JPH0797649A - ニッケル基合金 - Google Patents
ニッケル基合金Info
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- JPH0797649A JPH0797649A JP12326094A JP12326094A JPH0797649A JP H0797649 A JPH0797649 A JP H0797649A JP 12326094 A JP12326094 A JP 12326094A JP 12326094 A JP12326094 A JP 12326094A JP H0797649 A JPH0797649 A JP H0797649A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】本発明のニッケル基合金は、重量％で、クロ
ム：１５〜２５％，鉄：９〜２６％，モリブデン：２〜
４％および残部が実質的にニッケルよりなり、結晶粒度
がＪＩＳ Ｇ０５５１の粒度番号で７番以上、且つ疲労
強度が６０kg f／ｍｍ2 以上であることを特徴とする。
（尚、前記疲労強度は、６００℃で試験片に応力を加
え、１００００ｒｐｍで回転させ、破断した時の回数か
ら１０8 時の疲労寿命を求めたものである。） 【効果】本発明のニッケル基合金は、６００℃における
疲労強度が６０kg f／ｍｍ2 以上、又、ストレスラプチ
ャー特性として１８時間以上、さらに、高温（６５０
℃）引張り強度として９０kg f／ｍｍ2 以上、という優
れた耐熱性ならびに疲労強度を有するため極めて有用で
ある。
ム：１５〜２５％，鉄：９〜２６％，モリブデン：２〜
４％および残部が実質的にニッケルよりなり、結晶粒度
がＪＩＳ Ｇ０５５１の粒度番号で７番以上、且つ疲労
強度が６０kg f／ｍｍ2 以上であることを特徴とする。
（尚、前記疲労強度は、６００℃で試験片に応力を加
え、１００００ｒｐｍで回転させ、破断した時の回数か
ら１０8 時の疲労寿命を求めたものである。） 【効果】本発明のニッケル基合金は、６００℃における
疲労強度が６０kg f／ｍｍ2 以上、又、ストレスラプチ
ャー特性として１８時間以上、さらに、高温（６５０
℃）引張り強度として９０kg f／ｍｍ2 以上、という優
れた耐熱性ならびに疲労強度を有するため極めて有用で
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、疲労強度の良好なニッ
ケル基合金に関する。
ケル基合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、半永久的なエネルギ−源として、
高速増殖炉が注目されている。この炉は軽水炉とは異な
り、その熱媒体として金属液体ナトリウムが用いられ、
炉心付近では、６００℃程度と高く、又、その構造上振
動が大きく、そこに使用される材料には厳しい特性が要
求された。そこでこの種の炉材として、ＳＵＳ３１６鋼
が用いられているが、耐熱性の点及び耐疲労特性の点
で、十分とは言えなかった。
高速増殖炉が注目されている。この炉は軽水炉とは異な
り、その熱媒体として金属液体ナトリウムが用いられ、
炉心付近では、６００℃程度と高く、又、その構造上振
動が大きく、そこに使用される材料には厳しい特性が要
求された。そこでこの種の炉材として、ＳＵＳ３１６鋼
が用いられているが、耐熱性の点及び耐疲労特性の点
で、十分とは言えなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した点に
鑑みてなされたものであり、（１）耐熱性が良好で か
つ（２）疲労強度が大きい合金を提供することを目的と
する。
鑑みてなされたものであり、（１）耐熱性が良好で か
つ（２）疲労強度が大きい合金を提供することを目的と
する。
【０００４】
【課題を解決するための手段および作用】本発明者ら
は、ニッケル基合金を鋭意研究した結果、クロム，鉄，
