JP2723343B2 - Ｎｉ基超合金製品の恒温鍛造方法 - Google Patents
Ｎｉ基超合金製品の恒温鍛造方法Info
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- JP2723343B2 JP2723343B2 JP16757190A JP16757190A JP2723343B2 JP 2723343 B2 JP2723343 B2 JP 2723343B2 JP 16757190 A JP16757190 A JP 16757190A JP 16757190 A JP16757190 A JP 16757190A JP 2723343 B2 JP2723343 B2 JP 2723343B2
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- constant temperature
- base superalloy
- temperature forging
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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、Ni基超合金製品の恒温鍛造方法に関する。
かゝる恒温鍛造により成形されるものの例としては、ジ
ェットエンジンや発電機の高温ガスタービンに用いられ
るディスクやブレード等がある。
かゝる恒温鍛造により成形されるものの例としては、ジ
ェットエンジンや発電機の高温ガスタービンに用いられ
るディスクやブレード等がある。
（従来の技術） Ni基耐熱合金は、変形抵抗が高く、また、変形能も一
般的に低いため、複雑形状の鍛造加工は難しいとされて
きた。
般的に低いため、複雑形状の鍛造加工は難しいとされて
きた。
しかし、近年、Ni基超耐熱合金の微粉末焼結体を用い
て押出した微細結晶粒超塑性合金（例えばIN−100）を
超塑性発現温度に加熱して熱間鍛造することによって、
所期の製品形状に成形加工する方法（Gatorizing法）が
実用化されている。
て押出した微細結晶粒超塑性合金（例えばIN−100）を
超塑性発現温度に加熱して熱間鍛造することによって、
所期の製品形状に成形加工する方法（Gatorizing法）が
実用化されている。
この方法の問題としては、約十〜数十億円もかゝる数
万tf押出しプレスが必要でありコスト高となる。また、
大型の製品を作ろうとすると、押出し加工の際、中心部
と周辺部で結晶粒にバラつきが生じ、均一な品質の製品
が得られないという欠点があった。
万tf押出しプレスが必要でありコスト高となる。また、
大型の製品を作ろうとすると、押出し加工の際、中心部
と周辺部で結晶粒にバラつきが生じ、均一な品質の製品
が得られないという欠点があった。
そこで、本出願人は上記の欠点を解消するために、Ar
ガスを使った熱間加工装置の中で、1000℃以上の高温を
保ちながら、2000気圧以上の高圧をかけて結晶粒径約５
ミクロンのNi基超合金微粉末を再結晶させて、これを１
時間以上保持（一種の静的再結晶）すると、500％以上
の引張り伸びを示す水あめ状の素材を得、この素材を鍛
造プレスで成形するという方法を提案した。
ガスを使った熱間加工装置の中で、1000℃以上の高温を
保ちながら、2000気圧以上の高圧をかけて結晶粒径約５
ミクロンのNi基超合金微粉末を再結晶させて、これを１
時間以上保持（一種の静的再結晶）すると、500％以上
の引張り伸びを示す水あめ状の素材を得、この素材を鍛
造プレスで成形するという方法を提案した。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような粉末→HIP→恒温鍛造法
のように、粉末合金を鍛造素材として用いる場合、加工
によって得られる歪がある程度加わらないと、PPB（Pri
or Parhcle Boundary）という組織が残り、例えば記述
のディスクとして用いられる場合に一番重要な因子であ
る低サイクル疲労特性を低下させてしまうという問題が
ある。
のように、粉末合金を鍛造素材として用いる場合、加工
によって得られる歪がある程度加わらないと、PPB（Pri
or Parhcle Boundary）という組織が残り、例えば記述
のディスクとして用いられる場合に一番重要な因子であ
る低サイクル疲労特性を低下させてしまうという問題が
ある。
本発明は、前記PPB組織に基づく問題点を解消し、低
サイクル疲労特性などの機械的特性を安定させることを
可能ならしめたNi基超合金製品の恒温鍛造方法を提供す
ることを目的とする。
サイクル疲労特性などの機械的特性を安定させることを
可能ならしめたNi基超合金製品の恒温鍛造方法を提供す
ることを目的とする。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、鍛造によって得
られる製品の加工歪が、相当塑性歪で60％以上になるよ
うに、HIP処理されたNi基粉末超合金による鍛造素材を
用いて恒温鍛造するという手段を採用した。
られる製品の加工歪が、相当塑性歪で60％以上になるよ
うに、HIP処理されたNi基粉末超合金による鍛造素材を
用いて恒温鍛造するという手段を採用した。
