HAYNES® Waspaloy 合金
主な特徴
HAYNES® Waspaloy合金(UNS N07001)は、約1800℉(982℃)までの温度で非常に良好な強度を持った時効硬化型のニッケル基超合金です。この合金は、ガスタービンおよび航空宇宙用の鍛造及び加工部品用の鍛造材料として広く使用されています。その強度は、一般にHAYNES® R-41合金に匹敵し、1200-1300℉(649-704℃)を超える温度では718合金の強度よりも優れています。 Waspaloy合金は、アニールした状態では冷間成形することができ、1900℉(1038℃)以上の温度で熱間成形することもできます。溶接性は、重度に拘束された条件下ではひずみ時効割れを起こしやすいために幾分制限されます。この合金は、約1600℉(871℃)までの温度でガスタービンの燃焼環境に対して良好な耐性を示します。Waspaloy合金は、HAYNES® 282®合金が優れた加工性とクリープ強度を有していることにより、今では多くの用途でこの合金に置き換えられています。
*この合金に関して技術的なご質問がある場合は、当社の技術支援チームにご連絡ください。
標準組成
重量 % | |
ニッケル (Ni) | 58 Balance |
コバルト (Co) | 13.5 |
鉄 (Fe) | 2 max. |
クロム (Cr) | 19 |
モリブデン (Mo) | 4.3 |
アルミニウム (Al) | 1.5 |
チタン (Ti) | 3 |
炭素 (C) | 0.08 |
マンガン (Mn) | 0.1 max. |
ケイ素 (Si) | 0.15 max. |
ホウ素 (B) | 0.006 |
ジルコニウム (Zr) | 0.05 |
熱処理
HAYNES® Waspaloy 鍛造合金は、特に指定されない限り、溶体化処理した状態で提供されます。部品加工した後、この合金は通常、最適な特性にするために 1950~2000℃(1066~1093℃)で断面厚さに見合った時間保持して再溶体化処理され、急冷又は水冷されます。溶体化処理に続いて、ミクロ組織を最適化して時効硬化させるために、この合金は3-ステップの時効硬化処理を施されます。第1ステップは1825℉(996℃)で2時間保持して空冷します。第2ステップは1550℉(843℃)で4時間保持して空冷します。最終ステップは1400℉(760℃)で16時間保持して空冷します。
耐酸化性
静的酸化試験
周囲環境 : 空気流
試 験 時 間 : 1,008 h
試験サイクル数 : 6
サイクル時間 : 168 h
温度 : 1600, 1700, 1800°F (871, 927, 982°C)
メタルロス = (A-B)/2
平均内部酸化深さ = C
最大内部酸化深さ = D
平均酸化層厚さ = メタルロス + 平均内部酸化深さ
最大酸化層厚さ = メタル口ス + 最大内部酸化深さ
空気流中での耐酸化性比較(1,008時間)
合金 | 1600°F (871°C) | 1700°F (927°C) | 1800°F (982°C) | |||||||||
メタルロス | 平均酸化層厚さ | メタルロス | 平均酸化層厚さ | メタルロス | 平均酸化層厚さ | |||||||
mils | μm | mils | μm | mils | μm | mils | μm | mils | μm | mils | μm | |
263 | 0.1 | 3 | 0.4 | 10 | 0.2 | 5 | 0.7 | 18 | 0.9 | 23 | 5.0 | 127 |
282® | 0.2 | 5 | 0.6 | 15 | 0.1 | 3 | 1.1 | 28 | 0.2 | 5 | 1.8 | 46 |
R‐41 | 0.2 | 5 | 0.8 | 20 | 0.2 | 5 | 1.5 | 38 | 0.2 | 5 | 2.9 | 74 |
Waspaloy | 0.3 | 8 | 1.4 | 36 | 0.3 | 8 | 3.4 | 86 | 0.7 | 18 | 5.0 | 127 |
動的酸化試験(バーナーリグ試験)
バーナーリグ試験では、0.375 in x 2.5 in x 特定厚さ (9.5mm x 64mm x 特定厚さ) の複数の試料を回転する保持装置に取付け、燃料油 (No. 1燃料油:2、No. 2燃料油:1の混合油)を約50:1の空燃比で燃焼させてできる燃焼ガス中に曝します。燃焼ガスの流速は、マッハ数が約0.3です。試料は30分毎に自動的に燃焼ガス流から取り出され、ファンで 500°F (260°C) 以下に冷却された後、燃焼ガス流中に戻されます。
