JPS5818432B2 - 鉄基合金部材のクロム浸透処理方法 - Google Patents
鉄基合金部材のクロム浸透処理方法Info
- Publication number
- JPS5818432B2 JPS5818432B2 JP1848676A JP1848676A JPS5818432B2 JP S5818432 B2 JPS5818432 B2 JP S5818432B2 JP 1848676 A JP1848676 A JP 1848676A JP 1848676 A JP1848676 A JP 1848676A JP S5818432 B2 JPS5818432 B2 JP S5818432B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- treatment
- chromium
- temperature
- iron
- based alloy
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- Expired
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鉄基合金部材のクロム浸透処理方法に関し、特
にこの種従来法を改良するものであって大型の鍛造品や
鋳造品等にも適用しうるクロム浸透処理方法に関する。
にこの種従来法を改良するものであって大型の鍛造品や
鋳造品等にも適用しうるクロム浸透処理方法に関する。
ガスタービン、ジェン１へエンジン等の高温部材は高温
の腐蝕性雰囲気で長時間使用されるため、腐蝕による損
傷が著しい。
の腐蝕性雰囲気で長時間使用されるため、腐蝕による損
傷が著しい。
そこで、従来は、ガスタービンのタービン動翼や静翼の
よなに比較的小型の高温部材については第１図に示す工
程に沿ったクロム浸透処理を施して耐蝕性の改善を行な
っていた。
よなに比較的小型の高温部材については第１図に示す工
程に沿ったクロム浸透処理を施して耐蝕性の改善を行な
っていた。
第１図において、■は最終仕上げ加工（仕上加工後、時
効処理を行なう場合もある）、■はクロム浸透処理、■
は例えば溶体化処理や溶体化および時効処理等の材質回
復熱処理である。
効処理を行なう場合もある）、■はクロム浸透処理、■
は例えば溶体化処理や溶体化および時効処理等の材質回
復熱処理である。
しかし、カスタービンのディスク材のような概略１００
Ａ”９以上の大型の高温部材についてはクロム浸透処理
を施して耐蝕性の改善を行なうという試みはなされてい
なかった。
Ａ”９以上の大型の高温部材についてはクロム浸透処理
を施して耐蝕性の改善を行なうという試みはなされてい
なかった。
この理由は、一般にクロム浸透処理は、概略１０００〜
１２００℃の高温に数時間〜数十時間もの長時間保持し
て行なうため、金Ｍｕｆｆ織が変化し、強度が低下する
。
１２００℃の高温に数時間〜数十時間もの長時間保持し
て行なうため、金Ｍｕｆｆ織が変化し、強度が低下する
。
従ってクロム浸透処理後、材質回復のための熱処理を行
なう必要がある。
なう必要がある。
ところが、上記のような大型の高温部材では、加工量が
多いので最終仕−ｉ＝げ加工による残留応力が大きく不
均一であり、しかも質量効果が大きいのでクロム浸透処
理や材質回復熱処理時大きな熱歪が生じたり、金属組織
が粗大化し、強度が低下する等、材質かもとの状態に回
復しない傾向があるからである。
多いので最終仕−ｉ＝げ加工による残留応力が大きく不
均一であり、しかも質量効果が大きいのでクロム浸透処
理や材質回復熱処理時大きな熱歪が生じたり、金属組織
が粗大化し、強度が低下する等、材質かもとの状態に回
復しない傾向があるからである。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、大型の高
