JPH03174938A - Ｎｉ基超耐熱合金の熱間鍛造方法 - Google Patents
Ｎｉ基超耐熱合金の熱間鍛造方法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K29/00—Arrangements for heating or cooling during processing
-
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
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- B21J1/06—Heating or cooling methods or arrangements specially adapted for performing forging or pressing operations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
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。
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基超耐熱合金の熱間鍛造方法に関する。か
かる熱間鍛造により形成されるものの例としては、ジエ
ントエンジンや発電機の高温ガスタービンに用いられる
ディスクやブレードがある。
かる熱間鍛造により形成されるものの例としては、ジエ
ントエンジンや発電機の高温ガスタービンに用いられる
ディスクやブレードがある。
（従来の技術）
Ｎｉ基超耐熱合金の、変形抵抗が高く、また、変形能も
一般的に低いため、複雑形状の鍛造加工は難しいとされ
てきた。
一般的に低いため、複雑形状の鍛造加工は難しいとされ
てきた。
しかし、近年、Ｎｉ基超耐熱合金の微粉末焼結体を用い
て押出した微細結晶粒超塑性合金（例えばｌＮ−１００
）を超塑性発現温度に加熱して熱間鍛造することによっ
て、所期の製品形状に成形加工する方法（Ｇａｔｏｒｉ
ｚｉｎｇ法）が実用化された。
て押出した微細結晶粒超塑性合金（例えばｌＮ−１００
）を超塑性発現温度に加熱して熱間鍛造することによっ
て、所期の製品形状に成形加工する方法（Ｇａｔｏｒｉ
ｚｉｎｇ法）が実用化された。
この方法を実施するための鍛造装置については、Ｎｉ基
超超耐熱超塑性合金の超塑性発現温度が１０００〜１１
５０℃と著しく高温であり、かかる温度で熱間鍛造する
ために、型材として１０００℃以上でも高強度を有する
Ｍｏ合金やＷ合金（例えば、Ａｌ５Ｉの１１２０番系、
）１４０番系の合金）が使用されている。これらの合金
は１０００℃以上での高温強度には優れるものの大気中
で激しく酸化するため、鍛造装置全体が不活性や真空雰
囲気のチャンバー内に収容されている。更に、素材の搬
入や製品の取出しにも専用のマニュピレータ−装置が設
けられるのが通例である。
超超耐熱超塑性合金の超塑性発現温度が１０００〜１１
５０℃と著しく高温であり、かかる温度で熱間鍛造する
ために、型材として１０００℃以上でも高強度を有する
Ｍｏ合金やＷ合金（例えば、Ａｌ５Ｉの１１２０番系、
）１４０番系の合金）が使用されている。これらの合金
は１０００℃以上での高温強度には優れるものの大気中
で激しく酸化するため、鍛造装置全体が不活性や真空雰
囲気のチャンバー内に収容されている。更に、素材の搬
入や製品の取出しにも専用のマニュピレータ−装置が設
けられるのが通例である。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、かかる設備は高価であり、又操作も煩雑
になるためコスト上昇や生産性低下を余儀なくされる。
になるためコスト上昇や生産性低下を余儀なくされる。
一方、雰囲気チャンバーや特殊マニュピレータ−を用い
ることなく、大気中で熱間鍛造するには、Ｍｏ合金等が
酸化しないような４００℃程度の温度に鍛造型を加熱し
、素材を超塑性発現温度に加熱し、大気中でも型材が酸
化しないようにして熱間鍛造すればよい。
ることなく、大気中で熱間鍛造するには、Ｍｏ合金等が
酸化しないような４００℃程度の温度に鍛造型を加熱し
、素材を超塑性発現温度に加熱し、大気中でも型材が酸
化しないようにして熱間鍛造すればよい。
しかしながら、Ｎｉ基超超塑性合金変形速度は、１０−
’ 〜１０−” ５ｅｔ−’と遅いため、大型の製品
では底形に時間を要し、このため素材に１０００℃以下
の温度降下が生じ、クラッタなどの欠陥を発生するとい
う問題があり、成形時間の短い小型部品しか大気中で熱
間鍛造を行うことができない。
’ 〜１０−” ５ｅｔ−’と遅いため、大型の製品
では底形に時間を要し、このため素材に１０００℃以下
