JPS60211029A - 熱間加工性が優れたNi基超合金 - Google Patents

熱間加工性が優れたNi基超合金

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JPS60211029A
JPS60211029A JP6568984A JP6568984A JPS60211029A JP S60211029 A JPS60211029 A JP S60211029A JP 6568984 A JP6568984 A JP 6568984A JP 6568984 A JP6568984 A JP 6568984A JP S60211029 A JPS60211029 A JP S60211029A
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JP
Japan
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superalloy
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JP6568984A
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English (en)
Inventor
Yoshiki Kamemura
亀村 佳樹
Masayuki Tanimura
谷村 昌幸
Tatsuo Takaoka
達雄 高岡
Yoshikazu Ishizawa
石沢 嘉一
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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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】
・本発明は熱間加工性の優れたN1基超合金に関し、特
に、分塊圧延を行っても割れ疵の発生が適切に抑えられ
るNi基超合金を提供せんとするものである0 鋼塊からスラブ或はビレット等の圧延用素材を製造する
場合、一般に生型性に優れ九分塊圧延が行われるが、所
謂インプネル、ハステロイ等のN1基超合金の場合は難
加工性であるため上記分塊圧延によ〕大きな割れ疵が発
生し易く、このため;スト高となる鍛造法によりa造さ
れるのが通常である。一般にN1基超合金の熱間加工性
にはBが非常に有害であるとされておシ、ζOえめ従来
ではSを固定化する目的で硫化物形成元素を適量添加す
ることで熱間加工性を改善し、鍛造での割れ発生の低減
が図られている。籍に近年、精錬による脱硫技術の急速
な進歩によシ8の極低化が可能となっているが、このよ
りなS低減による熱間加工性改善効果には自ずと限度が
あシ、Sについての対策だけでは分塊圧延に適用し得る
だけの熱間加工性は到底期待し得ない。 本発明はこのような従来の問題に鑑みなされたもので、
熱間加工性に有害な8の極低化を図シ、しかもこのよう
な極低S領域において酸化吻形成元素の規制を行うこと
によシ、分塊圧延を可能ならしめるような熱間加工性を
付与することに成功したものである〇すなわち本発明の
基本的特徴とするところは、C:0.2%以上Mn:2
%以下、8:0.0018%以下、Nl:45〜80%
(内15%以下を同量のCoで置換可能) 、 Cr 
:13〜40To (内5嗟以下を同量のWて置換可能
)、Neo、02%以下を含有し、且つ81:2%以下
、AA:21以下、Ti:2%以下、 Zr : 0.
296以下、Ca:o、os−以下、B+g、051%
以下、Ce:0.01S1以下及びMg+0.08%以
下の1種又は2種以上、。 を含有し、残部鉄及び不可避不純物からなシ、前記各7
C素の含有量を下式を満足させるよう調整した点にある
。 ” J[O) = 6X%At+ 8X優Tl + 9
X%81 + 11!OX*Zr + 800x%B 
+ 1000XICa +1200 X%C* + 1
000 X 1Mg −1200X俤0−−2〜12 また他の基本的特徴とするところは、上記成分に加え、
Mo:171以下(内5チ以下を同量のWで置換可能)
、Cubas以下及びNb:496以下の1種又は2種
以上を含有せしめた点にある。 以下、本発明の成分の限定理由を説明するOCは、高温
強度を高める作用があるが、0.8憾を超えるとその変
形抵抗を高め、また炭化物を生じさせるため逆に熱間加
工性を阻害する・このため、Cは0.2チを上限とする
。 Mnは、脱酸又は脱硫のために添加されるが、2チを超
えると熱間加工性を阻害し、このため2俤を上限として
含有せしめられる。 8は、熱間加工性に有害な不純物元素であり、少ないほ
ど良好な熱間加工性を示す。しかし、Sの低下による熱
間加工性改善効果は0.001s%程[で飽和し、それ
以上Bを低下させてもセれに伴う顕著な効果は、みられ
ない口したがってS量はその上限を0.0018qbと
するO Ni a、本発明合金の主要成分であるe Nlが45
−未満の合金は本発明のようにΔ
〔0〕を調整するまで
もな(分塊圧延が可能である。 またNi基超合金では耐熱性、耐食性を付与するためC
rを2096近く含有する必要があn、t+、その他の
元素も含有させることからその上限を80チとする。な
お、COはNlと同様に耐熱性を向上させることから上
