JP7330132B2 - シール部材及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、γ’析出硬化型の冷間圧延帯材からなるシール部材及びその製造方法に関し、特に、９００℃程度の使用環境においても機能を維持できるシール部材及びその製造方法に関する。
配管同士を突き合わせた繋ぎ目からその内部を流れる液体や気体が漏れないようにシールするために、金属製のシール部材が該継ぎ目に挟み込まれる。例えば、レシプロエンジンに組み合わせられるターボチャージャの配管では、７００～８００℃程度の高温下で使用されるため、このようなシール部材には、Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８（商品名）やＮｉｍｏｎｉｃ２６３（商品名）といった高温強度に優れる析出硬化型のＮｉ基やＮｉ－Ｆｅ基耐熱合金が用いられている。
例えば、特許文献１では、Ｎｉ量を低減しながら８００℃に長時間曝しても高強度を維持できる自動車エンジン等の排気バルブ用のＦｅ－Ｎｉ－Ｃｒ系合金が開示されている。かかる合金は、Ｆｅに、質量％で、Ｎｉ：３０～６２％、Ｃｒ：１３～２０％などを添加した成分組成を有し、１０５０℃で溶体化処理後、７５０℃で時効処理される。Ｎｉ量を低減することで、高温強度を与える析出相であるγ’相が不安定となるが、Ｔｉ量の調整でこれを回避するとしている。
また、引用文献２では、質量％で、Ｆｅに、Ｎｉ：３０～４５％、Ｃｒ：１０～２５％とともにＴｉやＡｌなどを添加し、Ｔｉ／Ａｌの原子比を調整した成分組成を有する合金を冷間加工又は温間加工後に部品に加工し、加工ひずみを残留したまま時効処理する耐熱部品の製造方法を開示している。かかる耐熱部品は、Ｔｉ／Ａｌの原子比の調整により、長時間８００℃以上に曝されても脆化相であるη相の析出を抑制でき、機械強度が低下しないとしている。
上記したような耐熱合金であれば、シール部材としての十分なシール性を得られることが期待される。更に、排気ガスケットなど、自動車エンジン用のシール部材では、室温から使用時の高温への加熱及び冷却が繰り返し与えられるため、「ばね」のような耐へたり性に優れることも必要となる。
例えば、引用文献３では、質量％で、Ｆｅに、Ｎｉ：２０～４５％、Ｃｒ：１０～２５％などを添加した成分組成を有し、５００～６００℃程度で用いられ得る耐熱ばね用Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｒ系合金が開示されている。ばねの製造工程では、かかる合金を冷間圧延や冷間伸線などの冷間加工を施した後に時効処理するのである。ここで、耐へたり性を向上させるためには、γ’相の形成元素を増量し、ＴｉとＡｌの原子％の比を最適化する必要があること、Ｂを添加すること、ＭｏやＷなどの固溶強化元素を添加することを述べている。
特開２００４－２７７８６０号公報 特開平１１－１１７０１９号公報 特開２００５－００２４５１号公報
シール部材については、近年、ターボチャージャの性能向上に伴い、従来以上に高温である９００℃程度での使用が要求されている。これに対して、上記した汎用のＮｉ基合金では、一般的に、８００℃以上で高温強度を与える析出相のγ"相やγ'相が高温強度に寄与しないδ相へと変化してしまい、シール性が低下しやすくなる。また、９００℃程度でγ'相が消失する場合もあり、この場合もシール性が低下してしまう。一方、高温強度を向上させる元素であるＣｏの添加が考慮できるが、シール部材としての冷間圧延加工のための加工性を損ない、コスト面でも劣ってしまう。
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、Ｃｏの過度な添加を回避しつつ、９００℃程度の使用環境においても機能を維持できる冷間圧延帯材によるシール部材を提供することにある。
本発明によるシール部材は、γ’析出硬化型合金からなるシール部材であって、質量％で、Ｎｉ：４０～６２％、Ｃｒ：１３～２０％、Ｔｉ：１．５～２．８％、Ａｌ：１．０～２．０％（但し、Ｔｉ／Ａｌ：２．０以下）、Ｎｂ：２．０％以下、Ｔａ：２．０％以下（但し、Ｎｂ＋Ｔａ：０．２～２．０％）、Ｂ：０．００１～０．０１０％、Ｗ：３．０％以下、且つ、Ｍｏ：２．０％以下（但し、Ｍｏ＋（１／２）Ｗ：１．０～２．５％）を含むとともに、任意に、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１％以下で含み得て、残部Ｆｅ及び不可避的不純物とする成分組成を有し、２５０Ｈｖ以上の硬さを呈するとともに、冷間圧延された冷間圧延組織からなることを特徴とする。