合金 | 1600°F (871°C), 1000時間, 30分サイクル | 1800°F (982°C), 1000時間, 30分サイクル | ||||||
メタルロス | 平均酸化層厚さ | メタルロス | 平均酸化層厚さ | |||||
mils | μm | mils | μm | mils | μm | mils | μm | |
263 | 1.4 | 36 | 4.0 | 102 | 12.5 | 318 | 16.1 | 409 |
282® | 1.8 | 46 | 4.2 | 107 | 8.0 | 203 | 13.0 | 330 |
Waspaloy | 1.9 | 48 | 4.3 | 109 | 9.5 | 241 | 13.6 | 345 |
R‐41 | 1.2 | 30 | 4.4 | 112 | 5.8 | 147 | 12.1 | 307 |
典型的な引張特性
HAYNES® Waspaloy alloy Typical Tensile Properties 典型的な引張特性
試験温度 | 0.2% 耐力 | 極限引張強度 | 伸び | |||
°F | °C | ksi | MPa | ksi | MPa | % |
RT | RT | 130.4 | 899 | 189.2 | 1304 | 24.5 |
400 | 204 | 118.9* | 820* | 183.2* | 1263* | 24.4* |
800 | 427 | 120.4* | 830* | 171.6* | 1183* | 22.6* |
1000 | 538 | 117.8 | 812 | 170.4 | 1175 | 22.0 |
1200 | 649 | 113.8 | 784 | 164.9 | 1137 | 31.9 |
1400 | 760 | 102.4 | 706 | 119.2 | 822 | 32.8 |
1500 | 816 | 75.0 | 517 | 91.9 | 633 | 39.7 |
1600 | 871 | 51.8 | 357 | 66.2 | 456 | 48.0 |
1700 | 927 | 30.5 | 210 | 43.1 | 297 | 57.7 |
1800 | 982 | 19.2 | 132 | 25.2 | 174 | 57.8 |
2000 | 1093 | 4.5* | 31* | 7.4* | 51* | 135.5* |
* 限られたデータ
試料は、1825℉ (995℃)/2 Hr./AC + 1550℉ (845℃)/4 Hr./AC + 1400℉ (760℃)/16 Hr./AC の条件で時効硬化処理。
熱安定性
HAYNES® Waspaloy alloy Thermal Stability 熱安定性
条件 | 試験温度 | 0.2% 耐力 | 極限引張強度 | 伸び | |||
°F | °C | ksi | MPa | ksi | MPa | % | |
溶体化処理 | RT | RT | 64.3 | 443 | 128.8 | 888 | 50.1 |
時効処理* | RT | RT | 129.4 | 892 | 189.9 | 1309 | 24.9 |
1200 | 649 | 114 | 786 | 166.1 | 1145 | 31.8 | |
1400 | 760 | 103.7 | 715 | 119.6 | 825 | 34.5 | |
1500 | 816 | 75.9 | 523 | 92.1 | 635 | 40.6 | |
1600 | 871 | 52.6 | 363 | 66.9 | 461 | 45.7 | |
時 効 処 理 * + 1200℉(649℃)/8000h | RT | RT | 137.8 | 950 | 197 | 1358 | 21.8 |
1200 | 649 | 120.7 | 832 | 171.3 | 1181 | 29.7 | |
時 効 処 理 * + 1400℉(760℃)/8000h | RT | RT | 115.2 | 794 | 178.2 | 1229 | 19 |
1400 | 760 | 80.2 | 553 | 110.3 | 760 | 32.1 | |
時 効 処 理 * + 1500℉(816℃)/8000h | RT | RT | 93.2 | 643 | 160.4 | 1106 | 22.2 |
1500 | 816 | 51.1 | 352 | 79.9 | 551 | 31.3 | |
