JPS5930443A - 加工硬化せる金属部材の鍛造またはプレス加工による製造法 - Google Patents

加工硬化せる金属部材の鍛造またはプレス加工による製造法

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JPS5930443A
JPS5930443A JP13108783A JP13108783A JPS5930443A JP S5930443 A JPS5930443 A JP S5930443A JP 13108783 A JP13108783 A JP 13108783A JP 13108783 A JP13108783 A JP 13108783A JP S5930443 A JPS5930443 A JP S5930443A
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JP
Japan
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forging
work
average
temperature
hardened metal
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JP13108783A
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English (en)
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ハンス・リイトシユタツト
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BBC Brown Boveri AG Germany
BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
Brown Boveri und Cie AG Germany
BBC Brown Boveri France SA
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Publication date
Application filed by Brown Boveri und Cie AG Germany, BBC Brown Boveri France SA filed Critical Brown Boveri und Cie AG Germany
Publication of JPS5930443A publication Critical patent/JPS5930443A/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K3/00Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like
    • B21K3/04Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like blades, e.g. for turbines; Upsetting of blade roots
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys

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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、特許請求の範囲第1項の上意概念による加工
硬化ぜる金属部材の製造法に関するその最適な機械的特
性、とくに、硬度および強度と1方で靭性とのおよび他
方で延性との適当な組合せが1回の加工硬−化操作によ
るだけで得られる材料がある。これに属するのが、特殊
な鉄−およびニッケル合金、殊にオーステナイト耐食鋼
の類およびこれらを使用せる材料である。
従来の方法において、所望の機械的特性を有する構造材
を製造するため、例えば鍛造素材を、差当り熱間加工の
、すなわち再結晶範囲を1廻る温度範囲内(オーステナ
イト鋼で950〜1150℃)で、常温のまたはわずか
に前加熱されたにすぎない金型中の多数の作業工程で鍛
造することにより近似的に所望の形状とした。
さらに部材に、広範囲に分配する゛°冷間加工(加工硬
化)操作”(Kaltverfer+r+ungs−o
peration)を高い温度で施こした。この高めら
れた作業温度は、所要の加工における流れ応力を低減さ
せるため選択された。この作業温度は、゛冷間硬化(歪
み硬化)効果” (Kal、th:mrtungs−e
ffekt )を得るため、再結晶化域−を下廻る必要
があった。一般にオーステナイト鋼で、温度が700〜
900℃の範囲内でありかつ変形率が10%程度および
それを1廻る。これにより強度値は、わずかでも増大す
ることがなくかつ大ていの用途で高い温度でも維持され
たままである(合金に応じ約800℃まで)。明白・に
このことは、耐食鋼の分野で進歩であった。それtem
perature  P /  M  5teel  
、   Material  sci、enceアンド
 エンジニャリング and engineering  第18巻、197
5年、マクネリー 第249〜254頁; V、J、McNeely 、 
D、T、スデンレス   スチールズ  シート  メ
タル  インダス)リ−,esta]n]、ess  
5teels  、  5heet  metal  