かかる特徴によれば、高温での長時間の使用においてもγ’相からなる微細析出物の消滅を抑制し、９００℃程度の使用環境においてもシール部材としての機能を維持し得る。
上記した発明において、γ’相からなる微細析出物を結晶粒内に分散させた金属組織を有することを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、予めγ’相による強化を得るとともに、９００℃程度の使用環境においてもシール部材としての機能を維持し得る。
上記した発明において、前記Ｎｉのうちの５％以下をＣｏで置き換えたことを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、クリープ強度を向上させた上で、９００℃程度の使用環境においてもシール部材としての機能を維持できる。
上記した発明において、Ｃｕ：０．１～３．０％を更に含むことを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、冷間加工性や耐酸化性を向上させた上で、９００℃程度の使用環境においてもシール部材としての機能を維持できる。
上記した発明において、前記冷間圧延組織は、０．０５％以上の不均一歪みを含むことを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、９００℃程度の使用環境においてもシール部材としての機能を維持できる。
上記した発明において、前記冷間圧延組織は、９００℃で４００時間加熱した後に観察断面でγ’相を結晶粒内に含む未再結晶粒の面積率を３０％以上に維持することを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、９００℃での４００時間の使用においてもγ’相からなる微細析出物の消滅をより抑制し、シール部材としての機能を維持できる。
また、本発明によるシール部材の製造方法は、γ’析出硬化型合金からなる冷間圧延帯材によるシール部材の製造方法であって、質量％で、Ｎｉ：４０～６２％、Ｃｒ：１３～２０％、Ｔｉ：１．５～２．８％、Ａｌ：１．０～２．０％（但し、Ｔｉ／Ａｌ：２．０以下）、Ｎｂ：２．０％以下、Ｔａ：２．０％以下（但し、Ｎｂ＋Ｔａ：０．２～２．０％）、Ｂ：０．００１～０．０１０％、且つ、Ｗ：３．０％以下、Ｍｏ：２．０％以下（但し、Ｍｏ＋（１／２）Ｗ：１．０～２．５％）を含むとともに、任意に、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１％以下で含み得て、残部Ｆｅ及び不可避的不純物とする成分組成を有する合金を加工する熱間圧延工程と、２５０Ｈｖ以上の硬さを呈するように冷間圧延歪みを付与する冷間圧延工程と、を含むことを特徴とする。
かかる特徴によれば、高温での長時間の使用においてもγ’相からなる微細析出物の消滅を抑制し、９００℃程度の使用環境においても機能を維持し得るシール部材を得ることができる。
上記した発明において、前記熱間圧延工程又は前記冷間圧延工程は、γ’相からなる微細析出物を結晶粒内に分散させた金属組織を付与する工程であることを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、予めγ’相による強化を得るとともに、９００℃程度の使用環境においてもシール部材としての機能を維持し得るシール部材を得ることができる。
上記した発明において、前記Ｎｉのうちの５％以下をＣｏで置き換えたことを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、クリープ強度を向上させて、９００℃程度の使用環境においてもシール部材としての機能を維持できるシール部材を得ることができる。
上記した発明において、Ｃｕ：０．１～３．０％を更に含むことを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、冷間加工性や耐酸化性を向上させた上で、９００℃程度の使用環境においてもシール部材としての機能を維持できるシール部材を得ることができる。
