JPS62130252A - ニツケル基超合金 - Google Patents
ニツケル基超合金Info
- Publication number
- JPS62130252A JPS62130252A JP61281618A JP28161886A JPS62130252A JP S62130252 A JPS62130252 A JP S62130252A JP 61281618 A JP61281618 A JP 61281618A JP 28161886 A JP28161886 A JP 28161886A JP S62130252 A JPS62130252 A JP S62130252A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grain boundaries
- content
- cracks
- affected zone
- niobium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/055—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明はイン:1t−(International
N1ckel Co。
N1ckel Co。
Inc、)の製品であるニッケル基超合金1ncone
t(登録商標)718の組成を該合金が良好に溶接され
得るよう修正することに係る。
t(登録商標)718の組成を該合金が良好に溶接され
得るよう修正することに係る。
従来の技術
Ineonel 718は1960年代に開発されたニ
ッケル基超合金であり、特にガスタービンエンジンに適
用されている。この合金の公称組成は5゜12%Nb及
びTa、、19%Cr、52.5%Ni、3.05%M
o、0.9%Ti 、0.6%A1、残部Feである。
ッケル基超合金であり、特にガスタービンエンジンに適
用されている。この合金の公称組成は5゜12%Nb及
びTa、、19%Cr、52.5%Ni、3.05%M
o、0.9%Ti 、0.6%A1、残部Feである。
更にSiについては最大限0.3%、Cについては最大
限0.8%、Sについては最大限0.015%、Mnに
ついては最大限0.3596の如く、成る種の不純物元
素については制限が課せられる。Inconel 71
8は特に約538〜816℃(1000〜1500下)
の温度範囲に於て何月な中程度の強度を何する材料であ
り、米国特許第3,046,1.08号の対象である。
限0.8%、Sについては最大限0.015%、Mnに
ついては最大限0.3596の如く、成る種の不純物元
素については制限が課せられる。Inconel 71
8は特に約538〜816℃(1000〜1500下)
の温度範囲に於て何月な中程度の強度を何する材料であ
り、米国特許第3,046,1.08号の対象である。
従来よりこの合金は、湾曲され又は他の態様にて有用な
形状に成形される鍛造された形態にて、また形状が鋳造
により形成される鋳造された形態にて使用されている。
形状に成形される鍛造された形態にて、また形状が鋳造
により形成される鋳造された形態にて使用されている。
鍛造された形態及び鋳造された形態の何れに於ても、複
雑な形状及び厳格な寸法公差は機械加工によって達成さ
れる。
雑な形状及び厳格な寸法公差は機械加工によって達成さ
れる。
現代のガスタービンエンジンは従来のガスタービンエン
ジンに比して遥かに1夏雑な形状の部品を含んでいる。
ジンに比して遥かに1夏雑な形状の部品を含んでいる。
更に従来のエンジンに於ては鋳造品に過剰の材料が存在
していても許されたが、現代・のエンジンに於てはその
m;を低減することが強く要請されているので、全ての
過剰な材料を除去することが必要とされている。また鋳
造技術も進歩しており、複雑な形状の部品をほぼ最終形
状、即ち正味の形状に鋳造することができ、これにより
殆ど仕上加工を必要としない。また使用温度及び受ける
応力が従来より増大しており、これによりより一層強力
な飼料の必要性が増大している。
していても許されたが、現代・のエンジンに於てはその
m;を低減することが強く要請されているので、全ての
過剰な材料を除去することが必要とされている。また鋳
造技術も進歩しており、複雑な形状の部品をほぼ最終形