記N1の一部を同量のCoで置換することができる0但
しCoは高価であることから1596を上限として含有
せしめられるO Crはt耐熱性及び耐食性を付与させるために添加含有
させる元素であるが、131未満でF1目的とする効果
が得られず、また40チを超えて含有させるとオーステ
ナイト相が不安定とな多熱間加工性が悪化する。このた
めcr ハ13〜40%とするOなおWはCrと同様な
効果を有する金属でl)b、耐食性および耐熱性を向上
させる。したがってCFの一部を同量のWで置換するこ
とができる。但しWはCrに比し高価であることから、
5%を上限として含有せしめられるO Nは、不純物として合金中に含まれるが、0、02チを
超えて含有すると熱間加工性を阻害し、次に説明する酸
化物形成元素であるAA。 Ti等と結合して介在物を生成し清浄度を悪化させるも
のであシ、この九め0.02チ以下に抑えられるO At、Ti、81.Zr、Cm、B、Co、Mgの各元
素は、いずri酸化物形成元素であシ、脱酸剤として少
なくとも1種以上必要であるOこれらの元素は熱間加工
性に有害な不純物元素である酸素を固定化することによ
シ、熱間加工性を改善する効果を示す。しかし、これら
の元素もその含有量が過多になると逆に熱間加工性を悪
化させてしまう。81 、 At、 TI については
、これらをあるレベルを超えて添加すると変形抵抗が大
きく増加し、熱間加工性を損う。このためこれらの元素
は各々2チを上限として含有せしめられる。tたZ、 
、 Bは、その含有量が過多になると粒界に偏析する傾
向がみられ、これによ多熱間加工性が損われる。このた
めこf’Lもの元素は、 Zrが0.2チ。 Bが0.05%を各々上限として含有せしめられる。C
a 、 (4は、多量に含有させるとSと結合した残シ
がフリーの状態で鋼中に存在することになシ、この量が
過多になると熱間加工性を害する。このためこれらの元
素は、各々0、0596を上限として含有せしめられる
。さらにMgはこれを多量に添加するとMg−N1の低
融点共晶体を形成し、熱間加工性が劣化するものであシ
、このためMgは0.05チを上限として含有せしめる
ものである。 MO及びNbは、耐食性及び耐熱性を、またCu社耐食
性をそれぞれ向上させる元素であシ、本願鎖2の発明で
は上述した各成分に加え1種以上添加される。しかしこ
れらの元素のうち、まずMOは、これを多量に添加する
と変形抵抗を高め、オーステナイト相を不安定にして熱
間加工性を阻害する。なお、WはM。 と同様の効果を有する金属であることからM。 の一部を同量のWで置換することができるO但し、Wは
高価であるから5%を限度として含有せしめられる。 またCuは、これを多量に添加すると熱間加工性を阻害
し、このため396を上限として添加する。さらにNb
は、これを多量に6加すると炭化物及び金属間化合物を
生成し、熱間加工性を阻害するものであシ、このため4
チを上限として橋脚されるO なお、Pは通常不純物の量として許容されているo、 
o 3 %以下であれば何ら問題はないOさらに本発明
ではこのような各成分の規制に加え、極低S領域のもと
で、ht、’rl 、 81 。 Zr 、 B 、 Ca 、 Co 、 Mgの各酸化
物形成元素の量を鋼中酸素量りとの関係で次式の条件を
満たすように規制するものであり、これが本発明の大き
な特徴である。 Δ(0) −6X%At+ 8X%Ti + 9X96
81 + 120×%Zr + 800X%B + 1
000X%Ca +1200%Ce + 1000 X
%Mg −1200Xl0=−2〜 12 後述する実施例の説明からも明らかになるように、Δ〔
0〕が一2未満では酸化物形成元素の量が鋼中9量との
関係で相対的に不足し、熱間加工性状十分でない。逆に
Δ〔O〕が12を超えても熱間加工性は悪化する。この
理由は必ずしも明確ではないが、必要十分な酸化物形成
元素の量はあくまでも酸素量り との関係で決まるもの
であること、及び個々の元素の含有量それ自体がその個
々の上限値を超えなくとも、酸化物形成元素どうしの相
互作用による悪影響ができる等の原因であると考えられ
る〇 次に本発明の特徴を実施例を参照しつつ説明する。 N1基超合金の熱間加工性に関する報告は多く、そこで
はSが特に重要な因子として取9上けられている。この
よりな8に関して、硫化物形成元素を遍尚量添加しSを
固定化することによp熱間加工性を改善できることが経
験的に知らnておシ、轟然8自体を低減することによυ
熱間カロエ性を改善できることも知られている。近年、
精錬による脱硫技術の進歩は著しく、実操業において日
量を0.0015優以下に低減できる技術が確立し、こ
れによって極低S量による熱間加工性の改善がある程度
図られている。しかし、このよりな8低減による熱間加
工性改善の効果は上記0.0015係程度で飽和し、さ
らに硫化物形成元素を添加しても、これ以上の改善効果
は期待できない。そして本発明者等の検討によれば、こ
のようなSの極低化の対策だけでは安定して割れ疵の少
ない分塊圧延の夾施は極めて困難であることが判明した
0そこで本発明者等は、80次に重要な不可避不純物と
考えられる酸素Jに注目した@一般的に酸素も熱間加工
性を阻害すると考えられているが、熱間加工性に及ぼす
酸化物形成元素の影響は硫化物形成元素はど明確でない
◎この原因は従来、極低Sの溶解原料の入手が難しく、
熱間加工性に関するほとんどの研究が8を0.001!