上記した発明において、前記冷間圧延工程は、０．０５％以上の不均一歪みを含む冷間圧延組織を付与する工程であることを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、９００℃程度の使用環境においてもシール部材しての機能を維持できるシール部材を得ることができる。
上記した発明において、前記冷間圧延工程は、９００℃で４００時間加熱した後に観察断面でγ’相を結晶粒内に含む未再結晶粒の面積率を３０％以上に維持する冷間圧延組織を付与する工程であることを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、９００℃での４００時間の使用においてもγ’相からなる微細析出物の消滅をより抑制し、シール部材としての機能を維持できるシール部材を得ることができる。
本発明による１実施例におけるシール部材の製造方法を示すフロー図である。 シール部材用冷間圧延帯材の紙面上下方向を圧縮方向とする断面組織写真である。 冷間圧延後に焼鈍処理及び時効処理を行った場合の断面組織写真である。 高温で長時間使用した場合の合金の断面組織を示す模式図である。 製造試験の実施例及び比較例についての成分組成の一覧表である。 実施例及び比較例の成分組成に関する条件式の値の一覧表である。 実施例及び比較例の冷間圧延率と試験結果の一覧表である。 実施例１の加熱試験後の断面組織写真である。 比較例１の加熱試験後の断面組織写真である。
本発明による１つの実施例としてのシール部材及びその製造方法について、図１乃至図３を用いて説明する。
本実施例によるシール部材は、質量％で、Ｎｉ：４０～６２％、Ｃｒ：１３～２０％、Ｔｉ：１．５～２．８％、Ａｌ：１．０～２．０％（但し、Ｔｉ／Ａｌ：２．０以下）、Ｎｂ：２．０％以下、Ｔａ：２．０％以下（但し、Ｎｂ＋Ｔａ：０．２～２．０％）、Ｂ：０．００１～０．０１０％、Ｗ：３．０％以下、且つ、Ｍｏ：２．０％以下（但し、Ｍｏ＋（１／２）Ｗ：１．０～２．５％）を含むとともに、任意に、Ｃ：０．０８％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０１％以下で含み得て、残部を実質的にＦｅとする成分組成を有するＦｅ－Ｎｉ－Ｃｒ系合金によって得られる。
図１に示すように、かかるＦｅ－Ｎｉ－Ｃｒ系合金は、熱間鍛造などによってスラブやビレットとされ、さらに、熱間圧延によって所望の形状に成形される（熱間圧延：Ｓ１）。さらに、冷間圧延によってシール部材の素材となるシール部材用冷間圧延帯材に成形されることで、２５０Ｈｖ以上の硬さを呈するようにされる（冷間圧延：Ｓ２）。かかる硬さを得ることでシール部材として締結したときにビードの形状を維持できてシール性を確保できる。なお、硬さはさらに４２０Ｈｖ以下とされることも好ましく、これによって得られたシール部材の締結時の割れを防止する。
冷間圧延（Ｓ２）においては、圧延を複数回に分けて行い、各圧延の間に焼鈍処理を行うことが好ましい。これによって、γ’析出硬化型のシール部材用冷間圧延帯材を得ることができる。つまり、シール部材用冷間圧延帯材は、冷間圧延を最終工程として得られており、また、シール部材を得るにあたっても冷間圧延後の熱処理を必要としない。なお、シール部材用冷間圧延帯材の厚さは０．０５～０．５ｍｍの範囲内であり、好ましくは０．１～０．３ｍｍの範囲内である。
ここで、図２に示すように、このようにして得られたシール部材用冷間圧延帯材は、上記した２５０Ｈｖ以上の硬さを呈するとともに、冷間圧延された冷間圧延組織を有する。特に、圧延方向（紙面左右方向）に長手方向を向けるよう結晶粒が配置されている。このような圧延組織によっても高温における機械強度の維持に寄与できると考えられる。
なお、シール部材用冷間圧延帯材は、γ’相からなる微細析出物を結晶粒内に分散させて冷間圧延された冷間圧延組織を有するように製造されてもよいが、γ’相の微細析出物を結晶粒内に分散させていなくともよい。
