JPS59118826A - Ｔｉ含有Ｎｉ基合金の溶製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、１−　ｉ含有Ｎ１茫合金の溶製方法に係り、
特に酸素量の低い、清浄なインゴット（またはノルティ
ング・ス１−ツク）を製造する方ｌノ：に関するもので
ある。 一般に、航空機用シェツトエンジン部品等の高級精密鋳
造品は５．小型の真空誘導炉にてメルチインク・ストッ
クを迅速溶解し、真空精錬、成分調整を行わずにそのま
まインヘス１−メン１〜鋳型に鋳込まれる。従って、特
に高級精密鋳造品に使用されるメルティング・ストック
は、主要元素が成分規格を満足していることば勿論、不
純物であるガス成分及び微量元素が低レベルであること
が要求される。 一方、Ｎｉ基合金メルティング・ストックは、単結晶精
密鋳造物及びザイグロ検査が要求される精密鋳造物等に
使用されることが多いので、メルティング・ストック品
質にり・Ｉする要求が特に１ｉりしい。また、かかるＮ
ｉ基合金には、高温強度の向」二のため、合金元素とし
て１”ｉ、ＡＩＶが含まれているが、これらは０．Ｎに
対する親和力が非密に強いので、ガス成分の低いＮｉ基
合金メルティング・ストックを熔解するには、高度な技
術が必要である。特に、前記航空機用ジェオ１〜エンジ
ン部品の材質は、通常多量のＴｉ、ＡＩＶ、を含んだＮ
ｉ基合金であるが、それらＴ’ｉ、ＡＩＶは強力な脱酸
剤でもあるので、この種の合金は脱酸精錬が著しくむず
かしいのである。 ところで、かくの如きＴｉやＡβを含むＮｉ基合金の真
空誘４　／ｆｉ　ｌＶｊでは、一般に、Ｎｉ等の先人材
を充分にカーボン脱酸して精錬せしめ、形成されろ溶湯
中の

〔０〕レヘルを低くした後、Ｔ　ｉ　。 へβ等の活性元素を添加しているが、このようにし゛（
もかかる”ｆ”ｉ、Ａ７！の添加溶解後の溶湯中の〔０
〕レベルが上昇し、得られるメルティング・ストックの
品質を低下せしめているのである。 ごににおいて、）＃：発明者は、かかる事情に鑑みて′
１゛ｉ含有△ｐ基合金からなる酸素量の低い、清／′ｆ
１なイン：７ノＩ□　（またはメルティング・ストック
）を製造ずべく種々検潤した結果、ががろインゴットま
たはメルティング・ストック中に含まれる酸素；１１が
、〆４加されノこｉ”　ｉの溶解反応に基づく発熱に小
人な関連かあることを知見したのである。 即ら、′「ｉやΔβを添加すると、著しい溶解反応熱の
発生があるのであり、第１図に示されるように、かかる
反応熱によって／８湯温度が急激に」１昇するようにな
るのである。因に、第１図は、５Ｑ　ｋｇの真空誘導溶
解炉を用い、Ａｒ雰囲気の５０トル（ＴＯｒｒ）の圧力
下にてＭｇＯ製の溶解ルツボ内に収容された１４７０°
ＣのＮ　ｌ　ｉ　ｊ４％に対して、それぞれ２％、４％
、６％の′１゛ｊ又はＡｒを一括して添加した場合の溶
湯温度の」二昇埴（実１ｊＱｌ値；白丸はＴ１、黒丸は
Δβを示している）と、実線（Ｔｉ）及び破線（Ａｒ）
で示される計算値とが示されているが、そこではＴ　ｉ
又はＡＩの添加量に比例して、溶湯温度が急激に−Ｉ−
昇することか明らかにされているのである。 そして、このような温度」１昇を伴ってｉＵられろ１゛
ｉ含有Ｎｉ基台金溶湯中の

〔０〕レベルの結果が、第２
図に示されているが、そこにはＴ　ｉの添加によって惹
起される／８湯温度の上昇に伴ってライニングの解離が
生じるところから、ｉ’　ｉ自」〕が持ち込む（０）ｆ
ｆｉＪｕ上の〔○〕ピックアップがあり、それ故′１゛
ｉを多量に一度に添加したときには、

〔０〕量の低減を
図ることがむずかしいが、Ｔｉ添加量が少ないときには
、

〔０〕ピンクアンプが殆どないことを知見してのであ
る。即ち、第２図において斜線にて示される部分Ａは、
１゛ｊ自身がもちこむ

〔０〕量であり、黒領域で示され
る部分Ｂかライニングからの

〔０〕ピツクアツプ量であ
って、多量のＴｉを一括して添加し、溶解せしめた場合
において、

〔０〕ピツクアツプ量は著しく大きくなるが
、Ｔｉの添加量が少ない場合には、それを殆ど無視し得
ることが明らかとなったのである。なお、Ａｌｌに関し
ては、その添加量がかなり多量になっても、酸素含量の
変化にはそれほど影響モしないことが明らかとなったの
である。 本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであっ
て、その要旨とするところは、真空誘導溶解炉を用い”
ζ′Ｉ″ｉを含有するＮｉ基合金を溶製するにあたり、
先ずＮｉを含む先人材を熔解せしめ−ζ、そのｔ１５錬
を行った後、かかるＮ　ｉ　／８湯に対して前記合金中
に含有せしめられるべき所定量の′１゛ｉを分割して添
加せしめ、熔解させるようにしたことにあり、これによ
り、Ｔｉが一括して多量に添加されることによって惹起
される溶湯温度の上昇に伴って生じる溶解ルツボのライ
ニングの解離を抑制セシ、め、以てかかるライニングか
らの

〔０〕ピンクアンプ量を低減せしめてＮｉ合金？’
６’ｌＥｊ中の

〔０〕レベルを低く維持し得るようにし
たのである。 即ち、かかる本発明に従えば、先ず、真空誘導溶解炉中
の溶解ルツボ内において、先人材としてのＮｉ並びに目
的とするＮｉ基合金を構成する合金成分２例えばＣｒ、
Ｃｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ等が、公知の誘導加熱方式によっ
て、加熱、溶解せしめられ、そしてかかる先人材と共に
添加されているカーボン等の脱酸剤などによって、その
溶解と同時に、又はその溶解に後に、精錬が実施される
こととなる。 次いで、このように形成されたＮ　Ｉ　／’ａ？Ｊｊｊ
には、それに後人材として添加されるＴｉ、Ａｒ等の活
性元素のうち、Ｔｉ成分が、目的とするＮｉ基合金中に
導入されるべき量において一括して添加せしめられるこ
となく、それを複数回に分割して少量ずつ順次添加され
、以てかかるＴｉの熔解によって生じる反応熱の発生量
が抑制せしめられろようにされるのであり、これによっ
て最終的なＮｉ基合金溶湯の

〔０〕ピツクアツプにを効
果的に低減せしめ１１７たのてよ〕る。 ｌ「お、かかる本発明におけろＴ　ｉの分割添加の４’
−？、ＢとしてＵ）、添加される′１゛ｉの全体量を、
適宜のマ：す合で、また適宜の数に分割して順次添加せ
しめるようにずれはよく、それによって一括して全量が
添加される場合に比して、相対的に溶湯中の

〔０〕の増
加部を減少せしめ得るものであるが、本発明にあっては
、特に溶解ルツボのライニングからの

〔０〕ピツクアツ
プ量が、第２図に示されるように、′１゛ｊの添加量に
対して２次関数的に増大するところから、その１回あた
りの゛Ｉ″ｉ添加量の約３％見、下、好ましくは約２％
以下となるよ・うに分１：１１添加せしめることが望ま
しいのである。 それ故、例えば、Ｎ　ｉ　ＪＪ合全中に６％の１−　ｉ
を含有−（νしめる必要がある場合においては、その（
１％に相当する１゛ｉ量を４％と２％との割合に分割し
て添加ずろよりも、３％と３％に均等に二分割したり、
更には２％、２％、２％の３回に分りで分割添加する方
が望ましいのである。 尤も、先に述べたように、分割添加によって、熔？Ｅｉ
温度の」二昇、ひいては

〔０〕増加量が、一括添加の場
合に比して、相対的に低減されｐ、Ｉるものであるが、
その分割添加の分割の割合並びにその回数は、その作用
効果の程度の差として現れるに過ぎないものであって、
（ｉ’Ｊれにしても一括添加の場合に比して、分割添加
する場合には、それなりに何等かの効果が達成されるの
である。 そして、このように′ｒｉを分割添加して溶解せしめ、
また必要に応じてＡβ等他の必要なＩｉ性元素を添加せ
しめることにより、目的とする合金組成のＮｉ基台金溶
湯が得られるのであるが、かかるＮｉ基合金／８湯は、
本発明に従ってＴ：の分割添加に、Ｌっで／８）Ｗ反応
熱に基づくところの溶湯温度の上昇が抑制されているた
め、ルツボのライニング、特にＭｇＯライニングの解＾
１１による

〔０〕レベルの低い、清浄なン８湯となって
いるのであり、それ故そのような１ｆ１Ｆ浄な溶湯から
、［１的とするインゴット或いはメルティング・ストッ
クを鋳造する。とにより、その鋳造品の品質を著しく高
め得ることとなったのである。 り下、本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的に明
らかにするが、本発明がかかる実施例の記載によって、
何等の制約をも受けるものでないことは言うまでもない
ところである。なお、実施例中の白゛分率ｔよ仝べて重
量基準で示すものである。 実施例 ５０Ｋｇの真空誘導溶解炉を用いて、Ｎｉ−０，１％Ｃ
−１０％Ｃｒ−８％Ｃｏ−６％′丁”ｉ−４％Ａｆｆな
る合金組成のＴｉ含有Ｎｉ基合金のメルティング・スＩ
・ツクを製造するに際して、合金成分たる１゛）成分を
、Ｎｉ溶湯に対して、その全量を一括添加する方法と２
％ずつ３回に分し」゛ζ分割添加する方法とを採用して
、添力旧’／８１’ｌｔせしめ、その両者の場合の［０
）含量、さらにはガス含量の比較を行った。 先ず、ｌ８解炉内に載置されたＭｇＯライニング（Ｍ＋
ｚＯ＞９８％）の溶解ルツボ内に、先人材としてＣ，Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｃｒの所定量を投入して、５０１−ルの圧力
のＡｒ雰囲気下にて誘導加熱せしめるごとにより、それ
ら先人材を／８）質せしめ、溶湯を形成すると共に、脱
酸剤としてのＣの存在によって、該溶湯に真空精錬を実
施した。 次いで、かくして得られたＮｉ溶湯に後人相として所定
量のＴｉ、Ａｒを添加して、熔解せしめ再度真空精錬を
行って、所定の鋳型に鋳込み、目的とするメルティング
・スト・ツクを形成モしめ六二。 なお、後人４Ａのうち、Ｔ　ｉについては、全ｉｉｆ：
　　４ｉ！：添加する方法と、２％ずつ３回にわたって
添加する方法とを実施した。 ｉυられたメルティング・ス１〜・ツクのガス含有量を
測定し、その結果を下記第１表に示すが、かかる第１表
の結果から明らかなようＧこ、ｉ’　ｉ　（７）全量を
一括して添加する手法に対し、それを分割して添加せし
めた方が、

〔０〕の含有量レヘルが著しく低く、それ故
本７発明に従う分’＋’ｉ’ｌ添加手法の採用によって
、酸素量の低い、清？’ｆ−なｉｉ’（ｊ品質のイン〕
ｌ′ソト乃至ばメルティング・ストックが得ら＊１．六
−Ｑ）である。 第　　　１　　　表

【図面の簡単な説明】

第１図は′１゛ｊ又ｔｉΔρ添加に伴うＮｉ溶／７Ｂ、
の温度子弁７．す合を示オグラフであり、第２図は１゛
１又はΔｐ添加にイ′１′う鋳造品中の（０）増加量を
示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空誘導／８解炉を用いて、Ｔｉを含有するｌ”Ｊｉジ
   古金合金／８″ｊＡするにあたり、先ずＮｉを含む先人
   材を溶解せしめてその精錬を行った後、かかるＮ　！　
   ？ｌに対して、前記合金中に含有せしめられるべき所定
   量の］′ｊを分割して添加せしめ、熔箭″させるように
   したことを特徴とする′Ｉ″ｉ含有Ｎｉ基合金の／８製
   力法。　　　　　　　　　　　　　！