JPS6321737B2 - - Google Patents
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- JPS6321737B2 JPS6321737B2 JP59077346A JP7734684A JPS6321737B2 JP S6321737 B2 JPS6321737 B2 JP S6321737B2 JP 59077346 A JP59077346 A JP 59077346A JP 7734684 A JP7734684 A JP 7734684A JP S6321737 B2 JPS6321737 B2 JP S6321737B2
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- Forging (AREA)
Description
本発明はおもに1000〜1150℃の高温に金型を加
熱して鍛造を行なう超耐熱合金の恒温鍛造などに
用いられる金型材料に関するものである。 従来1000℃以上の温度で使う恒温鍛造用金型に
はMo基合金のTZMが使われているが、この合金
は耐酸化性が劣るため、真空または不活性ガス中
で鍛造作業を行なう必要がある。そのために恒温
鍛造の設備が複雑で作業性が悪く、また設備費も
高いという欠点がある。超耐熱合金は一般に耐酸
化性が良いので大気中でも使用可能であるが、
1000℃以上の温度では高温圧縮強度が不足するた
め、恒温鍛造用金型材料としては1000℃以下に使
用温度が限定されていた。 本発明は耐酸化性と高温圧縮強度に優れ、1000
℃〜1150℃の温度でも大気中で使用可能な恒温鍛
造用金型合金を提供することを目的とする。 本発明の合金は、重量にして4〜10%のAlと
13〜23%のMoを含み、残部は不純物を除き本質
的にNiよりなることを特徴とする大気中で使用
可能な高温鍛造金型用ニツケル基鋳造合金であ
る。本発明の合金はまた上記組成に加えて0.1%
以下の希土類元素および/またはYを含むことが
できる。また、上記組成の中で、Moの一部(10
%以下)を15%以下のWおよび/または15%以下
のTa(両者を同時に含有する場合は両者の和が15
%以下)で、置換してもよい。この場合、加える
W及びTaを除くMoとの重量関係は次の通りであ
る。2/3(%W+%Ta)=%Mo。さらにNiの一 部(20%以下)を等量のCoで置換してもよい。 本発明合金の成分限定理由について以下に述べ
る。 Alは本発明合金にあつてはガンマプライム相
を析出し、合金に高温圧縮強度を付与する一方、
合金の表面にアルミナ系の酸化被膜を生成し、合
金に耐酸化性を付与する基本元素であり、合金に
十分な高温圧縮強度と耐酸化性を付与するために
最低4%は必要である。所が10%を越えると共晶
ガンマプライム相を過度に多量に生成し、かえつ
て合金の高温圧縮強度を低める。従つて、Alは
4〜10%に限定する。 Moは本発明合金にあつてはガンマおよびガン
マプライムの両相を固溶強化し、合金の高温圧縮
強度を高めるのに不可欠の元素であり、この効果
を十分ならしめるために最低13%は必要である。
一方23%を越えるとα―Mo相を過度に多量に生
成し、合金を脆化させる一方耐酸化性も劣化させ
る。従つて、Moは13〜23%に限定する。 WおよびTaは本発明合金においては3/2倍の重 量でMoと本質的に同様の効果があるので、その
合計量の2/3が置換するMo量に等しいという関 係を保ちながらMoと置換することができる。W
で置換した場合は高温強度が高まる一方、耐酸化
性が低下し、Taで置換した場合は耐酸化性が向
上する一方、高温強度が低くなる傾向がある。W
の置換量が合計で15%を越えると耐酸化が著しく
劣化し、一方、Taの置換量が15%を越えると高
温圧縮強度が劣化する。またいずれにしても、合
計量が15%を越えると合金の比重が過度に高くな
り、価格も高くなる。従つて、Wおよび/または
Taの置換量はこれら元素の合計で15%以下、Mo
量にして10%以下に限定する。 希土類元素および/またはYは本発明の合金に
あつては、とくに加熱初期の耐酸化性を高める作
用があり、若干量添加するのが好ましいが、過度
に多量に添加すると合金の融点を低め、高温圧縮
