JPH0225537A - 超塑性耐熱Ｎｉ基合金鍛造物とその製造方法 - 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 本発明は超塑性鍛造用耐熱Ｎｔ基合金に関する。更に詳
しくは粉末冶金的な方法で得られる超塑性の鍛造用耐熱
Ｎｉ基合金に関する。

従来技術 従来の粉末冶金的な方法で作られ九この種の耐熱合金と
しては、ｌＮ１００　（インターナシラナルニッケル社
製）（組成後記）が知られている。しかし、この合金は
実施例の比較合金として示すように、高温強度が十分で
ない問題点かあっｔｏ 発明の目的 本発明は既存の超１性の鍛造用耐熱Ｎｉ　　基合金の問
題点を解消すべくなされ几もので、その目的は超塑性特
性に潰れ、かつ高温強度及び各性に優れ次耐熱Ｎｉ基合
金を提供するにある。

発明の構成 本発明者は前記目的を達成すべく鋭意研究の結果２次に
示す合金がその目的を達成し得られることを究明し得九
。すなわち２重量％で、Ｃ０．０１〜０．０２％、　Ｃ
ｏ　１２〜１．７％ｅ　Ｃｒ　８〜１０％、Ｗ１０〜１
４％、Ａ１２〜３％、Ｔｉ４〜６％、Ｂｏ、００５〜０
．０１８％、　Ｚｒ　０．Ｏｉ　〜０．１５％を含み、
残部は実質的にＮｉよりなるＮｌ基合金は超塑性特性、
高温強度および延性に優れｔ特性を持つ合金であること
を究明し得几。この知見に基づいて本発明を完成した。

本発明のＮｉ基合金の組成元素の作用ならびＫその含有
量の限定理由は次の通りである。

Ｃは粒界を強化する作用をし、＠造時の粒界での割れを
抑制する作用をする。この効果を得るにはＣ量が０．０
１重量％（以下単に％と記載する）以上必要である。し
かし、その量が０．０２％を超えると合金全体が脆化し
、鍛造時に割れを発生し易くなるので、Ｃ量は０．０１
〜０．０２％であることか必要である。

Ｃｏは合金の延性を増加させ、鍛造時の割れを抑制する
作用をする。この効果を得るには１２％以上必要である
。しかし、その量が１７％を超えると有害析出物を生じ
て鍛造時に割れを発生し易くなるので、Ｃｏ量は１２〜
１７％であることが必要である。

Ｃｒは合金を軟化させ、鍛造を容易にする作用をする。

その量が８％よシ少いとその効果が十分でなく、１０％
を超えると合金中にシグマ相などの有害相が生じ、鍛造
時に割れが生ずる原因となるので、　Ｃｒ量は８〜１０
％であることが必要である。

Ｗはガンマ相及びガンマプライム相中に固溶して、これ
らの相を著しく強化する作用をする。

その量が１０％よシ少いとその効果が十分でなく。

１４％を超えるとアルファＷ相ヤミ、−相などの有害相
が生成し、鍛造時に割れを生じ易くなるので、Ｗ量は１
０〜１４％であることが必要である。

Ａｌはガンマプライム相を生成する九めに必要な元素で
ガンマプライム相を析出させ合金を強化する作用をする
。その九めには２％以上の人ｌ量が必要である。しかし
、その量が３％を超えるとガンマプライム相の量が過剰
となって鍛造に必要な圧力が高くなりすぎるので、　Ａ
ｌ　　量は２〜３％であることが必要である。

ＴｉＶｉＡｌと共にガンマプライム相を生成し。

ガンマプライム相を強化する作用をする。その量が４％
より少いと十分な効果が得られなく。

６％を超えるとイータ相を生成して鍛造時に割れ金生じ
易くなるので、Ｔｉ　量は４〜６％であることが必要で
ある。

ＢはＣと同様に鍛造時の粒界での割れを抑制する作用を
する。その１がｏ、ｏｏｓ％より少いとその効果が十分
でな（，０，０１８％金屋えると合金の融点が低下して
遣造時に部分溶融を生じ割れを発生するので、Ｂ量はｏ
、ｏｏｓ〜０．０１８％であることが必要である。

Ｚ「はＣとＢと同様に粒界強化元素として作用し、鍛造
時の割れを防止する。その量が０．０１％よシ少いとそ
の効果が十分でな（，０，１５％を超えると有害相を生
じ、鍛造時の割れを助長するので、　Ｚｒ量は０．０１
〜０．１５％であることが必要である。

次に本発明の合金の製造方法について述べる。

前記組成割合のＮｌ基合、金粉末を、１０２５〜１２５
０Ｃ’、８００〜２０００気圧下で３０〜２００分高温
高圧処理して固化させる。この処理温度が１０２５０よ
り低いと十分焼結しな（，１２５０Ｃを超えると合金が
一部溶融して有害組織を生成し、製品の強度を低下させ
る。この処理圧力が８００気圧未満では粉末が焼結固化
しな（、２０００気圧を超えるとそれに相当する高圧装
置を必要とするので実質的に不利である。その処理時間
が、３０分分前溝は粉末が十分焼結固化せず。

