JPS6256548A - 耐応力腐食割れ特性に優れたニツケル基合金及びその製造方法 - Google Patents
耐応力腐食割れ特性に優れたニツケル基合金及びその製造方法Info
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- JPS6256548A JPS6256548A JP19381285A JP19381285A JPS6256548A JP S6256548 A JPS6256548 A JP S6256548A JP 19381285 A JP19381285 A JP 19381285A JP 19381285 A JP19381285 A JP 19381285A JP S6256548 A JPS6256548 A JP S6256548A
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- nickel
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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。
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、耐応力腐食割れ特性に優れたニッケル基合金
及びその製造方法に関し、更に詳しくは、耐応力腐食割
れ特性に優れると共に耐粒界腐食特性、熱間加工性にも
優れたニッケル基合金及びその製造方法に関する。
及びその製造方法に関し、更に詳しくは、耐応力腐食割
れ特性に優れると共に耐粒界腐食特性、熱間加工性にも
優れたニッケル基合金及びその製造方法に関する。
［発明の技術的背景及びその問題点コ
ニンケル基合金は、耐食性、＃熱性などに侵れているた
め、各種産業分野において幅広く利用されている。中で
もＣｒを含有するインコネル６００（Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｎ１ｃｋｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ商品名）は
高温純水中での腐食抵抗が高いため原子炉用構造部材と
して用いられている。
め、各種産業分野において幅広く利用されている。中で
もＣｒを含有するインコネル６００（Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ｎ１ｃｋｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ商品名）は
高温純水中での腐食抵抗が高いため原子炉用構造部材と
して用いられている。
しかしながら、このインコネル６００をとりわけ炉内環
境の厳しい＄謄本型原子炉（ＢＷＲ）内の構造部材例え
ばスタブ・チューブ、計装ノズル等に用いた場合、応力
腐食割れ（ＳＣＣ）を生ずる可能性がある。すなわち、
ＢＷＦ？内は、高温（２８８・Ｃ）、高圧水の環境
下にあるため、上記したような部材とくに部材と部材の
溶接部においてはＳＣＣが発生する可能性が高い。そし
て、ＳＣＣが発生した場合、ｓＣＣが発生した箇所から
放射能汚染された水が漏出するという危険性を孕んでい
る。
境の厳しい＄謄本型原子炉（ＢＷＲ）内の構造部材例え
ばスタブ・チューブ、計装ノズル等に用いた場合、応力
腐食割れ（ＳＣＣ）を生ずる可能性がある。すなわち、
ＢＷＦ？内は、高温（２８８・Ｃ）、高圧水の環境
下にあるため、上記したような部材とくに部材と部材の
溶接部においてはＳＣＣが発生する可能性が高い。そし
て、ＳＣＣが発生した場合、ｓＣＣが発生した箇所から
放射能汚染された水が漏出するという危険性を孕んでい
る。
このようなインコネル６００におけるＳＣＣの発生過程
は次のようになっている。インコネルＧ００からなる部
材の溶接などの鋭敏化処理を受けた箇所の合金内におい
ては、粒界および粒内にクロム炭化物（１１；ｒ２３ｃ
：ｅ）が析出し、特に粒界にＣｒ２３ＣＢが析出した場
合粒界近傍にＣｒ欠乏層が形成される。そして、このＣ
ｒ欠乏層が選択的に腐食されその結果ＳＣＣが発生する
のである・ ［発明の目的］ 本発明は、上記した問題点を解消し、＃ＳＣＣ性に優れ
たニッケル基合金及びその製造方法の提供を目的とする
。
は次のようになっている。インコネルＧ００からなる部
材の溶接などの鋭敏化処理を受けた箇所の合金内におい
ては、粒界および粒内にクロム炭化物（１１；ｒ２３ｃ
