HASTELLOY®およびHAYNES® 合金のホームページ

熱処理

下記の合金に適用できる推奨手順および温度:
耐食合金
耐熱合金
耐摩耗・耐食合金

HAYNES® および HASTELLOY® 合金の熱処理は非常に重要な問題です。これらの鍛錬用材料の製造においては、最適な特性、特に延性を回復させるために、中間熱処理が必要な多くの熱間および冷間圧延工程があります。耐食合金の場合、これらの中間熱処理は、一般に溶体化処理です。耐熱合金の場合は、必ずしもそのようにする必要があるとは限りません。

材料が最終サイズに達すると、仕上げアニールが行われます。これは通常、溶体化処理です;しかしながら、2~3の耐熱合金(HTA)は、結晶粒サイズ、またはいくつかの他のミクロ組織的特徴を制御するために、調整された温度で、仕上げアニールされます。

その後の、これらの供給された状態の材料の加工には、この手引書の熱間加工および冷間加工のセクションで論じられているように、もう一度、熱間加工または冷間加工を組み込むことができます。この場合も、作業には延性を回復させるための中間アニール(通常はCRA材料に対する溶体化処理)を伴う工程が含しばしば含まれます。それを終えると、加工された部品は、使用前に最適な特性を回復させるため、または(時効硬化型合金の場合は)時効硬化の準備をするために仕上げアニール(通常、CRA材料に対しては溶体化処理) が必要になります。

下記の合金に適用できます:
耐食合金

耐食性合金(CRA)の組成は、ニッケル基、クロムおよび/またはモリブデン(場合によってはタングステンで部分的に置換されている)の副次的な添加元素、(特定の媒体に対する耐性を高めるため)の銅および(より安価な原材料の使用を可能にするため)の鉄のような少量の添加元素、ならびに溶融中に酸素および硫黄のような有害な成分を除去するのに役立つアルミおよびマンガンのような少量の添加元素から成っています。供給された状態では、それらは一般に単相(面心立方体またはガンマ相)の圧延ミクロ組織を示します。

ほとんどの場合、供給状態の(CRA)材料に単相ミクロ組織が存在するのは、高温組織を”固定する”ために施された、高温での溶体化処理、それに続く急冷(急速冷却)によるものです。ゆっくり冷却すると、これらの合金のほとんどは、合金化添加元素の合計含有量が溶解限度を超えるという事実のために、一般的に組織の結晶粒界内に(少量ではありますが)第2相を含むようになります。

これは、洗練された溶解技術および手順にもかかわらず、痕跡量の炭素およびケイ素のような望ましくない元素(溶解度が非常に低い)が存在し得るという事実によって悪化します。幸いにも、溶体化処理、その後の急冷(水または冷ガスによる)は、この問題も解決します。

耐食合金は、通常、溶体化処理した状態で供給され、それらの通常の溶体化温度は、以下の表に示されています。表に示されている温度においては、ガンマ相以外の相(および、まれには一次炭化物および/または窒化物)は溶解しますが、良好な機械的特性を付与することが知られている範囲内の結晶粒径が得られます。C-4合金では、チタンの存在により、一次炭化物および/ または窒化物が見られます。

耐食合金(CRA)の場合、溶体化処理と:ミルアニール(MA)という用語は一般に同義語です。    しかしながら、(薄板製造における)連続式水素アニーリング炉に使用される温度は、ライン速度(従って、その温度での暴露時間)を補償するように調整されています。

耐食合金 (CRA)の溶体化処理温度

合金

溶体化処理温度*

急冷のタイプ

°F

°C

-

B-3®

1950

1066

WQ or RAC

C-4

1950

1066

WQ or RAC

C-22®

2050

1121

WQ or RAC

C-22HS®

1975

1079

WQ or RAC

C-276

2050

1121

WQ or RAC

C-2000®

2100

1149

WQ or RAC

G-30®

2150

1177

WQ or RAC

G-35®

2050

1121

WQ or RAC

HYBRID-BC1®

2100

1149

WQ or RAC

*± 25°F (14°C)
WQ = 水冷 (推奨); RAC = 急速空冷

さまざまなモードの負荷の上げ下ろし、運転を行う多くのタイプの炉があるため、耐食合金(CRA)を加熱し、その後のアニールに必要な時間に関する特別な規則はありません。 一般的なガイドラインがあるだけです。

