JP2581824B2 - Method for producing metal article and unidirectional solidification mold used for the method - Google Patents

Method for producing metal article and unidirectional solidification mold used for the method

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JP2581824B2
JP2581824B2 JP2092227A JP9222790A JP2581824B2 JP 2581824 B2 JP2581824 B2 JP 2581824B2 JP 2092227 A JP2092227 A JP 2092227A JP 9222790 A JP9222790 A JP 9222790A JP 2581824 B2 JP2581824 B2 JP 2581824B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な一方向凝固金属物品の製造法及びそ
れに用いる一方向凝固鋳型に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel method for producing a unidirectionally solidified metal article and a unidirectionally solidified mold used therefor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

金属物品の単結晶は、粒界が無いことから、従来の普
通鋳造品には、みられない優れた特性を示すことが知ら
れている。その1つの例として、Ni基超合金の単結晶が
ある。Ni基超合金は高温特性、特に高温クリープ強度に
優れており、航空機用ジエツトエンジンの動翼として既
に使用されている。
Since a single crystal of a metal article has no grain boundaries, it is known to exhibit excellent characteristics not found in conventional ordinary cast products. One example is a single crystal of a Ni-based superalloy. Ni-base superalloys have excellent high-temperature properties, especially high-temperature creep strength, and have already been used as moving blades for aircraft jet engines.

また、もう一つの例として、ステンレス等の耐食合金
がある。オーステナイト系ステンレス鋼や、フエライト
とオーステナイトからなる2相ステンレス鋼は、耐応力
腐食割れ性が高い材料であるが、更に応力腐食割れ性を
高めるために、特開昭62−180038号に示すように単結晶
で使用しようとする状況にある。
Another example is a corrosion-resistant alloy such as stainless steel. Austenitic stainless steel and duplex stainless steel composed of ferrite and austenite are materials having high resistance to stress corrosion cracking. However, in order to further enhance stress corrosion cracking resistance, as disclosed in JP-A-62-180038, It is in a situation where a single crystal is to be used.

上記単結晶の大部分は、特開昭53−51102号,特公昭6
2−43777号,特開昭60−44168号に示される一方向凝固
法で製造されている。この方法は、加熱した炉の中から
鋳型を下方に引き出し、下端から上方に漸次凝固させる
方法である。
Most of the above single crystals are disclosed in JP-A-53-51102,
It is manufactured by the unidirectional solidification method described in JP-A-2-43777 and JP-A-60-44168. In this method, a mold is drawn downward from a heated furnace and gradually solidified upward from a lower end.

