JPH02145738A - Ni−Co合金 - Google Patents

Ni−Co合金

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JPH02145738A
JPH02145738A JP29716188A JP29716188A JPH02145738A JP H02145738 A JPH02145738 A JP H02145738A JP 29716188 A JP29716188 A JP 29716188A JP 29716188 A JP29716188 A JP 29716188A JP H02145738 A JPH02145738 A JP H02145738A
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JP
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alloy
cold working
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aged
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JP29716188A
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English (en)
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S Slaney John
ジョン・エス・スラニー
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Latrobe Steel Co
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Latrobe Steel Co
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    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/10Changing 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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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】 (産業上の利用分野) 本発明はNi−Coにッケルーコバルト)合金、特に、
高温作業に耐える優れた耐腐食性と高い強度と延性を合
わぜ持つNi−Co合金に関するものである。
(従来の技術) 冶金工業において、益々高い温度の作業条件に対i5優
ねた耐腐食性に加えて高い強度と延性を兼ね備えた合金
組成が以前から要望されている。
スミス(Smith )の米国特許No、 3.356
.542.1%7年12月5日発行、はCr(クロム)
とMO(モリブデン)を含有するCo−Ni合金を開示
している。スミスの特許の合金は耐腐食性を有し、ある
温度で加工強度を高め、極めて高い極限抗張力と降伏力
を持たせることが可能である。これらの合金は温度によ
って二つの結晶相の内いずれか一方の状態をとる。これ
らの合金はまたその組成に依存する変態温度領域を持ち
、その領域で相変化を起こす。高い方の変態温度領域以
上の温度において、この合金は安定な面心立方(F C
C,)構造を持つ、低い方の変態温度領域以下の温度に
おいて、この合金は安定な最密六方晶形(HCP)をと
る、変態温度領域の下限以下の温度において準安定な面
心立方構造状態の材料を冷間加工することによって、合
金の一部が最密六方晶形をとり、この最密六方晶形の部
分が板状線片の形で面心立方構造状態のマトリックス中
に分散する。この冷間加工と相変化がスミスの特許の合
金の優れた抗張力並びに降伏力に寄与しているものと思
われる。
この合金は析出硬化によって、さらに強度が上がる。し
かし一方この合金は800°F以上の温度では使用に不
適である応力破壊特性を呈する。
本出願人の以前の米国特許No、 3.767、385
において、スミスの特許に改良を加えた合金が開示され
ている。この合金は1.100°F位の温度まで使用で
きる応力破壊特性を有する。出願人はこの特許の中で、
スミスの特許を改良して、この合金に捕捉的な析出硬化
をもたらす化合物を形成すると思われるいくつかの元素
を加え、FCC相がらHCP相への移行に起因する補助
的な硬化作用を行なわせ、より少ない冷間加工でより高
い抗張力と延性を得ることを可能にした。これによって
高温における抗張力と延性のレベルも向上した。
しかしながら、1j00 ” F以上では、スミスの合
金も出願人の口前の特許の合金も本特許の合金が持つ高
温機械特性を有していない。
(発明が解決しようどする課題) 本発明の目的は1.300°F付近まで使用に耐える満
足な抗張力と延性と応力破壊特性を有するNi−Co合
金を提供することにある。
(課題を解決するための手段、作用および効果)本発明
の特徴は、高温機械特性に関する特筆すべき改良であり
、この改良は変態温度領域を、より高い温度に上げ、析
出硬化の効果を最大ならしめるように組成を修正するこ
とによって可能となる。かくして、Fe(鉄)とAI(
アルミニウム)の量が結果的に減らされ、Ti(チタン
)またはNb(ニオブ)が以下に述べる限度まで増量さ
れた。従って、出願人の以前の特許においても指摘され
ているように、ここで述べられている範囲内の組成のす
べての合金が本発明に含まれるとは限らない、このよう
な組成の合金の内には脆性を有する相を含むものも数多
くあると考えられるからである。
遷移金属におけるこのような脆性を有する相の形成は何
年も前にライナス ポーリング(LlnusPauli
ng )(+The Nature of Inter
ato+*ic forcesin Metals”、
   Physical Review、  vol、
 54゜Dece■ber 1.1938)によって予
測されていたように、これらの元素の内殻軌道における
電子空孔と密接な関連を持っている。ボール ベックと
共同研究者(Paul Beck and his c
oworkers )  (S、P。
Rideout and P、A、Bec、に、 NA
SA TN 2683)は三元合金における純粋なシグ
マ相がその成分元素の原子百分率とどのような関連を持
っているかについてNv=0゜61N i + L71
Co −’、 2.66Cr + 5.66M 。
なる形の式を提示している。ここに、Nvは100個の
原子に対する電子空孔数、式中の元素記号は合金中のそ
の元素の原子(百)分率を表す、このNvにはそれし1
上の数になると100%シグマ相の形成が予想されるよ
うな限界Nv数が存在する。
しかしながら、工学的用途に供される合金においては、
少量のシグマ相も脆性をもたらす原因となる0合金の種
類にもよるが、かなり低いNv数において最初のシグマ
相の出現が予想される。出願人の以前の特許3.767
、385では、合金の種類によるこの違いが合金中のF
e%との関連において述べられている。しかし、本発明
による合金では限界値である1%Feだけが記され、し
たがって一つの限界Nv数すなわち2.80という値だ
けが特定されている。
この値を計算するには上述の式を用いたが、この場合元
素記号は合金中の″有効原子(百)分率−を表すものと
した。この考え方は含有金属原子の一部が、特にNiが
Nis X  のような形の化合物に当然変わるものと
仮定して、このことを考慮に入れたものである。ここに
、XはTi、NbまたはAIを表す、これらの化合物は
固溶体から晶出し、残ったマトリックス組成を変化させ
て、そのNi分含分減少せ、効果的に池の遷移元素の割
合を増加させる。このようにして生じた残りの組成はこ
れらの元素の〜有効原子(百)分率″を有する。従って
、互いに作用を及ぼし合うすべての元素のいろいろな異
なった組合せによって、同じNv数を得ることも可能で
ある(C(炭素)とB(ボロン)はNv値に殆ど影響し
ないので、これらの計算から除外しても差し支えは無い
)、このようにして、Nbを用いないで望ましい分析値
を用いた結果、Tiの上限は6%であった。同様に、T
iを用いない場合のNb上限は10%であった。
TiかNbのいずれか一方または両方の組合せをこの合
金に用いることができる。ただし、その結果Nv値が2
.80を越えることがないような用い方をしなければな
らない0本発明によるこの合金は、スミスの合金や出願
人の以前の特許の合金同様、HCP −F CC板状細
片構造を形成する多相合金である。
本発明によるこの合金は、広くは次の組成範囲の重量%
の元素から成る。
c   o、os以下  Co20−4Mo   6 
−11       Cr   15−23Fe  1
.0以下  B   0.005−0.020Ti  
 O−6Nb     O−1ONi残 溶解の用に供する本発明による合金の好ましい目標組成
は重量%で次のとおりである。
CO,01以下  0036 Mo  7.5     Cr  19.5Fe  1
.0以下  B   0.01Ti  3.8Nb  
1.I Ni残 本発明による合金は例えば真空誘導炉等の適当な方法に
よって溶解し、鋳造してインゴットとするか、あるいは
公知の適当な粉末冶金の手法に従って一旦粉末とし、さ
らに種々の形に成形することができる。インゴットに鋳
造した後、望ましくはこの合金を均一化し、しかる後に
熱量ロールでプレート等の形に圧延してこれに続く加工
に適した形にする。
この合金は、最後に周囲温度で冷間加工して断面を少な
くとも5%ないし40%程度縮小することが好ましい、
さらに高いレベルの冷間加工も可能であるが、そうする
と高温機械特性が落ちる。冷間加工はHCP−FCC変
態領域以下であればどのよ゛うな温度ででも行なうこと
ができる。
冷間加工後これらの合金は800°Fから1.3’10
°Fの間の温度で約4時間熟成して時効硬化を行なわせ
ることが望ましい9.:れらの合金は熟成後空冷しても
よい。
本発明による合金の優れた特性と利点は以下の実施例に
よって充分に理解されるであろう。
(実施例) 次の重量組成を持・つ本発明による合金が用意された。
c     a、oo6 y≦ Co   36.3% Mo   7.35% Cr   19.4% Fe   1.04% B     0.0(18% T  i  3.79% Nb   1.20% Ni残 この合金は熱間圧延され、二つに分けられた。
一方は36%まで、他方は48%まで冷間加工され、1
□300°Fで時効硬化を施され、テストピースに成形
された。テストピースは″試料″と称する無増の円筒形
テスト試料と“ボルト″と称するネジを切ったテスト試
料がある。
これらのテスト試料は高温での機械特性試験に供せられ
、その結果が以下の表1、表1および表■に示されてい
る。
スミスの特許の合金、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、重量百分率で本質的に C約0.05以下 Co約20−40 Mo約6−11 Cr約15−23 Fe約1.0以下 B約0.0005−0.020 Ti約0−6 Nb約1.1−10 Ni残 の組成から成り、最大電子空孔数(Nv)が2.8であ
    り、HCP−FCC相変態領域の下限温度以下で冷間加
    工により断面を5%内至50%縮小された1,300°
    F付近の温度条件で使用可能な強度および延性の大きい
    Ni−Co合金。 2、冷間加工による断面縮小率が10%内至40%であ
    る請求項1に記載のNi−Co合金。 3、冷間加工後約800°Fから1,350°Fの温度
    で約4時間時効させた請求項1または2に記載のNi−
    Co合金。 4、重量百分率で C約0.01以下 Co約36 Mo約7.5 Cr約19.5 Fe約1.0以下 B 約0.01 Ti約3.8 Nb約1.1 Ni残 の組成から成る請求項1または2に記載のNi−Co合
    金。 5、冷間加工後約800°Fから1,350°Fの温度
    で約4時間時効させた請求項4に記載のNi−Co合金
    。 6、周囲温度で冷間加工を施した請求項1または2に記
    載のNi−Co合金。 7、周囲温度で冷間加工を施した請求項3に記載のNi
    −Co合金。 8、周囲温度で冷間加工を施した請求項4に記載のNi
    −Co合金。 9、周囲温度で冷間加工を施した請求項5に記載のNi
    −Co合金。 10、冷間加工後約1,350°Fの温度で約4時間時
    効させた請求項3に記載のNi−Co合金。 11、冷間加工後1,350°Fの温度で約4時間時効
    させた請求項5に記載のNi−Co合金。 12、冷間加工後1,350°Fの温度で約4時間時効
    させた請求項7に記載のNi−Co合金。 13、冷間加工後1,350°Fの温度で約4時間時効
    させた請求項9に記載のNi−Co合金。 14、冷間加工により約36%の断面縮小を行なつた請
    求項1または2に記載のNi−Co合金。 15、冷間加工により約36%の断面縮小を行なった請
    求項4に記載のNi−Co合金。
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JP2012062538A (ja) * 2010-09-16 2012-03-29 Seiko Instruments Inc Co−Ni基合金、Co−Ni基合金の結晶制御方法、Co−Ni基合金の製造方法および結晶制御されたCo−Ni基合金

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