(57)【要約】【課題】クロム含有量１２〜１９重量％のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に対する熱処理方法を提供する。【解決手段】１２％〜１９％のクロムおよび１８％〜２３％のモリブデンを含むＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金のための単一段階の熱処理は、現在の実施方法に従って時効硬化された同様の合金に見られるよりも高い降伏強度、高い引張り強度、および対比できる機械的性質を与える。この処理は少なくとも４時間、好ましくは５０時間未満の全時間数で実施できる。しかしながらこの処理は本明細書に開示した式に従って合金元素が全体として存在する合金に対してのみ有効である。【選択図】図１
2010265550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
クロム：１２％〜１９％、
モリブデン：１８％〜２３％、
鉄：１．０％〜３％、
アルミニウム：０．１２％〜０．５％、
ほう素：最大０．０１５％、
炭素：０．００２％〜０．０２％、
コバルト：０．０５％〜２．５％、
マンガン：０．３０％〜１．５％、
けい素：最大０．７５％、
タングステン：０．１０％〜４．５％、
銅：最大２．０％、
バナジウム：最大０．０３５％
、および
残部としてのニッケルと不可避不純物を含むＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金であり、
Ｐ＝２．６４Ａｌ＋０．１９Ｃｏ＋０．８３Ｃｒ−０．１６Ｃｕ
＋０．３９Ｆｅ＋０．５９Ｍｎ＋１．０Ｍｏ＋２．１５Ｓｉ
＋１．０６Ｖ＋０．３９Ｗ
で定義される前記Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金のＰ値が３１．２〜３５．９であり、
また
温度５９３℃〜７１８℃、少なくとも４時間の時効硬化処理を施され、その後、室温に冷却されるＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金。
【請求項２】
重量％で、前記アルミニウム、炭素、マンガン、鉄、コバルト、タングステンおよびほう素の含有量が、
アルミニウム：０．１２％〜０．２％、
炭素：０．００２％〜０．００６％、
マンガン：０．３０％〜０．３４％、
鉄：１．０％〜１．７％、
コバルト：０．０５％〜０．８％、
タングステン：０．１０％〜０．３４％、および
ほう素：０．００２％〜０．００５％
である請求項１に記載されたＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金。
【請求項３】
重量％で、セリウム、マグネシウム、燐、硫黄を以下の範囲で含み、前記銅および前記バナジウムの含有量が以下の範囲で規定される、
セリウム：０．００５％〜０．００９％、
銅：０．０１％〜０．０６％、
マグネシウム：０．００１％〜０．００４％、
燐：０．００２％〜０．００５％、
硫黄：０．００１％〜０．００４％、および
バナジウム：０．０１％〜０．０２％、請求項１又は請求項２に記載されたＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金。
【請求項４】
５０時間以下の時効硬化処理を施された請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載されたＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金。
【請求項５】
温度６４９℃、４８時間の時効硬化処理を施された請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載されたＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金。
【請求項６】
時効硬化処理される直前に焼鈍状態にある請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載されたＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金。
【請求項７】
重量％で、
クロム：１２％〜１９％、
モリブデン：１８％〜２３％、
アルミニウム：０．１２％〜０．５％、
ほう素：最大０．０１５％、
炭素：０．００２％〜０．０２％、
コバルト：０．０５％〜２．５％、
鉄：１．０％〜３％、
マンガン：０．３０％〜１．５％、
けい素：最大０．７５％、
タングステン：０．１０％〜４．５％、
銅：最大２．０％、
バナジウム：最大０．０３５％、および
残部としてのニッケルと不純物を含むＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金であり、
Ｐ＝２．６４Ａｌ＋０．１９Ｃｏ＋０．８３Ｃｒ−０．１６Ｃｕ
＋０．３９Ｆｅ＋０．５９Ｍｎ＋１．０Ｍｏ＋２．１５Ｓｉ
＋１．０６Ｖ＋０．３９Ｗ
で定義されるＰ値が３１．２〜３５．９である前記Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を処理する方法において、