強度を劣化させるので、0.1%以下に限定する。
Yは本発明合金の場合、他の希土類元素に比べて
融点を低下させる度合が少ないので、とくに好ま
しい元素である。 Niは本発明合金にあつて、ガンマ相を構成す
る基本元素であると同時に、Alとともにガンマ
プライム相を構成する基本元素でもあり、上記合
金元素と不可避的不純物を除く残部は本質的に
Niで構成される。しかしNiのうち20%以下をCo
で置換しても基本的な特性は損われない。厳密に
はCoで置換することによつて高温圧縮強度が若
干高まる一方耐酸化性が若干低下する。Coの置
換量が20%を越えるとα―Mo相に替つてミユー
相などの有害な金属間化合物を生成し、合金を脆
化させるので、Coの置換量は20%以下に限定す
る。 本発明合金は従来の超耐熱合金に対し、Crを
含まないことを最大の特徴としている。またC,
Ti,B,Zr等を含まないことも著しい特徴であ
る。 つぎに本発明を実施例について説明する。 実施例 1 本発明合金の高温鍛造金型としての特性を評価
するために、表に示す組成の本発明合金と比較合
金および従来型超耐熱合金を大気中誘導溶解およ
び大気中鋳造によつて溶製した試料から10φ×12
mmおよび10φ×20mmの試験片を切り出し、1100
℃,歪速度10-3sec-1で10%までの圧縮試験(10φ
×12mm)、1100℃−10Kgf/mm2で20hまでのクリ
ープ試験(10φ×12mm)および1100℃×16h空冷
なる加熱冷却を5回繰返す耐酸化試験(10φ×20
mm)を行ない、圧縮変形抵抗,圧縮クリープ速度
および酸化減量を測定した。表に結果を示す。表
には参考のためTZM合金の変形抵抗もあわせて
示した。なお従来合金のNo.21はMar―M200の名
称で知られる超耐熱合金の一つである。 表から明らかな通り、本発明合金は圧縮変形抵
抗が30Kgf/mm2以上と高いのみならず、5回加熱
後の酸化減量が20mg/cm2以下の望ましい基準より
はるかに少い。従つて、本発明合金は従来型超耐
熱合金に比べて高温圧縮変形抵抗、圧縮クリープ
抵抗が格段に高く、Mo基合金TZMに近い圧縮変
形抵抗を有し、耐酸化性は従来の超耐熱合金とほ
ぼ同等であるから、大気中、1000℃以上で使用す
る高温鍛造金型材料として好適であることがわか
る。なおTZM合金については耐酸化試験を行な
つていないが、もし上記の条件で試験したとすれ
ば、1回の加熱で完全消滅することが明らかであ
る。また比較合金の例は、本発明の組成範囲外の
場合、合金は十分な圧縮強度と耐酸化性の組合せ
を有さないことを示す。 実施例 2 表のNo.1の合金から20mmφ×35mmの上,下の
熱して鍛造を行なう超耐熱合金の恒温鍛造などに
用いられる金型材料に関するものである。 従来1000℃以上の温度で使う恒温鍛造用金型に
はMo基合金のTZMが使われているが、この合金
は耐酸化性が劣るため、真空または不活性ガス中
で鍛造作業を行なう必要がある。そのために恒温
鍛造の設備が複雑で作業性が悪く、また設備費も
高いという欠点がある。超耐熱合金は一般に耐酸
化性が良いので大気中でも使用可能であるが、
1000℃以上の温度では高温圧縮強度が不足するた
め、恒温鍛造用金型材料としては1000℃以下に使
用温度が限定されていた。 本発明は耐酸化性と高温圧縮強度に優れ、1000
℃〜1150℃の温度でも大気中で使用可能な恒温鍛
造用金型合金を提供することを目的とする。 本発明の合金は、重量にして4〜10%のAlと
13〜23%のMoを含み、残部は不純物を除き本質
的にNiよりなることを特徴とする大気中で使用
可能な高温鍛造金型用ニツケル基鋳造合金であ
る。本発明の合金はまた上記組成に加えて0.1%
以下の希土類元素および/またはYを含むことが
できる。また、上記組成の中で、Moの一部(10
%以下)を15%以下のWおよび/または15%以下
のTa(両者を同時に含有する場合は両者の和が15
%以下)で、置換してもよい。この場合、加える
W及びTaを除くMoとの重量関係は次の通りであ
る。2/3(%W+%Ta)=%Mo。さらにNiの一 部(20%以下)を等量のCoで置換してもよい。 本発明合金の成分限定理由について以下に述べ
る。 Alは本発明合金にあつてはガンマプライム相
を析出し、合金に高温圧縮強度を付与する一方、