1ndustries、1972年1月号、第18〜2
5頁)。
′歪み硬化″を得るための鍛造および後プレス加工の常
法において、多数の金型およびプレスが必要である。被
加工材の操作が煩雑で時間がかかり、かつ最終製品は、
機械的特性に関し1=1的とする最適要望を必ずしも満
さない。
従って、前記合金を加工する際の安価でエネルギーおよ
び時間節減形の新たな方法が必要である。この場合、オ
ーステナイト鋼を使用することが多数の技術分野で殊に
重要である。
本発明の根底をなす課題は、最終製品としての加工硬化
せる部材を製造する際に鍛造素材から出発する製造工程
を、簡単化し、さらに経済的に構成しかつこの場合最適
な部材特性を得ることである。
この課題は、特許請求の範囲第1項の特徴部記載の方法
により解決される。
以下に、本発明を図面実施例につき詳説する第1図は、
熱機械のタービン羽根の製造に使用される鍛造素材(荒
地: VOrfOrm )の平面図である。この図面は
、プレス中で鍛造工程開始時の作業位置における被加工
材の見取図に相応する。この素材は、回転対称形であり
、かつ細長い円筒形の軸部および太い円錐形の脚部より
成る。鍛造操作の過稈で、長い軸部がら羽根プレー+y
が、脚部から羽根脚部が成形される。略図は、部材の普
通の大きさにほぼ相応するが、しかし原則として類似形
状の全ての寸法の羽根に適用可能である。
第2a図は、熱的、熱力学的および機械的処理よシ成操
作工程の種々の段階での部材の温度Tを時間tとの関連
において示す図表である。
この場合、曲線aは、部材の軸部ないしは羽根ブレード
に該当するLともに、曲線すは相応する脚部に該当する
。Cは金型温度である。mは炉中で行なわれる加熱工程
、nは炉および鍛造金型間の搬送工程、0は熱間−およ
び冷間加工の実際の成形工程、およびqは冷却工程(一
般に空気中で室温にまで)を表わす。AおよびBは、鍛
造素材の軸部ないしは脚部の炉中最終温度を表わす。C
およびDば、鍛造金型中での部組のiQb部および脚部
の初期温度、すなわち加工開始時の温度を表わすととも
に、EおよびFは、羽根ブレードないしは羽根脚部の、
鍛造−および冷間加工操作後に相応する最終温度を表わ
す。
第2b図は、第2a図による温度/時間図表の本発明に
おいて最も重要な部分を拡大せる尺度で表わす。とりわ
けこの場合、段階0(線分0−EおよびD−F)中で被
加工材温度の金型温度への同調を目標とすることは明白
である。
実施例・ (第1−図、第2a図および第2b図参照)第1図によ
る荒地形状を有する鍛造素材を、唯・の作業工程で熱間
で、高められた温度における加工硬化工程の同時実施下
にタービン羽根に加工した。この加工すべき部材け、材
t1記号X l 2CrNiWTi 1613を有する
オーステナイト耐食鋼より成りかつ以下の組成を有した
; a:o、08〜015% Sl:  最高0.8% Mn:  最高1.0% P ; 最高0.045% S : 最高0.03% Or:  15.5〜18% Nj:13.0〜16% Mo−最高0.5% W:2.5〜4.0  % Tj:  最低55<0%:最高10%鍛造素材の出発
材料は差当り溶融灼熱状態であった。この素材を、温度
1190℃を有する炉中へ装入しかつそこに420秒間
放置した(加熱工程m)。この時間の後に、部材の軸部
が平均温度950’CC点A)になるとともに、脚部の
それは725℃(点B)になった。次いて、この部材を
炉から取出しかつ鍛造プレスの金型中へ装入した。この
搬送工程は、実際の鍛造操作が開始されるまで合計30
秒続いた。この場合、軸部が850℃(点C)に、脚部
が695℃(点]) )に冷却した。ニッケルをベース
とする合金IN]、OOより成る金型を湿度800℃と
しておいた。このことが、本発明の場合はぼ再結晶温度
に相応する。次いでこの部材を、了均ラム速度6.5 
mm /秒でタービン羽根にプレスした。この場合、プ
レス工程開始時のラム速度はその終r時よりも大であっ
た。−・般に、この成形工程・0の第1の時間的区間が
成形(熱変形)に使用されるとともに、この工程の第2
の時間的区間でもっばら高温における加工硬化が行なわ
れた。ラムの全圧力は610QkN であった。合a1
3秒続いた全成形]:程の終r時に、羽根プレー12が
温度840℃(点E)、羽根脚部が温度725℃(点F
)となった。加工率が部材全体で等しくなるように注意
した。一般に、所望の機械的特性を得るため、゛゛加工
変形率″(Kaltverfestigungsにra
d )が10%を1廻る必要がある。プレス工程後に、
部材を金型から取出しかつ空気中で室温に冷却した。出
来」こった部材で測定し、引張り強さの比例増大率にほ
ぼ相応する硬度増大率は、溶融灼熱ぜる出発材本発明は
前記実施例に限定されない。−・般に、鉄−またはニッ
ケル合金が本発明による方法で所望の最終製品へ変換さ
れることができる。
このために殊に適当なのが、高度の加工硬化に適当な」
−ステナイト耐食鋼である。この場合、完全に再結晶さ
せるための再結晶温度が比較的高いので、この゛冷間硬
化′”(加工硬化)が高い温度で加工する場合でも生じ
ることに留意する必要がある。前記冷間硬化は、合金組
成、変形率および変形速度(相応する変形時間)に関連
する。一般にこれは、実験的に前試験により測定するこ
とができる。有利に、第1図と類似にCr/NjZW鋼
より成る鍛造素材は、脚部で初期?fu’を度700〜
800℃、軸部で初期温度850〜・950℃となる。
−・般に2つのダイス+1,17ハーフより成る金型を
、−・般に再結晶化温度(’J近にある温度700〜8
50℃に維持する1、イイ利に、成形]1−:程の第1