航空用ジエツトエンジンに用いられる動翼は長さが10
cm位でシヤンク部の横断面積も大きくて10cm2であり、
また本体の横方向に張り出したプラツトホームの突出寸
法も小さいため全体に小型であり、翼形状の鋳物を上記
方法で一方向凝固させることで、単結晶を製造すること
が可能であつた。また、ステンレス鋼等の耐食性に優れ
た材料も、単結晶の形は単純な丸棒や平板形状であり、
実際に使用する場合には、ボルトやフツク等の形状に機
械で加工していた。したがつて、耐食合金を上記方法で
一方向凝固させることで、単結晶を製造することが可能
であつた。
The rotor blades used in aviation jet engines have a length of 10
The cross-sectional area of the shank is about 10 cm 2 at the cm level,
In addition, the projecting dimension of the platform that protrudes in the lateral direction of the main body is small, so that the whole is small, and a single crystal can be produced by unidirectionally solidifying a wing-shaped casting by the above method. In addition, materials with excellent corrosion resistance, such as stainless steel, have a single crystal shape of a simple round bar or flat plate,
When actually used, it is machined into a shape such as a bolt or a hook. Therefore, it was possible to produce a single crystal by unidirectionally solidifying the corrosion resistant alloy by the above method.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、上記従来技術は、断面積15cm2以上ある大型
物品或いは、凝固進行に対して横方向に大きく張り出し
た部分を有する物品については配慮されておらず、横方
向に大きく張り出した部分を有する物品を従来と同じ方
法で一方向凝固を行つても、鋳物全体を単結晶化するこ
とができなかつた。この理由は以下のように考えられ
る。横方向に大きく張り出した部分があると一方向凝固
を行つても、横方向に張り出した部分では、鋳物の外周
部からも凝固が始まる。外周部から凝固した部分は、鋳
物本体とは全つたく関係なく凝固しているため、鋳物本
体の結晶方位とは異なつた結晶方位を持つことになる。
したがつて凝固が更に進み、両方の結晶がぶつかると、
その面が結晶粒界となり単結晶が得られない。
However, the above prior art does not consider a large article having a cross-sectional area of 15 cm 2 or more, or an article having a portion that protrudes largely in the lateral direction with respect to the progress of solidification, and an article having a portion that protrudes greatly in the lateral direction. However, even when directional solidification is performed in the same manner as in the prior art, the entire casting cannot be single-crystallized. The reason is considered as follows. If there is a part that protrudes largely in the lateral direction, even if unidirectional solidification is performed, in the part that protrudes in the lateral direction, solidification also starts from the outer peripheral portion of the casting. Since the portion solidified from the outer peripheral portion is solidified irrespective of the casting main body, it has a crystal orientation different from that of the casting main body.
Therefore, when the solidification proceeds further and both crystals collide,
The surface becomes a crystal grain boundary, and a single crystal cannot be obtained.

上記の理由により、横方向に大きく張り出した部分を
有する治具やボルト等の金属物品を全体にわたり単結晶
組織にすることはできなかつた。
For the above-mentioned reasons, it has not been possible to make a metal article such as a jig or a bolt having a portion protruding largely in the lateral direction entirely into a single crystal structure.

本発明の目的は、引つ張り強度,クリープ強度又は熱
や応力に対する耐疲労強度の優れた単結晶金属物品の製
造法及びその製造に用いる一方向凝固鋳型を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a method for producing a single crystal metal article having excellent tensile strength, creep strength, or fatigue resistance to heat and stress, and a unidirectional solidification mold used for the production.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、後述する製造法により、また一方向凝固鋳
型を用いることにより、凝固方向に対して垂直な断面に
おける断面積が異なる金属物品、特にその断面積が15cm
2以上である部分に該断面積より大きい断面積を有する
部分が一体に形成された金属物品において、該金属物品
の少なくともマトリツクス組織が単結晶であり、前記大
きい断面積を有する部分がそれより小さい断面積の部分
より後に凝固させた金属物品を得ることができる。
The present invention provides a metal article having a different cross-sectional area in a cross section perpendicular to the solidification direction, particularly a cross-sectional area of 15 cm, by a manufacturing method described below and by using a unidirectional solidification mold.
In a metal article in which a portion having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area is integrally formed with at least two portions, at least the matrix structure of the metal article is a single crystal, and the portion having the large cross-sectional area is smaller than that. A solidified metal article can be obtained after the cross-sectional area.

前記大きい断面積を有する部分の突出したテーパ角が
10度以下であり、該突出距離が1cm以上であること、金
属物品はNiを主成分とするNi基合金又はオーステナイト
鋼であり、γ相が単結晶であること又は、フエライト又
はオーステナイト鋼であり、基地のフエライト又はオー
ステナイト相が単結晶であることが、好ましい。
The protruding taper angle of the portion having the large cross-sectional area is
10 degrees or less, the protrusion distance is 1 cm or more, the metal article is a Ni-based alloy or an austenitic steel containing Ni as a main component, and the γ phase is a single crystal, or a ferrite or austenitic steel. Preferably, the ferrite or austenite phase of the matrix is a single crystal.

