JPH10265878A - 高靭性Ｎｉ基合金およびその製造方法 - Google Patents
高靭性Ｎｉ基合金およびその製造方法Info
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- JPH10265878A JPH10265878A JP6958397A JP6958397A JPH10265878A JP H10265878 A JPH10265878 A JP H10265878A JP 6958397 A JP6958397 A JP 6958397A JP 6958397 A JP6958397 A JP 6958397A JP H10265878 A JPH10265878 A JP H10265878A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐熱構造部材に適用し得るようにその靭性を
向上した７１８合金およびその熱処理方法を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｎｉ：５０．０〜５５．０
％、Ｃｒ：１７．０〜２１．０％、ＣｂとＴａの１種ま
たは２種：４．７５〜５．５０％、Ｍｏ：２．８〜３．
３％、Ｔｉ：０．６５〜１．１５％、Ａｌ：０．２〜
０．８％、Ｃ：０．０８％以下、Ｍｎ：０．３５％以
下、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｂ：０．００６％以下、残
部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、シャルピー衝撃
値が３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2以上であることを特徴と
する高靭性Ｎｉ基合金であり、その熱処理は溶体化処理
を１０００℃ないし１０５０℃で３０分間以上保持した
後、空冷し、時効処理を６８０〜７６０℃で８〜２４時
間保持した後空冷し、また場合によっては溶体化処理後
再溶体化処理も施す。
向上した７１８合金およびその熱処理方法を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｎｉ：５０．０〜５５．０
％、Ｃｒ：１７．０〜２１．０％、ＣｂとＴａの１種ま
たは２種：４．７５〜５．５０％、Ｍｏ：２．８〜３．
３％、Ｔｉ：０．６５〜１．１５％、Ａｌ：０．２〜
０．８％、Ｃ：０．０８％以下、Ｍｎ：０．３５％以
下、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｂ：０．００６％以下、残
部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、シャルピー衝撃
値が３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2以上であることを特徴と
する高靭性Ｎｉ基合金であり、その熱処理は溶体化処理
を１０００℃ないし１０５０℃で３０分間以上保持した
後、空冷し、時効処理を６８０〜７６０℃で８〜２４時
間保持した後空冷し、また場合によっては溶体化処理後
再溶体化処理も施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、優れた耐食性と靭
性ならびに耐高温特性が要求され、耐熱構造部材として
使用する高靭性Ｎｉ基合金およびその製造方法に関す
る。より詳しくは耐熱構造部材として使用するために、
主としてその靭性を改良した７１８合金として知られて
いるＮｉ基合金およびその製造方法に関する。
性ならびに耐高温特性が要求され、耐熱構造部材として
使用する高靭性Ｎｉ基合金およびその製造方法に関す
る。より詳しくは耐熱構造部材として使用するために、
主としてその靭性を改良した７１８合金として知られて
いるＮｉ基合金およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】７１８合金は最も広く使用されている鉄
−ニッケル基超合金（スーパーアロイ）のうちの一つで
ある。この合金は、多くの環境での顕著な耐食性に加
え、優れた強度、低サイクル疲労強度およびクリープ強
度を具備しており、加えて溶接が可能であるし、高い加
工性も有している。このため、７１８合金は航空、宇宙
産業界や発電用ガスタービンの業界で広い範囲に使用さ
れ続けている。また、高強度と優れた耐応力腐食割れ性
が重要な設計規準である原子力発電業界でも一層広範囲
に使用されつつあり、さらには優れた高強度と耐ヒート
クラック性により、押出用のダイスやコンテナ、ライ
ナ、あるいは熱間鍛造用の金型材等の耐熱構造部材とし
ても使用が増大している。
−ニッケル基超合金（スーパーアロイ）のうちの一つで
ある。この合金は、多くの環境での顕著な耐食性に加
え、優れた強度、低サイクル疲労強度およびクリープ強
度を具備しており、加えて溶接が可能であるし、高い加
工性も有している。このため、７１８合金は航空、宇宙
産業界や発電用ガスタービンの業界で広い範囲に使用さ
れ続けている。また、高強度と優れた耐応力腐食割れ性
が重要な設計規準である原子力発電業界でも一層広範囲
に使用されつつあり、さらには優れた高強度と耐ヒート
クラック性により、押出用のダイスやコンテナ、ライ
ナ、あるいは熱間鍛造用の金型材等の耐熱構造部材とし
ても使用が増大している。
【０００３】７１８合金が当初、航空宇産業界で使用さ
れて以来、この合金に対する熱処理技術は高温強度を最
適な値にするように勘案されてきた。たとえば、このよ
うな熱処理条件として、最も一般的な条件としては、Ａ
ＭＳ（Aerospace MaterialSpecification)５６６３Ｈ
（Issued Sep 1965,Revised Jan.1996)に、９４１〜１
０１０℃で厚さに応じた適切な時間保持した後、空冷以
上の冷却速度で冷却する溶体化処理を施した後、７１８
〜７６０℃で８時間保持して、５６℃／時間の速度で炉
冷し、さらに６２１〜６４９℃で８時間保持後、空冷す
る時効処理が規定されている。さらに、この規定の範囲
の中で、通常は、９８０℃の溶体化処理と、７２０℃で
８時間保持した後、５６℃／時間の速度で冷却し６２０
℃で８時間保持する時効処理が標準的に多用されてい
る。
れて以来、この合金に対する熱処理技術は高温強度を最
適な値にするように勘案されてきた。たとえば、このよ
うな熱処理条件として、最も一般的な条件としては、Ａ
ＭＳ（Aerospace MaterialSpecification)５６６３Ｈ
（Issued Sep 1965,Revised Jan.1996)に、９４１〜１
０１０℃で厚さに応じた適切な時間保持した後、空冷以
上の冷却速度で冷却する溶体化処理を施した後、７１８
〜７６０℃で８時間保持して、５６℃／時間の速度で炉
冷し、さらに６２１〜６４９℃で８時間保持後、空冷す
る時効処理が規定されている。さらに、この規定の範囲
の中で、通常は、９８０℃の溶体化処理と、７２０℃で
８時間保持した後、５６℃／時間の速度で冷却し６２０
℃で８時間保持する時効処理が標準的に多用されてい
る。
【０００４】上述したような押出用ダイス他の耐熱構造
部材は、耐熱応力や耐ヒートクラック性を付与するため
には、３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2以上のシャルピー値が
必要とされているが、ＡＭＳ５６６３に規定されている
熱処理条件によれば、概ね３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2以
下、通常１．５〜２．５ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2程度のシャ
ルピー値しか得られない。
部材は、耐熱応力や耐ヒートクラック性を付与するため
には、３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2以上のシャルピー値が
必要とされているが、ＡＭＳ５６６３に規定されている
熱処理条件によれば、概ね３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2以
下、通常１．５〜２．５ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2程度のシャ
ルピー値しか得られない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】７１８合金は本来、航
空機用に開発された合金であるために高温強度を最優先
にしており、高靭性を中心には作られていない。確かに
高温強度が高いことは、前述したような用途の構造部材
として重要な因子ではあるが、構造部材が破壊損傷に至
る原因は必ずしも強度不足のみに起因するものではな
く、強度と靭性の組合せによる場合が多い。また、高強
度、低靭性である場合には、一般的にその破壊は急激に
進行し易いが、逆に低強度でも高靭性である場合には比
較的緩やかな破壊となることが知られている。このため
に高靭性材の方が重大な破壊事故に至るまでにその異常
さを検出して対策を講じることの可能性が高く、装置全
体としての信頼性が向上する。
空機用に開発された合金であるために高温強度を最優先
にしており、高靭性を中心には作られていない。確かに
高温強度が高いことは、前述したような用途の構造部材
として重要な因子ではあるが、構造部材が破壊損傷に至
る原因は必ずしも強度不足のみに起因するものではな
く、強度と靭性の組合せによる場合が多い。また、高強
度、低靭性である場合には、一般的にその破壊は急激に
進行し易いが、逆に低強度でも高靭性である場合には比
較的緩やかな破壊となることが知られている。このため
に高靭性材の方が重大な破壊事故に至るまでにその異常
さを検出して対策を講じることの可能性が高く、装置全
体としての信頼性が向上する。
【０００６】このように７１８合金を高温にさらされる
構造材として使用する場合、従来の高温強度を最優先す
る考えのみではなく、靭性を優先して適用した場合が良
い場合も存在するわけであり、使用する目的および部位
等を考慮して高温強度を優先するか、あるいは靭性を優
先するかを選択するのが理想的である。しかしながら、
従来は構造部材として靭性を優先させた７１８合金につ
いての検討が全くなされておらず、高温強度と靭性のい
ずれを優先するか、その選択の余地がなかったのであ
る。本発明は上記の問題点を解決するためになされたも
のであり、７１８合金の熱処理条件あるいは熱処理方法
を検討することにより、従来にない靭性優先でしかも高
い強度を兼ね備えた高靭性Ｎｉ基合金を提供することを
目的としている。
構造材として使用する場合、従来の高温強度を最優先す
る考えのみではなく、靭性を優先して適用した場合が良
い場合も存在するわけであり、使用する目的および部位
等を考慮して高温強度を優先するか、あるいは靭性を優
先するかを選択するのが理想的である。しかしながら、
従来は構造部材として靭性を優先させた７１８合金につ
いての検討が全くなされておらず、高温強度と靭性のい
ずれを優先するか、その選択の余地がなかったのであ
る。本発明は上記の問題点を解決するためになされたも
のであり、７１８合金の熱処理条件あるいは熱処理方法
を検討することにより、従来にない靭性優先でしかも高
い強度を兼ね備えた高靭性Ｎｉ基合金を提供することを
目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した問
題点を解消するため、従来高温強度優先で低靭性であっ
た７１８合金において、より高い靭性が得られる熱処理
条件を検討した結果、その最適な条件を見出し、得られ
た強度と靭性を確認して本発明を完成したのである。
題点を解消するため、従来高温強度優先で低靭性であっ
た７１８合金において、より高い靭性が得られる熱処理
条件を検討した結果、その最適な条件を見出し、得られ
た強度と靭性を確認して本発明を完成したのである。
【０００８】具体的に本発明は、重量％で、Ｎｉ：５
０．０〜５５．０％、Ｃｒ：１７．０〜２１．０％、Ｃ
ｂとＴａの１種または２種：４．７５〜５．５０％、Ｍ
ｏ：２．８〜３．３％、Ｔｉ：０．６５〜１．１５％、
Ａｌ：０．２〜０．８％、Ｃ：０．０８％以下、Ｍｎ：
０．３５％以下、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｂ：０．００
６％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる７１
８合金のシャルピー衝撃値が３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2
以上であることを特徴とする高靭性Ｎｉ基合金である。
０．０〜５５．０％、Ｃｒ：１７．０〜２１．０％、Ｃ
ｂとＴａの１種または２種：４．７５〜５．５０％、Ｍ
ｏ：２．８〜３．３％、Ｔｉ：０．６５〜１．１５％、
Ａｌ：０．２〜０．８％、Ｃ：０．０８％以下、Ｍｎ：
０．３５％以下、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｂ：０．００
６％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる７１
８合金のシャルピー衝撃値が３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2
以上であることを特徴とする高靭性Ｎｉ基合金である。
【０００９】そして、本発明の高靭性Ｎｉ基合金の強度
は、常温における引張強さが、１２０ｋｇｆ／ｍｍ2以
上、または６５０℃における引張強さが９０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2以上のいずれか一方、または両方を具備してなるこ
とを特徴とするものである。さらに、本発明に係る高靭
性Ｎｉ基合金の製造方法は、７１８合金から製作した耐
熱構造部材の靭性を向上するための製造方法であって、
該耐熱構造部材を１０００〜１０５０℃で３０分間以上
保持した後、空冷以上の冷却速度で冷却する溶体化処理
工程と、次いで６８０〜７６０℃で８〜２４時間保持し
た後空冷する時効処理工程を行なうことを特徴とする製
造方法である。
は、常温における引張強さが、１２０ｋｇｆ／ｍｍ2以
上、または６５０℃における引張強さが９０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2以上のいずれか一方、または両方を具備してなるこ
とを特徴とするものである。さらに、本発明に係る高靭
性Ｎｉ基合金の製造方法は、７１８合金から製作した耐
熱構造部材の靭性を向上するための製造方法であって、
該耐熱構造部材を１０００〜１０５０℃で３０分間以上
保持した後、空冷以上の冷却速度で冷却する溶体化処理
工程と、次いで６８０〜７６０℃で８〜２４時間保持し
た後空冷する時効処理工程を行なうことを特徴とする製
造方法である。
【００１０】また、本発明に係る高靭性Ｎｉ基合金の他
の製造方法は、上記の熱処理条件において、溶体化処理
後に９３０〜９８０℃で３０分間以上保持した後、空冷
以上の冷却速度で冷却する再溶体化処理工程を付加して
時効処理を行なう製造方法である。すなわち、本発明の
最大の特徴は、従来ＡＭＳで規定されている溶体化処理
９４１〜１０１０℃、時効処理６２１〜６４９℃の熱処
理温度を高めて、溶体化処理１０００〜１０５０℃、時
効処理も６８０〜７６０℃の高めとすることにより、従
来思いもしなかった３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2以上のシ
ャルピー値を有する７１８合金を得ることが可能になっ
た点にある。
の製造方法は、上記の熱処理条件において、溶体化処理
後に９３０〜９８０℃で３０分間以上保持した後、空冷
以上の冷却速度で冷却する再溶体化処理工程を付加して
時効処理を行なう製造方法である。すなわち、本発明の
最大の特徴は、従来ＡＭＳで規定されている溶体化処理
９４１〜１０１０℃、時効処理６２１〜６４９℃の熱処
理温度を高めて、溶体化処理１０００〜１０５０℃、時
効処理も６８０〜７６０℃の高めとすることにより、従
来思いもしなかった３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2以上のシ
ャルピー値を有する７１８合金を得ることが可能になっ
た点にある。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係るＮｉ基合金の組成
は、前述したように周知の７１８合金相当のものである
ので成分限定理由の説明は省略する。本発明の高靭性Ｎ
ｉ基合金は、前述したようにその使用目的を押出用のダ
イス、コンテナ、ライナ、熱間鍛造用の金型等としてい
るが、これ等の部材は耐ヒートクラック性の観点から高
靭性値が必要であり、シャルピー値を３．０ｋｇｆ・ｍ
／ｃｍ2以上に規定する。シャルピー値が３．０ｋｇｆ
・ｍ／ｃｍ2に満たないと靭性不足が原因で微細なヒー
トクラックが大割れに進展しやすく、一気に破壊する危
険性があるので、３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2以上のシャ
ルピー値が必要である。
は、前述したように周知の７１８合金相当のものである
ので成分限定理由の説明は省略する。本発明の高靭性Ｎ
ｉ基合金は、前述したようにその使用目的を押出用のダ
イス、コンテナ、ライナ、熱間鍛造用の金型等としてい
るが、これ等の部材は耐ヒートクラック性の観点から高
靭性値が必要であり、シャルピー値を３．０ｋｇｆ・ｍ
／ｃｍ2以上に規定する。シャルピー値が３．０ｋｇｆ
・ｍ／ｃｍ2に満たないと靭性不足が原因で微細なヒー
トクラックが大割れに進展しやすく、一気に破壊する危
険性があるので、３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2以上のシャ
ルピー値が必要である。
【００１２】また、これ等の用途には、引張応力、繰返
しの熱応力、と共に被加工材との間に摩擦も発生するの
で、高靭性と共に高い強度も必要になる。強度が不足す
ると早期にへたりや摩耗が発生し易く、割れも発生しや
すいし、被加工材からの熱影響により昇温するので、高
温での強度も必要になる。そこで、本発明では上述の要
求に対応するため、常温での引張強さを１２０ｋｇｆ／
ｍｍ2、高温の６５０℃での引張強さを９０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2以上に規定する。
しの熱応力、と共に被加工材との間に摩擦も発生するの
で、高靭性と共に高い強度も必要になる。強度が不足す
ると早期にへたりや摩耗が発生し易く、割れも発生しや
すいし、被加工材からの熱影響により昇温するので、高
温での強度も必要になる。そこで、本発明では上述の要
求に対応するため、常温での引張強さを１２０ｋｇｆ／
ｍｍ2、高温の６５０℃での引張強さを９０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2以上に規定する。
【００１３】本発明の高靭性Ｎｉ基合金は、７１８合金
がシャルピー衝撃値で示される靭性値を３．０ｋｇｆ・
ｍ／ｃｍ2以上有することを特徴とし、さらには常温に
おける引張強さが１２０ｋｇｆ／ｍｍ2以上、または６
５０℃における引張強さが９０ｋｇｆ／ｍｍ2以上のい
ずれか一方または両方を具備するものである。この高靭
性Ｎｉ基合金を製造するためには、１０００〜１０５０
℃で３０分間以上保持した後、空冷以上の冷却速度で冷
却する溶体化処理と、続く６８０〜７６０℃で８〜２４
時間保持後空冷する時効処理を行なうことが必要であ
る。さらに、望ましくは溶体化処理と時効処理の間に９
３０〜９８０℃で３０分間保持後空冷以上の冷却速度で
冷却する再溶体化処理を加えるのが良い。
がシャルピー衝撃値で示される靭性値を３．０ｋｇｆ・
ｍ／ｃｍ2以上有することを特徴とし、さらには常温に
おける引張強さが１２０ｋｇｆ／ｍｍ2以上、または６
