JPS6324062B2 - - Google Patents
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- JPS6324062B2 JPS6324062B2 JP4850283A JP4850283A JPS6324062B2 JP S6324062 B2 JPS6324062 B2 JP S6324062B2 JP 4850283 A JP4850283 A JP 4850283A JP 4850283 A JP4850283 A JP 4850283A JP S6324062 B2 JPS6324062 B2 JP S6324062B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- carbides
- heating
- temperature range
- intergranular corrosion
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- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
Description
この発明は、耐粒界腐食性及び耐応力腐食割れ
性に優れるとともに、強度、特に0.2％耐力にも
良好な値を示すNi基合金材の製造方法に関する
ものである。 一般に、JIS NCF600（75％Ni―15％Cr―８％
Fe）の如くＣ及びCrの適合を含有したNi基合金
は、優れた高温強度を示すことから耐熱材料とし
て認識されてきたものであるが、同時に応力腐食
割れに対する強い抵抗性をも兼ね備えているため
に最近では耐食材料としても見直されてきてい
る。 しかしながら、Ni基合金はＣ固溶限が極めて
低いため、使用条件の如何ではCr炭化物の析出
に起因するCr欠乏層が形成され、高温高圧水中
で粒界腐食型の応力腐食割れを発生することも知
られている。そこで、このような応力腐食割れを
防止するためには、Cr炭化物の粒界析出量を可
能な限り低減し、粒界腐食感受性を弱めることが
必要となつてくる。 従来、上述のようなＣ及びCrを含有したNi基
合金の粒界腐食感受性を低減するために、 Ｃ含有量を出来るだけ抑え、最終焼鈍工程で
900〜1050℃に加熱した後急冷することによつ
て、結晶粒界への炭化物析出を防止する、 1080〜1120℃に加熱した後、850〜900℃に均
熱し、続いてこれを急冷する処理を施す（特開
昭50−106811号公報）、等の手段を施すことが
提案されているが、これらの手段を経て製造さ
れたNi基合金材であつても、実際の使用に際
して例えば溶接等の熱加工を施した場合、溶接
熱影響部に溶融温度から常温までの熱履歴が残
ることとなつて、鋭敏化温度に加熱された部位
では結晶粒界にCr炭化物を再析出し、耐粒界
腐食性の劣化を来たすという不都合がもたらさ
れる恐れを内蔵していたのである。 さらに、このような場合に、炭化物を固溶させ
る焼鈍を行つて耐粒界腐食性を改善しようとする
と、今度はCr炭化物が減少して材料の強度、特
に0.2％耐力の著しい低下を招くという問題があ
つた。 一方、このような問題を解決するために、Ni
基合金を800〜875℃に加熱し、その後600〜675℃
で安定化処理を施す方法も提案されたが、この方
法にも、熱延終止温度が高いと0.2％耐力が低下
する上、安定化処理に長い時間を必要とするとい
う難点があつたのである。 本発明者等は、上述のような観点から、0.2％
耐力が25Kgｆ／mm2以上の値を示し、かつ高温高圧
水中等の環境下においても十分に満足できる優れ
た耐粒界腐食性及び耐応力腐食割れ性を有する金
属材料を得べく、特に高温強度が優れるとともに
耐食性にも良好な特性を示すNi基合金に着目し
て、試行錯誤を繰り返しながらその特性改善方法
を模索した結果、 (a) Ｃ：0.15％以下（以下、成分割合を示す％重
量％とする）。Si：0.50％以下、Mn：1.00％以
下、Cr：14〜17％、Fe：６〜10％、Ni：72％
以上の成分組成から成るJISNCF600合金に代
表されるところの、Ｃ及びCrを含有するNi基
合金を、再結晶温度未満の温度域で強加工して
結晶組織を完全に破壊し、その後、未再結晶温
度領域内の高温域に保持すると、結晶粒内に残
留している辷り線上に炭化物が迅速かつ多量に
析出して旧粒界の炭化物析出量を減少させ、全
体とし炭化物が均一に分散された組織が得られ
ること、 (b) このNi基合金を特定の温度域で再結晶させ
ると、先に析出した炭化物を再固溶させること
なく、粒界に析出炭化物の集中がない再結晶組
織を得ることができ、耐粒界腐食性に極めて優
れ、しかも均一に析出している炭化物のために
0.2％耐力にも十分満足できる材料が実現され
ること、以上(a)及び(b)に示す如き知見を得るに
至つたのである。 この発明は、上記知見に基いてなされたもので
あり、 Ｃ及びCrを含有するNi基合金に、再結晶温度
未満の温度域で加工率：20％以上の加工を加えた
後、650℃以上再結晶温度未満の温度域に保持し
て炭化物の析出を行い、ついで850〜950℃の温度
域に短時間加熱してから急冷することにより、耐
粒界腐食性及び耐応力腐食割れ性に優れるととも
に、高い値の0.2％耐力をも兼ね備えたNi基合金
材を比較的短時間に能率良く製造する点に特徴を
有するものである。 なお、この発明の方法において対象とするNi
基合金としては、JIS NCF600に代表されるよう
なＣ及Crを含有するものであればその種類を問
うものではないことが、上述の説明からも明白な
はずである。 つぎに、この発明の方法において、Ni基合金
材の製造条件を上記のように限定した理由を説明
する。 Ａ 再結晶温度未満での20％以上の加工 この工程は、加工のまま材に粒界炭化物析出の
ない再結晶組織を実現し、耐粒界腐食性を改善す
るために行うものであり、既結晶組織を完全に破
壊することを目的としたものである。 例えば、前記JIS NCF600合金の再結晶温度は
850〜900℃にあるが、結晶組織を完全に破壊する
ためには該温度よりも低い温度域で、かつ加工度
が20％以上、好ましくは30％以上の加工を行う必
要がある。 そして、加工度が20％を下回ると、結晶組織が
完全に破壊されず、一部、粒界に炭化物の析出し
た再結晶組織が現われることから、再結晶未満の
温度域で20％以上を加えることと条件設定を行つ
た。 Ｂ 650℃以上再結晶温度未満での保持 この温度域は、この発明の方法で対象とする
Ni基合金が再結晶せずに、しかもCr炭化物を迅
速に析出する温度を区切つたものである。 この保持温度が650℃未満では、結晶粒内に残
留している辷り線上に十分な量の炭化物を迅速に
析出させることができず、他方、再結晶温度以上
で保持すると粒界に炭化物が集中して析出した再
結晶組織が現われて耐粒界腐食性を悪化すること
となるので、この保持温度を650℃以上再結晶温
度未満と定めた。 なお、この温度での保持時間は、長ければ長い
ほど炭化物の析出に有利であるので好ましいが、
５分／mm程度の均熱でも十分にその効果が認めら
れた。 Ｃ 850〜950℃での短時間加熱 この加熱は、Ni基合金を再結晶組織とし、加
工歪等を除去するためのものであるが、その温度
が850℃未満では再結晶組織を得ることができず、
他方950℃を越えて加熱すると析出した炭化物の
再固溶が促進されて0.2％耐力の低下を招くこと
となるので、加熱温度を850〜950℃と定めた。但
し、強度維持のためにはできるだけ低い温度であ
ることが好ましいので、該加熱温度を850〜900℃
の選ぶことが推奨される。 また、この加熱は、上述のように再結晶させる
ことが目的であるから、加熱時間は再結晶が完了
する程度の短時間均熱、すなわち１〜５分／mmで
十分であり、これは、加熱時間が１分／mm未満で
は前記のように再結晶を完了させることができ
ず、一方加熱時間が５分／mmを越えると析出して
炭化物が固溶化傾向を示すようになるという理由
からである。 Ｄ 850〜950℃での短時間加熱後の急冷 上記第２段熱処理で加熱後急冷する理由は、
900℃以上の温度では炭化物が若干の固溶化傾向
を示すことから、冷却時に粒界への炭化物再析出
が起らないようにすることにある。急冷手段は通
常採用されている水冷で十分である。 ついで、この発明を実施例により比較例と対比
しながら説明する。 実施例 まず、第１表に示される成分組成、並び850℃
の再結晶温度を有するNi基合金を溶製し、３ト
ンの鋳塊を得た。
性に優れるとともに、強度、特に0.2％耐力にも
良好な値を示すNi基合金材の製造方法に関する
ものである。 一般に、JIS NCF600（75％Ni―15％Cr―８％
Fe）の如くＣ及びCrの適合を含有したNi基合金
は、優れた高温強度を示すことから耐熱材料とし
て認識されてきたものであるが、同時に応力腐食
割れに対する強い抵抗性をも兼ね備えているため
に最近では耐食材料としても見直されてきてい
る。 しかしながら、Ni基合金はＣ固溶限が極めて
低いため、使用条件の如何ではCr炭化物の析出
に起因するCr欠乏層が形成され、高温高圧水中
で粒界腐食型の応力腐食割れを発生することも知
られている。そこで、このような応力腐食割れを
防止するためには、Cr炭化物の粒界析出量を可
能な限り低減し、粒界腐食感受性を弱めることが
