JPH0616910B2 - 高強度・難加工材の成形法 - Google Patents
高強度・難加工材の成形法Info
- Publication number
- JPH0616910B2 JPH0616910B2 JP59114158A JP11415884A JPH0616910B2 JP H0616910 B2 JPH0616910 B2 JP H0616910B2 JP 59114158 A JP59114158 A JP 59114158A JP 11415884 A JP11415884 A JP 11415884A JP H0616910 B2 JPH0616910 B2 JP H0616910B2
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- Japan
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- temperature
- molding
- strength
- nickel
- difficult
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高強度・難加工材、さらに詳しくは金属間化
合物を多量に含有するニッケル基スーパーアロイの素材
を成形する方法に関するものである。
合物を多量に含有するニッケル基スーパーアロイの素材
を成形する方法に関するものである。
［従来の技術］ 例えば、ガスタービン発動機工業では、発動機の設計基
準から良好な温度強度及び酸化−腐食抵抗性をもつ合金
の使用が要求される。この要求に応えて多数の合金が開
発、応用され、それによって高温使用への要求は満足さ
れたが、それは一般に合金の成形性能を犠牲にした上で
達成されたものであった。しかしながら、厳密な公差に
応じて成形された複雑な形状の何千個もの部品からなる
ジェット発動機の製作では、合金の成形性能が、その有
用性の度合を決定する上での主要なファクターとなる。
多くの工業では、この成形性能の問題の解決を、便宜的
に合金成分の変更によって計ることが可能であるが、ガ
スタービン発動機用合金に賦課される関連基準は非常に
多数存在するので、合金成分を変更するか否かにかかわ
らず、成形法自体の改良は必至である。
準から良好な温度強度及び酸化−腐食抵抗性をもつ合金
の使用が要求される。この要求に応えて多数の合金が開
発、応用され、それによって高温使用への要求は満足さ
れたが、それは一般に合金の成形性能を犠牲にした上で
達成されたものであった。しかしながら、厳密な公差に
応じて成形された複雑な形状の何千個もの部品からなる
ジェット発動機の製作では、合金の成形性能が、その有
用性の度合を決定する上での主要なファクターとなる。
多くの工業では、この成形性能の問題の解決を、便宜的
に合金成分の変更によって計ることが可能であるが、ガ
スタービン発動機用合金に賦課される関連基準は非常に
多数存在するので、合金成分を変更するか否かにかかわ
らず、成形法自体の改良は必至である。
一般に、金属間化合物を多量に含有するニッケル基スー
パーアロイの素材を成形する方法としては、結晶粒を数
μｍ以下に微細化した後、必然的に生ずる超塑性を利用
するが、この場合、成形温度は1000℃を越えるのが一般
的である。しかも、焼結した被成形材をこの成形温度に
加熱した後に通常の成形を行っても、例えば 400℃とか
600 ℃前後の加熱の場合には、成形後の被成形材の周縁
に多数のひび割れを生じ、1000℃前後以上に加熱した場
合には、２枚割れが発生する。
パーアロイの素材を成形する方法としては、結晶粒を数
μｍ以下に微細化した後、必然的に生ずる超塑性を利用
するが、この場合、成形温度は1000℃を越えるのが一般
的である。しかも、焼結した被成形材をこの成形温度に
加熱した後に通常の成形を行っても、例えば 400℃とか
600 ℃前後の加熱の場合には、成形後の被成形材の周縁
に多数のひび割れを生じ、1000℃前後以上に加熱した場
合には、２枚割れが発生する。
この２枚割れの発生は、被成形材の表面温度が成形雰囲
気や成形工具との接触によって低下するにも拘らず、そ
の中心付近の温度が低下し難いために、この両者の温度
差によって相違する被加工材の硬さの差に起因するもの
である。
気や成形工具との接触によって低下するにも拘らず、そ
の中心付近の温度が低下し難いために、この両者の温度
差によって相違する被加工材の硬さの差に起因するもの
である。
この２枚割れを防止するためには、被成形材を1000℃を
越える高温に加熱して等温鍛造することが必要である
が、この高温に耐えるためには、金型としてＴＺＭ（Ti
とZrを含むMo合金）を使用しなければならない。しかし
ながら、ＴＺＭは高温で酸化され易いので、真空或いは
不活性ガス中で成形を行う必要があり、このためにニッ
ケル基スーパーアロイの素材の成形には、高価な材料と
大がかりなシステムとを必要としていた。
越える高温に加熱して等温鍛造することが必要である
が、この高温に耐えるためには、金型としてＴＺＭ（Ti
とZrを含むMo合金）を使用しなければならない。しかし
ながら、ＴＺＭは高温で酸化され易いので、真空或いは
不活性ガス中で成形を行う必要があり、このためにニッ
ケル基スーパーアロイの素材の成形には、高価な材料と
大がかりなシステムとを必要としていた。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、ニッケル基スーパーアロイからなる素材の成
形にあたって、前処理としての結晶粒の微細化を必要と
せず、かつ従来の成形温度よりも低い温度で成形するこ