前者の場合には、例えば、熱間圧延（Ｓ１）における加熱、又は冷間圧延（Ｓ２）における焼鈍処理の温度をγ’相のソルバス温度よりも高くすればよい。そして、これらの加熱後の冷却速度を１～５０℃／ｓとして８００℃まで冷却することが好ましく、かかる冷却条件でγ’相からなる微細析出物を結晶粒内に分散させた冷間圧延組織を効率的に得られる。なお、８００℃以下の冷却条件は適宜設定し得る。また、γ’相の析出は、熱間圧延（Ｓ１）及び冷間圧延（Ｓ２）のうちのどちらか一方に限ったものではなく、２回に分けてγ’相を析出させることも可能である。
後者の場合には、８００℃以上での使用環境において使用されることで直ちにγ’相からなる微細析出物を結晶粒に分散させた金属組織を得て、例えば９００℃程度の使用環境においてもシール部材として必要とされる機能を維持できる。
なお、図３に示したように、冷間圧延後に焼鈍処理及び時効処理を行った場合、結晶粒に方向性を有さず、冷間圧延組織を消滅させていることが判る。つまり、冷間圧延後においてこのような熱処理は不要である。
次に、シール部材用冷間圧延帯材は、公知の方法によって切断され、シール部材の形状に加工される（切断・加工：Ｓ３）。上記したように、シール部材は切断・加工（Ｓ３）の前後において熱処理されず、冷間圧延（Ｓ２）によって得られた冷間圧延組織のままシール部材として使用される。
以上のようなシール部材によれば、シール部材としての高温での長時間の使用においてもγ’相からなる微細析出物の消滅を抑制し得て、例えば９００℃程度の使用環境においてもシール部材として必要とされる機能を維持できる。
ところで、図４に示すように、γ’相からなる微細析出物（以降、γ’粒１１と称する）を分散させたγ’析出硬化型の合金においては、高温での使用において、再結晶を伴いγ’粒１１をη相又はδ相２１に変化させ、η相又はδ相２１を内在する再結晶粒２０を生成することがある。γ’粒１１は、特に高温での高い機械強度を維持するために必要であるが、これを消失することにより機械強度を低下させてしまう。そこで、高温での長時間の使用においても再結晶せずにγ’粒を維持した結晶粒である未再結晶粒１０を多く残存させていることがシール部材として好ましい。これは加熱試験によって確認することができ、例えば、９００℃で４００時間の加熱試験を行った後に、観察断面で、γ’相を結晶粒内に含む未再結晶粒１０の面積率を測定するのである。かかる加熱試験後において、未再結晶粒１０の面積率を３０％以上に維持することが好ましい。
また、冷間圧延によって、得られるシール部材用冷間圧延帯材の冷間圧延組織は、０．０５％以上の不均一歪みを含むことが好ましく、かかる不均一歪みを０．０５～０．３３％とすることがより好ましい。これによって上記したような硬さなどのシール部材として必要とされる機械強度を確実に得ることができる。なお、不均一歪みは以下のように、Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ－Ｈａｌｌ法にて測定した。すなわち、シール部材用冷間圧延帯材から１０×１０ｍｍの試験片を採取し、表面から機械研磨を行った上で機械研磨によるひずみ層を電解研磨によって除去して板厚を元の板厚の１／２にする。この試験片において、Ｃｏ管球を搭載したＸ線回折装置を用いたＸＲＤ測定を行い、市販のＸＲＤ解析ソフト「ＪＡＤＥ ９．６」を用いて（１１１）（２００）（２２０）（３１１）及び（２２２）面の回折ピークの半値幅を求めた。これを、無ひずみＳｉ試料の半値幅を用いて補正した後、Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ－Ｈａｌｌプロットを作成し、その傾きから不均一歪みεを求めた。
また、冷間圧延による圧延率（冷間圧延率）は総計で１０％以上とするのが好ましく、１０～４０％の範囲内とすることがより好ましい。これによって上記したような不均一歪みを得ることが容易となる。
なお、上記した成分組成において、Ｎｉのうちの５質量％以下をＣｏで置き換えた成分組成としてもよい。Ｃｏを添加することでクリープ強度を向上させ得る。また、上記した成分組成において、Ｃｕを０．１～３．０質量％の範囲内でさらに含む成分組成としてもよい。Ｃｕを添加することで冷間加工性や耐酸化性を向上させ得る。
［製造試験］
次に、冷間圧延帯材を実際に製造して、圧延率に対する不均一歪み、常温硬さ、未再結晶粒の面積率及び高温硬さを調査した結果について図５乃至図９を用いて説明する。なお、シール部材用冷間圧延帯材は、上記したように熱処理されずにシール部材とされるため、シール部材の評価を与え得る。
