高温合金鍛造品
2016年、当社は、ニアネットシェイプ成形、短いプロセスフロー、低コスト向けに設計された、高温合金母合金用のVIM(真空誘導溶解)生産ラインの建設に投資しました。容量500kg、300kg、50kgの真空誘導炉を備えています。少量溶解室と横型炉構造により最適な作動真空度制御を実現。三相電磁撹拌システムにより、溶融池の安定した撹拌が保証され、ほぼ一定の溶融温度を維持しながら、添加元素を上から下まで均一に溶解できます。
各溶融物の圧力と温度を正確に制御することで、プロセスのばらつきを低減し、元素の安定した分布を確保し、揮発性元素の含有量を非常に狭い範囲内に保ちます。さらに、VIM 炉によってもたらされる大きな溶融表面積 (浴 D/H > 1) により、材料の効果的な脱ガスが促進されます。
製品の品質を監視するために、ドイツの SPECTROMAXx 直読式分光計を導入しました。これにより、合金組成のオンライン分析に加え、有害元素と窒素含有量のモニタリングが可能になり、マスター合金の品質を確保できます。
当社には機械特性試験室も備えており、材料の高温応力破断特性、高引張特性、室温引張特性を効率的に試験することができます。
生産システム全体は 2017 年 3 月までに完全に稼働し、産業規模のバッチ生産能力を達成しました。当社はISO9001品質マネジメントシステムの認証を取得しており、高温用合金母合金の年間生産能力は約5,000トンです。すべての製品は国立鉄鋼分析センターによってテストされており、技術仕様は対応する冶金業界標準 YB/T 5248-93 に準拠しています。
従来の調製プロセスと比較して、当社の VIM プロセスで製造された高温合金母合金は、高い冶金品質や低い介在物含有量などの利点を備えています。
高温マスター合金の従来の金型鋳造プロセスの概略図
「超合金」としても知られる高温合金は、鉄、ニッケル、またはコバルトをベースとした金属材料の一種です。ストレスがかかった状態でも 600°C 以上の温度で長期間使用できます。これらの合金は、高温強度、優れた酸化耐性および高温腐食耐性、優れた疲労性能、破壊靱性などの優れた特性の組み合わせを提供します。
「マスター合金」とは、再溶解および鋳造の原料として使用される精製された材料 (通常は棒の形で供給される) を指します。その化学組成は顧客の仕様に従って正確に制御されます。
現在、図に示すように、真空誘導溶解(VIM)とその後の金型鋳造プロセスが、高温合金母合金の製造に広く使用されています。この従来の鋳造プロセスでは、精製された溶融金属が洗浄機を通して最後に金型に注がれ、そこで所望の形状に凝固します。この製造方法により、正確な化学組成を有する高温合金母合金の製造が可能になります。制御された溶解パラメータ、セラミックろ過、最適化された金型設計などの技術を通じて、優れた冶金品質と優れた性能を備えたインゴットを実現できます。
高温合金母合金は、優れた高温強度と耐クリープ性を示します。 K418 超合金母合金を例にとると、正確な組成制御とクリーンな溶解の実施後、その化学組成は表 1 に指定された要件を満たさなければなりません (GB/T14992、GJB5512.1、および HB7763 に準拠)。さらに、母合金を再溶解して試験棒にインベストメント鋳造した後、機械的特性は表 2 にリストされている要件を満たさなければなりません。
| 要素 | C | モー | Cr | アル | ジル | ティ | B | ||||||||||
| 内容 (%) | 0.08~0.16 | 3.80~4.80 | 11:50~13:50 | 5.50~6.40 | 0.060~0.150 | 0.50~1.00 | 0.008~0.020 | ||||||||||
| 要素 | 注意 | 鉄 | ん | シ | S | P | O | ||||||||||
| 内容 (%) | 1.80~2.50 | ≤1.00 | ≤0.50 | ≤0.50 | ≤0.010 | ≤0.015 | ≤15ppm | ||||||||||
| 要素 | N | 鉛 | Sb | として | SN | ビ | ニ | ||||||||||