とを可能とし、上述のように金型に高価な材料を使用す
ることなく、さらに真空中或いは不活性ガス中での成形
に伴う大型の成形装置を使用することなくして成形可能
にするものである。
形にあたって、前処理としての結晶粒の微細化を必要と
せず、かつ従来の成形温度よりも低い温度で成形するこ
とを可能とし、上述のように金型に高価な材料を使用す
ることなく、さらに真空中或いは不活性ガス中での成形
に伴う大型の成形装置を使用することなくして成形可能
にするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、金属母相中に金属間化合物を多量に含有する
ニッケル基スーパーアロイの硬さが、特定の温度範囲に
おいて温度の上昇に伴って増加し、その後再び低下して
もとに戻るという異常硬化現象、即ち、一般にハンプ現
象と呼ばれているところの現象を有することを利用した
もので、この異常硬化現象を生ずる範囲の温度で所望の
成形を行うことによって、上記の課題を解決したもので
ある。
ニッケル基スーパーアロイの硬さが、特定の温度範囲に
おいて温度の上昇に伴って増加し、その後再び低下して
もとに戻るという異常硬化現象、即ち、一般にハンプ現
象と呼ばれているところの現象を有することを利用した
もので、この異常硬化現象を生ずる範囲の温度で所望の
成形を行うことによって、上記の課題を解決したもので
ある。
［作 用］ 金属間化合物を多量に含有するニッケル基スーパーアロ
イの被成形材を、異常硬化現象を生ずる範囲の温度に加
熱し、この温度においてそれに圧延、押出し等の所望の
成形をすると、成形に伴って被成形材の表面温度が低下
しても、その表面温度の低下に伴って表面部分の強さが
増加するようなことがなく、中心部分の強さと差が少な
いので、上述の２枚割れを生じることなく成形できる。
イの被成形材を、異常硬化現象を生ずる範囲の温度に加
熱し、この温度においてそれに圧延、押出し等の所望の
成形をすると、成形に伴って被成形材の表面温度が低下
しても、その表面温度の低下に伴って表面部分の強さが
増加するようなことがなく、中心部分の強さと差が少な
いので、上述の２枚割れを生じることなく成形できる。
［実施例］ まず、金属間化合物（第２相或いはガンマープライム）
を多量に含有するニッケル基スーパーアロイの温度と硬
さとの関係について説明する。
を多量に含有するニッケル基スーパーアロイの温度と硬
さとの関係について説明する。
第１図は、ニッケル基スーパーアロイの一例であるＩＮ
−100（米国ザ・インタナショナル・ニッケル・カンパ
ニの商品名）の粉末焼結体（熱間等方圧プレス条件：11
00℃,900気圧,1hr）の温度に対するビッカース硬さの変
化を示す図である。なお、上述のＩＮ−100 は、金属間
化合物を約60％以上含有している。
−100（米国ザ・インタナショナル・ニッケル・カンパ
ニの商品名）の粉末焼結体（熱間等方圧プレス条件：11
00℃,900気圧,1hr）の温度に対するビッカース硬さの変
化を示す図である。なお、上述のＩＮ−100 は、金属間
化合物を約60％以上含有している。
第１図から明らかなように、ＩＮ−100 は温度が約 600
℃(873 K )を越えると通常の金属と異なってその硬さが
増加し、約 750℃（1023Ｋ）付近において硬さの増加が
ピークに達し、以後は温度が上昇するとともに通常の金
属と同様にその硬さが低下してゆくという性質を有す
る。そして、上述の温度の上昇に伴ってその強さが増加
し、その後の温度上昇で再び低下する異常硬化現象は、
一般に、ハンプ現象と呼ばれている。
℃(873 K )を越えると通常の金属と異なってその硬さが
増加し、約 750℃（1023Ｋ）付近において硬さの増加が
ピークに達し、以後は温度が上昇するとともに通常の金
属と同様にその硬さが低下してゆくという性質を有す
る。そして、上述の温度の上昇に伴ってその強さが増加
し、その後の温度上昇で再び低下する異常硬化現象は、
一般に、ハンプ現象と呼ばれている。
また、第２図は第１図と同じ材料の温度に対する引張強
さ及び全伸びを示している。
さ及び全伸びを示している。
同図によれば、第１図の場合と同様に、0.2%耐力及び引
張強さがともに室温から 400℃(673 K )までほぼ一定で
あるが、400 ℃(673 K )を越えると漸次低下の傾向を示
し、600 ℃(873 K )で極小値を有し、その後温度上昇と
共に逆に増加していく。そして、更に温度が上昇する
と、750 ℃(1023 K )付近で0.2%耐力及び引張強さが極
大値を有した後、急激に低下する。これによって明らか
なように、材料の加熱時において600℃(873 K )の前後
に全伸び引張強さ及び0.2%耐力に異常（ハンプ現象）の
あることがわかる。
張強さがともに室温から 400℃(673 K )までほぼ一定で
あるが、400 ℃(673 K )を越えると漸次低下の傾向を示
し、600 ℃(873 K )で極小値を有し、その後温度上昇と
共に逆に増加していく。そして、更に温度が上昇する
と、750 ℃(1023 K )付近で0.2%耐力及び引張強さが極
大値を有した後、急激に低下する。これによって明らか
なように、材料の加熱時において600℃(873 K )の前後
に全伸び引張強さ及び0.2%耐力に異常（ハンプ現象）の
あることがわかる。
そして、金属間化合物を多量に含有するＩＮ−100 にお
ける異常硬化現象は、金属の母相γがその温度上昇とと
もに硬さが低下するのに対して、金属間化合物（第２相
或いはガンマ−プライム）γ′は温度上昇とともに硬さ
が上昇し、所定の温度で最高値に達した後にその硬さが
