JPS60100642A - 高近性高温高強度コバルト基合金の製造法 - Google Patents
高近性高温高強度コバルト基合金の製造法Info
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- JPS60100642A JPS60100642A JP20745083A JP20745083A JPS60100642A JP S60100642 A JPS60100642 A JP S60100642A JP 20745083 A JP20745083 A JP 20745083A JP 20745083 A JP20745083 A JP 20745083A JP S60100642 A JPS60100642 A JP S60100642A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は新規な高延性コバルト基合金に関する。
Ｃｒを多量に含有し、炭化物によって強化したコバルト
基合金は耐食性が優れ、高温強度にも優れるために、高
温構造材料として用いられている。
基合金は耐食性が優れ、高温強度にも優れるために、高
温構造材料として用いられている。
このように、ＣｒとＣはコバルト基合金の耐食性の向上
及び強度向上に大いに役立っている合金元素であるが、
同時にｃｒ、！：ｃは共晶炭化物を凝固時に生成する。
及び強度向上に大いに役立っている合金元素であるが、
同時にｃｒ、！：ｃは共晶炭化物を凝固時に生成する。
この共晶炭化物はその形状からクラック等の発生及び進
展場所となり、さらに鋭角的放射的に分布するために延
性や靭性、さらに熱疲労等の性質を極めて低下させる主
役となっている。さらにこの共晶炭化物は凝固時に生成
するため以後の熱処理等で消滅させることができず、熱
力学的にも極めて安定な相であるため有害とわか沙なが
らも本質的に消滅させることができないという欠点があ
った。
展場所となり、さらに鋭角的放射的に分布するために延
性や靭性、さらに熱疲労等の性質を極めて低下させる主
役となっている。さらにこの共晶炭化物は凝固時に生成
するため以後の熱処理等で消滅させることができず、熱
力学的にも極めて安定な相であるため有害とわか沙なが
らも本質的に消滅させることができないという欠点があ
った。
〔発明の目的〕 ′
本発明の目的は、高延性を有するコバルト基合金を提供
するにある。
するにある。
本発明は、平衡状態でかつ室温で共晶炭化物を含む合金
組成とし、好ましくは重量で００．１５〜１％及びＣｒ
１５〜４０％を含み、４０チ以上のＣＯからなる合金中
に、実質的に共晶炭化物を含有せず、かつ第２次デンド
ライトアーム間隔が１０μｍ以下であること’に％徴と
するコバルト基合金にある。Ｃは高強度、溶接性の点及
び脆化の点から０．１５〜１％が好ましい。特に、０．
２〜０．４チが好ましい。Ｃｒは高耐食性及び高靭性の
点から１５〜４０％が好ましい。Ｗ及びＭｏは炭化物の
粗大化防止、高温クリープ強度向上のために含有させる
ことが好ましい。Ｗ、Ｍｏの過剰の含有はそれらを主成
分とする脆性相の形成の点から３〜１５％が好ましい。
組成とし、好ましくは重量で００．１５〜１％及びＣｒ
１５〜４０％を含み、４０チ以上のＣＯからなる合金中
に、実質的に共晶炭化物を含有せず、かつ第２次デンド
ライトアーム間隔が１０μｍ以下であること’に％徴と
するコバルト基合金にある。Ｃは高強度、溶接性の点及
び脆化の点から０．１５〜１％が好ましい。特に、０．
２〜０．４チが好ましい。Ｃｒは高耐食性及び高靭性の
点から１５〜４０％が好ましい。Ｗ及びＭｏは炭化物の
粗大化防止、高温クリープ強度向上のために含有させる
ことが好ましい。Ｗ、Ｍｏの過剰の含有はそれらを主成
分とする脆性相の形成の点から３〜１５％が好ましい。
Ｂは、その微量含有させることＫよって結晶粒界構造を
延性構造にかえ、材料の靭性向上に役立ち、１％以下が
好ましく、特に０．００１〜０．１％が好ましい。Ｎｉ
は材料強度の向上に有用であり、高靭性の点から２０チ
以下が好ましい。Ｎｂ、Ｚｒ、 Ｔａは微細な二次炭化
物を形成し材料強度を向上させるものであり、１チ以下
が好ましい。特に、０．１〜０．８％が好ましい。これ
らは単独よりも２種又は３種が好ましい。
延性構造にかえ、材料の靭性向上に役立ち、１％以下が
好ましく、特に０．００１〜０．１％が好ましい。Ｎｉ
は材料強度の向上に有用であり、高靭性の点から２０チ
以下が好ましい。Ｎｂ、Ｚｒ、 Ｔａは微細な二次炭化
物を形成し材料強度を向上させるものであり、１チ以下