時 効 処 理 * + 1600℉(871℃)/8000h | RT | RT | 66 | 455 | 115.7 | 798 | 13 |
1600 | 871 | 30.5 | 210 | 49.9 | 344 | 29.2 |
* 試料は、1825℉ (995℃)/2 Hr./AC + 1550℉ (845℃)/4 Hr./AC + 1400℉ (760℃)/16 Hr./AC の条件で時効硬化処理。
クリープおよびストレス-ラプチャー強度
時効硬化処理した* HAYNES® Waspaloy 薄板
HAYNES® Waspaloy alloy Creep and Stress-Rupture Strength HAYNES® Waspaloy Sheet, Age Hardened* クリープおよびストレス-ラプチャー強度
温度 | クリープ | 下記時間内に規定のクリープが生じるおおよその初期応力: | ||||
100h | 1000h | |||||
°F | °C | % | ksi | MPa | ksi | MPa |
1200 | 649 | 1 | 81 | 558 | 67 | 462 |
R | 92 | 634 | 80 | 552 | ||
1300 | 704 | 1 | 63 | 434 | 46 | 317 |
517 | 57 | 393 | 57 | 393 | ||
1400 | 760 | 1 | 41 | 283 | 28 | 193 |
365 | 35 | 241 | 35 | 241 | ||
1500 | 816 | 1 | 25 | 172 | 16 | 110 |
221 | 20 | 138 | 20 | 138 | ||
1600 | 871 | 1 | 15 | 103 | 7.0 | 48 |
131 | 10 | 69 | 10 | 69 | ||
1700 | 927 | 1 | 6.4 | 44 | 3.0 | 21 |
69 | 4.8 | 33 | 4.8 | 33 |
*試料は次の条件で時効硬化処理:1825℉ (996℃)/2 Hr./AC + 1550℉ (843℃)/4 Hr./AC + 1400℉ (760℃)/16 Hr./AC
物理的特性
物理的特性 | 英国単位 | メートル単位 | ||
密度 | RT |
0.296 lb/in3 |
RT |
8.20 g/cm3 |
溶融温度 | 2425-2475°F | - | 1330-1360°C | - |
熱伝導率 | 400°F |
88 Btu-in/ft2-hr-°F |
200°C | 12.6 W/m-°C |
800°F |
112 Btu-in/ft2-hr-°F |
400°C | 15.7 W/m-°C | |
1000°F |
125 Btu-in/ft2-hr-°F |
600°C | 19.1 W/m-°C | |
1200°F |
139 Btu-in/ft2-hr-°F |
700°C | 20.9 W/m-°C | |
1400°F |
152 Btu-in/ft2-hr-°F |
800°C | 22.7 W/m-°C | |
1600°F |
167 Btu-in/ft2-hr-°F |
900°C | 24.5 W/m-°C | |
平均熱膨張係数 | 70-800°F | 7.6 µin/in -°F | 20-500°C |
13.9 x 10-6m/m·°C |
70-1000°F | 7.8 µin/in -°F | 20-600°C |
14.3 x 10-6m/m·°C |
|
70-1200°F | 8.1 µin/in -°F | 20-700°C |
14.8 x 10-6m/m·°C |
|
70-1400°F | 8.4 µin/in -°F | 20-800°C |
15.4 x 10-6m/m·°C |
|
70-1600°F | 8.9 µin/in -°F | 20-900°C |
16.4 x 10-6m/m·°C |
|
70-1800°F | 9.7 µin/in -°F | 20-1000°C |
17.8 x 10-6m/m·°C |
|
動弾性率 | 70°F |
30.9 x 106 psi |
20°C | 213 GPa |
400°F |
29.5 x 106 psi |
200°C | 204 GPa | |
800°F |
27.7 x 106 psi |
400°C | 192 GPa | |
1000°F |
26.7 x 106 psi |
