JP2965841B2 - Ｎｉ基超合金鍛造品の製造方法 - Google Patents
Ｎｉ基超合金鍛造品の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、エネルギー産業にお
ける発電機の回転子部品、ガスタービンのホイール、シ
ャフト部品、極低温用構造部品、超電導発電機の回転
子、マグネット支持部品などに部品として用いられるＮ
ｉ基超合金鍛造品の製造方法に関する。
ける発電機の回転子部品、ガスタービンのホイール、シ
ャフト部品、極低温用構造部品、超電導発電機の回転
子、マグネット支持部品などに部品として用いられるＮ
ｉ基超合金鍛造品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属組織における結晶粒の大きさは種々
の機械的性質に影響を及ぼすことが知られており、この
結晶粒が細かいほど機械的性質、例えば引張強度、疲労
強度、靭性などは優れた性質を示す。また、品質保証の
面から、部品の超音波による探傷検査を行う場合、結晶
粒の細かいほど欠陥検出能が高くなることも知られてい
る。
の機械的性質に影響を及ぼすことが知られており、この
結晶粒が細かいほど機械的性質、例えば引張強度、疲労
強度、靭性などは優れた性質を示す。また、品質保証の
面から、部品の超音波による探傷検査を行う場合、結晶
粒の細かいほど欠陥検出能が高くなることも知られてい
る。
【０００３】ところで、上述の用途に用いられるＮi基
超合金鍛造品は一般に以下のような製造工程により製造
されている。電極溶解→再溶解→鍛造→機械加工→熱処
理(溶体化、時効処理)→機械加工→検査。
超合金鍛造品は一般に以下のような製造工程により製造
されている。電極溶解→再溶解→鍛造→機械加工→熱処
理(溶体化、時効処理)→機械加工→検査。
【０００４】すなわち、Ｎi基超合金はＡl、Ｔi、Ｎbな
どの強化元素を多量に含んでいるため、偏析を生じやす
いので、鋳塊の組織の微細化を図らなければならないこ
とから、真空アーク溶解、エレクトロスラグ再溶解など
の再溶解が採用される。その後、鍛造を行い所定の形状
に成形すると共に内部組織(結晶粒)を均一化、微細化す
る。機械加工の後、熱処理(溶体化処理、時効処理)によ
って所定の機械的特性を付与し、仕上げの機械加工、検
査を行い製品とする。
どの強化元素を多量に含んでいるため、偏析を生じやす
いので、鋳塊の組織の微細化を図らなければならないこ
とから、真空アーク溶解、エレクトロスラグ再溶解など
の再溶解が採用される。その後、鍛造を行い所定の形状
に成形すると共に内部組織(結晶粒)を均一化、微細化す
る。機械加工の後、熱処理(溶体化処理、時効処理)によ
って所定の機械的特性を付与し、仕上げの機械加工、検
査を行い製品とする。
【０００５】Ｎi基超合金鍛造品の機械的性質は鍛造品
の内部の結晶粒の大きさにより決定される。この結晶粒
度は鍛造工程で決まるため、製品の製造ではこの工程が
最も重要になる。
の内部の結晶粒の大きさにより決定される。この結晶粒
度は鍛造工程で決まるため、製品の製造ではこの工程が
最も重要になる。
【０００６】結晶粒は一般に熱間加工時の歪み量が大き
いほど、また歪みを与える温度が低いほど結晶粒が微細
化されることが知られている(「鉄と鋼」、第７０年(１
９８４)、第１５号、大内千秋“熱間加工における再結
晶”ｐ.２９１以後参照)。したがって、Ｎi基超合金鍛
造品においても、熱間加工時はできるだけ低い温度で高
い歪み量を与えることが望ましい。
いほど、また歪みを与える温度が低いほど結晶粒が微細
化されることが知られている(「鉄と鋼」、第７０年(１
９８４)、第１５号、大内千秋“熱間加工における再結
晶”ｐ.２９１以後参照)。したがって、Ｎi基超合金鍛
造品においても、熱間加工時はできるだけ低い温度で高
い歪み量を与えることが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｎi基
超合金では、他のオーステナイト系鉄鋼材料と比較して
熱間における延性が低いため、低い温度で高い歪み量を
加えると鍛造割れを生じ、歪み量が低すぎると結晶粒が
細かくならない問題がある。
超合金では、他のオーステナイト系鉄鋼材料と比較して
熱間における延性が低いため、低い温度で高い歪み量を
加えると鍛造割れを生じ、歪み量が低すぎると結晶粒が
細かくならない問題がある。
【０００８】結晶粒度が大きくなることによる問題点
は、J.H.MOLLらによるＦe−Ｎi基合金に関する研究で強
度、延性が劣化することが報告されている(「Ｍetalluu
rgicalＴransactions」Ｖol.２、１９７１年８月、ｐ.