が好ましい。特に、０．１〜０．８％が好ましい。これ
らは単独よりも２種又は３種が好ましい。
Ｔｉ、Ａｔは含有Ｎｉと結合して材料強度を向上させる
元素であり、３％以下が好ましい。特に、Ｔｉは微細な
炭化物を形成させるので、０．１〜０．８％が好ましい
。ＣＯは固溶強化のために４０チ以上が好ましく、特に
６０％以上が好ましい。
元素であり、３％以下が好ましい。特に、Ｔｉは微細な
炭化物を形成させるので、０．１〜０．８％が好ましい
。ＣＯは固溶強化のために４０チ以上が好ましく、特に
６０％以上が好ましい。
特に、Ｔｉ十Ｎｂ、Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｚｒ、 Ｔｔ十Ｔａ、
Ｔｉ＋Ｔａ＋Ｚｒの組合セカ好’ｔ Ｌ、イ。
Ｔｉ＋Ｔａ＋Ｚｒの組合セカ好’ｔ Ｌ、イ。
本発明合金は、第２次デンドライトアーム間隔が１０μ
ｍ以下であり、これにより、靭性の高いものが得られる
。特に、１μｍが好ましい。
ｍ以下であり、これにより、靭性の高いものが得られる
。特に、１μｍが好ましい。
本発明合金は、更に時効処理によって結晶粒界に炭化物
が析出したものが好ましい。炭化物は捌会０．２μｍ以
下が好ましく、特に、０，０５μｍ以下が好ましい。
が析出したものが好ましい。炭化物は捌会０．２μｍ以
下が好ましく、特に、０，０５μｍ以下が好ましい。
表は代表的なコバルト基合金の例を示し、本発明合金に
該当するものである。
該当するものである。
本発明では従来技術の問題点を解決し、上記の目的を達
成するために、従来技術の合金組成をかえないで耐穴性
及び高温強度を保証し、同時に合金を溶湯から急冷凝固
させることにより有害な共晶炭化物の生成を本質的に防
止する方法を考えた。
成するために、従来技術の合金組成をかえないで耐穴性
及び高温強度を保証し、同時に合金を溶湯から急冷凝固
させることにより有害な共晶炭化物の生成を本質的に防
止する方法を考えた。
この方法により、凝固時に共晶炭化物の生成が本質的に
防止でき、さらに凝固時に共晶炭化物が生成しなければ
以後にいかなる熱処理をしても共晶炭化物が生成しない
ため、機械的性質の大幅なる改善が可能となる。
防止でき、さらに凝固時に共晶炭化物が生成しなければ
以後にいかなる熱処理をしても共晶炭化物が生成しない
ため、機械的性質の大幅なる改善が可能となる。
本発明合金は時効しても、共晶炭化物の生成、成長は認
められなかった。なお、時効することにより凝固組織の
改質、安定化及び析出強度が得られ、更に脆さが改善さ
れる。時効温度は６００〜１ｏｏｏｔ：’が好ましい。
められなかった。なお、時効することにより凝固組織の
改質、安定化及び析出強度が得られ、更に脆さが改善さ
れる。時効温度は６００〜１ｏｏｏｔ：’が好ましい。
本発明合金は、好ましくは重量でＣ００１〜１％及びＣ
ｒ１５〜４０％を含み、４０％以上のＣ。
ｒ１５〜４０％を含み、４０％以上のＣ。
を有する合金の溶湯を、凝固までの冷却速度を１０”Ｋ
／秒以上とすることによって得られる。
／秒以上とすることによって得られる。
本発明合金は、溶湯から凝固までの冷却速度を太きくし
て共晶炭化物を生成させないようにすることになる。そ
のことから、高速回転するロール。
て共晶炭化物を生成させないようにすることになる。そ
のことから、高速回転するロール。
表面に注湯するロール法以外にも発明合金を得ることが
できる。例えば、金属粉末を作製するとき、溶湯を液体
中に噴霧し、急冷して作製するが、それを用いて焼結さ
せれば共晶炭化物の生成を防止して延性の高い焼結体を
製造することができる。
できる。例えば、金属粉末を作製するとき、溶湯を液体
中に噴霧し、急冷して作製するが、それを用いて焼結さ
せれば共晶炭化物の生成を防止して延性の高い焼結体を
製造することができる。
特に、溶湯から凝固するまでの冷却速度を１０４’に７
秒以上にすることが好ましく、それにより第２次デンド
ライトアーム間隔が１μｍ以下のものが得られる。
秒以上にすることが好ましく、それにより第２次デンド
ライトアーム間隔が１μｍ以下のものが得られる。
第２表は本発明合金の供試材の化学組成（重量％）を示
すものである。表に示す合金は１５００Ｃの溶湯を、回
転するロール間に直接注湯し、凝固させ、厚さ１００μ
ｍの薄帯からなるものである。
すものである。表に示す合金は１５００Ｃの溶湯を、回
転するロール間に直接注湯し、凝固させ、厚さ１００μ
ｍの薄帯からなるものである。
この場合の溶湯の冷却速度として溶湯から凝固するまで
の速度は５Ｘ１０４〜５Ｘ１０”Ｋ／秒であった。
の速度は５Ｘ１０４〜５Ｘ１０”Ｋ／秒であった。