合金の表面にアルミナ系の酸化被膜を生成し、合
金に耐酸化性を付与する基本元素であり、合金に
十分な高温圧縮強度と耐酸化性を付与するために
最低4%は必要である。所が10%を越えると共晶
ガンマプライム相を過度に多量に生成し、かえつ
て合金の高温圧縮強度を低める。従つて、Alは
4〜10%に限定する。 Moは本発明合金にあつてはガンマおよびガン
マプライムの両相を固溶強化し、合金の高温圧縮
強度を高めるのに不可欠の元素であり、この効果
を十分ならしめるために最低13%は必要である。
一方23%を越えるとα―Mo相を過度に多量に生
成し、合金を脆化させる一方耐酸化性も劣化させ
る。従つて、Moは13〜23%に限定する。 WおよびTaは本発明合金においては3/2倍の重 量でMoと本質的に同様の効果があるので、その
合計量の2/3が置換するMo量に等しいという関 係を保ちながらMoと置換することができる。W
で置換した場合は高温強度が高まる一方、耐酸化
性が低下し、Taで置換した場合は耐酸化性が向
上する一方、高温強度が低くなる傾向がある。W
の置換量が合計で15%を越えると耐酸化が著しく
劣化し、一方、Taの置換量が15%を越えると高
温圧縮強度が劣化する。またいずれにしても、合
計量が15%を越えると合金の比重が過度に高くな
り、価格も高くなる。従つて、Wおよび/または
Taの置換量はこれら元素の合計で15%以下、Mo
量にして10%以下に限定する。 希土類元素および/またはYは本発明の合金に
あつては、とくに加熱初期の耐酸化性を高める作
用があり、若干量添加するのが好ましいが、過度
に多量に添加すると合金の融点を低め、高温圧縮
強度を劣化させるので、0.1%以下に限定する。
Yは本発明合金の場合、他の希土類元素に比べて
融点を低下させる度合が少ないので、とくに好ま
しい元素である。 Niは本発明合金にあつて、ガンマ相を構成す
る基本元素であると同時に、Alとともにガンマ
プライム相を構成する基本元素でもあり、上記合
金元素と不可避的不純物を除く残部は本質的に
Niで構成される。しかしNiのうち20%以下をCo
で置換しても基本的な特性は損われない。厳密に
はCoで置換することによつて高温圧縮強度が若
干高まる一方耐酸化性が若干低下する。Coの置
換量が20%を越えるとα―Mo相に替つてミユー
相などの有害な金属間化合物を生成し、合金を脆
化させるので、Coの置換量は20%以下に限定す
る。 本発明合金は従来の超耐熱合金に対し、Crを
含まないことを最大の特徴としている。またC,
Ti,B,Zr等を含まないことも著しい特徴であ
る。 つぎに本発明を実施例について説明する。 実施例 1 本発明合金の高温鍛造金型としての特性を評価
するために、表に示す組成の本発明合金と比較合
金および従来型超耐熱合金を大気中誘導溶解およ
び大気中鋳造によつて溶製した試料から10φ×12
mmおよび10φ×20mmの試験片を切り出し、1100
℃,歪速度10-3sec-1で10%までの圧縮試験(10φ
×12mm)、1100℃−10Kgf/mm2で20hまでのクリ
ープ試験(10φ×12mm)および1100℃×16h空冷
なる加熱冷却を5回繰返す耐酸化試験(10φ×20
mm)を行ない、圧縮変形抵抗,圧縮クリープ速度
および酸化減量を測定した。表に結果を示す。表
には参考のためTZM合金の変形抵抗もあわせて
示した。なお従来合金のNo.21はMar―M200の名
称で知られる超耐熱合金の一つである。 表から明らかな通り、本発明合金は圧縮変形抵
抗が30Kgf/mm2以上と高いのみならず、5回加熱
後の酸化減量が20mg/cm2以下の望ましい基準より
はるかに少い。従つて、本発明合金は従来型超耐
熱合金に比べて高温圧縮変形抵抗、圧縮クリープ
抵抗が格段に高く、Mo基合金TZMに近い圧縮変
形抵抗を有し、耐酸化性は従来の超耐熱合金とほ
ぼ同等であるから、大気中、1000℃以上で使用す
る高温鍛造金型材料として好適であることがわか
る。なおTZM合金については耐酸化試験を行な
つていないが、もし上記の条件で試験したとすれ
ば、1回の加熱で完全消滅することが明らかであ
る。また比較合金の例は、本発明の組成範囲外の
場合、合金は十分な圧縮強度と耐酸化性の組合せ