必要となつてくる。 従来、上述のようなＣ及びCrを含有したNi基
合金の粒界腐食感受性を低減するために、 Ｃ含有量を出来るだけ抑え、最終焼鈍工程で
900〜1050℃に加熱した後急冷することによつ
て、結晶粒界への炭化物析出を防止する、 1080〜1120℃に加熱した後、850〜900℃に均
熱し、続いてこれを急冷する処理を施す（特開
昭50−106811号公報）、等の手段を施すことが
提案されているが、これらの手段を経て製造さ
れたNi基合金材であつても、実際の使用に際
して例えば溶接等の熱加工を施した場合、溶接
熱影響部に溶融温度から常温までの熱履歴が残
ることとなつて、鋭敏化温度に加熱された部位
では結晶粒界にCr炭化物を再析出し、耐粒界
腐食性の劣化を来たすという不都合がもたらさ
れる恐れを内蔵していたのである。 さらに、このような場合に、炭化物を固溶させ
る焼鈍を行つて耐粒界腐食性を改善しようとする
と、今度はCr炭化物が減少して材料の強度、特
に0.2％耐力の著しい低下を招くという問題があ
つた。 一方、このような問題を解決するために、Ni
基合金を800〜875℃に加熱し、その後600〜675℃
で安定化処理を施す方法も提案されたが、この方
法にも、熱延終止温度が高いと0.2％耐力が低下
する上、安定化処理に長い時間を必要とするとい
う難点があつたのである。 本発明者等は、上述のような観点から、0.2％
耐力が25Kgｆ／mm2以上の値を示し、かつ高温高圧
水中等の環境下においても十分に満足できる優れ
た耐粒界腐食性及び耐応力腐食割れ性を有する金
属材料を得べく、特に高温強度が優れるとともに
耐食性にも良好な特性を示すNi基合金に着目し
て、試行錯誤を繰り返しながらその特性改善方法
を模索した結果、 (a) Ｃ：0.15％以下（以下、成分割合を示す％重
量％とする）。Si：0.50％以下、Mn：1.00％以
下、Cr：14〜17％、Fe：６〜10％、Ni：72％
以上の成分組成から成るJISNCF600合金に代
表されるところの、Ｃ及びCrを含有するNi基
合金を、再結晶温度未満の温度域で強加工して
結晶組織を完全に破壊し、その後、未再結晶温
度領域内の高温域に保持すると、結晶粒内に残
留している辷り線上に炭化物が迅速かつ多量に
析出して旧粒界の炭化物析出量を減少させ、全
体とし炭化物が均一に分散された組織が得られ
ること、 (b) このNi基合金を特定の温度域で再結晶させ
ると、先に析出した炭化物を再固溶させること
なく、粒界に析出炭化物の集中がない再結晶組
織を得ることができ、耐粒界腐食性に極めて優
れ、しかも均一に析出している炭化物のために
0.2％耐力にも十分満足できる材料が実現され
ること、以上(a)及び(b)に示す如き知見を得るに
至つたのである。 この発明は、上記知見に基いてなされたもので
あり、 Ｃ及びCrを含有するNi基合金に、再結晶温度
未満の温度域で加工率：20％以上の加工を加えた
後、650℃以上再結晶温度未満の温度域に保持し
て炭化物の析出を行い、ついで850〜950℃の温度
域に短時間加熱してから急冷することにより、耐
粒界腐食性及び耐応力腐食割れ性に優れるととも
に、高い値の0.2％耐力をも兼ね備えたNi基合金
材を比較的短時間に能率良く製造する点に特徴を
有するものである。 なお、この発明の方法において対象とするNi
基合金としては、JIS NCF600に代表されるよう
なＣ及Crを含有するものであればその種類を問
うものではないことが、上述の説明からも明白な
はずである。 つぎに、この発明の方法において、Ni基合金
材の製造条件を上記のように限定した理由を説明
する。 Ａ 再結晶温度未満での20％以上の加工 この工程は、加工のまま材に粒界炭化物析出の
ない再結晶組織を実現し、耐粒界腐食性を改善す
るために行うものであり、既結晶組織を完全に破
壊することを目的としたものである。 例えば、前記JIS NCF600合金の再結晶温度は
850〜900℃にあるが、結晶組織を完全に破壊する
ためには該温度よりも低い温度域で、かつ加工度
が20％以上、好ましくは30％以上の加工を行う必
要がある。 そして、加工度が20％を下回ると、結晶組織が
完全に破壊されず、一部、粒界に炭化物の析出し
た再結晶組織が現われることから、再結晶未満の
温度域で20％以上を加えることと条件設定を行つ
た。 Ｂ 650℃以上再結晶温度未満での保持 この温度域は、この発明の方法で対象とする
Ni基合金が再結晶せずに、しかもCr炭化物を迅
速に析出する温度を区切つたものである。 この保持温度が650℃未満では、結晶粒内に残
留している辷り線上に十分な量の炭化物を迅速に
析出させることができず、他方、再結晶温度以上
で保持すると粒界に炭化物が集中して析出した再
