JPH05295497A - 析出硬化型超耐熱合金の製造方法 - Google Patents
析出硬化型超耐熱合金の製造方法Info
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- JPH05295497A JPH05295497A JP12285492A JP12285492A JPH05295497A JP H05295497 A JPH05295497 A JP H05295497A JP 12285492 A JP12285492 A JP 12285492A JP 12285492 A JP12285492 A JP 12285492A JP H05295497 A JPH05295497 A JP H05295497A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発電用ガスタービンディスクなどに使用さ
れる大型・厚肉の析出硬化型超耐熱合金を、熱処理時に
強度低下を招くことなく製造する。 【構成】 固溶化処理、中間時効処理および時効処理
からなる熱処理が施される析出硬化型超耐熱合金の製造
方法において、固溶化処理後の冷却を空冷またはそれよ
りも遅い冷却速度で行い、中間時効処理後の冷却を空冷
よりも速い冷却速度で行う。 【効果】 大型厚肉の部材における熱処理時の強度低
下を防止して、均一で十分な強度を有する大型厚肉の析
出硬化型超耐熱合金を製造できる。
れる大型・厚肉の析出硬化型超耐熱合金を、熱処理時に
強度低下を招くことなく製造する。 【構成】 固溶化処理、中間時効処理および時効処理
からなる熱処理が施される析出硬化型超耐熱合金の製造
方法において、固溶化処理後の冷却を空冷またはそれよ
りも遅い冷却速度で行い、中間時効処理後の冷却を空冷
よりも速い冷却速度で行う。 【効果】 大型厚肉の部材における熱処理時の強度低
下を防止して、均一で十分な強度を有する大型厚肉の析
出硬化型超耐熱合金を製造できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、発電用ガスタービン
ディスクなどに使用される析出硬化型超耐熱合金の製造
方法に関するものであり、特に大型・厚肉の析出硬化型
超耐熱合金の製造に好適な製造方法である。
ディスクなどに使用される析出硬化型超耐熱合金の製造
方法に関するものであり、特に大型・厚肉の析出硬化型
超耐熱合金の製造に好適な製造方法である。
【0002】
【従来の技術】Fe−Ni 基合金などの析出硬化型超耐
熱合金の熱処理は、合金組成に応じて様々な条件が設定
されているが、基本的には固溶化処理と時効処理との組
合せによって行われている。これらの熱処理では、固溶
化処理によって、前段階までの製造過程で生じた析出相
を一度固溶させた上で、時効処理により硬化析出相をマ
トリックス中に均一に分散析出させて強化を図るもので
ある。これに対して、固溶化処理と時効処理との間に、
中間時効処理を行って三段階で熱処理を施す場合があ
る。この中間時効処理は、時効処理により析出させる硬
化析出相とは異なる安定相を析出させ、それを有効活用
して特性改善を図るものである。
熱合金の熱処理は、合金組成に応じて様々な条件が設定
されているが、基本的には固溶化処理と時効処理との組
合せによって行われている。これらの熱処理では、固溶
化処理によって、前段階までの製造過程で生じた析出相
を一度固溶させた上で、時効処理により硬化析出相をマ
トリックス中に均一に分散析出させて強化を図るもので
ある。これに対して、固溶化処理と時効処理との間に、
中間時効処理を行って三段階で熱処理を施す場合があ
る。この中間時効処理は、時効処理により析出させる硬
化析出相とは異なる安定相を析出させ、それを有効活用
して特性改善を図るものである。
【0003】このような三段階の熱処理においては、固
溶化処理後の冷却は空冷またはこれよりも冷却速度の速
い冷却方法(油冷や水冷などの加速冷却)で行ってお
り、中間時効処理後および時効処理後の冷却は空冷で行
っている。このような冷却方法を選定するのは以下の理
由による。すなわち、固溶化処理後の冷却に関しては、
冷却が遅くなると冷却中に相析出が起こり、その後の中
間時効処理や時効処理における相析出挙動に悪影響を及
ぼす可能性があることから、小型・薄肉の材料には空冷
を、また大型・厚肉の材料には油冷または水冷といった
加速冷却を施している。
溶化処理後の冷却は空冷またはこれよりも冷却速度の速
い冷却方法(油冷や水冷などの加速冷却)で行ってお
り、中間時効処理後および時効処理後の冷却は空冷で行
っている。このような冷却方法を選定するのは以下の理
由による。すなわち、固溶化処理後の冷却に関しては、