第 ２ 表
第１図は、注湯凝固させたままのコバルト基合金の透過
電子顕微鏡写真である。図に示すように、本発明のコバ
ルト基合金には共晶炭化物は認められなかった。
電子顕微鏡写真である。図に示すように、本発明のコバ
ルト基合金には共晶炭化物は認められなかった。
第２図は、本発明のコバルト基合金′！１ｌ−６ｏＯｃ
で１時間時効した透過電子顕微鏡組織である。粒界の３
重点を中心に黒色の小さな析出物が析出しはじめている
。これは分析の結果、Ｃｒ２３Ｃ６であることが判明し
たが、時効析出によって表れたものであシ形状も丸く共
晶炭化物ではない。
で１時間時効した透過電子顕微鏡組織である。粒界の３
重点を中心に黒色の小さな析出物が析出しはじめている
。これは分析の結果、Ｃｒ２３Ｃ６であることが判明し
たが、時効析出によって表れたものであシ形状も丸く共
晶炭化物ではない。
第３図に本発明のコバルト基合金を１ｏｏｏｃで１時間
時効した透過電子顕微鏡組織である。第２図中に存在し
たＣｒ２３Ｃ８は大きく成長しているがその形状は塊状
であシ共晶炭化物のような複雑で鋭角的な形状ではない
。
時効した透過電子顕微鏡組織である。第２図中に存在し
たＣｒ２３Ｃ８は大きく成長しているがその形状は塊状
であシ共晶炭化物のような複雑で鋭角的な形状ではない
。
以上のように本発明合金では、製造時、及び熱処理１時
効処理後においても鋭角的な形状を有する共晶炭化物を
もつもの、あるいは粒界に沿ってのびた炭化物は実質的
に存在しないことは明らかである。
効処理後においても鋭角的な形状を有する共晶炭化物を
もつもの、あるいは粒界に沿ってのびた炭化物は実質的
に存在しないことは明らかである。
第４図は、通常の溶解・鋳造された従来技術による第２
表に示す組成とほぼ同じコバルト基合金の顕微鏡写真で
ある。図に示す如く、ゆっくり冷却凝固した合金には粒
界に共晶炭化物の生成が認められる。
表に示す組成とほぼ同じコバルト基合金の顕微鏡写真で
ある。図に示す如く、ゆっくり冷却凝固した合金には粒
界に共晶炭化物の生成が認められる。
本発明法によって鋳造したままの合金の第２次デンドラ
イトアーム間隔は約０．６μｍである。そのＳＥＭＵ察
像を第５図に示す。なお、この第２次デンドライトアー
ム間隔から溶湯から凝固するまでの冷却速度が予測でき
るが、本発明の場合は、５ Ｘ ］、 ０’ 〜５ Ｘ
１０’ ｘ／ｓｅｃテあった。冷却速度が早い場合そ
の結晶粒は細かくなる傾向があるが、本発明合金も結晶
粒が約１〜５μｍと細かくなっている。しかしながら、
この結晶粒は以後の熱処理によって粗大化させることが
可能であるので高温部材としての使用には問題がない。
イトアーム間隔は約０．６μｍである。そのＳＥＭＵ察
像を第５図に示す。なお、この第２次デンドライトアー
ム間隔から溶湯から凝固するまでの冷却速度が予測でき
るが、本発明の場合は、５ Ｘ ］、 ０’ 〜５ Ｘ
１０’ ｘ／ｓｅｃテあった。冷却速度が早い場合そ
の結晶粒は細かくなる傾向があるが、本発明合金も結晶
粒が約１〜５μｍと細かくなっている。しかしながら、
この結晶粒は以後の熱処理によって粗大化させることが
可能であるので高温部材としての使用には問題がない。
それよシも結晶粒の細かいものを製造できることにょシ
組織の均一化をはかれる長所が大きい。さらに、従来技
術合金では鍛造不可の鋳造合金であるが、その場合必然
的に含有される鋳造欠陥にょシ機械的性質が劣化する。
組織の均一化をはかれる長所が大きい。さらに、従来技
術合金では鍛造不可の鋳造合金であるが、その場合必然
的に含有される鋳造欠陥にょシ機械的性質が劣化する。
しかし、本発明合金では、結晶粒が利かいため、鋳造欠
陥がきわめて少なくなり、機械的性質の劣化がない。さ
らに、結晶粒が細かいことから、鍛造も可能になるとい
う長所がある。
陥がきわめて少なくなり、機械的性質の劣化がない。さ
らに、結晶粒が細かいことから、鍛造も可能になるとい
う長所がある。
第６図は鋳造のままの本発明合金及び従来合金の各温度
での引張強さを示す線図である。
での引張強さを示す線図である。
図より明らかなように本発明合金は従来合金に比較し、
各温度でいずれも約２倍の引張強さを有する。
各温度でいずれも約２倍の引張強さを有する。
第７図は同じく引張伸び率を示す線図である。
図に示す如く、本発明合金は明らかに従来合金より各温
度でいずれも約２倍の引張伸び率を有する優れた延性を
示すことがわかる。
度でいずれも約２倍の引張伸び率を有する優れた延性を
示すことがわかる。
従来合金の共晶炭化物を有するコバルト基合金では熱疲
労でクラックが入る場合、その発生及び進展はいずれも
