JPS6366893B2 - - Google Patents
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- JPS6366893B2 JPS6366893B2 JP60055646A JP5564685A JPS6366893B2 JP S6366893 B2 JPS6366893 B2 JP S6366893B2 JP 60055646 A JP60055646 A JP 60055646A JP 5564685 A JP5564685 A JP 5564685A JP S6366893 B2 JPS6366893 B2 JP S6366893B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は熱処理一般に関するものであり、特に
比較的低い長さ／厚さ比を有する物体の中に方向
性再結晶を達成する静的方法に関するものであ
る。
比較的低い長さ／厚さ比を有する物体の中に方向
性再結晶を達成する静的方法に関するものであ
る。
超合金および耐熱合金は、高温においてすぐれ
た機械的抵抗性および環境腐食抵抗性を示す材料
である。代表的に、これらの合金はその主成分と
して、ニツケル、クロム、コバルトおよび鉄を単
独でまたは組合わせて含有する。他の所望の特性
を与えるため、他の材料を合金に添加する。
た機械的抵抗性および環境腐食抵抗性を示す材料
である。代表的に、これらの合金はその主成分と
して、ニツケル、クロム、コバルトおよび鉄を単
独でまたは組合わせて含有する。他の所望の特性
を与えるため、他の材料を合金に添加する。
これらの合金の特性は、その結晶粒度によつて
強く影響される。比較的低温では、一般に小結晶
粒度が望まれる。しかし高温では（約1600〓すな
わち870℃以上）、微細結晶粒材料におては粗大結
晶粒材料におけるよりも遥かに急速にクリープの
発生が見られることが通常である。従つて一般
に、高温の用途については粗大結晶粒材料が好ま
しい。たとえば、タービン羽根は荷酷な環境（約
1800〓すなわち980.2℃以上）に露出され、従つ
て粗大な細長い結晶粒構造を必要とする。
強く影響される。比較的低温では、一般に小結晶
粒度が望まれる。しかし高温では（約1600〓すな
わち870℃以上）、微細結晶粒材料におては粗大結
晶粒材料におけるよりも遥かに急速にクリープの
発生が見られることが通常である。従つて一般
に、高温の用途については粗大結晶粒材料が好ま
しい。たとえば、タービン羽根は荷酷な環境（約
1800〓すなわち980.2℃以上）に露出され、従つ
て粗大な細長い結晶粒構造を必要とする。
合金特性を改良するために使用される１つの方
法は細長い結晶粒を形成するにある。結晶粒の細
長い成長を促進することにより、応力軸線に対し
て横方向の粒界が比較的少くなる。細長い結晶粒
界は合金のクリープ特性と高温特性とを、共に改
良するようである。
法は細長い結晶粒を形成するにある。結晶粒の細
長い成長を促進することにより、応力軸線に対し
て横方向の粒界が比較的少くなる。細長い結晶粒
界は合金のクリープ特性と高温特性とを、共に改
良するようである。
機械的合金化によつて作られた酸化物分散強化
（“ODS”）合金は、粗大なきわめて細長い結晶粒
マトリツクスの中に安定な酸化物粒子が存在する
ことにより、すぐれた高温破断強さを示す。
（“ODS”）合金は、粗大なきわめて細長い結晶粒
マトリツクスの中に安定な酸化物粒子が存在する
ことにより、すぐれた高温破断強さを示す。
方向性再結晶を達成する通常の方法はゾーン焼
鈍と呼ばれる。米国特許第3746581号参照
（Cairnsほか）。簡単に述べれば、ゾーン焼鈍は、
一般に高温強さに必要な所要の粗大な細長い結晶
粒構造の展開を従進するため、一定断面積の棒材
に使用される。しかし、一般に短い不規則形状の
鍜造物については、温度制御が困難である。ま
た、ゾーン焼鈍の本質的特色としての鍜造物中の
熱勾配が可変的であつて、一般に最高値よりも低
い。また、鍜造物を炉中の相異る温度帯域の中を
推進すること、または逆に鍜造物を通して温度帯
域を一定方向に移動させることは、しばしば困難
で費用のかかる作業である。
鈍と呼ばれる。米国特許第3746581号参照
（Cairnsほか）。簡単に述べれば、ゾーン焼鈍は、
一般に高温強さに必要な所要の粗大な細長い結晶
粒構造の展開を従進するため、一定断面積の棒材
に使用される。しかし、一般に短い不規則形状の
鍜造物については、温度制御が困難である。ま
た、ゾーン焼鈍の本質的特色としての鍜造物中の
熱勾配が可変的であつて、一般に最高値よりも低
い。また、鍜造物を炉中の相異る温度帯域の中を
推進すること、または逆に鍜造物を通して温度帯
域を一定方向に移動させることは、しばしば困難
で費用のかかる作業である。
