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JPH10140306A - 耐高温性鉄ニッケル超合金からなる材料体のための熱処理法および熱処理された材料体 - Google Patents

耐高温性鉄ニッケル超合金からなる材料体のための熱処理法および熱処理された材料体

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JPH10140306A
JPH10140306A JP9316608A JP31660897A JPH10140306A JP H10140306 A JPH10140306 A JP H10140306A JP 9316608 A JP9316608 A JP 9316608A JP 31660897 A JP31660897 A JP 31660897A JP H10140306 A JPH10140306 A JP H10140306A
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JP
Japan
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material body
heat treatment
precipitation hardening
heat
subjected
Prior art date
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JP9316608A
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English (en)
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JP4106113B2 (ja
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Werner Dr Balbach
バールバッハ ヴェルナー
Gunnar Haerkegaard
ヘルケゴルト グナー
Reiner Redecker
レーデッカー ライナー
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon

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  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐高温性鉄ニッケル超合金からなる材料体の
ための熱処理法。 【解決手段】 本発明による熱処理法には、溶体化処
理、安定化焼き鈍し並びに析出硬化が含まれている。 【効果】 簡単な方法で、十分に高い耐熱性、大きな延
性およびできるだけ緩徐な亀裂の成長を示すようなタイ
プＩＮ７０６の合金から材料体を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念によるタイプＩＮ７０６の鉄ニッケル超合金からなる
熱処理された材料体のための熱処理法に関する。同様
に、本発明は、殊に熱処理装置のロータ中での使用のた
めの、タイプＩＮ７０６の耐高温性鉄ニッケル超合金か
らなる熱処理された材料体に関する。
【０００２】
【従来の技術】この場合、本発明は、例えばJ. H. Moll
他“Heat Treatment of 706 Alloy for Optimum 1200 ゜
F Stress-Rupture Properties” Met. Trans. 1971、第
２巻、第２１５３〜２１６０頁に記載されているような
公知技術水準に関連している。
【０００３】前記の公知技術水準から、合金ＩＮ７０６
の温度負荷された部材用の材料としての使用のために重
要な性質、殊に耐熱性および延性が、適当に実施された
熱処理法によって定められることは公知である。典型的
な熱処理法には、合金ＩＮ７０６から鍛造された出発体
の構造に応じて、例えば以下の処理工程が含まれてい
る：温度９８０℃で１時間に亘る出発体の溶体化処理、
溶体化処理された出発体の空気を用いる冷却、温度８４
０℃で３時間に亘る析出硬化、空気を用いる冷却、温度
７２０℃で８時間に亘る析出硬化、毎時約５５℃の冷却
速度での６２０℃への冷却、温度６２０℃で８時間に亘
る析出硬化および空気を用いる冷却または例えば温度ほ
ぼ９００℃で１時間に亘る出発体の溶体化処理、空気を
用いる冷却、７２０℃で８時間に亘る析出硬化、毎時約
５５℃の冷却速度での６２０℃への冷却、６２０℃で８
時間に亘る析出硬化および空気を用いる冷却。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明には、簡単な方
法で、十分に高い耐熱性、大きな延性およびできるだけ
緩徐な亀裂の成長を示すようなタイプＩＮ７０６の合金
から材料体を得ることができるような冒頭で挙げられた
種類の熱処理法を記載するという課題が課されている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記課
題は、請求項１の特徴部によって達成される。
【０００６】また、本発明の中核は、ほぼ９６５〜９９
５℃で５〜２０時間の溶体化処理、ほぼ７７５〜８３５
℃で５〜１００時間の安定化焼き鈍し並びに７１５〜７
４５℃で１０〜５０時間の析出硬化および５９５〜６２
５℃で１０〜５０時間の析出硬化である。
【０００７】本発明による方法は、就中、簡単に実施さ
れ、かつ脆弱になるよう作用する析出物の形成を回避す
るということによって顕著である。更に、極めて低い亀
裂の成長が、こうして熱処理された材料体中で達成され
る。６００℃の温度で毎時０．０５％の一定速度で材料
体に延伸を施した場合、亀裂なしに少なくとも２．５％
の全延伸が達成される。更に、本発明方法により製造さ
れた材料体は、常用の化学組成の場合に、応力をかけた
際の粒間酸化によって亀裂が生じないことによって顕著
である。
