JPH01136939A - 熱間加工性に優れたＮｉ基超合金の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、Ｎｉ基超合金の、凝固中に生じる析出物およ
び金属間化合物を母合金中に固溶させ、熱間加工性を著
しく向上させたＮｉ基超合金の製造方法に関するもので
ある。

従来の技術 油井用鋼管として用いられるインコネル６２５は現在、
鋳塊→分塊圧延→熱間押し出し→表面精製の工程を経て
最終製品となる。しかしながら、インコネル８２５は熱
間加工性が著しく悪く、分塊圧延あるいは、熱間押し出
しの工程において、加工中に鋼塊あるいはチューブに割
れが発生して、表面性状を損なうばかりでなく、製品に
重大な欠陥を残し、歩留まりを著しく低下させる。

熱間加工性を向上させる方法として、特公昭ＢＯ−２３
９０５にみられるように高炭素高クロムニッケル耐熱鋼
の場合、液相線温度から７００℃までの平均冷却速度を
３０℃／分以上にすることにより、析出炭化物の形態を
微細にする方法がある。また、特開昭８０−１６８１５
０にみられるように、連続鋳造時に、鋳片内部の平均冷
却速度を３℃／分以下にすることにより、ＰやＭｎのミ
クロ偏析を軽減する方法がある。

しかしながら、特公昭［ｆＯ−２３９０５の場合では、
析出物は、組織中に微細に分散するが、インコネル６２
５にみられ、特に１０００℃以下で熱間加工性を著しく
低下させる金属間化合物（Ｌａｖｅｓ相：（Ｘｉ。

０ｒ）２　（Ｈｂ、Ｍｏ））の生成を防止することは困
難である。また、特開昭１３１−１５７Ｅｉ１２の場合
では、析出物の個数は減少するが、それらは粗大化して
おり、加工時の割れの発生起点となりうる。

また、発明者等は、鉄と鋼、１８８７．５１９６におい
て、インコネル８２５を３０℃／分、および３℃／分の
冷却速度で一方向凝固した場合の、各溶質元素の偏析度
、析出物側数の関係を明らかにしたが、更に、熱間加工
性を著しく低下させるＬａｖｅｓ相を減少させる必要性
がある。

発明が解決しようとする問題点 即ち、本発明は、Ｎｉ基超合金のあるインコネルＥ１２
５の鋳造の際、冷却速度を制御することにより、鋳造組
織に見られる析出炭化物および金属間化合物を減少させ
、優れた熱間加工性を持つ鋳造材を得ることを目的とす
る。

問題点を解決するための手段 本発明の上記目的を達する手段は、以下に述べる冷却速
度をとる点にある。即ち、液相線温度から１２５０℃ま
での平均冷速を１０℃／分以上にし、１２５０℃から１
１００℃までの平均冷速を５℃／分以下にし、１１００
℃から７００℃までの平均冷速を３０℃／分以上とする
ことを特徴とする。

本発明により鋳造したインコネル６２５の鋳造組織は析
出炭化物個数が急冷材に比較して少なく、平均粒径は、
徐冷材に比較して微細であり、また、金属間化合物は形
成されない組織となっている。尚本発明の冷却法に適す
る合金は、化学組成が重量で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓ
ｉ　：　０．５％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ　：
　２０．０〜２３．０％、Ｍｏ：８．０〜１０．０％、
Ｈｂ：３．１５〜４．１５％、Ｔｉ　：　０．４％以下
、Ｆｅ　：　５．０％以下を含み、残部が１及び不可避
的不純物からなるＮｉ基超合金のあり、たとえばインコ
ネル６２５が挙げられる。

作用 本発明は、先ずインコネル６２５を真空溶解あるいは、
ＡＯＤで標記の成分に調整した後、造塊あるいは連続鋳
造を行なう、その際、液相線温度から、１２５０℃まで
の平均冷却速度を冷却水のコントロールにより、１０℃
／分以上とする。この結果、凝固組織は微細になり、ま
た、析出炭化物も微細に分散する。１０℃／分未渦の場
合は、凝固組織は、粗くなり、かつ析出炭化物は粗大化
する。凝固組織が粗いと、溶質元素の拡散距離が長くな
り、樹間偏析は、冷却中に消滅しきれずに残留する。そ
の結果、鋳造ままの状態では、熱間加工性に悪影響を及
ぼすＬａｖｅｓ相が形成されるため望ましくない、望ま
しい冷却速度の範囲は、３０℃／分〜５０℃／分である
。　１２５０℃という温度は、樹間偏析を考慮に入れた
完全固相となる温度である。

１２５０℃以下で、樹間に濃縮した溶質元素は、横芯へ
固相内拡散し、樹間偏析は、軽減する。温度の低下に伴
って各溶質元素の拡散係数は、小さくなるが、冷却速度
が遅いと、拡散係数の低下も遅くなり、冷却中でも拡散
は充分性なわれる。しかし、冷却速度が速い場合、温度
の低下に伴う各溶質元素の拡散係数は、急速に低下し、
溶質は充分に拡散しないまま樹間偏析や金属間化合物を
形成する。従って、　１２５０℃から１１００℃までの
冷却速度を５℃／分以下とする必要がある。望ましい冷
却速度の範囲は３℃／分以下である。この冷却速度を達
成するために例えば連続鋳造片は保熱炉を通過させ冷却
速度をコントロールする。