状、即ち正味の形状に鋳造することができ、これにより
殆ど仕上加工を必要としない。また使用温度及び受ける
応力が従来より増大しており、これによりより一層強力
な飼料の必要性が増大している。
これらの点から、ガスタービンエンジンの設計者はIn
concl 718の如き組成物の複雑な鋳造品を使用
することを摸索している。かかる慢雑な部品を製造する
際の主要な問題は、Inconcl 718か鋳造中に
介在物、収縮、割れの々Uき欠陥を生じ易いということ
であり、従って今日までのl neone1718の鋳
造品によっては割れのない曳雑な形状の部品は比較的少
量しか得られていない。従って1nconel 718
の複雑な形状の鋳造品を実際に適用することは、重要で
はない領域に僅かな割れやこれと同様の欠陥を何する鋳
造品を溶接によって修繕し得ることに依存している。ま
た鋳造品は機械加工による僅かな割れを修繕し得ること
が好ましい。しかし他の点では好ましいIneonel
718は従来より良好な溶接性を有していないことに
よる問題を生じている。
concl 718の如き組成物の複雑な鋳造品を使用
することを摸索している。かかる慢雑な部品を製造する
際の主要な問題は、Inconcl 718か鋳造中に
介在物、収縮、割れの々Uき欠陥を生じ易いということ
であり、従って今日までのl neone1718の鋳
造品によっては割れのない曳雑な形状の部品は比較的少
量しか得られていない。従って1nconel 718
の複雑な形状の鋳造品を実際に適用することは、重要で
はない領域に僅かな割れやこれと同様の欠陥を何する鋳
造品を溶接によって修繕し得ることに依存している。ま
た鋳造品は機械加工による僅かな割れを修繕し得ること
が好ましい。しかし他の点では好ましいIneonel
718は従来より良好な溶接性を有していないことに
よる問題を生じている。
Inconcl 718を溶接する際に生じる割れが従
来より分析されており、その結果割れ、より適正に表現
するならば微細割れは熱影響部の結晶粒界に於て発生し
ていることか認められた。熱影響部は溶接部に直接近接
した領域であって溶接中には溶融しなかった領域である
。
来より分析されており、その結果割れ、より適正に表現
するならば微細割れは熱影響部の結晶粒界に於て発生し
ていることか認められた。熱影響部は溶接部に直接近接
した領域であって溶接中には溶融しなかった領域である
。
本発明を評価するためにTIG溶接か採用されたか、本
発明によれば他の型式の溶接に伴う割れも低減されるも
のと推測される。熱影響部の材料は溶接中に高liμに
加熱される。微細割れは熱影響部の結晶粒界が局部的に
溶融し、冷却時に機械的拘束を受けることによって結晶
粒界か引離されることにより生じるものである。
発明によれば他の型式の溶接に伴う割れも低減されるも
のと推測される。熱影響部の材料は溶接中に高liμに
加熱される。微細割れは熱影響部の結晶粒界が局部的に
溶融し、冷却時に機械的拘束を受けることによって結晶
粒界か引離されることにより生じるものである。
割れは熱影響部の溶融し再凝固した結晶粒界にラーフエ
ス相が存在し、また結晶粒界に金属炭化物が存在するこ
とに関係している。また結晶粒界の溶融はイオウ、ボロ
ン、リンの如き融点低下元素の不純物が結晶粒界に於て
高濃度であることに関連している。第1図はIncon
cl 718について溶融され溶接後に再凝固した熱影
響部内の結晶粒界の外観を1000倍にて示す顕微鏡写
真を模した図である。溶融した結晶粒界の中央に異常な
相が存在しており、異常な相に関連する割れ若しくは空
隙が結晶粒界に生じていることが解る。第2図は熱影響
部の結晶粒界の中央に見られる割れ、即ち空隙を100
0倍にて示す走査電子顕微鏡写真を模した図であり、割
れの表面が波状又は丸みを帯びていることから、割れの
面は溶融金属の状態より形成されたこと、即ち割れは凝
固が完了する前に生じたことが解る。
ス相が存在し、また結晶粒界に金属炭化物が存在するこ
とに関係している。また結晶粒界の溶融はイオウ、ボロ
ン、リンの如き融点低下元素の不純物が結晶粒界に於て
高濃度であることに関連している。第1図はIncon
cl 718について溶融され溶接後に再凝固した熱影
響部内の結晶粒界の外観を1000倍にて示す顕微鏡写
