JPS6132380B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、高降伏強度耐食ニツケル−クロム−
モリブデン合金と該合金を製造する方法に関し、
さらに詳しく言えば、規則化反応を行なうよう時
効処理することにより得られた高降伏強度と併せ
て良好な展性を有する合金に関する。 尚、本明細書に於いて言及される“規則化反
応”（ordering reaction）とは、規則−不規則変
態（order−disorder transformation）−即ち、
固溶体の結晶に於いて溶媒原子と溶質原子の配列
がでたらめな状態から規則正しい配列へと転移す
る場合の変態−と同様に原子が規則的に配列する
ようになる反応を意味する。時に、“規則化反応
によつて得られる組織”とは、上記反応によつて
得られ従つて所謂規則格子（superrlattice）−即
ち、異種原子が相互に関して規則正しい配列にな
つた時に固溶体中に存在する結晶構造−を有する
結晶から成る組織を意味する。 展性が損なわれていない高降伏強度耐食材料が
要求される場合が少なくない。たとえば、遠心機
のシヤフトや船舶用シヤフト、推進シヤフト、そ
のほか耐食性雰囲気の中で低い温度と中間温度で
荷重をうけるいろいろな部品は、大きい降伏強度
と良好な展性を必要とする。 本発明者は、炭素含有量が低い特定のニツケル
−クロム−モリブデン合金が規則化反応を生ずる
べく481℃より592℃の範囲で時効処理することに
より展性にさしたる影響を及ぼすことなく意外な
ほど高い引張強度を得ることができることを発見
した。この温度レベルより低い領域あるいはこれ
より高い領域で時効処理しても、降伏強度にはき
わだつた影響はみられない。耐食性は、これと同
じ時効処理をうけてもさしたる影響をうけない。
規則化反応は、481℃から592℃までの範囲内の温
度で約50時間のところで初めて行なわれるものと
考えられる。 かくて、本発明者はここに、強靭な高強度耐食
合金を提供するため、良好な展性を有する高強度
金属材料を製造する方法であつて、 (イ) 重量で、13〜18％のクロムと、13〜18％のモ
リブデンと、0.01％以下の炭素と、６％以下の
鉄と、2.50％以下のコバルトと、４％以下のタ
ングステンと、0.5％以下のアルミニウムと、
１％以下のマンガンと、０・５％以下の珪素
と、残部のニツケル及び付随的不純物とから本
質的に成る組成を有する金属材料の本体を作る
工程と、 (ロ) 前記組成に於いて規則化反応を生ずるべく前
記本体を481〜592℃（900〜1100〓）の範囲の
温度で時効する工程とを含する方法を提供しよ
うとするものである。時効処理は、50時間より
8000時間までの時間にわたつて537℃で行なわ
れるのが好ましい。 尚、上記各合金元素の含有量が上記の値に限
定されるのは下記の理由によるからである。即
ち、クロムについては13％以下では十分な耐食
性及び耐酸化性が得られず、一方18％以上では
合金の展性が低下してしまう。また、モリブデ
ンについては13％以下では合金内の望ましい
NiMoCr合金素地の含有量が低くなつてしま
い、18％以上では高価になるだけでそれに見合
う特性の向上が得られない。0.01％以上の炭素
は望ましくない炭化物の生成を導くので好まし
くない。６％以上の鉄は高温特性を弱める作用
をするので好ましくない。2.5％以上のコバル
ト、４％以上のタングステン、0.5％以上のア
ルミニウム、１％以上のマンガン及び0.5％以
上の珪素は合金の特性の向上を伴わずにコスト
高になるだけである。コバルトの添加は高温硬
度を与えるのに役立つ。鉄の添加は他の特性の
低下を伴わずにコストを低減する効果を有す
る。タングステンはマトリツクスの強度を高
め、アルミニウムは脱酸剤としてて作用し、マ
ンガンは硫黄含有量をコントロールする作用を
有し、珪素は鋳造工程の改善に役立つ。 上述の一般的な説明では本発明の特定の目的と
特長を説明した。本発明のその他の目的と特長
は、以下の説明より理解していただけよう。 本発明の範囲にあるいくつかの合金組成が溶解
され、鋳造され、プレートに加工された。一群の
12.7mm×12.7mmのサンプルがそれぞれ、いろいろ
な時間と温度と物理的な特性について時効処理さ
れた。 これらの合金の組成は、第１表に掲げられてい
る通りである。

【表】

【表】 サンプルは、応力のない状態で静止空気の中で
1000時間と4000時間と8000時間にわたつて時効処
理された。しかるのち、12.7mm×12.7mmの試料は
それぞれ、標準試験片の寸法に切断された。時効
の前の焼鈍状態における合金の物理的な特性（３
回の試験の平均値）は、第２表に示されている通
りである。