本発明は螺子部と頭部を有するボルトにおいて、該ボ
ルトはNi基合金又はステンレス鋼よりなり、前記螺子部
より頭部に向つて一方向に凝固しており、γ相が単結晶
であるボルトを得ることができる。
The present invention relates to a bolt having a screw portion and a head, wherein the bolt is made of a Ni-based alloy or stainless steel, and is solidified in one direction from the screw portion toward the head, and the γ phase is a single crystal. Can be obtained.

本発明は第1の鋳型に該第1の鋳型の凝固方向に垂直
な断面の断面積より大きい断面積を有する第2の鋳型が
一体に形成されたメーン鋳型と、前記第1の鋳型と第2
の鋳型とに連通し前記メーン鋳型に対し別個に設けられ
たバイパス鋳型とを有することを特徴とする一方向凝固
鋳型にある。
The present invention provides a main mold in which a first mold is integrally formed with a second mold having a cross-sectional area larger than a cross-sectional area perpendicular to the solidification direction of the first mold; 2
And a bypass mold provided separately from the main mold in communication with the mold.

本発明は、第1の鋳型に該第1の鋳型の凝固方向に垂
直な断面の断面積より大きい断面積を有する第2の鋳型
が一体に形成されたメーン鋳型と、前記第1の鋳型と第
2の鋳型とに連通し前記メーン鋳型に対し別個に設けら
れたバイパス鋳型とを有し、前記メーン鋳型及びバイパ
ス鋳型を加熱炉に設置するとともに前記メーン鋳型とバ
イパス鋳型に金属の溶湯を注入し、前記メーン鋳型及び
バイパス鋳型を前記加熱炉で加熱保持しながら前記加熱
炉から徐々に引き出し該溶湯を前記第1の鋳型より第2
の鋳型に向って一方向凝固させることを特徴とする金属
物品の製造法にある。
The present invention provides a main mold in which a second mold having a cross-sectional area larger than a cross-sectional area perpendicular to the solidification direction of the first mold is integrally formed in a first mold, A bypass mold communicating with a second mold and having a bypass mold separately provided for the main mold, placing the main mold and the bypass mold in a heating furnace and injecting a molten metal into the main mold and the bypass mold; Then, while the main mold and the bypass mold are heated and held in the heating furnace, the molten metal is gradually pulled out of the heating furnace and the molten metal is removed from the first mold by a second method.
A method of manufacturing a metal article, characterized by unidirectional solidification toward a mold.

〔作用〕[Action]

本発明に係る製造法は、鋳造品本体と別個にバイパス
を設けた鋳型を用いてともに一方向凝固させるので、鋳
造品本体の結晶方位とバイパスを通じて凝固した断面積
が急激に大きくなる突起部分の結晶方位とが一致し、突
起を含めて全体が単結晶となる。
In the manufacturing method according to the present invention, since the casting body and the mold provided with a separate bypass are used to unidirectionally solidify together, the crystal orientation of the casting body and the cross-sectional area solidified through the bypass rapidly increase the projection portion. The crystal orientation matches, and the whole including the protrusions becomes a single crystal.

本発明に係る高強度金属物品は、断面積が15cm2以上
の部分にこれより断面積が大きくなる突起を有する大型
の複雑形状のものが単結晶組織が得られるため、異結晶
のもの同士の結晶粒界が存在するものより強度が向上す
る 本発明で用いられるオーステナイト鋼は重量%で、C
≦0.15,Si≦1.0,Mn≦2.0,Cr:15〜25,Ni:18〜30、残部が
Feのものが挙げられ、特にC<0.08,Si≦1.0,Mn≦2.0,C
r:16〜18.5,Ni:9〜15,Mo:1〜3がよい。フエライト+オ
ーステナイト鋼は重量%で、C≦0.15,Si≦1.0,Mn≦2.
0,Cr:15〜25,Ni:4〜12、残部がFeのものが挙げられる。
C量はいずれも0.001〜0.02%が好ましい。
The high-strength metal article according to the present invention has a large complex shape having projections having a cross-sectional area larger than 15 cm 2 in a portion having a cross-sectional area of 15 cm 2 or more. The austenitic steel used in the present invention has higher strength than that in which a grain boundary exists.
≦ 0.15, Si ≦ 1.0, Mn ≦ 2.0, Cr: 15-25, Ni: 18-30, balance is
Fe, especially C <0.08, Si ≦ 1.0, Mn ≦ 2.0, C
r: 16 to 18.5, Ni: 9 to 15, Mo: 1 to 3 are good. Ferrite + austenitic steel is expressed in weight%, C ≦ 0.15, Si ≦ 1.0, Mn ≦ 2.
0, Cr: 15 to 25, Ni: 4 to 12, the balance being Fe.
The C content is preferably 0.001 to 0.02%.

