本發明專利技術提供能夠抑制高溫裂紋的Ni基合金大型部件以及使用Ni基合金大型部件的Ni基合金焊接構造物和其制造方法。對于在基材具有碳化物的帶狀偏析的Ni基合金大型部件，通過依靠摩擦攪拌處理法的處理和固溶處理在焊接坡口面形成均質的改性層（區域A），以使焊接的焊透深度比改性層的厚度淺的方式進行焊接，制造Ni基合金的焊接構造物。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及。
技術介紹
為了獲得高效率蒸汽渦輪，例如像專利文獻I所 記載的那樣，研究了在渦輪轉子、鍋爐配管等中適用Ni基合金。適用了 Ni基合金的渦輪轉子或鍋爐配管通過在Ni基合金大型鍛造材料(Ni基合金大型部件)上實施TIG (Tungsten Inert Gas ;鶴極気弧焊)焊接或是MIG (Metal InertGas ;熔化極惰性氣體保護焊)焊接來進行制造。Ni基合金大型鍛造材料一般按以下順序進行制造。即，(I)真空熔化、(2)電渣再熔化或是真空電弧再熔化、(3)分塊鍛造、(4)精加工、以及(5)熱處理的順序。先行技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2011-052308號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題根據本專利技術者的研究，在使用Ni基合金大型鍛造材料(大型熔化鍛造材料)的模型試驗中，判明出發生未曾在使用了小型熔化鍛造材料的預備研究中發生過的高溫裂紋。因此，本專利技術的目的在于提供能夠抑制高溫裂紋的。用于解決課題的手段本專利技術為了達成上述目的，在構成Ni基合金的焊接構造物的Ni基合金大型部件的焊接面上，形成有實施了依靠摩擦攪拌處理法(Friction Stir Processing ;FSP,以下記作FSP處理)的處理和固溶處理的改性層。專利技術的效果根據本專利技術，可以提供能夠抑制高溫裂紋的。附圖說明圖I-A是以往的Ni基合金大型部件的表面的光學顯微鏡觀察結果的素描圖。圖I-B是以往的Ni基合金大型部件的表面的光學顯微鏡觀察結果的素描圖(圖I-A的放大圖)。圖2-A是本專利技術所涉及的Ni基合金大型鍛造材料的平面以及側面的示意圖。圖2-B是圖2-A中X部分的放大圖。圖3-A是本專利技術所涉及的焊接Ni基合金大型部件而制得的Ni基合金大型焊接構造物的平面以及側面的示意圖。圖3-B是圖3-A中Y部分的放大圖。 圖4是使用本專利技術所涉及的Ni基合金大型部件制得的渦輪轉子的剖面示意圖。具體實施例方式以下，參照附圖對本專利技術所涉及的實施方式進行詳細說明。然而，本專利技術并不限定于此處所列舉的實施方式。首先，對達成本專利技術的原委進行說明。本專利技術者對Ni基合金大型部件的高溫裂紋的原因進行了調查以及研究。其結果發現，高溫裂紋起因于Ni基合金大型鍛造材料制造時的帶狀碳化物偏析層的出現以及高溫延展性的降低。并且，進而發現，通過對Ni基合金大型鍛造材料的焊接剖面進行FSP處理，接著進行固溶處理，由此能夠使該帶狀碳化物偏析層消失。本專利技術正是基于這樣的發現。下面就這些發現進行詳細敘述。Ni基合金大型部件的高溫裂紋的主要原因被認為是帶狀碳化物偏析層。Ni基合金錠塊的熔化前的重量由于提高制造效率而超過6噸。在這樣的大型的錠塊的熔化、凝固時，出現微觀偏析，在鍛造后也有殘留。即，由于微觀偏析，C (碳)以及Mo(鑰)在作為最終凝固部的枝晶交界部偏析，碳化物密集在該部分。該碳化物的密集區域通過鍛造而被拉長，形成碳化物在鍛造方向排列的帶狀組織(多個帶狀的碳化物偏析層的集合)。帶狀的碳化物偏析層由于熔點低，所以，在焊接時發生局部熔融，以其作為基點產生高溫裂紋。另外，鍛造材料的組織成為帶狀的碳化物偏析層的結晶粒小、帶狀的碳化物偏析層以外的部分的結晶粒大的混粒組織，給機械方面性質帶來不良影響。另外，作為Ni基合金大型部件的高溫裂紋的其他原因，認為是高溫延展性的降低。當在高溫下進行鍛造、熱處理時，結晶粒度變大，高溫延展性降低。若高溫延展性降低，則會因鍛造材料的溫度下降時的收縮而產生高溫裂紋。為了降低上述的兩個高溫裂紋的原因，在本專利技術中，對Ni基合金大型部件的焊接面實施依靠FSP處理法的處理和固溶處理，形成均質的改性層。