JPS6075564A - 高温熱処理用モリブデン治具の製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発８ＩＩは高温強度に優れた高温熱処理用モリブデ
ン治具の製造方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般罠高温熱処理、用モリブデン治共には、−次男結晶
温度が高く、再結晶後の強度が高いＡ／＝、Ｓｔ、にの
一種又は二種以上が含１れたドープモリブデン材料が使
用されている。

このドープモリブデン材料からなる高温熱処理用モリブ
デン治具の製造方法は、従来第１図に示した方法、すな
わち焼結インゴットに熱間加工を施こすことによってモ
リブデン板を得る。その後加工の壕まの板あるいは一次
再結晶温度以下、通常は８００℃〜１２００℃での歪取
り焼鈍を施こした板に二次成形加工を施こして高温熱処
理用モリブデン治具とし、使用に供している。

しかし、上記の従来の加工法で得られたモリブデン材料
で製造された高温熱処理用治具に、その使用温度がモリ
ブデン材料の一次あるいは二次再結晶温度以下の場合に
は使用中の熱疲労やクリープ現象によって変形すること
が少ないが、その使用温度がモリブデン材料の二次再結
晶温度以下ヒの場合には使用中の熱疲労やクリープ現象
によって大きく変形し、特に寸法精度全必要とする高温
構造部材に使用する場合に問題が多い。

たとえば、酸化物や炭化物などの化合物１８００℃前後
の温度で焼結する自動化ラインで使用される焼結ボート
や焼結晶積載板など高温熱処理用モリブデン治具では、
モリブデン材料の変形が大きくなると焼結部品の転落が
起ったり、極端な場合には隣り同志のモリブデン板が接
触してしまい焼結部品を積載できなくなり、使用に劇え
られなくなってしまう。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来の製
造方法による欠点を解消するための高温強度に優れた高
温熱処理用モリブデンボートの製造方法を提供すること
を目的とする。

〔発明の概要〕

本発明に係る高温熱処理モリブデンボートの製造方法は
Ａｔ、Ｓ　ｉ　、　Ｋの一種又は二種以上を重量％で０
．００５〜０．７５％含んだドープモリブデン材料全具
備した高温熱処理用モリブデン冶具を製造する工程にお
いて、室温からサブグレインの発生する二次再結晶温度
未満までの温度範囲にて加工を加え（以下冷間加工と記
す）加工率で８５〜９６優の減面加工する第一の工程と
、第一の工程による加工のまま、あるいは第一の工程後
に一次再結晶温度以下の温度でひずみ取り焼鈍を行なっ
た後、熱処理用ボートに成形加工する第二の工程と、成
形加工抜に再結晶粒の成長する二次再結晶温度より１０
０℃高い温度から２２００℃までの温度範囲にて加熱処
理を行なう第三の工程とを施すことを特徴としている。

本発明に係る高温熱処理用モリブデン冶具の製造方法を
第２図に従って説明する。

本発明に係るドープモリブデンを構成材料とする高温熱
処理用モリブデン冶具の製造方法はＡｔ。

Ｓｔ、にの一種又は二種以上が重量％でｏ、ｏｏｓ〜０
．７５チ、望ましくは合計量が０，０１〜０．５％含ま
れたドープモリブデン焼結体を鍛造、圧延などの冷間加
工により冷間加工率８５〜９６チまでの加工を施こし、
所定の板厚のモリブデン板とする。

第一の工程と、第一の工程による加工のまま、あるいは
第一の工程後に一次再結晶温度以下の温度でひずみ取り
焼鈍を行なった後、熱処理用ボートに成形加工する第二
の工程と、その後、限定した温度範囲で加熱処理を行な
う第三の工程を施こすことによって高温熱処理用治具の
構成材料であるモリブデン板の二次再結晶粒の形状を長
さ−と幅（Ｗ）の比（Ｌ／Ｗ）で５〜３０ｉ長く大きく
成長させることによって、高温下の使用でも変形あるい
は割れの少ない高温熱処理用モリブデン冶具が得られる
ことを究明してなされたものである。