の温度降下が生じ、クラッタなどの欠陥を発生するとい
う問題があり、成形時間の短い小型部品しか大気中で熱
間鍛造を行うことができない。
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、Ｎｉ基超超
耐熱超塑性合金を大気中で熱間鍛造するに際し、成形時
間を長く取ることができる方法を提供することを目的と
する。
耐熱超塑性合金を大気中で熱間鍛造するに際し、成形時
間を長く取ることができる方法を提供することを目的と
する。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するためになされた本発明のＮｉ基超耐
熱合金の熱間鍛造方法は、超塑性発現温度が１０００℃
以上のＮｉ基超耐熱合金の素材超塑性発現温度域におい
て熱間鍛造する方法において、素材を鍛造温度以上の融
点を有する金属材で被覆し、かつ鍛造用金型を耐酸化性
高温高強度材で形成し、被覆した素材を超塑性発現温度
に加熱し、高温に加熱した鍛造用金型によって大気中で
熱間鍛造することを発明の構成とするものである。
熱合金の熱間鍛造方法は、超塑性発現温度が１０００℃
以上のＮｉ基超耐熱合金の素材超塑性発現温度域におい
て熱間鍛造する方法において、素材を鍛造温度以上の融
点を有する金属材で被覆し、かつ鍛造用金型を耐酸化性
高温高強度材で形成し、被覆した素材を超塑性発現温度
に加熱し、高温に加熱した鍛造用金型によって大気中で
熱間鍛造することを発明の構成とするものである。
この際、耐酸化性高温高強度材として１０００℃におい
て２５ｋｇ ｆ ／ ｍｍ ２以上の強度を有するＮｉ
基高温高強度材を用いるとよい。
て２５ｋｇ ｆ ／ ｍｍ ２以上の強度を有するＮｉ
基高温高強度材を用いるとよい。
（作 用）
Ｎｉ基超耐熱合金の素材所定の金属材で被覆するので、
該素材を超塑性発現温度に加熱後、素材の熱放散が防止
され、被覆層の内部の素材は温度降下が生しにくい。
該素材を超塑性発現温度に加熱後、素材の熱放散が防止
され、被覆層の内部の素材は温度降下が生しにくい。
また、鍛造用金型を耐酸化性高温高強度材で形成するこ
とにより、型として必要とされる強度（通常２５ｋｇｆ
７ｗ”とされる。）を損わない温度範囲で、大気中で
可及的に高温まで加熱することができ、前記素材の被覆
と相まって鍛造中に素材に生しる温度降下を可及的に防
止することができ、成形時間を長く取ることができ、よ
り複雑な大型部品の底形が可能になる。
とにより、型として必要とされる強度（通常２５ｋｇｆ
７ｗ”とされる。）を損わない温度範囲で、大気中で
可及的に高温まで加熱することができ、前記素材の被覆
と相まって鍛造中に素材に生しる温度降下を可及的に防
止することができ、成形時間を長く取ることができ、よ
り複雑な大型部品の底形が可能になる。
Ｎｉ基高温高強度材には、１０００’Ｃにおいても２５
ｋｇｆ／ｍｍ”以上の強度を有するものが種々有り、こ
れらを用いると鍛造用金型を１０００℃まで加熱可能と
なり、鍛造時における素材の熱放散、温度低下を可及的
に防止することができ好適である。
ｋｇｆ／ｍｍ”以上の強度を有するものが種々有り、こ
れらを用いると鍛造用金型を１０００℃まで加熱可能と
なり、鍛造時における素材の熱放散、温度低下を可及的
に防止することができ好適である。
（実施例）
本発明の適用対象となるＮｉ基超耐熱合金の、例えばｌ
Ｎ−１００、Ｍｏｄ、ｌＮ−１００、ＴＭＰ −３、Ｔ
ＭＰ −７、Ｒｅｎｅ９５等の微細結晶超塑性合金なら
いずれのものでも適用可能であり、これらの合金は超塑
性発現温度が１０００〜１１５０℃の間にある。尚、超
塑性発現のための歪速度は１０−２〜１０−’ｓｅｃ
−’程度である。これらの合金は、現在のところ、数〜
数μｍ程度の微粒粉末を、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）に
より加圧焼結した後、必要に応して再結晶熱処理が施さ
れて製造される。
Ｎ−１００、Ｍｏｄ、ｌＮ−１００、ＴＭＰ −３、Ｔ
ＭＰ −７、Ｒｅｎｅ９５等の微細結晶超塑性合金なら
いずれのものでも適用可能であり、これらの合金は超塑
性発現温度が１０００〜１１５０℃の間にある。尚、超
塑性発現のための歪速度は１０−２〜１０−’ｓｅｃ
−’程度である。これらの合金は、現在のところ、数〜
数μｍ程度の微粒粉末を、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）に
より加圧焼結した後、必要に応して再結晶熱処理が施さ
れて製造される。
前記Ｎｉ基超耐熱合金の素材を被覆する金属としては、
超塑性発現温度範囲（熱間鍛造時の素材温度でもある。
超塑性発現温度範囲（熱間鍛造時の素材温度でもある。
）において溶融しない金属、例えばステンレス鋼や炭素
