JPH03134144A

JPH03134144A - ニッケル基合金部材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH03134144A
Application number: JP27263889A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Tsujimoto; 和也辻本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-10-19
Filing date: 1989-10-19
Publication date: 1991-06-07

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はニッケル基合金に関し、特に熱処理治具などの
高温応力下において長時間使用されるＮｉ基合金部材に
関する。

（従来の技術）従来、高温下での熱処理の治具として用いられる部材と
しては、比較的高温強度にすぐれた５ＵＳ３１０などの
ステンレス鋼が用いられている。

（発明が解決しようとする課題）上述した５Ｕ３３１０などのステンレス鋼は、高温強度
に比較的すぐれているがζ高温下での使用が長期化する
にしたがって特性が劣化するという問題があり、この点
での改良が望まれている。

このような高寿命化に向けられた改良合金としては、イ
ンコネルＸ−７５０やインコネル７１８などの析出硬化
型のＮｉ基合金が知られているが、これらの合金部材も
高寿命化のさらなる向上の点では未だ満足のいくもので
はない。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、高温
強度にすぐれると共に高寿命化のさらなる向上が図られ
たニッケル基合金部材およびその製造方法を提供するこ
とを目的としている。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段・作用）本発明のニッケ
ル基合金部材の製造方法は、重量比で、Ｎｉ：４５〜６
０％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｍｏ：２〜８％、Ｎｂおよ
び／またはＴａ：２〜６％、Ａｌ：：０．１〜３％、Ｔ
ｉ：０，１〜４％含有し、残部がＦｅならびに不可避的
不純物からなるニッケル基合金に対して９５０〜１１５
０℃の温度で固溶化熱処理を行い、冷却後、１０〜３０
％の範囲の冷間塑性加工を行うことを特徴とするもので
ある。

本発明者は、従来の析出硬化型のＮｉ基合金が比較的高
温強度にすぐれていることに着目してさらに研究した結
果、従来行われていた時効硬化熱処理を実質的に行わな
くても、合金の組成ならびに固溶化熱処理温度とその後
の塑性加工の加工率を厳格に制御することにより高温強
度と高寿命化の双方の向上を達成することができること
を発見し、本発明を完成するに至った。

以下、本発明を具体的に説明する。

まず、本発明で用いるＮｉ基合金においては基材金属で
あるＮｉは４５〜６０％、さらに好ましくは５０〜５５
％含有される。

Ｃ「は１５〜２５％、さらに好ましくは１７〜２１％含
有される。Ｃ「は耐食性に寄与する成分であり、１５％
未満ではその効果が乏しく、一方２５％を超えて添加す
ると逆に加工性を低下させるので好ましくない。

Ｍｏは耐熱性に寄与する成分であり、２〜８％、さらに
好ましくは２〜４％添加される。添加量が多くなるに従
って耐熱性が良くなるが、その反面加工性に悪影響を及
ぼすので上記範囲に制限することが望ましい。

Ｎｂ５Ｔａｓ　ＡｌおよびＴｉは、いずれも析出強化に
寄与する成分であり、Ｎｂおよび／またはＴａは、２〜
６％さらに好ましくは４〜６％添加する。ＡＩについて
は、０．１〜３％さらに好ましくは０．１〜１．５％添
加する。さらにＴｉは０．１〜４％、さらに好ましくは
０．　１〜２％添加する。これらの成分量が多くなれば
強度が向上するが、その反面加工性が低下するので、上
記の範囲とする。

残部はＦｅならびに不可避的不純物からなる。

本発明においては、上述した組成範囲の合金成分を、常
法に従って溶融してインゴットを製造したのち鍛造し、
さらに必要に応じて熱間圧延を行ったのち固溶化熱処理
を行う。この固溶化熱処理は、１０００〜１１５０℃の
温度範囲で行う。

１０００℃未満では固溶が不完全となって固溶化の効果
は得られず、次の塑性加工を行うのが困難となる。一方
１１５０℃を超える温度で熱処理を行うとＮｂリッチ相
ないしＭｏリッチ相が析出し、次の塑性加工時にこれら
の析出物を起点として加工割れが生ずる可能性が増大す
るので好ましくない。より好ましくは１０５０〜１１０
０℃である。

固溶化熱処理ののち、合金を一旦急冷することが好まし
い。このような冷却はＣｒ炭化物の発生を防止する上で
効果がある。

次いで、冷却後、冷間塑性加工を行い所定の部材形状に
する。この冷間塑性加工は加工率１０〜３０％の範囲で
行うことが肝要である。本発明者の知見によれば、この
加工率の範囲での塑性加工によって材料の高温強度がピ
ーク的に増大する。

加工率が１０％未満ではその効果の発現が不十分であり
、一方、加工率が３０％を超えると逆に高温強度が低下
する現象が生じるので好ましくない。

より好ましくは１５〜３０％である。

本発明においては、上記の塑性加工ののち、さらに必要
に応じて、時効硬化熱処理を行ってもよい。

（実施例）下記、第１表に示す組成の合金成分を溶解し各試料につ
いてインゴットを製造した。

第１表（組成）次いで、得られたインゴットを鍛造し、得られたビレッ
トを熱間圧延し、急冷後、１０５０℃の温度で固溶化熱
処理を行った。

次いで、上記処理のち種々の加工率で冷間加工を行い、
さらに時効硬化熱処理（７１８℃で８時間、次いで５５
℃／時間で６２１℃にして８時間保持、ＡＣ）を行った
のち、部材特性を試験した。加工率としては、１０％、
２０％および３０％（実施例）の場合と、０％および４
０％（比較例）の場合で各々測定した。

マス、引張試験は、ＪＩＳＺ２２４１１；１ｍ従い、０
．２％耐力を求めるまでは２　ｋｇ　ｆ　／　ｍゴ／　
ｓｅｅで行い、耐力以降破断までは５０％／ｎ＋ｉｎの
引張速度で行った。

一方、クリープφラブチャー試験は、ＪＩＳＺ２２７２
に従って、６５０℃において負荷芯カフ０ｋｇｆ／ｍｒ
ｄで試験し、破断するまでの時間を測定した。

以下、実施例の結果を第２表に、比較例の結果を第３表
に示す。また、第１図に、これらの試験結果に基づく、
冷間加工率とクリープ破断時間との間の関係を示すグラ
フである。

以上の結果からも明らかなように、実施例のように１０
５０℃で固溶化熱処理を行い、しかも１０〜３０％の範
囲での冷間塑性加工を行った合金部材は、クリープ強度
が大きく、高温での特性にすぐれている。

〔発明の効果〕

上記実施例、比較例の結果からも明らかなように、本発
明においては、合金の組成ならびに固溶化熱処理温度と
その後の冷間塑性加工の加工率を一定範囲に制御するよ
うにしたので、高温強度にすぐれしかも高寿命化の図ら
れたニッケル基合金部材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、冷間加工率とクリープ破断時間の関係を示す
グラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１、重量比で、Ｎｉ：４５〜６０％、Ｃｒ：１５〜２５
％、Ｍｏ：２〜８％、Ｎｂおよび／またはＴａ：２〜６
％、Ａｌ：０．１〜３％、Ｔｉ：０．１〜４％含有し、
残部がＦｅならびに不可避的不純物からなるニッケル基
合金に対して９５０〜１１５０℃の温度で固溶化熱処理
を行い、冷却後、１０〜３０％の範囲の冷間加工を行う
ことを特徴とする、ニッケル基合金部材の製造方法。２、請求項１に記載の方法で得られたことを特徴とする
ニッケル基合金部材。