JPS6396214A - 耐sccに優れた高強度、高靭性ばね材の製造方法 - Google Patents

耐sccに優れた高強度、高靭性ばね材の製造方法

Info

Publication number
JPS6396214A
JPS6396214A JP24028186A JP24028186A JPS6396214A JP S6396214 A JPS6396214 A JP S6396214A JP 24028186 A JP24028186 A JP 24028186A JP 24028186 A JP24028186 A JP 24028186A JP S6396214 A JPS6396214 A JP S6396214A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
strength
heat treatment
spring
scc resistance
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
Application number
JP24028186A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Kaneko
正 金子
Motoji Tsubota
基司 坪田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Nippon Atomic Industry Group Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP24028186A priority Critical patent/JPS6396214A/ja
Publication of JPS6396214A publication Critical patent/JPS6396214A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/02Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/021Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant characterised by their composition, e.g. comprising materials providing for particular spring properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は高温水あるいは蒸気環境で使用される原子炉炉
内機器用ばね材やバルブ、ポンプの構成部品としてのば
ね材の製造方法に係り、特に耐SCC性(ilii応力
腐食割れ性)に優れた高強度、高靭性ばね材の製造方法
に関する。
(従来の技術) 従来、原子炉炉内機器用ばね材やバルブの構成部品とし
てのばね材等の高温水中あるいは蒸気中で使用される部
材用合金として、インコネルX750(商品名)等の析
出硬化型Ni基合金が多用されている。このインコネル
X750は、Crを14〜17%程度含有することによ
ってNiよりも耐食性が向上しており、また、Tiを2
.25〜2.75%、A℃を0.4〜1.0%含むこと
によって、700℃から750℃の時効熱処理を通じて
Ni3(Affl、Ti)が析出し、これにより強度が
著しく高くなることが知られている。通常、700MP
aの耐力を得るためには、700℃の温度で20時間程
度の時効熱処理が行われている。
次に718°Cで8時間放置した後、621°Cに急冷
し8時間放置する時効熱処理を施した場合の各種特性を
第1図から第4図に従来例(2)として示す。
第1図から、インコネル718[従来例(2)で示す]
は、耐SCC性の点でインコネルX750[従来例(1
)で示す)より優れていることがわかる。一方、第2図
から第4図によれば、インコネル718従来例(2)は
、上述の熱処理を施した場合、耐力および引張強さの点
で、インコネルX750に比べて、15〜20kg/u
+ 2高く、伸びの点で、5〜7%低いということが認
められた。このように、インコネル718は耐SCC性
の点でインコネルX750と比べて優れている反面、伸
びの点で劣っており、ばね材等の高強度、高靭性が要求
される部材に用いることはできないという問題点があっ
た。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
耐SCC性に優れ、かつ高強度、高靭性のばね材の製造
方法を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決するため本発明に係る耐SCC性に優
れた高強度、高靭性合金部材の製造方法は、 重量比で、 c  :0.08%以下、 S i : 0.35%以下、 M n : 0.35%以下、 S  : 0.015%以下、 Cr  : 17.0〜21.0%、 P  : 0.015%以下、 AJ2 : 0.20〜0.80%、 T i  : 0.65〜1.15%、B  : 0.
006%以下、 N b + T a  : 4.75〜5.50%、C
u : 0.30%以下、 Co : 1.0%以下、 (但し、Ni+Co:50.0〜55.0%)、Mo:
2.80〜3.30%を含み、 残部がFeおよび附随的不純物からなるNi基合金材料
に溶体化処理を施し、ばね加工後、次いで時効熱処理を
施すことを特徴とする。
本発明の方法によって製造されるばね材は、インコネル
X750と同等以上の機械的強度を有しており、かつ、
優れた耐SCC性を有しており、原子炉内機器やバルブ
、ポンプ等を構成するばね部品として広く適用し得る。
(作用) 以下、本発明の作用を詳細に説明する。以下の記載にお
いて組成を表す「%」は、特に断らない限り重量基準と
する。
本発明で用いる合金材料はインコネル718と同等の組
成の合金である。このような合金は、重量比で、 c  :0.08%以下、 S i : 0.35%以下、 M n : 0.35%以下、 S  : 0.015%以下、 Cr : 17.0〜21.0%、 P  : 0.015%以下、 AJ2: 0.20〜0.80%、 T i : 0.65〜1.15%、 B  : 0.006%以下、 N b + T a : 4.75〜5.50%、Cu
 : 0.30%以下、 Co : 1.0%以下、 (但し、N i + Co : 50.0〜55.0%
)、M o : 2.8(1−3,30%を含み、残部
がFeおよび附随的不純物からなる合金材料である。
まず上記合金材料を常法に従い所望形状に機械加工する
0次に得られた加工部材に溶体化処理を施す、溶体化処
理とは、合金をその固溶化温度以上の温度に灼熱して比
較的短時間保持した後急冷し、固溶体の状態を常温で実
現する処理をいう。
この溶体化処理は、上記部材を950〜1150℃の温
度で15分間から2時間加熱することが望ましい。
溶体化処理の温度を950〜1150℃より低い温度で
は再結晶が不十分であり、1150℃より高い温度では
高温強度の低下が生じるからである。また溶体化処理の
時間を15分間から2時間とした理由は、上記温度範囲
では再結晶のため少なくとも15分間は必要であるが、
2時間以上加熱すれば充分再結晶が終了しており、それ
以上長時間の加熱は不必要であるからである。最も2時
間以上加熱しても問題がないことはいうまでもない。
次に溶体化処理した合金部材を時効熱処理する。
時効熱処理とは、合金部材に時効硬化を加熱した漱態で
おこさせる処理のことをいう、この時効熱処理は、溶体
化処理した部材を690〜710℃の温度で、4時間か
ら10時間加熱することが望ましい。
時効熱処理の条件を上述の如く定めた理由は次の通りで
ある。
インコネル718は析出硬化型の合金であり、650〜
800℃の温度で時効させることによってγ“相(また
はγ*相)がオーステナイトの母相に析出し、強度が上
昇する。ただし、時効とともに強度は上昇するが同時に
伸びは減少する。また時効時間の増加に伴って粒界には
クロム炭化物が生成し成長することによって粒界に沿っ
てクロム濃度の低い領域が形成される。このクロム濃度
の低い領域は他の部分と比べ耐食性に劣り、粒界SCC
の原因となる。したがって耐SCC性と強度等の機械的
性質を満足させるための時効条件を求めるべく種々の条
件で時効熱処理し、機械強度試験、SCC試験等を行っ
た。その結果、690℃の温度で10時間以下の熱処理
では伸び、耐SCC性の点では満足するが強度が不足し
、また710℃の温度で4時間以上の熱処理では、強度
は満足するが、伸びは不足し、かつ耐SCC性を満足し
ないことが認められた。したがって、上述のように時効
条件を690〜710℃の温度で、4〜10時間とした
。なお、ここで機械的性質を満足するか否かはインコネ
ルX750を基準とした。すなわち、その基準は耐カニ
 70kg/in以上、引張強さ: 110kg/12
以上、伸び:25%以上である。
また時効熱処理としては718℃の温度で8時間加熱し
た後に急冷して621℃にし、合計18時間時効熱処理
をしても上記基準を満足させることができる。
なお、ばね材のように伸びは小さくとも高い耐力を必要
とする場合には、溶体化処理と時効熱処理の間で冷間加
工を施せばよい、この場合、冷間加工前の組織は完全に
再結晶しているなめ、冷間加工が容易に行うことができ
る。
(実施例) 次に本発明の詳細な説明する。
実施例(1)はばね製作に際して、事前に種々の冷間加
工率と耐SCC性、機械強度について、検討を実施した
ものである。ばね製作については、任意の冷間加工率を
設定できる。インコネル718に1010℃の温度で、
1時間加熱する溶体化処理を施した後、加工率0〜60
%範囲で、7種類冷間加工し、次いで、704℃の温度
で、6時間加熱する時効熱処理を施しな。
実施例(2)は原子力発電プラント、主蒸気隔離弁に設
けられている大型円筒コイルばねの製作実施例である。
この円筒コイルばbの寸法は、外径139.70In、
内径107.9!utn、素線径15.875mn、自
由長384.17v1で、設計要求として、時効熱処理
後の引張強さ140.6kg/nIl’以上必要とされ
ている。
インコネル718に1050℃の温度で、30分加熱す
る溶体化処理を行った後、冷間加工率30%で、円筒状
に、コイリングし、704℃の温度で、6時間加熱する
時効熱処理を施した円筒コイルばねを製作した。
従来例(1)としてはインコネルX750に1093°
Cの温度で1時間加熱する溶体化処理をおこなった後、
加工率0〜60%の範囲で7種類冷間加工し、次いで7
04℃の温度で20時間加熱する時効熱処理をおこなっ
た。なお、インコネルX750は重量比で、C: 0.
08%以下、S i : 0.05%以下、Mn:1.