温度５９３℃〜７１８℃、少なくとも４時間の時効硬化処理を前記Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に施す段階と、
該Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を室温に冷却する段階とを含む合金処理方法。
【請求項８】
重量％で、前記アルミニウム、炭素、マンガン、鉄、コバルト、タングステンおよびほう素の含有量が、
アルミニウム：０．１２％〜０．２％、
炭素：０．００２％〜０．００６％、
マンガン：０．３０％〜０．３４％、
鉄：１．０％〜１．７％、
コバルト：０．０５％〜０．８％、
タングステン：０．１０％〜０．３４％、および
ほう素：０．００２％〜０．００５％
である請求項７に記載されたＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金。
【請求項９】
重量％で、セリウム、マグネシウム、燐、硫黄を以下の範囲で含み、前記銅および前記バナジウムの含有量が以下の範囲で規定される、
セリウム：０．００５％〜０．００９％、
銅：０．０１％〜０．０６％、
マグネシウム：０．００１％〜０．００４％、
燐：０．００２％〜０．００５％、
硫黄：０．００１％〜０．００４％、および
バナジウム：０．０１％〜０．０２％、請求項７又は請求項８に記載されたＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金。
【請求項１０】
前記Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に５０時間以下の時効硬化処理を施す請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載された合金処理方法。
【請求項１１】
前記Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に、温度６４９℃、４８時間の時効硬化処理を施す請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載されたに記載された合金処理方法。
【請求項１２】
前記Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に２４時間以下の時効硬化処理を施す請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載されたに記載された合金処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１２〜１９重量％のクロムを含むＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の熱処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クロムがニッケル基合金に耐食性を与えることは周知である。したがって、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、特にクロム含有量１５〜２４％のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金は化学および石油化学工業分野で遭遇するような腐食性環境で一般に使用されている。
【０００３】
時効硬化は、降伏強度、引張り強度、および冶金産業界において典型的に行なわれる切欠き応力破断試験による測定値として、高い強度を合金組成物に与えるために当業界で行なわれる処理である。各種分野において、大きな引張り強度と小さな熱膨張特性の組合せが要求される。そのような分野の１つが航空工業である。他の用途は地上使用型ガス・タービンに使用されるシール・リングである。高い引張り強度と延性の組合せもまた、ボルトでは、非常に有用である。それらの使用例における金属製品の使用条件および性能パラメータが要求されることにより、さまざまな時効硬化方法が使用されている。１つの一般的な技術は、選択した高温度に合金を加熱し、その温度に或る時間保持した後、室温まで冷却することである。或る合金組成については、合金が第１温度に加熱され、冷却され、第２温度に再加熱され、冷却される。そのような方法の例が米国特許第３８７１９２８号に記載されている。合金の時効硬化に適用される温度および時間は、合金組成で決まる。時効硬化性商用合金については、適用される時間および温度が確立しており、これは、所望の特性を与えるために周知であって、当業界で標準になっている。クロム含有量が大きな（すなわち、クロム含有量が１２％を超える）Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金については、当該技術における一般的な見方は、機械的性質を改善するうえで初期焼鈍を超える熱処理が長時間（数百〜数千時間）を必要とし、また、そのような処理を簡単に実施できないために、実用的でないというものである。
【０００４】
例えば化学工業分野における商用使用例として、固溶強化されたＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金およびＮｉ−Ｍｏ合金が広く使用されている。一般に、僅かな炭化物相の存在を斟酌すれば、単一相材料であるとみなされるので、そのような合金は通常は熱処理に応答するとは考えられず、したがって焼鈍状態で使用される。例外があり、或る特定の合金は商用に開発可能な時効硬化応答性を示す。しかしながら、それらの例では、観察される時効硬化応答性はその合金組成中に存在するニオブ、アルミニウムおよびチタンのような他の元素に原因する。これに対する例外はＨＡＹＮＥＳ（登録商標）２４２TM合金であり、この合金については後で述べる。Ｎｉ−Ｃｒ−ＭｏおよびＮｉ−Ｍｏ合金は商用的時効硬化を行えないという事実は、中間的温度の付与熱に対していかなる冶金的応答性も示さないということを意味するものではない。事実、この種の合金は約５３８℃〜８７１℃の温度範囲に暴露されると、複雑な二次的相反応を示す。不運なことに、形成される相は合金の延性および他の観点での使用性能の両方に対してしばしば有害となる。これは、モリブデン約２５〜３０％を含有するＮｉ−Ｍｏ合金で特に観察される。そのような材料では、約５３８℃〜８７１℃の温度に対する暴露は、マイクロ組織に脆いＮｉ3ＭｏまたはＮｉ4Ｍｏ相の迅速な形成を生じる。これは物品製造および物品性能の両方に対して問題となる。
【０００５】
モリブデン：約１６重量％、クロム：約１６重量％のようなモリブデン含有量が少なくクロム含有量の多いＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金では、短時間の熱暴露後の特別な金属間相の発生は、通常、認められない。温度約５３８℃〜６９４℃に対する長時間の暴露では、明らかに異なる冶金的応答が生じる。約５００〜１０００時間後、Ｎｉ2（Ｍｏ，Ｃｒ） 相の存在がマイクロ組織で立証される。Ｐｔ2Ｍｏ に似た組織を有する長範囲規則度の相（long-range-ordered phase）であるＮｉ2（Ｍｏ，Ｃｒ）相は、過度の延性損失を生じることなく、材料強度をかなり増大させる。１つの大きな欠点は、この相を生じるためには長い時効時間を必要とすることである。
【０００６】
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を開示する幾つかの米国特許が存在する。米国特許第４８１８４８６号は、クロム５％〜１２％およびモリブデン１０％〜３０％を含有する低熱膨張性ニッケル基合金を開示している。この特許は、形成される相を劣化させることなく所望の硬さを得るために典型的に要求される時効時間が、ほとんどのＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒ合金に関して温度６４９℃〜８１６℃では１０００時間をゆうに超えることを教示している。しかしながら米国特許第４８１８４８６号に開示された合金組成を硬化させる時効時間は６４９℃で２４時間と短い。この特許の合金は、２４２合金およびＨＡＹＮＥＳ２４２合金という登録商標をもって販売されている。ＨＡＹＮＥＳ２４２合金は大きな引張り強度と低熱膨張係数が要求される使用例のために販売されている。２４２合金の他の有利な性質は、良好な熱安定性、良好な耐疲労性、およびその引張り強度および延性に基づく優れた含有能力（containment capabilities）を含む。ＨＡＹＮＥＳ２４２合金は約８％（重量パーセント）のクロム、約２０〜３０％のモリブデン、約０．３５％〜最大約０．５％のアルミニウム、最大０．０３％の炭素、最大約０．８％のマンガン、最大約０．８％のけい素、最大約２％の鉄、最大約１％のコバルト、最大約０．００６％のほう素を含み、残部重量パーセントはニッケルである。
【０００７】
有害なＮｉ3ＭｏおよびＮｉ4Ｍｏ相ならびにミュー相（mu-phase）の形成を回避する米国特許第４８１８４８６号に見られるよりも高いＣｒレベル（Ｃｒ＞１２％）のＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒ合金に対し、短時間で、商用に活用できる時効硬化処理が要求されている。
【０００８】
他のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金がクラム氏他に付与された米国特許第５０１９１８４号に開示されている。この合金は１９％〜２３％のクロムおよび１４〜１７．５％のモリブデンを含有する。その特許は、５〜５０時間に亘る１１４９℃〜１２６０℃の温度範囲での均質化熱処理を開示している。この処理の目的は、合金強化というよりも、望まれるマイクロ組織を有する耐食性合金を生み出すことである。その特許に開示されているいずれの試料に関しても引張り強度のデータは与えられていない。その特許の合金はインコネル（登録商標）合金６８６として市販されている。
【０００９】
さらに別の耐食性のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金がホイブナー氏他に付与された米国特許第４９０６４３７号に開示されている。その合金は２２％〜２４％のクロムおよび１５％〜１６．５％のモリブデンを含有する。その合金の熱処理および時効硬化に関する開示も全くない。その特許に開示された合金はＶＤＭニクロファー９２３ ｈ Ｍｏ（登録商標）またはアロイ５９（登録商標）の表記のもとに市販されている。
【００１０】
高降伏強度のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金がマテウス氏他に付与された米国特許第４１２９４６４号に開示されている。この合金は１３％〜１８％のクロムおよび１３〜１８％のモリブデンを含有する。その特許は、少なくとも５０時間に亘る４８０℃〜５９３℃での単一段階の時効処理を使用してその合金を時効可能であると述べているが、全ての例は１６８時間以上の時効を行われている。少なくとも５０時間が必要であるという説明は、１６８時間の時効処理から得られた結果の推定にすぎない。その特許は１，２，３の番号を付けた３種の合金のデータを報告している。合金１はハステロイ（登録商標）Ｃ−２７６合金として市販されている。合金２はハステロイＣ−４合金として市販されている。合金３はハステロイＳ合金として市販されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第３８７１９２８号明細書
【特許文献２】米国特許第４８１８４８６号明細書
【特許文献３】米国特許第５０１９１８４号明細書
【特許文献４】米国特許第４９０６４３７号明細書
【特許文献５】米国特許第４１２９４６４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
クロム：１２％〜１９％、およびモリブデン：１８％〜２３％を含み、当該分野で使用されている現在の時効硬化処理によって得られるよりも高い降伏強度、引張り強度および対比可能な他の機械的性質を生じるＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に関する単一段階の時効硬化処理を提供する。そのような性質は室温での降伏強度試験、引張り強度試験および引張り延性試験によって測定される。この処理は、
Ｐ＝２．４６Ａｌ＋０．１９Ｃｏ＋０．８３Ｃｒ−０．１６Ｃｕ
＋０．３９Ｆｅ＋０．５９Ｍｎ＋１．０Ｍｏ＋０．８１Ｚｒ
＋２．１５Ｓｉ＋１．０６Ｖ＋０．３９Ｗ＋０．６８Ｎｂ
＋０．５２Ｈｆ＋０．４５Ｔａ＋１．３５Ｔｉ
で定義されるＰ値が３１．２〜３５．９の範囲となるような量で他の合金元素が存在する合金に対してのみ有効である。
【００１３】
この合金は少なくとも４時間（好ましくは４８時間）、温度約５９３℃〜約７１８℃の時効硬化がなされた後、空冷される。このように処理されると、この合金は大きな引張り強度と延性を要求される使用例に対して使用することが適当である引張り特性を有するようになる。この比較的短い単一段階の時効処理を使用することにより、大きな降伏強度と延性の組合わされた性質を有するクロム含有量の大きなニッケル基合金が、その性質を有する他の合金よりも低費用にて製造できることになる。したがって、本発明の合金はそのような性質が要求される使用例に一層使用し得る合金となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】合金のＰ値およびクロム含有量に基づく試験合金のグラフ。
【図２】合金のＰ値およびモリブデン含有量に基づく試験合金のグラフ。
【実施例】
【００１５】
耐食性、大きな引張り強度、および優れた引っ張り延性が要求される使用例のための合金を作るために、クロム：１２％〜１９％を含むＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の単一段階時効処理を行なう。この処理は、少なくとも４時間、温度約５９３℃〜約７１８℃の合金時効硬化、および、その後の室温への合金の冷却を伴う。しかしながら、
Ｐ＝２．４６Ａｌ＋０．１９Ｃｏ＋０．８３Ｃｒ−０．１６Ｃｕ
＋０．３９Ｆｅ＋０．５９Ｍｎ＋１．０Ｍｏ＋０．８１Ｚｒ
＋２．１５Ｓｉ＋１．０６Ｖ＋０．３９Ｗ＋０．６８Ｎｂ
＋０．５２Ｈｆ＋０．４５Ｔａ＋１．３５Ｔｉ
で定義されるＰ値が３１．２〜３５．９となるような量の合金元素を含む合金に対してのみ、この処理は許容できる機械的性質を与えるということを見い出した。
【００１６】
１３種のニッケル基試験合金および３種のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を試験した。それらの合金の組成を表１に示す。これらの商用合金はハステロイＳ薄板、ハステロイＣ−２７６薄板、およびハステロイＣ−４薄板および板であった。各薄板の厚さは３．２ｍｍであり、板は９．５ｍｍ厚であった。表１中の「ｎ．ｍ．」という表記は、元素の存在が測定されなかったことを示す。表１は各合金のＰ値も含む。
【００１７】
試験合金のクロム含有量は、合金６の１１．５６％から、合金１０の２２．２８％までの範囲であった。モリブデンは、合金１０の１４．７３％から、合金１３の２３．８９％までの範囲であった。これらの合金の全ては、類似量のアルミニウム、コバルト、鉄およびマンガンを含有していた。タングステンは０．１３％〜０．３４％の範囲で存在していた。この合金は、少量のほう素、炭素、セリウム、銅、マグネシウム、燐、硫黄、けい素およびバナジウムも含有していた。試験合金は厚さ１２．７ｍｍの板に熱間圧延された後、温度１０３８℃〜１０９３℃、で３０分間の焼鈍を施され、水焼入れされた。この商用合金は製造元から購入できる薄板または板から裁断された。試験合金の全ては、温度６４９℃、４８時間で時効される単一段階の時効処理によって処理された。この後、それらの試験合金は室温まで空冷された。この商用合金であるハステロイＳ、ハステロイＣ−２７６およびハステロイＣ−４合金は９５３℃で５０時間に亘り時効された。その後、それらの合金は室温にまで空冷された。この５０時間に亘る処理は、米国特許第４１２９４６４号のマテウス氏他による合金に関して提案された処理と同じである。
【表１】
2010265550.tif 000003
【００１８】
試料の全てはそれらの引張り特性を決定するために試験された。この試験は、それらの合金に対してＡＳＴＭ  Ｅ−８の標準試験法に従って降伏強度、極限引張り強度、および伸び率を測定した。それらの試験結果を表２に示す。
【表２】
2010265550.tif 000004
【００１９】
許容できるには、合金は４０％超の伸び率値と、５００ＭＰａ超の降伏強度を有していなければならない。合金１，２，３，８および９は全てが許容できる特性を有していた。合金１２および１３は伸び率の測定で十分な引張り延性を有していなかった。合金４，５，６，７，１０および１１は十分な大きさの降伏強度を有していなかった。合金１２のクロム含有量およびモリブデン含有量は許容できる合金におけるクロム含有量およびモリブデン含有量の範囲内にあるので、クロム含有量もモリブデン含有量もこのクラスの合金において引張り特性が許容できることを予測するの唯一の予測値でないことは明白である。これらの特性の予測値はほぼ全ての合金元素の相互作用であると結論づけられる。事実、合金のＰ値が３１．２〜３５．９の範囲にあるとき、１２％〜１９％の範囲内のクロムおよび１８％〜２３％の範囲内のモリブデンがこの時効処理によって許容できる引張り特性を達成できることを見い出した。
【００２０】
図１は合金のＰ値およびクロム含有量に基づく試験合金のグラフである。許容できる特性を有する各合金を「点」でプロットしている。Ｘは、２段階の時効処理を施した後に引張り特性が許容できない合金をプロットするために使用されている。許容可能な合金の周囲に点線枠を付している。図１から、許容できる合金は１２％〜１９％のクロム含有量と、３１．２〜３５．９の範囲内のＰ値とを有することが容易に明白となる。
【００２１】
図２は図１に似たグラフであるが、モリブデン含有量に対して合金のＰ値をプロットしている。図２に示されるように、許容できる合金は１８％〜２３％のモリブデンを含有する。合金４はクロム含有量が所望範囲内にあるにも拘わらずに引張り特性の要件に合致しないという事実は、モリブデン含有量もまた重要であることを示している。合金４は、１７％のモリブデンしか含んでいない。
【００２２】
温度６４９℃、４８時間の時効硬化および空冷を連続して実行できる合金組成を認識した後、米国特許第４１９２４６４号でマテウス氏他が開示した合金が温度５９３℃、５０時間の処理を施されたときに許容できる特性を有するかどうかを見定めた。その特許は、第４欄第４〜５行に得られたデータの説明を含んでおり、また長い処理に関する報告では、温度５９３℃、約５０時間の時効が有効であることを示唆している。試験試料は購入できるハステロイＳ薄板、ハステロイＣ−２７６薄板およびハステロイＣ−４薄板、およびハステロイＣ−４板から裁断された。薄板の厚さは３．２ｍｍで、板は９．５ｍｍ厚であった。これらの合金の組成は表１に示されている。これらの試料は温度５９３℃、５０時間の時効がなされた後、空冷された。空冷した試料はその後にそれらの引張り強度特性を決定するため、ＡＳＴＭ  Ｅ−８の標準試験法を使用して試験された。それらの引張り試験結果は表３に報告されている。
【表３】
2010265550.tif 000005
これらの全ての試料は許容できる引張り強度および伸びを有していた。ハステロイＳ薄板、Ｃ−２７６薄板およびＣ−４板試料の降伏強度は５００ＭＰａより小さいので、許容できなかった。Ｃ−４薄板は許容できる降伏強度を有しており、Ｃ−４板とは相違して許容することができた。Ｃ−４薄板とＣ−４板との降伏強度の差は幾つかの未知の現象、例えば厚い試料よりも薄い試料に大きな降伏強度を与える表面現象に起因するようである。この相違に関する理由は何であれ、試験データはマテウス氏の示唆とは反対に、温度５９３℃、５０時間の時効処理が全てのＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に対して許容できるような結果を生まないであろうことを示している。事実、単一の合金の薄い試料に対して有効なだけであった。本発明の処理は本明細書で特定したクロム、モリブデンおよびＰ値に合致する合金の全ての種類に対して有効である。これらの３種の商用合金の全ては１８％未満のモリブデンを有していた。さらに、Ｃ−４合金およびハステロイＳ合金は３１．２より小さいＰ値を有していた。我々のデータは４８時間のように短い単一段階の時効処理がクロム：１２％〜１９％、モリブデン１８％〜２３％、およびＰ値：３１．２〜３５．９を有するそれらのＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金だけの全ての種類に関して許容できる引張り特性を与えることを示している。
【００２３】
クロムおよびモリブデンは試料が包含する範囲内で存在しなければならないが、他の合金元素はそのように制限されないことを当業者は認識するであろう。事実、本明細書で試験した合金、およびＣ−２０００（登録商標）合金、Ｃ−２２（登録商標）合金、ＳＭ２０６０（登録商標）Ｍｏ合金およびＭＡＴ−２１（登録商標）合金のような合金を含む購入可能なＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に関する米国特許明細書（ＵＮＳ）に記載した範囲内の量で、それらの元素が存在可能であろう。さらに詳しくは、アルミニウム：最大０．５％、ほう素：０．０１５％、炭素：０．０２％、コバルト：２．５％、銅：２．０％、鉄：３．０％、マンガン：１．５％、ニオブ：１．２５％、燐：０．０４％、硫黄：０．０３％、けい素：０．７５％、タンタル：２．２％、チタン：０．７％、バナジウム：０．０３５％、およびタングステン：４．５％、および希土類元素：０．１％が可能である。
【００２４】
この時効硬化処理により利益を得ることのできる合金を定義したので、許容できる時間および温度について考えた。一連の温度が合金２および合金８に与えられた。時効温度が遂行された後、試料が時効硬化したかどうかを決定するために硬度が測定された。その結果は表４および表５に示されている。
【表４】
2010265550.tif 000006
【表５】
2010265550.tif 000007
【００２５】
試料は、ロックウェルＣ（Ｒｃ）で２０．０超の硬度を有するならば、時効硬化されたと決定された。非時効状態の試料はその材料が２０．０未満の硬度から開始されたことが確認された。温度６４９℃、約２４時間〜４８時間の時効処理を施された試料の全ては強力に時効硬化されたことが見出された。温度５９３℃、４８時間の時効がなされた試料はかろうじて硬化された。温度６７７℃および７０４℃、４８時間の時効がなされた合金２の試料は、硬化されていなかった。しかしながら、合金８の試料は、温度６７７℃および７０４℃、４８時間の処理を施されたときには、時効硬化された。事実、温度６７７℃、４時間〜４８時間の時間範囲で処理されたときには、合金８は時効硬化された。温度７０４℃にて８時間または１２時間では、合金８に時効硬化は起こらなかったが、処理時間が１６時間および４８時間では時効硬化が起きた。さらに、温度７１８℃、４８時間の処理がなされたときは、合金８は時効硬化された。熱処理時間および温度に対する合金２および合金８の応答の相違は、合金８が合金２よりもより多量のモリブデンおよびより少量のクロムを有するという事実に帰する。試験結果は、合金が温度約５９３℃〜約７１８℃で少なくとも約４時間の時効硬化がなされるべきことを示している。我々の試験で使用した最長時効時間は４８時間であったが、これよりも長い時効時間を使用することはできる。しかしながら、本明細書に開示した時効硬化処理は全体時間で１００時間未満、好ましくは５０時間未満で行われるべきことが好ましいとする。事実、この処理を４８時間内に完了することが好ましいとする。１００時間未満で熱処理全体を実施することで、また好ましくは５０時間を超えないことで、所望される引張り特性を有する低価格の高クロムＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を製造することができる。本明細書で開示したこの処理は、全時効時間が１００時間を超える場合にも有効であるが、その処理に伴うエネルギー費用は処理を望ましくないものに、また商用的に実用性のないものにしてしまう。
【００２６】
この処理は十分な進歩を示す。本発明以前には、１２％を超えるクロムを含むるＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金は時効硬化状態で製造することができなかった。何故なら、要求される時効時間があまりにも長すぎると考えられたからである。そのように長い処理に伴うエネルギー費用のために、時効硬化された高クロム合金の見込み価格は高すぎて、そのような合金は商用に存在し得ないと考えられた。本明細書で開示した単一段階の時効硬化処理は、所望される引張り特性を有する低価格の高クロムＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を製造することになる。
【００２７】
これらの合金、およびそれらの合金の製造方法の現在好ましいとされる或る種の実施例を記載したが、本発明はそれに限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲内でさまざまに具現され得ることを明確に理解しなければならない。
【図１】
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【図２】
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