本発明は、これらの鋼にTi,Nb,Al,Zr,V,Ta,Wを各2%
以下、Mg,希土類元素を0.2%以下含有することができ
る。Ni基超合金では、重量%で、C0〜0.16%,Si0〜0.5
%,Mn0〜1.4%,Cr5〜30%,Co0〜30%,Mo0〜15%,W0〜15
%,Ti+Al1〜10%,残部Niが好ましい。更に、これにN
b,Zr,V,Ta,Hfを各5%以下、Mgを希土類元素を0.2%以
下含むことができる。
The present invention adds Ti, Nb, Al, Zr, V, Ta, and W to these steels by 2% each.
Hereinafter, Mg and rare earth elements can be contained in an amount of 0.2% or less. For Ni-base superalloys, C0 to 0.16%, Si0 to 0.5% by weight
%, Mn0 ~ 1.4%, Cr5 ~ 30%, Co0 ~ 30%, Mo0 ~ 15%, W0 ~ 15
%, Ti + Al 1-10%, and the balance Ni. In addition, N
Each of b, Zr, V, Ta, and Hf can contain 5% or less, and Mg can contain a rare earth element of 0.2% or less.

本発明は、オーステナイト系,フエライト系,オース
テナイト+フエライト系ステンレス鋼を溶融し一方向か
ら凝固させること、又は更にその後均質化熱処理を施し
たオーステナイト相又はフエライト相が単結晶である鋼
によつて構造用部品を製造することにより達成される。
この場合、該ステンレス鋼の場合、溶融は、温度1500〜
1650℃,真空度3×10-3Torr以下または不活性ガス雰囲
気で行い、さらに一方向からの凝固は水冷チル上の鋳型
加熱炉内にセツトし、鋳型を1500〜1650℃に加熱後、上
記ステンレス鋼の溶湯を1500〜1650℃で鋳型に鋳込んで
数分保持した後、鋳型を鋳型加熱炉から徐々に引き出
す。この時の雰囲気は真空度2×10-3Torr以下または不
活性ガス中を採用し、凝固速度を1〜50cm/hで行う。そ
の後の均質化処理は1200〜1350℃で1回以上、例えば13
00℃で5h保持し続いて1100℃で1hアルゴンガス雰囲気で
保持した後水焼入れする方法によつて行われる。鋳造
後、鋳物本体からバイパス部分は切断される。
The present invention relates to a method of melting and solidifying an austenitic, ferritic, or austenitic-ferritic stainless steel from one direction, or a homogenizing heat-treated austenitic or ferritic stainless steel having a single crystal structure. It is achieved by manufacturing components.
In this case, in the case of the stainless steel, melting is performed at a temperature of 1500 to
At 1650 ° C, vacuum of 3 × 10 -3 Torr or less or in an inert gas atmosphere, solidification from one direction is set in a mold heating furnace on a water-cooled chill, and the mold is heated to 1500-1650 ° C. After the molten stainless steel is cast into a mold at 1500-1650 ° C. and held for several minutes, the mold is gradually pulled out of the mold heating furnace. The atmosphere at this time is a vacuum of 2 × 10 −3 Torr or less or in an inert gas, and the solidification speed is 1 to 50 cm / h. The subsequent homogenization treatment is performed at 1200-1350 ° C at least once, for example, 13 minutes.
It is carried out by a method of holding at 00 ° C. for 5 hours, then at 1100 ° C. for 1 hour in an argon gas atmosphere, and then quenching with water. After casting, the bypass portion is cut from the casting body.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 第1図は、第1表に示す組成(重量%)の合金からな
るM40の単結晶ボルトを示し、第2図は本発明の鋳型を
用いて、前記ボルトの製造方法の概略を示したものであ
る。
Example 1 FIG. 1 shows an M40 single crystal bolt made of an alloy having the composition (% by weight) shown in Table 1, and FIG. 2 shows an outline of a method of manufacturing the bolt using a mold of the present invention. It is shown.