アニーリングする加工物の温度は、取付けた熱電対で測定し、アニーリング時間の記録は、加工物の全断面が推奨アニーリング温度に達したときに開始する必要があります。 断面の中心は、アニーリング温度に到達するまでに表面よりも時間がかかることを覚えておく必要があります。

時間に関する一般的なガイドラインは以下の通りです:

通常、加工物全体がアニーリング温度に到達した後は、アニーリング時間は、断面の厚さに応じて10〜30分の間でなければなりません。薄板部品に対しては、この範囲内のより短い時間を用いなければなりません。断面が厚い(重い)場合は、より長い時間を使用する必要があります。アニーリング後の急速冷却は、ミクロ組織中の特に結晶粒界において、致命的な第2相析出物の核形成および成長を防ぐために必須です。水冷が好ましく、3/8 in(9.5 mm)より厚い材料に強くお勧めします。断面が薄い場合には、急速空冷が使用されています。炉からの取り出しから急冷の開始までの時間は、できるだけ短く(そして確実に3分未満で)なければなりません。

B-3®合金には特別な注意事項が必要です。他のニッケル - モリブデン合金(特にその前身であるB-2®合金)よりも安定していますが、特に冷間加工を施された後は、1100-1500°F(593-816°C)の温度範囲で重大で有害なミクロ組織の変化が、まだ起こりやすい状態にあります。したがって、B-3®合金は、この範囲内の温度に、いかなる長さの時間も曝されることがないように注意を払わなければなりません。B-3®合金は、アニーリング温度(1950°F / 1066°C)に予熱された炉でアニールする必要があり、使用する炉は、B-3®加工物を装填した後の温度を急速に回復させるのに十分な熱容量を備えていなければなりません。

ニッケル - モリブデン(B-タイプ)合金における(アニーリング温度への加熱中に起こり得る)これらのミクロ組織変化に関連する潜在的な問題の1つは、冷間加工した材料中の残留応力による割れです。残留引張応力を低減させるために、冷間成形されたヘッドの隅の丸み部および直線フランジ領域へショットピーニングすることは、このような問題を回避する上で非常に有益であることが判明しています。

下記の合金に適用できます:
耐熱合金

ニッケル、コバルト、またはニッケル、コバルトおよび鉄の混合物を基材とする耐熱合金(HTA) は、組成的にはるかに複雑です。しかしながら、CRA合金の場合と同様に、クロムは重要な合金元素であり、表面保護膜(特に高温ガス中の酸化物)の形成を可能にします。

モリブデンおよびタングステンのような大きな原子は、多くの耐熱合金に固溶強度を付与するために使用されます。強度を高めるために時効硬化に頼っているこれらの合金は、かなりの量のアルミ、チタンおよびニオブ(コロンビウムとも呼ばれ、非常に有効な強化物として知られている第2相(”ガンマプライム”および”ダブルガンマプライム”)の非常に微細な析出物を形成することができる)を含んでいます。

アルミは耐熱合金において別の役割を果たすことができ、保護膜(特に高温で、酸化物などの存在下で、これらの材料の表面上に形成される酸化物)を改造します。実際、酸化アルミニウムは非常に粘着性があり、安定しており、保護作用があります。

炭素が一般的に負の作用物質であるCRA材料とは異なり、HAYNES® および HASTELLOY® 耐熱合金(HTA)は、意図的な炭素添加、または、それよりもミクロ組織中に誘導される炭化物に依存しており、 高温用途に対して必要なレベルの強度(特にクリープ強度)を提供します。ある場合には、これらの炭化物は、材料の凝固中に形成されます(一次炭化物)。他の場合には、高温暴露中に固体状態で形成されます(二次炭化物)。

