本發明專利技術涉及耐熱合金部件及其制造方法、耐熱合金部件的修補方法,提供維持蠕變強度，同時改善疲勞特性的耐熱合金部件。本發明專利技術的耐熱合金部件的特征為，在部件表面具有晶粒比部件內部微細的再結晶組織層。再結晶組織層是在部件表面通過摩擦攪拌法賦予加工變形而形成攪拌層，且對該攪拌層實施再結晶熱處理使之再結晶化而形成的。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及使用耐熱合金的耐熱合金部件。
技術介紹
例如，在制造汽輪機的罩體等大型澆鑄件吋，因尺寸大而難以進行非常有效的冷卻，在高溫保持的時間長，即冷卻速度小，由此，特別是厚壁部的晶粒變大。晶粒變得粗大，會有組織性的蠕變特性(蠕變變形速度)優異的傾向，但反過來擔心疲勞特性的降低。例如，汽輪機的罩體使用澆鑄材，認為在制造非常大型(10噸級)的澆鑄件時，厚度也達數IOmm 數100mm。在這樣的壁厚的部位,冷卻速度大幅降低,具有晶粒變粗大的 傾向。另外，對于罩體而言，在連接上半部、下半部的螺栓緊固的部分，壁厚變得最厚，同時在螺栓孔的深處，容易因疲勞而發生裂紋。另外，汽輪機的閥門也使用澆鑄材，相當大型的(數噸以上)部件有很多，可以預料同樣的情況。另外，例如在燃氣輪機的燃燒器耐火層中，由于起動停止，會產生大量微細裂紋。這是因為交替反復高溫和低溫的熱循環而產生熱應力，對材料負載有低周期疲勞。當然，這些部位為暴露在高溫的蒸氣或燃燒氣體中的部位，由于需要高溫強度，因此，作為材料，要求耐熱性(高溫強度)。從該觀點考慮，如汽輪機的罩體的例子那樣晶粒大的情況，有助于高溫的蠕變強度的提高、蠕變變形速度的降低。但是，對于疲勞特性而言，晶粒粗大時，疲勞特性降低。另外，如燃氣輪機那樣，起動及/或停止多吋，由于長時間的使用，表面有可能產生及/或發展疲勞裂紋。作為改善疲勞特性的方法之一，從目前看，已知有使材料的晶粒微細的方法(專利文獻I)。在專利文獻I中，對于Al澆鑄件，為了改善疲勞特性，通過摩擦攪拌程序進行表面改性。但是，在Al合金中，高溫強度缺乏，如火力發電廠的高溫部采用的高溫材料那樣的高的蠕變特性不理想。另外，由于疲勞而在部件上產生裂紋的情況下，目前為止是進行焊接修補，但在焊接修補時有可能產生焊接裂紋等，擔心還要增加修補エ序。另外，在耐熱合金部件為鍛造材料的情況下，在焊接部，與基材相比，在熱影響部及焊接金屬部強度有可能降低等，擔心疲勞強度比基材更降低。晶粒的微細化在例如鐵素體鋼中，也可以通過熱處理來進行，但是，在奧氏體鋼或Ni基合金中，不能進行熱處理的微細化。另外，對于大型件及復雜形狀件而言，有鍛造設備的能力的制約，晶粒的微細化困難。近些年，要求火力發電廠的高溫化，但是，伴隨著高溫化，正在提倡高溫部件使用奧氏體鋼或Ni基合金。但是，在這些高溫部件中，在制造如火力發電廠的高溫零件那樣的要求耐熱性的大型構造部件，或者進行裂紋等的修補的情況下，擔心疲勞特性降低，大型構造部件的可靠性降低成為問題。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利3229556號公報
技術實現思路
專利技術要解決的課題本專利技術的目的在于，提供耐熱合金部件及其制造方法，對于晶粒容易粗大的大型的耐熱合金部件，維持蠕變強度，同時改善疲勞特性(裂紋產生的抑制、發展的抑制)。另外，本專利技術的另一目的是提供耐熱合金部件的修補方法，防止在耐熱合金部件的部件表面產生的裂紋的修補導致的疲勞特性的降低。用于解決課題的手段本專利技術提供耐熱合金部件，其特征為，在部件表面具有晶粒比部件內部微細的再 結晶組織層。專利技術效果根據本專利技術，在部件表面具有晶粒比部件內部微細的再結晶組織層，因此，能夠抑制疲勞裂紋的產生及/或發展。而且，部件內部具有晶粒比部件表面大的結晶組織，因此，組織的蠕變強度優異。因此，能夠提供維持高的蠕變強度，同時疲勞特性提高、可靠性提高的耐熱合金部件。另外，所述之外的課題、構成及效果，通過以下的實施方式的說明能夠明確。附圖說明圖I是表示本專利技術涉及的大型鋳造耐熱合金的一例的斷面示意圖；圖2是摩擦攪拌程序的示意圖；圖3是表示實施例2的結果的圖。具體實施例方式本專利技術人對極其先進的臨界壓煤炭火力發電廠的汽輪機的罩體，使用Ni基材即IN625材料，試制了大型的澆鑄件。觀察斷面后可知，晶粒直徑很大，最大為70mm程度的大小。從其附近采取試驗片，實施低周疲勞試驗，結果可知，偏差較大，作為汽輪機用材料，可靠性低。