【０００８】従って、本発明方法により製造された材料
体は、大きなガスタービンの熱的および機械的に大きな
負荷をかけられたロータの仕上げの際に出発材料として
特に好適である。
【０００９】本発明の有利な実施例およびこれにより達
成可能な他の利点は、以下に詳細に説明される。
【００１０】更に、本発明の他の有利な実施態様は、従
属請求項から明らかである。
【００１１】図面中には、ＩＮ７０６からなる材料体が
記載されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】合金ＩＮ７０６からなる多数の市
販により入手可能な鍛造された出発体を、それぞれ炉の
中に入れ、かつ種々の熱処理法Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨを施
した。出発体は、それぞれ、同じ構造および同じ化学組
成を有しており、この場合、出発体の組成は、以下の限
界範囲内で変動することができる。
【００１３】 炭素 最大 ０．０２５ 珪素 最大 ０．１２ マンガン 最大 ０．３５ 硫黄 最大 ０．００２ 燐 最大 ０．０１５ クロム １５ 〜 １８ ニッケル ４０ 〜 ４３ アルミニウム ０．１ 〜 ０．３ タンタル 最大 ０．１ チタン １．５ 〜 １．８ 銅 最大 ０．３０ ニオブ ２．８ 〜 ３．２ ホウ素 最大 ０．０１ 鉄 残量 出発体の熱処理法Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨは、以下に表で記
載されている。
【００１４】
【表１】
【００１５】析出硬化の第一工程を、溶体化処理された
出発体が種々の温度で硬化するようなもう１つの安定化
作用する熱処理工程の前に接続した。
【００１６】この場合、熱処理法Ｈは、専ら比較例とし
て用い、前記方法の場合に、安定化焼き鈍しを省略し
た。
【００１７】この場合、出発体Ｅ、ＦおよびＧの室温へ
の冷却は、該出発体を室温または少なくとも３００℃を
下回るよう冷却したことを意味する。この場合、空気中
での冷却速度は、出発体の大きさに応じて、７００℃を
上回る温度範囲内で、毎分約０．５℃から毎分１０℃お
よびオイルを用いて毎分２℃から毎分２０℃である。
【００１８】この場合、停止時間は、上記の範囲内で変
動することができ、この場合、停止時間および冷却速度
は、本質的に、処理すべき材料の大きさによって影響を
及ぼされる。このことは、より大きな材料の場合、材料
に完全に透熱させることができるようにするためには、
停止時間は長くされなければならないことを意味する。
７３０℃および６１０℃での２つの硬化灼熱工程の間で
の室温への冷却は、不要にすることができる。
【００１９】熱処理法によって結果として生じる材料体
Ｅ′、Ｆ′、Ｇ′およびＨ′から、以下に記載される試
験のための試験体を製造し、その材料データは、以下に
表で記載されている。
【００２０】
【表２】
【００２１】材料体Ｅ′については、６００℃での引張
り強さは確かに若干低いが、しかし、６００℃での破断
時の伸びは明らかに大きいことが明らかである。更に、
材料体Ｅ′は、毎時０．０５ｍｍを下回る極めて少ない
亀裂拡大速度を示しており、これは、前記材料種につい
ては並外れて良好な値であり、かつ前記材料は、特に熱
処理装置のロータの場合の使用に特に適している。
【００２２】更に、この材料体には、いわゆるＣＳＲ試
験（英語で：constant strain rate）を施した。この場
合、材料を、６００℃の温度で、毎時０．０５％の一定
延び率で延伸させる。材料体に、亀裂なしに少なくとも
２．５％の延伸を施すことができる条件を、材料体Ｅ′
およびＦ′が充足した。
【００２３】図１および２中には、安定化焼き鈍しをし
ないの材料体の破断面画像中に、例えばＨ′は、材料体
に応力が負荷された場合に生じるいわゆるＳＡＧＢＯ亀
裂（英語で；stress accelerated grain boundary oxid
ation）を認めることができる。
【００２４】図３によれば、８４５℃で５時間の安定化
焼き鈍しの場合に、材料Ｇ′に相応して、望ましくない
針状の相が生じている。より長い停止時間またはより高
い温度の場合、前記の針状の相は、なおはっきりと存在
している。切り裂きエネルギー端、前記の針状の相によ
って明らかに減少している。
【００２５】図４によれば、８２０℃で１０時間の安定
化焼き鈍しの場合に、材料Ｅ′に相応して、望ましくな
い針状の相はもはや生じておらず、また、停止時間を増
大させ、かつ温度を低下させる場合、例えば７８０℃で
１００時間の安定化焼き鈍しの場合であっても生じてい
ない。
【００２６】従って、組成が上記の限界範囲内で変動
し、かつ溶体化処理の後および析出硬化の前に７７５〜
８３５℃、殊に８２０℃で５〜１００時間、有利に１０
〜２０時間の安定化焼き鈍しを施された出発体は、極め
て低い亀裂の成長、ＣＳＲ試験の際に亀裂なしに２．５
％の最小延び率を示し、ＳＡＧＢＯ亀裂を示さず、かつ
室温で以下の性質を示している。
【００２７】
【表３】
【００２８】勿論、本発明は、図示されかつ記載された
実施例に制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】安定化焼き鈍しをせずに、負荷によって促進さ
れた粒間酸化による材料体の亀裂を示す１００倍に拡大
した走査電子顕微鏡写真。
【図２】図１からの亀裂の表面を示す３００倍に拡大し
た走査電子顕微鏡写真。
【図３】８４５℃で５時間、安定化焼き鈍しを施した材
料体の構造の５００倍に拡大した微小写真。
【図４】８２０℃で１０時間、安定化焼き鈍しを施した
材料体の５００倍に拡大した微小写真。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１Ｃ ６９２ ６９２Ｂ (72)発明者 グナー ヘルケゴルト スイス国 ウンターズィッゲンタール ニ ーダーヴィースシュトラーセ 13ベー (72)発明者 ライナー レーデッカー ドイツ連邦共和国 ホーエンテンゲン ア プベルガーシュトラーセ 13

