(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ディーゼル車のタービンホイール用として好適な鋳造用合金とその鋳物を提供することである。【解決手段】本発明のタービンホイール用鋳造合金は、重量比でＣ：０．１％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：２５〜４５％、Ｃｒ：１０〜２２％、Ｍｏ：２〜５％、Ｔｉ：１．５〜６．０％、Ａｌ：０．５〜３．０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避元素からなり、Ｔｉ／Ａｌが４以下であり、２（Ｔｉ＋Ａｌ）＋Ｃｒが２０〜３０％であることを特徴とする。また、必要に応じて、さらに、Ｎｂ：０．０５〜２．０％、Ｔａ：０．０５〜２．０％、Ｂ：０．０００５〜０．０１％、Ｃａ：０．０００５〜０．０２％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０２％のうち１種又は２種以上を含有させることもできる。本発明のタービンホイール用鋳物は、前記合金からなる鋳物であり、従来のタービンホイール鋳物と同等以上の高温特性を有し、かつ大幅なコスト削減が可能な鋳物である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量比でＣ：０．１％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：２５〜４５％、Ｃｒ：１０〜２２％、Ｍｏ：２〜５％、Ｔｉ：１．５〜６．０％、Ａｌ：０．５〜３．０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避元素からなり、Ｔｉ／Ａｌが４以下であり、２（Ｔｉ＋Ａｌ）＋Ｃｒが２０〜３０％であることを特徴とする高温特性に優れたタービンホイール用鋳造合金。
【請求項２】
請求項１に記載の合金組成に加えさらにＮｂ：０．０５〜２．０％、Ｔａ：０．０５〜２．０％のうち１種または２種を含有させたことを特徴とする高温特性に優れたタービンホイール用鋳造合金。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の合金組成に加えさらにＢ：０．０００５〜０．０１％、Ｃａ：０．０００５〜０．０２％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０２％のうち１種または２種以上を含有させたことを特徴とする高温特性に優れたタービンホイール用鋳造合金。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の合金を用いて鋳造したことを特徴とする高温特性に優れたタービンホイール用鋳物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温特性に優れたタービンホイール用鋳造合金および、この合金を用いた鋳物に関する。特に、ディーゼルエンジン車のターボチャージャ用タービンホールに好適な鋳造合金および、この合金を用いた鋳物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今後の排ガス規制の強化や、エンジン性能の向上から、ターボチャージャの需要は増加する傾向にある。中でも、欧州向けディーゼルエンジン用のターボチャージャは増産傾向が強く、低コスト化を含めた競争が激化している。
【０００３】
従来、タービンホイールは約９００℃の排ガス中で高速回転するため、優れた耐熱性を有していることが必要とされる。一般に、タービンホイール用材料としてはＮｉ基合金であるインコネル７１３Ｃ（Ｎｉ−１２．５Ｃｒ−４．２Ｍｏ−６．１Ａｌ−０．８Ｔｉ−２．０Ｎｂ）が使用されている。これに対して、一部ガソリン車に比べて、ディーゼル車の排気温度は低いため、鉄を含有した安価な材料としてインコネル７５１（Ｎｉ−１５．５Ｃｒ−１０Ｆｅ−１．２Ａｌ−２．４Ｔｉ−０．１Ｓｉ）やＧＭＲ２３５（Ｎｉ−１５．５Ｃｒ−１０Ｆｅ−５．３Ｍｏ−３Ａｌ−２Ｔｉ−０．０３Ｂ−０．１５Ｃ）が使用されている。
【０００４】
このインコネル７１３Ｃ、インコネル７５１およびＧＭＲ２３５は、いずれもγ’相〔Ｎｉ３（Ａｌ，Ｔｉ）〕析出強化型Ｎｉ基耐熱合金であり、８００℃における高温硬さはＨｖ２００以上、また８００℃でのクリープラプチャー強度は２００ＭＰａ以上であり、優れた耐熱性を有している。しかし、７０％程度の非常に多くのニッケルを含有するために極めて高価な合金である。ところが、低コスト化のために単純にニッケル量を低減すると、優れた耐熱性が得られなくなり使用することができない。