低下する性質があるので、これら両相の相互作用によっ
て生ずるものである。
ける異常硬化現象は、金属の母相γがその温度上昇とと
もに硬さが低下するのに対して、金属間化合物（第２相
或いはガンマ−プライム）γ′は温度上昇とともに硬さ
が上昇し、所定の温度で最高値に達した後にその硬さが
低下する性質があるので、これら両相の相互作用によっ
て生ずるものである。
第３図は、この母相γと第２相γ′との組織を概略説明
した図である。
した図である。
なお、上述の異常硬化現象は、ＩＮ−100 に限定される
ものではなく、γ′を多量に含有するニッケル基スーパ
ーアロイはこの現象を示すものである。
ものではなく、γ′を多量に含有するニッケル基スーパ
ーアロイはこの現象を示すものである。
上述したように、本発明による高強度・難加工材の成形
法は、金属間化合物を多量に含有するニッケル基スーパ
ーアロイの被成形材を、異常硬化現象を生ずる範囲の温
度に加熱し、次いでこの加熱した被成形材を、上記範囲
の温度においてロールで圧延して所望の厚さに成形し、
或いはダイスを利用して押出して、その他適宜の塑性加
工を施すものである。
法は、金属間化合物を多量に含有するニッケル基スーパ
ーアロイの被成形材を、異常硬化現象を生ずる範囲の温
度に加熱し、次いでこの加熱した被成形材を、上記範囲
の温度においてロールで圧延して所望の厚さに成形し、
或いはダイスを利用して押出して、その他適宜の塑性加
工を施すものである。
［発明の効果］ 本発明によれば、金属間化合物を多量に含有するニッケ
ル基スーパーアロイの成形にあたって、前処理としての
結晶粒微細化処理を必要としないばかりでなく、その成
形に必要な加熱温度を従来の加熱温度よりも低下できる
ので、加熱に要する時間を短縮して費用を少なくでき
る。
ル基スーパーアロイの成形にあたって、前処理としての
結晶粒微細化処理を必要としないばかりでなく、その成
形に必要な加熱温度を従来の加熱温度よりも低下できる
ので、加熱に要する時間を短縮して費用を少なくでき
る。
また、加熱温度が低下したことにより、金型として高価
な材料を必要とせずに安価な各種材料を使用でき、真空
或いは不活性ガス中で成形する必要がないので大がかり
な設備を必要としないばかりでなく、その全伸びが大き
い状態で成形できる。
な材料を必要とせずに安価な各種材料を使用でき、真空
或いは不活性ガス中で成形する必要がないので大がかり
な設備を必要としないばかりでなく、その全伸びが大き
い状態で成形できる。
【図面の簡単な説明】 第１図は、ＩＮ−100 の温度と硬さとの関係を示す図、
第２図は、同上の温度と引張強さ、0.2％耐力及び全伸
びとの関係を示す図、第３図は金属組織の概略図であ
る。 γ……母相、 γ′……金属間化合物（第２相）。
第２図は、同上の温度と引張強さ、0.2％耐力及び全伸
びとの関係を示す図、第３図は金属組織の概略図であ
る。 γ……母相、 γ′……金属間化合物（第２相）。
Claims (1)
- 【請求項１】金属母相中に金属間化合物を多量に含有す
ることにより、硬さが特定の温度範囲において温度の上
昇に伴って増加し、その後再び低下するというハンプ現
象を生ずるニッケル基スーパーアロイの素材を、上記ハ
ンプ現象による異常硬化が生じる範囲の温度で所望の成
形を行うことを特徴とする高強度・難加工材の成形法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59114158A JPH0616910B2 (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 高強度・難加工材の成形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59114158A JPH0616910B2 (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 高強度・難加工材の成形法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60257942A JPS60257942A (ja) | 1985-12-19 |
| JPH0616910B2 true JPH0616910B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=14630603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59114158A Expired - Lifetime JPH0616910B2 (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 高強度・難加工材の成形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616910B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH599348A5 (ja) * | 1975-10-20 | 1978-05-31 | Bbc Brown Boveri & Cie |
-
1984
- 1984-06-04 JP JP59114158A patent/JPH0616910B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60257942A (ja) | 1985-12-19 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |