an equiaxed crystal structure by this heat treatment.

実施例1で説明した方法、条件で作製したNi基超耐熱合金Aの熱間押出材(直径27mm、平均結晶粒径は38μm、硬さ351HV)から、直径4mm、長さ60mmの棒形状の素材(棒材)を切り出し、冷間加工用Ni基超耐熱合金素材を準備した。棒材の長手方向は押出材の軸線方向(押出方向)に平行に取った。この棒材に、ロール圧延機により、室温(約25℃)で複数パスの加工を施した(図1)。加工パスどうしの間に熱処理を行わずに連続的に行った。各パスの詳細および複数パス加工後の圧下率を表3に示す。圧下率は上記に説明した式(2)から求めた。
比較例として、Ni基超耐熱合金Aの上記インゴットに保持温度1200℃、保持時間8時間の熱処理を施し、炉冷したものから、直径4mm、長さ60mmの棒形状の素材(棒材)を切り出して、本発明例と同様のロール圧延機による圧延を行なった。すなわち、この素材は、熱間押出を施さずに、鋳造材を圧延に供した。圧延加工前の棒材の結晶粒径(平均結晶粒径)は2.8mm、硬さは323HVであった。
From the hot extruded material (diameter 27 mm, average crystal grain size 38 μm, hardness 351 HV) of the Ni-based superalloy A prepared under the method and conditions described in Example 1, a rod shape having a diameter of 4 mm and a length of 60 mm was obtained. A material (bar material) was cut out to prepare a Ni-based superalloy material for cold working. The longitudinal direction of the bar was taken parallel to the axial direction (extrusion direction) of the extruded material. This bar was processed by a plurality of passes at room temperature (about 25 ° C.) with a roll mill (FIG. 1). It was performed continuously without performing heat treatment between the processing passes. Table 3 shows the details of each pass and the rolling reduction after multiple passes. The rolling reduction was obtained from the equation (2) described above.
As a comparative example, a bar-shaped material (bar material) having a diameter of 4 mm and a length of 60 mm was obtained by subjecting the ingot of the Ni-base superalloy A to a heat treatment with a holding temperature of 1200 ° C. and a holding time of 8 hours. It cut out and rolled by the same rolling mill as the example of this invention. That is, this material was subjected to rolling of the cast material without being subjected to hot extrusion. The crystal grain size (average crystal grain size) of the bar before rolling was 2.8 mm, and the hardness was 323 HV.

合金No.2−2から合金No.2−5は、いずれの合金試料も良好な形状を保って加工することができた(図6A、図6B参照)。しかし、熱間押出を行なわなかった合金No.2−6および合金No.2−7は圧延途中で歪みが生じて、良好な板材形状にはならず、蛇行や変形が発生した(図7A、図7B参照)。   Alloy No. No. 2-2 to Alloy No. In No. 2-5, any alloy sample could be processed while maintaining a good shape (see FIGS. 6A and 6B). However, alloy no. 2-6 and alloy no. No. 2-7 was distorted during rolling and did not have a good plate shape, but meandering and deformation occurred (see FIGS. 7A and 7B).