真を模した図である。溶融した結晶粒界の中央に異常な
相が存在しており、異常な相に関連する割れ若しくは空
隙が結晶粒界に生じていることが解る。第2図は熱影響
部の結晶粒界の中央に見られる割れ、即ち空隙を100
0倍にて示す走査電子顕微鏡写真を模した図であり、割
れの表面が波状又は丸みを帯びていることから、割れの
面は溶融金属の状態より形成されたこと、即ち割れは凝
固が完了する前に生じたことが解る。
表1は母合金材料、溶接部より離れた結晶粒界、及び割
れが観察された溶接部近傍の結晶粒界の各組成を示して
いる。表1の参照記号は第1図の参照記号に対応してい
る。溶接部近傍の結晶粒界は従来よりラーフェスtl目
と呼ばれる相をも含んでいる。表1より、溶接部か凝固
した領域近傍の結晶粒界に於ける組成に関し、ケイ素及
びニオブの含有量が母合金組成より実質的に増大されて
いる(それぞれ約10倍、約6倍)ことが解る。第3図
は金属炭化物のコントラストを増大させる技法が採用さ
れた走査電子顕微鏡写真を模した図であり、この第3図
より、熱影響部の結晶粒界には金属炭化物の顕著な集中
か存在していることが解る。
れが観察された溶接部近傍の結晶粒界の各組成を示して
いる。表1の参照記号は第1図の参照記号に対応してい
る。溶接部近傍の結晶粒界は従来よりラーフェスtl目
と呼ばれる相をも含んでいる。表1より、溶接部か凝固
した領域近傍の結晶粒界に於ける組成に関し、ケイ素及
びニオブの含有量が母合金組成より実質的に増大されて
いる(それぞれ約10倍、約6倍)ことが解る。第3図
は金属炭化物のコントラストを増大させる技法が採用さ
れた走査電子顕微鏡写真を模した図であり、この第3図
より、熱影響部の結晶粒界には金属炭化物の顕著な集中
か存在していることが解る。
発明の概要
以上の考察よりニオブ、ケイ素及び炭素の全体としての
含自゛瓜を低減することか決定された。ニオブな9二を
・ニオブ及びタンタル(タンタルは−般にニオブ中に不
純物として混/E L、実質的にニオブと同一の合金効
果を有している)の総量で4゜75〜5.5%の標準的
な仕様範囲より4.75〜5.125%に低減し、一般
には0.35%までの口であることが許容されるケイ素
含有量を最大限0.0596に制限し、炭素含を量を0
.1%までの商業仕様の範囲より0.03〜0.06%
に変更することにより、溶接に関係する微細割れが実質
的に排除される。更にイオウ、ジルコニウム、ボロン、
及びリンの含有量は商業的に実現可能な最も低い値に低
減されることが好ましい。本発明に従って修正された組
成物に於て溶接割れを1シト除し得ることは二つの一連
の事項の結果であるものと考えられる。第一に、ボロン
、イオウ、ジルコニウム、・及びリン(これらは全て融
点低下元素であり、結晶粒界に集中し易い元素である)
の二を低減することにより、熱影響部の結晶粒界の溶融
が実質的に低減される。第二に、修正された組成物に於
て発生する結晶粒界の溶融量を低減すべく、ニオブ及び
ケイ素の含有量が低減されることにより9害なラーフエ
ス相の形成か実質的に排除される。更に炭素含有量を制
限することにより、形成される金属炭化物相の量も低減
される。
含自゛瓜を低減することか決定された。ニオブな9二を
・ニオブ及びタンタル(タンタルは−般にニオブ中に不
純物として混/E L、実質的にニオブと同一の合金効
果を有している)の総量で4゜75〜5.5%の標準的
な仕様範囲より4.75〜5.125%に低減し、一般
には0.35%までの口であることが許容されるケイ素
含有量を最大限0.0596に制限し、炭素含を量を0
.1%までの商業仕様の範囲より0.03〜0.06%
に変更することにより、溶接に関係する微細割れが実質
的に排除される。更にイオウ、ジルコニウム、ボロン、
及びリンの含有量は商業的に実現可能な最も低い値に低
減されることが好ましい。本発明に従って修正された組
成物に於て溶接割れを1シト除し得ることは二つの一連
の事項の結果であるものと考えられる。第一に、ボロン
、イオウ、ジルコニウム、・及びリン(これらは全て融
点低下元素であり、結晶粒界に集中し易い元素である)
の二を低減することにより、熱影響部の結晶粒界の溶融
が実質的に低減される。第二に、修正された組成物に於
て発生する結晶粒界の溶融量を低減すべく、ニオブ及び
ケイ素の含有量が低減されることにより9害なラーフエ