モリブデンおよび残部が実質的にニッケルよりなる合
金、または、クロム，鉄，モリブデン，さらにチタン，
ニオブ及びタンタル，コバルトから選ばれた１種または
２種以上の元素および残部が実質的にニッケルよりなる
合金は、その製造工程において熱間加工の最終温度を８
５０℃未満と制御することによって、６００℃で６０kg
f／ｍｍ2 以上という高温における耐疲労強度を有する
ことを見い出し、さらに得られたニッケル基合金の結晶
粒度を調べたところ微細化されており、ＪＩＳ Ｇ０５
５１の粒度番号で７番以上であった。本発明はこの知見
に基づいてなされたものである。
は、ニッケル基合金を鋭意研究した結果、クロム，鉄，
モリブデンおよび残部が実質的にニッケルよりなる合
金、または、クロム，鉄，モリブデン，さらにチタン，
ニオブ及びタンタル，コバルトから選ばれた１種または
２種以上の元素および残部が実質的にニッケルよりなる
合金は、その製造工程において熱間加工の最終温度を８
５０℃未満と制御することによって、６００℃で６０kg
f／ｍｍ2 以上という高温における耐疲労強度を有する
ことを見い出し、さらに得られたニッケル基合金の結晶
粒度を調べたところ微細化されており、ＪＩＳ Ｇ０５
５１の粒度番号で７番以上であった。本発明はこの知見
に基づいてなされたものである。
【０００５】即ち、本発明は、重量％で、クロム：１５
〜２５％，鉄：９〜２６％，モリブデン：２〜４％およ
び残部が実質的にニッケルよりなる合金において、結晶
粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１の粒度番号で７番以上好まし
くは８番以上、更に好ましくは９番以上であり、且つ６
００℃における疲労強度が６０kg f／ｍｍ2 以上、好ま
しくは６５kg f／ｍｍ2 以上、更に好ましくは６８kg f
／ｍｍ2 以上であるニッケル基合金、および、重量％
で、クロム：１５〜２５％，鉄：９〜２６％，モリブデ
ン：２〜４％、さらにチタン：０．４〜２．０％，ニオ
ブ及びタンタル：４〜６％，コバルト：１％以下から選
ばれた１種または２種以上の元素を含有し、残部が実質
的にニッケルよりなる合金において、結晶粒度がＪＩＳ
Ｇ０５５１の粒度番号で７番以上好ましくは８番以
上、更に好ましくは９番以上であり、且つ６００℃にお
ける疲労強度が６０kg f／ｍｍ2 以上、好ましくは６５
kg f／ｍｍ2 以上、更に好ましくは６８kg f／ｍｍ2 以
上であるニッケル基合金を提供する。
〜２５％，鉄：９〜２６％，モリブデン：２〜４％およ
び残部が実質的にニッケルよりなる合金において、結晶
粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１の粒度番号で７番以上好まし
くは８番以上、更に好ましくは９番以上であり、且つ６
００℃における疲労強度が６０kg f／ｍｍ2 以上、好ま
しくは６５kg f／ｍｍ2 以上、更に好ましくは６８kg f
／ｍｍ2 以上であるニッケル基合金、および、重量％
で、クロム：１５〜２５％，鉄：９〜２６％，モリブデ
ン：２〜４％、さらにチタン：０．４〜２．０％，ニオ
ブ及びタンタル：４〜６％，コバルト：１％以下から選
ばれた１種または２種以上の元素を含有し、残部が実質
的にニッケルよりなる合金において、結晶粒度がＪＩＳ
Ｇ０５５１の粒度番号で７番以上好ましくは８番以
上、更に好ましくは９番以上であり、且つ６００℃にお
ける疲労強度が６０kg f／ｍｍ2 以上、好ましくは６５
kg f／ｍｍ2 以上、更に好ましくは６８kg f／ｍｍ2 以
上であるニッケル基合金を提供する。
【０００６】このことにより、耐熱性が良好でかつ疲労
強度が良好な合金が得られる。
強度が良好な合金が得られる。
【０００７】即ち、上記疲労強度の他にも、ストレスラ
プチャー特性として１８時間以上、更には２３時間以上
が得られ、又、高温（６５０℃）引張り強度として９０
kg f／ｍｍ2 以上、更には１００kg f／ｍｍ2 以上の特