：ｅ）が析出し、特に粒界にＣｒ２３ＣＢが析出した場
合粒界近傍にＣｒ欠乏層が形成される。そして、このＣ
ｒ欠乏層が選択的に腐食されその結果ＳＣＣが発生する
のである・ ［発明の目的］ 本発明は、上記した問題点を解消し、＃ＳＣＣ性に優れ
たニッケル基合金及びその製造方法の提供を目的とする
。
［発明の概要］
本発明者らは、上記目的を達成すべくインコネルＢ００
の組成をベースにして種々の検討を行なったところ、後
述するように、添加元素としてＭｇ、Ｃｅ、 Ｚｒ、
Ｃａ、 Ｙの群から選ばれる少なくとも１種の元素及び
所定量のＮｂを配合した組成の合金であって、目的とす
る合金を製造する際、上記組成の合金に冷却方式が空冷
冷却の溶体化処理を施して得られた合金は耐ＳＣＣ性が
インコネル６００に比し飛躍的に向上するという本実を
見出し本発明を完成するに至った。
の組成をベースにして種々の検討を行なったところ、後
述するように、添加元素としてＭｇ、Ｃｅ、 Ｚｒ、
Ｃａ、 Ｙの群から選ばれる少なくとも１種の元素及び
所定量のＮｂを配合した組成の合金であって、目的とす
る合金を製造する際、上記組成の合金に冷却方式が空冷
冷却の溶体化処理を施して得られた合金は耐ＳＣＣ性が
インコネル６００に比し飛躍的に向上するという本実を
見出し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の耐応力腐食割れ特性に優れたニッケ
ル基合金は、Ｍｇ、 Ｃｅ、 Ｚｒ、 Ｃａ、 Ｙ ｃ
７）群から選ばれる少なくとも１種及びＣｒ’、 Ｆｅ
、−Ｎｂ 、 Ｎｉを必須成分とする合金であって、
Ｃｒが１ト弓７重量％、Ｆｅが ６〜ＩＯ重量％、Ｎｂ
が ３．５〜５重量％であることを特徴とし、その製造
方法は、Ｍｇ 、 Ｃｅ 。
ル基合金は、Ｍｇ、 Ｃｅ、 Ｚｒ、 Ｃａ、 Ｙ ｃ
７）群から選ばれる少なくとも１種及びＣｒ’、 Ｆｅ
、−Ｎｂ 、 Ｎｉを必須成分とする合金であって、
Ｃｒが１ト弓７重量％、Ｆｅが ６〜ＩＯ重量％、Ｎｂ
が ３．５〜５重量％であることを特徴とし、その製造
方法は、Ｍｇ 、 Ｃｅ 。
Ｚｒ、Ｃａ、Ｙの群から選ばれる少なくとも１種：Ｃ「
１４〜１７重量％相当量ＨＦｅ６〜１０重量％相当量、
Ｎｂ ３．５〜５重量％相当量；Ｎｉを必須成分とし
て溶解して鋳造及び／又は鍛造する工程と、鋳造及び／
又は鍛造された合金を加熱したのち空冷する溶体化処理
工程と、溶体化処理された合金を熱処理したのち空冷す
る安定化熱処理工程とからなることを特徴とする。
１４〜１７重量％相当量ＨＦｅ６〜１０重量％相当量、
Ｎｂ ３．５〜５重量％相当量；Ｎｉを必須成分とし
て溶解して鋳造及び／又は鍛造する工程と、鋳造及び／
又は鍛造された合金を加熱したのち空冷する溶体化処理
工程と、溶体化処理された合金を熱処理したのち空冷す
る安定化熱処理工程とからなることを特徴とする。
本発明のＮｉ基合金において、まずＣｒは、耐食性およ
び耐酸化性に資する元素であってこれが少なすぎると耐
食性および耐酸化性が損なわれ壱すく、また多すぎると
加工性が低下しやすいので１４〜１７重量％の範囲とす
る。好ましくは１５〜１６重量％である。
び耐酸化性に資する元素であってこれが少なすぎると耐
食性および耐酸化性が損なわれ壱すく、また多すぎると
加工性が低下しやすいので１４〜１７重量％の範囲とす
る。好ましくは１５〜１６重量％である。
また、Ｆｅは、合金の強度および展延性に資する元素で
あり、これが少ないと所望の強度が得られにくく、逆に
多すぎると展延性が劣化しやすいので、その配合量は６
〜１０重量％とする。好ましくは７〜８重量％である。
あり、これが少ないと所望の強度が得られにくく、逆に
多すぎると展延性が劣化しやすいので、その配合量は６
〜１０重量％とする。好ましくは７〜８重量％である。
本発明の合金においては、上記成分のほかにＧ、Ｍｎ
、 Ｓｉ 、 Ｔｉを脱酸剤として配合してもよい、こ
れらは、得られた合金の熱間加工性を向上させるのに有
効な元素である。これらの元素の配合量は少なすぎると
上記した効果が充分に発揮されにくく、逆に多すぎると
、合金中に介在物が増え、組織欠陥の原因となりやすい
ので、それぞれの配合量は、０．１５重量％以下、 ｉ
、ｏｏ重量％以下、 ０．５０重量％以下、 ０．５０
重量％以下である。好ましくは、Ｃ： ０．０３５〜０
．０５５重量％、 Ｍｎ ： ０．５０〜１．００重量
％、 Ｓｉ ： ０．２０〜０．４０重量％、 Ｔｉ
： ０．２０〜０．３０重量％である。