まず、図５及び図６の実施例１～６及び比較例１～３に示す各成分組成の合金を用い、上記と同様に冷間圧延帯材を得た。なお、図６は、図５に示す成分組成の各元素の含有量を質量％で表したときの数値を用いた条件式の計算結果を示した。
図７に示すように、得られた冷間圧延帯材については、不均一歪み、常温硬さ、未再結晶粒の面積率、９００℃での高温硬さをそれぞれ測定して記録した。シール部材としては、常温での硬さを２５０Ｈｖ以上とすることを必要とされる。また、９００℃×４００時間の加熱試験の後に未再結晶粒を残存させていることを必要とされる。ここでは、常温硬さを２５０Ｈｖ以上としつつ、加熱試験後の未再結晶粒の面積率を２０％以上とするものを可と判定して「△」を記録し、３０％以上とするものを良と判定し「〇」を記録し、それ以外を不可と判定し「×」を記録した。
実施例１～６においては、得られた冷間圧延帯材の常温硬さはいずれも２５０Ｈｖ以上であり、加熱試験後の未再結晶粒の面積率は２０％以上であり、判定を良又は可とされた。また、常温硬さはいずれも４２０Ｈｖ以下の好ましい範囲であり、不均一歪みも０．０５％以上の好ましい範囲内であった。高温硬さについては１７０～２３０Ｈｖと比較的高い値で安定していた。
図８を併せて参照すると、実施例１の加熱試験後の断面組織では、断面のうちの広範囲にγ’相粒子を残存させた未再結晶粒を配していることが判った。
なお、実施例６は未再結晶粒の面積率を可と判定される２０％ちょうどとしており、良と判定される３０％を超えた値となった実施例１～実施例５から若干の隔たりがあった。また、不均一歪みにおいては、実施例１～５を０．０５～０．３３％のより好ましい範囲内としたのに対し、実施例６をこれより大きな０．３５％とした。つまり、実施例６よりも実施例１～５の未再結晶粒の面積率及び不均一歪みはより好ましい範囲にあり、この原因は冷間圧延の圧延率に起因すると考えられる。実施例６においては、冷間圧延率を他の実施例よりも大きな５０％としたが、これによって不均一歪みを増加させ、加熱試験においてγ’相のη相への変化や再結晶化を促してしまったものと考えられた。すなわち、冷間圧延率においては、実施例１～５を含む１０～４０％を好ましい範囲とされた。
他方、比較例１では、加熱試験後の未再結晶粒の面積率を５％と小さくし、高温硬さも１２０Ｈｖとなって実施例に比べて大幅に小さかった。その結果、判定を不可とされた。Ｔｉ／Ａｌの値が２．０を超えたため、γ’相を不安定として、加熱試験後に未再結晶粒を十分維持できなかったものと考えられた。
図９を併せて参照すると、比較例１の加熱試験後の断面組織では、γ’相粒子を残存させた未再結晶粒をわずかに残すに過ぎず、η相を内在する再結晶粒を広範囲に配していることが判った。
比較例２では、加熱試験後の未再結晶粒をほとんど残存させることなく、面積率を０％とし、高温硬さも１１０Ｈｖとなって実施例に比べて大幅に小さかった。その結果、判定を不可とされた。γ’生成元素であるＴｉ及びＡｌの含有量を少なくした代わりにＭｏを増量して常温硬さを得たものの、γ’相の粒子の生成を少なくしてしまったため加熱試験後の未再結晶粒を維持できなかったものと考えられた。
比較例３では、加熱試験後の未再結晶粒をほとんど残存させることなく、面積率を０％とし、高温硬さも１３０Ｈｖとなって実施例に比べて大幅に小さかった。その結果、判定を不可とされた。γ’生成元素であるＡｌの含有量が少なく、Ｔｉ／Ａｌの値も２．０を超えてγ’相を不安定とし、加えてＣを多く含むことで再結晶を誘引したため加熱試験後の未再結晶粒を維持できなかったものと考えられた。
以上のように、比較例１～３では判定を不可としたのに対し、実施例１～５では良、実施例６では可として、常温硬さを２５０Ｈｖ以上とし、加熱試験後の未再結晶粒を比較的多く残存させた。つまり、高温での機械強度を維持し得るシール部材用冷間圧延帯材を得ることができ、これによって同様に高温での機械強度を維持し得るシール部材を得られることが判った。
ところで、上記した実施例を含む判定を良又は可とし得るシール部材用冷間圧延帯材及びシール部材とほぼ同等の機械的性質を与え得る合金の組成範囲は以下のように定められる。
