(57)【要約】  鍛造中の被鍛造部材の温度低下を抑制し、且つ鍛造中の温度確認が容易であり、併せては、被鍛造部材が金型のキャビティ端部にまで充満できる型打鍛造方法と、これを用いた鍛造品の製造方法を提供する。  加熱した被鍛造部材を下型に載せて、往復する上型でハンマー鍛造する型打鍛造方法において、鍛造前の被鍛造部材は、その鍛造中の上型と接する部位の少なくとも一部を除いて、下型と接する部位の全部を金属製保温部材で被覆してから、被鍛造部材と金属製保温部材とを一体に鍛造する型打鍛造方法である。被鍛造部材が超耐熱合金であり、金属製保温部材がステンレス鋼であることが好ましい。あるいはさらに、被鍛造部材を、ディスク形状に鍛造するものであることが好ましい。  そして、これらの型打鍛造方法によって得られた鍛造素材に、再結晶温度以上に加熱する熱処理を行う鍛造品の製造方法である。
2012090892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱した被鍛造部材を下型に載せて、往復する上型でハンマー鍛造する型打鍛造方法において、鍛造前の被鍛造部材は、その鍛造中の上型と接する部位の少なくとも一部を除いて、下型と接する部位の全部を金属製保温部材で被覆してから、被鍛造部材と金属製保温部材とを一体に鍛造することを特徴とする型打鍛造方法。
【請求項２】
鍛造前の被鍛造部材は、その鍛造中の上型と接する部位の中心部を除いて、下型と接する部位の全部を金属製保温部材で被覆することを特徴とする請求項１に記載の型打鍛造方法。
【請求項３】
被鍛造部材が超耐熱合金であり、金属製保温部材がステンレス鋼であることを特徴とする請求項１または２に記載の型打鍛造方法。
【請求項４】
被鍛造部材を、ディスク形状に鍛造することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の型打鍛造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の型打鍛造方法によって得られた鍛造素材に、再結晶温度以上に加熱する熱処理を行うことを特徴とする鍛造品の製造方法。
【請求項６】
被鍛造部材が超耐熱合金であり、前記の熱処理が固溶化熱処理であることを特徴とする請求項５に記載の鍛造品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の合金や鋼といった金属材料、特にはタービンディスクやブレード等の航空機部品、発電機用部品に使用される超耐熱合金材料の型打鍛造方法に関するものである。そして、この型打鍛造方法を利用した鍛造品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
型打鍛造は、鍛造温度に加熱された被鍛造部材を最終製品に近い形状に鍛造することから、鍛錬による結晶粒の微細化等によって機械的特性を改善でき、そして後の機械加工の工数を減らすことができる手法である。したがって、高温強度が求められる構造部品をニアネットシェイプで製造するには有用な手法であって、例えば航空機のタービンディスクのような超耐熱合金材料でなる部品の製造に多用されている。しかし、鍛造中には、被鍛造部材の温度が低下すると、局所的に伸びが低下して、鍛造後の素材表面に割れが発生する。そして、この表面割れの発生は、特に難加工材である超耐熱合金の鍛造において課題であった。【０００３】
上記の課題を解決する手法として、鍛造中の金型を加熱する恒温鍛造法や、被鍛造部材を逐次加熱する手法が提案されている（特許文献１）。しかしながら、特許文献１の手法は、設備や制御が複雑であることから、これのみに頼る手法だとコスト面および効率面で不利である。【０００４】
そこで、加熱した被鍛造部材を別の保温部材で覆った状態で一緒に鍛造する被覆鍛造法が提案されている（特許文献２）。また、鍛造中の被鍛造部材が下型と常時接触している型打鍛造においては、特に被鍛造部材の下面からの失熱が問題であることから、自由鍛造の分野では、被鍛造部材と下金敷の間にステンレス鋼からなるダミーディスクを保温部材として介在させる手法が提案されている（特許文献３）。これらの手法であれば、低コストかつ高効率にて、被鍛造部材の温度低下を防止できる。そして、特許文献１の従来技術の欄には、加熱後の素材全体をセラミックファイバー等の断熱材、またはステンレス鋼材等のキャンニング材で被覆しておき、被覆した状態の素材で鍛造を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−１２２０３６号公報
【特許文献２】特開平０５−１７７２８９号公報
【特許文献３】特開２０００−０５１９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の被覆鍛造法は、型打鍛造にとって被鍛造部材の保温に有効な手法である。しかし、特許文献２の手法に従っては、被鍛造部材の全体を覆ってしまうと、鍛造中にある被鍛造部材の表面肌が外部から確認できない。したがって、被鍛造部材の温度を適宜把握することが困難となり、鍛造温度の最適な管理に課題が残る。さらに、特許文献２では、保温部材にガラス繊維やセラミック繊維のシートを使用していることから、鍛造中にはそれが飛散したり、そして鍛造後には製品や金型の表面に付着したりして、作業性に改善の余地がある。【０００７】
また、被鍛造部材の下面のみにステンレス鋼の保温部材を介在させた特許文献３の手法の場合、被鍛造部材の下面から側面にかけては、鍛造中における該部の保温状態を見直す必要がある。特許文献３の保温部材は、鍛造中には変形しない下金敷として作用し、被鍛造部材の下部を確実に支持するものであることから、型打鍛造には適用できない。機械的特性を改善したニアネットシェイプ成形品を製造する型打鍛造の分野にとって、被鍛造部材が金型のキャビティ端部にまで充満できる塑性変形の達成は重要である。【０００８】
本発明の目的は、鍛造中の被鍛造部材の温度低下を抑制し、且つ鍛造中の温度確認が容易であり、併せては、被鍛造部材が金型のキャビティ端部にまで充満できる型打鍛造方法を提供することである。そして、この型打鍛造方法を利用して、かつ、結晶粒が微細な組織を有した鍛造品の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、型打鍛造に採用されている従来の被覆鍛造法を見直した。その結果、被鍛造部材の保温の点では、該部材の特定の表面部位を保温部材で被覆することで鍛造に十分な保温が達成でき、被鍛造部材の全表面を被覆する必要がないことを知見した。そして、被鍛造部材とともに変形する保温部材は、激しいハンマー鍛造中でも被鍛造部材の表面から飛散することなく、該表面を保護できる金属製とした。一方では、型打鍛造に必要とされる金型のキャビティ端部にまで充満できる塑性変形を実現するには、被鍛造部材の変形を少なからず拘束する金属製の保温部材は、その配置と、更には材質が重要であった。以上を総括して鋭意研究を行ったことで、型打鍛造中の上記の保温と温度管理、そして被鍛造部材が金型のキャビティ端部にまで充満できる塑性変形を達成できる本発明の型打鍛造方法と、これを利用した鍛造品の製造方法に到達した。【００１０】
すなわち、本発明は、加熱した被鍛造部材を下型に載せて、往復する上型でハンマー鍛造する型打鍛造方法において、鍛造前の被鍛造部材は、その鍛造中の上型と接する部位の少なくとも一部を除いて、下型と接する部位の全部を金属製保温部材で被覆してから、被鍛造部材と金属製保温部材とを一体に鍛造することを特徴とする型打鍛造方法である。好ましくは、鍛造前の被鍛造部材は、その鍛造中の上型と接する部位の中心部を除いて、下型と接する部位の全部を金属製保温部材で被覆することを特徴とする型打鍛造方法である。本発明は、被鍛造部材が超耐熱合金であり、金属製保温部材がステンレス鋼であることが好ましい。あるいはさらに、被鍛造部材を、ディスク形状に鍛造するものであることが好ましい。【００１１】
さらに、本発明は、上記のいずれかに記載の型打鍛造方法によって得られた鍛造素材に、再結晶温度以上に加熱する熱処理を行うことを特徴とする鍛造品の製造方法である。そして、具体的には、被鍛造部材が超耐熱合金であり、前記の熱処理が固溶化熱処理であることを特徴とする鍛造品の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、超耐熱合金材料のような難加工材料の型打鍛造であっても、鍛造中の温度低下に起因する表面割れを抑制でき、かつ温度管理も容易である。そして、被鍛造部材が金型のキャビティ端部にまで充満できる塑性変形が達成される。さらに、鍛造後に熱処理した鍛造品の組織は、結晶粒が微細であることから、鍛造後の製品の機械的特性にも優れる。よって、タービンディスクやブレード等の航空機部品に代表される高強度部品のニアネットシェイプ製造の実用化にとって、欠くことのできない技術となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ディスク形状の鍛造素材を製造する型打鍛造工程を説明する断面図であって、本発明の型打鍛造方法の一例を示す図である。
【図２】ディスク形状の鍛造素材を製造する型打鍛造工程を説明する断面図であって、本発明の型打鍛造方法の一例を示す図である。
【図３】図１、２で得られたディスク形状の鍛造素材の断面図であって、実施例１〜３で観察した組織の位置を示す図である。
【図４】実施例１で製造した鍛造品の組織写真であって、本発明の効果の一例を示す図である。
【図５】実施例２で製造した鍛造素材の組織写真であって、本発明の効果の一例を示す図である。
【図６】実施例３で製造した鍛造素材の組織写真であって、本発明の効果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の特徴は、鍛造中の保温が可能な被覆鍛造法を利用して、その保温部材の一部を適正に省略できたことで、上記の保温と、被鍛造部材の露出した部分からの温度管理が同時に実現できたところにある。そして好ましくは、被鍛造部材の全表面に対する保温部材の配置（すなわち、上記した保温部材の省略部位）を調整したことで、被鍛造部材が金型のキャビティ端部にまで充満できる塑性変形を実現できたところにある。そして、これらの被覆鍛造法で得られた鍛造素材は、この後に実施される、機械的特性を付与するための通常の熱処理後において、結晶粒が微細な組織を有しており、機械的特性に優れた鍛造品とできるところにある。以下、ディスク形状の鍛造素材を製造するための図１、２に示した本発明の型打鍛造方法の一例に従って、本発明の構成要件を説明する。
【００１５】
（１）加熱した被鍛造部材を下型に載せて、往復する上型でハンマー鍛造する型打鍛造方法である。
鍛造中の被鍛造部材が下型と常時接触している型打鍛造では、その下型との接触領域である被鍛造部材の下部で温度の低下が生じて、該部に局所的な割れが発生することが課題であった。また、ＪＩＳ−ＳＵＨ６６０等の耐熱ステンレス鋼や、後述する超耐熱合金のような難加工材料のニアネットシェイプ成形に効果を発揮する型打鍛造では、その鍛造中の温度管理と、更には被鍛造部材が金型のキャビティ端部にまで充満できる塑性変形の達成こそが重要である。そこで、これらの課題を解決する本発明は、その技術分野をハンマー衝撃による型打鍛造に限定している。
【００１６】
（２）鍛造前の被鍛造部材は、その鍛造中の上型と接する部位の少なくとも一部を除いて、下型と接する部位の全部を金属製保温部材で被覆するものである。
被鍛造部材の下面に生じる割れを抑制するには、鍛造中に下型と接する該部位からの失熱を抑えることが非常に有効である。したがって、本発明では、型打鍛造を開始する前には、その被鍛造部材の下型と接する部位を、下型に対して断熱作用を有した保温部材で予め被覆する。この下型と接する部位とは、鍛造開始時には下型と接していない部位であっても、鍛造中には下型と接することとなる部位を含む。図１、２は、円柱形状の被鍛造部材をディスク形状に型打鍛造するものである。そしてこの場合、下型１と接する部位に対応して、鍛造前の被鍛造部材３は、その下面の全部と、そして少なくとも側面の下部を保温部材４で被覆する。そして、保温部材４は、鍛造中の被鍛造部材の形状に追従して塑性変形できる一方では、鍛造中に容易に剥がれたり、滅失したりしない材質である金属製とする。
【００１７】
ここで、鍛造中の被鍛造部材からの失熱は、上記した下型と接する部位以外の部位でも少なからず生じる。よって、鍛造中の失熱を防ぎたいだけなら、従来の方法に従って鍛造前の被鍛造部材の全ての表面を保温部材で被覆すればよい。しかし、その全てを保温部材で覆ってしまうと、鍛造中の被鍛造部材の表面が直接確認できず、適宜の温度管理が難しくなる。また、鍛造前においては、被鍛造部材を鍛造温度に加熱する工程から、既に被鍛造部材の全表面が覆われていると、表面を直接測温することができない。被鍛造部材の加熱温度を、例えば加熱時間で管理するとなれば、その鍛造条件毎に異なる加熱時間を予備実験で把握しておく作業が必要となる。そこで、本発明の型打鍛造方法は、被鍛造部材の一部を露出させることで、その鍛造前の加熱工程、そして鍛造中の表面確認を可能にして、温度管理を容易にする。そして、このときの露出部位は、鍛造中の上型と接する部位の少なくとも一部とできる。図１、２の場合、上型２と接する部位の少なくとも一部に対応して、鍛造前の被鍛造部材３の少なくとも上面は保温部材４で覆わずに露出させる。鍛造中の被鍛造部材の温度測定には、例えば、高速かつ非接触で温度測定が可能な放射温度計を用いることが、容易である。この場合、上記の露出部位の範囲は、目視で確認できる程度の面積があればよい。
【００１８】
鍛造温度の管理は、被鍛造部材の上型と接触する部位の温度で行うべきである。そして、この部位は、鍛造中を通して失熱に繋がる上型との接触時間が短く、これ以外の時間帯は断熱特性の高い大気に触れているだけなので、該部位を露出しても失熱は比較的少なく、顕著な割れが発生する可能性は低い。よって、鍛造前の被鍛造部材は、その鍛造中の上型と接する部位の少なくとも一部は保温部材で被覆せず、露出する。そして、この上型と接する部位の少なくとも一部を露出できることで、上型の製作においては、型彫面の一部または全部の箇所で保温部材の厚み分を省略でき、より最終製品の形状に近いニアネットシェイプのキャビティ設計が可能となる。但し、この上型と接する部位の全域までを露出することは、やはり少なからず失熱を助長するので、温度確認が可能な必要最低限の露出とすることが望ましい。温度管理は、上型が被鍛造部材から離れたときに確認できる。
【００１９】
（３）上記の（２）において、好ましくは、鍛造前の被鍛造部材は、その鍛造中の上型と接する部位の中心部を除いて、下型と接する部位の全部を金属製保温部材で被覆するものである。
上記の（２）を実施するにおいて、本発明では鍛造中の上型と接する部位の全てを露出させてもよい。しかしながら、この部位の露出域を必要最低限に抑える上では、鍛造中における該部位の中心部は露出させることで、中心部を除いた残りの部位は保温部材で被覆しておくことが望ましい。上型と接する部位の中心部を露出したことで、鍛造温度の管理は可能となる。図１、２の場合、上型と接する部位のうちで、上記の中心部を除いた部位は、鍛造開始前には上型２と接していない被鍛造部材３の側面の上部に相当する。そして、この側面の上部が保温部材４で被覆されていない図１では、該上部の塑性変形能が、一方では保温部材４で被覆されている該下部とで少なからず異なる。この変形能の差が顕著であれば、鍛造が開始されると、該側面の上部と下部との境目において、被鍛造部材の上下で不均等な肉流れが生じることとなる。
【００２０】
そこで本発明では、鍛造前の被鍛造部材は、その鍛造中の上型と接する部位の中心部を除いて、下型と接する部位の全部は金属製保温部材で被覆することが好ましい。図２の被鍛造部材３は、鍛造中の上型と接する部位の中心部を除いて、その表面を保温部材４で被覆したものである。これによって、被鍛造部材３の側面の全域に被覆された保温部材４は、鍛造終了後も上下型を跨いで鍛造素材の表面を覆うことができ、金型キャビティへの素材の充満を達成することができる。なお、図１、２の下型１と上型２で形成される金型キャビティ外には、被鍛造部材３が該キャビティ内に充満できるためのバリ５が形成される空間が設けられている。鍛造中において、この空間には、専ら被鍛造部材３を覆う保温部材４が入り込む。そして、保温部材４が入り込んだ後には、上下型の隙間が封止されることで、被鍛造部材のキャビティ外への逃げ場がなくなって、上記の充満がより完全に進むこととなる。空間の高さ（つまり、隙間の幅）は５ｍｍ以下とすることが好ましい。４ｍｍ以下とすることが、より好ましい。
【００２１】
（４）被鍛造部材と金属製保温部材とを一体に鍛造するものである。
型打鍛造は、被鍛造部材を金型キャビティに充満させなくてはならない。そのため、鍛造中にある金属製保温部材の挙動を、被鍛造部材のそれと別けて扱うことは、金型設計そして作業性の上でも効率が悪い。そこで、本発明の型打鍛造方法では、被鍛造部材と金属製保温部材とが一体に鍛造されるものとする。なお、鍛造中の保温部材が早期かつ容易には剥がれず、好ましくは鍛造の終了まで剥がれない型打鍛造は、金型設計等によって達成することができる。そして、保温部材の厚みは、上記の剥離防止に加えて、被鍛造部材の十分な保温効果を維持する点でも、２ｍｍ以上が好ましい。但し、厚すぎると、型打鍛造によるニアネットシェイプ成形の効果が薄れ、鍛造前の加熱にも時間が掛かるので、１０ｍｍ以下が好ましい。
【００２２】
（５）好ましくは、被鍛造部材が超耐熱合金であり、金属製保温部材がステンレス鋼である。
本発明の型打鍛造方法は、高温強度が求められる構造部品をニアネットシェイプで製造するには有用な手法であって、例えば超耐熱合金材料でなる部品の製造に好ましいものである。そこで、超耐熱合金を被鍛造部材とすることに対しては、これを被覆する保温部材には、ステンレス鋼が好ましい。超耐熱合金とは、鉄基、ニッケル基、コバルト基の他には、チタン合金等の通常知られる高温強度合金、そしてその改良合金等である。ステンレス鋼とは、概ね１０質量％以上のクロムを添加したことで耐食性を向上した、ＪＩＳに規定されるＳＵＳ鋼や、その改良鋼である。
【００２３】
高温におけるステンレス鋼の変形抵抗は、超耐熱合金のそれよりも低い。よって鍛造中には、変形抵抗の低いステンレス鋼製の保温部材が超耐熱合金でなる被鍛造部材の変形を拘束しないので、被鍛造部材を必要なニアネットシェイプ形状に支障なく鍛造することができる。また、ステンレス鋼の熱膨張係数は、超耐熱合金のそれよりも大きいので、鍛造中には被鍛造部材と保温部材との間に適度の隙間が発生し、これが空気層として保温特性を高める。ステンレス鋼のなかでも、オーステナイト系ステンレス鋼は耐高温酸化性に優れ、酸化スケールを生成し難いので、より好ましい。
【００２４】
（６）好ましくは、被鍛造部材を、ディスク形状に鍛造するものである。
本発明の型打鍛造方法は、高温強度が求められる構造部品をニアネットシェイプで製造するには有用な手法であって、例えば航空機や発電機のタービンディスク等の製造に好ましいものである。そこで、上記のタービンディスク等を製造するためには、そのもととなるディスク形状のニアネットシェイプ鍛造素材を得ることは好ましい。このディスク形状の鍛造素材は、図１、２に示した通り、通常、その厚さ方向の中央を境にして、上型２と下型１をもって鍛造成形される。そして、鍛造中においては、広い面積が下型１と接するものであることから、本発明の失熱抑制効果が顕著に発揮される。
【００２５】
（７）上記の型打鍛造方法によって得られた鍛造素材に、再結晶温度以上に加熱する熱処理を行う鍛造品の製造方法である。
型打鍛造後の素材は、鍛造中の再結晶によって、鋳造素材に比べ、結晶粒が微細な組織を呈している。そして、この後には、通常、最終製品に必要な機械的特性を付与するための熱処理が実施される。具体的には、焼入れや固溶化熱処理であって、これに焼戻しや時効熱処理を組合せて実施し、最適な微細組織に整えられる。また、これら一連の熱処理工程に前後して、機械加工が施され、最終製品の形状に整えられる。
【００２６】
本発明で得られた鍛造素材の場合、保温部材で被覆されなかった部位については、鍛造中の温度低下が少なからず先行して、再結晶が十分に進行しておらず、結晶粒がやや粗大になっているかも知れない。しかし、鍛造素材を、ふたたび再結晶温度以上に加熱すれば、再結晶が進んで、結晶粒を微細にすることができる。そして、鍛造中の下型と接する部位を保温していることで、鍛造中の各部位間には大きな温度の差異（勾配）が発生しないことから、上記加熱後の結晶粒度は、素材の全域に亘ってほぼ均一とでき、優れた機械的特性が達成される。このような熱処理は、鍛造後の鍛造素材に通常実施される、上記の熱処理に兼ねることができる。例えば、被鍛造部材がオーステナイト系の金属材料や、上記の超耐熱合金であるならば、固溶化熱処理であるし、マルテンサイト系の金属材料であるならば、焼入れである。そして、該熱処理の後に、さらに時効熱処理または焼戻しを行うことで、最適な製品組織に整えることができる。なお、これら一連の熱処理工程に前後して、機械加工を施してよいことは、上記の通りである。
【実施例１】
【００２７】
型打鍛造によって、ディスク形状の鍛造素材を作製した。まず被鍛造部材には、直径１５０ｍｍ、高さ１６２ｍｍの円柱形状の超耐熱合金（質量％にて、０．０５％Ｃ−１９．５％Ｃｒ−４．２５％Ｍｏ−１３．５％Ｃｏ−１．３％Ａｌ−３．０％Ｔｉ−残部Ｎｉ）を準備した。そして、この被鍛造部材を被覆する保温部材には、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼を用いた。保温部材は、内径を１５０ｍｍよりも若干拡げた、長さ１６２ｍｍないし８１ｍｍ、厚さ５ｍｍのパイプの底部に、厚さ５ｍｍの円盤を溶接した２種類のカップ形状である。【００２８】
次に、上記の被鍛造部材を、それぞれのカップ形状である金属製保温部材の中に納めた（本発明例１）。そして、この被覆状態で加熱炉へ装入し、鍛造温度である１０５０℃に昇温した。昇温後には、保温部材で被覆されていない被鍛造部材の上面の温度を放射温度計によって測定し、被鍛造部材が鍛造温度に達したことを確認した。そして、確認のできた時点から一定時間の保温後に、被鍛造部材を加熱炉から取り出した。【００２９】
取り出した被鍛造部材を、１２．５トンエアドロップハンマーにセットした下型に載せた。そして、図１、２の様態に従っては、往復する上型でハンマー鍛造する型打鍛造を実施して、ディスク形状の鍛造素材を作製した（バリ５が形成される空間の高さは３ｍｍとした）。このとき、金型キャビティに対する被鍛造部材の芯合わせ（ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ）のためには、１打目はハンマーで軽く抑える程度の圧下を行うところ、図２の様態では１打目後の被鍛造部材の上部が保温部材のカップ上縁から少し出た状態となった。２打目以降は、被鍛造部材の圧下が進むに連れて、被鍛造部材は腹部が張り出して樽形状に変形し、保温部材も被鍛造部材の形状に追従して変形した。鍛造中の被鍛造部材の温度確認は、上型が叩いている範囲内に存在する、保温部材で被覆されていない部位で行った。そして鍛造終了時には、被鍛造部材よりも軟質の保温部材は剥がれ落ちることなく、その一部はバリとしてキャビティ外に放出され、被鍛造部材は上下の金型キャビティ内に充満していた。そして、保温部材を除去して、ニアネットシェイプのディスク形状の鍛造素材を作製できた。【００３０】
一方、保温部材で被覆しなかったままの状態の被鍛造部材も準備した（比較例１）。そして、これを上記と同様に加熱し、図１、２の様態に従って鍛造を実施した。鍛造中の被鍛造部材の温度確認は、上型が叩いている部位とした。鍛造終了時には、被鍛造部材の極一部がバリとしてキャビティ外に放出され、被鍛造部材は上下の金型キャビティ内に充満していた。以上によって、ニアネットシェイプのディスク形状の鍛造素材を作製した。【００３１】
図１、２の様態に従って作製した上記の鍛造素材について、染色浸透探傷検査を実施して、表面割れの発生有無を確認した。その結果、本発明例１においては、保温部材で覆われていた部位は、鍛造中に下型と接触していた部位も含んで、表面割れは確認されなかった。そして、保温部材で覆われていなかった部位、つまり鍛造中に上型と接していた部位の一部にも表面割れは確認されず、良好な表面肌を達成できた。一方、保温部材を使用しなかった比較例１では、鍛造中に下型と接触していた部位に表面割れが生じた。【００３２】
さらに、上記の鍛造素材に対して、約１０２５℃に加熱して４時間保持後に油冷する固溶化熱処理を実施して、その熱処理後における組織中の結晶粒の大きさを評価した。組織を観察した部位は、図３に示したディスク形状の縦断面における部位Ａ、Ｂ、Ｃの３箇所であり、それぞれ表面から中央に向かって半分の位置である。結晶粒の大きさは、ＡＳＴＭ  Ｅ１１２に従った結晶粒度番号によった（番号が大きい程、微細である）。結果を表１および図４に示す。【００３３】
【表１】
2012090892.tif 000003
【００３４】
表１および図４より、本発明例１による鍛造品は、その固溶化熱処理後の全部位において、結晶粒度が微細かつ均一であった。これに対して、保温部材を使用しなかった比較例１による鍛造品は、一部で本発明例よりも結晶粒が大きく、かつ、鍛造中の被鍛造部材に生じた大きな温度勾配に起因して、その中心部から外周部にかけて、結晶粒度に不均一が生じた。
【実施例２】
【００３５】
被鍛造部材を超耐熱合金（質量％にて、０．０３％Ｃ−１９％Ｃｒ−５３％Ｎｉ−３％Ｍｏ−０．５％Ａｌ−０．８％Ｔｉ−残部Ｆｅ）とし、鍛造温度を９８０℃とした以外は、実施例１の鍛造条件にしたがって、本発明例２（被覆あり）のディスク形状の鍛造素材を作製した。その結果、本発明例２の鍛造素材は、鍛造中の部材温度を高くかつ均一に維持できたことから、局所的な塑性変形能の低下が抑制され、被鍛造部材が上下の金型キャビティ内に十分に充満したものであった。そして、本発明例２の鍛造素材には、表面割れは確認されなかった。【００３６】
また、この熱処理前の状態における組織中の結晶粒の大きさを評価した。評価要領は実施例１に同じである。結果を表２および図５に示す。本発明例２による鍛造素材は、全部位において結晶粒度が微細であり、その均一性も良好であった。【００３７】
【表２】
2012090892.tif 000004
【実施例３】
【００３８】
被鍛造部材をチタン合金（質量％にて、６％Ａｌ−４％Ｖ−残部Ｔｉ）とし、鍛造温度を９５０℃とした以外は、実施例１の鍛造条件にしたがって、本発明例３（被覆あり）のディスク形状の鍛造素材を作製した。その結果、本発明例３の鍛造素材は、被鍛造部材が上下の金型キャビティ内に十分に充満したものであった。そして、本発明例３の鍛造素材には、表面割れは確認されなかった。【００３９】
また、この熱処理前の状態における組織中の結晶粒の大きさを評価した。組織を観察した部位は、実施例１に同様、図３に示した部位Ａ、Ｂ、Ｃの３箇所である。結果を図６に示す。本発明例３による鍛造素材は、全部位において結晶粒度番号が１０前後の微細な結晶粒を有し、その均一性も良好であった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、ディスク形状のニアネットシェイプ鍛造素材を得るのに好ましい他には、上下および／または左右において非対称形状の型打鍛造素材の製造にも適用できる。そして、これらの素材を熱処理および機械加工してなる鍛造製品の製造に適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  下型
２  上型
３  被鍛造部材
４  保温部材
５  バリ
【図１】
2012090892.tif 000005
【図２】
2012090892.tif 000006
【図３】
2012090892.tif 000007
【図４】
2012090892.tif 000008
【図５】
2012090892.tif 000009
【図６】
2012090892.tif 000010
【国際調査報告】
2012090892.tif 000011
2012090892.tif 000012