５０℃における引張強さが９０ｋｇｆ／ｍｍ2以上のい
ずれか一方または両方を具備するものである。この高靭
性Ｎｉ基合金を製造するためには、１０００〜１０５０
℃で３０分間以上保持した後、空冷以上の冷却速度で冷
却する溶体化処理と、続く６８０〜７６０℃で８〜２４
時間保持後空冷する時効処理を行なうことが必要であ
る。さらに、望ましくは溶体化処理と時効処理の間に９
３０〜９８０℃で３０分間保持後空冷以上の冷却速度で
冷却する再溶体化処理を加えるのが良い。
【００１４】以下に、本発明の熱処理条件の限定理由に
ついて説明する。溶体化処理温度を１０００〜１０５０
℃に限定する。溶体化処理温度１０００℃以下では、δ
相を中心とする金属間化合物の析出が多く、また熱間加
工時の加工歪の残存もあるため、十分に軟化させること
ができず、靭性を向上させることができない。また、１
０５０℃を越えると再結晶により結晶粒の粗大化が顕著
となるために、強度の低下が著しく大きくなり構造材と
して使用するには適当でなくなる。このために、溶体化
処理の温度範囲は１０００〜１０５０℃の範囲に限定す
ることが必要である。保持時間は析出物を十分固溶させ
再結晶を生じさせるためには、少なくとも３０分は必要
であるので３０分以上とする。冷却はあまり遅いと、冷
却途中で金属間化合物が過度に再析出してしまい、当初
の溶体化処理の目的を果たさなくなってしまうので空冷
以上に限定する。また、熱処理する部材が大型になると
空冷では冷却速度が不足することがあるので、油冷や水
冷など比較的早い冷却速度を状況に応じて適宜適用すれ
ばよい。
ついて説明する。溶体化処理温度を１０００〜１０５０
℃に限定する。溶体化処理温度１０００℃以下では、δ
相を中心とする金属間化合物の析出が多く、また熱間加
工時の加工歪の残存もあるため、十分に軟化させること
ができず、靭性を向上させることができない。また、１
０５０℃を越えると再結晶により結晶粒の粗大化が顕著
となるために、強度の低下が著しく大きくなり構造材と
して使用するには適当でなくなる。このために、溶体化
処理の温度範囲は１０００〜１０５０℃の範囲に限定す
ることが必要である。保持時間は析出物を十分固溶させ
再結晶を生じさせるためには、少なくとも３０分は必要
であるので３０分以上とする。冷却はあまり遅いと、冷
却途中で金属間化合物が過度に再析出してしまい、当初
の溶体化処理の目的を果たさなくなってしまうので空冷
以上に限定する。また、熱処理する部材が大型になると
空冷では冷却速度が不足することがあるので、油冷や水
冷など比較的早い冷却速度を状況に応じて適宜適用すれ
ばよい。
【００１５】時効処理は、６８０〜７６０℃×６〜２４
時間に規定する。時効処理ではγ″（Ｎｉ3Ｎｂ）およ
びγ′（Ｎｉ3（Ａｌ，Ｔｉ））の析出により強度が大
幅に向上する。時効処理温度６８０℃以下ではγ″およ
びγ′は非常に微細に析出するけれども、十分な強度が
得られる析出量とするためには、非常長時間を必要と
し、工業的ではなくなるので、時効処理温度は６８０℃
以上が必要である。また、逆に時効処理温度が７６０℃
以上ではγ″の析出は急速に進み、比較的短時間での時
効処理が可能となるが、γ″の大きさは粗大となり過ぎ
て靭性は高いものの、やはり十分な強度を得ることがで
きなくなるので上限は７６０℃以下とする。
時間に規定する。時効処理ではγ″（Ｎｉ3Ｎｂ）およ
びγ′（Ｎｉ3（Ａｌ，Ｔｉ））の析出により強度が大
幅に向上する。時効処理温度６８０℃以下ではγ″およ
びγ′は非常に微細に析出するけれども、十分な強度が
得られる析出量とするためには、非常長時間を必要と
し、工業的ではなくなるので、時効処理温度は６８０℃
以上が必要である。また、逆に時効処理温度が７６０℃
以上ではγ″の析出は急速に進み、比較的短時間での時
効処理が可能となるが、γ″の大きさは粗大となり過ぎ
て靭性は高いものの、やはり十分な強度を得ることがで
きなくなるので上限は７６０℃以下とする。
【００１６】保持時間も時効処理の重要な要素である。
保持時間が６時間未満では、十分なγ″およびγ′の析
出が得られず、所定の強度が得られないので６時間以上
保持することが重要である。逆に時効保持時間が２４時
間を越える場合、特に高温での処理の場合には、過時効
となり、やはり十分な強度が得られなくなるうえに、必
要以上に長時間の時効処理は経済的ではなく工業的にも
不向きであるので、上限は２４時間以下に限定する。
保持時間が６時間未満では、十分なγ″およびγ′の析
出が得られず、所定の強度が得られないので６時間以上
保持することが重要である。逆に時効保持時間が２４時
間を越える場合、特に高温での処理の場合には、過時効
となり、やはり十分な強度が得られなくなるうえに、必
要以上に長時間の時効処理は経済的ではなく工業的にも
不向きであるので、上限は２４時間以下に限定する。
【００１７】したがって、時効時間は、６８０〜７８０
℃の時効温度範囲において、６〜２４時間の範囲が適切
であるが、この中にあっても処理温度が高ければ短時間
側とし、処理温度が低ければ長時間側とするのがより適