00%以下、s : o、oio%以下、Cr : 1
4.0〜17.0%、AI 、 0.40〜1.00%
、T i : 2.25〜2.75%、F e : 5
.0〜9.0%、N b + T a : 0.70〜
1.20%、Cu : 0.50%以下、Co : 1
.00%以下、Zr:0゜2%以下を含み、残部がNi
および附随的不純物からなるNi基合金である。
従来例(2)としてはインコネル718に1010℃の
温度で1時間加熱する溶体化処理を施した後、加工率O
〜60%の範囲で7種類冷間加工し、次いで718℃の
温度で8時間加熱しその後621℃の温度まで急冷し、
8時間621°Cで加熱する時効熱処理をおこなった。
これら実施例(1)、(2)、従来例(1)、(2)よ
り処理した合金部材に対し、SCC試験を行った。SC
C試験はCBB試験法(明石、用本、石川島播磨技報、
17、D472  (1977年)参照)を用いた。原
子炉炉内環境を模凝した288℃、80atlの高温純
水中(溶存酸素8ppn 、塩素イオン100ppb)
に500時間浸漬した後、発生した亀裂長さを測定して
耐SCC性を評価した。この測定結果を第1図に示す。
またこれら合金部材に対し、耐力(σy)、引張強さく
σ■)、伸び(ε)を測定した。この測定結果をそれぞ
れ第2図、第3図および第4図に示す。
これら測定結果から次のことがわかる。
実施例(1)の合金部材は冷間加工率に関係なく、イン
コネルX750を用いた従来例(1)とほぼ同等の耐力
、引張強さを示しており、伸びは同等あるいはこれ以上
である。従って、従来例(1)と同等以上の機械的性質
を有していることが認められた。
一方、従来例(2)の合金部材は耐力、引張強さが従来
例(1)より高く、伸びにおいて劣っていることが分る
実施例(2)のばね材はインコネルX750を用いた従
来例(1)およびインコネル718を用いた従来例(2
)に比べて高い耐力、引張強さを有するとともに、伸び
についても従来例(1)(2)に比べて、大きく、高強
度および高靭性であることが明らかとなった。実施例(
2)はばねに要求される設計値、引張強さ140.6k
g/n1以上を十分に満足している。
また、耐SCC性に関しては、実施例(1)は従来例(
1)に比べて800割れ深さが著しく小さく、優れた耐
SCC性を有していることが分った。また、従来例(2
)も従来例(1)と比べれば800割れ深さが小さく、
実施例(1)は従来例(2)と比べても0〜60%の広
範な冷間加工率にわたり、800割れ深さが小さく、よ
り1ftSCC性に優れていることが明らかとなった。
実施例(2)は従来例(1)に比較し極めて耐SCC性
に優れていることが明らかとなった。さらに、従来例(
2)よりも、耐SCC性が優れていることも示された。
[発明の効果] 本発明により、耐SCC性に優れインコネルX750に
比較して高強度および高靭性を有する円筒コイルばねを
得ることが可能である。
すなわち、本発明により製造されたばね材を原子炉内機
器の構成部品として用いた場合には、この部材の耐SC
C性が著しく向上し、原子炉の缶類性を高めることがで
きる。
また、主蒸気隔離弁に本発明で製造された円筒コイルば
ねを採用した場合、耐SCC性マージンが増大するとと
もに、機械的性質の向上に伴い、機器の缶類性が大幅に
向上する。
さらに、機械的強度の点においてインコネルX750と
同等かそれ以上の特性を有することから、新規の製品に
適用する場合はもとより、既に使用されているインコネ
ルX750製の構造材と交換する場合において、設計を
変更する必要がなく、従来の原子炉内機器および原子力
発電プラントを構成するバルブ、ポンプの缶類性を容易
に向上させることかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例(1)、(2)の800割れ深
さの冷間加工率に対する変化を従来例(1)、(2)と
比較して示すグラフ、第2図は本発明の実施例(1)、
(2)の耐力の冷間加工率に対する変化を従来例(1)
、(2)とを比較して示すグラフ、第3図は本発明の実
施例(1)、(2)の引張強さの冷間加工率に対する変
化を従来例(1)、(2)と比較して示すグラフ、第4
図は本発明の実施例(1)、(2)の伸びの冷間加工率
に対する変化を従来例(1)、(2)と比較して示すグ
ラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量比で C:0.08%以下、 Si:0.35%以下、 Mn:0.35%以下、 S:0.015%以下、 Cr:17.0〜21.0%、 P:0.015%以下、 Al:0.20〜0.80%、 Ti:0.65〜1.15%、 B:0.006%以下、 Nb+Ta:4.75〜5.50%、 Cu:0.30%以下、 Co:1.0%以下、 (但し、Ni+Co:50.0〜55.0%)、Mo:
    2.80〜3.30%を含み、 残部がFeおよび附随的不純物からなる合金に溶体化処
    理を施し、溶体化処理後、この合金材料を所望形状に冷
    間ばね加工し、引き続き時効熱処理することを特徴とす
    る耐SCCに優れた高強度、高靭性ばね材の製造方法。
  2. (2)前記溶体処理は前記合金材料を950℃から11
    50℃で15分間以上加熱する熱処理であり、前記時効
    熱処理は前記合金材料を690℃から710℃で4時間
    から10時間保持することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の耐SCCに優れた高強度、高靭性ばね材の
    製造方法。
JP24028186A 1986-10-09 1986-10-09 耐sccに優れた高強度、高靭性ばね材の製造方法 Pending JPS6396214A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24028186A JPS6396214A (ja) 1986-10-09 1986-10-09 耐sccに優れた高強度、高靭性ばね材の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24028186A JPS6396214A (ja) 1986-10-09 1986-10-09 耐sccに優れた高強度、高靭性ばね材の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6396214A true JPS6396214A (ja) 1988-04-27

Family

ID=17057153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24028186A Pending JPS6396214A (ja) 1986-10-09 1986-10-09 耐sccに優れた高強度、高靭性ばね材の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6396214A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991001385A1 (en) * 1989-07-22 1991-02-07 Nisshin Steel Co., Ltd. Method of producing high-strength stainless steel strip having duplex structure and excellent spring characteristics
