JPS61153254A - ニツケル基合金およびその製造方法 - 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〕 本発明は、疲労強度の良好なニッケル基合金及びその製
造方法に関する。

（発明の技術的背景とその問題点〕 最近、半永久的なエネルギー源として、高速増殖炉が注
目されている。この炉は軽水炉とは異なり、その熱媒体
として金属液体ナトリウムが用いられ、炉心付近では、
６００℃程度と高く、父、その構造上振動が大きく、そ
こに使用される材料には厳しい特性が要求された。そこ
でこの種の炉材として、８ＵＳ３１６鋼が用いられてい
るが、耐熱性の点及び耐疲労特性の点で、十分とは言え
なかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、 （１）耐熱性が良好で　かつ （２）疲労強度が大きい 合金を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明者らは、ニッケル基合金を鋭意研究した結果、ク
ロム−鉄−モリブデン−ニツケル系合金が耐熱性を有し
、かつその結晶粒度が小さくなるにつねて、疲労強度が
向上することを見い出した。不発明はこの知見にノルづ
いて、なさねたものである。

即ち、本発明は、クロム−鉄−モリブデン−ニツケル系
合金（以下Ｃｒ−Ｆｅ−ＭＯ−Ｎｉ系合金と称す。）に
おいて、納品粒度がＪＩ８　　ＧＯ５５１の粒度番号で
７番以−ヒ好ましくは８番以上、更に好ましくは９番以
上であるニッケル基合金を提供する。

このことにより、耐熱性が良好でかつ疲労強度が良好な
合金が得られる。

即ち、ストレスラプチャー特性として１８時間以上、更
には２３時間以上が得られ、父、高温（６５０℃）引張
り強度として９０　ｋｙ　ｆ／−以上、更には１００ｋ
ｐｆ／−以上が得られ、父、疲労強度として６０ｋｙｆ
／−以上、四には６５ｋｇｆ／ｍｍ２以上の特性が得ら
れる。

この種のニッケル基合金としては、重儀％にて、Ｃｒ　
：　１５〜２５％、Ｆｅ：９〜２６％、Ｍｏ：２〜４％
及び残部が実質的にＮｉよりなる合金が望ましい。

ここでＣｒは、耐酸化性及び耐応力腐食割ね性を向上さ
せる為に必要であるが、Ｃｒが多すぎると、可鍛性を低
下させ、一方少なすぎると、その効果が減少中る。

［、たがって、その範囲としては、１５〜２５％、更に
は１７〜２３％が好ましい。

父Ｆｅは、８５０〜９２５℃の温度範囲に問 て、金属り化合物を生成し、延性に寄与し、疲労破壊に
対して有効であるが、Ｆｅが多−針ざると、耐熱性を低
下させ、一方少なすぎると、その効果が減少する。

したがって、その範囲としては、９〜２６％更には１１
〜２４％、更には１５〜２２％が好ましい。

ＭＯは、耐熱性を同上させる元素であるがＭｏが多すぎ
ると、加工性を低下させ、結晶粒を細粒化させにくくす
る。−万、少なすぎると耐熱性の点で効果が得にくい。

したがって、その範囲としては、２〜４％更には、２．
５〜３．５％が好ましい。

Ｍｏと同様Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａも加工性を低下させ、合金
を細粒化させにくくする元素であるが、一方、１ｌＩｒ
Ｉ熱性を向上させる効果を有する。

したがって、これらの点からＴｉとしては、０．４〜２
．０％、更には０．７〜１．５％、Ｎｂ及びＴａとして
は、合計で４〜６％、更には４．５〜５．５％が好まし
い。

又、脱酸側として、Ａｌが０．１〜１．０％。

Ｍｎが０．５％以下、Ｓｉが０．５％以下含有されても
良く、父、不純物として、Ｂ・Ｃｕ・８、Ｐ、Ｙ、Ｍｇ
及びＣ等が０．５％以下含有されても良く、父、耐熱性
の向上の点からＣＯが１％以下含有されても良い。

以上述べたＣｒ−Ｆｅ−Ｍｏ−Ｎｉ系合金の製造方法に
ついて述べる。

先ず、素材合金を溶解してインゴットとし次にこのイン
ゴットを鍛造し、鍛造ビレット全作り、その後熱間加工
を施す。その際、その加工の最終温度は、８５０℃以下
にされるのが良い。その後溶体化処理を施こすが、この
溶体化処理では、熱間加工後の被加工材をすぐ９４０〜
９７０℃に保だねた炉に投入しその温度範囲で所定の時
間（被加工材１インチにつき１０〜６０分）保ち、その
後急冷する。更にその後時効処理を施こすことにより、
　て上記結晶粒度の合金が得ら負る。