を有さないことを示す。 実施例 2 表のNo.1の合金から20mmφ×35mmの上,下の
【表】
金敷を作製した。大気中誘導加熱によつて上、下
の金敷と被加工物を1050℃に加熱して、合金粉末
から押出し加工によつて作製した1N100の10mmφ
×12mmの試料を10-3sec-1の初期歪速度で75%
の据込加工を行なつた。上下の金敷は変形,酸化
等による損傷を受けず、大気中の恒温鍛造用金型
として使用可能であることが確認された。 以上述べたことからわかるように、本発明は
1000℃以上の温度を使用する恒温鍛造装置におい
て、装置の大巾な簡略化と設備費の大巾な削減を
可能とし、さらに鍛造作業の能率を高める効果が
あり、また本発明合金は従来使用されているMo
基合金に比べてはるかに安価なことから、金型費
の大巾な削減も可能である。
の金敷と被加工物を1050℃に加熱して、合金粉末
から押出し加工によつて作製した1N100の10mmφ
×12mmの試料を10-3sec-1の初期歪速度で75%
の据込加工を行なつた。上下の金敷は変形,酸化
等による損傷を受けず、大気中の恒温鍛造用金型
として使用可能であることが確認された。 以上述べたことからわかるように、本発明は
1000℃以上の温度を使用する恒温鍛造装置におい
て、装置の大巾な簡略化と設備費の大巾な削減を
可能とし、さらに鍛造作業の能率を高める効果が
あり、また本発明合金は従来使用されているMo
基合金に比べてはるかに安価なことから、金型費
の大巾な削減も可能である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 重量にして4〜10%のAlと13〜23%のMoを
含み、残部は不純物を除き本質的にNiよりなる
ことを特徴とする大気中で使用可能な高温鍛造金
型用ニツケル基鋳造合金。 2 重量にして4〜10%のAlと13〜23%のMoを
含み、さらに0.1%以下の希土類元素および/ま
たはYを含み、残部は不純物を除き本質的にNi
よりなることを特徴とする大気中で使用可能な高
温鍛造金型用ニツケル基鋳造合金。 3 重量にして4〜10%のAlと13〜23%のMo+
{W+Ta}×2/3を含み、ただし{W+Ta}×2/3
は10%以下、これらにおいて{W+Ta}はWお
よびTaの1種または2種と表す、残部は不純物
を除き本質的にNiよりなることを特徴とする大
気中で使用可能な高温鍛造金型用ニツケル基鋳造
合金。 4 重量にして4〜10%のAlと0.1%以下の希土
類元素および/またはYと13〜23%のMo+{W
+Ta}×2/3を含み、ただし{W+Ta}×2/3は10
%以下、これらにおいて{W+Ta}はWおよび
Taの1種または2種と表す、残部は不純物を除
き本質的にNiよりなることを特徴とする大気中
で使用可能な高温鍛造金型用ニツケル基鋳造合
金。 5 重量にして4〜10%のAlと13〜23%のMoと
20%以下のCoを含み、残部は不純物を除き本質
的にNiよりなることを特徴とする大気中で使用
可能な高温鍛造金型用ニツケル基鋳造合金。 6 重量にして4〜10%のAlと13〜23%のMoと
0.1%以下の希土類元素および/またはYと20%
以下のCoを含み、残部は不純物を除き本質的に
Niよりなることを特徴とする大気中で使用可能
な高温鍛造金型用ニツケル基鋳造合金。 7 重量にして4〜10%のAlと13〜23%のMo+
{W+Ta}×2/3と、ただし{W+Ta}×2/3は10
%以下、これらにおいて{W+Ta}はWおよび
Taの1種または2種と表す、20%以下のCoを含
み、残部は不純物を除き本質的にNiよりなるこ
とを特徴とする大気中で使用可能な高温鍛造金型
用ニツケル基鋳造合金。 8 重量にして4〜10%のAlと0.1%以下の希土
類元素および/またはYと13〜23%のMo+{W
+Ta}×2/3と、ただし{W+Ta}×2/3は10%以
下、これらにおいて{W+Ta}はWおよびTaの
1種または2種と表す、20%以下のCoを含み、
残部は不純物を除き本質的にNiよりなることを
特徴とする大気中で使用可能な高温鍛造金型用ニ