結晶組織が現われて耐粒界腐食性を悪化すること
となるので、この保持温度を650℃以上再結晶温
度未満と定めた。 なお、この温度での保持時間は、長ければ長い
ほど炭化物の析出に有利であるので好ましいが、
５分／mm程度の均熱でも十分にその効果が認めら
れた。 Ｃ 850〜950℃での短時間加熱 この加熱は、Ni基合金を再結晶組織とし、加
工歪等を除去するためのものであるが、その温度
が850℃未満では再結晶組織を得ることができず、
他方950℃を越えて加熱すると析出した炭化物の
再固溶が促進されて0.2％耐力の低下を招くこと
となるので、加熱温度を850〜950℃と定めた。但
し、強度維持のためにはできるだけ低い温度であ
ることが好ましいので、該加熱温度を850〜900℃
の選ぶことが推奨される。 また、この加熱は、上述のように再結晶させる
ことが目的であるから、加熱時間は再結晶が完了
する程度の短時間均熱、すなわち１〜５分／mmで
十分であり、これは、加熱時間が１分／mm未満で
は前記のように再結晶を完了させることができ
ず、一方加熱時間が５分／mmを越えると析出して
炭化物が固溶化傾向を示すようになるという理由
からである。 Ｄ 850〜950℃での短時間加熱後の急冷 上記第２段熱処理で加熱後急冷する理由は、
900℃以上の温度では炭化物が若干の固溶化傾向
を示すことから、冷却時に粒界への炭化物再析出
が起らないようにすることにある。急冷手段は通
常採用されている水冷で十分である。 ついで、この発明を実施例により比較例と対比
しながら説明する。 実施例 まず、第１表に示される成分組成、並び850℃
の再結晶温度を有するNi基合金を溶製し、３ト
ンの鋳塊を得た。
【表】
ついで、この鋳塊をプレス鋳造後、熱間圧延に
より25mm厚の板材とし、これをさらに第２表に示
す如き条件で加工率を変化させた熱間圧延に付
し、目的寸法の板材を製造した。得られた板材に
関する、850℃以下の加工率と組織状態とを第２
表に併せて示した。 つぎに、得られた各鋼板に第３表に示される如
き条件の熱処理を施してから、引張り試験及び粒
界腐食試験を実施した。その結果も第３表に併せ
て示した。
より25mm厚の板材とし、これをさらに第２表に示
す如き条件で加工率を変化させた熱間圧延に付
し、目的寸法の板材を製造した。得られた板材に
関する、850℃以下の加工率と組織状態とを第２
表に併せて示した。 つぎに、得られた各鋼板に第３表に示される如
き条件の熱処理を施してから、引張り試験及び粒
界腐食試験を実施した。その結果も第３表に併せ
て示した。
【表】
【表】
【表】
【表】
第２表及び第３表から明らかな如く、圧延材Ａ
は圧延ままで再結晶しており本発明法における２
段熱処理を実施しても0.2％耐力が低いのに対し
て、850℃以下での加工率が20％以上の圧延材Ｂ，
Ｃ，及びＤについては未再結晶組織となつている
ので、本発明法における２段熱処理によつて0.2
％耐力はいずれも25Kgｆ／mm2以上と高い値を示し
ている。なお、この実施例では、熱間圧延による
未再結晶域圧延を示したが、常温における冷間圧
延でも同様の結果が得られる。 第３表の比較法１及び２は再結晶した材料に本
発明熱処理を施したものであるが、0.2％耐力は
低めであり、粒界腐食性試験の腐食度も0.154
ｇ／m2・hr以上と高い値を示している。これに対
して、本発明法３〜20、及び22によつて得られた
材料は、0.2％耐力も25Kgｆ／mm2以上であり、か
つ粒界腐食試験の腐食度も0.075ｇ／m2・hr以下
と低い値を示していることがわかる。特に700℃
での鋭敏化処理後の腐食度は比較法に比べて十分
に低い値を示しており、優れた耐粒界腐食性を有
していることが明白である。 比較法24にて得られた材料は、未再結晶組織で
0.2％耐力が著しく高いが、再結晶組織を有する
比較法26〜30による材料は0.2％耐力が低い結果
となつている。しかも、耐粒界腐食性は本発明方
法によつて得られる材料に比していずれも著しく
劣つていることが明らかである。 上述のように、この発明によれば、耐粒界腐食
性に優れ、従つて耐応力腐食割れ性も極めて良好
で、かつ高強度をも備えたNi基合金材を、能率
良く低コストで得ることができ、高温高圧水に接
する場所等の苛酷な環境で使用される機器類の性
能を一層向上し得るなど、工業上有用な効果がも
たらされるのである。
は圧延ままで再結晶しており本発明法における２
段熱処理を実施しても0.2％耐力が低いのに対し
て、850℃以下での加工率が20％以上の圧延材Ｂ，
Ｃ，及びＤについては未再結晶組織となつている
ので、本発明法における２段熱処理によつて0.2
％耐力はいずれも25Kgｆ／mm2以上と高い値を示し