共晶炭化物がその媒体あるいは発生場所となる。なお、
従来合金では熱疲労割れが顕微鏡組織により確認された
。共晶炭化物にワレが発生していた。それに対して、本
発明合金では共晶炭化物が存在せず、熱疲労による割れ
発生場所及び進展場所が本質的に少なくなっておシ、そ
の結果として、割れの発生は認められず、耐熱疲労性が
優れていることが認められた。
労でクラックが入る場合、その発生及び進展はいずれも
共晶炭化物がその媒体あるいは発生場所となる。なお、
従来合金では熱疲労割れが顕微鏡組織により確認された
。共晶炭化物にワレが発生していた。それに対して、本
発明合金では共晶炭化物が存在せず、熱疲労による割れ
発生場所及び進展場所が本質的に少なくなっておシ、そ
の結果として、割れの発生は認められず、耐熱疲労性が
優れていることが認められた。
本発明によれば、共晶炭化物を実質的に含まないので、
高靭性を有するコバルト基合金を得ることができる。
高靭性を有するコバルト基合金を得ることができる。
第１図は本発明合金の断面の金属組織を示す透過電子顕
微鏡写真、第２図は本発明合金の６００Ｃで１時間時効
したものの断面の金属組織を示す透過電子顕微鏡写真、
第３図は本発明合金の１００００で１時間時効したもの
の断面の金属組織を示す透過電子顕微鏡写真、第４図は
従来合金の断面の金属組織を示す顕微鏡写真、第５図は
本発明合金の第２次デンドライトアーム間隔を示す断面
の金属組織を示す電子顕微鏡写真、第６図及び第７図は
本発明及び従来コバルト基合金の引張強さ及び伸び率を
示す線図である。 特許出願人 工業技術院長 川田裕部 も ５ 口 不 ６Ｉ２１ う置方（°Ｃ） 第 ゴ 図 ｐ７ ＳＯｏ ６００ ７θθ θ００ ｑＯｏ ｙｏ
θ０うｌん（°Ｃ） 第１頁の続き ＠発明者 出口 和夫 ＠発明者三浦 裕二 日立市幸町３丁目１番１号 株式会社日立製作所日立研
究所内 日立市幸町３丁目１番１号 株式会社日立製作所日立研
究所内
微鏡写真、第２図は本発明合金の６００Ｃで１時間時効
したものの断面の金属組織を示す透過電子顕微鏡写真、
第３図は本発明合金の１００００で１時間時効したもの
の断面の金属組織を示す透過電子顕微鏡写真、第４図は
従来合金の断面の金属組織を示す顕微鏡写真、第５図は
本発明合金の第２次デンドライトアーム間隔を示す断面
の金属組織を示す電子顕微鏡写真、第６図及び第７図は
本発明及び従来コバルト基合金の引張強さ及び伸び率を
示す線図である。 特許出願人 工業技術院長 川田裕部 も ５ 口 不 ６Ｉ２１ う置方（°Ｃ） 第 ゴ 図 ｐ７ ＳＯｏ ６００ ７θθ θ００ ｑＯｏ ｙｏ
θ０うｌん（°Ｃ） 第１頁の続き ＠発明者 出口 和夫 ＠発明者三浦 裕二 日立市幸町３丁目１番１号 株式会社日立製作所日立研
究所内 日立市幸町３丁目１番１号 株式会社日立製作所日立研
究所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、平衡状態で室温で共晶炭化物を含む合金組成ヲ有ス
るコバルト基合金において、該合金は共晶炭化物を実質
的に有せず、かつ第２次デンドライトアーム間隔が１０
μｍ以下であることを特徴とする高延性コバルト基合金
。 ２、前記コバルト基合金は、重量で、Ｃｒ１５〜４０チ
、Ｃ０，１５〜１％含み、４０％以上のｃ。 からなる特許請求の範囲第１項に記載の高延性コバルト
基合金。 ３、前記コバルト基合金は溶湯から凝固するまでの冷却
速度を１（１”Ｋ／秒以上である特許請求の範囲第１項
又は第２項に記載の高延性コバルト基合金。 ４、前記コバルト基合金は、重量で００．１５〜１チ、
Ｃｒ１５〜４０％、Ｗ及びＭＯの１種又は両者３〜１５
％、３１％以下、Ｎｉｏ〜２０％、ＮｂＯ〜１．０％、
ＺｒＯ〜１．０％、ＴａＯ〜１．０チ、Ｔｉｏ〜３％、
Ａ４０〜３％、ＣＯ４０％以上である特許請求の範囲第
１項〜第３項のいずれかに記載の高延性コバルト基合金
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20745083A JPS60100642A (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | 高近性高温高強度コバルト基合金の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20745083A JPS60100642A (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | 高近性高温高強度コバルト基合金の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60100642A true JPS60100642A (ja) | 1985-06-04 |
