Inconel 625
Inconel 625 の概要
Inconel 625 は、固溶強化型のニッケル基耐熱超合金で、孔食・すきま腐食・応力腐食割れ（SCC）および高温酸化に対して卓越した耐性を示します。海水から酸性の化学プロセス環境まで、幅広い過酷条件下で高い強度と耐食性を発揮し、極低温から 980°C（1800°F）まで信頼性の高い性能を提供します。
この合金の優れた性能は、最適化された化学組成に由来します。ニッケル（58% 以上）、クロム（20–23%）、モリブデン（8–10%）、ニオブ（3.15–4.15%）のバランスにより、機械強度・耐食性・熱疲労安定性を高次元で両立します。そのため Inconel 625 は、航空宇宙、海洋、化学プロセス、原子力分野において、強度と耐食性を同時に要求される用途で広く採用される定番材料です。
Inconel 625 の化学的・物理的・機械的特性
Inconel 625（UNS N06625 / W.Nr. 2.4856）は、ASTM B443、B446、B564 などの規格に適合し、腐食性環境および高強度が求められる産業用途で広く使用されています。
化学成分（ASTM B446）
元素 | 組成範囲（wt.%） | 主な役割 |
|---|---|---|
ニッケル（Ni） | 58.0 以上 | 母材元素；耐食性と熱安定性 |
クロム（Cr） | 20.0–23.0 | 耐酸化性・耐食性を向上 |
モリブデン（Mo） | 8.0–10.0 | 孔食耐性と機械強度を向上 |
ニオブ（Nb + Ta） | 3.15–4.15 | クリープ・疲労強度を向上 |
鉄（Fe） | ≤5.0 | バランス元素 |
コバルト（Co） | ≤1.0 | 残留元素 |
炭素（C） | ≤0.10 | 炭化物析出を抑えるため管理 |
マンガン（Mn） | ≤0.50 | 熱間加工性を向上 |
ケイ素（Si） | ≤0.50 | 耐酸化性を向上 |
硫黄（S） | ≤0.015 | 割れリスクを低減 |
物理特性
特性 | 代表値（標準） | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
密度 | 8.44 g/cm³ | ASTM B311 |
融点範囲 | 1290–1350°C | ASTM E1268（DTA） |
熱伝導率 | 9.8 W/m·K（100°C） | ASTM E1225 |
電気抵抗率 | 1.30 µΩ·m（20°C） | ASTM B193 |
熱膨張係数 | 12.8 µm/m·°C（20–1000°C） | ASTM E228 |
比熱容量 | 427 J/kg·K（20°C） | ASTM E1269 |
縦弾性係数 | 207 GPa（20°C） | ASTM E111 |
機械特性（焼なまし状態 – ASTM B446）
特性 | 値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 827–960 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 414–517 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥30%（ゲージ長 50mm） | ASTM E8/E8M |
硬さ | 200–240 HB | ASTM E10 |
Inconel 625 の主要特性
高温強度保持：800°C で引張強さ 600 MPa 以上を維持し、980°C まで良好なクリープ耐性を示します。熱負荷下で、多くのステンレス鋼や Incoloy 合金を上回ります。
汎用的な耐食性：塩化物孔食（6% FeCl₃ における CPT > 85°C）、硫酸環境、海水腐食（ASTM G31 試験で腐食速度 < 0.025 mm/年）に耐性を示します。
耐酸化性：空気中および海洋ガスタービン環境で、1000°C まで安定酸化皮膜を形成。ASTM G54 による繰返し酸化試験で実証されています。
溶接性・加工性：溶接後熱処理（PWHT）を必要とせず、圧力容器や複雑なアセンブリの製作に適しています。
Inconel 625 の CNC 加工における課題と対策
加工上の課題
加工硬化
高い加工硬化指数（約 0.45）により、切削中に表面硬化層が形成されます。
適切に管理しない場合、切削抵抗と工具摩耗が増大します。
低い熱伝導率
放熱性が低く、工具先端の局所温度が 900°C を超えることがあり、熱疲労やクレータ摩耗の原因になります。
靭性・延性
せん断強度の高い長い連続切りくずが発生しやすく、切りくず処理不良や表面凝着（ガリング）のリスクがあります。
最適化された加工戦略
工具選定
項目 | 推奨 | 根拠 |
|---|---|---|
工具材質 | AlTiN または TiAlN コーティング付き超硬 | 高温・摩耗に強い |
コーティング | 膜厚 2–5 µm、PVD 成膜 | 摩耗と熱割れを低減 |
工具形状 | 正すくい角（10°）、シャープ刃、フランク面のホーニング | 塑性変形を抑え、仕上げ面を改善 |
切削条件（ISO 3685）
工程 | 速度（m/min） | 送り（mm/rev） | DOC（mm） | クーラント圧（bar） |
|---|---|---|---|---|
荒加工 | 20–30 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 80–120 |
仕上げ | 40–55 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 100–150 |
機械加工後の Inconel 625 部品に対する表面処理
不動態化（ASTM A967）
加工後に付着する遊離鉄粒子を除去し、海洋・酸性環境での孔食耐性を向上させます。
硝酸（20–50%）またはクエン酸溶液に 40–60°C で 30–60 分浸漬。
電解研磨
表面粗さを低減（Ra 1.6 µm → Ra 0.3 µm）。疲労に敏感な用途やクリーンルームグレード用途で重要です。
PVD コーティング
TiN または AlCrN の皮膜を付与し、600–800°C で使用されるタービンリングやバルブ部品など、耐摩耗が重要な用途に適用します。
ショットピーニング
表面に圧縮残留応力を導入し、疲労寿命を向上。海洋推進などの動的応力環境で有効です。
Inconel 625 部品の産業用途
オフショア・海洋工学
海中コネクタ、ライザー、ポンプシャフト。
海水中の生物付着、腐食、繰返し荷重に対して高い耐性。
航空宇宙・ターボ機械
ジェットエンジン排気部品、ヒートシールド、ベローズ。
繰返し加熱と酸化応力下で性能を維持。
原子力・発電
炉心用ファスナー、蒸気配管ベローズ、熱交換器チューブ。
放射線および腐食性冷却材流れに対して信頼性を確保。
化学プロセス
反応容器、伸縮継手（エキスパンションジョイント）、スクラバー部品。
混酸環境や塩化物アタックに対して高い耐性。