切である。具体的には所定の強度と靭性の特性バランス
の得られる適切な組合せとなるように、この範囲内にて
調整してやることが望ましい。
℃の時効温度範囲において、６〜２４時間の範囲が適切
であるが、この中にあっても処理温度が高ければ短時間
側とし、処理温度が低ければ長時間側とするのがより適
切である。具体的には所定の強度と靭性の特性バランス
の得られる適切な組合せとなるように、この範囲内にて
調整してやることが望ましい。
【００１８】また、さらには前記溶体化処理と時効処理
の間に９３０〜９８０℃で３０分間以上保持後空冷以上
で冷却する再溶体化処理を入れても良いが、この再溶体
化処理を入れることによりδ相の粒界への析出が生じ、
高温で延性が向上し切欠感受性が向上する。このような
高温のδ相の粒界析出は９３０〜９８０℃の温度範囲が
適切であり、かつ均一に析出するのには３０分間以上の
保持が必要となるので、９３０〜９８０℃で３０分間以
上の保持に規定する。冷却はあまり遅いと冷却途中で金
属間化合物が過度に析出してしまうので空冷以上とする
ことが必要である。
の間に９３０〜９８０℃で３０分間以上保持後空冷以上
で冷却する再溶体化処理を入れても良いが、この再溶体
化処理を入れることによりδ相の粒界への析出が生じ、
高温で延性が向上し切欠感受性が向上する。このような
高温のδ相の粒界析出は９３０〜９８０℃の温度範囲が
適切であり、かつ均一に析出するのには３０分間以上の
保持が必要となるので、９３０〜９８０℃で３０分間以
上の保持に規定する。冷却はあまり遅いと冷却途中で金
属間化合物が過度に析出してしまうので空冷以上とする
ことが必要である。
【００１９】すなわち、従来の高温強度最優先で低靭性
であった７１８合金において、靭性を最優先させた熱処
理方法を検討し、高靭性Ｎｉ基合金とすることで、使用
目的および部位に応じた７１８合金の使い分けについて
の選択枝を用途に応じて与えるものであり、ひいては装
置全体としての信頼性の向上ができたのである。
であった７１８合金において、靭性を最優先させた熱処
理方法を検討し、高靭性Ｎｉ基合金とすることで、使用
目的および部位に応じた７１８合金の使い分けについて
の選択枝を用途に応じて与えるものであり、ひいては装
置全体としての信頼性の向上ができたのである。
【００２０】
【実施例】以下に実施例と比較例に基づいて本発明を詳
しく説明する。まず表５に示す組成の７１８合金で２５
ｍｍφの棒材を準備した。この７１８合金のφ２５ｍｍ
の棒材に対して、表１に示す条件で熱処理を実施した。
そして、この熱処理を実施した棒材の常温の引張試験結
果、高温（６５０℃）での引張試験結果および常温での
シャルピー衝撃試験結果を表２にそれぞれまとめて示
す。表２の比較例１，５，６および本発明例２，３，４
を比べると明らかなように、時効温度が本発明条件より
も低温、あるいは高温の場合は衝撃値は高いものの、常
温および高温の強度が従来合金に比べても低くなり過ぎ
るし、同様に溶体化処理温度が本発明条件よりも高い比
較例１０も、本発明例７〜９に比べて靭性は高いものの
強度が大幅に低くなっている。
しく説明する。まず表５に示す組成の７１８合金で２５
ｍｍφの棒材を準備した。この７１８合金のφ２５ｍｍ
の棒材に対して、表１に示す条件で熱処理を実施した。
そして、この熱処理を実施した棒材の常温の引張試験結
果、高温（６５０℃）での引張試験結果および常温での
シャルピー衝撃試験結果を表２にそれぞれまとめて示
す。表２の比較例１，５，６および本発明例２，３，４
を比べると明らかなように、時効温度が本発明条件より
も低温、あるいは高温の場合は衝撃値は高いものの、常
温および高温の強度が従来合金に比べても低くなり過ぎ
るし、同様に溶体化処理温度が本発明条件よりも高い比
較例１０も、本発明例７〜９に比べて靭性は高いものの
強度が大幅に低くなっている。
【００２１】逆に、溶体化処理温度が低い比較例１１，
１２は強度は高いものの、靭性は低いレベルとなってお
り、特に比較例１２の熱処理は、高温強度を重視したジ
ェットエンジン業界で使用されている現在の標準的な熱
処理方法であるが、その靭性レベルは非常に低い値にな
っている。本発明例１３は、本発明例３に再溶体化処理
を追加したものである。強度レベル、靭性レベルともに
ほとんど差異はない。しかしながら、表３に示すように
再溶体化処理を施した方が、６５０℃でのストレスラプ
チャーの延性が向上しており、切欠感受性が向上してい
ることがわかる。
１２は強度は高いものの、靭性は低いレベルとなってお
り、特に比較例１２の熱処理は、高温強度を重視したジ
ェットエンジン業界で使用されている現在の標準的な熱
処理方法であるが、その靭性レベルは非常に低い値にな
っている。本発明例１３は、本発明例３に再溶体化処理
を追加したものである。強度レベル、靭性レベルともに
ほとんど差異はない。しかしながら、表３に示すように
再溶体化処理を施した方が、６５０℃でのストレスラプ
チャーの延性が向上しており、切欠感受性が向上してい
ることがわかる。
【００２２】表４は、本発明をＣｕ押出用のインナライ