第2図において、最初、水冷銅チル1の上に本発明に
係る鋳型2を固定し、それを鋳型加熱ヒーター3の中に
セツトし、鋳型2を鋳造合金の融点以上に加熱する。次
に溶解した合金を鋳型2の中に鋳込み、その後水冷銅チ
ル1を下方に引き出し、一方向凝固させる。一方向凝固
させると、最初鋳型2下端のスタータ4では多くの結晶
が発生するが、360℃旋回させるセレクタ5を凝固が進
行する過程で1つの結晶に絞られ単結晶となる。更に拡
大部6で大きな単結晶と成り、鋳物のボルトネジ部7及
びボルト頭部8へと凝固が進行する。鋳造条件は第2表
のとおりである。セレクタ5は屈曲又はラセン状とする
ことにより得られるものである。
In FIG. 2, first, a mold 2 according to the present invention is fixed on a water-cooled copper chill 1, which is set in a mold heater 3, and the mold 2 is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the cast alloy. Next, the melted alloy is cast into a mold 2, and then the water-cooled copper chill 1 is pulled downward and solidified in one direction. When unidirectionally solidified, many crystals are initially generated in the starter 4 at the lower end of the mold 2, but the selector 5 that rotates at 360 ° C. is squeezed into one crystal in the process of solidification to become a single crystal. Further, a large single crystal is formed in the enlarged portion 6 and solidification proceeds to the bolt screw portion 7 and the bolt head 8 of the casting. Table 2 shows the casting conditions. The selector 5 is obtained by bending or spiraling.

メーン鋳型2はネジ山を形成する部分を下方とし、ボ
ルト全体を垂直軸に対して15゜傾けた。そして、ボルト
頭部8の一番下端部分とボルト下方20mmの位置とを内径
4mmのバイパス鋳型9で接続した。
In the main mold 2, the portion forming the screw thread was directed downward, and the entire bolt was inclined by 15 ° with respect to the vertical axis. Then, the bottom end of the bolt head 8 and the position 20 mm below the bolt are
The connection was made with a 4 mm bypass mold 9.

鋳物本体を形成する鋳型の型部分と異なるバイパス9
の取り付け位置は、セレクタ法ではセレクタ5より上
方、種付法では種結晶より上方でボルト頭部の位置より
下方であれば、どこでも良いが、単結晶鋳造後、そのバ
イパス部分を除去する必要があるので、セレクタ5又は
種結晶より上方で鋳物本体部すなわち、第2図で言えば
ボルトネジ部7より下方の拡大部6の位置が望ましい。
Bypass 9 different from the mold part of the mold forming the casting body
The mounting position may be any position as long as it is above the selector 5 in the selector method, and above the seed crystal and below the position of the bolt head in the seeding method, but it is necessary to remove the bypass part after casting the single crystal. Therefore, the position of the casting main body above the selector 5 or the seed crystal, that is, the position of the enlarged portion 6 below the bolt screw portion 7 in FIG.

従来の方法では、ボルト頭部8で形状が拡大するとき
に別な結晶が発生し、ボルト形状の単結晶が製造できな
かつたが、本発明の方法により、ボルト形状の単結晶が
容易に製造できた。
In the conventional method, another crystal is generated when the shape is enlarged at the bolt head 8, and a bolt-shaped single crystal cannot be manufactured. However, the bolt-shaped single crystal can be easily manufactured by the method of the present invention. did it.