ここで、本発明に係る高温熱処理用治具の構成材料であ
るドープモリブデン材料の組成範囲について説明すると
、Ａｔ、Ｓｉ、Ｋｉｊ加工後の加熱処理により整列した
微小ドーグ孔を生成させ、この微小ドープ孔の効果によ
って二次再結晶粒を細長く大きく成長させるに必要な組
成範囲となる。この童が少なすぎると、その効果が小さ
く、第二工程波の加熱処理によっても二次再結晶粒が亀
甲状の等軸結晶粒となり、一方、量が多すぎると上述の
微小ドープ孔を必要以上に大きく、かつ多量に生成させ
るため、局部的に二次再結晶粒が亀甲状の等軸結晶粒と
なることや、ドープ孔の集合および異常成長の起ること
による欠陥穴の生成することとなるため、高温下で使用
する高温熱処理用モリブデン冶具として使用した場合、
粒界すベクに伴なう異常変形や粒界割れおよび欠陥穴を
起点とする粒内割れを容易にさせる。したがって、この
組成範囲で使用するのが、好ましい。

次に、本発明に係る高温熱処理用ボートの構成材料であ
るドープモリブデン板の限定した冷間加工率について説
明すると、８５〜９６チの加工率は加工後の加熱処理に
よって二次再結晶粒を細長く大きく成長させるに必要な
加工率範囲である。

冷間加工率が少なすぎると、充分に加工繊維組織の発達
を行なわせることができず、加工後の限定した温度範囲
での加熱処理によっても二次再結晶粒が亀甲状の等軸結
晶粒（Ｌ　／Ｗ）が５未満となるため、高温下で使用す
る高温熱処理用モリブデン冶具として使用した場合、粒
界すべりに伴なう異常変形や粒界割れを容易にさせる また、この冷間加工率が９６％を越えると、加工後の限
定した温度範囲での加熱処理によって二次再結晶粒のＬ
／Ｍが３０を越えることとなり、二次再結晶粒の長手方
向に平行な強さと長手方向に直角な（幅方向）強さとの
差が大きくなり、極端な場合には幅方向強さが長手方向
に平行な強さの１７２　以下になるため、高温下で使用
する高温熱処理用モリブデン冶具として使用した場合、
結晶粒の幅方向での大きな曲がり変形や粒界割れを容易
にさせる。したがって、冷間加工率は８５〜９６％、と
した。

さらに、第三工程の加熱処理温度範囲について説明する
と、第二工程を経た後の第三工程の加熱処理は、８５〜
９６チの加工率まで冷間加工を施こし、充分に加工繊維
組織を発達させた高温熱処理用モリブデン冶具の構成材
料であるドープモリブデン板の二次再結晶粒をＬ／Ｗで
５〜３０と細長く、大きくジグザグに結合した状態にす
るための加熱処理温度で、高温下で優れた熱疲労強度や
クリープ強度を兼備させるに必要な温度範囲となる。こ
の加熱処理温度が低すぎると、二次再結晶粒の成長を充
分に行なわせることができないため、高温下で使用中に
不安定な結晶粒成長が起り、熱疲労強度やクリープ強度
のバラツキを生じさせ、一方、温度が高すぎると、細長
く、大きくジグザグに成長した二次再結晶粒が過大に成
長し、等軸結晶粒と同様になるとともに、前述の微小ド
ープ孔の異常成長や集合が起り、大きな欠陥穴となるた
め、高温下で使用する高温熱処理用モリブデン冶具とし
て使用した場合、粒界すべりに伴なう異常変形や粒界割
れを容易にさせたり、欠陥穴を起点とする粒内割れを容
易にさせる。したがって、この温度範囲で使用すると良
い。

ここで、第１の工程の前に、加工率で４５チ以上の減面
加工を行ない二次再結晶温度よ！１１２００℃〜８００
℃高い温度で加熱処理し、二次再結晶粒を均一に生成さ
せる工程（以下、予備工程と称す）を設けた理由につい
て説明する。

第１乃至第３の工程の目的は、長大結晶を形成させるこ
とである。それに対して、予備工程の目的は、二次再結
晶粒を均一に生成させることである。つまり、第１及び
第２の工程の加工は部分ごとに、被加工材に異なる歪を
与え、その為異なる大きさの長大結晶を形成させやすく
、高温強度にバラツキの有るモリブデン材が製造される
場合がおった０そこで、第１の工程の前に予備工程を設
けることにより、長大再結晶粒を比較的均一に生成させ
やすく、バラツキが少ないドープモリブデン材を提供す
る。予備工程の加熱温度に関して、その温度が低すぎる
と効果が少なく、一方、温度が高すぎると、二次再結晶
粒が粗大になってしまうので、二次再結晶温度エリ２０
０℃〜８００℃高い温度範囲が好筐しい。したがって、
第１の工程の前に予備工程を設けることにより、本発明
の目的を、エリ一層有効に達成できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、高温熱処理用モリ
ブデン冶具の構成材料である。ドープモリブデン材料を
、限定した加工率で冷間加工し、加工の筐まあるいは二
次再結晶温度以下でのひずみ取焼鈍を行なった後、高温
熱処理用冶具に成形その後限定した熱処理温度範囲での
加熱処理を施こすことにより、ドープモリブデン材料の
熱疲労強度およびクリープ強度を高めることが出来る。

