(57)【要約】【課題】  低減された手間をもって高精密な物品または用具を製造することができる半製品を提供すること。【解決手段】  本発明は、重量％でＣｏ＝１５．０〜３０．０、Ｍｏ＝〜２０．０、Ｗ＝〜２５．０、及び残部としてのＦｅ及び製造由来不純物の組成を有する析出硬化可能な合金から、物品、特に用具を製造するための半製品の製造法に関する。上記合金の物品または用具を手間を減らしながら経済的にかつ高精密に製造することを達成するために、本発明では、半製品の（Ｆｅ＋（２９×Ｃｏ））＋約１重量％のＭｏのタイプのマトリックス中で、Ｆｅ及びＣｏ原子の規則構造の形成を、熱的特殊処理によって阻止し、そうして材料の加工性を向上させることが企図される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で次の化学組成
コバルト（Ｃｏ）      ＝    １５．０〜３０．０
モリブデン（Ｍｏ）    ＝            〜１０．０
タングステン（Ｗ）    ＝            〜２５．０
（Ｍｏ＋Ｗ／２）      ＝    １０．０〜２２．０
窒素（Ｎ）            ＝  ０．００５〜０．１２
鉄（Ｆｅ）及び製造由来の不純物  ＝  残部
を有する析出硬化可能な合金から、場合により粉末冶金（ＰＭ）製造法及び／または変形の後に、物品または用具などを製造するための半製品であって、半製品が、（Ｆｅ＋（２９×Ｃｏ））＋約１重量％のＭｏのタイプのマトリックス中に（ＦｅＣＯ）６（Ｍｏ＋Ｗ／２）７タイプの金属間相から本質的に形成されており、そしてマトリックス中には、Ｆｅ及びＣｏ原子の規則構造が本質的に存在しないかまたはＦｅ−Ｃｏ規則構造の形成は大幅に阻止されており、そしてそうして、材料が、４０ＨＲＣ未満の硬度、１６．０Ｊ超の非ノッチ付き試料の衝撃曲げ強さ、及び６．５％超の引張試験における破断くびれを有し、すなわち
硬度  ＜  ４０ＨＲＣ
衝撃曲げ強さＫ  ＞  １６．０Ｊ
破断くびれＡｃ  ＞  ６．５％
である、前記半製品。
【請求項２】
材料が、１２２０ＭＰａ未満の引張強さ及び８２５ＭＰａ未満の耐力を有する、すなわち
引張強さＲｍ  ＜  １２２０ＭＰａ
耐力ＲＰ０．２    ＜  ８２５ＭＰａ
である、請求項１に記載の半製品。
【請求項３】
重量％で次の化学組成
コバルト（Ｃｏ）      ＝    １５．０〜３０．０
モリブデン（Ｍｏ）    ＝            〜２０．０
タングステン（Ｗ）    ＝            〜２５．０
（Ｍｏ＋Ｗ／２）      ＝    １０．０〜２２．０
窒素（Ｎ）            ＝  ０．００５〜０．１２
鉄（Ｆｅ）及び製造由来の不純物  ＝  残部
を有する析出硬化可能な合金から物品または用具などのための半製品を、向上した加工性を持って製造する方法であって、場合により粉末冶金法により製造された材料（ＰＭ材料）を、場合により変形及び軟化焼鈍の後に、マトリックス中の（Ｆｅ−Ｃｏ）原子の規則構造を分解するために、部材または材料の加熱及び焼鈍を含む熱的特殊処理に６００℃と８４０℃の間の温度で２０分間超の時間付し、その後、３．０未満のラムダ（λ＜３．０）の冷却速度での冷却を行い、そしてそのようにして、４０ＨＲＣ未満への硬度の調節及び非ノッチ付き試料の衝撃強さで測定して材料の１６．０Ｊ超の靱性ＫＶの調節が行われる、前記方法。
【請求項４】
半製品の材料が、熱的特殊処理の後に、８２５［ＭＰａ］未満の耐力（ＲＰ０．２＜８２５ＭＰａ）、１２２０［ＭＰａ］未満の引張強さ（Ｒｍ＜１２２０ＭＰａ）及び６．５％超の引張試験における破断くびれ（Ａ＞６．５％）を有する、請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、鉄−コバルト−モリブデン／タングステン−窒素合金からできた物品及びそれの製造方法に関する。詳しくは、本発明は、物品の製造のための半製品、及び析出硬化可能な鉄−コバルト−モリブデン／タングステン−窒素合金の加工性を向上する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重量％で次の化学組成
コバルト（Ｃｏ）                                １５．０〜３０．０
モリブデン（Ｍｏ）                                      〜２０．０
タングステン（Ｗ）                                      〜２５．０
モリブデン＋０．５タングステン（Ｍｏ＋Ｗ／２）  １０．０〜２２．０
窒素（Ｎ）                                    ０．００５〜０．１２
残部としての鉄（Ｆｅ）及び製造由来の不純物
を有する析出硬化可能な鉄−コバルト−モリブデン−及び／またはタングステン−窒素合金からできた用具または物品は既知であり、例えばＡＴ５０５２２１Ｂ１（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
半製品の製造は有利には粉末冶金（ＰＭ）法で行われ、それによって均一な材料構造が達成可能である。
【０００４】
ＰＭ製造、特に溶融物から噴霧された合金化された粉末からできた熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）ブロックの製造は当業者には既知であり、それ故、詳しい説明は不要である。
【０００５】
物品を製造するためのこの方法は、本質的に、ＨＩＰブロックの熱間変形及びその下段の冷却を含み、その後に、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｍｏ／Ｗ−Ｎ材料は大抵は４８〜５３ＨＲＣの硬度を有し、非常に脆性であり、そして本質的な加工を可能としない。
【０００６】
それ故、物品の製造、特に用具の製造のための準備として、オーステナイト領域での、すなわち合金のＡＣ３温度超での変形されたブロックまたは半製品の軟化焼鈍が行われ、その後に徐冷される。
【０００７】
このような熱処理は、約４１ＨＲＣ以上の材料の低められた硬度、約１４Ｊの靱性またはシャルピー衝撃値Ｋ、及び引張試験においてＡｃ＝４％の範囲の破断伸びをもたらす。
【０００８】
場合より、この軟化焼鈍された半製品または軟化焼鈍された前材料からも、物品の、場合により用具の寸法精密な製造が、切削加工により手間をかけて行うことができ、その際、成形部材の矯正（Ｒｉｃｈｔｅｎ、Ａｕｓｒｉｃｈｔｅｎ）がしばしば未加工品の破断を招く。
【０００９】
半製品から製造された部材の熱的最終仕上げは、一般的に、溶体化処理を用いた熱処理によって行われ、その後、急冷及び焼きもどしを行い、その際、場合により６８ＨＲＣの材料の硬度が達成可能である。
【００１０】
Ｆｅ−Ｃｏ−Ｍｏ／Ｗ−Ｎ合金でできた物品、部材または用具は、多数の特定の要求に対する最良の使用特性を有するが、材料の故に手間のかかる製造を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＡＴ５０５２２１Ｂ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、今や、低減された手間をもって高精密な物品または用具を製造することができる、冒頭に述べた組成を有する合金でできた半製品を提供することを目的とする。
【００１３】
更に、本発明は、半製品の硬度を低めるという課題、並びに材料の靱性及び破断伸びを高め、そうして合金の加工性及び加工の経済性を向上するという課題に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的は、半製品が（Ｆｅ＋（２９×Ｃｏ））＋約１重量％のＭｏのタイプのマトリックス中で（ＦｅＣＯ）６（Ｍｏ＋Ｗ／２）７のタイプの金属間相から本質的に形成されている場合にこの種の半製品において達成され、この際、前記マトリックス中にはＦｅ及びＣｏ原子の規則構造は本質的に存在しないかまたはＦｅ−Ｃｏ規則構造の形成が大幅に阻止されており、そうして材料が、４０ＨＲＣ未満の硬度、１６．０Ｊ超の非ノッチ付き試料の衝撃曲げ強さＫ、及び６．５％超の引張試験における破断くびれを有するようになる。
【００１５】
本発明の好ましい形態の一つでは、材料は、１２２０ＭＰａ未満の引張強さＲｍ及び８２５ＭＰａ未満の耐力ＲＰ０．２を有する。
【００１６】
本発明による半製品は、本質的に向上された加工性の点で利点を有する。一方で、通常は４１ＨＲＣを超える範囲にある材料硬度は、本発明の材料では４０ＨＲＣ未満にまで本質的に減少され、これは切削加工を容易にし、他方で、材料の脆性は低下し並びに低温の状態での靱性及び変形性は向上され、これは、半製品の矯正を並程度に可能にする。
【００１７】
これらの利点は、見出されたように、本発明による材料が、マトリックス中でＦｅ及びＣｏ原子の本質的に低められた規則構造を有し、そしてそのようにして、相の割合が高いにもかかわらずそれの低い可塑性を可能とすることによって達成され、これは達成された機械的材料値によって開示される。
【００１８】
本発明の他の課題は、冒頭に述べた半製品を製造する方法において、マトリックス中のＦｅ−Ｃｏ原子の規則構造を分解するために熱的な特殊処理を用いて解決され、この際、６００℃と８４０℃の間の温度で２０分間超の時間で部材または材料の加熱及び焼鈍が行われ、その後、半製品は、３未満の冷却速度λを用いた冷却に付し、そしてこのようにして、非ノッチ付き試料の衝撃曲げ強さＫで測定して材料の１６．０Ｊ超の向上した材料靱性において４０ＨＲＣ未満への硬度の低減または調節が行われる。
【００１９】
マトリックス中の原子の規則構造の分解が、６００℃と８４０℃との間の合金の上フェライト領域の温度範囲において、然るべき時間の後に、規則化を得ることなく達成可能であること、及びその後に、高い冷却速度において、マトリックス中のＦｅ及びＣｏ原子のほぼ無規則な分布が保たれるかまたは凍結でき、そしてそのようにして半製品の加工性の向上が提供されることは当業者には全く驚くべきことであった。
【００２０】
例えば本発明の半製品からできた用具の一つの経済的な最終仕上げでは、ほぼ遅れなしに、溶体化処理による熱的硬化、その後の物品の急冷及び焼きもどしを行うことができ、その際、場合により６８ＨＲＣの材料の所望の硬度が達成可能である。
【００２１】
開発作業からの結果に基づいて本発明をより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】Ｆｅ−Ｃｏ−（Ｍｏ＋Ｗ／２）Ｎ合金の微細構造を示す。
【図２】半製品の熱的特殊処理の時の焼鈍温度に応じた硬度を示す。
【図３】冷却速度に応じた硬度を示す。
【図４】中性子回折法からのＦｅ−Ｃｏ規則構造を示す。
【実施例】
【００２３】
ＰＭ法に従い製造し及び熱間等方圧加圧し及び変形した材料から製造した、重量％で次の組成及び４８〜５３ＨＲＣの硬度を有する合金でできた試料を用いて、試験を行った。
Ｃｏ          ＝    ２５．２
Ｍｏ          ＝    １４．９
Ｗ            ＝    ０．１
Ｍｏ＋Ｗ／２  ＝    １５．０
Ｎ            ＝    ０．０２、及び
Ｆｅ          ＝    残部及び製造由来の不純物。
【００２４】
一連の試料を、１１８５℃の温度で軟化焼鈍し、次いで２４℃／ｈで冷却した。これらの試料は、前記の軟化焼戻処理の後に、平均して次の測定値を示した：
硬度：            ４１．２±０．５  ＨＲＣ
衝撃曲げ強さ：    １４．５±０．６Ｊ
破断伸び：        ４．８±０．２％＝Ａｃ
引張強さＲｍ：    １２９０±２０ＭＰａ
耐力ＲＰ０．２：        ８５５±１０ＭＰａ
【００２５】
図１は試料の組織写真を示し、ここでマトリックスは暗い領域と認められ、このマトリックス中に金属間相（明るい色）が埋蔵されている。
【００２６】
他の同様に処理された試料について、５００〜９５０℃の温度及び４０分間の焼鈍時間もしくは温度保持時間及び０．４未満の冷却速度λで熱的特殊処理を行った。冷却速度λは、８００℃から５００℃への冷却時間から、それを１００で除して得られる。
λ  ＝  秒／１００
【００２７】
５００℃〜６００℃の温度を用いた特殊焼鈍は、図２の領域１が示す様に、４２ＨＲＣの材料の硬度値を与える。８５０℃までのより高い焼鈍温度は、図２の領域２及び領域３からわかるように、材料硬度を３８ＨＲＣまでの値に低下させ、この際、焼鈍温度の更なる上昇（領域４）は、４４ＨＲＣ超への大きな硬度上昇を引き起こす。
【００２８】
これらの試料を８００℃で３０分間の特殊焼鈍の後に保持し、次いで様々なλ値で冷却し、そうして図３に具体的に示されるように、λ１０で４１．１８ＨＲＣからλ０．４で３８ＨＲＣ以下まで低下する平均硬度値が達成される。
【００２９】
結晶性固形物中での原子の規則構造を求めるために、周期的格子での中性子線の回折を利用することができる。Ｆｅ−Ｃｏ格子中の原子の周期的配置によって、いわゆる超構造反射となる。超構造は、規則Ｂ２格子中の（１００）反射である。
【００３０】
軟化焼鈍試料Ａ及び追加の熱的特殊処理を施した試料Ｂについて、マトリックス中のＦｅ及びＣｏ原子の規則相を、Ｇｅ３１１モノクロメータ（波長１６ｎｍ）を備えた回折計ＳＴＲＥＳＳ−ＳＰＥＣを用いて中性子回折法により求めた。図４は、試料Ａ及びＢの超構造／規則構造反射の中性子回折図（１００）を対比して示す。
【００３１】
明らかに、本発明の特殊処理されたマトリックスＢでは、ほぼ無規則のＦｅ−Ｃｏ構造が存在する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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