（作 用） 鍛造素材に対し相当塑性歪で60％以上加えると、材料
の内部にPPB組織が残らない健全な組織となり、低サイ
クル疲労特性等の機械的特性が安定する。
の内部にPPB組織が残らない健全な組織となり、低サイ
クル疲労特性等の機械的特性が安定する。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
本発明の適用対象となるNi基粉末超合金は、例えばIN
−100、TMP−３、Rene95等の微細結晶超塑性合金ならい
ずれのものでも適用可能であり、これらの合金は超塑性
発現温度が1000〜1150℃の間にある。なお、超塑性発現
のための歪速度は10-3〜10-4sec-1程度である。これら
の合金は、現在のところ、数〜数十μｍ程度の微粒粉末
を、熱間等方圧加圧（HIP）により加圧焼結した後、熱
処理が施されて製造される。
−100、TMP−３、Rene95等の微細結晶超塑性合金ならい
ずれのものでも適用可能であり、これらの合金は超塑性
発現温度が1000〜1150℃の間にある。なお、超塑性発現
のための歪速度は10-3〜10-4sec-1程度である。これら
の合金は、現在のところ、数〜数十μｍ程度の微粒粉末
を、熱間等方圧加圧（HIP）により加圧焼結した後、熱
処理が施されて製造される。
次に具体的実施例を掲げて説明する。
（１） 下記組成（wt％）のMod.IN−100超塑性Ni基合
金を素材として用いた。
金を素材として用いた。
C :0.07％ Cr:12.4％ Co:18.5％ Mo:3.2 ％ Al:4.3 ％ Ti:5.0 ％ V :0.8 ％ B :0.02％ Zr:0.06％ 残部実質的にNi （２） 次に表１に示すような鍛造素材No.1〜No.4を用
意し、それぞれの圧下率で鍛造し相当塑性歪を事前に数
値シミュレーション等を用いて検討した。
意し、それぞれの圧下率で鍛造し相当塑性歪を事前に数
値シミュレーション等を用いて検討した。
第１図は、上記表１におけるNo.1の鍛造素材の形状
（プレフォーム形状）と、最終形状（図示では実験的で
あるので単純な形状であるが、工業的には所期目的の製
品形状である）を示したものである。
（プレフォーム形状）と、最終形状（図示では実験的で
あるので単純な形状であるが、工業的には所期目的の製
品形状である）を示したものである。
なお、上記鍛造素材No.1〜No.4の鍛造は、それぞれ40
0tf超塑性鍛造装置を用いて行なった。その後、1170℃
×2hr/REC＋1080℃×4hr/AC＋843℃×16hr/AC＋760℃×
24hr/ACの条件下でそれぞれ熱処理を行なった。
0tf超塑性鍛造装置を用いて行なった。その後、1170℃
×2hr/REC＋1080℃×4hr/AC＋843℃×16hr/AC＋760℃×
24hr/ACの条件下でそれぞれ熱処理を行なった。
かくして、第２図のLCF試験片採取位置で示したハッ
チング部分の試験片を採取し、数値の計算等によって相
当塑性歪を測定したところNo.1のそれは1.1であり、
同様にNo.2〜No.4も測定した。
チング部分の試験片を採取し、数値の計算等によって相
当塑性歪を測定したところNo.1のそれは1.1であり、
同様にNo.2〜No.4も測定した。
（３） その後、上記No.1〜No.4の試験片の低サイクル
疲労特性を下記表２の条件で行なった。
疲労特性を下記表２の条件で行なった。
（４） 上記テスト結果を第３図のグラフに示す。同図
において横軸に相当塑性歪（％）を、縦軸に低サイクル
疲労寿命数を示したものである。なお、同図には参照デ
ータとしてHIP＋押出しの場合を併せて示している。
において横軸に相当塑性歪（％）を、縦軸に低サイクル
疲労寿命数を示したものである。なお、同図には参照デ
ータとしてHIP＋押出しの場合を併せて示している。
この第３図から判るように、相当塑性歪が60％以上に
なると低サイクル疲労寿命数が大幅に向上し、且つ安定
した数値を示している。即ち、相当塑性歪で60％以上加
わると、材料の内部組織においてPPBが残ることなく健
全な組織となり、低サイクル疲労特性などの機械的特性
が安定した好適な鍛造製品が得られた。
なると低サイクル疲労寿命数が大幅に向上し、且つ安定
した数値を示している。即ち、相当塑性歪で60％以上加
わると、材料の内部組織においてPPBが残ることなく健
全な組織となり、低サイクル疲労特性などの機械的特性
が安定した好適な鍛造製品が得られた。
（５） 本発明は、上記（１）〜（４）のテスト結果か
ら判るように、HIP処理されたNi基粉末超合金を恒温鍛
造する際、鍛造によって得られる相当塑性歪の下限値を
事前に検討して定量化しておき、該相当塑性歪が60％以
上になるような鍛造製品を得るようにするのである。
ら判るように、HIP処理されたNi基粉末超合金を恒温鍛
造する際、鍛造によって得られる相当塑性歪の下限値を
事前に検討して定量化しておき、該相当塑性歪が60％以
上になるような鍛造製品を得るようにするのである。
（発明の効果） 本発明は、鍛造によって得られる製品の加工歪が、相
当塑性歪で60％以上になるように、HIP処理されたNi基
粉末超合金による鍛造素材を用いて恒温鍛造するもので
あるから、製品内部にPPB組織が残ることなく健全な組