鋼が使用される。該金属材による被覆は、ＨＩＰ時のカ
プセルをそのまま利用してもよい。被覆層の厚さは厚い
程、保温効果は良好であるが、鍛造後の除去（通常、機
械加工により除去される。）に時間を要し、生産性の低
下を招来する。このため、３〜８ ｍｍ程度に止めてお
くのがよい。
鋼が使用される。該金属材による被覆は、ＨＩＰ時のカ
プセルをそのまま利用してもよい。被覆層の厚さは厚い
程、保温効果は良好であるが、鍛造後の除去（通常、機
械加工により除去される。）に時間を要し、生産性の低
下を招来する。このため、３〜８ ｍｍ程度に止めてお
くのがよい。
鍛造用金型としては、高温における耐酸化性、高強度を
有するものならいずれのものでも適用可能であるが、ｌ
Ｎ−１００相当組成の鍛造材、ＭＡＲＭ２００ 、Ｎｉ
ｍｏｗａｌ等のＮｊ基耐熱合金が好適である。
有するものならいずれのものでも適用可能であるが、ｌ
Ｎ−１００相当組成の鍛造材、ＭＡＲＭ２００ 、Ｎｉ
ｍｏｗａｌ等のＮｊ基耐熱合金が好適である。
これらは大気中で高温加熱しても酸化せず、かつ１００
０’Ｃにおいても、型材として要求される強度２５ｋｇ
ｆ／鴫２以上の強度を有しており、８５０〜ｉｏｏ。
０’Ｃにおいても、型材として要求される強度２５ｋｇ
ｆ／鴫２以上の強度を有しており、８５０〜ｉｏｏ。
℃での熱間鍛造においても十分適用可能である。
因みに、ｌＮ−１００鋳造材の温度と強度（０，２％耐
力）との関係を第２図に示す。木材では１０００℃にお
いても３０ｋｇｆ ／ｍｍ”の強度を有していることが
解る。尚、鍛造装置はインダクションヒータ内に納めら
れ、金型は誘導加熱によって鍛造中においても加熱され
るのが通例である。
力）との関係を第２図に示す。木材では１０００℃にお
いても３０ｋｇｆ ／ｍｍ”の強度を有していることが
解る。尚、鍛造装置はインダクションヒータ内に納めら
れ、金型は誘導加熱によって鍛造中においても加熱され
るのが通例である。
次に具体的実施例を掲げて説明する。
（１） 下記組成（組％）のＭｏｄ、ｌＮ−１００超
塑性Ｎｉ基合金を素材として用いた。
塑性Ｎｉ基合金を素材として用いた。
Ｃ： ０．０７％、 Ｃｒ ： １２．４％、 Ｃｏ
： １８．５％Ｍｏ ： ３．２ ％、 八ｌ：４．
３％、 Ｔｉ ： ５．０ ％Ｖ：Ｑ、８％ Ｂ
： ０．０２％、 Ｚｒ ： ０．０６％残部実質的
にＮ１ （２）第１図のように、φ８０ Ｘ５０ｍｍの素材１を
５ｔｌＳ ３０４製、厚さ５閣の容器２に入れ、容器開
口に同材質の蓋体３を装着し、ＴＩＧ溶接によって密封
し、素材１を被覆した。
： １８．５％Ｍｏ ： ３．２ ％、 八ｌ：４．
３％、 Ｔｉ ： ５．０ ％Ｖ：Ｑ、８％ Ｂ
： ０．０２％、 Ｚｒ ： ０．０６％残部実質的
にＮ１ （２）第１図のように、φ８０ Ｘ５０ｍｍの素材１を
５ｔｌＳ ３０４製、厚さ５閣の容器２に入れ、容器開
口に同材質の蓋体３を装着し、ＴＩＧ溶接によって密封
し、素材１を被覆した。
（３）第３図は、本実施例で使用した４００ Ｔｏｎ超
塑性鍛造装置の要部を示しており、１１は鍛造用平金型
で、ｌＮ−１００の鋳造材で形成されており、同金型は
同村の中間支持金型１２、セラミックス製の断熱盤１３
を介して、加圧用ラム１４および基盤１５に取付けられ
ている。そして、これらの金型１１．１２回りにはイン
ダクションヒータ１６が付設されている。
塑性鍛造装置の要部を示しており、１１は鍛造用平金型
で、ｌＮ−１００の鋳造材で形成されており、同金型は
同村の中間支持金型１２、セラミックス製の断熱盤１３
を介して、加圧用ラム１４および基盤１５に取付けられ
ている。そして、これらの金型１１．１２回りにはイン
ダクションヒータ１６が付設されている。
前記被覆された素材１を加熱炉で１１５０℃に保持後、
速やかに予め約９５０℃に加熱保持された金型間にセッ
トした。この間１０〜２０秒を要した。
速やかに予め約９５０℃に加熱保持された金型間にセッ
トした。この間１０〜２０秒を要した。
１７は同素材である。尚、１８はノックアウトピンであ
るが、本実施例では使用していない。
るが、本実施例では使用していない。
（４）直ちに歪速度５ Ｘｌ０−３Ｓ−’付近のラム速
度で目標圧率５０％まで大気中で鍛造した。鍛造に要し
た時間は約１００秒であり、鍛造終了後の素材温度は１
１３０℃であった。尚、鍛造に際してはガラス系潤滑剤
を用いた。
度で目標圧率５０％まで大気中で鍛造した。鍛造に要し
た時間は約１００秒であり、鍛造終了後の素材温度は１
１３０℃であった。尚、鍛造に際してはガラス系潤滑剤
を用いた。
（５）鍛造後の素材断面を第４図に示す。断面マクロ組
織を観察した結果、クランク、ボイド、酸化物生成など
の欠陥は皆無であった。また、鍛造用金型にも酸化や損
傷の発生は認められなかった。