本実施例で得られるボルトは軽水炉の上部格子板,炉
心支持板に用いられるボルトとして用いられる。
The bolts obtained in this embodiment are used as bolts used for an upper lattice plate and a core support plate of a light water reactor.

本実施例ではネジは機械加工で行つた。加工後焼鈍を
行うのがよい。
In this embodiment, the screws are machined. It is preferable to perform annealing after processing.

実施例2 実施例1と同じ一方向凝固法で、第3図に示す軽水炉
々心支持板に用いられるアイボルトを鋳造した。鋳造条
件及び合金組成は実施例1の第1表及び第2表と同じで
ある。
Example 2 An eyebolt used for a light water reactor core support plate shown in FIG. 3 was cast by the same unidirectional solidification method as in Example 1. The casting conditions and alloy composition are the same as in Tables 1 and 2 of Example 1.

アイボルトの拡大部10とセレクタ5からアイボルト本
体11への拡大部6との間にバイパス9を90゜間隔で4本
設けた。バイパスの形状は直径3mmの線状である。
Four bypasses 9 are provided at 90 ° intervals between the enlarged portion 10 of the eyebolt and the enlarged portion 6 from the selector 5 to the eyebolt body 11. The shape of the bypass is a line with a diameter of 3 mm.

本発明の方法により、アイボルト拡大部10で多結晶化
することなく単結晶が得られた。
According to the method of the present invention, a single crystal was obtained without polycrystallization in the enlarged eyebolt portion 10.

バイパス鋳型9の数は、2本以上が好ましいが、通常
は四方から凝固させるために4本程度が良い。また1本
でも良いが、この場合には実施例1で示したように、本
体をバイパス鋳型がある方にやや傾ける。拡大部10の一
番下方に接続する必要がある。
The number of bypass molds 9 is preferably two or more, but usually about four is preferable in order to solidify from four sides. In this case, one body may be used, but in this case, as shown in the first embodiment, the main body is slightly tilted toward the side where the bypass mold is provided. It is necessary to connect to the lowermost part of the enlarged portion 10.

実施例3 Ni基合金として、重量で6.5%Cr−4.3%Mo−7.3%W
−5.1%Al−7.3%Ta残部Niを用いて、厚さ10mmのT字型
の平面物品を鋳造した。従来は、横方向に張り出した部
分で単結晶成長しなかつたため、第4図に示した如く拡
大部12にテーパ角13を設け、単結晶成長後機械加工する
必要があつた。第5図は凝固速度を10cm/hとしたときの
テーパ角θと単結晶成長する張出し部の距離との関係を
示すが、テーパ角θが約10゜以内で、横方向への張出し
距離が1cm以上では、単結晶成長させることができなか
つた。このようなT字型鋳物14を第6図に示す鋳型2を
用いて第2表と同条件で一方向凝固を行うことにより、
テーパ角をつけることなく、単結晶成長させることがで
きた。このような具体的な製品として第7図に示すジエ
ツトエンジン用ブレードがあり、翼部15側より一方向に
凝固させるとともにプラツトフオーム16に対してバイパ
ス鋳型を設けプラツトフオーム16の翼部側と外側とから
同時に凝固させ、次いでシヤンク7及びダブテイル8へ
と凝固させることによつて単結晶ブレードが製造でき
る。
Example 3 6.5% Cr-4.3% Mo-7.3% W by weight as Ni-based alloy
A 10 mm thick T-shaped planar article was cast using -5.1% Al-7.3% Ta balance Ni. Conventionally, since a single crystal was not grown in the portion that protruded in the lateral direction, it was necessary to provide a taper angle 13 in the enlarged portion 12 as shown in FIG. FIG. 5 shows the relationship between the taper angle θ when the solidification rate is set to 10 cm / h and the distance of the overhang portion where the single crystal grows. When the taper angle θ is within about 10 °, the overhang distance in the lateral direction is small. If it is 1 cm or more, single crystals cannot be grown. By unidirectionally solidifying such a T-shaped casting 14 using the mold 2 shown in FIG. 6 under the same conditions as in Table 2,
A single crystal could be grown without giving a taper angle. A specific example of such a product is a jet engine blade shown in FIG. 7, which solidifies in one direction from the wing portion 15 and provides a bypass mold for the platform 16 to provide a wing portion of the platform 16. A single crystal blade can be produced by solidifying simultaneously from the side and the outside, and then solidifying into a shank 7 and a dovetail 8.