２１５３〜２１６０)。
は、J.H.MOLLらによるＦe−Ｎi基合金に関する研究で強
度、延性が劣化することが報告されている(「Ｍetalluu
rgicalＴransactions」Ｖol.２、１９７１年８月、ｐ.
２１５３〜２１６０)。
【０００９】また、結晶粒が大きい場合や粗大粒と微細
粒が混合している場合は、製品の超音波探傷検査におい
て超音波の透過性が悪くなり、検出欠陥能が低下する。
H.J.Ｈenningらの報告(「SUPERALLOY FORGING」、ｌ９
７９年)によると、種々のＮi基超合金の鍛造における推
奨温度を示しており、前述の利用分野に使用されるＮi
基超合金では９８２〜１１５０℃の範囲での鍛造が推奨
されている。しかし、この温度範囲でも結晶粒の微細化
が達成できていない。
粒が混合している場合は、製品の超音波探傷検査におい
て超音波の透過性が悪くなり、検出欠陥能が低下する。
H.J.Ｈenningらの報告(「SUPERALLOY FORGING」、ｌ９
７９年)によると、種々のＮi基超合金の鍛造における推
奨温度を示しており、前述の利用分野に使用されるＮi
基超合金では９８２〜１１５０℃の範囲での鍛造が推奨
されている。しかし、この温度範囲でも結晶粒の微細化
が達成できていない。
【００１０】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、均一微細な結晶粒を有するＮi基超合金鍛造品を製
造できる方法を提供することを目的としている。
し、均一微細な結晶粒を有するＮi基超合金鍛造品を製
造できる方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】 前記課題を解決するた
めの手段として、本発明は、Ｎｉ：３５〜６５％、Ｃ
ｒ：１２〜２０％を必須成分として含み、更に、強化元
素としてＡｌ：０．１〜０．８％、Ｔｉ：０．７〜２．
０％、Ｎｂ：１．５〜６．０％を含み、必要に応じて更
にＭｏ：５．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的
不純物よりなるＮｉ基超合金について、圧下率≧１０
％、加熱温度９５０℃以上、１１００℃以下とし、
圧下率／（加熱温度−鍛造温度）≧０．３の関係を満足
する鍛造条件にて鍛造を行うことによって、均一微細な
結晶粒を得ることを特徴とするＮｉ基超合金鍛造品の製
造方法を要旨としている。
めの手段として、本発明は、Ｎｉ：３５〜６５％、Ｃ
ｒ：１２〜２０％を必須成分として含み、更に、強化元
素としてＡｌ：０．１〜０．８％、Ｔｉ：０．７〜２．
０％、Ｎｂ：１．５〜６．０％を含み、必要に応じて更
にＭｏ：５．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的
不純物よりなるＮｉ基超合金について、圧下率≧１０
％、加熱温度９５０℃以上、１１００℃以下とし、
圧下率／（加熱温度−鍛造温度）≧０．３の関係を満足
する鍛造条件にて鍛造を行うことによって、均一微細な
結晶粒を得ることを特徴とするＮｉ基超合金鍛造品の製
造方法を要旨としている。
【００１２】
【作用】以下に本発明を更に詳述する。まず、本発明に
おけるＮi基超合金の成分組成の限定理由について説明
する。
おけるＮi基超合金の成分組成の限定理由について説明
する。
【００１３】Ｎi：Ｎiはオーステナイト組織を安定さ
せ、析出強化に寄与するため、３５％以上が必要であ
る。しかし、多すぎると強度低下を招くので、６５％以
下とする。
せ、析出強化に寄与するため、３５％以上が必要であ
る。しかし、多すぎると強度低下を招くので、６５％以
下とする。
【００１４】Ｃr：Ｃrは耐食性を確保し、かつ強化を図
るために必要な元素である。良好な耐食性を得るために
は１２％以上必要である。しかし、２０％を超えると組
織安定性及び靭性を劣化させる。よって、Ｃr量は１２
〜２０％の範囲とする。
るために必要な元素である。良好な耐食性を得るために
は１２％以上必要である。しかし、２０％を超えると組
織安定性及び靭性を劣化させる。よって、Ｃr量は１２
〜２０％の範囲とする。
【００１５】Ａl：Ａlは強化元素であり、そのためには
０.１％以上が必要である。しかし、ある程度の加工性
を確保するために０.８％以下に制限する必要がある。
よって、Ａl量は０.１〜０.８％の範囲とする。
０.１％以上が必要である。しかし、ある程度の加工性
を確保するために０.８％以下に制限する必要がある。
よって、Ａl量は０.１〜０.８％の範囲とする。