２００分を超えると生産能率を低下させる。従って、前
記条件下で処理することが必要である。

このように高温高圧沈埋しｔものを鍛造する。

鍛造は型鍛造、自由鍛造でもよく、その鍛造条件は１０
２５〜１１００Ｃで０．５　Ｘ　１０−’　・５ｅｃ−
’〜Ｚ５　Ｘ１０−４・８６Ｃ−’で行うことが好まし
い。

鍛造温度が１０２５Ｃ’未満では完全な型充満を得られ
ず、１１００Ｃを超えると合金の結晶粒が粗大化して超
塑性鍛造が困難となる。鍛造時の歪速度が０．５Ｘ１０
−’・５ｅｃ−”よシ小さいと生産能率が著しく低下し
、ｚｓｘｉｏ−’・ｓｅｃ″″８よシ大きいと変形応力
が大きくなり鍛造が困難となるからである。

得られ九鍛造物はさらに１１００〜１２７５Ｃ。

３０〜９０分の溶体化処理して冷却し、さらに７００〜
５ｏｏｒで１２〜２４時間の時効処理することが好まし
い。

本組舎の合金は鍛造状態のままでも十分使用に耐えるが
、溶体化・時効処理を行えば、さらに高温特性が向上す
る。

溶体化処理温度がｘｉｏｏｃよシ低いと完全溶体が起ら
ず、ｔ７を合金の結晶粒が十分粗大化しない次め十分な
高温特性が得られず、１２７５Ｃを超えると合金の一部
が溶融するなどして高温特性が低下する。この温度での
保持時間良嗣←分未満では溶体化と結晶粒の粗大化が不
十分で高温特性の向上が望めず、９０分を超えると生産
能率が低下する。時効処理は使用予定温度よシ高い温度
であることが望ましい。

使用予定温度が７００Ｇより低い時は処理温度が７００
〜５ｏｏｃであることが望ましい。処理時間は処理温度
に依存するが、７００Ｃの処理温度では２４時間、５ｏ
ｏｃの処理温度では１２時間が合金の高＠特性を十分安
定させるのに好ましい。

実施例 本発明の合金と既存のｌＮ１００を用いて鍛造品を製造
し念。それらの合金組成と製造条件は表１に示す通りで
あっ念。

なお２表１中の引張特性値は、引張試験片（平行部属径
０．３　ｒｍ　＊平行部長さ１５ｍ）を用いて、７６０
Ｃで０．２％耐力までＱ、０５ｍ／分、０．２％耐力以
降破断まで１．０ｍ／分の速度で引張変形させたときの
値である。

表１の結果が示すように２本発明合金の鍛造のままでも
引張強度が１１４．８　Ｋｇｆ／ｗｓ”　、　０．２％
耐力が９＆５Ｋｆｆ、＆−と優れている。また、これを
さらに熱処理すると、引張強度が１３１．５　Ｋｇｆ／
ｍｚ、　０．２％耐力カ１１５．４Ｋｌｆ／ｖｍ”　、
伸ヒ２＞！　５．３％と優し几特性を有するものとなる
。

これを既存のｌＮ１００と比べると、格段と優れている
ことがわかる。

発明の効果 本発明のＮｉ基合金は超塑性鍛造が可能であり、かつ得
られる鍛造品の高温強度ならびに延性に優れｔ特性を持
つものとなし得る。ま九大型裂品や複雑な形状品も容易
に＠遺し得られるので、ジェットエンジンや発電設備表
どの各種ガスタービンなどの高効率化が可能となる等の
優れ次効果が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）重量％で、Ｃ０．０１〜０．０２％、ＣＯ１２〜１
   ７％Ｃｒ８〜１０％、Ｗ１０〜１４％、Ａｌ２〜３％、
   Ｔｉ４〜６％、Ｂ０．００５〜０．０１８％、Ｚｒ０．
   ０１〜０．１５％を含み、残部は実質的にＮｉよりなる
   超塑性鍛造用耐熱Ｎｉ基合金。 ２）重量％で、Ｃ０．０１〜０．０２％、Ｃｏ１２〜１
   ７％、Ｃｒ８〜１０％、Ｗ１０〜１４％、Ａｌ２〜３％
   、Ｔｉ４〜６％、Ｂ０．００５〜０．０１８％、Ｚｒ０
   ．０１〜０．１５％を含み、残部は実質的にＮｉよりな
   る粉末を、１０２５〜１２５０℃、８００〜２０００気
   圧下で３０〜２００分で高温高圧処理して固化させるこ
   とを特徴とする超塑性鍛造用耐熱Ｎｉ基合金の製造方法 ３）請求項２の方法で得られた合金を、１０２５°〜１
   １００℃で鍛造し、次いで１１００〜１２７５℃で３０
   〜９０分溶体化処理と７００〜８００℃で１２〜２４時
   間時効処理を行うことを特徴とする鍛造物の製造方法。