本発明は通常の加熱処理炉を使用し、被検物体
を収容した容器をその中に配置する。物体は、そ
の一端が部分的に露出されるように適当な断熱材
の中に埋込まれる。まず物体の露出端部が所定の
再結晶温度まで加熱され、その間、断熱材の中に
埋込まれた部分は、ゾーン焼鈍に類似した順序で
制御条件のもとに、この温度にゆつくり近づく。
再結晶前端はまず露出端部に現われ、次に物体の
長さに沿つて、漸減速度で移動する。
を収容した容器をその中に配置する。物体は、そ
の一端が部分的に露出されるように適当な断熱材
の中に埋込まれる。まず物体の露出端部が所定の
再結晶温度まで加熱され、その間、断熱材の中に
埋込まれた部分は、ゾーン焼鈍に類似した順序で
制御条件のもとに、この温度にゆつくり近づく。
再結晶前端はまず露出端部に現われ、次に物体の
長さに沿つて、漸減速度で移動する。
第１図について述べれば、複数の物体１２を収
容した容器１０が図示されている。これらの物体
１２は鍜造物とすることができ、断熱材１４の中
に埋込まれている。
容した容器１０が図示されている。これらの物体
１２は鍜造物とすることができ、断熱材１４の中
に埋込まれている。
第２図と第３図は前記と異る容器１６，１８を
示す。
示す。
鍜造物およびその他の類似方法の物体１２は比
較的短く、約５：１の長さ／厚さ比を有するの
で、通常の炉の中で鍜造物１２（または短い棒材
さえも）を断熱して、制御された単方向熱流を生
じることにより方向性再結晶粒成長を促進するこ
とが可能であると思われる。断熱材の配置と厚さ
とを変更し、物体を選択的に配置し、容器１２に
対して種々のチルを付加し、また種々の炉温度を
使用することにより、勾配と成長速度をある程度
制御することができる。
較的短く、約５：１の長さ／厚さ比を有するの
で、通常の炉の中で鍜造物１２（または短い棒材
さえも）を断熱して、制御された単方向熱流を生
じることにより方向性再結晶粒成長を促進するこ
とが可能であると思われる。断熱材の配置と厚さ
とを変更し、物体を選択的に配置し、容器１２に
対して種々のチルを付加し、また種々の炉温度を
使用することにより、勾配と成長速度をある程度
制御することができる。
本発明は可動熱源法よりも、はるかに簡単で経
済的である。物体１２を容器１０の中に配置し、
断熱材１４をもつて所定の高さまで被覆し、炉中
に配置する。炉の温度、断熱材１４、およびこの
断熱材からの物体１２の突出度は、もちろん物体
１２の形状およびその素材に依存している。
済的である。物体１２を容器１０の中に配置し、
断熱材１４をもつて所定の高さまで被覆し、炉中
に配置する。炉の温度、断熱材１４、およびこの
断熱材からの物体１２の突出度は、もちろん物体
１２の形状およびその素材に依存している。
特に、ODS（酸化物分散強化）合金から作られ
たタービン羽根鍜造物１２はアルミナ・ルツボ１
６の中に配置される。第２図参照。このルツボ１
６は高さ６インチ（15.24cm）であり、壁厚は1/4
インチ（0.64cm）であつた。タービン羽根１２を
ジルコニア・バルブ断熱材１４の中に埋込み、そ
の上面の上方に1/4インチ（0.6cm）突出させた。
ルツボ１２の下部に、小量のカオ−ウール*（＊
商標）断熱材（アルミナ−シリカフアイバ）を配
置した。この炉を2300〓（1260℃）に保持した。
羽根１２の中の温度勾配をモニタするため、羽根
１２に対して、２個の相互の離間された熱電対を
取付けた。追加的断熱を成すため、２枚の耐火性
フエルト層（図示されず）をルツボ１２の周囲に
配置した。約１時間ののちに、羽根は部分的にの
み再結晶していた。炉温度が低すぎたために等温
線移動（isotherm travel）の速度が低すぎたこ
とが確認された。
たタービン羽根鍜造物１２はアルミナ・ルツボ１
６の中に配置される。第２図参照。このルツボ１
６は高さ６インチ（15.24cm）であり、壁厚は1/4
インチ（0.64cm）であつた。タービン羽根１２を
ジルコニア・バルブ断熱材１４の中に埋込み、そ
の上面の上方に1/4インチ（0.6cm）突出させた。
ルツボ１２の下部に、小量のカオ−ウール*（＊
商標）断熱材（アルミナ−シリカフアイバ）を配
置した。この炉を2300〓（1260℃）に保持した。
羽根１２の中の温度勾配をモニタするため、羽根
１２に対して、２個の相互の離間された熱電対を
取付けた。追加的断熱を成すため、２枚の耐火性
フエルト層（図示されず）をルツボ１２の周囲に
配置した。約１時間ののちに、羽根は部分的にの
み再結晶していた。炉温度が低すぎたために等温
線移動（isotherm travel）の速度が低すぎたこ
とが確認された。
前記より少し大なるルツボ１６を使用して第２
ランを実施した。この場合、断熱材１４はカオ−
ウール断熱材であつて、羽根の露出部はその上方
３／８インチ（１cm）まで延びていた。炉の温度は
2350〓（1290℃）に保持されていた。
ランを実施した。この場合、断熱材１４はカオ−
ウール断熱材であつて、羽根の露出部はその上方
３／８インチ（１cm）まで延びていた。炉の温度は
2350〓（1290℃）に保持されていた。
熱電対は22〓／分（12℃／分）の加熱速度を示
し、これは、ゾーン焼鈍ユニツト中の150〓／イ
ンチ（33℃／cm）の熱勾配が９インチ／時（23
cm／時）で移行する速度に相当している。これら
のテトは、不定再結晶成長が鍜造物そのものの中
のキズによるものであることを示した。他の加熱
処理法も、これらのキズの故に同様の結果を生じ
たであろう。
し、これは、ゾーン焼鈍ユニツト中の150〓／イ
ンチ（33℃／cm）の熱勾配が９インチ／時（23
cm／時）で移行する速度に相当している。これら
のテトは、不定再結晶成長が鍜造物そのものの中
のキズによるものであることを示した。他の加熱
処理法も、これらのキズの故に同様の結果を生じ
たであろう。
加熱処理された他のサンプルは種々の結果を示
した（すなわち、中心部における不完全な再結晶
以外は良好な再結晶）。これは、おそらく不適当
な断熱と羽根の位置によるものであつたろう。
した（すなわち、中心部における不完全な再結晶
以外は良好な再結晶）。これは、おそらく不適当
な断熱と羽根の位置によるものであつたろう。
前記のラン２に使用したアルミナ・ルツボ（２
インチ〔５cm〕短縮〕を用いて、第３ランを実施
した。断熱のためにジルコニア・バブルを使用
し、耐火性ウールのトツプコーテイングを使用し
た。羽根を35分間、2350〓（1290℃）に露出し
た。この場合の2200〓（1205℃）等温線速度は
11.8インチ／時（30cm／時）であり、熱勾配は63
〓／インチ（14℃／cm）であつた。
インチ〔５cm〕短縮〕を用いて、第３ランを実施
した。断熱のためにジルコニア・バブルを使用
し、耐火性ウールのトツプコーテイングを使用し
た。羽根を35分間、2350〓（1290℃）に露出し
た。この場合の2200〓（1205℃）等温線速度は
11.8インチ／時（30cm／時）であり、熱勾配は63
〓／インチ（14℃／cm）であつた。
羽根の根部に現れた現象が重大なものとは思わ
れないので、前記の数値と結果は有望である。重
要なことは、炉中において物体１２を移動させる
ことなく等温線移動速度が制御されたように思わ
れることである。
れないので、前記の数値と結果は有望である。重
要なことは、炉中において物体１２を移動させる
ことなく等温線移動速度が制御されたように思わ
れることである。
等温線移動速度は炉温度を変動させることによ
つて変更することができる。これらのテストは、
等温線移動速度が物体１２の中に深く入るほど低
下することを示した。一定の等温線速度を保持す
るためには、炉温度は、たとえば2250〓から、
2350〓まで（1230℃から1290℃まで）所定時間
（すなわち、30分）内にゆつくり上昇するように
プログラミングすることができる。徐々に温度を
上昇させる方法は一定の等温線速度を保持するこ
とができるが、処理材料の露出最高温度限界によ
つて制限される可能性がある。
つて変更することができる。これらのテストは、
等温線移動速度が物体１２の中に深く入るほど低
下することを示した。一定の等温線速度を保持す
るためには、炉温度は、たとえば2250〓から、
2350〓まで（1230℃から1290℃まで）所定時間
（すなわち、30分）内にゆつくり上昇するように
プログラミングすることができる。徐々に温度を
上昇させる方法は一定の等温線速度を保持するこ
とができるが、処理材料の露出最高温度限界によ
つて制限される可能性がある。
他のアプローチは、所望の等温速度を生じる率
で分解し、またはその他の形で除去される断熱材
１４を使用するにある。このアプローチは、徐々
に、より多くの物体面を直接に炉の熱に露出す
る。
で分解し、またはその他の形で除去される断熱材
１４を使用するにある。このアプローチは、徐々
に、より多くの物体面を直接に炉の熱に露出す
る。
第３図は本発明の他の実施態様を示す。物体１
２が容器１８の中に挿入される。物体１２の一部
が容器から突出して、熱に露出される。容器１８
は断熱材から成り、及び／あるいは断熱材を充填
される。
２が容器１８の中に挿入される。物体１２の一部
が容器から突出して、熱に露出される。容器１８
は断熱材から成り、及び／あるいは断熱材を充填
される。
物体中において方向性再結晶を生じるための本
発明の方法は、特にODS合金鍜造物に適してい
る。
発明の方法は、特にODS合金鍜造物に適してい
る。
本発明は前記の説明のみに限定されるものでは
なく、その主旨の範囲内において任意に変更実施
できる。
なく、その主旨の範囲内において任意に変更実施
できる。
第１図は本発明の第１実施態様の斜視図、第２
図は本発明の第２実施態様の斜視図、また第３図
は本発明の第３実施態様の斜視図である。 １２……物体、１０，１６，１８……容器、１
４……断熱材。
図は本発明の第２実施態様の斜視図、また第３図
は本発明の第３実施態様の斜視図である。 １２……物体、１０，１６，１８……容器、１
４……断熱材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 断熱材の中に物体を配置する段階と、 (b) 物体の少くとも一部を熱に露出する段階と、 (c) 熱処理を実施するに必要な時間、温度を変動
させる段階とを含む物体の熱処理法。 ２ 物体が断熱材から突出するようにした特許請
求の範囲第１項による方法。 ３ 温度が上昇される特許請求の範囲第１項によ
る方法。 ４ 断熱材がアルミナ−シリカとジルコニアから
成るグループから選定される特許請求の範囲第１
項による方法。 ５ 物体の少くとも一部が断熱材から突出する特
許請求の範囲第１項による方法。 ６ 物体は鍜造物である特許請求の範囲第１項に
よる方法。 ７ 物体は低い長さ／厚さ比を有する特許請求の
範囲第１項による方法。 ８ 物体は酸化物分散強化された合金から成る特
許請求の範囲第１項による方法。 ９ 断熱材は容器である特許請求の範囲第１項に
よる方法。 １０ 物体が容器から突出している特許請求の範
囲第９項による方法。 １１ 断熱材が容器中に配置される特許請求の範
囲第１項による方法。 １２ 物体中を前進する等温線速度を制御するこ
とによつて物体中の方向性再結晶を促進する方法
において、 (a) 物体を容器中に配置する段階と、 (b) 物体の少くとも一部を熱に露出する段階と、 (c) 所望の方向性再結晶レベルに達するに必要な
時間、温度を変動させる段階とを含む方法。 １３ 物体が断熱材から突出している特許請求の
範囲第１２項による方法。 １４ 温度が上昇される特許請求の範囲第１２項
による方法。 １５ 断熱材はアルミナ−シリカとジルコニアか
ら成るグループから選定される特許請求の範囲第
１２項による方法。 １６ 物体の少くとも一部が断熱材から突出する
特許請求の範囲第１２項による方法。 １７ 物体は鍜造物である特許請求の範囲第１２
項による方法。 １８ 物体は低い長さ／厚さ比を有する特許請求
の範囲第１２項による方法。 １９ 物体は酸化物分散強化された合金から成る
特許請求の範囲第１２項による方法。 ２０ 断熱材は容器である特許請求の範囲第１２
項による方法。 ２１ 物体が容器から突出する特許請求の範囲第
２０項による方法。 ２２ 断熱材が容器中に配置され特許請求の範囲
第１２項による方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/591,206 US4921549A (en) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | Promoting directional grain growth in objects |
| US591206 | 1984-03-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60215749A JPS60215749A (ja) | 1985-10-29 |
| JPS6366893B2 true JPS6366893B2 (ja) | 1988-12-22 |
Family
ID=24365526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60055646A Granted JPS60215749A (ja) | 1984-03-19 | 1985-03-19 | 物体中に方向性結晶粒成長を促進する方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4921549A (ja) |
| EP (1) | EP0158844B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60215749A (ja) |
| AT (1) | ATE43864T1 (ja) |
| AU (1) | AU581881B2 (ja) |
| CA (1) | CA1234740A (ja) |
| DE (1) | DE3570892D1 (ja) |
| NO (1) | NO165448C (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02165263A (ja) * | 1988-12-19 | 1990-06-26 | Pfu Ltd | タブ制御処理方式 |
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