| JPS6146529B2 JPS6146529B2 (ja) | 1986-10-15 |
Family
ID=16539969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20745083A Granted JPS60100642A (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | 高近性高温高強度コバルト基合金の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60100642A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110006467A1 (en) * | 2009-07-13 | 2011-01-13 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Disc spring and process of manufacturing the same |
| WO2020144924A1 (ja) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 流体接触部材及び流体接触部材の製造方法 |
| CN111918976A (zh) * | 2019-03-07 | 2020-11-10 | 三菱动力株式会社 | 钴基合金制造物 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51147425A (en) * | 1975-06-03 | 1976-12-17 | Cabot Corp | Novel manufactured articles |
-
1983
- 1983-11-07 JP JP20745083A patent/JPS60100642A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51147425A (en) * | 1975-06-03 | 1976-12-17 | Cabot Corp | Novel manufactured articles |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110006467A1 (en) * | 2009-07-13 | 2011-01-13 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Disc spring and process of manufacturing the same |
| US8530779B2 (en) * | 2009-07-13 | 2013-09-10 | Chuo Hatsujo Kabushiki Kaisha | Disc spring and process of manufacturing the same |
| WO2020144924A1 (ja) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 流体接触部材及び流体接触部材の製造方法 |
| JP2020111768A (ja) * | 2019-01-08 | 2020-07-27 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 流体接触部材及び流体接触部材の製造方法 |
| US11946554B2 (en) | 2019-01-08 | 2024-04-02 | Hitachi-Ge Nuclear Energy, Ltd. | Fluid contact member and method of manufacturing fluid contact member |
| CN111918976A (zh) * | 2019-03-07 | 2020-11-10 | 三菱动力株式会社 | 钴基合金制造物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6146529B2 (ja) | 1986-10-15 |
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