ツケル基鋳造合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7734684A JPS60221542A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | 大気中で使用可能な高温鍛造金型用ニツケル基鋳造合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7734684A JPS60221542A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | 大気中で使用可能な高温鍛造金型用ニツケル基鋳造合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60221542A JPS60221542A (ja) | 1985-11-06 |
JPS6321737B2 true JPS6321737B2 (ja) | 1988-05-09 |
Family
ID=13631353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7734684A Granted JPS60221542A (ja) | 1984-04-17 | 1984-04-17 | 大気中で使用可能な高温鍛造金型用ニツケル基鋳造合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60221542A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6108260B1 (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-05 | 日立金属株式会社 | 熱間鍛造用金型及びそれを用いた鍛造製品の製造方法並びに熱間鍛造用金型の製造方法 |
WO2018117226A1 (ja) | 2016-12-21 | 2018-06-28 | 日立金属株式会社 | 熱間鍛造材の製造方法 |
WO2019065542A1 (ja) | 2017-09-29 | 2019-04-04 | 日立金属株式会社 | 熱間鍛造材の製造方法 |
WO2019065543A1 (ja) | 2017-09-29 | 2019-04-04 | 日立金属株式会社 | 熱間鍛造材の製造方法 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63180311A (ja) * | 1987-01-22 | 1988-07-25 | Nippon Steel Corp | 熱間圧延装置 |
JPH0441641A (ja) * | 1990-06-07 | 1992-02-12 | Kobe Steel Ltd | 金型用ニッケル基超耐熱合金 |
CA2403545C (en) | 2001-09-18 | 2007-04-17 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Ni based alloy, method for producing the same, and forging die |
JP6476704B2 (ja) * | 2014-09-30 | 2019-03-06 | 日立金属株式会社 | ニッケル基鋳造合金及び熱間鍛造金型 |
JP6646885B2 (ja) | 2017-11-29 | 2020-02-14 | 日立金属株式会社 | 熱間鍛造用金型、鍛造製品の製造方法 |
US11326231B2 (en) | 2017-11-29 | 2022-05-10 | Hitachi Metals, Ltd. | Ni-based alloy for hot-working die, and hot-forging die using same |
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JPS5124450A (ja) * | 1974-05-02 | 1976-02-27 | Hilti Ag |
-
1984
- 1984-04-17 JP JP7734684A patent/JPS60221542A/ja active Granted
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