冷却が遅くなると冷却中に相析出が起こり、その後の中
間時効処理や時効処理における相析出挙動に悪影響を及
ぼす可能性があることから、小型・薄肉の材料には空冷
を、また大型・厚肉の材料には油冷または水冷といった
加速冷却を施している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、析出硬化型超
耐熱合金に上記したような三段階の熱処理を施す場合
に、とくに厚肉の部材においては強度低下がしばしば問
題となる。この強度低下には二通りの原因があることが
知られている。その一は、硬化析出相の成長粗大化に起
因するものであり、厚肉部材の固溶化処理後の冷却を空
冷で行った場合に多く認められる。また、他の強度低下
は、硬化析出相とは異なる粗大な安定相の粒内析出に起
因するものであり、厚肉部材の固溶化処理後の冷却を加
速冷却とした場合に多く認められる。このように厚肉部
材における強度低下は、上記の熱処理では冷却速度を選
定しても不可避のものであると考えられていた。この発
明は、上記事情を背景としてなされたものであり、前述
の厚肉部材における二通りの原因に起因する強度低下問
題を一挙に解決できる製造方法を提供することを目的と
するものである。
耐熱合金に上記したような三段階の熱処理を施す場合
に、とくに厚肉の部材においては強度低下がしばしば問
題となる。この強度低下には二通りの原因があることが
知られている。その一は、硬化析出相の成長粗大化に起
因するものであり、厚肉部材の固溶化処理後の冷却を空
冷で行った場合に多く認められる。また、他の強度低下
は、硬化析出相とは異なる粗大な安定相の粒内析出に起
因するものであり、厚肉部材の固溶化処理後の冷却を加
速冷却とした場合に多く認められる。このように厚肉部
材における強度低下は、上記の熱処理では冷却速度を選
定しても不可避のものであると考えられていた。この発
明は、上記事情を背景としてなされたものであり、前述
の厚肉部材における二通りの原因に起因する強度低下問
題を一挙に解決できる製造方法を提供することを目的と
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、上記課題を解
決するため、本願発明は、固溶化処理、中間時効処理お
よび時効処理からなる熱処理が施される析出硬化型超耐
熱合金の製造方法において、固溶化処理後の冷却を空冷
またはそれよりも遅い冷却速度で行い、中間時効処理後
の冷却を空冷よりも速い冷却速度で行うことを特徴とす
る。
決するため、本願発明は、固溶化処理、中間時効処理お
よび時効処理からなる熱処理が施される析出硬化型超耐
熱合金の製造方法において、固溶化処理後の冷却を空冷
またはそれよりも遅い冷却速度で行い、中間時効処理後
の冷却を空冷よりも速い冷却速度で行うことを特徴とす
る。
【0006】上記方法で固溶化処理、中間時効処理およ
び時効処理の条件は、固溶化処理、中間時効処理後の冷
却速度を除いて、超耐熱合金の組成に従って適宜選定さ
れる。これをFe−Ni基超耐熱合金であるインコネル7
06合金(商標)を一例として示せば、925℃〜98
0℃の固溶化処理、845℃で3時間の中間時効処理、
さらに、720℃で8時間、620℃で8時間の時効処
理を行う。
び時効処理の条件は、固溶化処理、中間時効処理後の冷
却速度を除いて、超耐熱合金の組成に従って適宜選定さ
れる。これをFe−Ni基超耐熱合金であるインコネル7
06合金(商標)を一例として示せば、925℃〜98
0℃の固溶化処理、845℃で3時間の中間時効処理、
さらに、720℃で8時間、620℃で8時間の時効処
理を行う。
【0007】なお、固溶化処理後の冷却は、上記したよ
うに空冷または徐冷により行われる。空冷には空気中放
冷の他に、送風冷却を含むものであり、また徐冷も炉冷
などの方法により行われる。中間時効処理後の冷却は、
上記した空冷または空冷よりも冷却速度の大きい水冷、
油冷などの加速冷却によって行う。本願発明は、析出硬
化型超耐熱合金を対象とするが、上記したFe−Ni基超
耐熱合金の他に、例えば、Ni基、Fe基、Co基超耐熱
合金なども当然に対象とすることができる。そして、本
願発明は、大型・厚肉部材に好適なものであるが、本願
発明の対象がこれに限定されるものではなく、薄肉部材
への適用も可能であり、大型厚肉部材と同様の効果を得
ることができる。
うに空冷または徐冷により行われる。空冷には空気中放
冷の他に、送風冷却を含むものであり、また徐冷も炉冷
などの方法により行われる。中間時効処理後の冷却は、
上記した空冷または空冷よりも冷却速度の大きい水冷、
油冷などの加速冷却によって行う。本願発明は、析出硬
化型超耐熱合金を対象とするが、上記したFe−Ni基超
耐熱合金の他に、例えば、Ni基、Fe基、Co基超耐熱