HTA材料中の特定の炭化物タイプおよび形態に対する必要性の結果として、アニーリングは、特に製造および加工プロセスのステップ間において、はるかに複雑な課題です。

HAYNES® および  HASTELLOY®  耐熱合金は、通常、下記の温度(または、指定された温度範囲) で溶体化処理した状態で供給されます。:

耐熱合金(HTA)の溶体化処理温度

合金

溶体化処理温度/範囲

急冷のタイプ

°F

°C

-

25

2150-2250

1177-1232

WQ or RAC

75

1925*

1052*

WQ or RAC

188

2125-2175

1163-1191

WQ or RAC

214®

2000

1093

WQ or RAC

230®

2125-2275

1163-1246

WQ or RAC

242®

1900-2050

1038-1121

WQ or RAC

244®

2000-2100

1093-1149

WQ or RAC

263

2100 + 25

1149 + 14

WQ or RAC

282®

2050-2100

1121-1149

WQ or RAC

556®

2125-2175

1163-1191

WQ or RAC

625

2000-2200

1093-1204

WQ or RAC

718

1700-1850**

927-1010**

WQ or RAC

HR-120®

2150-2250

1177-1232

WQ or RAC

HR-160®

2025-2075

1107-1135

WQ or RAC

HR-224®

 

 

WQ or RAC

HR-235™

2075-2125

1135-1163

WQ or RAC

MULTIMET®

2150

1177

WQ or RAC

N

2150

1177

WQ or RAC

R-41

2050

1121

WQ or RAC

S

1925-2075

1052-1135

WQ or RAC

W

2165

1185

WQ or RAC

WASPALOY

1975

1079

WQ or RAC

X

2125-2175

1163-1191

WQ or RAC

X-750

1900*

1038*

WQ or RAC

WQ = 水冷 (推奨); RAC = 急速空冷
*ブライト (水素) アニーリング温度
**厳密な溶体化処理温度ではない (多くの予備のアニーリング温度範囲がある)

溶体化処理した状態では、耐熱合金(HTA)のミクロ組織は、一般に、本質的に清浄な(析出物を含まない)結晶粒界を有するγ相(面心立方体)マトリックス中に分散した一次炭化物から成ります。固溶強化型合金の場合、これは通常、高温での使用と室温での加工性の両方にとって最適条件です。

HAYNES® および HASTELLOY® 合金は、鋼およびステンレス鋼に使用されるような類の温度で応力除去処理を施すべきではありませんが、望ましくない第2相の析出(特に合金の結晶粒界における)を生じるおそれがあるため、耐熱合金(HTA)には、工程間において加工途中の加工物の延性を回復させるために、やや低いアニーリング温度が使用されてきました。これらのいわゆる中間アニーリング温度は、前述の粒界析出を生じる可能性があるので慎重に使用すべきで す。以下の表に、(選択された固溶強化型HTA材料に対する)いくつかの中間アニーリング温度の最低値を示します:

最低中間アニーリング温度(HTA)

合金

最低中間アニーリング温度

°F

°C

25

2050

1121

188

2050

1121

230®

2050

1121

556®

1900

1038

625

1700

927

HR-120®

1950

1066

HR-160®

1950

1066

S

1750

954

X

1850

1010

工程のステップ間での中間アニーリング温度が(むしろ溶体化処理温度よりも)適切かどうかは、合金およびミクロ組織に及ぼすより低い温度の影響、および以降の作業の性質に依存します。これらの問題は、注意深く研究されなければならず、アドバイスが求められます。

冷間(または温間)成型中のアニーリング

下記の合金に適用できます:
耐熱合金

熱処理に対する HAYNES® および HASTELLOY® 耐熱合金(HTA)の反応は、処理前の材料の状態に大きく依存します。材料が冷間加工または温間加工されていない状態である場合、主要な反応は、通常、二次炭化物相の量および形態の変化です。その他の軽微な影響が生じることもありますが、(その前に冷間または温間加工がない場合は)結晶構造は通常、同じままです。

これらの合金を冷間または温間加工に供した場合、溶体化または中間アニールの適用は、ほとんど全ての場合に結晶構造を変えます。さらに、その前の冷間または温間加工の量は、結晶構造、ひいては材料の機械的特性に著しく影響します。