ナに適用し、その寿命をプッシュ数で比較したものであ
る。押出用のインナライナでは、耐ヒートクラック性が
特に要求されるために、高温強度が高いだけではなく、
より高靭性であることが重要であるが、従来の熱処理条
件である比較例の熱処理品に比べて、本発明例３の熱処
理条件でのライナでは、寿命（プッシュ数）が２倍強に
まで延びており、本発明の高靭性化の効果が顕著に現わ
れている。
ナに適用し、その寿命をプッシュ数で比較したものであ
る。押出用のインナライナでは、耐ヒートクラック性が
特に要求されるために、高温強度が高いだけではなく、
より高靭性であることが重要であるが、従来の熱処理条
件である比較例の熱処理品に比べて、本発明例３の熱処
理条件でのライナでは、寿命（プッシュ数）が２倍強に
まで延びており、本発明の高靭性化の効果が顕著に現わ
れている。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】
【表４】
【００２７】
【表５】
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による高靭
性Ｎｉ基合金およびその製造方法によれば、従来の高温
強度最優先の合金および熱処理に比べて、押出用のダイ
ス、コンテナ、ライナ、あるいは熱間鍛造用の金型等の
耐熱構造部材に適用できるように大幅な靭性の向上を得
ることが可能となる。この結果、その使用する目的およ
び部位を考慮して、強度重視か、あるいは靭性重視から
の選択が可能となり、その構造物に最も適した機械的性
質および熱処理条件の選択ができるようになり、ひいて
は構造物の長寿命化および信頼性が向上する利点がある
ので、本発明の工業上の効果は非常に大である。
性Ｎｉ基合金およびその製造方法によれば、従来の高温
強度最優先の合金および熱処理に比べて、押出用のダイ
ス、コンテナ、ライナ、あるいは熱間鍛造用の金型等の
耐熱構造部材に適用できるように大幅な靭性の向上を得
ることが可能となる。この結果、その使用する目的およ
び部位を考慮して、強度重視か、あるいは靭性重視から
の選択が可能となり、その構造物に最も適した機械的性
質および熱処理条件の選択ができるようになり、ひいて
は構造物の長寿命化および信頼性が向上する利点がある
ので、本発明の工業上の効果は非常に大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１Ｃ 1/10 1/10 Ｈ
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％で、Ｎｉ：５０．０〜５５．０
％、Ｃｒ：１７．０〜２１．０％、ＣｂとＴａの１種ま
たは２種：４．７５〜５．５０％、Ｍｏ：２．８〜３．
３％、Ｔｉ：０．６５〜１．１５％、Ａｌ：０．２〜
０．８％、Ｃ：０．０８％以下、Ｍｎ：０．３５％以
下、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｂ：０．００６％以下、残
部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、シャルピー衝撃
値が３．０ｋｇｆ・ｍ／ｃｍ2以上であることを特徴と
する高靭性Ｎｉ基合金。 - 【請求項２】 常温における引張強さが、１２０ｋｇｆ
／ｍｍ2以上、または６５０℃における引張強さが９０
ｋｇｆ／ｍｍ2以上のいずれか一方、または両方を具備
してなることを特徴とする請求項１に記載の高靭性Ｎｉ
基合金。 - 【請求項３】 ７１８合金から製作した耐熱構造部材の
靭性を向上するための製造方法であって、該耐熱構造部
材を１０００〜１０５０℃で３０分間以上保持した後、
空冷以上の冷却速度で冷却する溶体化処理工程と、次い
で６８０〜７６０℃で８〜２４時間保持した後空冷する
時効処理工程とからなることを特徴とする高靭性Ｎｉ基
合金の製造方法。 - 【請求項４】 ７１８合金から製作した耐熱部材の靭性
を向上するための製造方法であって、該耐熱構造部材を
１０００〜１０５０℃で３０分間以上保持した後、空冷
以上の冷却速度で冷却する溶体化処理工程と、さらに９
３０〜９８０℃で３０分間以上保持した後空冷以上の冷
却速度で冷却する再溶体化処理工程と、次いで６８０〜
７６０℃で８〜２４時間保持した後空冷する時効処理工
程とからなることを特徴とする高靭性Ｎｉ基合金の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6958397A JPH10265878A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 高靭性Ｎｉ基合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6958397A JPH10265878A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 高靭性Ｎｉ基合金およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10265878A true JPH10265878A (ja) | 1998-10-06 |