このため高温下で使用される高温熱処理用モリブデン冶
具の破壊寿命を大幅に伸ばし、かつ長時間安定状態で使
用でき、セラミック焼成炉や高温熱処理炉などの運転効
率と信頼性を大幅に向上できる効果がある〇 さらに、本発明に係る高温熱処理用モリブデン冶具を使
用することによって、希少金属を有効に活用できること
と、なり、工業上類る有用である。

〔発明の実施例〕

本発明の高温熱処理用モリブデン冶具の製造方法は、重
量％でＡｔＯ，０２％、ＳｉＯ，２％、ＫＯ，０８％と
なるようにＡｔ、Ｓｉ、Ｋを溶液ドープした平均粒径２
〜５μのドープモリブデン粉末を２　ｔｏｎ／−の圧力
でプレス成形した後、水素炉中で１８３０℃Ｘ　９　Ｈ
ｒの条件で焼結し、焼結体とした。

この焼結体を１１００℃〜１４００℃の温度範囲で鍛造
と、その後３００℃〜１１００℃の温度範囲で圧延によ
り、冷間加工率が６０チ、８５優９５チ、９８チになる
ように加工率を調整して板厚が２ｍのドープモリブデン
板を得た。

次に、上記加工率の板厚２■のドープモリブデン板から
１００ｗＸ　１００ｍの角形素材を各々２枚切り出し、
角形板素材のドープモリブデン材料の二次再結晶温度（
１６５０℃）より６００℃低い１０５０℃でのひずみ取
り焼鈍を施こした。

その後、上記角形板素材の４隅で、端部から５閣の位置
に、直径３關の穴加工を施こした。

次に穴加工後の角形板素材に２０００℃×２時間の加熱
処理を施こした後、加工率が同じ角形板（２）２枚を４
隅でモリブデン支持棒（３）で支持、第３図に示す高温
熱処理用モリブデン冶具（１）に組立てた０ なお、上記４種の冷間加工率の角形板素材に２０００℃
×２時間の加熱処理を施こした後、圧延方向に直角な端
面の二次再結晶粒形状を測定したところＬ／Ｗは冷間加
工率６０チのものが１．８５チのものが８．９５チのも
のが２６．９８チのものが１０５であった。

この第３図に示した高温熱処理用モリブデン冶具（１）
の角形板（２）の中央部に重量１却のＷ円板（４）を載
せ１■、１８００℃のＨ２気流中に１０Ｈｒ投入と室温
ＩＨｒ放置との加熱、冷却サイクルを１０回繰返し、２
回ごとの角形板（２）の４隅に対する反り量（Ｍ１１Ｍ
２）を測定、（Ｍｔ　＋Ｍ２　）　／　２を平均反り量
（Ｍ）とした。

この結果を第４図に示す。

第４図より明らかなように、本発明に係る高温熱処理用
モリブデン冶具の製造方法によって得られた冷間加工率
が８５俤、９５チの本発明例６．７の高温熱処理用モリ
ブデン冶具に、比較例５．８に示した冷間加工率が６０
％、９８％のドープモリブデン板より得た高温熱処理用
モリブデンボートに比較して平均反り量が約１／４　か
ら約１／８　と大幅に少なく、優れた耐熱疲労性や耐ク
リープ性など優れた高温強度を持つことが確認できた。

次に前記の実施例で示した焼結インボラトラ１１００℃
〜１４００℃の温度範囲で加工率が７０％まで熱間鍛造
した後、２０００℃×１時間の二次再結晶粒均一化処理
を行なった（予備工程）。

続いて二次再結晶粒均一化処理を施こしたモリブデン合
金素材を１１００℃〜１４００℃の温度範囲で鍛造と、
その後３００℃〜１１００℃の温度範囲で圧延により、
冷間加工率が９５チの板厚２、０　ｍｓのモリブデン合
金板を得た。

上記モリブデン合金板から１００ａａＸ　１００＋ｗの
角形板素材を２枚切り出し、その後、角形板素材の４隅
で端部から５Ｍの位置に直径３鳩の穴加工を施こした。

次に穴加工後の角形板素材に２０００℃Ｘ２時間の加熱
処理を施こした後、第３図に示す高温熱処理用モリブデ
ン冶具（１）に組立てた。なお、上記の予備工程を含む
モリブデン合金板から加工された角形板素材に２０００
℃×２時間の加熱処理を施こした後、圧延方向に直角な
端面の二次再結晶粒形状を測定したところＬ／Ｗは２６
であった。