合金なども当然に対象とすることができる。そして、本
願発明は、大型・厚肉部材に好適なものであるが、本願
発明の対象がこれに限定されるものではなく、薄肉部材
への適用も可能であり、大型厚肉部材と同様の効果を得
ることができる。
【0008】
【作用】本願発明によれば、固溶化処理後の冷却方法の
選定によって粗大安定相の粒内析出に起因する強度低下
が防止され、さらに中間時効処理後の冷却方法を同じく
選定することによって、硬化析出相の成長粗大化に起因
する強度低下が防止される。なお、粗大安定相の粒内析
出に起因する強度低下は以下の如きメカニズムによるも
のである。 比較的厚肉の部材を加速冷却した場合、熱
応力が発生し、高応力部で粒内すべりが起こる。このよ
うな状態で中間時効処理を施すと、このすべり面上に安
定相が優先的に析出粗大化することとなる。一般に中間
時効処理で析出する安定相には硬化析出相を形成する元
素(以下、硬化元素という)も含まれており、粒内でこ
の安定相が大量析出すると固溶している硬化元素量を低
減し、最後の時効処理で析出する硬化析出相の量を著し
く減らす結果となり、これが強度低下の原因となってい
る。したがって、このような強度低下を招かないために
は、中間時効処理前に粒内すべりを起こさないこと、す
なわち固溶化処理後の冷却を空冷または徐冷で行って熱
応力の発生を防止することが効果的である。
選定によって粗大安定相の粒内析出に起因する強度低下
が防止され、さらに中間時効処理後の冷却方法を同じく
選定することによって、硬化析出相の成長粗大化に起因
する強度低下が防止される。なお、粗大安定相の粒内析
出に起因する強度低下は以下の如きメカニズムによるも
のである。 比較的厚肉の部材を加速冷却した場合、熱
応力が発生し、高応力部で粒内すべりが起こる。このよ
うな状態で中間時効処理を施すと、このすべり面上に安
定相が優先的に析出粗大化することとなる。一般に中間
時効処理で析出する安定相には硬化析出相を形成する元
素(以下、硬化元素という)も含まれており、粒内でこ
の安定相が大量析出すると固溶している硬化元素量を低
減し、最後の時効処理で析出する硬化析出相の量を著し
く減らす結果となり、これが強度低下の原因となってい
る。したがって、このような強度低下を招かないために
は、中間時効処理前に粒内すべりを起こさないこと、す
なわち固溶化処理後の冷却を空冷または徐冷で行って熱
応力の発生を防止することが効果的である。
【0009】ただし、従来から、固溶化処理後の冷却を
空冷または徐冷で行った場合には、その冷却中に硬化析
出相の析出・成長粗大化が起こり、他の強度低下をもた
らすと考えられており、上記の場合にも一方の原因によ
る強度低下を防止できても、他の原因に基づく強度低下
を招くことが懸念される。ところが、本願発明者らは、
硬化析出相の挙動を詳細に調査したところ、固溶化処理
後の冷却中に析出した硬化析出相は中間時効処理中に再
固溶するため、時効処理前の硬化析出相の状態を支配す
るのは主として中間時効処理後の冷却速度であることが
判明した。これは中間時効処理温度が一般に硬化析出相
の析出温度(すなわち、時効処理温度)より高いことか
ら生じる現象である。したがって、固溶化処理後の冷却
を空冷または徐冷としても中間時効処理後の冷却を加速
処理とすることにより硬化析出相の粗大化に起因する強
度低下を防ぐことが可能となる。
空冷または徐冷で行った場合には、その冷却中に硬化析
出相の析出・成長粗大化が起こり、他の強度低下をもた
らすと考えられており、上記の場合にも一方の原因によ
る強度低下を防止できても、他の原因に基づく強度低下
を招くことが懸念される。ところが、本願発明者らは、
硬化析出相の挙動を詳細に調査したところ、固溶化処理
後の冷却中に析出した硬化析出相は中間時効処理中に再
固溶するため、時効処理前の硬化析出相の状態を支配す
るのは主として中間時効処理後の冷却速度であることが
判明した。これは中間時効処理温度が一般に硬化析出相
の析出温度(すなわち、時効処理温度)より高いことか
ら生じる現象である。したがって、固溶化処理後の冷却
を空冷または徐冷としても中間時効処理後の冷却を加速
処理とすることにより硬化析出相の粗大化に起因する強
度低下を防ぐことが可能となる。
【0010】
【実施例】本発明の実施例として、Fe−Ni基析出硬化
型超耐熱合金であるインコネル706合金(商標、以下
同じ)に適用した例を以下に示す。インコネル706合
金は、クリープ強度要求のある場合には、845℃×3
時間で加熱した後空冷するという中間時効処理(安定化
処理ともいう)を固溶化処理と時効処理との間で施すべ
きことが規格(AMS規格)に定められている。そこで
表1に示す組成を有するインコネル706合金を用い