１１００℃以下になると、Ｌａｖｅｓ相が生成を開始す
る。従って１１００℃から７００℃までの平均冷却速度
を３０℃／分以上の急冷とし、溶質の拡散を抑え、Ｌａ
マｅｓ相の生成を防止する。具体的には水冷等の方法に
より冷却する。

以下実施例により更に詳しく説明する。

実施例 第１表に示す組成の試験片を一方向凝固法により第２表
に示した種々の冷却条件、すなわち本発明による条件（
Ａ）〜（Ｃ）、比較材として条件（Ｄ）〜（Ｈ）で鋳造
した。凝固組織をＣＩＡ　　（二次元Ｘ線マイクロアナ
ライザー）により観察し、さらに各析出物の個数と平均
粒径およびデンドライト樹間部ＭＯ濃度を求めた。

第４図は、一方向凝固試料横断面にみちれる析出物の分
布である０本発明の条件Ｂで冷却した場合の析出物は、
比較材条件Ｅで冷却した場合のものと比較して、著しく
個数が減少していることが分る。また１条件りで冷却し
た場合と比較して、その粒径は細かくなっている。

第１図、および第２図は、Ｂ、Ｄ、Ｅ、各条件の場合の
析出物を、ＣＮＡにより（Ｈｂ、Ｔｉ）Ｃ，Ｌａｖｅｓ
相：（旧、０ｒ）２（Ｗｂ、Ｎｏ）に分類し、それぞ、
れの個数と平均粒径を求めたものである０本発明の条件
Ｂで冷却した場合は、比較材Ｅの場合と比べて、個数は
それぞれ減少している。特に、熱間加工性を著しく低下
させるＬａｖｅｓ相は消滅している。また、比較材りの
徐冷部の場合と比べて、（Ｗｂ、Ｔｉ）Ｃの平均粒径は
、小さくなっている。

第３図は、各条件で冷却した場合のデンドライト樹間Ｎ
ｏ濃度である。ここで、横軸ｖ１は、１２５Ｇ”０１で
（７）冷却速度、＊たＶ２は、　１２５０℃カラ１１０
０℃までの冷却速度である。ｖ凰が速いほど、またｖ２
が遅いほど、樹間Ｎｏ濃度は低くなり、偏析が軽減され
ている。　Ｎｏの樹間偏析が軽減されるとそれにともな
い、Ｌａｖａｓ相の形成は、防止される。

本発明である条件Ａ、Ｂ、Ｃの場合、いずれも樹間Ｎｏ
ｅＲ度は、１０．５％以下であり、　　Ｌａｖｅｓ相は
、形成されなかった。

第１表 （以下余白） 発明の効果 本発明によれば、鋳造ままで、金属間化合物のない、熱
間加工性に優れたインコネル６２５の製造が可能となり
２分塊圧延および熱間押出しの際の割れ発生を防止し、
更に熱処理等にかかるコストの削減にもつながりその効
果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、（Ｎｉ、０ｒ）２　（Ｗｂ、Ｎｏ）および（
Ｗｂ、Ｔｉ）Ｃの冷却条件による個数の変化を示した図
である。 第２図は、（旧、Ｃｒ）２　（Ｗｂ、Ｎｏ）および（Ｗ
ｂ、Ｔｉ）Ｃの冷却条件による平均粒径の変化を示した
図である。 第３図は、液相線温度から１２５０℃までの冷却速度ｖ
鬼と樹間Ｎｏ濃度の関係を示した図である。 第４図は、一方向凝固試料横断面のＣＩＡ像である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．５％以
   下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｃｒ：２０．０〜２３．０％
   、Ｍｏ：８．０〜１０．０％、Ｈｂ：３．１５〜４．１
   ５％、Ｔｉ：０．４％以下、Ｆｅ：５．０％以下を含み
   、残部がＮｉ及び不可避的不純物からなるＮｉ基超合金
   の鋳塊又は鋳片を製造する方法において、液相線温度か
   ら１２５０℃までの平均冷却速度を１０℃／分以上とし
   、１２５０℃から１１００℃までの平均冷却速度を５℃
   ／分以下とし、１１００℃から７００℃までの平均冷却
   速度を３０℃／分以上にすることを特徴とする熱間加工
   性に優れたＮｉ基超合金の製造方法。
2. （２）液相線温度から１２５０℃までの平均冷却速度が
   、３０℃／分〜５０℃／分である特許請求の範囲第（１
   ）項記載のＮｉ基超合金の製造方法。
3. （３）１２５０℃から１１００℃までの平均冷却速度が
   ３℃／分以下である特許請求の範囲第（１）項記載の１
   基超合金の製造方法。