【０００５】
また、鉄をベースとしたＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金としては、例えば、インコネル９０１（Ｆｅ−４２．７Ｎｉ−１３．５Ｃｒ−６．２Ｍｏ−２．５Ｔｉ−０．２Ａｌ−０．４Ｓｉ−０．４Ｍｎ）がある。しかし、この合金では、ニッケル量を低減したことによりγ’相が不安定となり、η相（Ｎｉ３Ｔｉ）が析出して脆化するという欠点があるために、インコネル７５１に比べて高温強度が著しく劣り、高強度を必要とする用途への適用は不可能であった。また、特開昭５８−１１７５７号公報では高温耐クリープ性に優れたＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ鋳造合金について開示している。この公報ではＧＭＲ２３５合金の耐熱性を劣化することなく、低コスト化できる合金について記載されており、本発明とほぼ同一の目的を達成するためになされた発明である。しかしながら、この発明では低コスト化が図られたといっても依然５０％程度のＮｉを含有することを特徴としているので、高価なものであることに変りはない（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５８−１１７５７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は前述した従来提案されている合金や実際に使用されて合金に比べ、より低コストの材料であって、かつ、ディーゼル車のタービンホイールの使用環境に十分耐えられる新規な合金を提案することである。
【０００８】
【発明を解決するための手段】
タービンホイールは、前記したようにエンジンから排出される極めて高温のガスと接触しながら高速に回転する状態が走行する度に多数回繰返されるため、その使用環境は極めて厳しい。この厳しい環境下で使用可能とするためには、長時間高温ガスと接触した状態で高速回転が継続しても、翼の変形や摩耗が少なく、かつ折損せずに回転し続けることが可能な優れた耐久性を有することが不可欠である。
【０００９】
従って、使用可能であることを判断するためには、単純な基礎的高温特性が優れているというだけでは不十分であり、実部品での評価が不可欠である。特に、本発明では、従来使用していた鋼に比べ大幅にＮｉ量を低減できることを可能にして、コストの大幅削減を達成することを目的としている。従って、その成分変更による影響は非常に大きく、単純な試験片による高温特性の評価のみで十分であるか否かは容易に判断することはできない。
【００１０】
そこで、本発明者らは、まず候補となる材料を絞り込むために、Ｎｉを低減してもインコネル７５１と同等以上の高温での機械的性質を有する成分範囲がないか詳しく調査した。
【００１１】
その結果、基本組成として、Ｆｅ−４０Ｎｉ−２０Ｃｒ系の合金が好適であることを見出した。また、耐熱性合金の重要特性である耐酸化性についても調査した。すなわち、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金において、Ｎｉ量を４０％に固定して、Ｃｒ含有量を変化させて８００℃で１００時間の大気中連続酸化試験を行い、Ｃｒ含有量による酸化増量の変化を測定した。結果を図１に示す。Ｃｒ含有量の増加に伴い酸化増量は急激に減少して耐酸化性が向上することが分る。図１から、インコネル７５１と同等以上の耐酸化性を得るための目安となる酸化増量１ｍｇ／ｃｍ２以下とするには、Ｃｒの含有量を１０％以上にすればよいことが確認できた。
【００１２】
また、クリープ強度については，Ｔｉ／Ａｌ比との関係が大きいことを確認した。すなわち、Ｆｅ−４０％Ｎｉ−２０％Ｃｒ−３．２％Ｍｏ合金において、ＴｉとＡｌの量を変化させて、８００℃でのクリープラプチャー強度を測定した。結果を図２に示す。図２からＴｉ／Ａｌの増加に伴いクリープラプチャー強度が低下することが分る。インコネル７５１と同等以上のクリープ強度、すなわち、クリープラプチャー強度を２００ＭＰａ以上とするためには、Ｔｉ／Ａｌ比を４以下にすればよいことがわかる。
【００１３】
さらに、以上のような耐熱性に優れたＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金の成分範囲のうち、さらに詳しくＣｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｏの量について高温での最適な機械的性質が得られる成分範囲について検討を重ねた。その結果、高温脆化組織であるη相やσ相が形成しにくく、延性が良好であるＣｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｏの範囲を見出すことができた。さらに、Ｍｏについては２．０％以上添加することによって、よりすぐれたクリープ強度が得られることが分った。
【００１４】
また、ここで、優れた高温特性を確保しつつ高温脆化組織であるη相やσ相を晶出させないためには、２０％≦２（Ｔｉ＋Ａｌ）＋Ｃｒ≦３０％の関係式を満足することが不可欠であることを見出した。
【００１５】
以上の基礎特性評価結果から、現在ディーゼル用のタービンホイールとして使用されているインコネル７５１と同等以上の高温引張り特性をＮｉ４０％程度の添加で確保することのできる成分範囲を把握できたので、実際にタービンホイールを試作し、エンジンの所定の箇所に試作した部品を取付けて高速回転での連続耐久試験を実施した。その結果、前記したインコネル７５１と同等以上の高温特性を得られた合金のうち、タービンホイールとしての使用に耐えられる合金の成分範囲を把握して本発明を完成することができた。
【００１６】
以上説明した検討の結果得られた本発明の高温特性に優れたタービンホイール用鋳造合金は、請求項１に記載の第１発明合金である。すなわち、重量比でＣ：０．１％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｎｉ：２５〜４５％、Ｃｒ：１０〜２２％、Ｍｏ：２〜５％、Ｔｉ：１．５〜６．０％、Ａｌ：０．５〜３．０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避元素からなり、Ｔｉ／Ａｌが４以下であり、２（Ｔｉ＋Ａｌ）＋Ｃｒが２０〜３０％であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２に記載の合金のように、前記第１発明合金に、さらにＮｂ：０．０５〜２．０％、Ｔａ：０．０５〜２．０％のうち１種または２種を含有させた合金であり、クリープ強度と延性を高め耐酸化性の向上を図ることができる。
【００１８】
請求項３に記載の合金に示すように、第１発明合金または第２発明合金に、さらに必要に応じてＢ：０．０００５〜０．０１％、Ｃａ：０．０００５〜０．０２％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０２％のうちの１種または２種以上を含有させた合金であり、結晶粒界を強化して高温強度や延性の向上を図ることができる。
【００１９】
請求項４に記載の鋳物は、前記の第１発明合金、第２発明合金あるいは第３発明合金のいずれかを用いて得られることを特徴とするタービンホイール用鋳物である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明合金の成分限定理由について説明する。
【００２１】
Ｃは、ＣｒおよびＴｉと結合して炭化物を形成することにより、母材の高温強度を高める上で有効な元素であって、このためには０．００５％以上含有させることが望ましい。しかし、多すぎると炭化物の生成量が多くなりすぎ、耐食性を劣化させるとともに、靱性および延性をも劣化させるので、上限を０．１％とする。
【００２２】
Ｓｉは、主として溶解精錬時の脱酸剤として作用する元素であり、０．０１％以上含有することが望ましい。しかし、多量に添加すると靱性が低下するため、上限を２．０％とした。
【００２３】
Ｍｎは、Ｓｉと同様に主として溶解精錬時の脱酸剤として作用する元素であり、このためには、０．１％以上含有させることが望ましい。しかし、多量に含有させると高温での耐酸化性が低下するので上限を２．０％とした。
【００２４】
Ｎｉは、高温強度を保持するγ’相〔Ｎｉ３（Ａｌ，Ｔｉ）〕を形成させるために必須の元素であり、２５％未満ではη相（Ｎｉ３Ｔｉ）が析出し易くなり高温強度が劣化するので、下限を２５％とした。しかし、４５％を越えて含有させても強度の向上効果が小さくなり、コスト上昇に見合う効果が得られなくなるので上限を４５％とした。
【００２５】
