JPH0116292B2

JPH0116292B2 -

Info

Publication number: JPH0116292B2
Application number: JP59232492A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yasuda; Masatoshi Tsucha; Masateru Suwa; Tetsuo Kuroda; Akira Okayama
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1984-11-06
Filing date: 1984-11-06
Publication date: 1989-03-23
Also published as: JPS61243143A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕本発明は、新規なCo基超塑性合金及びその製
造法に関する。〔発明の背景〕炭化物析出強化型Co基超合金は、ジエツトエ
ンジン、ガスタービン等のデスク又はノズルに用
いられ、強度が高いため鍛造することができず、
精密鋳造法によつて製品形状に作製されている。
しかし加工の難しい超合金であつても、結晶粒径
を小さくすれば超塑性変形を生じて延性が向上す
ることが知られている。特に、γ′析出強化型超合
金では超塑性を示すのが明らかとなつている。鋳造超合金は、通常の溶解方法では結晶粒を微
細化することができないため、粉末治金法により
製造されている。超塑性変形に対しては結晶粒径
が小さい程優れた性質を発揮するが、従来の粉末
治金法では、溶湯を急冷することが難しいため、
粉末を微細化することができず結果として、粉末
の粒径を10μｍ以下にすることは困難である。ま
た、結晶粒径を単に微細化しただけでは、低い温
度領域において十分な超塑性が得られないことは
知られている。 Crを多量に含有し、炭化物によつて強化した
コバルト基合金では、耐食性が優れ、高温強度に
も優れているため、高温構造材料として用いられ
ている。このようなコバルト基合金に含有するク
ロームは、耐食性を改善する元素であつて、一方
Ｃはクロームと結合してCrカーバイトを生成し、
強度に寄与する元素であるが、同時にクロームと
カーボンは共晶状炭化物を凝固時に生成する。この共晶状炭化物は、応力集中の拠点となりク
ラツクの発生の原因となる。更に、この共晶状炭
化物は、鋭角的放射状に分布するため、延性、靭
性及び熱疲労等の性質を極めて低下させる主因と
なる。従つて対超塑性特性に対して極めて有害な
炭化物である。従来の粉末治金法でコバルト基超合金の粉末を
製造する際には、その粉末粒径は通常100μｍ程
度でかつ粉末粒内の結晶粒径は数μｍである。こ
のように製造されたコバルト基超合金の粉末を熱
間静水圧プレス等で固化し所定形状の製品に成形
するが、その温度は通常1100℃前後であるため、
粉末内の結晶粒径は加工時の再結晶現象により結
晶成長して結晶粒径は20μｍ以上となり、従来の
コバルト基合金では、超塑性現象が生じないとい
う問題を有していた。〔発明の目的〕本発明の目的は、低い温度領域においても塑性
加工ができるコバルト基超塑性合金及びその製造
方法を提供することにある。〔発明の概要〕第１の本発明は、重量比で、C0.15〜１％，
Cr15〜40％，Ｗ及びMoを単独又は複合で２〜15
％及び残部Coを主成分とするコバルト基合金又
はこのコバルト基合金にB1％以下、Ni33％以下、
Nb4.0％以下、Zr1.0％以下、Ta9.0％以下、
Ti4.0％以下、Al3％以下及びV3.0％以下の少な
くとも１種を含むコバルト基合金の結晶粒径が
10μｍ以下であるコバルト基合金の基地に、粒径
が0.5〜10μｍ以下である塊状及び粒状の炭化物を
析出させていることを特徴としている。第２の本発明は、前述のコバルト基合金の溶湯
を10²K／秒以上の冷却速度で凝固させて第２次
デンドライトアーム間隔を10μｍ以下とし、該コ
バルト基合金を所定温度で時効処理して、粒径
0.5〜10μｍの炭化物を析出させることを特徴とす
るコバルト基超塑性合金の製造方法である。特に、コバルト基合金の基地に析出する炭化物
はCrを主として含むCr₂₃C₆からなるものであつ
て、基地中のクローム量を15〜40％、カーボンを
0.15〜１％を含有する。以下、本発明の対象となるコバルト基超合金を
上記の組成範囲に限定した理由を述べる。Ｃはコバルト基合金の基地を強化する元素であ
つて0.15％以下では高強度が得られず、一方１％