て、厚肉部材として250mm×250mm×500m
mのブロックを4個用意し、固溶化処理(980℃×3
時間)、中間時効処理(845℃×3時間)および時効
処理(720℃×8時間加熱、冷却速度50℃/時間で
冷却、620℃×8時間加熱後、空冷)という三段階の
熱処理を施した。
型超耐熱合金であるインコネル706合金(商標、以下
同じ)に適用した例を以下に示す。インコネル706合
金は、クリープ強度要求のある場合には、845℃×3
時間で加熱した後空冷するという中間時効処理(安定化
処理ともいう)を固溶化処理と時効処理との間で施すべ
きことが規格(AMS規格)に定められている。そこで
表1に示す組成を有するインコネル706合金を用い
て、厚肉部材として250mm×250mm×500m
mのブロックを4個用意し、固溶化処理(980℃×3
時間)、中間時効処理(845℃×3時間)および時効
処理(720℃×8時間加熱、冷却速度50℃/時間で
冷却、620℃×8時間加熱後、空冷)という三段階の
熱処理を施した。
【0011】ここで、固溶化処理後および中間時効処理
後の冷却をそれぞれ空冷(空気中放冷)または水冷とし
て合計4通りの組合せの熱処理を施した。各ブロックの
冷却条件を表2に示す。ブロックNo.1が本発明の実
施例である。各ブロックともに熱処理後、図1に示す位
置から引張試験片を採取し、常温引張試験を実施した。
その結果得られた0.2%降伏強さの分布を図2に示
す。図から明らかなように、固溶化処理後に水冷したブ
ロックNo.3、4では、中間時効処理後の冷却速度の
如何に拘らず表層部および肉厚中心部で著しい強度低下
が認められる。これは前述の粗大安定相(インコネル7
06合金ではη相)の粒内析出によるものである。一
方、固溶化処理、中間時効処理ともに空冷したブロック
No.2ではこのような著しい強度低下はないものの、
内部で全体として低強度となっている。これは中間時効
処理後の冷却が遅いため硬化析出相であるγ’相の析出
・成長粗大化が起こったことによる。これらに対して本
発明法を適用したブロックNo.1では内外ともに均一
で十分な強度が示されている。
後の冷却をそれぞれ空冷(空気中放冷)または水冷とし
て合計4通りの組合せの熱処理を施した。各ブロックの
冷却条件を表2に示す。ブロックNo.1が本発明の実
施例である。各ブロックともに熱処理後、図1に示す位
置から引張試験片を採取し、常温引張試験を実施した。
その結果得られた0.2%降伏強さの分布を図2に示
す。図から明らかなように、固溶化処理後に水冷したブ
ロックNo.3、4では、中間時効処理後の冷却速度の
如何に拘らず表層部および肉厚中心部で著しい強度低下
が認められる。これは前述の粗大安定相(インコネル7
06合金ではη相)の粒内析出によるものである。一
方、固溶化処理、中間時効処理ともに空冷したブロック
No.2ではこのような著しい強度低下はないものの、
内部で全体として低強度となっている。これは中間時効
処理後の冷却が遅いため硬化析出相であるγ’相の析出
・成長粗大化が起こったことによる。これらに対して本
発明法を適用したブロックNo.1では内外ともに均一
で十分な強度が示されている。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明の析出硬
化型超耐熱合金の製造方法によれば、固溶化処理後の冷
却を空冷またはそれよりも遅い冷却速度で行い、中間時
効処理後の冷却を空冷よりも速い冷却速度で行うので、
大型厚肉の部材で問題となっていた熱処理時の強度低下
を防止して、均一で十分な強度を有する析出硬化型超耐
熱合金を製造することができる。また、小型薄肉の部材
でも同様の効果を得ることができる。
化型超耐熱合金の製造方法によれば、固溶化処理後の冷
却を空冷またはそれよりも遅い冷却速度で行い、中間時
効処理後の冷却を空冷よりも速い冷却速度で行うので、
大型厚肉の部材で問題となっていた熱処理時の強度低下
を防止して、均一で十分な強度を有する析出硬化型超耐
熱合金を製造することができる。また、小型薄肉の部材
でも同様の効果を得ることができる。
【図1】図1は、この発明の実施例における試験片採取
位置を示す斜視図である。
位置を示す斜視図である。
【図2】図2は、同じく実施例の試験結果を示すグラフ
である。
である。
【符号の説明】 1 試験ブロック
Claims (1)
- 【請求項1】 固溶化処理、中間時効処理および時効処
理からなる熱処理が施される析出硬化型超耐熱合金の製
造方法において、固溶化処理後の冷却を空冷またはそれ
よりも遅い冷却速度で行い、中間時効処理後の冷却を空
冷よりも速い冷却速度で行うことを特徴とする析出硬化
型超耐熱合金の製造方法