この第３図に示した高温熱処理用モリブデン冶具（１）
の角形板（２）の中央部に重量１却のＷ円板（４）　ｔ
−載せたまま、１８００℃のＨ２気流中に１０Ｈｒ投入
と室温ＩＨｒ放置との加熱、冷却サイクルを１０回繰返
し、２回ごとの角形板（２）の４隅に対する反り量（Ｍ
１１Ｍ２）を測定、（Ｍ１＋Ｍ２）／２を平均反り量（
Ｍ）とし友。

この結果を第４図中に本発明例９として示す〇第４図よ
り明らかなように本発明例９の高温熱処理用モリブデン
冶具に本発明例７の高温熱処理用モリブデン冶具よりも
平均返り量が小さく、その変化も安全（７ていることか
ら本発明の効果がモリブデン合金板の加工工程中に予備
工程を設けることにより本発明の目的を、より一層有効
に達成できることが確認できた。

これらの結果は、本発明に係る高温熱処理用モリブデン
ボートの製造方法において、冷間加工率で８５〜９６％
の鍛造又は圧延加工し、加工後に再結晶温度以下でのひ
ずみ取焼鈍を行なった後、高温熱処理用ボートに成形、
その後二次再結晶温度よりも１００℃高い温度から２２
００℃までの温度範囲にて加熱処理したことにより再結
晶粒がＬ／Ｗで５〜３０と細長く大きくジグザグに結合
した状態になったためであり、さらに、二次再結晶温度
よりも充分高い温度での加熱処理を行なうことにより本
発明のモリブデン板の高温下での使用中の金属組織の安
定度が増したためとである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高温熱処理用モリブデン冶具の製造方法
を説明する加工工程図、 第２図は本発明の高温熱処理用モリブデン冶具の製造方
法を説明する加工工程図、 第３図は高温熱処理用モリブデン冶具の概略図、第４図
は加熱、冷却試験後の反り量の測定結果である。 １は高温熱処理用モリブデン冶具、 ２けモリブデン製角形板、 ５は加工率６０％の比較例のデータ、 ６は加工率８５チの本発明のデータ、 ７は加工率９６％の本発明のデータ、 ８は加工率９８％の比較例のデータ、 ９は加工工程中に予備工程を設けた加工率９５チの本発
明のデータである。 代理人弁理士　則近憲佑（ほか１名） 第　１　図 第２図 ゛第３図 第　４　図 ＠逼り惜更　（回） 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８年特願第１７９１３８号 ２、発明の名称 高温熱処理用モリブデン治具の製造方法３、補正をする
者 事件との関係　特許出願人 （３０７）　東京芝浦電気株式会社 ４、代理人 〒１００ 東京都千代田区内幸町１−１−６ 東京芝浦電気株式会社東京事務所内 昭和５９年１月３１日（発送日） 以　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ａｔ、Ｓｔ、にの一種又は二種以上が含まれたド
   ープモリブデン材料を具備する高温熱処理用モリブデン
   冶具を製造する工程において、室温からサブグレインが
   発生する一次再結晶温度未満までの温度範囲にて加工率
   で８５〜９６チの減面加工する第一の工程と、第一の工
   程による加工のままあるいは第一の工程後に一次再結晶
   温度以下の温度でひずみ取り焼鈍を行なった後、熱処理
   用冶具に成形加工する第二の工程と、成形加工後に再結
   晶粒の成長する二次再結晶温度より１ｏｏ℃高い温度か
   ら２２００’Ｃまでの温度範囲にて加熱処理を行なう第
   三の工程とを持つことを特徴とする高温強度に優れた高
   温熱処理用モリブデン冶具の製造方法。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の高温熱処理用モリ
   ブデン冶具を構成するモリブデン材料の二次再結晶粒形
   状が長さくＬ）と幅（Ｗ）の比（Ｌ　／Ｗ）で５〜３０
   である特許請求の範囲第１項に記載の高温熱処理用モリ
   ブデン治具の製造方法。 （３）第１の工程の前に、加工率で４５％以上の減面加
   工を行ない、二次再結晶温度より２００℃〜８００℃高
   い温度で加熱処理をし、再結晶粒を均一に生成させる工
   程を有する特許請求の範囲第１項乃至第２項に記載の高
   温熱処理用モリブデン治具の製造方法。