を超えると溶接性及び脆化の点から好ましくな
い。特に、Ｃは0.2〜0.4％の範囲が好ましい。 Crはコバルト基合金の基地の耐食性を向上さ
せる元素であつて15％以下ではその効果が少な
く、一方40％を超えると靭性が劣化するので、ク
ロームの含有量は15〜40％の範囲である。Ｗ及びMoは炭化物の粗大化を防止し、かつ高
温クリープの強度を向上させるために必要な元素
であつて、２％以下ではその効果は少なく、また
15％を超えると、Ｗ，Moを主成分とする脆性相
を生成するので、Ｗ，Moは２〜15％の範囲に限
定した。Ｂは微量添加することにより結晶粒界構造を延
性構造にかえ材料の靭性向上に役立つ元素であつ
て、１％以下である。特に0.001〜0.1％が望まし
い。 Niは材料強度を向上させるのに有効な元素で
あつて高靭性の観点から33％以下である。 Nb，Zr，Tiはカーボンと微細な二次炭化物を
形成し材料強度を向上させる元素であつて、Nb、
及びTiは4.0％以下、Zrは１％以下である。特に
いずれも0.1〜0.8％がよい。これ等を単独よりも
２種又は３種以上の組み合せたとえばTi＋Nb，
Ti＋Nb＋Zr，Ti＋Ta，Ti＋Ta＋Zr等の組み合
せがある。 Taはニツケルと化合して析出強化により材料
強度を向上させる元素であつて、９％以下であ
る。 Coは本発明のコバルト基超塑性合金の基本成
分であつて固溶強化のために40％以上が好まし
く、特に60％以上が好ましい。第１表は代表的なコバルト基合金の例を示して
いるもので、本発明合金に該当する組成を有する
ものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を説明する。第２表は本発明合金の供試材の化学組成（重量
％）を示すものである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、低い温度領域
でも超塑性を示して70％以上の伸び率を有し、か
つ鍛造加工等の塑性加工により複雑形状物を作製
し得るCo基超塑性合金を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のコバルト基超塑性合金の金属
組織を示す透過電子顕微鏡写真図、第２図は第１
図における高倍の透過電子顕微鏡写真図、第３図
は従来のコバルト基合金の顕微鏡写真図、第４図
Ａ，Ｂは本発明のコバルト基合金の600℃×1hお
よび1000℃×1h時効の金属組織を示す顕微鏡写
真図、第５図は本発明のコバルト基超塑性合金の
SEM観察像の一例を示す走査電子顕微鏡写真図、
第６図はCo基合金の900℃および950℃での引張
試験結果を示す線図、第７図は第６図Ａ，Ｂにお
ける950℃での試験後のCo基合金の金属組織図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比で、C0.15〜１％、Cr15〜40％、Ｗ及
びMoを単独又は複合で２〜15％及び残部Coを主
成分とするCo基合金の結晶粒径が10μｍ以下であ
り、該Co基合金の粒内に粒径0.5〜10μｍの炭化
物が析出していることを特徴とするCo基超塑性
合金。２重量比で、C0.15〜１％、Cr15〜40％、Ｗ及
びMoを単独又は複合で２〜15％と、B1％以下、
Ni33％以下、Nb4.0％以下、Zr1.0％以下、Ta9.0
％以下、Ti4.0％以下、Al3.0％以下及びV3.0％以
下の少なくとも１種とを含み、残部Coを主成分
とするCo基合金の結晶粒径が10μｍ以下であり、
該Co基合金の粒内に粒径0.5〜10μｍの炭化物が
析出していることを特徴とするCo基超塑性合金。３重量比で、C0.15〜１％、Cr15〜40％、Ｗ及
びMoを単独又は複合で２〜15％及び残部Coを主
成分とするCo基合金の溶湯を10²K／秒以上の冷
却速度で凝固させて第２次デンドライトアーム間
隔を10μｍ以下とし、該Co基合金を所定の温度で
時効処理して粒径0.5〜10μｍの炭化物を析出させ
ることを特徴とするCo基超塑性合金の製造方法。４重量比で、C0.15〜１％、Cr15〜40％、Ｗ及
びMoを単独又は複合で２〜15％と、B1％以下、
Ni33％以下、Nb4.0％以下、Zr1.0％以下、Ta9.0
％以下、Ti4.0％以下、Al3.0％以下及びV3.0％以
下の少なくとも１種とを含み、残部Coを主成分
とするCo基合金の溶湯を10²K／秒以上の冷却速
度で凝固させて第２次デンドライトアーム間隔を
10μｍ以下とし、該Co基合金を所定の温度で時効
処理して粒径0.5〜10μｍの炭化物を析出させるこ
とを特徴とするCo基超塑性合金の製造方法。