実施例4 重量で、C0.08%以下,Cr14〜20%,Fe10%以下,Al0.4
〜1.0%,Ti2〜3%,Nb0.5〜1.5%,残部Niよりなる合金
組成を有するものの一例として、C0.02%,Cr15.6%,Fe
8.0%,Ti2.5%,Al0.8%,Nb1.0%,Cu0.3%,残部Niより
なる実施例1に示す方法により原子炉炉心に使用される
ボルトを製造した。鋳造のままの組織は大きな共晶γ′
相が形成されているが、これを1,200〜1,350℃×2〜10
hで溶体化処理し、単結晶のγ相とし、次いで650〜750
℃で時効処理することにより微細なγ′相を析出させ強
化した。本実施例によるものは耐応力腐食割れ性に優
れ、0.2%耐力70kg/mm2以上、伸び率20%以上有するす
ぐれたものであつた。
Example 4 By weight, C 0.08% or less, Cr 14-20%, Fe 10% or less, Al 0.4
As an example of an alloy having an alloy composition of 1.0% to 1.0%, Ti2 to 3%, Nb 0.5 to 1.5%, and the balance Ni, C0.02%, Cr15.6%, Fe
A bolt used in a reactor core was manufactured by the method shown in Example 1 consisting of 8.0%, 2.5% of Ti, 0.8% of Al, 1.0% of Nb, 0.3% of Cu and the balance of Ni. The structure as cast has a large eutectic γ '
Although a phase is formed, this is carried out at 1,200 to 1,350 ° C × 2 to 10
h to form a single crystal gamma phase, then 650-750
By aging at ℃, fine γ 'phase was precipitated and strengthened. The one according to the present example is excellent in stress corrosion cracking resistance, has a 0.2% proof stress of 70 kg / mm 2 or more, and has an elongation of 20% or more.

本実施例においてはネジは機械加工によつて形成させ
たが、鋳造によつて得ることが表面に残留応力を形成さ
せない点で好ましい。加工後は焼鈍を行うのがよい。
In the present embodiment, the screw is formed by machining, but it is preferable to obtain the screw by casting, since no residual stress is formed on the surface. After processing, it is preferable to perform annealing.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、凝固進行方向に対して横方向への張
り出し部の結晶方位を、鋳物本体の結晶方位と同じにす
ることができるので、大型の単結晶金属物品を効率よく
製造することができる。
According to the present invention, the crystal orientation of the overhang portion in the transverse direction to the solidification progress direction can be made the same as the crystal orientation of the casting body, so that a large single crystal metal article can be efficiently manufactured. it can.

また、本発明によって得られる一方向凝固金属物品は
高強度ボルト等に用いることができ、強度が向上してい
る。
Further, the unidirectionally solidified metal article obtained by the present invention can be used for high-strength bolts and the like, and has improved strength.