【表】 微少 少
合金３の時効後の室温における特性（３回の試
験の平均値）は、次の第３表に示されている通り
である。

【表】 合金２の時効後の室温における特性（３回の試
験の平均値）は、次の第４表に示されている通り
である。

【表】

【表】 合金１の時効後の室温強度（３回の試験の平均
値）は、次の第５表に記載されている通りであ
る。

【表】 合金３のプレートを8000時間時効処理したあと
の降伏強度の値が、第１図にプロツトされてお
り、時効処理されたものの伸び対焼鈍されたもの
の伸びの比が、第２図にプロツトされている。同
様に、合金２を8000時間時効処理したあとの降伏
強度の値が、第３図にプロツトされており、時効
処理されたものの伸び対焼鈍されたものの伸びの
比ば、第４図にプロツトされている。最後に、合
金１のプレートの降伏強度の値が、第５図に示さ
れており、一方、時効処理されたものの伸び対焼
鈍されたものの伸びの比が第６図に示されてい
る。第３表と第４表と第５表と第１図より第６図
までにもとづくデーターは、482℃より593℃の温
度範囲で時効処理したとき降伏強度が顕著に増加
するにかかわらず、展性の大幅な劣下がみられな
いことを示すものである。 合金２のプレートは、焼鈍された状態と時効処
理された状態で耐食速度試験〔ストライヒヤー・
テスト（ASTM G28−72に規定される“硫酸−
硫酸第二鉄耐食試験”）〕に付された。その結果を
まとめたものが第６表である。 第 ６ 表 試験片 腐食速度 合金２−圧延された状態 3.25mm／年 合金２−538℃で8000時間時効処理された状態
5.38mm／年 高温度におけるニツケル−クロム−モリブデン
合金の強度が増加するというこの発見の妥当性を
さらに調べるためと、8000時間より短い時効時間
を選ぶことの効果が経済的に可能であるかどうか
を調べるため、538℃で１時間（168時間）だけ時
効処理された合金２について一連の引張時間が行
なわれた。これらの試験の結果は、一般の標準圧
延焼鈍条件（1054℃で15分間焼鈍、急速空気冷
却）で試験された同じ合金２についての比較デー
ターといつしよに第７表に示されている。これら
のデーターは、168時間程度の短い時効処理によ
つて得られる強度の増加が高温度でも保持されて
いることを示すとともに、本発明が、周囲温度よ
り高い状態で使用される部品に経済的に適用する
ことができることを示している。これらの結果
は、約50時間の時効処理が規則化反応の有効度に
影響を及ぼすものであることを示唆するものであ
る。

【表】 上述のごとく、本発明の好適した実施態様を説
明したが、本発明は、特許請求の範囲内であれば
他の態様で実施してさしつかえないことはいうま
でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る第３の合金組成につい
て降伏強度対時効温度の関係を図解したグラフ。
第２図は、第１図の組成について伸び対時効時間
の関係を示したグラフ。第３図は、本発明に係る
第２の合金組成について降伏強度対時効時間の関
係を示したグラフ。第４図は、第３図の組成につ
いて伸び対時効時間の関係を示したグラフ。第５
図は、本発明に係る第１の合金組成について降伏
強度対時効時間の関係を示したグラフ。第６図
は、第５図の組成について伸び対時効時間の関係
を示したグラフ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 良好な展性を有する高降伏強度耐食Ni−Cr
   −Mo合金を製造する方法であつて、 (イ) 重量で、13〜18％のクロムと、13〜18％のモ
   リブデンと、0.01％以下の炭素と、６％以下の
   鉄と、2.50％以下のコバルトと、４％以下のタ
   ングステンと、0.5％以下のアルミニウムと、
   １％以下のマンガンと、0.5％以下の珪素と、
   残部のニツケル及び付随的不純物とから本質的
   に成る組成を有する金属材料の本体を作る工程
   と、 (ロ) 前記組成に於いて規則化反応を生ずるべく前
   記本体を481〜592℃（900〜1100〓）の範囲の
   温度で時効する工程と、 を包含する方法。 ２ 良好な展性を有する高降伏強度耐食Ni−Cr
   −Mo合金であつて、重量で、13〜18％のクロム
   と、13〜18％のモリブデンと、0.01％以下の炭素
   と、６％以下の鉄と、2.50％以下のコバルトと、
   ４％以下のタングステンと、0.5％以下のアルミ
   ニウムと、１％以下のマンガンと、0.5％以下の
   珪素と、残部のニツケル及び付随的不純物とから
   本質的に成り、規則化反応によつて得られる組織
   を有していることを特徴とする合金。