温部材に適用しても歪がなく、しかも金属組織、強度、
材質上何ら問題のないクロム浸透処理方法を提供するも
のである。
温部材に適用しても歪がなく、しかも金属組織、強度、
材質上何ら問題のないクロム浸透処理方法を提供するも
のである。
すなわち本発明は、鉄基合金部材を最終仕上げ加工後ク
ロム浸透処理する際に、予めその金属材料の固溶化温度
以下２００℃までの温度範囲で熱処理した後クロム浸透
処理することを特徴とする鉄基合金部材のクロム浸透処
理方法を要旨とするものである。
ロム浸透処理する際に、予めその金属材料の固溶化温度
以下２００℃までの温度範囲で熱処理した後クロム浸透
処理することを特徴とする鉄基合金部材のクロム浸透処
理方法を要旨とするものである。
本発明によるクロム浸透処理が適用できるものは、ガス
タービン、ジェットエンジン等のディスクや化Ｔ機装置
の反応容器等のように高温の腐蝕性雰囲気で使用される
大型の鍛造品や鋳造品で、その一般的な合金成分範囲を
第１表に示す。
タービン、ジェットエンジン等のディスクや化Ｔ機装置
の反応容器等のように高温の腐蝕性雰囲気で使用される
大型の鍛造品や鋳造品で、その一般的な合金成分範囲を
第１表に示す。
第１表において、Ｃｒは耐蝕性を増すために力「えられ
るもので、５％以下では添加効果がなく、２５％以上で
は延性およびじん性が著しく損なわれ、Ｃは金属組織（
結晶粒）の粗大化を防止するために加えられるもので、
０．０１％以下では添力［効果がなく、０．５％以上で
は加工性および延性に悪影響をおよぼし、Ｔｉ、Ａｔは
Ｎｉ と金属間化合物Ｎｉｇ（Ａ７．Ｔｉ）を析出して
合金の高温強度を得るために加えられ、Ｍｏは更に安定
した強度にするための固溶強化を得るために加えられ、
Ｂは強度と延性を増すために加えられ、Ｎｉ、Ｃｏは上
記元素を含有する基質を高温に長時間安定に保つために
加えられる。
るもので、５％以下では添加効果がなく、２５％以上で
は延性およびじん性が著しく損なわれ、Ｃは金属組織（
結晶粒）の粗大化を防止するために加えられるもので、
０．０１％以下では添力［効果がなく、０．５％以上で
は加工性および延性に悪影響をおよぼし、Ｔｉ、Ａｔは
Ｎｉ と金属間化合物Ｎｉｇ（Ａ７．Ｔｉ）を析出して
合金の高温強度を得るために加えられ、Ｍｏは更に安定
した強度にするための固溶強化を得るために加えられ、
Ｂは強度と延性を増すために加えられ、Ｎｉ、Ｃｏは上
記元素を含有する基質を高温に長時間安定に保つために
加えられる。
なお第１表に示すものの他にＳｉ、Ｓ、Ｐ、Ｎ、Ｃｕな
との不純物元素が含まれていてもよい。
との不純物元素が含まれていてもよい。
また本発明によるクロム浸透処理は、大型に限らず小型
の部材にも適用できるし、その他、低温の腐蝕性雰囲気
で使用される低温部材にも適用できる。
の部材にも適用できるし、その他、低温の腐蝕性雰囲気
で使用される低温部材にも適用できる。
本発明の工程を第２図に示す。
第２図中第１図と同一符号は第１図と同一工程を示す。
本発明における熱処理■は最終仕上げ加工■の後で、か
つクロム浸透処理■の前に行なうことが肝要である何故
ならばクロム浸透処理は一般に高温部材の表面に、クロ
ム含有量７０％以上、厚さ数十μの表面層を形成させる
ものであって常法により行なうが、クロム浸透処理ある
いは熱処理により、歪が出た場合、クロム浸透処理層が
除去されてしまうため、クロム浸透処理後歪修正のため
の再仕上げ加工を行うことができないからである。
つクロム浸透処理■の前に行なうことが肝要である何故
ならばクロム浸透処理は一般に高温部材の表面に、クロ
ム含有量７０％以上、厚さ数十μの表面層を形成させる
ものであって常法により行なうが、クロム浸透処理ある