以上述べた条件について更に詳細に述べると熱間加工の
最終温度は、８５０℃以下が必要であるが、８００℃以
下であると、更に好ましい。

父、溶体化の際の温度範囲は、９４０〜９７０℃である
が、９４５〜９６５℃であると、更に好ましい。父、時
効処理では２段の時効が好１しく、その温度範囲は、第
１段目が６００〜７５０℃、第２段目が５５０〜６５０
℃であるのが好ましい。

とコロテ、上記Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ又は、’ｒａが含有さ
れたＮｉ基合金及び板厚が厚いＮｉ基合金は、その結晶
粒が細粒化されにくい。

しかし、本発明の製造方法ケ用いることにより、比較的
容易に細粒化できる。

例えば、ＭＯが２〜４重蟻％　Ｉｌｌ　ｉが０．４〜２
．０重量％、Ｎｂ及び’ｒａが０．４〜２．０重鎖％含
有さねていても、７番以上の結晶粒径が得られやすく、
板厚に関しても、例えば１５−以上更には２０謹以−ヒ
の板厚の合金部材でも、７番以上の細粒が得らねやすい
。

〔発明の実施例〕

本発明の合金の成分として、Ｃ，、Ｆｅ。

Ｍｏ、ＮｉのほかＴ　ｉ、Ｎｂ、Ｔａ、ＡＪ・Ｍｎ、８
　ｉ、ｃ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕ、Ｂを選び、Ｃｒ（１９，２２
ｗｔ％）、Ｆｅ（２０ｗｔ％）、Ｍｏ　（２，５，３，
０ｗｔ％）の組成を変化させて第１表の合金を得た。

なふ・その除用いた製造条件を第２表に記載した。

この合金から試験片をつくり、この合金のストレスラプ
チャー特性、６５０℃での高温引張り強度及び６００℃
での疲労強度を測定し、その結果を第２表に併記した。

尚、本発明の実施例の比較合金は、８Ｕ８３１６を用い
た。

上記測定方法の詳細を下記に示す。

ラプチャー試験は６５０℃の温度で７０．３ｋｇの引張
り応力で破断する迄の時間を測定したものであり、高温
引張り試験は、６５０℃で測定した引張り測定をしたも
のであり、高温疲労試験は、６００℃で試験片に種々の
応力を加え、１００００　ｒｐｍで回転させ、破断した
時の回数を求め、１０８時の疲労寿命を求めたものであ
る。

第２表から明らかな如く、本発明の実施例は、従来から
使用されている８Ｕ８３１６（比較例）よりラプチャー
特性、高温引張り強度及び疲労強度のすべての点で優れ
ており原子炉材、特に高速増殖炉材として適している。

父、板厚が２ｏｍの本発明のＮｉ基合金を製造し・たが
、結晶粒度番号が８番の合金が得られた。

以　　下　　余　　白 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明は、結晶粒度がＪＩＳ　　Ｇ
Ｏ５５１の粒１ｗ番号で７番以上であるクロム−鉄−モ
リブデンーニッケル系合金ヲ用いることにより、耐熱性
が良好でかつ耐疲労強度が大きい合金全提供できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、クロム−鉄−モリブデン−ニツケル系合金において
   、結晶粒度がＪＩＳ　Ｇ０５５１の粒度番号で７番以上
   であるニツケル基合金。 ２、ニツケル基合金は、重量％にてクロム：１５〜２５
   ％、鉄：９〜２６％、モリブデン：２〜４％および残部
   が実質的にニツケルである特許請求の範囲第１項に記載
   のニツケル基合金。 ３、ニツケル基合金は、チタンを０．４〜２．０％含有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第２項
   に記載のニツケル基合金。 ４、ニツケル基合金は、ニオブ及びタンタルを４〜６％
   含有することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ３項に記載のニツケル基合金。 ５、ニツケル基合金は、６００℃で６０ｋｇｆ／ｍｍ＾
   ２以上の疲労強度を有する特許請求の範囲第１項乃至第
   ４項に記載のニツケル基合金。 ６、ニツケル基合金は、１８時間以上のラプチャー特性
   を有する特許請求の範囲第１項乃至第５項に記載のニツ
   ケル基合金。 ７、ニツケル基合金は、６５０℃で９０ｋｇｆ／ｍｍ＾
   ２以上の高温引張り強度を有する特許請求の範囲第１項
   乃至第６項に記載のニツケル基合金。 ８、ニツケル基合金は、１５ｍｍ以上の厚さを有する特
   許請求の範囲第１項乃至第７項に記載のニツケル基合金
   。 ９、クロム−鉄−モリブデン−ニツケル系合金を溶解し
   、鍛造し、その後熱間加工を施し、更に溶体化処理した
   後急冷し、時効処理を施すニツケル基合金の製造方法で
   あって、熱間加工の最終温度が８５０℃以下であり、溶
   体化開始温度が９４０〜９７０℃の範囲であることを特
   徴とするニツケル基合金の製造方法。