在制造渦輪轉子的軸、鍋爐的配管等的情況下，Ni基合金通過鍛造而被拉長。帶狀組織形成在因鍛造被拉長的方向(長度方向)上。本專利技術者認為，為了瓦解形成于該長度方向的帶狀組織，從與長度方向垂直的方向施加沖擊是有效的。首先，通過噴丸硬化或錘擊來施加沖擊，進行固溶處理。但是，雖然通過這些方法導入了應變，能夠在固溶處理后進行再結晶，但卻無法瓦解帶組織。這被認為是由于，通過這些方法并未在與長度方向垂直的方向攪拌組織。于是，當對Ni基合金鍛造材料的焊接面整體進行FSP處理、進行固溶處理時，實現了對帶狀組織的瓦解。進而，可知的是，在進行FSP處理的情況下，再結晶后的組織是微細(結晶粒度(根據JIS G 0551進行測定)為2以上)且均勻的，高溫延展性變高。進行FSP處理的裝置沒有特別限定，可以使用市面出售的裝置。旋轉工具優選使用具有高溫耐摩耗性的工具。具體來講，可以適當使用WRe (鎢錸)合金制的工具。FSP處理是對Ni基合金鍛造材料的焊接面整體進行的。FSP處理的壓入深度優選為2mm以上，更優選的是2 3mm。焊接鍛造材時的焊透深度一般為Imm左右，但若進行FSP處理的深度為1_，則細粒化的組織的部位全部都在焊接時熔融，無法獲得高的高溫延展性。另外，若進行FSP處理的深度超過3mm，則會增大旋轉工具的摩耗以及處理時間。在進行完FSP處理之后，進行固溶處理。這是為了使由FSP處理攪拌了的組織再結晶化而進行的。固溶處理的條件優選以再結晶后的結晶粒度為2 5的條件進行。這是因為，若結晶粒度不足2，則無法獲得充分的高溫延展性，而若大于5，則蠕變強度會降低。固溶處理的條件優選的是，具體為在950 1200°C下進行I 24個小時。·將進行了 FSP處理以及固溶處理的大型部件的經過處理的面彼此焊接，制造大型焊接構造物。焊接方法沒有特別限定，例如可以進行TIG焊接等的坡口焊接。本專利技術在適用于具有混粒組織(例如枝晶部的結晶粒度小于I、枝晶交界部的結晶粒度大于3)和碳化物偏析層呈帶狀相連的帶狀組織的大型Ni基合金鍛造材料的情況下，可以獲得特別顯著的效果。另外，本專利技術也同樣能夠適用于因凝固偏析在基材發生碳化物的帶狀偏析的大型鑄造件，可獲得大的效果。實施例以下，基于實施例對本專利技術進行更為詳細的說明，但本專利技術并不限定于此。另外，在下述內容中，試樣A C以及Dl為比較例，試樣D2 D4為本專利技術所涉及的實施例。關于表I所示的化學成分的Ni基合金，通過真空熔化以及電渣再熔化法，制作大約6噸的鋼塊，通過熱鍛造制作大約4噸的鋼坯。通過進一步對該鋼坯進行熱加工，制作直徑750mm、壁厚40mm的配管。配管按每300mm進行切斷，形成14根配管。配管在1160°C下實施固溶之后,進行空冷而形成為試樣(基材)。表I表I試樣的化學成分(mass%)Ni I Co I Mo I Cr I W I Al I Ti I Nb I CB剩余 I 15 I 9 22 I 0.01 1.2 I 0.6 O. I 0.09 0.01在圖I-A以及I-B中表不試樣的Ni基合金大型鍛造材料的表面的光學顯微鏡觀察結果的素描圖。圖I-B是圖I-A的放大圖。在試樣中，觀察到了碳化物密集的區域連成帶狀的帶狀組織。在碳化物密集的區域中，結晶粒度為3. 0，在不密集的區域中，結晶粒度為0，成為混粒組織。接著，通過TIG焊接來接合兩根該配管而形成試樣A。焊接金屬是表I所示的成分，是與基材相同的成分。作為由光學顯微鏡觀察試樣A的表面組織的結果,與試樣同樣，在碳化物的密集區域產生了高溫裂紋。這是由于，碳在該部分偏析，熔點在局部本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種Ni基合金大型部件，該Ni基合金大型部件構成Ni基合金的焊接構造物，其特征在于，所述Ni基合金大型部件在基材具有碳化物的帶狀偏析，通過依靠摩擦攪拌處理法的處理和固溶處理在焊接坡口面形成有改性層。
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：今野晉也，鴨志田宏紀，平野聰，樸勝煥，吉田武彥，
申請(專利權)人：株式會社日立制作所，
類型：發明
國別省市：
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