Ｎｉは、マトリックスをオーステナイトにして耐熱性及び耐食性を向上させ、析出強化相であるγ’相を生成させるとともに、相安定性と機械強度を得て熱間加工性を確保するために必要な元素である。一方で、過剰に含有させるとコストの増加を招く。これらを考慮して、Ｎｉは、質量％で、４０～６２％の範囲内であり、好ましくは３０～５４％の範囲内、さらに好ましくは３５～５４％の範囲内である。
Ｃｒは、耐熱性を確保するために必要な元素である。一方で、過剰に含有させるとσ相を析出させて靭性を低下させつとともに高温での機械強度を低下させる。これらを考慮して、Ｃｒは、質量％で、１３～２０％の範囲内、好ましくは１３～１８％の範囲内である。
Ｔｉは、Ａｌ、Ｎｂ、ＴａとともにＮｉと結合して高温での機械強度を向上させるために有効なγ’相を形成させ、γ’相の固溶温度を高く維持するために必要な元素である。一方で過剰に含有させると、加工性を低下させ、また、η相（Ｎｉ３（Ｔｉ，Ｎｂ））を析出させやすくなり、高温での機械強度を低下させてしまう。これらを考慮して、Ｔｉは、質量％で、１．５～２．８％の範囲内である。
Ａｌは、Ｎｉと結合してγ’相を形成させて高温での機械強度を確保するために必要な元素である、一方で過剰に含有させると、熱間加工性を低下させる。これらを考慮して、Ａｌは、質量％で、１．０～２．０％の範囲内である。
ここで、Ｔｉ／Ａｌは、析出硬化のためにさせる微細析出物とされるγ’相の相安定性を支配する。２．０以下でかかる相安定を得るが、２．０を超えるとη相の析出を誘引する。よって、Ｔｉ／Ａｌは２．０以下とされる。
Ｎｂは、γ’相の形成元素であり、γ’相による硬化を促す効果を有する。一方で過剰に含有させるとη相（Ｎｉ３（Ｔｉ，Ｎｂ））を析出させやすくなり、高温での機械強度を低下させてしまう。また、Ｔａは、同じくγ’相の形成元素であり、γ’相による硬化を促す効果を有する。一方で過剰に含有させるとη相（Ｎｉ３（Ｔｉ，Ｔａ））を析出させやすくなり、同様に高温での機械強度を低下させてしまう。これらを考慮して、質量％で、Ｎｂは、２．０％以下の範囲内、Ｔａは、２．０％以下の範囲内である。但し、Ｎｂ＋Ｔａを０．２～２．０％の範囲内とする。
Ｂは、熱間加工性の向上に寄与するとともにη相の生成を抑制して高温での機械強度及び靭性の低下を防止し、さらに高温クリープ強度を向上させるために有効な元素である。一方で、過剰に含有させると、合金の融点を低下させて熱間加工性を劣化させる。これらを考慮して、Ｂは、質量％で、０．００１～０．０１０％の範囲内である。
Ｗ及びＭｏは、固溶することで母相を強化させて高温での機械強度を向上させるために必要な元素である。一方で、過剰に含有させると、コストの増加や加工性の低下を招く。これらを考慮して、質量％で、Ｗは３．０％以下、Ｍｏは２．０％以下の範囲内であり、さらに、Ｍｏ＋（１／２）Ｗは１．０～２．５％の範囲内である。
Ｃは、ＣｒやＴｉ、Ｎｂ、Ｔａと結合して炭化物を形成して高温での機械強度の向上に有効な元素であり、任意に添加し得る。一方で、過剰に含有させると、炭化物を過剰に生成して熱間加工性、冷間加工性、靭性、延性を損なう他、炭化物を起点として再結晶を誘引し、高温での機械強度を低下させてしまう。これらを考慮して、Ｃは、質量％で、０．０８％以下の範囲内である。
Ｓｉは、主に溶解精錬時における脱酸剤として作用する元素であり、任意に添加し得る。一方で、過剰に含有させると靭性を低下させ、加工性を損なう。これらを考慮して、Ｓｉは、質量％で、１．０％以下の範囲内である。
Ｍｎは、Ｓｉと同様に脱酸剤として作用する元素であり、任意に添加し得る。一方で、過剰に含有させると、加工性や高温での耐酸化性を損なう。これらを考慮して、Ｍｎは、質量％で、１．０％以下の範囲内である。
Ｐ及びＳは不可避に含有される不純物であり、熱間加工性を低下させる。そこで、質量％で、Ｐは０．０２％以下、Ｓは０．０１％以下の範囲内である。
Ｃｏは、高温でのクリープ強度を向上させるために有効である。一方で、過剰に含有させると、コストの増加を招くだけでなく、γ’相の相安定性を低下させてしまう。これらを考慮して、Ｃｏは、質量％で、５％以下の範囲内でＮｉの一部に置き換えて含有させ得る。
Ｃｕは、冷間加工性を向上させ、耐酸化性の向上にも有効であり、任意に添加させ得る。一方で、過剰に含有させると熱間加工性を低下させる。これらを考慮して、Ｃｕは、質量％で、０．１～３．０％の範囲内で任意に添加させ得る。
以上、本発明の代表的な実施例を説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