Ｃｒは、耐酸化性を確保するために不可欠な元素であり、図１に示した如く少なくとも１０％以上含有させる必要がある。しかし、２２．０％を越えて含有させると、使用中にσ相が析出し易くなり、クリープ強度が低下するとともに、靱性が劣化するので上限を２２％とした。
【００２６】
Ｍｏは、オーステナイトに固溶することにより素地を強化してη相の析出を防止し、タービンホイールとして使用可能なクリープ強度を確保するために有効な元素である。このためには、少なくとも２％以上含有させる必要がある。しかし、５％を越えて含有させるとσ相が析出しやすくなって、逆にクリープ強度が劣化するとともに、靱性も低下するので上限を５％とした。
【００２７】
Ｔｉは、ＮｉおよびＡｌと結合してγ’相を形成し、高温強度の向上に効果のある元素であり、タービンホイールとして使用可能な高温強度を確保するためには、少なくとも１．５％以上含有させる必要があり、好ましくは２．０％以上とするのがよい。しかし、６．０％を越えて含有させるとη相が析出しやすくなって、逆に高温強度が低下するので、６．０％を上限とした。
【００２８】
Ａｌは、Ｔｉと同様にγ’相形成のために必要不可欠の元素であり、少なくとも０．５％以上は含有させる必要がある。しかし、３．０％を越えて含有させると、靱性、冷間加工性および熱間加工性が劣化するので、上限を３．０％とした。
【００２９】
Ｔｉ／Ａｌは、図２に示したように、クリープ強度と深い関係があり、優れたクリープ強度を確保するためには４以下とする必要がある。この比率を４以下とすることによって、優れたクリープ強度を得ることができるとともに、σ相やη相を含む高温脆化組織が形成されることがなく、優れた冷間加工性を得ることができる。
【００３０】
２０≦２（Ｔｉ＋Ａｌ）＋Ｃｒ≦３０は、強度、耐酸化性について優れた高温特性を確保してσ相やη相の析出を抑えるための必須条件である。すなわち、２（Ｔｉ＋Ａｌ）＋Ｃｒの値が２０％未満ではタービンホイールとしての使用に耐える高温特性を得ることが難しく、３０％を越えるとσ相やη相の析出の防止が困難となり靱性が劣化するためである。
【００３１】
ＮｂとＴａは、オーステナイト相に固溶することにより素地を強化し、炭化物を形成することでクリープ強度や延性を高め、且つ粒界酸化を防止して耐酸化性を向上させるのに効果のある元素である。このため、本発明の第１発明合金の性能をさらに向上させるために必要に応じて添加できるものである。前記の多岐にわたる効果を発現するためには、ＮｂとＴａのそれぞれについて０．０５％以上含有させることが必要であるが、Ｎｂ、Ｔａともに２．０％を越えて含有させるとσ相が生成しやすくなって、クリープ強度が低下するので２．０％を上限とした。
【００３２】
さらに、Ｂ，Ｃａ，ＭｇもＮｂやＴａと同様に必要に応じて添加できる元素であり、結晶粒界を強化し、高温強度を高めるとともに延性の向上に効果のある元素である。このような効果を得るためには、Ｂ，Ｃａ，Ｍｇのそれぞれの元素を０．０００５％以上含有させることが好ましいが、必要以上に添加すると低融点化合物が生成され、かえって延性を低下させるので、上限をＢは０．０１％、Ｃａは０．０２％、また、Ｍｇは０．０２％とすることが望ましい。
【００３３】
また、不純物として含有するＳ，Ｐ，Ｏのうち、Ｓ、Ｐは粒界に偏析し、クリープ強度および熱間加工性や冷間加工性を劣化させるので、含有量の上限を規制することが望ましい。すなわち、Ｓは０．０１５％を、また、Ｐは０．０３０％を上限として含有してもよい。さらに、Ｏは、酸化物として存在し熱間加工性を損うので、０．００２０％を上限とすることが好ましい。
【００３４】
【実施例】次に本発明合金の特徴を従来合金および比較合金と比べて実施例で詳述する。
【００３５】
供試合金の化学成分を表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．１１は、本発明合金である。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６は第１発明合金であり、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．８は第２発明合金であり、Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１１は第３発明合金である。また、Ｎｏ．Ｃ１とＮｏ．Ｃ２とは従来合金で、Ｎｏ．Ｃ１はインコネル９０１、Ｎｏ．Ｃ２はインコネル７５１である。Ｎｏ．Ｃ３〜Ｎｏ．Ｃ５は、一部の化学成分が本発明の規制範囲を満足していない比較合金である。