また本発明による鋳造品の製造方法によれば、従来の
鋳造法では製造できなかつた複雑形状な部材の単結晶化
も容易である。その場合、鋳造材料は、鉄,コバルト,
ステンレス,アルミニウム,銅など溶解可能な材料であ
れば全て適用できる。
Further, according to the method for manufacturing a cast product according to the present invention, it is easy to single crystallize a member having a complicated shape which cannot be manufactured by the conventional casting method. In that case, the casting material is iron, cobalt,
All dissolvable materials such as stainless steel, aluminum and copper can be applied.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る単結晶ボルトの平面図、第2図は
第1図のボルトの製造方法を示す鋳型の断面図、第3図
は実施例で製造したアイボルトのバイパスを付けた説明
図、第4図はT字型金属物品の正面図、第5図はテーパ
面と張り出し距離と結晶組織との関係を示す図、第6図
はT字型金属物品を鋳造する方法を示す鋳型の縦断面
図、第7図はジエツトエンジン用ブレードの斜視図であ
る。 2……メーン鋳型、8……ボルト頭部、9……バイパス
鋳型、10……アイボルト拡大部。
FIG. 1 is a plan view of a single crystal bolt according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a mold showing a method of manufacturing the bolt of FIG. 1, and FIG. FIG. 4, FIG. 4 is a front view of a T-shaped metal article, FIG. 5 is a view showing the relationship between the tapered surface, overhang distance, and crystal structure, and FIG. 6 is a mold showing a method of casting the T-shaped metal article. FIG. 7 is a perspective view of a jet engine blade. 2 Main mold, 8 Bolt head, 9 Bypass mold, 10 Eyebolt enlargement.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 年旦 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 加藤 隆彦 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−180029(JP,A) 特開 昭62−180037(JP,A) 特開 昭62−180038(JP,A) 特開 昭59−85360(JP,A) 特開 昭59−207895(JP,A) 特開 昭59−54695(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshi Saito 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi, Ltd.Hitachi Research Laboratory, Ltd. In the laboratory (56) References JP-A-62-180029 (JP, A) JP-A-62-180037 (JP, A) JP-A-62-180038 (JP, A) JP-A-59-85360 (JP, A) JP-A-59-207895 (JP, A) JP-A-59-54695 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1の鋳型に該第1の鋳型の凝固方向に垂
直な断面の断面積より大きい断面積を有する第2の鋳型
が一体に形成されたメーン鋳型と、前記第1の鋳型と第
2の鋳型とに連通し前記メーン鋳型に対し別個に設けら
れたバイパス鋳型とを有し、前記メーン鋳型及びバイパ
ス鋳型を加熱炉に設置するとともに前記メーン鋳型とバ
イパス鋳型に金属の溶湯を注入し、前記メーン鋳型及び
バイパス鋳型を前記加熱炉で加熱保持しながら前記加熱
炉から徐々に引き出すことによって前記溶湯を前記第1
の鋳型より第2の鋳型に向って一方向凝固させることを
特徴とする金属物品の製造法。
1. A main mold in which a first mold is integrally formed with a second mold having a cross-sectional area larger than a cross-sectional area perpendicular to the solidification direction of the first mold; and the first mold. And a bypass mold which is provided separately from the main mold in communication with the second mold.The main mold and the bypass mold are set in a heating furnace, and the molten metal of the metal is poured into the main mold and the bypass mold. The molten metal is poured into the first mold by gradually pouring the main mold and the bypass mold from the heating furnace while heating and holding the main mold and the bypass mold in the heating furnace.
A method for producing a metal article, comprising: unidirectionally solidifying from a first mold toward a second mold.
【請求項2】第1の鋳型に該第1の鋳型の凝固方向に垂
直な断面の断面積より大きい断面積を有する第2の鋳型
が一体に形成されたメーン鋳型と、前記第1の鋳型と第
2の鋳型とに連通し前記メーン鋳型に対し別個に設けら
れたバイパス鋳型とを有することを特徴とする一方向凝
固鋳型。
2. A main mold comprising a first mold integrally formed with a second mold having a cross-sectional area larger than a cross-sectional area perpendicular to the solidification direction of the first mold; and the first mold. A unidirectional solidification mold, comprising: a bypass mold communicating with the second mold and separately provided with respect to the main mold.
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