材料的疲勞裂紋，特別是只要在內部沒有夾雜物，就會從材料表面導入。S卩，在從材料表面導入的裂紋遍及壁厚整體且晶粒粗大時，在早期已向材料內部傳播，其結果是，擔心疲勞特性的降低及偏差的發生。實際上，在相同條件下實施數次低周疲勞試驗后，結果以斷裂次數計，可看到最大I位數程度的偏差。但是，晶粒大時，組織的蠕變強度變高，蠕變變形速度變慢，作為耐熱材料，需要維持蠕變特性，同時使疲勞特性提高。于是，研究了用任意的方法，將成為裂紋的起點的材料的表面組織設定為微細組織，抑制疲勞裂紋的產生，按摩擦攪拌程序(以下、設定為FSP)試行。這種方法是將旋轉的工具推壓在材料上，用旋轉的工具對材料的表面攪拌，使之塑性流動，向材料導入變形(加エ變形)的方法。通過該方法，向材料表面導入了大量的變形(錯位)。之后，為了進行再結晶，在1050°C實施2小時的熱處理。其結果，確認在由FSP攪拌的層中，成為數十ym的細的晶粒。圖I是本專利技術的大型鋳造耐熱部件的斷面組織的示意圖。大型鋳造耐熱部件3的部件內部，呈現具有粗大的晶粒的組織(粗大組織層2)，組織的蠕變強度、蠕變變形速度優異。對部件表面，通過如前述的FSP和之后的再結晶熱處理，相對于部件內部，呈現具有十分微細的晶粒的再結晶組織(再結晶組織層I)。下面，對本專利技術涉及的實施方式詳細地進行說明。但是，本專利技術不限于在此所舉例的實施方式，在未變更宗_的范圍內，可進行適當的組合及改良。本專利技術的耐熱合金部件是用于火力發電廠的高溫部件的Ni基部件，該部件內部為具有大的晶粒的組織，且部件表面具有微細的晶粒。即，在部件表面具有晶粒比部件內部微細的再結晶組織層。部件表面的晶粒的大小，優選平均粒徑為100 μ m以下，優選I μ m以上。只要部件內部的晶粒的大小比部件表面的晶粒的大小更大，就沒有特別的規定，但是，越是粗大的晶 粒，例如具有平均粒徑為1_以上的晶粒，通過本專利技術所得到的效果越大，越可有效地改善疲勞特性，提高可靠性。另外,部件表面的再結晶組織層的厚度,優選從部件表面起Imm以上5_以下。作為形成這種組織形態的制法，通過摩擦攪拌法對部件表面賦予加工變形，之后，實施再結晶熱處理。下面，對本專利技術的大型鋳造耐熱部件詳細地進行說明。(材料)本專利技術涉及的材料，使用作為火力發電廠的高溫部件所用的材料。具體而言，使用以鐵(Fe)為基礎的材料(鐵素體鋼，奧氏體鋼等)。另外，在近年的以燃煤火力發電廠的高效化為目標的開發中，對于以鎳(Ni)為基礎的材料，也可以適當使用。但是，在鐵素體鋼中，通過熱處理也可進行組織微細化，在本專利技術中，這種處理困難，在使用了奧氏體鋼及Ni基材料的情況下更有效。作為適用部件，例如，對于晶粒常變粗大的大型的鋳造部件(例如，汽輪機的罩體及閥門)、熱疲勞環境嚴酷的燃氣輪機的燃燒器耐火層中長時間運轉后，會產生微細疲勞裂紋的部件等中，可有效地使用，但沒有特別的限定。奧氏體鋼或Ni基材的鑄造零件越大型，鑄造時的冷卻速度越變慢，晶粒越變大，例如，一個晶粒的大小為數十mm程度。另外，對于燃氣輪機的燃燒器耐火層等，為鍛造材料，且比鑄造零件晶粒小。但是，通過長時間的實機使用，由于熱疲勞等而產生微細疲勞裂紋。裂紋的深度只要不足摩擦攪拌程序的工具的深度，就可實施本專利技術的修補。對于材料而言，為如前述那樣在火力發本文檔來自技高網...
【技術保護點】
耐熱合金部件，其特征在于，在部件表面具有晶粒比部件內部微細的再結晶組織層。
【技術特征摘要】
2011.06.21 JP 2011-136874;2011.10.31 JP 2011-23941.耐熱合金部件，其特征在于，在部件表面具有晶粒比部件內部微細的再結晶組織層。2.如權利要求I所述的耐熱合金部件，其特征在于，所述再結晶組織層是在所述部件表面通過摩擦攪拌法賦予加工變形來形成攪拌層、對該攪拌層實施再結晶熱處理使之再結晶化而形成的。3.如權利要求I或2所述的耐熱合金部件，其特征在于，所述再結晶組織層設于所述部件表面中的預測疲勞損傷的部位。4.如權利要求I 3中任一項所述的耐熱合金部件，其特征在于，所述再結晶組織層設于所述部件表面中的相比周圍作用極大的力的部位。5.如權利要求I 4中任一項所述的耐熱合金部件，其特征在于，所述再結晶組織層的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鴨志田宏紀，今野晉也，吉田武彥，樸勝煥，
申請(專利權)人：株式會社日立制作所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。