（供試材の調製）
各供試材について、それぞれの化学成分を適宜配合した原料２ｋｇを高周波真空溶解炉を用いて溶製し、金型に注湯して１５ｍｍΦの丸棒を鋳造した。続いてこの丸棒を１１００℃×１時間加熱後空冷して溶体化熱処理を施し、次に、７５０℃×４時間加熱後空冷の時効熱処理を施して供試材とした。
（評価方法）
前記のようにして作成した各供試材について、高温硬さ、クリープ強度および耐酸化性について評価した。
【００３８】
高温硬さについては、前記で得られた熱処理後の１５ｍｍΦの供試材から直径７ｍｍ、高さ７ｍｍの試験片を切出し、真空中で８００℃の温度に加熱し、荷重１００ｋｇｆで５分間保持しその硬さを微小硬度計によって測定した。
【００３９】
０．２％耐力は、平行部５ｍｍΦ×２５ｍｍの引張り試験片を作製し、真空下で８００℃の温度に加熱し、引張り強さを測定することにより求めた。
【００４０】
クリープ強度の評価は、平行部５ｍｍΦ×２５ｍｍの試験片を作製し、８００℃の雰囲気中で各種負荷応力でクリープラプチャー試験を行い、得られたデータのクリープ破断応力とラーソンミラー指数との関係から１００時間後に破断する応力値を求めた。なお、ラーソンミラー指数Ｐは、Ｐ＝１．８×（Ｔ＋２７３）×（２０＋ｌｏｇｔ）から求めた値である。ここでＴは温度（℃）、ｔは破断時間（ｈｒ）である。
【００４１】
耐酸化性は、上記で得られた丸棒供試材から各々１０ｍｍΦ×１５ｍｍの試験片を作製し、磁性坩堝へ入れて、大気中で８００℃×１００時間加熱保持した後の試験片の酸化増量を加熱前後の重量変化を測定することにより評価した。
（評価結果）
各供試合金の評価結果を表２に示す。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
この試験の目的は、試験片でまず高温特性を調査して、タービンホイールでの実部品評価でよい結果が得られる可能性のある成分範囲を推定することにある。
【００４４】
表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．１１は、本発明合金であり、Ｎｉを３０〜４０％含み、Ｔｉ量を２．２〜５．０％、Ａｌ量を０．９〜２．８％とし、かつＴｉ／Ａｌ比を１．８〜３．２と４以下として、Ｃｒ量を１２〜２０％、Ｍｏ量を２．８〜４．２％を含有し、２０％≦２（Ｔｉ＋Ａｌ）＋Ｃｒ≦３０％の関係を満足している。その結果８００℃における高温硬さをＨｖ２００以上、０．２％耐力を５８０ＭＰａ以上、クリープラプチャー強度は２４０ＭＰａ以上、さらに、８００℃における耐酸化性については、その酸化増量を０．６ｍｇ／ｃｍ２以下とすることができた。この評価では、実際にタービンホイールとして使用されているＮｏ．Ｃ２（インコネル７５１）と比べて全ての特性で同等かそれ以上の特性を示し、特にクリープラプチャ強度、耐酸化性についてはＮｉ量を大幅に低減したにもかかわらず、逆に優れた値を示すことが分った。
【００４５】
なお、ＮｂあるいはＴａを添加した第２発明合金、Ｂ、Ｃａ、Ｍｇを添加した第３発明合金も、第１発明合金と同様にインコネル７５１と同等かそれ以上の高温特性を示した。
【００４６】
一方、従来合金のインコネル９０１であるＮｏ．Ｃ１は、８００℃での硬さがＨｖ１８０程度、０．２％耐力が４８０ＭＰａ、クリープラプチャ強度が２１０ＭＰａといずれの特性も本発明合金よりも劣るものであった。さらに、８００℃での耐酸化性については、酸化増量が、１．５６ｍｇ／ｃｍ２と多く、本発明合金はインコネル９０１に比べるとＮｉを大幅に減量したにもかかわらず、Ｎｉ以外の元素添加量の最適化によって、明確にインコネル９０１より優れた耐熱性の得られる合金を開発できた。
【００４７】
それに対し、一部の成分が本発明の範囲を外れるＮｏ．Ｃ３〜Ｎｏ．Ｃ５は、以下のようにいずれかの特性が劣ることが明らかとなった。
【００４８】
すなわち、比較合金であるＮｏ．Ｃ３は、８００℃での硬さが、Ｈｖ２７０、０．２％耐力が５０５ＭＰａであり、さらに、８００℃での耐酸化性については、酸化増量が０．４２ｍｇ／ｃｍ２と少なく、耐酸化性には優れているが、クリープラプチャー強度が１５０ＭＰａと低く高温特性に劣ることが分る。
【００４９】
比較合金であるＮｏ．Ｃ４は、酸化増量が０．５３ｍｇ／ｃｍ２と少なく、耐酸化性には優れているが、８００℃での硬さおよび０．２％耐力、さらにクリープラプチャー強度のいずれもが低い値であり、高温特性に劣る。