１０ 未再結晶粒
１１ γ’粒（γ’相からなる微細析出物）
２０ 再結晶粒
２１ η相又はδ相

Claims (12)

  1. γ’析出硬化型合金からなるシール部材であって、
    質量％で、
    Ｎｉ：４０～６２％、
    Ｃｒ：１３～２０％、
    Ｔｉ：１．５～２．８％、
    Ａｌ：１．０～２．０％（但し、Ｔｉ／Ａｌ：２．０以下）、
    Ｎｂ：２．０％以下、
    Ｔａ：２．０％以下（但し、Ｎｂ＋Ｔａ：０．２～２．０％）、
    Ｂ：０．００１～０．０１０％、且つ、
    Ｗ：３．０％以下、
    Ｍｏ：２．０％以下（但し、Ｍｏ＋（１／２）Ｗ：１．０～２．５％）を含むとともに、
    任意に、
    Ｃ：０．０８％以下、
    Ｓｉ：１．０％以下、
    Ｍｎ：１．０％以下、
    Ｐ：０．０２％以下、
    Ｓ：０．０１％以下で含み得て、
    残部Ｆｅ及び不可避的不純物とする成分組成を有し、２５０Ｈｖ以上の硬さを呈するとともに、冷間圧延された冷間圧延組織からなることを特徴とするシール部材。
  2. γ’相からなる微細析出物を結晶粒内に分散させた金属組織を有することを特徴とする請求項１記載のシール部材。
  3. 前記Ｎｉのうちの５％以下をＣｏで置き換えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のシール部材。
  4. Ｃｕ：０．１～３．０％を更に含むことを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載のシール部材。
  5. 前記冷間圧延組織は、０．０５％以上の不均一歪みを含むことを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載のシール部材。
  6. 前記冷間圧延組織は、９００℃で４００時間加熱した後に観察断面でγ’相を結晶粒内に含む未再結晶粒の面積率を３０％以上に維持することを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載のシール部材。
  7. γ’析出硬化型合金からなるシール部材の製造方法であって、
    質量％で、
    Ｎｉ：４０～６２％、
    Ｃｒ：１３～２０％、
    Ｔｉ：１．５～２．８％、
    Ａｌ：１．０～２．０％（但し、Ｔｉ／Ａｌ：２．０以下）、
    Ｎｂ：２．０％以下、
    Ｔａ：２．０％以下（但し、Ｎｂ＋Ｔａ：０．２～２．０％）、
    Ｂ：０．００１～０．０１０％、且つ、
    Ｗ：３．０％以下、
    Ｍｏ：２．０％以下（但し、Ｍｏ＋（１／２）Ｗ：１．０～２．５％）を含むとともに、
    任意に、
    Ｃ：０．０８％以下、
    Ｓｉ：１．０％以下、
    Ｍｎ：１．０％以下、
    Ｐ：０．０２％以下、
    Ｓ：０．０１％以下で含み得て、
    残部Ｆｅ及び不可避的不純物とする成分組成を有する合金を加工する熱間圧延工程と、
    ２５０Ｈｖ以上の硬さを呈するように冷間圧延歪みを付与する冷間圧延工程と、を含むことを特徴とするシール部材の製造方法。
  8. 前記熱間圧延工程又は前記冷間圧延工程は、γ’相からなる微細析出物を結晶粒内に分散させた金属組織を付与する工程であることを特徴とする請求項７記載のシール部材の製造方法。
  9. 前記Ｎｉのうちの５％以下をＣｏで置き換えたことを特徴とする請求項７又は８に記載のシール部材の製造方法。
  10. Ｃｕ：０．１～３．０％を更に含むことを特徴とする請求項７乃至９のうちの１つに記載のシール部材の製造方法。
  11. 前記冷間圧延工程は、０．０５％以上の不均一歪みを含む冷間圧延組織を付与する工程であることを特徴とする請求項７乃至１０のうちの１つに記載のシール部材の製造方法。
  12. 前記冷間圧延工程は、９００℃で４００時間加熱した後に観察断面でγ’相を結晶粒内に含む未再結晶粒の面積率を３０％以上に維持する冷間圧延組織を付与する工程であることを特徴とする請求項７乃至１０のうちの１つに記載のシール部材の製造方法。

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