いは熱処理により、歪が出た場合、クロム浸透処理層が
除去されてしまうため、クロム浸透処理後歪修正のため
の再仕上げ加工を行うことができないからである。
この熱処理■の温度は、最終仕上げ加工■による残留応
力の大部分が除去され、しかも金属組織の粗大化を阻止
する析出物が完全に固溶しない温度、すなわち金属材料
の固溶化温度（Ｔ’Ｃ）以下２００℃までの範囲（Ｔ−
２００℃）の温度、通常は約８００〜１０５０℃とする
ことが肝要である。
力の大部分が除去され、しかも金属組織の粗大化を阻止
する析出物が完全に固溶しない温度、すなわち金属材料
の固溶化温度（Ｔ’Ｃ）以下２００℃までの範囲（Ｔ−
２００℃）の温度、通常は約８００〜１０５０℃とする
ことが肝要である。
なお、固溶化温度（Ｔ’Ｃ）以上であると、結晶粒が大
きくなる傾向がある。
きくなる傾向がある。
例えばガスタービンディスク材のような高温部材では高
サイクル疲労強度が要求され、より細粒が必要である。
サイクル疲労強度が要求され、より細粒が必要である。
従って、機械的性質を損わないために、結晶粒の粗大化
を起さない溶体化温度（Ｔ℃）以下とするのである。
を起さない溶体化温度（Ｔ℃）以下とするのである。
また、残留応力をできるだけ多く除去し、歪量を少なく
するには、高い温度で熱処理すればよいのであるが、作
業性、冶金的性質（結晶粒度）、機械的性質等からは低
い温度が望ましい。
するには、高い温度で熱処理すればよいのであるが、作
業性、冶金的性質（結晶粒度）、機械的性質等からは低
い温度が望ましい。
そこで、これらの性質を満足させつつ残留応力をできる
だけ多く除去するために、下限値を固溶化温度以下７２
００℃とするのである。
だけ多く除去するために、下限値を固溶化温度以下７２
００℃とするのである。
本発明の熱処理バによって、最終加工仕上げ■による残
留応力を８０％以上除去でき、しかもこのように残留応
力の減少した状態で常法によるクロム浸透処理■を行な
えるため、クロム浸透処理デ■および材質回復熱処理１
「において歪の発生を極力抑えることができる。
留応力を８０％以上除去でき、しかもこのように残留応
力の減少した状態で常法によるクロム浸透処理■を行な
えるため、クロム浸透処理デ■および材質回復熱処理１
「において歪の発生を極力抑えることができる。
また、本発明では熱処理バの後に修正加工■を施すこと
もできる。
もできる。
この修正加工■によって熱履歴による大きな歪を予め除
去することができる。
去することができる。
２ 次に、本発明の実施例を挙げる。
実施例
外径８３６φ、厚さｌ ４９ｍｍ１材質Ｄｉｓｃａｌｏ
ｙ（２６％Ｎｉ−１３％Ｃｒ−３％Ｍｏ ］、、］７
５％ＴｉＡｌ−Ｂ−Ｆｅ基合金溶体化温度１８００〜１
１９０００Ｆ（９８２〜１０３８°Ｃ）、米国ウェスチ
ングハウス社製商品名）からなるガスタービン・ディス
クを第２図の工程に従ってクロム浸透処理した。
ｙ（２６％Ｎｉ−１３％Ｃｒ−３％Ｍｏ ］、、］７
５％ＴｉＡｌ−Ｂ−Ｆｅ基合金溶体化温度１８００〜１
１９０００Ｆ（９８２〜１０３８°Ｃ）、米国ウェスチ
ングハウス社製商品名）からなるガスタービン・ディス
クを第２図の工程に従ってクロム浸透処理した。
処理条件は、
） 熱処理ＩＶ；８８０℃で２時間保持後空冷クロム浸
透処理１１ ； １０００℃で１０時間保持後炉冷 材質回復熱処理■； 溶体化処理・・・・・・１０２５℃で３時間保持後空冷 時効処理・・・・・・・・・７３２℃で５時間保持後一
旦炉冷し、次いで６５０℃で、 ２００時間保持後空 冷した。
透処理１１ ； １０００℃で１０時間保持後炉冷 材質回復熱処理■； 溶体化処理・・・・・・１０２５℃で３時間保持後空冷 時効処理・・・・・・・・・７３２℃で５時間保持後一
旦炉冷し、次いで６５０℃で、 ２００時間保持後空 冷した。