ス相の形成か実質的に排除される。更に炭素含有量を制
限することにより、形成される金属炭化物相の量も低減
される。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。尚本明細書に於て、全てのパーセンテ
ージは重量%である。
詳細に説明する。尚本明細書に於て、全てのパーセンテ
ージは重量%である。
実施例
本発明を実施するための最良の形態は、ますIncon
cl 718組成物に於けるニオブ及びタンタルの合計
の含宵ハを4.75〜5.125%に制限し、ケイ素含
有量を最大限0.05%に制限し、炭素含有量を0.0
3〜0.06%に変更することである。またイオウ、ジ
ルコニウム、ボロン、及びリンの含何量を商業的に実現
可能な範囲にてできるだけ低い値に制限することが非常
に好ましい。イオウ、ジルコニウム、ボロン、リンの含
a量を低減す名ことは、出発原料として処女材を使用す
ること、即ち出発原料として再生材(スクラップ材)を
使用するのでな(、それぞれの純粋な出発元素を使用す
ることとの組合せにて優れた現代の方法を用いることに
よって最も良好に達成される。
cl 718組成物に於けるニオブ及びタンタルの合計
の含宵ハを4.75〜5.125%に制限し、ケイ素含
有量を最大限0.05%に制限し、炭素含有量を0.0
3〜0.06%に変更することである。またイオウ、ジ
ルコニウム、ボロン、及びリンの含何量を商業的に実現
可能な範囲にてできるだけ低い値に制限することが非常
に好ましい。イオウ、ジルコニウム、ボロン、リンの含
a量を低減す名ことは、出発原料として処女材を使用す
ること、即ち出発原料として再生材(スクラップ材)を
使用するのでな(、それぞれの純粋な出発元素を使用す
ることとの組合せにて優れた現代の方法を用いることに
よって最も良好に達成される。
表2はInconel 718の10個の標本の組成及
び溶接試験の結果を示している。10個の標本のうち7
個の標本は処女材より製造され本発明に従って組成を制
御された特殊な試験標本であり、残りの3個の標本は商
業用エンジンの部品であり、そのうちの一つは処女材よ
り製造され、残りの二つは再生材より製造されたもので
あった。この表2はケイ素、ニオブ、若しくは炭素の量
が過剰であると微細割れが増大するという本発明の考え
方を全体として支持している。またこの表2は、再生材
より製造された二つの標本が非常に多数の微細割れを生
じ七いるので、処女材を使用することが望ましいことを
示している。本発明の限界の上限又はそれ以上のニオブ
含有量を有していた標本No、 3及び5は、処女材に
て製造され試験された標本のうち最も割れ発生量の多い
ものであった。
び溶接試験の結果を示している。10個の標本のうち7
個の標本は処女材より製造され本発明に従って組成を制
御された特殊な試験標本であり、残りの3個の標本は商
業用エンジンの部品であり、そのうちの一つは処女材よ
り製造され、残りの二つは再生材より製造されたもので
あった。この表2はケイ素、ニオブ、若しくは炭素の量
が過剰であると微細割れが増大するという本発明の考え
方を全体として支持している。またこの表2は、再生材
より製造された二つの標本が非常に多数の微細割れを生
じ七いるので、処女材を使用することが望ましいことを
示している。本発明の限界の上限又はそれ以上のニオブ
含有量を有していた標本No、 3及び5は、処女材に
て製造され試験された標本のうち最も割れ発生量の多い
ものであった。
また標本No、 3及び5は本発明の限界により許容さ
れる炭素含有量の上限である炭素含有量を有していた。
れる炭素含有量の上限である炭素含有量を有していた。
従ってこのデータは炭素、ケイ素、及びニオブの影響を
実証するものであり、これらの元素の含を量を上述の如
く制限することにより、1ncanal 718の溶接
性が実質的に向上される。
実証するものであり、これらの元素の含を量を上述の如
く制限することにより、1ncanal 718の溶接
性が実質的に向上される。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
表 1
Ni 51.4 51.4 37.2−
0.3 Co、 − Cr 19.1 18.2 12.4Ti
1. 1 1. 0 1.