表3の結果より、合金No.2−1の板材は、圧延加工後の板厚は3.5mmであり、加工率(圧下率)は12.5%であり、硬さも461HVであった。他方、合金No.2−2からNo.2−5までの板材は、加工率(圧下率)は30%以上であり、これらの合金の硬さはいずれも500HV以上であったが、実施例1の結果と異なり、加工率の増加に伴って硬さは僅かに増加する傾向が見られた。加工が進んだ板材では600HV以上の硬さであった。
以上の結果から、圧延加工においても実施例1と同様、500HV以上の硬さを有するNi基超耐熱合金は、続けて冷間加工を行なうことが可能であることがわかる。
なお、合金No.2−2からNo.2−5までの板材は、いずれもその断面ミクロ組織中に最大径が75nm以下のナノ結晶粒が観察され、加工率の増加に伴ってナノ結晶粒の個数密度も増大した。他方、合金No.2−1の線材の断面ミクロ組織には、最大径が75nm以下のナノ結晶粒は観察されなかった。
From the results in Table 3, alloy no. As for the plate material of 2-1, the plate | board thickness after a rolling process was 3.5 mm, the processing rate (rolling rate) was 12.5%, and the hardness was also 461HV. On the other hand, Alloy No. No. 2-2 to No. 2 The plate materials up to 2-5 had a processing rate (rolling rate) of 30% or more, and the hardness of these alloys was 500 HV or more, but unlike the results of Example 1, the processing rate increased. Accompanying this, hardness tended to increase slightly. The processed plate material had a hardness of 600 HV or higher.
From the above results, it can be seen that the Ni-based superalloy having a hardness of 500 HV or more can be continuously cold worked in the rolling process as in Example 1.
Alloy No. No. 2-2 to No. 2 In all of the plate materials up to 2-5, nanocrystal grains having a maximum diameter of 75 nm or less were observed in the cross-sectional microstructure, and the number density of the nanocrystal grains increased as the processing rate increased. On the other hand, Alloy No. No nanocrystal grains having a maximum diameter of 75 nm or less were observed in the cross-sectional microstructure of the wire 2-1.

以上、各実施例のNi基超耐熱合金素材は、塑性加工性に優れており、冷間で塑性加工することで、任意の線径の線材等に加工できることを確認した。本実施例は、線材や板材の製造について行なったが、これら線材や板材を、もちろん、最終製品形状の細線や薄板として扱うこともできる。そして、本発明のNi基超耐熱合金素材は塑性加工性に優れているため、これら以外の形状への塑性加工も可能であることは明らかである。

As described above, it has been confirmed that the Ni-base superalloy material of each example is excellent in plastic workability and can be processed into a wire having an arbitrary wire diameter by cold plastic processing. Although the present Example performed about manufacture of a wire rod and a board | plate material, of course, these wire rods and board | plate materials can also be handled as a fine wire and a thin board of a final product shape. And since the Ni-base superalloy material of this invention is excellent in plastic workability, it is clear that plastic working to shapes other than these is also possible.

Claims (6)

