JPS6234639A - スプリングの製造法 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ 本発明はスプリングの製造法に関し、更に詳しくは、イ
ンコネル７１８合金から成り、高温下においてもばね特
性が低下しないスプリングを製造する方法に関する。

［発明の技術的前景とその問題点］ 沸とう木型原子炉の燃料集合体に用いる部品の材料には
析出硬化型の合金であるインコネル７１Ｂが多用されて
いる。これは、この合金が耐熱・耐食性に優れ、かつ使
用条件下でばね性を具備するからである。

このインコネル７１８合金から板スプリング、コイルス
プリングなどが製作されているが、その製作工程は概ね
次のような構成をとっている。

まず、所定組成のインコネル７１８合金の材料に固溶化
熱処理を施す、ついで、この処理材にスプリング加工を
施して板状、コイル状など所定のスプリング形状に賦形
する。そして最後に、このスプリングに時効処理を施し
てばね特性を付与するのである。

゛しかしながら、この製作工程を経て得られたスプリン
グは、そのばね特性がそれ程強くなく、しかも高温下に
あっては゛ばね特性の減退が著しく使用限界時間が短い
という欠点を有する。

［発明の目的］ 本発明は従来のインコネル７１８合金製スプリングに関
する上記画題点を解消し、高温下にあっても長期に亘り
ばね特性を維持するインコネル７１８合金製スプリング
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７１８合
金材料からスプリングを製作する各単位工程に関し鋭意
調査したところ、固溶化熱処理工程からスプリング加工
工程への途中で、熱処理材に所定の加工率で冷間加工処
理を施すと得られたスプリングのばね特性は向上するの
みならず高温下にあってもそれが長期間維持されるとの
事実を見出し、本発明方法を開発するに到った。

すなわち１本発明のスプリングの製造方法は、インコネ
ル７１８合金材料に温度９５０〜１１００℃で固溶化熱
処理を施す工程；得られた処理材に５〜３０％の冷間加
工処理を施す工程；得られた加工材にスプリング加工を
施してスプリング形状を付与する工程；得られたスプリ
ングに温度６００〜７５０℃で２〜２０時間時効処理を
施す工程とから成ることを特徴とする。

本発明方法における第１の工程は、インコネル７１８合
金材料の板材又は線材に固溶化熱処理を施して焼きなま
し、材料内の析出物を完全固溶すると同時にクリープ強
度の向上をはかる工程である。このときの処理温度が低
すぎると材料へのなまし効果が不充分であって後段にお
けるスプリング加工が著しく困難になり、また処理温度
が高すぎると、材料中にはＮｂＣが多量に析出しはじめ
て時効処理を不可能にすると同時に粒界腐食が生起しは
じめるので、その温度は９５０〜１１００℃の範囲内に
設定する。好ましくは１０４０〜１０８０°Ｃである。

熱処理時間は、それが短いと材料の中心部まで加熱され
ず、また長すぎるとＮｂＣ等の不純物、が粒界に析出し
、粒階腐食が生起し始めることからして、　１〜３時間
であることが好ましい。

第２の工程は、上記第１工程で得られた処理材に冷間加
工を施す工程である。この処理を施すことにより、材料
の引張強さ、０．２％耐力などの機械的強度特性が向上
する。

冷間加工時における加工率は、それがあまり小さいと上
記効果が発現せず、逆にあまり大きい場合には、加工効
果が顕著に進んで後段のスプリング加工が不可能になる
ため、５〜３０％の範囲内に設定される。好ましくは、
１０〜２０％である。

第３の工程は、第２工程で得られた加工材にスプリング
加工を施す工程で、所定のスプリング形状に賦形する。

加工法は従来からの方法をそのまま適用することができ
る。

第４の工程は、前段工程で完成品姿態になっているスプ
リングに時効処理を施して、加工歪みを除去すると同時
に時効硬化を付与する工程である。

この工程で、時効処理温度が低すぎたり又は処理時間が
短かすぎたりした場合には、前工程の加工歪みの除去が
不充分になったり、旧３Ｎｂ析出に基づく時効硬化が満
足する状態に到らず、また処理温度が高すぎると析出物
が粗大化して得られた材料はかえって軟化するなどの不
都合な事態が生ずるので、時効処理温度は６００〜７５
０℃の範囲内２時間は２〜２０時間の範囲内に設定され
る。好ましくは、温度７００〜７３０℃で時間１２〜１
８時間である。

［発明の実施例］ インコネル７１８合金を溶解したのち常法の工程を経て
その板材を製作した。

この板材に温度１０８５℃で１時間固溶化熱処理を施し
たのち、室温下でロール圧延した。このときの加工率は
１５％となるようにした。

得られた加工材に常法の板スプリング加工を施したのち
、それに温度７２０℃で１８時間時効処理を施して本発
明のスプリングとした。

比較のため、冷間加工を施さなかったことを除いては同
様の方法で従来の板スプリングを製造した。

これら２種類の板スプリングそれぞれ２枚の室温下にお
ける硬度（ヴイカーズ硬さ：Ｈマ）、引張強す（ｋｇ／
ａｍ”　）、　０．２％耐力（ｋｇ／ｍ５２）　’Ｆｔ
　１１　定した。また、これ゛らを６００℃、８５０℃
の熱環境下にそれぞれ放置し、ばね特性を喪失するまで
の時間。

すなわちその温度における使用限界時間を測定した。各
項目測定値の結果を一括して表に示した。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明方法で製造され
たインコネル７１８合金製のスプリングは、従来のもの
に比べて、その機械的強度特性が平均値で１５〜２０％
向上し、また６００℃、６５０℃におけるスプリングと
しての使用限界時間がそれぞれ約３．５倍、４倍になり
高温下のばね特性の維持が大幅に長期化する。よって本
発明方法の工業的価値はすこぶる高いということができ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インコネル７１８合金材料に温度９５０〜１１００℃で
   固溶化熱処理を施す工程；得られた処理材に５〜３０％
   の冷間加工処理を施す工程；得られた加工材にスプリン
   グ加工を施してスプリング形状を付与する工程；得られ
   たスプリングに温度６００〜７５０℃で２〜２０時間時
   効処理を施す工程とから成ることを特徴とするスプリン
   グの製造法。