次の表は、様々なレベルの冷間加工を施した、いくつかの耐熱合金薄板の結晶粒径に及ぼす熱処理温度(5分間の持続時間)の影響を示しています。

結晶粒径に対する冷間加工および熱処理温度の影響

冷間加工率

熱処理温度

ASTM 結晶粒度

%

°F

°C

25

230®

556®

X

0

None

3.5-4

5-6

5-6

4-5

10

1850

1010

NA

NA

NR

NR

1950

1066

NR

NR

NR

NR

2050

1121

NR

NFR

5-5.5

5-7

2150

1177

4-4.5

4-7

5-5.5

NA

2250

1232

3-4.5

6.5-7

NA

NA

15

1950

1066

7

NA

NA

NA

2050

1121

6-7

NA

NA

NA

2150

1177

5-7

NA

NA

NA

2250

1232

3-4.5

NA

NA

NA

20

1850

1010

NA

NA

NR

NFR

1950

1066

7-8

NFR

NR

NFR

2050

1121

7-8

8-8.5

7.5-8.5

7-8

2150

1177

4.5-7

7.5-8

6-6.5

NA

2250

1232

2.5-4.5

7-7.5

NA

NA

25

1950

1066

7.5-8

NA

NA

NA

2050

1121

7.5-8

NA

NA

NA

2150

1177

4

NA

NA

NA

2250

1232

3.5

NA

NA

NA

30

1850

1010

NA

NA

NFR

NFR

1950

1066

NA

8-9

7.5-9.5

8-10

2050

1121

NA

9-10

7-7.5

7.5-9.5

2150

1177

NA

8.5-9

4.5-6.5

NA

2250

1232

NA

6-7

NA

NA

40

1850

1010

NA

NA

7.5-9.5

8-9

1950

1066

NA

9.5-10

8-9.5

8-10

2050

1121

NA

9-10

7-9

9.5-10

2150

1177

NA

8.5-9

4.5-6.5

NA

2250

1232

NA

4-7

NA

NA

50

1850

1010

NA

NA

9-10

8.5-10

1950

1066

NA

9-10

8.5-10

8.5-10

2050

1121

NA

9-10

8-9.5

8.5-10

2150

1177

NA

9-9.5

5.5-6

NA

2250

1232

NA

5.5-6.5

NA

NA

NA=データなし
NR= 再結晶化は観察されず
NFR=完全に再結晶化されず

いくつかの固溶強化型 HAYNES® および HASTELLOY® 耐熱合金の機械的特性に対する、冷間加工に種々の温度での熱処理を加えた影響を以下の表および図に示します。

HAYNES® 25 薄板の室温機械的特性に対する冷間加工と熱処理温度の影響

冷間加工率

熱処理* 温度

0.2% 耐力

極限引張り強さ

伸び

硬度

%

°F

°C

ksi

MPa

ksi

MPa

%

HRC

冷間加工なし

熱処理なし

68

469

144

993

58

24

10

熱処理なし

124

855

182

1255

37

36

15

熱処理なし

149

1027

178

1227

28

40

20

熱処理なし

151

1041

193

1331

18

42

25

熱処理なし

184

1269

232

1600

15

44

10

1950

1066

98

676

163

1124

39

32

15

1950

1066

91

627

167

1151

44

30

20

1950

1066

96

662

171

1179

41

32

25

1950

1066

89

614

169

1165

44

32

10

2050

1121

74

510

157

1082

53

27

15

2050

1121

79

545

161

1110

52

28

20

2050

1121

82

565

165

1138

48

31

25

2050

1121

83

572

166

1145

48

30

10

2150

1177

67

462

148

1020

63

21

15

2150

1177

74

510

156

1076

55

26

20

2150

1177

72

496

154

1062

59

26

25

2150

1177

69

476

149

1027

62

25

10

2250

1232

69

476

144

993

64

95

15

2250

1232

64

441

142

979

68

97

20

2250

1232

62

427

135

931

69

97

25

2250

1232

61

421

138

951

70

96

*5 分間保持 + 急速空冷
引張り試験結果は、2又はそれ以上の試験の平均
HRC= ロックウェル硬さ "C"スケール

R.T.(J)