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12285492A JPH05295497A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 析出硬化型超耐熱合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12285492A JPH05295497A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 析出硬化型超耐熱合金の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05295497A true JPH05295497A (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=14846290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12285492A Pending JPH05295497A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 析出硬化型超耐熱合金の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05295497A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0774530A1 (de) * | 1995-11-17 | 1997-05-21 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zur Herstellung eines hochtemperaturbeständigen Werkstoffkörpers aus einer Eisen-Nickel-Superlegierung |
FR2768156A1 (fr) * | 1997-09-05 | 1999-03-12 | Korea Atomic Energy Res | Procede de recuit d'un alliage a base de nickel pour l'amelioration de la resistance a la corrosion |
CN115927987A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-07 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | 高温合金盘轴类锻件的热处理方法及制得的盘轴类锻件 |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP12285492A patent/JPH05295497A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0774530A1 (de) * | 1995-11-17 | 1997-05-21 | Asea Brown Boveri Ag | Verfahren zur Herstellung eines hochtemperaturbeständigen Werkstoffkörpers aus einer Eisen-Nickel-Superlegierung |
US5846353A (en) * | 1995-11-17 | 1998-12-08 | Asea Brown Boveri Ag | Process for the production of a body of material stable at high temperatures from an iron-nickel superalloy of the type in 706 |
FR2768156A1 (fr) * | 1997-09-05 | 1999-03-12 | Korea Atomic Energy Res | Procede de recuit d'un alliage a base de nickel pour l'amelioration de la resistance a la corrosion |
CN115927987A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-07 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | 高温合金盘轴类锻件的热处理方法及制得的盘轴类锻件 |
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