【００５０】
比較合金であるＮｏ．Ｃ５は、８００℃での硬さが、Ｈｖ２３５、０．２％耐力が５９７ＭＰａであり、クリープラプチャー強度が２３５ＭＰａといずれも満足すべき値であるが、８００℃での耐酸化性については、酸化増量が１．７６ｍｇ／ｃｍ２と多く、耐酸化性に劣る。
【００５１】
このように、単純にＮｉを低減したのみでは優れた耐熱性を得ることは到底不可能であり、他の成分全てについての添加範囲を最適化することにより、本発明合金のようにＮｉ含有量を大きく低減しても、同等以上の耐熱性が得られることが確認できた。
【００５２】
以上の実験により、試験片での評価ではＮｉを含む全ての元素の添加範囲の最適化により、４０％程度のＮｉ含有率でインコネル７５１と同等以上の高温特性を示す合金の成分範囲を見出すことができた。しかし、タービンホイールは、前記したように高温の排気ガスに曝されながら極めて高速で長時間繰返し回転させるため、基礎評価では評価できない要因が寄与して、摩耗、表面酸化などの進行により回転途中に折損が起きる可能性を否定できず、試験片評価では予測できない現象が起きる可能性がある。
【００５３】
そこで、実際の市販乗用車に搭載されているディーゼルエンジン（現状はインコネル７１３Ｃを使用）を用いて、実部品での評価を実施した。供試材は表１に示す各合金に相当する合金を３０ｋｇ高周波真空溶解炉で溶解し、鍛伸して直径７０ｍｍの丸棒を製造することにより準備した。この丸棒を母材として、精密鋳造により実際と同一形状のタービンホイールを各５個製造し実部品評価に供した。
【００５４】
実部品評価は、ディーゼルエンジンを用いて時速１８０ｋｍ相当の回転数（リミッターが働いたフルスロットル状態）で５００時間の連続耐久試験を実施し、試験途中での破損や大きな変形あるいはその他の異常の発生の有無を調査した。なお、高速回転中の排ガス温度は約８００℃であった。
【００５５】
インコネル７１３Ｃおよびインコネル７５１（Ｎｏ．Ｃ２合金）は実際に使用されている合金であり、耐熱性など高温特性に問題がないことは分っているので、本実施例ではその試験結果は省略する。結果を表２に示す。ここで、試験途中で１個以上折損トラブルが発生したものや、最後まで回転できても大きな翼変形が確認されたものは不合格で×、正常に最後まで回転でき、大きな問題となる翼変形などの異常が認められなかったものは合格とし○で示した。なお、不合格となったもののうち折損したものについては、折損したものの中で最も短時間で折損した場合の時間を、また、折損はしなかったが翼に大きな変形が見られたものは、その内容を表２に併記した。
【００５６】
表２に示すように、実験した合金のうち比較合金であるインコネル９０１（Ｎｏ．Ｃ１合金）、Ｎｏ．Ｃ３〜Ｎｏ．Ｃ５合金を用いて製造したタービンホイールは、最後まで回転を継続できたものでも強度不足のためかなり大きな翼変形が認められた。これらに対して、本発明合金であるＮｏ．１〜Ｎｏ．１１の合金を用いて製造したタービンホイールは、各合金で５個とも最後まで正常に回転し、翼変形が僅かに認められたものの、インコネル７１３Ｃにおいて過去に評価した結果と比較してほぼ同等の結果を示し、本発明合金の適用により、Ｎｉを大幅に低減しても、従来の７０％Ｎｉ合金と同様にタービンホイールとして使用可能なことが確認できた。
【００５７】
【発明の効果】
本発明のタービンホイール用鋳造合金は、８００℃における高温硬さがＨｖ２００以上、０．２％耐力が５００ＭＰａ以上で高温クリープラプチャーが２２０ＭＰａ以上の高温強度を有し、さらに、８００℃で１００時間加熱後の酸化増量が０．６ｍｇ／ｃｍ２以下の耐酸化性を有する高温特性に優れた合金であり、かつディーゼルエンジン用タービンホイールとして使用が可能である。
【００５８】
従って、本発明のタービンホイール用鋳造合金を用いてタービンホイールを製造することによりＮｉ量の大幅な低減によって著しいコストダウンが可能となり、その経済的効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】酸化増量におよぼすＣｒ含有量の影響について示した図である。
【図２】クリープ強度におよぼすＴｉ／Ａｌ値の影響について示した図である。
【図１】
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【図２】
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