HAYNES® 188 薄板の室温機械的特性に対する冷間加工と熱処理の影響

冷間加工率

熱処理* 温度

0.2% 耐力

極限引張り強さ

伸び

硬度

%

°F

°C

ksi

MPa

ksi

MPa

%

HR B/C

冷間加工なし

熱処理なし

67

462

137

945

54

98 HRB

10

熱処理なし

106

731

151

1041

45

32 HRC

20

熱処理なし

133

917

166

1145

28

37 HRC

30

熱処理なし

167

1151

195

1344

13

41 HRC

40

熱処理なし

177

1220

215

1482

10

44 HRC

10

1950

1066

91

627

149

1027

41

30 HRC

20

1950

1066

88

607

153

1055

41

28 HRC

30

1950

1066

84

579

158

1089

41

30 HRC

40

1950

1066

91

627

163

1124

40

31 HRC

10

2050

1121

65

448

143

986

50

22 HRC

20

2050

1121

71

490

149

1027

47

25 HRC

30

2050

1121

80

552

155

1069

44

28 HRC

40

2050

1121

87

600

159

1096

43

30 HRC

10

2150

1177

62

427

140

965

55

96 HRB

20

2150

1177

65

448

141

972

53

97 HRB

30

2150

1177

67

462

143

986

52

99 HRB

40

2150

1177

64

441

141

972

56

97 HRB

10

2250

1232

59

407

132

910

59

95 HRB

20

2250

1232

58

400

130

896

63

94 HRB

30

2250

1232

58

400

131

903

63

93 HRB

40

2250

1232

58

400

132

910

62

93 HRB

*5 分間保持 + 急速空冷
引張り試験結果は、2又はそれ以上の試験の平均
HRB= ロックウェル硬さ "B"スケール
HRC= ロックウェル硬さ "C"スケール

R.T. 188(J)

HAYNES® 230® 薄板の室温機械的特性に対する冷間加工と熱処理温度の影響

冷間加工率

熱処理* 温度

0.2% 耐力

極限引張り強さ

伸び

硬度

%

°F

°C

ksi

MPa

ksi

MPa

%

HR B/C

冷間加工なし

熱処理なし

62

427

128

883

47

95 HRB

10

熱処理なし

104

717

145

1000

32

28 HRC

20

熱処理なし

133

917

164

1131

17

35 HRC

30

熱処理なし

160

1103

188

1296

10

39 HRC

40

熱処理なし

172

1186

202

1393

8

40 HRC

50

熱処理なし

185

1276

215

1482

6

42 HRC

10

1950

1066

92

634

144

993

33

24 HRC

20

1950

1066

81

558

142

979

36

26 HRC

30

1950

1066

76

524

142

979

36

99 HRB

40

1950

1066

81

558

146

1007

32

23 HRC

50

1950

1066

86

593

148

1020

35

24 HRC

10

2050

1121

81

558

139

958

37

98 HRB

20

2050

1121

65

448

136

938

39

97 HRB

30

2050

1121

72

496

140

965

38

99 HRB

40

2050

1121

76

524

142

979

36

99 HRB

50

2050

1121

81

558

144

993

36

23 HRC

10

2150

1177

56

386

130

896

44

92 HRB

20

2150

1177

64

441

134

924

40

96 HRB

30

2150

1177

70

483

138

951

39

98 HRB

40

2150

1177

73

503

139

958

38

98 HRB

50

2150

1177

72

496

138

951

39

98 HRB

10

2250

1232

52

359

125

862

47

92 HRB

20

2250

1232

57

393

128

883

45

92 HRB

30

2250

1232

54

372

126

869

48

92 HRB

40

2250

1232

53

365

126

869

47

91 HRB

50

2250

1232

55

379

128

883

46

89 HRB

*5 分間保持 + 急速空冷
引張り試験結果は、2又はそれ以上の試験の平均
HRB= ロックウェル硬さ "B"スケール
HRC= ロックウェル硬さ "C"スケール

