JP2020509180A - 均一な強度を有する析出強化金属合金物品 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年12月15日に出願された米国仮特許出願番号第62/434,582号に基づく優先権を主張しており、その全体は、本明細書中に参考として援用される。
本開示は、例えば、70ksi超の降伏強度と非常に高かつ均一衝撃靭性の機械的性質の組み合わせを有する、大直径ロッドおよび管等の物品に関する。銅、ニッケル、およびスズを含む合金等の析出硬化された合金から作製される物品と併せて、特定の用途が、見出されており、特に、それを参照して説明されるであろう。しかしながら、本開示はまた、他の析出硬化可能合金を用いた他の同様の用途にも適することを理解されたい。
本開示の一側面によると、鋳造または鍛造投入物から導出される金属合金物品を強化する方法が、開示される。主に、溶体化焼鈍が、投入物が全体を通して均一温度に到達するまで実施されるであろう。次に、冷間加工が、その長さに沿って比較的に一定断面を有する投入物等、所望の形状およびサイズを達成するために投入物に実施される。例えば、投入物は、少なくとも3.25インチの直径および少なくとも30フィートの長さを有する、円柱であることができる。投入物は、次いで、熱処理され、物品の断面を横断して均一靭性および均一降伏強度を有する、物品を取得することができる。
本開示は、所望の実施形態およびその中に含まれる実施例の以下の詳細な説明を参照することによってより容易に理解され得る。以下の明細書および続く請求項では、いくつかの用語が、参照され、これは、以下の意味を有すると定義されるものとする。
%CW=100*[A0−Af]/A0
式中、A0は、冷間加工前の初期または元の断面積であって、Afは、冷間加工後の最終断面積である。これらの冷間加工パラメータは、銅合金ならびにアルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、またはチタン(Ti)合金に適用可能である。
Claims (25)
- 物品を投入物、鋳造物、または鍛造物から調製する方法であって、
前記投入物全体を通して均一温度に到達するまで、前記投入物を溶体化焼鈍するステップと、
約5%〜約40%の断面積の低減が達成されるまで、前記投入物を冷間加工するステップと、
前記投入物を析出硬化し、前記物品を取得するステップと、
を含み、前記物品は、その長さに沿って一定断面と、前記断面を横断して約70ksiまたはそれを上回る均一0.2%オフセット降伏強度とを有する、方法。 - 少なくとも20%の断面積の低減が、前記冷間加工の間に達成される、請求項1に記載の方法。
- 前記投入物は、銅合金から作製され、前記溶体化焼鈍は、約60秒〜約5時間の期間にわたって、約1350°F〜約1650°Fの温度で生じる、請求項1に記載の方法。
- 前記溶体化焼鈍は、約60秒〜約5時間の期間にわたって、約800°F〜約2450°Fの温度で生じる、請求項1に記載の方法。
- 前記物品は、3.25インチを上回る直径、または最大10インチの直径、または約1インチ〜約10インチの直径を有する、ロッドまたは管である、請求項1に記載の方法。
- 前記物品の長さは、約30フィートまたはそれを上回る、請求項1に記載の方法。
- 銅合金のための析出硬化は、約10分〜約10時間の期間にわたって、約400°F〜約1000°Fの温度で生じる、請求項1に記載の方法。
- 前記析出硬化は、約10分〜約10時間の期間にわたって、約200°F〜約2080°Fの温度で生じる、請求項1に記載の方法。
- 前記物品は、ASTME23−16bに従って、シャルピーV−ノッチ試験を用いて室温で測定されるとき、前記断面を横断して約25フィート・ポンド〜約100フィート・ポンドまたはそれを上回る、均一CVN衝撃靭性を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記物品の均一0.2%オフセット降伏強度は、約70ksi〜約180ksiである、請求項1に記載の方法。
- 前記物品は、前記断面を横断して、約HRB90〜約HRB100の均一Rockwell B硬度を有する、または前記断面を横断して、約HRC20〜約HRC40の均一Rockwell C硬度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記鋼片は、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、またはチタン合金から作製される、請求項1に記載の方法。
- 前記溶体化焼鈍に先立って、約60秒〜約5時間の期間にわたって、約800°F〜約2450°Fの温度で、前記投入物を均質化するステップをさらに含み、前記溶体化焼鈍は、前記均質化を下回る温度で生じる、請求項1に記載の方法。
- 物品であって、
析出硬化された金属合金を含み、
前記物品の長さに沿って一定断面を有し、
前記物品は、前記物品の断面を横断して、均一0.2%オフセット降伏強度および均一硬度を有する、物品。 - 前記物品は、ロッドまたは管である、請求項14に記載の物品。
- 前記ロッドまたは管は、少なくとも3.25インチの直径、または約5インチの直径、または約10インチの直径を有する、請求項15に記載の物品。
- 前記ロッドまたは管は、最大約30フィートまたはそれを上回る長さを有する、請求項15に記載の物品。
- 前記金属合金は、銅−ニッケル−スズ合金である、請求項14に記載の物品。
- 前記銅−ニッケル−スズ合金は、約5重量%〜約20重量%ニッケルと、約5重量%〜約10重量%スズと、残部銅とを含む、または
前記銅−ニッケル−スズ合金は、約14重量%〜約16重量%ニッケルと、約7重量%〜約9重量%スズと、残部銅とを含む、または
前記銅−ニッケル−スズ合金は、約8重量%〜約10重量%ニッケルと、約5重量%〜約7重量%スズと、残部銅とを含む、
請求項18に記載の物品。 - 前記物品は、約25フィート・ポンド〜約100フィート・ポンドの均一シャルピーV−ノッチ衝撃靭性を有する、請求項14に記載の物品。
- 前記物品の均一0.2%オフセット降伏強度は、約70ksi〜約180ksiである、請求項14に記載の物品。
- 前記物品は、約HRB90〜約HRB100の均一Rockwell B硬度または約HRC20〜約HRC40の均一Rockwell C硬度を有する、請求項14に記載の物品。
- 前記物品は、ドリルカラー;セーバーサブ;クロスオーバーサブ;ドリルビット構成要素;セントラライザ;クリスマスツリー;噴出保護システムの構成要素;摺動式弁ゲートまたは本体;生産井ポンプの構成要素;吸器ロッドポンプシステムの構成要素;産業システムにおける摺動式構成要素;航空機、海中または海面船舶、産業機械、荒地輸送および地面係合機器、採掘機械のためのブッシングまたは軸受;探索、感知、または指向性誘導機器のための非磁気構成要素;またはプラスチック成型、溶接、または製造デバイスのためのツール構成要素である、請求項14に記載の物品。
- 前記金属合金は、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、またはチタン合金である、請求項14に記載の物品。
- 請求項14に記載の物品を含む、デバイス。
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