織を観察した結果、クランク、ボイド、酸化物生成など
の欠陥は皆無であった。また、鍛造用金型にも酸化や損
傷の発生は認められなかった。
（発明の効果）
以上説明した通り、本発明のＮｉ基超耐熱合金の熱間鍛
造方法によれば、素材を金属材で被覆し、かつ鍛造用金
型を耐酸化性の高温高強度材で形成したので、金型を可
及的に高温まで予熱することができ、また素材の被覆と
相まって素材の温度降下を可及的に防止することができ
、超塑性発現温度域での成形時間の延長化を図ることが
でき、これによってより大形、複雑形状部品の大気中で
の熱間鍛造成形が可能である。
造方法によれば、素材を金属材で被覆し、かつ鍛造用金
型を耐酸化性の高温高強度材で形成したので、金型を可
及的に高温まで予熱することができ、また素材の被覆と
相まって素材の温度降下を可及的に防止することができ
、超塑性発現温度域での成形時間の延長化を図ることが
でき、これによってより大形、複雑形状部品の大気中で
の熱間鍛造成形が可能である。
第１図は被覆されたＮｉ基超耐熱合金の素材断面図、第
２図は鍛造用金型材（ＩＮ−１００鋳造材）の温度と強
度との関係を示すグラフ図、第３図は本発明を実施する
ための大気中熱間鍛造装置の要部断面図、第４図は実施
例に係る熱間鍛造成形品の断面の金属組織写真である。 第 ７ 図 第 図 ｅｍｐ 第 図 図面の浄書 第ヰ 図 Ｉ００ ａ ゛、％ りＱ、 １ＴｈｆＪ’ＪＯ １゜ ２゜ ３゜ ４゜
２図は鍛造用金型材（ＩＮ−１００鋳造材）の温度と強
度との関係を示すグラフ図、第３図は本発明を実施する
ための大気中熱間鍛造装置の要部断面図、第４図は実施
例に係る熱間鍛造成形品の断面の金属組織写真である。 第 ７ 図 第 図 ｅｍｐ 第 図 図面の浄書 第ヰ 図 Ｉ００ ａ ゛、％ りＱ、 １ＴｈｆＪ’ＪＯ １゜ ２゜ ３゜ ４゜
Claims (2)
- （１）超塑性発現温度が１０００℃以上のＮｉ基超耐熱
合金素材を超塑性発現温度域において熱間鍛造する方法
において、 素材を鍛造温度以上の融点を有する金属材で被覆し、か
つ鍛造用金型を耐酸化性高温高強度材で形成し、被覆し
た素材を超塑性発現温度に加熱し、高温に加熱した鍛造
用金型によって大気中で熱間鍛造することを特徴とする
Ｎｉ基超耐熱合金の熱間鍛造方法。 - （２）耐酸化性高温高強度材が１０００℃において２５
ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上の強度を有するＮｉ基高温高強度
材である請求項（１）のＮｉ基超耐熱合金の熱間鍛造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1313804A JP2659833B2 (ja) | 1989-12-02 | 1989-12-02 | Ｎｉ基超耐熱合金の熱間鍛造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1313804A JP2659833B2 (ja) | 1989-12-02 | 1989-12-02 | Ｎｉ基超耐熱合金の熱間鍛造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03174938A true JPH03174938A (ja) | 1991-07-30 |
| JP2659833B2 JP2659833B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=18045720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1313804A Expired - Lifetime JP2659833B2 (ja) | 1989-12-02 | 1989-12-02 | Ｎｉ基超耐熱合金の熱間鍛造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2659833B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013518726A (ja) * | 2010-02-05 | 2013-05-23 | エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド | 合金インゴットを形成および処理するためのシステムおよび方法 |
| CN105057524A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-11-18 | 安徽蓝博旺机械集团精密液压件有限责任公司 | 一种叉车供油泵泵轴锻造方法 |
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