、 Ｓｉ 、 Ｔｉを脱酸剤として配合してもよい、こ
れらは、得られた合金の熱間加工性を向上させるのに有
効な元素である。これらの元素の配合量は少なすぎると
上記した効果が充分に発揮されにくく、逆に多すぎると
、合金中に介在物が増え、組織欠陥の原因となりやすい
ので、それぞれの配合量は、０．１５重量％以下、 ｉ
、ｏｏ重量％以下、 ０．５０重量％以下、 ０．５０
重量％以下である。好ましくは、Ｃ： ０．０３５〜０
．０５５重量％、 Ｍｎ ： ０．５０〜１．００重量
％、 Ｓｉ ： ０．２０〜０．４０重量％、 Ｔｉ
： ０．２０〜０．３０重量％である。
更に、上に列挙した元素のほかに、脱酸剤として、Ａ文
を配合してもよい、この元素はあまり多く配合されると
熱間加工性を低下させやすいので、この配合量は、０．
３５重量％以下であり、好ましくは０．１０重量％以下
である。
を配合してもよい、この元素はあまり多く配合されると
熱間加工性を低下させやすいので、この配合量は、０．
３５重量％以下であり、好ましくは０．１０重量％以下
である。
本発明の合金は以下に列記する元素を含有していること
を最大の特徴とする。
を最大の特徴とする。
第１の添加元素はＮｂである。 Ｎｂは耐ＳＣＣ性向上
に資する元素であり、この元素をインコネル６００中に
添加することにより合金中のＣが安定化しクロム炭化物
（Ｃｒ２３ＣＢ）の析出が抑制される。したがって、Ｃ
ｒ欠乏層も減少されＳＣＣの発生が抑制される。
に資する元素であり、この元素をインコネル６００中に
添加することにより合金中のＣが安定化しクロム炭化物
（Ｃｒ２３ＣＢ）の析出が抑制される。したがって、Ｃ
ｒ欠乏層も減少されＳＣＣの発生が抑制される。
Ｎｂの含有量は３．５〜５．０１渣％である。Ｎｂの含
有量が３．５重量％未膚の場合には、クロム炭化物の析
出を招きやす＜ｍ５ＣＣ性の向上は期待できにくい。一
方、その含有量が５．０重量％を超えた場合にはその効
果が飽和に達してしまうと共に合金の加工性低下を招き
やすい。好ましくは３．５〜３．９重量％である。
有量が３．５重量％未膚の場合には、クロム炭化物の析
出を招きやす＜ｍ５ＣＣ性の向上は期待できにくい。一
方、その含有量が５．０重量％を超えた場合にはその効
果が飽和に達してしまうと共に合金の加工性低下を招き
やすい。好ましくは３．５〜３．９重量％である。
第２の添加元素は、Ｍｇ、 Ｃｅ、 Ｚｒ、 Ｃａ、
Ｙ （７）群から選ばれる少なくとも１種の元素である
。これらの元素は耐ＳＣＣ性及び熱間加工性の向上に資
する元素である。インコネル８００において、粒界にＳ
が偏析することによりＳＣＣが発生することが確認され
ているが、上記した元素を合金中に添加することにより
上記元素が合金中のＳと硫化物を形成する。そして、形
成された硫化物は鋳造の際溶湯から容易に除かれ、した
がってＳＣＣの発生が抑制される。また、合金中にＳが
多量に存在すると熱間加工時に割れの発生を招くことが
確認されているが、本発明の合金は上記した如くＳが除
かれるため熱間加工性が向上する。
Ｙ （７）群から選ばれる少なくとも１種の元素である
。これらの元素は耐ＳＣＣ性及び熱間加工性の向上に資
する元素である。インコネル８００において、粒界にＳ
が偏析することによりＳＣＣが発生することが確認され
ているが、上記した元素を合金中に添加することにより
上記元素が合金中のＳと硫化物を形成する。そして、形
成された硫化物は鋳造の際溶湯から容易に除かれ、した
がってＳＣＣの発生が抑制される。また、合金中にＳが
多量に存在すると熱間加工時に割れの発生を招くことが
確認されているが、本発明の合金は上記した如くＳが除
かれるため熱間加工性が向上する。
上記した第２添加元素は、それぞれ弔独で添加されても
よいし、上記元素を２種又は３種以上複合添加してもよ
い−。
よいし、上記元素を２種又は３種以上複合添加してもよ
い−。
これらの元素の添加量−はＭｇがｏ、ｏｏｓ〜０．０５
重量％好ましくは０．０１〜０．０３重量％、Ｃｅが０
．００５〜０．０５重量％好ましくは０．０１〜０．０
３重量％、Ｃａが０．００５〜０．０５重量％好ましく
は０，０１〜０．０３重量％、Ｙが０．００．２〜０．
０２重量％好ましくは０．００５〜０．０１５重量％で
ある。添加量がそれぞれ下限値より少ない場合には硫化
物が形成されに＜＜１耐ＳＣＣ性の向上が期待できにく
い。また、添加量がそれぞれ北限値より多い場合には、
上記元素が粒界に偏析しやすく熱間加工性が悪くなりや
すい。