Family
ID=13406997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6958397A Pending JPH10265878A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 高靭性Ｎｉ基合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10265878A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1293583A1 (en) * | 2001-09-18 | 2003-03-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Ni based alloy, method for producing the same, and forging die |
| JP2003089836A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Honda Motor Co Ltd | Ｎｉ基合金および鍛造加工用金型 |
| JP2003089861A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Honda Motor Co Ltd | Ｎｉ基合金の製造方法 |
| WO2009136636A1 (ja) * | 2008-05-08 | 2009-11-12 | 三菱マテリアル株式会社 | ガスタービン用リング状ディスク |
| US9618121B2 (en) | 2007-03-09 | 2017-04-11 | Federal-Mogul Corporation | Metal gasket |
| EP3128037A4 (en) * | 2014-03-31 | 2017-11-22 | Hitachi Metals, Ltd. | METHOD FOR PRODUCING Fe-Ni-BASED SUPER HEAT-RESISTANT ALLOY |
| CN115449725A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-12-09 | 四川英拓金属材料有限公司 | 一种提高镍基高温合金材料冲击韧性的热处理方法 |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP6958397A patent/JPH10265878A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1293583A1 (en) * | 2001-09-18 | 2003-03-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Ni based alloy, method for producing the same, and forging die |
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| US6997994B2 (en) | 2001-09-18 | 2006-02-14 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Ni based alloy, method for producing the same, and forging die |
| JP4512299B2 (ja) * | 2001-09-18 | 2010-07-28 | 本田技研工業株式会社 | Ｎｉ基合金の製造方法 |
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| US8187532B2 (en) | 2008-05-08 | 2012-05-29 | Mmc Superalloy Corporation | Ring-shaped disk for gas turbine |
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| US10196723B2 (en) | 2014-03-31 | 2019-02-05 | Hitachi Metals, Ltd. | Production method for Fe-Ni based heat-resistant superalloy |
| CN115449725A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-12-09 | 四川英拓金属材料有限公司 | 一种提高镍基高温合金材料冲击韧性的热处理方法 |
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