性が得られる。
プチャー特性として１８時間以上、更には２３時間以上
が得られ、又、高温（６５０℃）引張り強度として９０
kg f／ｍｍ2 以上、更には１００kg f／ｍｍ2 以上の特
性が得られる。
【０００８】ここでＣｒは、耐酸化性及び耐応力腐食割
れ性を向上させる為に必要であるが、Ｃｒが多すぎる
と、可鍛性を低下させ、一方少なすぎると、その効果が
減少する。
れ性を向上させる為に必要であるが、Ｃｒが多すぎる
と、可鍛性を低下させ、一方少なすぎると、その効果が
減少する。
【０００９】したがって、その範囲としては、１５〜２
５％、更には１７〜２３％が好ましい。
５％、更には１７〜２３％が好ましい。
【００１０】又Ｆｅは、８５０〜９２５℃の温度範囲に
て、金属間化合物を生成し、延性に寄与し、疲労破壊に
対して有効であるが、Ｆｅが多すぎると、耐熱性を低下
させ、一方少なすぎると、その効果が減少する。
て、金属間化合物を生成し、延性に寄与し、疲労破壊に
対して有効であるが、Ｆｅが多すぎると、耐熱性を低下
させ、一方少なすぎると、その効果が減少する。
【００１１】したがって、その範囲としては、９〜２６
％、更には１１〜２４％、更には１５〜２２％が好まし
い。
％、更には１１〜２４％、更には１５〜２２％が好まし
い。
【００１２】Ｍｏは、耐熱性を向上させる元素である
が、Ｍｏが多すぎると、加工性を低下させ、結晶粒を細
粒化させにくくする。一方少なすぎると耐熱性の点で効
果が得にくい。したがって、その範囲としては、２〜４
％更には、２．５〜３．５％が好ましい。
が、Ｍｏが多すぎると、加工性を低下させ、結晶粒を細
粒化させにくくする。一方少なすぎると耐熱性の点で効
果が得にくい。したがって、その範囲としては、２〜４
％更には、２．５〜３．５％が好ましい。
【００１３】前記４成分すなわち、クロム，鉄，モリブ
デンおよび残部が実質的にニッケルよりなる合金に、更
にＴｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｏから選ばれた１種または２種
以上の元素を添加した合金としてもよい。
デンおよび残部が実質的にニッケルよりなる合金に、更
にＴｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｏから選ばれた１種または２種
以上の元素を添加した合金としてもよい。
【００１４】ここでＴｉは、Ｎｉ3 （Ａｌ，Ｔｉ）相を
析出し、強度を向上させる為に有効な元素であるが、Ｔ
ｉが多すぎると、加工性を低下させ、合金を細粒化させ
にくくする。一方、少なすぎると、耐熱性の点で効果が
減少する。したがって、その範囲としては、０．４〜
２．０％更には、０．７〜１．５％が好ましい。
析出し、強度を向上させる為に有効な元素であるが、Ｔ
ｉが多すぎると、加工性を低下させ、合金を細粒化させ
にくくする。一方、少なすぎると、耐熱性の点で効果が
減少する。したがって、その範囲としては、０．４〜
２．０％更には、０．７〜１．５％が好ましい。
【００１５】ＮｂおよびＴａは、δ〔Ｎｉ3 （Ｎｂ，Ｔ
ａ）〕相およびγ゛〔Ｎｉ3 （Ｎｂ，Ｔａ）〕相を析出
し、耐疲労強度を向上させる為に有効な元素であるが、
ＮｂおよびＴａが多すぎると、加工性を低下させ、合金
を細粒化させにくくする。一方、少なすぎると、耐熱性
の点で効果が減少する。したがって、その範囲として
は、合計で４〜６％更には、４．５〜５．５％が好まし
い。
ａ）〕相およびγ゛〔Ｎｉ3 （Ｎｂ，Ｔａ）〕相を析出
し、耐疲労強度を向上させる為に有効な元素であるが、
ＮｂおよびＴａが多すぎると、加工性を低下させ、合金
を細粒化させにくくする。一方、少なすぎると、耐熱性
の点で効果が減少する。したがって、その範囲として
は、合計で４〜６％更には、４．５〜５．５％が好まし
い。
【００１６】Ｃｏは、耐熱性を向上させるために有効な
元素であるが、Ｃｏが多すぎると加工性を低下させる。