EP1340825A2 (en) * 2002-02-27 2003-09-03 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Ni-base alloy, heat-resistant spring made of the alloy, and process for producing the spring
US20110255649A1 (en) * 2008-12-15 2011-10-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Jet pump beam and method for producing the same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991001385A1 (en) * 1989-07-22 1991-02-07 Nisshin Steel Co., Ltd. Method of producing high-strength stainless steel strip having duplex structure and excellent spring characteristics
EP1340825A2 (en) * 2002-02-27 2003-09-03 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Ni-base alloy, heat-resistant spring made of the alloy, and process for producing the spring
EP1340825A3 (en) * 2002-02-27 2003-10-08 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Ni-base alloy, heat-resistant spring made of the alloy, and process for producing the spring
US6918972B2 (en) 2002-02-27 2005-07-19 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Ni-base alloy, heat-resistant spring made of the alloy, and process for producing the spring
US20110255649A1 (en) * 2008-12-15 2011-10-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Jet pump beam and method for producing the same
EP2383355A1 (en) * 2008-12-15 2011-11-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Jet pump beam and manufacturing method therefor
EP2383355A4 (en) * 2008-12-15 2013-05-15 Toshiba Kk JET PUMP BEAM AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME
US8879683B2 (en) 2008-12-15 2014-11-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Jet pump beam and method for producing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4798632A (en) Ni-based alloy and method for preparing same
US20100116383A1 (en) method of heat treatment for desensitizing a nikel-based alloy relative to environmentally-assisted craking, in particular for a nuclear for a nuclear reactor fuel assembly and for a nuclear reactor, and a part made of the alloy and subjected to the treatment
US4129462A (en) Gamma prime hardened nickel-iron based superalloy
US4512820A (en) In-pile parts for nuclear reactor and method of heat treatment therefor
US4793868A (en) Thermomechanical method of forming fatigue crack resistant nickel base superalloys and product formed
JPS5943852A (ja) オ−ステナイト型合金
EP0076110B1 (en) Maraging superalloys and heat treatment processes
US4494987A (en) Precipitation hardening austenitic superalloys
US20030051783A1 (en) Two step aging treatment for Ni-Cr-Mo alloys
JPS6396214A (ja) 耐sccに優れた高強度、高靭性ばね材の製造方法
EP0964072B1 (en) Austenitic stainless steel with resistance to deterioration by neutron irradiation
US3420716A (en) Method of fabricating and heat-treating precipitation-hardenable nickel-base alloy
JPS6277448A (ja) 耐SCC性に優れた高強度Ni基合金部材の製造方法
US3669759A (en) Thermomechanical treatment for improving ductility of carbide-stabilized austenite stainless steel
JPH0114991B2 (ja)
EP0090115B1 (en) Cold worked ferritic alloys and components
GB2027627A (en) Drawn pipes of austenitic chromium-nickel steels
US5429690A (en) Method of precipitation-hardening a nickel alloy
JPS62167839A (ja) Ni基合金及びその製造法
JPH0132290B2 (ja)
Wood et al. The all-beta titanium alloy (Ti-13V-11Cr-3Al)
CA1133363A (en) Method for heat treating iron-nickel-chromium alloy
JPS62182258A (ja) 高延性高耐食ジルコニウム基合金部材の製造法及びその部材
JPS5985850A (ja) Ni基合金の熱処理法
JPS6252024B2 (ja)