重量％好ましくは０．０１〜０．０３重量％、Ｃｅが０
．００５〜０．０５重量％好ましくは０．０１〜０．０
３重量％、Ｃａが０．００５〜０．０５重量％好ましく
は０，０１〜０．０３重量％、Ｙが０．００．２〜０．
０２重量％好ましくは０．００５〜０．０１５重量％で
ある。添加量がそれぞれ下限値より少ない場合には硫化
物が形成されに＜＜１耐ＳＣＣ性の向上が期待できにく
い。また、添加量がそれぞれ北限値より多い場合には、
上記元素が粒界に偏析しやすく熱間加工性が悪くなりや
すい。
本発明のＮｉ基合金の製造は、次にような方法で行なわ
れている。まず、常法により、上記した元素を溶解した
のち鋳造及び／又は鍛造を行ない、次いで、得られた合
金に溶体化処理を施し、最後に安定化熱処理を行なう方
法である。本発明のＮｉ基合金の製造方法においては、
この溶体化処理時の冷却方法に最大の特徴を有する。
れている。まず、常法により、上記した元素を溶解した
のち鋳造及び／又は鍛造を行ない、次いで、得られた合
金に溶体化処理を施し、最後に安定化熱処理を行なう方
法である。本発明のＮｉ基合金の製造方法においては、
この溶体化処理時の冷却方法に最大の特徴を有する。
すなわち、本発明における溶体化処理は、得られた合金
を加熱して９５０〜１０５０℃好ましくは１０００〜１
０３０°Ｃにおいて １インチあたり１５分間以上保持
したのちこれを空冷する処理である。
を加熱して９５０〜１０５０℃好ましくは１０００〜１
０３０°Ｃにおいて １インチあたり１５分間以上保持
したのちこれを空冷する処理である。
溶体化処理時の冷却は、従来は水冷により行なっていた
が、この方法で冷却すると合金中には粒界のみに炭化物
が析出するため前述したＣｒ欠乏層が形成され、その結
果ＳＣＣを発生する傾向が大きかった。ところが、本発
明の如く空冷冷却にすると、冷却が緩徐に進行してＣが
粒内と粒界の双方に析出して濃度勾配が小さくなって合
金内はＣｒが均一に拡散された状態となりその結果ＳＣ
Ｃの発生が抑制される。すなわち、空冷冷却は＃ＳＣＣ
性向上に寄与する冷却方法である。
が、この方法で冷却すると合金中には粒界のみに炭化物
が析出するため前述したＣｒ欠乏層が形成され、その結
果ＳＣＣを発生する傾向が大きかった。ところが、本発
明の如く空冷冷却にすると、冷却が緩徐に進行してＣが
粒内と粒界の双方に析出して濃度勾配が小さくなって合
金内はＣｒが均一に拡散された状態となりその結果ＳＣ
Ｃの発生が抑制される。すなわち、空冷冷却は＃ＳＣＣ
性向上に寄与する冷却方法である。
上記溶体化処理に次いで、安定化熱処理を更に施す。本
発明における安定化熱処理は、溶体化処理された合金を
８５０〜９００℃好ましくは８７０〜８９０℃の温度
において０．５〜１．５時間好ましくは０．７５〜１．
２５時間保持したのち冷却する処理である。この安定化
熱処理においても空冷冷却が好ましい。本発明における
安定化熱処理は、溶体化処理時のＣｒ濃度勾配を小さく
するので耐ＳＣＣ性向上に寄与する熱処理方法である。
発明における安定化熱処理は、溶体化処理された合金を
８５０〜９００℃好ましくは８７０〜８９０℃の温度
において０．５〜１．５時間好ましくは０．７５〜１．
２５時間保持したのち冷却する処理である。この安定化
熱処理においても空冷冷却が好ましい。本発明における
安定化熱処理は、溶体化処理時のＣｒ濃度勾配を小さく
するので耐ＳＣＣ性向上に寄与する熱処理方法である。
［発明の実施例］
実施例１〜９
各元素を表１に示す割合で配合したのち溶解しその融液
を冷却して各種合金のインゴットを鋳造した。
を冷却して各種合金のインゴットを鋳造した。
各インゴフトの表皮を切削除去したのち、各′ｌを１１
００〜１１５０°Ｃで鍛造し、表２に示す条件で溶体化
処理を施し、次いで安定化熱処理を施して各種試験片を
作製した。
００〜１１５０°Ｃで鍛造し、表２に示す条件で溶体化
処理を施し、次いで安定化熱処理を施して各種試験片を
作製した。
得られた試験片について、下記の特性を評価しその結果
を表２に示した。
を表２に示した。
＃ ＳＣＣ性： ＣＢＢ試験に基づき評価した。
耐粒界腐食特性ニストライカー試験法に基づき（羽ＩＧ
Ｇ性） 評価した。
Ｇ性） 評価した。
熱間加工性：目視に基づき評価した。
比較のために、インコネル６００に相当する合金につい
て、表２に示す条件で試験片を作製し、同様の評価試験
を行なった。
て、表２に示す条件で試験片を作製し、同様の評価試験
を行なった。
［発明の効果コ