； 上記処理後の歪寸法測定結果を第２表に示す。
第２表において、測定位置４〜口およびＡ〜Ｄは第３図
ａ、ｂに示す同符号箇所である。
ａ、ｂに示す同符号箇所である。
なお第３図ａはガスタービン・ディスクの断面図、第３
図すは第３図ａの矢印α方向から視た図である。
図すは第３図ａの矢印α方向から視た図である。
第２表から明らかなように、最終仕ヒげ加工■後と、ク
ロム浸透処理■および材質回復熱処理■後とでは、寸法
公差はほとんどなく、実用ヒ問題となる歪は生じていな
い。
ロム浸透処理■および材質回復熱処理■後とでは、寸法
公差はほとんどなく、実用ヒ問題となる歪は生じていな
い。
また、比較のために前記したガスタービンのディスクに
標準熱処理（溶体化処理・・・・・・１０２５℃で１３
時間保持後空冷。
標準熱処理（溶体化処理・・・・・・１０２５℃で１３
時間保持後空冷。
時効処理・・・・・・７３２℃で萱５時間保持後一旦炉
冷し、次いで６５０℃に２０時間保持後空冷する。
冷し、次いで６５０℃に２０時間保持後空冷する。
）したものと、上記実施例において本発明のクロム処理
をしたものとの金属組織を第４図ａ −ｃの顕微鏡写真
（５００倍）に１示す。
をしたものとの金属組織を第４図ａ −ｃの顕微鏡写真
（５００倍）に１示す。
第４図ａは標準熱処理をしたものの内部組織、第４図す
は本発明のクロム処理をしたものの断面組織で、αはク
ロム浸透処理層、βは基質を示し、第４図Ｃは第４図す
の内部組織である。
は本発明のクロム処理をしたものの断面組織で、αはク
ロム浸透処理層、βは基質を示し、第４図Ｃは第４図す
の内部組織である。
更に、これらの２種類のディスクについてクリ；−プ破
断試験を行ｌ、１つだ。
断試験を行ｌ、１つだ。
その試験条件および結果を第３表に示す。
比較例
実施例と同じ材質から実施例と同じ形状のカスタービン
ディスクを製作し、熱処理■を行わない以外は実施例と
同じ処理を行った。
ディスクを製作し、熱処理■を行わない以外は実施例と
同じ処理を行った。
この結果は第４表に示す通りであった。
第４表における測定位置４〜口、Ａ−Ｄは実施例と同じ
位置である。
位置である。
第４表から明らかなように、熱処理■を施さない場合は
、最終仕上げ加工１後のものに比して寸法公差がかなり
大きくなっていることが判る。
、最終仕上げ加工１後のものに比して寸法公差がかなり
大きくなっていることが判る。
参考例 １
実施例に示すＤｉ ３ｃａ ｊｏｙ合金について、０１
０２５℃、０１０９５℃、での熱処理■を行い、結晶粒
度を測定した。
０２５℃、０１０９５℃、での熱処理■を行い、結晶粒
度を測定した。
この結果は、■についてはＡＳＴＭ Ａ ３〜４、■に
ついてはＡＳＴＭ五２であり、熱処理■時の温度が溶体
化温度以上（■の場合）では結晶粒の粗大化が生じるこ
とが判る。
ついてはＡＳＴＭ五２であり、熱処理■時の温度が溶体
化温度以上（■の場合）では結晶粒の粗大化が生じるこ
とが判る。
参考例 ２
実施例と同じ材質から実施例と同じ形状のガスタービン
ディスクを製作し、最終仕上げ加工Ｉ後の残留応力をＸ
線回折法により測定し、その後７３２℃、８００℃、８
８０℃で熱の処理Ｗを施し、残留応力の除去量を検討し
た。
ディスクを製作し、最終仕上げ加工Ｉ後の残留応力をＸ
線回折法により測定し、その後７３２℃、８００℃、８
８０℃で熱の処理Ｗを施し、残留応力の除去量を検討し
た。
この結果は第５表に示す通りであった。
第５表より明らかなように、残留応力比が約０．２（残
留応力が８０％除去）となる温度は８００℃であり、こ
の温度はＤｉｓｃａｌｏ３４−金の溶体化温度（Ｔ＝９
８２〜１０３８℃）以下２００℃（すなわち７８２〜８
３８℃）に含まれるものである。
留応力が８０％除去）となる温度は８００℃であり、こ