1以上含有した成分においてなされたものであシ、この
ためSの影響によって00影I#が明瞭にならなかった
ことにあるものと考えられる0本発明者勢は0.001
5%以下の極低Sレベルで酸化物形成元素の影響を検討
したものであシ、これによって極低8の領域では鋼中酸
素量が熱間加工性を大きく支配していることを確認でき
たものである。その検討結果を第1表及び第1図に示す
が、これらから0.0015%以下の極低S領域では、
酸化物形成元素の影響が明瞭に現われ、 Δ[0] = 6 X%AA+ 8XIT1 + ex
181 + 120X%Zr + 800X%B + 
1000X%Ca +1200 X96Ce + 10
001Mg −1200X%0=−2〜 12 の式で熱間加工性を計測でき、 AA、Ti、81゜Z
r 、 Ca 、 II 、 C@ 、 Mgの最適添
加量の範囲ヲ求めることができることが判る@ここで1
000°0での破断回転数(ねじシ試験)が7回以上の
材料ならば分塊圧延が可能であることが鮭験上判ってお
ル、第1図から、ノ(0) ニー4〜11.8≦0.0
01B Ls(D条件を満足すル成分であれば分塊圧延
が可能であることが判る・これに対し、上記条件のいず
れか一方を欠いても分流圧延の適用が困難であることが
判る。 以上述べた本発明によれば、従来のN1基超合金ではめ
得ない優れた熱間加工性を有するもので#)シ、このた
め材料に割4疵等の発生を生ずることなく分塊圧延を行
うこと−71でき、ビレット、スラブ等の生産性と経済
性を大きく向上せしめることかでiの関係を示すもので
ある。 疑 特許出願人 日本鋼管株式会社 発 明 者 亀 村 佳 樹 間 谷 村 A φ 同 高 岡 違 給 量 石 沢 嘉 − 代理人弁理士 吉 原 省 三 Δ[01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) C:0.2%以下、Mn:1%以下、S:0.
    0015%以下、Nl:415〜80チ(内15俤以下
    を同量のCoで置換可能)、Cr:13〜40%(内s
    s以下を同量のWで置換可能)、N:0.021以下を
    含有し、且つ81 : 296以下、AA:2チ以下、
    Tl:2%以下、 Zr : 0.2%以下、Ca:0
    .0!!96以下。 n:o、osチ以下、C・:0.05%以下及びMg:
    0.os*以下の1種又は2種以上を含有し、残部鉄及
    び不可避不純物からな夛、前記各元素の含有量を下式を
    満足させるよう調整してなる熱間加工性が優れたNt基
    超超合金 Δ(03= 6 XチAA+8X%Tl+9Xチ81+
    120 X%Zr + 800 X%B + 10.0
    0.;%C@+ 1200 X%Ce + 101)O
    X%Mg−1200xチ0=−2〜12
  2. (2) C:0.21以下、hln:2%以下、S:0
    .0011S%以下、Nl:4S 〜80%(内15チ
    以下を同量のCoで置換可能) a Cr ”13〜4
    0チ(内6優以下を同量のWで置換可能)、N:0.0
    21以下ttffL、且つ81 : 2係以下、At:
    2%以下、Tf2優以下、 Zr : 0.29b J
    J、下a Ca ; 0.06 %以下。 B:O,(1596以下、(!e:0.05%以下及び
    Mg:o、oa%以下の1種又は2種以上g M□ +
    17%以下(内5優以下を同量のWで置換可能)、Cu
    ba%以下及びNb : 4俤以下の1櫨又は2種以上
    を6含有し、残部鉄及び不可避不純物からな)、前記各
    元素の含有量を下式を満足させるよう調整してなる熱間
    加工性が優れたN1基超合金O j[0] = 6X%At+ 8X饅Ti + 9X俤
    81 +120 XqbZr + 800 X%B +
     100OX%Ca + 12008%Ce + 10
    00X96M1000X96俤9;−2〜12
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110142711A1 (en) * 2008-08-20 2011-06-16 National University Corporation Hokkaido University Oxide-dispersion-strengthened alloy
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