600°C | 180 GPa | |
1200°F |
25.6 x 106 psi |
700°C | 172 GPa | |
1400°F |
24.3 x 106 psi |
800°C | 164 GPa | |
1600°F |
22.9 x 106 psi |
900°C | 155 GPa | |
1800°F |
21.1 x 106 psi |
1000°C | 146 GPa |
RT= 室温
低サイクル疲労
加工
溶体化処理時の室温硬度
形態 | 硬度 | 典型的な ASTM 結晶粒サイズ | ||||
薄板 | 93 HRBW | 5-6.5 | ||||
厚板 | 29 HRC | 5.5 – 6.5 | ||||
試験した全ての試料は溶体化処理済
HRB = ロックウェル硬さ “B”
HRC = ロックウェル硬さ “C”
溶体化処理した Waspaloy の室温引張特性
形態 | 試験温度 | 0.2% 耐力 | 極限引張強度 | 伸び | |||
°F | °C | ksi | MPa | ksi | MPa | % | |
薄板 | RT | RT | 60.8 | 419 | 131.9 | 909 | 52.2 |
厚板 | RT | RT | 87.6 | 604 | 154.7 | 1067 | 42.3 |
溶接
HAYNES® Waspaloy 合金の溶接については、”溶接および加工”のパンフレットに記載されている”溶接および接合のガイドライン ”をご覧ください。これらのガイドラインに加えて、Waspaloy 合金の溶接時には、追加で考慮すべき事項がいくつかあります。
HAYNES® Waspaloy 合金は析出強化型の合金で、適切な特性を引き出すには溶接後の熱処理 (PWHT) が必要です。Waspaloy 合金に対する溶接後熱処理は、二つの部分から成ります: 溶体化処理と、それに続く 3ーステップの時効処理です。詳細は、本パンフレットの”熱処理”のセクションをご覧ください。PWHTの間、ガンマプライム相 (Ni3Al,Ti) が析出し、合金はわずかに容積収縮します。これは、一般に溶体化処理温度まで加熱すると発生するひずみ時効割れを起こしやすくします。ひずみ時効割れを防ぐためには、溶体化処理温度までの加熱速度は、使用する炉の能力の範囲内でできるだけ速くすべきです。
Waspaloy 合金自体の溶接には、合致する組成の溶加金属を使用することを推奨します。Waspaloy 合金と他の合金との溶接に推奨できる溶加金属については、”Haynes Welding SmartGuide”をご利用いただくか、さらなるガイダンスについては、Haynes International にお尋ねください。
適合規格および基準
規格
HAYNES® Waspaloy 合金 (N07001) | |
薄板、厚板および帯板 | AMS 5544 |
ビレット、ロッドおよびバー | AMS 5704AMS 5706AMS 5707SB 637/B 637 |
被覆アーク溶接棒 | - |
裸溶接棒およびワイヤ | AMS 5828 |
継ぎ目なしパイプおよびチューブ | - |
溶接パイプおよびチューブ | - |
継手類 | - |
鍛造材 | AMS 5704AMS 5706AMS 5707SB 637/ B637 |
DIN | - |
その他 | - |
基準
HAYNES® Waspaloy 合金 (N07001) | |
MMPDS | 6.3.8 |
免責事項
Haynes Internationalは、本パンフレットに記載されているデータの精度・正確性を保証するために妥当な努力を払っておりますが、データの精度、正確性、あるいは信頼性について、いかなる表明も保証もいたしません。すべてのデータは一般的な情報のみであり、設計上のアドバイスを提供するものではありません。ここに開示されている合金特性は、主にHaynes International、Inc.によって行われた作業に基づいており、場合によっては公開文献の情報によって補足されているため、そのような試験の結果のみを示すものであり、保証最大値または最小値と考えてはなりません。実際の使用条件で特定の合金を試験して特定の目的に対する適合性を判断するのはユーザーの責任です。
特定の製品に含まれる特定の元素濃度とその潜在的な健康への影響については、Haynes International、Inc.が提供する安全データシートを参照してください。特記のない限り、すべての商標はHaynes International、Inc.が所有しています。