【００１６】Ｔi：Ｔiは強化元素として必要であるが、
０.７％未満ではその効果が少ない。しかし、２.０％よ
り多いと靭性を低下させる。よって、Ｔi量は０.７〜
２.０％の範囲とする。
０.７％未満ではその効果が少ない。しかし、２.０％よ
り多いと靭性を低下させる。よって、Ｔi量は０.７〜
２.０％の範囲とする。
【００１７】Ｎb：Ｎbは強化元素として必要であり、
１.５％より少ないとその効果が少ない。しかし、６.０
％を超えると靭性、加工性を極端に低下させる。よっ
て、Ｎb量は１.５〜６.０％の範囲とする。
１.５％より少ないとその効果が少ない。しかし、６.０
％を超えると靭性、加工性を極端に低下させる。よっ
て、Ｎb量は１.５〜６.０％の範囲とする。
【００１８】Ｍo：Ｍoは固溶強化元素であるが、必要に
応じて添加することができる。添加する場合、５.０％
を超えると強度、靭性を極端に低下させるので、５.０
％以下とする。
応じて添加することができる。添加する場合、５.０％
を超えると強度、靭性を極端に低下させるので、５.０
％以下とする。
【００１９】次に本発明の鍛造条件について説明する。
【００２０】まず、圧下率は、１０％より低いと再結晶
を生じさせるためのエネルギーが少なくなり、混粒組織
となるため、１０％以上が必要である。ここで、圧下率
はプレスによる１回の圧下率で次の関係より求められ
る。 圧下率＝{(加工後の素材高さ)／(初期素材高さ)}×１０
０(％)
を生じさせるためのエネルギーが少なくなり、混粒組織
となるため、１０％以上が必要である。ここで、圧下率
はプレスによる１回の圧下率で次の関係より求められ
る。 圧下率＝{(加工後の素材高さ)／(初期素材高さ)}×１０
０(％)
【００２１】加熱温度(鍛造を行うために素材を加熱保
持する温度)は、９５０℃以上、１１００℃以下とす
る。９５０℃未満では加工粒が残存し、その後の溶体化
処理によっても微細化されないので、９５０℃以上とす
る必要がある。しかし、１１００℃より高い温度で鍛造
を行うと、結晶粒成長を生じるので好ましくない。
持する温度)は、９５０℃以上、１１００℃以下とす
る。９５０℃未満では加工粒が残存し、その後の溶体化
処理によっても微細化されないので、９５０℃以上とす
る必要がある。しかし、１１００℃より高い温度で鍛造
を行うと、結晶粒成長を生じるので好ましくない。
【００２２】素材を加熱後、鍛造を行うが、本発明者ら
は、上記の圧下率であっても、加熱温度及び鍛造温度と
の関係が重要であることを見い出した。ここで、鍛造温
度とは実際に素材を鍛造圧下する温度である。
は、上記の圧下率であっても、加熱温度及び鍛造温度と
の関係が重要であることを見い出した。ここで、鍛造温
度とは実際に素材を鍛造圧下する温度である。
【００２３】すなわち、圧下率／(加熱温度−鍛造温度)
≧０.３の関係を満足しない条件で鍛造を行うと、鍛造
後、混粒組織となり、その後の溶体化処理によっても微
細化されないことを見い出した。
≧０.３の関係を満足しない条件で鍛造を行うと、鍛造
後、混粒組織となり、その後の溶体化処理によっても微
細化されないことを見い出した。
【００２４】本発明の条件で鍛造することにより、鍛造
後において均一、微細な再結晶組織を得ることができ
る。なお、溶体化処理等の熱処理は従来と同様の条件で
行えばよい。
後において均一、微細な再結晶組織を得ることができ
る。なお、溶体化処理等の熱処理は従来と同様の条件で
行えばよい。
【００２５】次に本発明の実施例を示す。
【実施例１】
【００２６】表１に示す化学成分のＮi基超合金を高周
波真空溶解炉によって溶製し、荒鍛造によって厚さ２５
mmの板材とし、これを機械加工により直径８mm、高さ１
２mmの円柱材とした。
波真空溶解炉によって溶製し、荒鍛造によって厚さ２５
mmの板材とし、これを機械加工により直径８mm、高さ１
２mmの円柱材とした。
【００２７】これを供試材として、１０５０℃又は１１
００℃に加熱し、冷却途上の各温度にて０〜４０％の圧
下率で圧縮(鍛造)を行った後、鍛造直後及び９８０℃溶
体化処理後の結晶粒組織を調査した。その結果を表２に
示す。
００℃に加熱し、冷却途上の各温度にて０〜４０％の圧
下率で圧縮(鍛造)を行った後、鍛造直後及び９８０℃溶
体化処理後の結晶粒組織を調査した。その結果を表２に
示す。
【００２８】表２に示すように、本発明例はいずれも、
鍛造直後において均一微細な結晶粒度が得られ、割れ発
生もない。均一微細な組織であって混粒組織ではないの
で、溶体化処理によっても均一微細な結晶粒度が維持さ