以上、発明の実施例から明らかなように３本発明のＮｉ
基合金は、耐ＳＣＣ性、耐ＩＧＣ性、熱間加丁性がイン
コネル６００より改善されていて、ＢＷＲ等の各種原子
炉用構造部材などに適用して有用である。
基合金は、耐ＳＣＣ性、耐ＩＧＣ性、熱間加丁性がイン
コネル６００より改善されていて、ＢＷＲ等の各種原子
炉用構造部材などに適用して有用である。
また、本発明のＮｉ基合金の製造方法においては、溶体
化処理の際空冷方式という簡便な方法を採用するだけで
耐ＳＣＣ性の向上に寄与して有用である。
化処理の際空冷方式という簡便な方法を採用するだけで
耐ＳＣＣ性の向上に寄与して有用である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｍｇ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｙの群から選ばれる少な
くとも１種及びＣｒ、Ｆｅ、Ｎｂ、Ｎｉを必須成分とす
る合金であって、Ｃｒが１４〜１７重量％、Ｆｅが６〜
１０重量％、Ｎｂが３．５〜５重量％であることを特徴
とする耐応力腐食割れ特性に優れたニッケル基合金。 ２、Ｍｇ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｙの群から選ばれる少な
くとも１種；Ｃｒ１４〜１７重量％相当量；Ｆｅ６〜１
０重量％相当量；Ｎｂ３．５〜５重量％相当量；Ｎｉを
必須成分として溶解して鋳造及び／又は鍛造する工程と
、 鋳造及び／又は鍛造された合金を加熱したのち空冷する
溶体化処理工程と、 溶体化処理された合金を熱処理したのち空冷する安定化
熱処理工程とからなることを特徴とする耐応力腐食割れ
特性に優れたニッケル基合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19381285A JPS6256548A (ja) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | 耐応力腐食割れ特性に優れたニツケル基合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19381285A JPS6256548A (ja) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | 耐応力腐食割れ特性に優れたニツケル基合金及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6256548A true JPS6256548A (ja) | 1987-03-12 |
Family
ID=16314171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19381285A Pending JPS6256548A (ja) | 1985-09-04 | 1985-09-04 | 耐応力腐食割れ特性に優れたニツケル基合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6256548A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02301537A (ja) * | 1989-05-16 | 1990-12-13 | Mitsubishi Materials Corp | 耐応力腐食割れ性にすぐれた析出強化型Ｎｉ基単結晶合金 |
| CN103556029A (zh) * | 2013-11-04 | 2014-02-05 | 洛阳双瑞特种装备有限公司 | 一种耐腐蚀耐高压密封用垫片制造方法 |
-
1985
- 1985-09-04 JP JP19381285A patent/JPS6256548A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02301537A (ja) * | 1989-05-16 | 1990-12-13 | Mitsubishi Materials Corp | 耐応力腐食割れ性にすぐれた析出強化型Ｎｉ基単結晶合金 |
| CN103556029A (zh) * | 2013-11-04 | 2014-02-05 | 洛阳双瑞特种装备有限公司 | 一种耐腐蚀耐高压密封用垫片制造方法 |
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