R.T. 230(J)

HAYNES® 625 薄板の室温機械的特性に対する冷間加工と熱処理温度の影響

冷間加工率

熱処理* 温度

0.2% 耐力

極限引張り強さ

伸び

硬度

%

°F

°C

ksi

MPa

ksi

MPa

%

HR B/C

冷間加工なし

熱処理なし

70

483

133

917

46

97 HRB

10

熱処理なし

113

779

151

1041

30

32 HRC

20

熱処理なし

140

965

169

1165

16

37 HRC

30

熱処理なし

162

1117

191

1317

11

40 HRC

40

熱処理なし

178

1227

209

1441

8

42 HRC

50

熱処理なし

184

1269

223

1538

5

45 HRC

10

1850

1010

63

434

134

924

46

NA

20

1850

1010

71

490

138

951

44

NA

30

1850

1010

78

538

141

972

44

NA

40

1850

1010

82

565

141

972

42

NA

50

1850

1010

82

565

141

972

42

NA

10

1950

1066

61

421

133

917

46

NA

20

1950

1066

71

490

137

945

45

NA

30

1950

1066

77

531

140

965

44

NA

40

1950

1066

83

572

142

979

42

NA

50

1950

1066

82

565

141

972

42

NA

10

2050

1121

58

400

128

883

50

NA

20

2050

1121

67

462

135

931

46

NA

30

2050

1121

58

400

127

876

52

NA

40

2050

1121

72

496

137

945

44

NA

50

2050

1121

61

421

130

896

50

NA

10

2150

1177

52

359

122

841

55

NA

20

2150

1177

54

372

124

855

55

NA

30

2150

1177

53

365

122

841

56

NA

40

2150

1177

52

359

122

841

55

NA

50

2150

1177

51

352

119

820

58

NA

*5 分間保持 + 急速空冷
引張り試験結果は、2又はそれ以上の試験の平均
NA=データなし
HRB= ロックウェル硬さ "B"スケール
HRC= ロックウェル硬さ "C"スケール

R.T. 625(J)

HAYNES® HR-120® 薄板の室温機械的特性に対する冷間加工と熱処理温度の影響

冷間加工率

熱処理* 温度

0.2% 耐力

極限引張り強さ

伸び

硬度

%

°F

°C

ksi

MPa

ksi

MPa

%

HR B/C

冷間加工なし

熱処理なし

60

414

113

779

39

93 HRB

10

熱処理なし

103

710

126

869

26

27 HRC

20

熱処理なし

129

889

144

993

11

32 HRC

30

熱処理なし

143

986

157

1082

6

34 HRC

40

熱処理なし

159

1096

179

1234

6

35 HRC

50

熱処理なし

166

1145

186

1282

5

36 HRC

10

1950

1066

52

359

109

752

38

89 HRB

20

1950

1066

55

379

111

765

38

92 HRB

30

1950

1066

60

414

115

793

38

93 HRB

40

1950

1066

65

448

117

807

37

93 HRB

50

1950

1066

67

462

118

814

34

93 HRB

10

2050

1121

49

338

108

745

47

88 HRB

20

2050

1121

53

365

117

807

41

90 HRB

30

2050

1121

55

379

112

772

40

91 HRB

40

2050

1121

58

400

114

786

37

91 HRB

50

2050

1121

59

407

114

786

37

89 HRB

10

2150

1177

49

338

109

752

43

86 HRB

20

2150

1177

50

345

109

752

42

87 HRB

30

2150

1177

51

352

110

758

43

88 HRB

40

2150

1177

50

345

111

765

38

86 HRB

50

2150

1177

50

345

110

758

39

82 HRB

10

2250

1232

46

317

106

731

46

84 HRB

20

2250

1232

44

303

104

717

47

80 HRB

30

2250

1232

44

303

103

710

48

80 HRB

40

2250

1232

44

303

104

717

45

81 HRB

50

2250

1232

44

303

104

717

43

83 HRB

*5 分間保持 + 急速空冷
引張り試験結果は、2又はそれ以上の試験の平均
HRB= ロックウェル硬さ "B"スケール
HRC= ロックウェル硬さ "C"スケール