したがって、その範囲としては、１％以下が好ましい。
元素であるが、Ｃｏが多すぎると加工性を低下させる。
したがって、その範囲としては、１％以下が好ましい。
【００１７】又、脱酸剤として、Ａｌが０．１〜１．０
％、Ｍｎが０．５％以下、Ｓｉが０．５％以下含有され
ても良く、又、不純物として、Ｂ，Ｃｕ，Ｓ，Ｐ，Ｙ，
Ｍｇ及びＣ等が０．５％以下含有されても良い。
％、Ｍｎが０．５％以下、Ｓｉが０．５％以下含有され
ても良く、又、不純物として、Ｂ，Ｃｕ，Ｓ，Ｐ，Ｙ，
Ｍｇ及びＣ等が０．５％以下含有されても良い。
【００１８】以上述べたクロム，鉄，モリブデンおよび
残部が実質的にニッケルよりなる合金、および、クロ
ム，鉄，モリブデン，さらにチタン，ニオブ及びタンタ
ル，コバルトから選ばれた１種または２種以上の元素お
よび残部が実質的にニッケルよりなる合金の製造方法に
ついて述べる。
残部が実質的にニッケルよりなる合金、および、クロ
ム，鉄，モリブデン，さらにチタン，ニオブ及びタンタ
ル，コバルトから選ばれた１種または２種以上の元素お
よび残部が実質的にニッケルよりなる合金の製造方法に
ついて述べる。
【００１９】先ず、素材合金を溶解してインゴットとし
次にこのインゴットを鍛造し、鍛造ビレットを作り、そ
の後熱間加工を施す。その際、その加工の最終温度は、
８５０℃以下にされるのが良い。その後溶体化処理を施
こすが、この溶体化処理では、熱間加工後の被加工材を
すぐ９４０〜９７０℃に保たれた炉に投入しその温度範
囲で所定の時間（被加工材１インチにつき１０〜６０
分）保ち、その後急冷する。更にその後時効処理を施こ
すことによって上記結晶粒度の合金が得られる。
次にこのインゴットを鍛造し、鍛造ビレットを作り、そ
の後熱間加工を施す。その際、その加工の最終温度は、
８５０℃以下にされるのが良い。その後溶体化処理を施
こすが、この溶体化処理では、熱間加工後の被加工材を
すぐ９４０〜９７０℃に保たれた炉に投入しその温度範
囲で所定の時間（被加工材１インチにつき１０〜６０
分）保ち、その後急冷する。更にその後時効処理を施こ
すことによって上記結晶粒度の合金が得られる。
【００２０】以上述べた条件について更に詳細に述べる
と熱間加工の最終温度は、８５０℃以下が必要である
が、８００℃以下であると、更に好ましい。
と熱間加工の最終温度は、８５０℃以下が必要である
が、８００℃以下であると、更に好ましい。
【００２１】又、溶体化の際の温度範囲は、９４０〜９
７０℃であるが、９４５〜９６５℃であると、更に好ま
しい。又、時効処理では２段の時効が好ましく、その温
度範囲は、第１段目が６００〜７５０℃，第２段目が５
５０〜６５０℃であるのが好ましい。
７０℃であるが、９４５〜９６５℃であると、更に好ま
しい。又、時効処理では２段の時効が好ましく、その温
度範囲は、第１段目が６００〜７５０℃，第２段目が５
５０〜６５０℃であるのが好ましい。
【００２２】ところで、上記Ｍｏ，Ｔｉ，Ｎｂ又は、Ｔ
ａが含有されたＮｉ基合金及び板厚が厚いＮｉ基合金
は、その結晶粒が細粒化されにくいため、所望の疲労強
度が得られない。しかし、本発明の製造方法を用いるこ
とにより、比較的容易に細粒化できる。
ａが含有されたＮｉ基合金及び板厚が厚いＮｉ基合金
は、その結晶粒が細粒化されにくいため、所望の疲労強
度が得られない。しかし、本発明の製造方法を用いるこ
とにより、比較的容易に細粒化できる。
【００２３】例えば、Ｍｏ２〜４重量％，Ｔｉ０．４〜
２．０重量％，Ｎｂ及びＴａが４〜６重量％含有されて
いても、７番以上の結晶粒径が得られやすく、板厚に関
しても、例えば１５ｍｍ以上更には２０ｍｍ以上の板厚
の合金部材でも、７番以上の細粒が得られやすい。
２．０重量％，Ｎｂ及びＴａが４〜６重量％含有されて
いても、７番以上の結晶粒径が得られやすく、板厚に関
しても、例えば１５ｍｍ以上更には２０ｍｍ以上の板厚
の合金部材でも、７番以上の細粒が得られやすい。
【００２４】
【実施例】本発明および比較例のニッケル基合金を、脱