織となり、低サイクル疲労特性の優れ且つ安定した鍛造
製品が得られる。
当塑性歪で60％以上になるように、HIP処理されたNi基
粉末超合金による鍛造素材を用いて恒温鍛造するもので
あるから、製品内部にPPB組織が残ることなく健全な組
織となり、低サイクル疲労特性の優れ且つ安定した鍛造
製品が得られる。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の鍛造条件の説明に用いた鍛造素材形
状とテスト製品形状を示した説明図、第２図は第１図の
テスト製品からのLCF試験片採取位置を示す説明図、第
３図はMod.IN−100の相当塑性歪と低サイクル疲労寿命
数の関係グラフ図である。
状とテスト製品形状を示した説明図、第２図は第１図の
テスト製品からのLCF試験片採取位置を示す説明図、第
３図はMod.IN−100の相当塑性歪と低サイクル疲労寿命
数の関係グラフ図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−87204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−205202（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−31402（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−125649（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】鍛造によって得られる製品の加工歪が、相
当塑性歪で60％以上になるように、HIP処理されたNi基
粉末超合金による鍛造素材を用いて恒温鍛造することを
特徴とするNi基超合金製品の恒温鍛造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16757190A JP2723343B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | Ｎｉ基超合金製品の恒温鍛造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16757190A JP2723343B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | Ｎｉ基超合金製品の恒温鍛造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0455033A JPH0455033A (ja) | 1992-02-21 |
| JP2723343B2 true JP2723343B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=15852208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16757190A Expired - Lifetime JP2723343B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-06-26 | Ｎｉ基超合金製品の恒温鍛造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2723343B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110116203A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-08-13 | 西北有色金属研究院 | 一种消除镍基粉末高温合金原始颗粒边界的方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7805971B2 (en) * | 2007-09-17 | 2010-10-05 | General Electric Company | Forging die and process |
| CN103866162B (zh) * | 2014-03-02 | 2015-10-14 | 钢铁研究总院 | 一种具有高裂纹扩展抗力的镍基粉末冶金高温合金 |
| CN103820678A (zh) * | 2014-03-02 | 2014-05-28 | 王文姣 | 高裂纹扩展抗力的镍基高温合金 |
-
1990
- 1990-06-26 JP JP16757190A patent/JP2723343B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110116203A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-08-13 | 西北有色金属研究院 | 一种消除镍基粉末高温合金原始颗粒边界的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0455033A (ja) | 1992-02-21 |
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