R.T. HR120(J)

HASTELLOY® X 薄板の室温機械的特性に対する冷間加工と熱処理温度の影響

冷間加工率

熱処理* 温度

0.2% 耐力

極限引張り強さ

伸び

硬度

%

°F

°C

ksi

MPa

ksi

MPa

%

HR B/C

冷間加工なし

熱処理なし

57

393

114

786

46

89 HRB

10

熱処理なし

96

662

129

889

29

25 HRC

20

熱処理なし

122

841

147

1014

15

31 HRC

30

熱処理なし

142

979

169

1165

10

35 HRC

40

熱処理なし

159

1096

186

1282

8

37 HRC

50

熱処理なし

171

1179

200

1379

7

39 HRC

10

1850

1010

76

524

125

862

32

98 HRB

20

1850

1010

91

627

132

910

27

23 HRC

30

1850

1010

87

600

135

931

28

99 HRB

40

1850

1010

77

531

133

917

32

98 HRB

50

1850

1010

81

558

135

931

33

99 HRB

10

1950

1066

74

510

122

841

34

93 HRB

20

1950

1066

66

455

124

855

35

96 HRB

30

1950

1066

63

434

126

869

36

96 HRB

40

1950

1066

70

483

129

889

35

96 HRB

50

1950

1066

74

510

129

889

34

97 HRB

10

2050

1121

53

365

119

820

42

89 HRB

20

2050

1121

56

386

121

834

40

91 HRB

30

2050

1121

61

421

123

848

39

94 HRB

40

2050

1121

65

448

125

862

37

94 HRB

50

2050

1121

67

462

125

862

38

94 HRB

10

2150

1177

45

310

109

752

49

94 HRB

20

2150

1177

47

324

111

765

47

87 HRB

30

2150

1177

49

338

113

779

46

86 HRB

40

2150

1177

46

317

110

758

48

85 HRB

50

2150

1177

46

317

110

758

48

84 HRB

*5 分間保持 + 急速空冷
引張り試験結果は、2又はそれ以上の試験の平均
HRB= ロックウェル硬さ "B"スケール
HRC= ロックウェル硬さ "C"スケール

R.T. X(J)

時効硬化型合金に対する時効硬化処理

下記の合金に適用できます:
耐食合金
耐熱合金

合金

処理ステップ数

処理条件

C-22HS®

2

1300°F (704°C)で16時間保持後、1125°F (607°C)まで炉冷、

1125°F(607°C)で32時間保持後、空冷

242®

1

1200°F (649°C)で48 時間*保持後、空冷

244®

2

1400°F (760°C)で16時間保持後、1200°F (649°C)まで炉冷、

1200°F(649°C)で32時間保持後、空冷

263

1

1472°F (800°C)で8時間保持後、空冷

282

2

1850°F (1010°C)で2時間保持後、急速空冷または空冷、その後、 1450°F (788°C)で8時間保持後、空冷

718

2

325°F (718°C)で8時間保持後、1150°F (621°C)まで炉冷、

1150°F(621°C) で8時間保持後、空冷

R-41

1

1400°F (760°C)で16時間保持後、空冷

 

WASPALOY

 

3

1825°F (996°C)で2時間保持後、空冷、

その後、1550°F (843°C)で4時間保持後、空冷、

その後、1400°F (760°C)で16時間保持後、空冷

X-750

2

1350°F (732°C)で8時間保持後、1150°F (621°C)まで炉冷、

1150°F (621°C)で8時間保持後、空冷

*最小値

時効硬化可能な材料を硬化/強化するために、出発材料が溶体化処理された状態であると仮定して、通常、以下の処理が適用されます。これらの合金のいくつかに対しては、 意図する用途および必要な強度レベルにより、代替えの硬化/強化処理が可能です。 詳細は、Haynes International にお問い合わせください。