酸剤として添加するＡｌ，Ｍｎ，Ｓｉ、さらに不純物と
して含有されるＣ，Ｐ，Ｓ，Ｃｕ，Ｂも併せて表１に示
す組成の合金として得た。
酸剤として添加するＡｌ，Ｍｎ，Ｓｉ、さらに不純物と
して含有されるＣ，Ｐ，Ｓ，Ｃｕ，Ｂも併せて表１に示
す組成の合金として得た。
【００２５】なおその際用いた製造条件を表２（本発
明）ならびに表３（比較例）に記載した。
明）ならびに表３（比較例）に記載した。
【００２６】この合金から試験片をつくり、この合金の
ストレスラプチャ−特性、６５０℃での高温引張り強度
及び６００℃での疲労強度を測定し、その結果を表２な
らびに表３に併記した。
ストレスラプチャ−特性、６５０℃での高温引張り強度
及び６００℃での疲労強度を測定し、その結果を表２な
らびに表３に併記した。
【００２７】尚、本発明の実施例の比較合金は、ＳＵＳ
３１６を用いた。
３１６を用いた。
【００２８】上記測定方法の詳細を下記に示す。
【００２９】ラプチャ−試験は６５０℃の温度で７０．
３ｋｇの引張り応力で破断する迄の時間を測定したもの
であり、高温引張り試験は、６５０℃で測定した引張り
測定をしたものであり、高温疲労試験は、６００℃で試
験片に種々の応力を加え、１００００ｒｐｍで回転さ
せ、破断した時の回数を求め、１０8 時の疲労寿命を求
めたものである。
３ｋｇの引張り応力で破断する迄の時間を測定したもの
であり、高温引張り試験は、６５０℃で測定した引張り
測定をしたものであり、高温疲労試験は、６００℃で試
験片に種々の応力を加え、１００００ｒｐｍで回転さ
せ、破断した時の回数を求め、１０8 時の疲労寿命を求
めたものである。
【００３０】表２ならびに表３から明らかな如く、本発
明の実施例は、従来から使用されているＳＵＳ３１６
（比較例）よりラプチャ−特性、高温引張り強度及び疲
労強度のすべての点で優れており原子炉材、特に高速増
殖炉材として適している。又、板厚が２０ｍｍの本発明
のＮｉ基合金を製造したが、結晶粒度番号が８番の合金
が得られた。
明の実施例は、従来から使用されているＳＵＳ３１６
（比較例）よりラプチャ−特性、高温引張り強度及び疲
労強度のすべての点で優れており原子炉材、特に高速増
殖炉材として適している。又、板厚が２０ｍｍの本発明
のＮｉ基合金を製造したが、結晶粒度番号が８番の合金
が得られた。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明のニッケル基合金
によれば、６００℃における疲労強度が６０kg f／ｍｍ
2 以上、又、ストレスラプチャー特性として１８時間以
上、さらに、高温（６５０℃）引張り強度として９０kg
f／ｍｍ2 以上、という優れた耐熱性ならびに疲労強度
が得られる。
によれば、６００℃における疲労強度が６０kg f／ｍｍ
2 以上、又、ストレスラプチャー特性として１８時間以
上、さらに、高温（６５０℃）引張り強度として９０kg
f／ｍｍ2 以上、という優れた耐熱性ならびに疲労強度
が得られる。
Claims (8)
- 【請求項１】 重量％で、クロム：１５〜２５％，鉄：
９〜２６％，モリブデン：２〜４％および残部が実質的
にニッケルよりなり、結晶粒度がＪＩＳ Ｇ０５５１の
粒度番号で７番以上、且つ疲労強度が６０kg f／ｍｍ2
以上であることを特徴とする耐熱性および耐疲労強度に
優れたニッケル基合金。（尚、前記疲労強度は、６００
℃で試験片に応力を加え、１００００ｒｐｍで回転さ
せ、破断した時の回数から１０8 時の疲労寿命を求めた
ものである。） - 【請求項２】 重量％で、クロム：１５〜２５％，鉄：
９〜２６％，モリブデン：２〜４％、さらにチタン：
０．４〜２．０％，ニオブ及びタンタル：４〜６％，コ
バルト：１％以下から選ばれた１種または２種以上の元
素を含有し、残部が実質的にニッケルよりなり、結晶粒
度がＪＩＳ Ｇ０５５１の粒度番号で７番以上、且つ疲
労強度が６０kg f／ｍｍ2 以上であることを特徴とする
耐熱性および耐疲労強度に優れたニッケル基合金。