| 内容 (%) | ≤35ppm | ≤0.0005 | ≤0.001 | ≤0.001 | ≤0.001 | ≤0.00005 | バル。 | ||||||||||
| 規格番号 | バラエティ | サンプリング | 引張特性 | 耐久性能 | ||||||||||||
| θ/℃ | σ b/MPa | σpo.2/MPa | δ5/ | ψ/% | θ/℃ | σ/MPa | 時/時 | δs/ | ||||||||
| ≥ | ≥ | |||||||||||||||
| GJB5515.1① | マスターアロイ | 鋳放し状態の精密鋳造テストバー | 20 | 755 | 686 | 3.0 | 一 | 750 | 608 | 40 | 3.0 | |||||
| 800 | 755 | 一 | 4.0 | 6.0 | 800 | 490 | 45 | 3.0 | ||||||||
| HB7763② | マスターアロイ | 鋳放し状態の精密鋳造テストバー | 20 | 755 | 686 | 3.0 | - | 750 | 608 | 40 | 3.0 | |||||
| 800 | 755 | 一 | 4.0 | 6.0 | 800 | 490 | 45 | 3.0 | ||||||||
| ①伸縮性と耐久性を1つの温度でテストできます。耐久性能が不合格の場合は、800℃、471MPa、破断時間80時間以上で再試験することが可能です。 長期引張試験には 10 炉ごとに選択する必要があり、破断後の δ 5 および ψ 値を不合格の基準として使用すべきではありません。 ②引張試験と応力破断試験は、選択した単一の温度で実施できます。 10 回の加熱ごとに、1 回の加熱に対して破断するまで応力破断試験を実施し、伸び率 (δ5) と面積減少率 (ψ) を実際に測定します。 | ||||||||||||||||
近年、航空宇宙エンジンおよび地上ガスタービン産業を精力的に発展させ、省エネルギー、排出ガス削減、環境改善を目的とした自動車用ターボチャージャーの普及促進を図るという中国の戦略的取り組みに伴い、より高品質な高温合金材料の需要が増加し続けている。国内生産者の数が限られており、米国や欧州と比較して技術的なギャップがあるため、高性能でコスト効率の高い高温合金母合金の国内供給が不可欠です。
これに応えて、当社は2016年に中国のテクノロジー企業と提携し、ニアネットシェイプ成形、短いプロセスフロー、低コストを目的とした高温合金母合金用のVIM(真空誘導溶解)生産ラインを構築しました。容量500kg、300kg、50kgの真空誘導炉を備えています。少量溶解室と横型炉構造により最適な作動真空度制御を実現。三相電磁撹拌システムにより、溶融池の安定した撹拌が保証され、ほぼ一定の溶融温度を維持しながら、添加元素を上から下まで均一に溶解できます。
各溶融物の圧力と温度を正確に制御することで、プロセスのばらつきを低減し、元素の安定した分布を確保し、揮発性元素の含有量を非常に狭い範囲内に保ちます。さらに、VIM 炉によってもたらされる大きな溶融表面積 (浴 D/H > 1) により、材料の効果的な脱ガスが促進されます。
製品の品質を監視するために、ドイツの SPECTROMAXx 直読式分光計を導入しました。これにより、合金組成のオンライン分析に加え、有害元素と窒素含有量のモニタリングが可能になり、マスター合金の品質を確保できます。
当社には機械特性試験室も備えており、材料の高温応力破断特性、高引張特性、室温引張特性を効率的に試験することができます。
生産システム全体は 2017 年 3 月までに完全に稼働し、産業規模のバッチ生産能力を達成しました。当社はISO9001品質マネジメントシステムの認証を取得しており、高温用合金母合金の年間生産能力は約5,000トンです。すべての製品は国立鉄鋼分析センターによってテストされており、技術仕様は対応する冶金業界標準 YB/T 5248-93 に準拠しています。
従来の調製プロセスと比較して、当社の VIM プロセスで製造された高温合金母合金は、高い冶金品質や低い介在物含有量などの利点を備えています。
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