700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量が35モル%以上の成分組成を有し、
棒形状を有し、
前記棒形状の長手方向に沿った断面の組織において、
結晶粒の平均粒径が200μm以下であるとともに、
最大寸法が2μm以上の異形のガンマプライム相と、最大寸法が0.1μm以上、かつ1μm以下のガンマプライム相を有し、
前記異形のガンマプライム相の長手方向が前記棒形状の長手方向に配向した傾向を有する冷間加工用Ni基超耐熱合金素材。
Having a component composition in which the equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase at 700 ° C. is 35 mol% or more,
Having a bar shape,
In the structure of the cross-section along the longitudinal direction of the rod shape,
The average grain size of the crystal grains is 200 μm or less,
An irregular gamma prime phase having a maximum dimension of 2 μm or more and a gamma prime phase having a maximum dimension of 0.1 μm or more and 1 μm or less;
A Ni-based super heat-resistant alloy material for cold working, in which the longitudinal direction of the deformed gamma prime phase tends to be oriented in the longitudinal direction of the rod shape.
700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量が35モル%以上の成分組成を有し、
棒形状を有し、
前記棒形状の長手方向に沿った断面の組織において、
結晶粒の平均粒径が200μm以下であるとともに、
最大寸法が2μm以上の異形のガンマプライム相と、最大寸法が0.1μm以上、かつ1μm以下のガンマプライム相を有し、
前記異形のガンマプライム相が複数の部位からなる分割構造を有する冷間加工用Ni基超耐熱合金素材。
Having a component composition in which the equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase at 700 ° C. is 35 mol% or more,
Having a bar shape,
In the structure of the cross-section along the longitudinal direction of the rod shape,
The average grain size of the crystal grains is 200 μm or less,
An irregular gamma prime phase having a maximum dimension of 2 μm or more and a gamma prime phase having a maximum dimension of 0.1 μm or more and 1 μm or less;
A Ni-based superalloy material for cold working having a split structure in which the deformed gamma prime phase is composed of a plurality of parts.
前記棒形状の径が3〜20mmである請求項1または2に記載の冷間加工用Ni基超耐熱合金素材。   The Ni-based superalloy material for cold working according to claim 1 or 2, wherein the rod-shaped diameter is 3 to 20 mm. 前記700℃におけるガンマプライム相の平衡析出量が63モル%以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載の冷間加工用Ni基超耐熱合金素材。   The Ni-based superalloy material for cold working according to any one of claims 1 to 3, wherein the equilibrium precipitation amount of the gamma prime phase at 700 ° C is 63 mol% or more. 成分組成が、質量%で、C:0〜0.25%、Cr:8.0〜25.0%、Al:0.5〜8.0%、Ti:0.4〜7.0%、Co:0〜28.0%、Mo:0〜8%、W:0〜15.0%、Nb:0〜4.0%、Ta:0〜5.0%、Fe:0〜10.0%、V:0〜1.2%、Hf:0〜3.0%、B:0〜0.300%、Zr:0〜0.300%を含み、残部がNiおよび不純物からなる請求項1〜4のいずれか一項に記載の冷間加工用Ni基超耐熱合金素材。   Component composition is mass%, C: 0-0.25%, Cr: 8.0-25.0%, Al: 0.5-8.0%, Ti: 0.4-7.0%, Co: 0 to 28.0%, Mo: 0 to 8%, W: 0 to 15.0%, Nb: 0 to 4.0%, Ta: 0 to 5.0%, Fe: 0 to 10.0 %, V: 0 to 1.2%, Hf: 0 to 3.0%, B: 0 to 0.300%, Zr: 0 to 0.300%, with the balance being Ni and impurities. The Ni-base superalloy material for cold working as described in any one of -4. 成分組成が、質量%で、C:0〜0.25%、Cr:8.0〜25.0%、Al:0.5〜8.0%、Ti:0.4〜7.0%、Co:0〜28.0%、Mo:0〜8%、W:0〜6.0%、Nb:0〜4.0%、Ta:0〜3.0%、Fe:0〜10.0%、V:0〜1.2%、Hf:0〜1.0%、B:0〜0.300%、Zr:0〜0.300%を含み、残部がNiおよび不純物からなる請求項5に記載の冷間加工用Ni基超耐熱合金素材。   Component composition is mass%, C: 0-0.25%, Cr: 8.0-25.0%, Al: 0.5-8.0%, Ti: 0.4-7.0%, Co: 0 to 28.0%, Mo: 0 to 8%, W: 0 to 6.0%, Nb: 0 to 4.0%, Ta: 0 to 3.0%, Fe: 0 to 10.0 %, V: 0 to 1.2%, Hf: 0 to 1.0%, B: 0 to 0.300%, Zr: 0 to 0.300%, with the balance being Ni and impurities. Ni-based superalloy material for cold working as described in 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112921206A (en) * 2021-01-20 2021-06-08 北京钢研高纳科技股份有限公司 High gamma prime content nickel-base superalloy powder for additive manufacturing, method of use thereof, and nickel-base superalloy component
CN113106297A (en) * 2021-04-10 2021-07-13 江苏明越精密高温合金有限公司 Thermal-cracking-resistant cast high-temperature alloy master alloy and preparation method thereof
WO2023151747A1 (en) 2022-02-14 2023-08-17 MTU Aero Engines AG Nickel alloy, powder for producing a nickel alloy, and component comprising a nickel alloy

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112921206A (en) * 2021-01-20 2021-06-08 北京钢研高纳科技股份有限公司 High gamma prime content nickel-base superalloy powder for additive manufacturing, method of use thereof, and nickel-base superalloy component
CN113106297A (en) * 2021-04-10 2021-07-13 江苏明越精密高温合金有限公司 Thermal-cracking-resistant cast high-temperature alloy master alloy and preparation method thereof
WO2023151747A1 (en) 2022-02-14 2023-08-17 MTU Aero Engines AG Nickel alloy, powder for producing a nickel alloy, and component comprising a nickel alloy
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