ている。なお、この実施例では、熱間圧延による
未再結晶域圧延を示したが、常温における冷間圧
延でも同様の結果が得られる。 第３表の比較法１及び２は再結晶した材料に本
発明熱処理を施したものであるが、0.2％耐力は
低めであり、粒界腐食性試験の腐食度も0.154
ｇ／m2・hr以上と高い値を示している。これに対
して、本発明法３〜20、及び22によつて得られた
材料は、0.2％耐力も25Kgｆ／mm2以上であり、か
つ粒界腐食試験の腐食度も0.075ｇ／m2・hr以下
と低い値を示していることがわかる。特に700℃
での鋭敏化処理後の腐食度は比較法に比べて十分
に低い値を示しており、優れた耐粒界腐食性を有
していることが明白である。 比較法24にて得られた材料は、未再結晶組織で
0.2％耐力が著しく高いが、再結晶組織を有する
比較法26〜30による材料は0.2％耐力が低い結果
となつている。しかも、耐粒界腐食性は本発明方
法によつて得られる材料に比していずれも著しく
劣つていることが明らかである。 上述のように、この発明によれば、耐粒界腐食
性に優れ、従つて耐応力腐食割れ性も極めて良好
で、かつ高強度をも備えたNi基合金材を、能率
良く低コストで得ることができ、高温高圧水に接
する場所等の苛酷な環境で使用される機器類の性
能を一層向上し得るなど、工業上有用な効果がも
たらされるのである。
Claims (1)
- １ Ｃ及びCrを含有するNi基合金に、再結晶温
度未満の温度域で加工率：20％以上の加工を加え
た後、650℃以上再結晶温度未満の温度域に保持
して炭化物の析出を行い、ついで850〜950℃の温
度域に１〜５分／mmの短時間加熱を行つてから急
冷することを特徴とする、優れた耐粒界腐食性を
有する高強度Ni基合金材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4850283A JPS59173252A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 優れた耐粒界腐食性を有する高強度Ｎｉ基合金材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4850283A JPS59173252A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 優れた耐粒界腐食性を有する高強度Ｎｉ基合金材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59173252A JPS59173252A (ja) | 1984-10-01 |
| JPS6324062B2 true JPS6324062B2 (ja) | 1988-05-19 |
Family
ID=12805153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4850283A Granted JPS59173252A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 優れた耐粒界腐食性を有する高強度Ｎｉ基合金材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59173252A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02149351U (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-19 | ||
| JPH02149350U (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-19 |
-
1983
- 1983-03-23 JP JP4850283A patent/JPS59173252A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02149351U (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-19 | ||
| JPH02149350U (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-19 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59173252A (ja) | 1984-10-01 |
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