れていることがわかる。
鍛造直後において均一微細な結晶粒度が得られ、割れ発
生もない。均一微細な組織であって混粒組織ではないの
で、溶体化処理によっても均一微細な結晶粒度が維持さ
れていることがわかる。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【実施例２】表１に示した成分に更にＭoを０.１％含む
化学成分のＮi基超合金を実施例１と同様にして供試材
を製造し、この供試材を加熱温度１１００℃に加熱し、
鍛造温度１０００℃、圧下率３０％(圧下率／(加熱温度
−鍛造温度)：０.３)の条件で鍛造を行った。鍛造直後
及び９８０℃溶体化処理後の結晶粒組織を調査した。そ
の結果、鍛造直後、溶体化処理後とも結晶粒度が４.５
番で、均一微細な組織であることが確認された。
化学成分のＮi基超合金を実施例１と同様にして供試材
を製造し、この供試材を加熱温度１１００℃に加熱し、
鍛造温度１０００℃、圧下率３０％(圧下率／(加熱温度
−鍛造温度)：０.３)の条件で鍛造を行った。鍛造直後
及び９８０℃溶体化処理後の結晶粒組織を調査した。そ
の結果、鍛造直後、溶体化処理後とも結晶粒度が４.５
番で、均一微細な組織であることが確認された。
【００３２】
【実施例３】表３に示した化学成分のＮi基超合金を実
施例１と同様にして供試材を製造し、この供試材を加熱
温度１１００℃に加熱し、鍛造温度１０００℃、圧下率
３０％(圧下率／(加熱温度−鍛造温度)：０.３)の条件
で鍛造を行った。その結果、鍛造直後及び９８０℃溶体
化処理後の結晶粒度はそれぞれ６番で、均一微細であっ
た。
施例１と同様にして供試材を製造し、この供試材を加熱
温度１１００℃に加熱し、鍛造温度１０００℃、圧下率
３０％(圧下率／(加熱温度−鍛造温度)：０.３)の条件
で鍛造を行った。その結果、鍛造直後及び９８０℃溶体
化処理後の結晶粒度はそれぞれ６番で、均一微細であっ
た。
【００３３】
【表３】
【００３４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
鍛造割れの発生がなく、均一微細な結晶粒を有するＮi
基超合金鍛造品を容易に製造することができる。
鍛造割れの発生がなく、均一微細な結晶粒を有するＮi
基超合金鍛造品を容易に製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 19/05 Ｃ２２Ｃ 19/05 Ｚ 30/00 30/00 38/00 ３０２ 38/00 ３０２Ｚ (56)参考文献 特開 平３−64435（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−41357（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−92458（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−84347（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−162760（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22F 1/10 C21D 8/00
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で（以下、同じ）、Ｎｉ：３５〜
６５％、Ｃｒ：１２〜２０％を必須成分として含み、更
に、強化元素としてＡｌ：０．１〜０．８％、Ｔｉ：
０．７〜２．０％、Ｎｂ：１．５〜６．０％を含み、残
部がＦｅ及び不可避的不純物よりなるＮｉ基超合金につ
いて、圧下率≧１０％、加熱温度９５０℃以上、１
１００℃以下とし、圧下率／（加熱温度−鍛造温度）
≧０．３の関係を満足する鍛造条件にて鍛造を行うこと
によって、均一微細な結晶粒を得ることを特徴とするＮ
ｉ基超合金鍛造品の製造方法。 - 【請求項２】 更にＭｏ：５．０％以下を含む請求項１
に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30738693A JP2965841B2 (ja) | 1993-11-13 | 1993-11-13 | Ｎｉ基超合金鍛造品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30738693A JP2965841B2 (ja) | 1993-11-13 | 1993-11-13 | Ｎｉ基超合金鍛造品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07138719A JPH07138719A (ja) | 1995-05-30 |