の時間的区間中で、1〜10秒間、平均ラム速度2〜2
0mm1秒で金型41旧の降伏点の最高75%の圧力下
にプレスする。その後に、第2の時間的区間中に、平均
ラノ・速度05〜5關/秒で金型材料の降伏点の最高8
5%の圧力下に後−ないしは仕上げプレスすることがで
きる。明白に、ラム速度はまた連続的にプレス工程中に
変更することができる。加工すべき部材の種々の部分で
所望の初期湿度を得るため、大ていの場合、適当な炉内
理工および相応する加熱時間をI−y、えかつ維持すれ
IJl−分である(実施例参照)。これに対し部材が極
めて曳雑な形状を有する場合、所望の温度分布が大てい
の場合誘導加熱装置で得られることができ、そのため出
力搬送および加熱時間が位置の関数で相応に制御される
該方法に適当なそれぞれの部材および、鍛11′/素利
のそれぞれの荒地に対し、1す結晶温LI3、金型温度
、゛′加工変形率″、加工速度、硬度−々いしは強度増
大率および初期温度が、部材の07置(幾何学的)との
関連において、1部分が実験的に測定され、]一部分が
モデルr−ii1+1を−ミースとして計算されること
ができる〜この方法で、硬度および引張り強さが部材全
体にわたり均質に約50%にまでの価だけ増大されるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明により製造される製品の1実施例であ
るタービン羽根の鍛造素材の構造奮略示する平面図、第
2a図は、第1図の鍛造素材におりる熱的−および機械
的処理中O滉度杆過を時間との間車において例示する図
表、および第2b図は、第2a図を部分的に拡大詳示す
る図表である。 ′、J)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 荒地として供給される鍛造素材を唯一の熱間作業
    工程で最終製品へ変換し、その場合筒1の作業段階で大
    体において成形を実施しかつ第2の作業段階で大体にお
    いて部材の加工硬化を実施し、その場合鍛造緊材をその
    幾何学的形状の種々の部分で位置の関数で異なる初期温
    度となしかつ、ダイス型として形成され前加熱および加
    熱された金型中で、歪み硬化度が部材全体にわたシはぼ
    同じ価になるように加工し、かつ最後にこの部材を室温
    に冷却することを特徴とする加工硬化せる金属部材の鍛
    造またはプレス加工による製造法。 2、部材が鉄−またはニッケル合金より成ることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の加工硬化せる金属部
    材の鍛造またはプレス加工による製造法。 3、部材が、強加工硬化性の耐食性オーステナイト鋼よ
    り成ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の加
    工硬化せる金属部材の鍛造またはプレス加工による製造
    法。 牛0種々の直径の回転対称形荒地としての鍛造素材をO
    r  / Ni  / W鋼から形成し、その脚部を平
    均初期温度700〜800℃およびその軸部を平均初期
    温度850〜950℃となしかつ、2つのダイス型ハー
    フより成り700〜850℃の温度に前加熱された熱金
    型中で、差当り1〜10秒の時間中に鍛造プレスの平均
    ラム速度2〜20闘/秒に相応に金型材料の降伏点の最
    高75%の平均圧力下にタービン羽根の粗形となしかつ
    同時に引続き平均ラム速度0.5〜5m/秒で金型材料
    の降伏点の最高85%の平均圧力下に最終形となし、か
    つ空気中で室温に冷却することを特徴とする特許請求の
    範囲第3項記載の加工硬化せる金属部材の鍛造またはプ
    レス加工による製造法。
JP13108783A 1982-07-22 1983-07-20 加工硬化せる金属部材の鍛造またはプレス加工による製造法 Pending JPS5930443A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
CH4473/825 1982-07-22
CH447382 1982-07-22

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JPS5930443A true JPS5930443A (ja) 1984-02-18

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ID=4276748

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JP13108783A Pending JPS5930443A (ja) 1982-07-22 1983-07-20 加工硬化せる金属部材の鍛造またはプレス加工による製造法

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EP (1) EP0101097B1 (ja)
JP (1) JPS5930443A (ja)
DE (1) DE3363150D1 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE3363150D1 (en) 1986-05-28
EP0101097A1 (de) 1984-02-22
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