の温度はＤｉｓｃａｌｏ３４−金の溶体化温度（Ｔ＝９
８２〜１０３８℃）以下２００℃（すなわち７８２〜８
３８℃）に含まれるものである。
なお、残留応力が８０％除去されていれば、それに起因
する歪量は十分小さく、許容される値である。
する歪量は十分小さく、許容される値である。
以上説明したように本発明方法によれば、熱歪が生じる
ことなく、しかも金属組織の粗大化や強度の低下等の材
質劣化が生じることなく、良好なりロム浸透処理を行な
うことができる。
ことなく、しかも金属組織の粗大化や強度の低下等の材
質劣化が生じることなく、良好なりロム浸透処理を行な
うことができる。
第１図は従来法によるクロム浸透処理の工程図、第２図
は本発明法によるクロム浸透処理の工程図、第３図ａ
−ｂは本発明実施例におけるガスタービン・ディスクの
歪測定位置を示すための図で第３図ａはガスタービン・
ディスクの断面図、第３図すは第３図ａの矢印α方向か
ら視た図、第４図ａ〜Ｃはガスタービンディスクの金属
組織の顕微鏡写真（５００倍）で第４図ａは標準熱処理
をしたものの内部組織、第４図すは本発明実施例におけ
るクロム処理をしかものの断面組織、第４図Ｃは第４図
すの内部組織である。
は本発明法によるクロム浸透処理の工程図、第３図ａ
−ｂは本発明実施例におけるガスタービン・ディスクの
歪測定位置を示すための図で第３図ａはガスタービン・
ディスクの断面図、第３図すは第３図ａの矢印α方向か
ら視た図、第４図ａ〜Ｃはガスタービンディスクの金属
組織の顕微鏡写真（５００倍）で第４図ａは標準熱処理
をしたものの内部組織、第４図すは本発明実施例におけ
るクロム処理をしかものの断面組織、第４図Ｃは第４図
すの内部組織である。
Claims (1)
- １ 鉄基合金部材を最終仕上げ加工後クロム浸透処理す
る際に、予めその金属材料の固溶化温度以下２００℃ま
での温度範囲で熱処理した後クロム浸透処理することを
特徴とする鉄基合金部材のクロム浸透処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1848676A JPS5818432B2 (ja) | 1976-02-24 | 1976-02-24 | 鉄基合金部材のクロム浸透処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1848676A JPS5818432B2 (ja) | 1976-02-24 | 1976-02-24 | 鉄基合金部材のクロム浸透処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52101640A JPS52101640A (en) | 1977-08-25 |
| JPS5818432B2 true JPS5818432B2 (ja) | 1983-04-13 |
Family
ID=11972957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1848676A Expired JPS5818432B2 (ja) | 1976-02-24 | 1976-02-24 | 鉄基合金部材のクロム浸透処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5818432B2 (ja) |
-
1976
- 1976-02-24 JP JP1848676A patent/JPS5818432B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52101640A (en) | 1977-08-25 |
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