| JP2965841B2 true JP2965841B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=17968432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30738693A Expired - Fee Related JP2965841B2 (ja) | 1993-11-13 | 1993-11-13 | Ｎｉ基超合金鍛造品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2965841B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102784863A (zh) * | 2012-08-09 | 2012-11-21 | 湖北上大模具材料科技有限公司 | 一种高合金钢的锻造加热方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH11172392A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-06-29 | Daido Steel Co Ltd | 微細な結晶組織を有するＮｉ基耐熱合金部材の製造方法 |
| US6475311B1 (en) * | 1999-03-31 | 2002-11-05 | American Superconductor Corporation | Alloy materials |
| JP4615120B2 (ja) * | 2000-12-06 | 2011-01-19 | 日本冶金工業株式会社 | 均一組織を有するＮｉ基合金およびその製造方法 |
| JP4409409B2 (ja) | 2004-10-25 | 2010-02-03 | 株式会社日立製作所 | Ｎｉ−Ｆｅ基超合金とその製造法及びガスタービン |
| CN102441628A (zh) * | 2010-10-11 | 2012-05-09 | 上海腾辉锻造有限公司 | 一种锻件密封环的锻造加热方法 |
| US9592547B2 (en) | 2012-12-10 | 2017-03-14 | Mitsubishi Materials Corporation | Method of manufacturing annular molding |
| WO2014148463A1 (ja) | 2013-03-21 | 2014-09-25 | 日立金属株式会社 | リング圧延用素材の製造方法 |
| JP6292761B2 (ja) | 2013-03-28 | 2018-03-14 | 日立金属Ｍｍｃスーパーアロイ株式会社 | 環状成形体の製造方法 |
| JP6040944B2 (ja) * | 2014-01-31 | 2016-12-07 | 日立金属株式会社 | 耐熱合金製リングの成形方法 |
| JP6829830B2 (ja) * | 2016-11-11 | 2021-02-17 | 大同特殊鋼株式会社 | Ｆｅ−Ｎｉ基合金及びその製造方法 |
| CN107497988A (zh) * | 2017-09-30 | 2017-12-22 | 宝鸡市铭坤有色金属有限公司 | 一种高温合金台阶轴的加工方法 |
| CN116254439A (zh) * | 2021-12-09 | 2023-06-13 | 江苏新华合金有限公司 | 一种高温合金管用棒材及其制造工艺 |
-
1993
- 1993-11-13 JP JP30738693A patent/JP2965841B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102784863A (zh) * | 2012-08-09 | 2012-11-21 | 湖北上大模具材料科技有限公司 | 一种高合金钢的锻造加热方法 |
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|---|---|
| JPH07138719A (ja) | 1995-05-30 |
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