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 タイプＩＮ７０６の耐高温性鉄ニッケル
    超合金からなる材料体のための熱処理法において、以下
    の工程：約９６５〜９９５℃で５〜２０時間の溶液溶体
    化処理、約７７５〜８３５℃で５〜１００時間の安定化
    焼き鈍し並びに７１５〜７４５℃で１０〜５０時間の析
    出硬化および５９５〜６２５℃で１０〜５０時間の析出
    硬化を含むことを特徴とする、耐高温性鉄ニッケル超合
    金からなる材料体のための熱処理法。
  2. 【請求項２】 安定化焼き鈍しを１０〜２０時間行う、
    請求項１に記載の熱処理法。
  3. 【請求項３】 安定化焼き鈍しを約８２０℃で行う、請
    求項１に記載の熱処理法。
  4. 【請求項４】 材料体を、溶体化処理と安定化焼き鈍し
    との間並びに安定化焼き鈍しと析出硬化との間で、少な
    くとも３００℃に冷却する、請求項１に記載の熱処理
    法。
  5. 【請求項５】 材料体を、溶体化処理と、オイル等を用
    いる安定化焼き鈍しとの間で冷却する、請求項４に記載
    の熱処理法。
  6. 【請求項６】 材料体を、安定化焼き鈍しと析出硬化と
    の間で、空気中で冷却する、請求項４に記載の熱処理
    法。
  7. 【請求項７】 材料体を、７１５〜７４５℃での析出硬
    化と５９５〜６２５℃での析出硬化との間で、少なくと
    も３００℃に冷却する、請求項１〜４までのいずれか１
    項に記載の熱処理法。
  8. 【請求項８】 タイプＩＮ７０６の耐高温性鉄ニッケル
    超合金からなる熱処理された材料体において、該材料体
    が、毎時０．０５ｍｍを下回る亀裂の成長を示しおよび
    ／または６００℃の温度で毎時０．０５％の一定延び率
    で亀裂なしに２．５％の最低延伸率を示すことを特徴と
    する、タイプＩＮ７０６の耐高温性鉄ニッケル超合金か
    らなる熱処理された材料体。
  9. 【請求項９】 毎時０．０１ｍｍの亀裂の成長を示す、
    請求項８に記載の熱処理された材料体。
JP31660897A 1996-11-02 1997-11-04 耐高温性鉄ニッケル超合金からなる材料体のための熱処理法および熱処理された材料体 Expired - Lifetime JP4106113B2 (ja)

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