IAI 0.75 0.75 0.3Fe
19.1 18.1 11.6Mo
3. 2 2. 8 7. 4Nb
5.3 5.3 29.7Si 屹1 0
.1 1.0
0.3 Co、 − Cr 19.1 18.2 12.4Ti
1. 1 1. 0 1.
IAI 0.75 0.75 0.3Fe
19.1 18.1 11.6Mo
3. 2 2. 8 7. 4Nb
5.3 5.3 29.7Si 屹1 0
.1 1.0
第1図は熱影響部の結晶粒界を示す顕微鏡写真を模した
図である。 第2図は結晶粒界に関連する空隙を1000倍にて示す
走査電子顕微鏡写真を摸した図である。 第3図は結晶粒界の金属炭化物を1000倍にて示す走
査電子顕微鏡写真を模した図である。 特 ;′r 出 願 人 ユナイテッド・チクノロシー
ズ・コーポレイション 代 理 人 弁理士 明 石
昌 毅+000X 000X
図である。 第2図は結晶粒界に関連する空隙を1000倍にて示す
走査電子顕微鏡写真を摸した図である。 第3図は結晶粒界の金属炭化物を1000倍にて示す走
査電子顕微鏡写真を模した図である。 特 ;′r 出 願 人 ユナイテッド・チクノロシー
ズ・コーポレイション 代 理 人 弁理士 明 石
昌 毅+000X 000X
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 17〜21%Cr、 50〜55%Ni、 2.8〜3.0%Mo、 0.65〜1.15%Ti、 0.2〜0.8%Al、 4.75〜5.5%Nb及びTa、 0.10%までのC、 0.35%までのSi、 残部Fe及び極く少量の不純物 なる公称組成を有し、Nb及びTaの含有量が4.75
〜5.1%であり、Si含有量が0.05%であり、C
含有量が0.03〜0.06%であり、実質的に溶接可
能であり、また溶接後にも熱影響部に実質的に割れを有
しないニッケル基超合金。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US80198285A | 1985-11-26 | 1985-11-26 | |
US801982 | 1985-11-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62130252A true JPS62130252A (ja) | 1987-06-12 |
Family
ID=25182523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61281618A Pending JPS62130252A (ja) | 1985-11-26 | 1986-11-26 | ニツケル基超合金 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0225270B1 (ja) |
JP (1) | JPS62130252A (ja) |
KR (1) | KR920000035B1 (ja) |
BR (1) | BR8605725A (ja) |
DE (1) | DE3682258D1 (ja) |
IL (1) | IL80535A (ja) |
NO (1) | NO864420D0 (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3046108A (en) * | 1958-11-13 | 1962-07-24 | Int Nickel Co | Age-hardenable nickel alloy |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4231795A (en) * | 1978-06-22 | 1980-11-04 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | High weldability nickel-base superalloy |
-
1986
- 1986-11-06 NO NO864420A patent/NO864420D0/no unknown
- 1986-11-07 IL IL80535A patent/IL80535A/xx not_active IP Right Cessation
- 1986-11-19 KR KR1019860009775A patent/KR920000035B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1986-11-20 BR BR8605725A patent/BR8605725A/pt unknown
- 1986-11-20 DE DE8686630172T patent/DE3682258D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-20 EP EP86630172A patent/EP0225270B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-11-26 JP JP61281618A patent/JPS62130252A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3046108A (en) * | 1958-11-13 | 1962-07-24 | Int Nickel Co | Age-hardenable nickel alloy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR8605725A (pt) | 1987-08-18 |
IL80535A (en) | 1989-08-15 |
EP0225270A2 (en) | 1987-06-10 |
KR920000035B1 (ko) | 1992-01-06 |
EP0225270B1 (en) | 1991-10-30 |
NO864420D0 (no) | 1986-11-06 |
DE3682258D1 (de) | 1991-12-05 |
KR870005111A (ko) | 1987-06-04 |
EP0225270A3 (en) | 1989-01-18 |
IL80535A0 (en) | 1987-02-27 |
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