（尚、前記疲労強度は、６００℃で試験片に応力を加
え、１００００ｒｐｍで回転させ、破断した時の回数か
ら１０8 時の疲労寿命を求めたものである。） - 【請求項３】 ニッケル基合金は、１８時間以上のラプ
チャー特性を有する特許請求の範囲第１項に記載のニッ
ケル基合金。 - 【請求項４】 ニッケル基合金は、６５０℃で９０kg f
／ｍｍ2 以上の高温引っ張り強度を有する特許請求の範
囲第１項および第３項に記載のニッケル基合金。 - 【請求項５】 ニッケル基合金は、１５ｍｍ以上の厚さ
を有する特許請求の範囲第１項、第３項乃至第４項に記
載のニッケル基合金。 - 【請求項６】 ニッケル基合金は、１８時間以上のラプ
チャー特性を有する特許請求の範囲第２項に記載のニッ
ケル基合金。 - 【請求項７】 ニッケル基合金は、６５０℃で９０kg f
／ｍｍ2 以上の高温引っ張り強度を有する特許請求の範
囲第２項および第６項に記載のニッケル基合金。 - 【請求項８】 ニッケル基合金は、１５ｍｍ以上の厚さ
を有する特許請求の範囲第２項、第６項乃至第７項に記
載のニッケル基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6123260A JP2568047B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | ニッケル基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6123260A JP2568047B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | ニッケル基合金 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59273614A Division JPH0684535B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | ニッケル基合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0797649A true JPH0797649A (ja) | 1995-04-11 |
| JP2568047B2 JP2568047B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=14856166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6123260A Expired - Lifetime JP2568047B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | ニッケル基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2568047B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60131958A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 析出強化型Νｉ基合金の製造法 |
-
1994
- 1994-05-13 JP JP6123260A patent/JP2568047B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60131958A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 析出強化型Νｉ基合金の製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2568047B2 (ja) | 1996-12-25 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |