(57)【要約】【課題】鍛造性等の加工性を維持しつつ、高温強度を向上させることができるＮｉ基合金、およびこのＮｉ基合金からなるタービンロータを提供することを目的とする。【解決手段】Ｎｉ基合金は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２４〜２８、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：９〜１０、Ａｌ：０．８〜１．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなる。この化学組成範囲でＮｉ基合金を構成することで、高温強度が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２４〜２８、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：９〜１０、Ａｌ：０．８〜１．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＮｉ基合金。
【請求項２】
重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２２〜２４、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：１０〜１１、Ａｌ：０．８〜１．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＮｉ基合金。
【請求項３】
重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２２〜２４、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：１．５〜２．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＮｉ基合金。
【請求項４】
重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２２〜２４、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：２．５〜３．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＮｉ基合金。
【請求項５】
重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２２〜２４、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：１０〜１１、Ａｌ：２．５〜３．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＮｉ基合金。
【請求項６】
重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２４〜２８、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：１０〜１１、Ａｌ：２．５〜３．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＮｉ基合金。
【請求項７】
重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２４〜２８、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：２．５〜３．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＮｉ基合金。
【請求項８】
重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２２〜２４、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：２．５〜３．５、Ｒｅ：０．５〜１．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＮｉ基合金。
【請求項９】
重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２２〜２４、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：２．５〜３．５、Ｒｅ：１．５〜２．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＮｉ基合金。
【請求項１０】
重量％で、Ｃ：０．０１〜０．０５、Ｃｒ：１８〜２２、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：０．８〜１．５、Ｔｉ：１．８〜２．２、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＮｉ基合金。
【請求項１１】
重量％で、Ｃ：０．０１〜０．０５、Ｃｒ：１８〜２２、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：１．３〜１．７、Ｔａ：０．８〜１．２、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とするＮｉ基合金。
【請求項１２】
前記不可避的不純物のうち、重量％で、Ｓｉ：０．１以下、Ｍｎ：０．０５以下に抑制されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項記載のＮｉ基合金。
【請求項１３】
高温蒸気が導入される蒸気タービンに貫設されるタービンロータであって、
請求項１乃至１２のいずれか１項記載のＮｉ基合金からなることを特徴するタービンロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の蒸気が作動流体として流入する蒸気タービンに係わり、特に高温強度等に優れたＮｉ基合金、およびこのＮｉ基合金からなるタービンロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンを含む火力プラントにおいて、地球環境保護の観点から二酸化炭素の排出量抑制技術が注目されており、また発電の高効率化のニーズが高まっている。
【０００３】
蒸気タービンの発電効率を上げるためには、タービン蒸気温度を高温化することが有効であり、近年の蒸気タービンを備える火力発電プラントにおいて、その蒸気温度は６００℃以上まで上昇している。将来的には６５０℃、さらに７００℃へと上昇する傾向がみられる。
【０００４】
高温の蒸気を受け回転する動翼を支持するタービンロータでは、周囲に高温の蒸気が回流し高温になるとともに、回転により高い応力が発生する。そのためタービンロータは、高温、高応力に耐える必要があり、タービンロータを構成する材料として、室温から高温度領域において優れた強度、延性、靭性を有するものが求められている。
【０００５】
特に、蒸気温度が７００℃を超える場合には、従来の鉄系材料では高温強度が不足するため、Ｎｉ基合金の適用が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
Ｎｉ基合金は、高温強度、耐食性に優れていることから主にジェットエンジンやガスタービン材料として広く適用されてきた。その代表例としてインコネル６１７合金（スペシャルメタル社製）やインコネル７０６合金（スペシャルメタル社製）が用いられてきた。
【０００７】
Ｎｉ基合金の高温強度を強化するメカニズムとして、ＡｌやＴｉを添加することによりＮｉ基合金の母相材内にガンマプライム相（Ｎｉ３（Ａｌ，Ｔｉ））、あるいはガンマダブルプライム相と呼ばれる析出相、それらの両相を析出させて高温強度を確保するものがある。このガンマプライム相あるいはガンマダブルプライム相の両相を析出させて高温強度を確保するものとして、例えばインコネル７０６合金が挙げられる。
【０００８】
一方、インコネル６１７合金のように、Ｃｏ、Ｍｏを添加することにより、Ｎｉ基の母相を強化（固溶強化）して高温強度を確保するものがある。
【特許文献１】特開平７−１５０２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように、７００℃を超える蒸気タービンのタービンロータの材料として、Ｎｉ基合金の適用が検討されているが、さらに高温強度を向上させる余地があると考えらる。また、このＮｉ基合金の高温強度は、Ｎｉ基合金の鍛造性や溶接性などを維持しつつ、組成改良等により向上されることが求められている。
【００１０】
そこで、本発明は、鍛造性等の加工性を維持しつつ、高温強度を向上されることができるＮｉ基合金、およびこのＮｉ基合金からなるタービンロータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のＮｉ基合金は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２４〜２８、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：９〜１０、Ａｌ：０．８〜１．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のＮｉ基合金は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２２〜２４、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：１０〜１１、Ａｌ：０．８〜１．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のＮｉ基合金は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２２〜２４、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：１．５〜２．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のＮｉ基合金は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２２〜２４、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：２．５〜３．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明のＮｉ基合金は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２２〜２４、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：１０〜１１、Ａｌ：２．５〜３．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のＮｉ基合金は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２４〜２８、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：１０〜１１、Ａｌ：２．５〜３．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のＮｉ基合金は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２４〜２８、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：２．５〜３．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のＮｉ基合金は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２２〜２４、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：２．５〜３．５、Ｒｅ：０．５〜１．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明のＮｉ基合金は、重量％で、Ｃ：０．０５〜０．１５、Ｃｒ：２２〜２４、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：２．５〜３．５、Ｒｅ：１．５〜２．５、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のＮｉ基合金は、重量％で、Ｃ：０．０１〜０．０５、Ｃｒ：１８〜２２、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：０．８〜１．５、Ｔｉ：１．８〜２．２、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のＮｉ基合金は、重量％で、Ｃ：０．０１〜０．０５、Ｃｒ：１８〜２２、Ｃｏ：１０〜１５、Ｍｏ：８．５〜９．５、Ａｌ：１．３〜１．７、Ｔａ：０．８〜１．２、Ｔｉ：０．１〜０．６、Ｂ：０．００１〜０．００６を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【００２２】
これらのＮｉ基合金によれば、上記した組成成分範囲で構成されることで、従来のＮｉ基合金の加工性を維持しつつ、高温における機械的強度が向上する。
【００２３】
また、高温蒸気が導入される蒸気タービンに貫設されるタービンロータを上記したいずれか１つのＮｉ基合金で構成してもよい。このタービンロータによれば、高温強度を向上させることができ、高温環境下においても高い信頼性を有する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、鍛造性等の加工性を維持しつつ、高温強度を向上させることができるＮｉ基合金、およびこのＮｉ基合金からなるタービンロータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施の形態を説明する。
【００２６】
本発明に係る一実施の形態のＮｉ基合金は、以下に示す組成成分範囲で構成される。なお、以下の説明において組成成分を表す％は、特に明記しない限り重量％とする。
【００２７】
（Ｍ１）Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｃｒ：２４〜２８％、Ｃｏ：１０〜１５％、Ｍｏ：９〜１０％、Ａｌ：０．８〜１．５％、Ｔｉ：０．１〜０．６％、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ基合金。
【００２８】
（Ｍ２）Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｃｒ：２２〜２４％、Ｃｏ：１０〜１５％、Ｍｏ：１０〜１１％、Ａｌ：０．８〜１．５％、Ｔｉ：０．１〜０．６％、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ基合金。
【００２９】
（Ｍ３）Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｃｒ：２２〜２４％、Ｃｏ：１０〜１５％、Ｍｏ：８．５〜９．５％、Ａｌ：１．５〜２．５％、Ｔｉ：０．１〜０．６％、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ基合金。
【００３０】
（Ｍ４）Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｃｒ：２２〜２４％、Ｃｏ：１０〜１５％、Ｍｏ：８．５〜９．５％、Ａｌ：２．５〜３．５％、Ｔｉ：０．１〜０．６％、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ基合金。
【００３１】
（Ｍ５）Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｃｒ：２２〜２４％、Ｃｏ：１０〜１５％、Ｍｏ：１０〜１１％、Ａｌ：２．５〜３．５％、Ｔｉ：０．１〜０．６％、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ基合金。
【００３２】
（Ｍ６）Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｃｒ：２４〜２８％、Ｃｏ：１０〜１５％、Ｍｏ：１０〜１１％、Ａｌ：２．５〜３．５％、Ｔｉ：０．１〜０．６％、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ基合金。
【００３３】
（Ｍ７）Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｃｒ：２４〜２８％、Ｃｏ：１０〜１５％、Ｍｏ：８．５〜９．５％、Ａｌ：２．５〜３．５％、Ｔｉ：０．１〜０．６％、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ基合金。
【００３４】
（Ｍ８）Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｃｒ：２２〜２４％、Ｃｏ：１０〜１５％、Ｍｏ：８．５〜９．５％、Ａｌ：２．５〜３．５％、Ｒｅ：０．５〜１．５％、Ｔｉ：０．１〜０．６％、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ基合金。
【００３５】
（Ｍ９）Ｃ：０．０５〜０．１５％、Ｃｒ：２２〜２４％、Ｃｏ：１０〜１５％、Ｍｏ：８．５〜９．５％、Ａｌ：２．５〜３．５％、Ｒｅ：１．５〜２．５％、Ｔｉ：０．１〜０．６％、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ基合金。
【００３６】
（Ｍ１０）Ｃ：０．０１〜０．０５％、Ｃｒ：１８〜２２％、Ｃｏ：１０〜１５％、Ｍｏ：８．５〜９．５％、Ａｌ：０．８〜１．５％、Ｔｉ：１．８〜２．２％、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ基合金。
【００３７】
（Ｍ１１）Ｃ：０．０１〜０．０５％、Ｃｒ：１８〜２２％、Ｃｏ：１０〜１５％、Ｍｏ：８．５〜９．５％、Ａｌ：１．３〜１．７％、Ｔａ：０．８〜１．２％、Ｔｉ：０．１〜０．６％、Ｂ：０．００１〜０．００６％を含有し、残部がＮｉおよび不可避的不純物からなるＮｉ基合金。
【００３８】
ここで、上記（Ｍ１）〜（Ｍ１１）のＮｉ基合金における不可避的不純物において、その不可避的不純物のうち、少なくとも、Ｓｉが０．１以下、Ｍｎが０．０５以下に抑制されていることが好ましい。
【００３９】
上記した組成成分範囲のＮｉ基合金では、従来のＮｉ基合金における鍛造性等の加工性を維持しつつ、高温強度を向上させることができる。また、このＮｉ基合金を用いて蒸気タービンのタービンロータを構成することで、タービンロータの高温強度を向上させることができ、高温環境下においても高い信頼性を有するタービンロータを作製することができる。また、タービンロータを作製する際、従来のＮｉ基合金の加工性を維持することができる。
【００４０】
次に、上記した本発明に係るＮｉ基合金における各組成成分範囲の限定理由を説明する。
【００４１】
（１）Ｃ（炭素）
Ｃは、強化相であるＭ２３Ｃ６型炭化物の構成元素として有用であり、特に６５０℃以上の高温環境下では、蒸気タービンの運転中にＭ２３Ｃ６型炭化物を析出させることが合金のクリープ強度を維持させる要因の一つである。また、鋳造時の溶湯の流動性を確保する効果も併せ持つ。Ｃの含有率が０．０１％未満の場合には、炭化物の十分な析出量を確保できないとともに、鋳造時の溶湯の流動性が著しく低下する。一方、Ｃの含有率が０．１５％を超えると、大型鋳塊製作時の成分偏析傾向が増加するとともに脆化相であるＭ６Ｃ型炭化物の生成を促進する。そのため、Ｃの含有率を０．０１〜０．１５％とした。
【００４２】
（２）Ｃｒ（クロム）
Ｃｒは、Ｎｉ基合金の耐酸化性、耐食性および機械的強度を高めるのに不可欠な元素である。さらにＭ２３Ｃ６型炭化物の構成元素として不可欠であり、特に６５０℃以上の高温環境下では、蒸気タービンの運転中にＭ２３Ｃ６型炭化物を析出させることで、合金のクリープ強度が維持される。Ｃｒの含有率が１８％未満の場合には、耐酸化性が低下する。一方、Ｃｒの含有率が２８％を超えると、Ｍ２３Ｃ６型炭化物の析出を著しく促進することによって粗大化傾向を高める。そのため、Ｃｒの含有率を１８〜２８％とした。
【００４３】
（３）Ｃｏ（コバルト）
Ｃｏは、Ｎｉ基合金において、母相内に固溶して母相を強化する。しかしながら、Ｃｏの含有率が１５％を超えると、機械的強度を低下させる金属間化合物相を生成する。一方、Ｃｏの含有率が１０％未満の場合には、加工性が低下し、さらに機械的強度が低下する。そのため、Ｃｏの含有率を１０〜１５％とした。
【００４４】
（４）Ｍｏ（モリブデン）
Ｍｏは、Ｎｉ母相中に固溶して母相の強度を高める効果を有し、また、Ｍ２３Ｃ６型炭化物中に一部が置換することによって炭化物の安定性を高める。Ｍｏの含有率が８％未満の場合には、上記した効果が発揮されず、Ｍｏの含有率が１２％を超えると、大型鋳塊製作時の成分偏析傾向が増加するとともに、脆化相であるＭ６Ｃ型炭化物の生成を促進する。そのため、Ｍｏの含有率を８〜１１％とし、さらに好ましい範囲を８．５〜１１％とした。
【００４５】
（５）Ａｌ（アルミニウム）
Ａｌは、Ｎｉとともにγ’（ガンマプライム：Ｎｉ３Ａｌ）相を生成し、析出によるＮｉ基合金の機械的強度を向上させる。Ａｌの含有率が０．８％未満の場合には、上記した効果が発揮されず、Ａｌの含有率が３．５％を超えると、ＣとＡｌが結合して析出する結晶が大きくなり、加工性が低下する。そのため、Ａｌの含有率を０．８〜３．５％とした。
【００４６】
（６）Ｔｉ（チタン）
Ｔｉは、Ａｌと同様、Ｎｉとともにγ’（ガンマプライム：Ｎｉ３Ａｌ）相を生成し、Ｎｉ基合金の機械的強度を向上させる。Ｔｉの含有率が０．１％未満の場合には、上記した効果が発揮されず、Ｔｉの含有率が３％を超えると、熱間加工性が低下したり、切欠き感受性が高くなったりする。そのため、Ｔｉの含有率を０．１〜３％とし、さらに好ましい範囲を０．１〜２．２％とした。
【００４７】
（７）Ｂ（ホウ素）
Ｂは、Ｎｉ母相中に析出して母相の強度を高める効果を有する。Ｂの含有率が０．００１％未満の場合には、上記した効果が発揮されず、Ｂの含有率が０．００６％を超えると、粒界脆化を招く恐れがある。そのため、Ｂの含有率を０．００１〜０．００６％とした。
【００４８】
（８）Ｒｅ（レニウム）
Ｒｅは、Ｍｏなどと同様、Ｎｉ母相中に固溶して母相の強度を高める効果を有する。Ｒｅの含有率が０．５％未満の場合には、上記した効果が発揮されず、Ｒｅの含有率が３％を超えると、脆弱な相を形成する。そのため、Ｒｅの含有率を０．５〜３％とし、さらに好ましい範囲を０．５〜２．５％とした。
【００４９】
（９）Ｔａ（タンタル）
Ｔａは、Ｎｉ母相中に固溶して母相の強度を高め、固溶強化を安定させる効果を有する。Ｔａの含有率が０．８％未満の場合には、上記した効果が発揮されず、Ｔａの含有率が２％を超えると、経済性が損なわれ、製造コストが増加する。そのため、Ｔａの含有率を０．８〜２％とし、さらに好ましい範囲を０.８〜１．２％とした。
【００５０】
（１０）Ｓｉ（ケイ素）およびＭｎ（マンガン）
ＳｉおよびＭｎは、本発明に係るＮｉ基合金においては、不可避的不純物に分類されるものである。そのため、可能な限りその残存含有率を０％に近づけることが望ましい。
【００５１】
Ｓｉは、普通鋼の場合、Ｓｉは、耐食性を補うため添加される。しかしながら、Ｎｉ基合金はＣｒ含有量が多く、十分に耐食性を確保できることから、本発明に係るＮｉ基合金では、Ｓｉの残存含有率を０．１％以下とし、可能な限りその残存含有率を０％に近づけることが望ましい。
【００５２】
Ｍｎは、普通鋼の場合、Ｍｎを添加することで、脆性に起因するＳ（硫黄）をＭｎＳとして脆性を防止する。しかしながら、Ｎｉ基合金におけるＳの含有量は極めて少く、Ｍｎを添加する必要はないため、本発明に係るＮｉ基合金では、Ｍｎの残存含有率を０．０５％以下とし、可能な限りその残存含有率を０％に近づけることが望ましい。
【００５３】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００５４】
（引張強度試験）
ここでは、本発明の化学組成範囲にあるＮｉ基合金が、優れた高温強度を有することを説明する。表１は、引張強度試験に用いられた試料１〜試料１２の化学組成を示す。なお、試料１〜試料１１は、本発明の化学組成範囲にあるＮｉ基合金であり、試料１２は、その組成が本発明の化学組成範囲にないＮｉ基合金であり、比較例である。また、試料１２は、従来材であるインコネル６１７相当の化学組成を有する。また、表２は、各試料における０．２％耐力の測定結果を示す。さらに、図１は、表２に示した各試料における０．２％耐力の測定結果を示した図である。
【００５５】
【表１】
2008150688.tif 000003
【００５６】
【表２】
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【００５７】
試料１〜試料１２は、表１に示す化学組成を有するＮｉ基合金１０ｋｇを真空誘導溶解炉にて溶解し、鋳塊から鍛造鋼とし、所定のサイズに作製された試験片である。そして、各試料に対して０．２％耐力の測定した。
【００５８】
表２および図１に示すように、０．２％耐力は、温度の増加に伴い、温度が５００℃くらいまで単調に減少し、６００℃付近から増加し始め、７００℃付近で上に凸となり、それより高い温度においては、温度の増加に伴って再び減少することがわかった。また、特に、この７００℃付近で凸となる部分で、本発明の化学組成範囲にあるＮｉ基合金である試料１〜試料１１は、従来材のＮｉ基合金である試料１２よりも、高い０．２％耐力が得られた。すなわち、蒸気タービンの発電効率を上げるために将来的に想定される高温蒸気温度である７００℃付近で、特に優れた高温強度を有すことがわかった。これは、本発明の化学組成範囲にあるＮｉ基合金である試料１〜試料１１では、析出強化と固溶強化が図られたために得られた結果と考えられる。
【００５９】
（グリーブル試験）
ここでは、本発明の化学組成範囲にあるＮｉ基合金が、優れた熱間加工性を有することを説明する。なお、ここでは、表１に示す、試料５、試料８、試料１１および試料１２を用い、各試料に対してグリーブル試験を行なった。ここで、試料５、試料８および試料１１は、本発明の化学組成範囲にあるＮｉ基合金であり、試料１２は、その組成が本発明の化学組成範囲にないＮｉ基合金であり、比較例である。
【００６０】
表３は、上記した各試料におけるグリーブル試験の結果を示す。また、図２は、表３に示した各試料におけるグリーブル試験の結果を示した図である。ここで、図２の縦軸に示されている断面積減少率（Reduction of area）は、試験前の試験片の断面積に対する、試験後（破断後）における試験片において試験前の断面積から減少した分の断面積の割合を意味する。すなわち、この値が大きい場合には、優れた熱間加工性を有することとなる。
【００６１】
【表３】
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【００６２】
表３および図２に示すように、本発明の化学組成範囲にあるＮｉ基合金である、試料５、試料８および試料１１と、従来材のＮｉ基合金である試料１２とでは、ほぼ同等のグリーブル試験の結果が得られた。また、鍛造温度範囲（１０００〜１２００℃程度）を含む９００〜１３００℃の温度範囲において、断面積減少率が６０％以上となっており、従来材のＮｉ基合金と同様に、良好な熱間加工性が得られることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】各試料における０．２％耐力の測定結果を示す図。
【図２】各試料におけるグリーブル試験の結果を示す図。
【図１】
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【図２】
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