加熱および冷却速度

下記の合金に適用できます:
耐食合金
耐熱合金
耐摩耗・耐食合金

HAYNES® および HASTELLOY® 合金の加熱および冷却は、一般にできるだけ迅速に行う必要があります。これは、中間温度でのミクロ組織における第2相粒子(とりわけ、耐熱合金の場合には炭化物)の析出を最小にするためです。急速加熱は、また、冷間または熱感加工により蓄えられたエネルギを保存するため、アニーリング温度での再結晶化および/または結晶粒の成長にとって重要です。実際、加熱が遅い場合は、特に断面が薄い部品において、アニーリング温度における限られた時間しか与えられていなくても、望ましい結晶粒径よりも細かくなる可能性があります。

溶体化処理後の急速冷却は、特に、おおよそ1000°F〜1800°F(538°C〜982°C)の温度範囲で、ミクロ組織の結晶粒界において第2相の析出の析出を防ぐためにも重要です。実用的には、歪みが生じにくい場所では、水冷が好まれます。(時効硬化型の耐熱合金部品の場合は)時効硬化処理からの冷却は、通常、空気冷却によることに留意してください。

冷却速度が遅いことに対する個々の合金の感度は異なりますが、冷却速度が特性に及ぼす影響の例として、HAYNES®188 合金のクリープ寿命を冷却プロセスの関数として次の表に示しています。

HAYNES®188 薄板のクリープ寿命に対する冷却速度の影響

2150°F (1177°C)での溶体化処理後の冷却プロセス

1600°F/7 ksi (871°C/48 MPa) 試験に対する0.5%クリープ時間

水冷

148 h

空冷

97 h

1200°F (649°C)に達するまで炉冷、その後、空冷

48 h

保持時間

アニーリングに必要な温度での保持時間は、すべての冶金反応が均一にかつ部品全体にわたって完了することを保証するために必要な事柄によって支配されます。先に触れたように、保持時間に対する一般的なルールは断面の厚さに依存しますが、重量のある加工物および部品に対しては厚さ1インチあたり少なくとも30分で、重量がない加工物および部品に対しては(ピース全体が必要なアニール温度で均一になった後) 10〜30分です。極端に長い保持時間(一晩中など)は、合金のミクロ組織および特性を害するおそれがあるため推奨されません。

帯板またはワイヤの連続的なアニーリングの場合、通常は、その温度で数分保持するだけで十分です。

炉内での時間は、炉のタイプと容量、および加工物/部品の厚さと形状に依存します。加工物全体が必要なアニーリング温度に達したかどうかを判断するには、可能であれば、加工物に取り付けられた熱電対を使用して測定を行う必要があります。

保護雰囲気の使用

ほとんどの HAYNES® および HASTELLOY® 合金は、酸化環境中でアニールすることができますが、粘着性のある酸化スケールを形成するため、通常は次の工程の前に除去しなければなりません。スケール除去の詳細については、脱スケールと酸洗いのセクションを参照してください。

いくつかのHAYNES® および HASTELLOY® 合金はクロム含量が低く、中性または、わずかに還元雰囲気でのアニーリングが必要です。

ブライト仕上げ(酸化スケールなし)が必要な場合は、低露点水素のような保護雰囲気が必要です。アルゴンおよびヘリウムの雰囲気が使用されていますが、酸素または水蒸気汚染のため に、これらの代替ガスでは顕著な着色が起こる可能性があります。窒素または分解アンモニア中でのアニーリングは、通常、推奨されませんが、許容される場合があるかもしれません。

真空アニーリングは一般に許容されますが、真空圧力および温度に依存して、いくらかの着色が起こる場合もあります。強制ガス冷却に使用されるガスの選択は重要です:通常、ヘリウムが好まれ、(一部の合金に対しては)アルゴンと窒素が続いて好まれます。

熱処理設備の選択

ほとんどのタイプの工業炉は、HAYNES® および HASTELLOY® 合金の熱処理に適しています。しかしながら、誘導加熱は、温度の制御が不十分で均一な加熱が欠如しているため、通常は推奨されません。 トーチ、溶接装置、および類似物による加熱は認められません。熱処理中のあらゆるタイプの火炎の衝突は、避けなければなりません。

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