Inconel X-750
Inconel X-750の概要
Inconel X-750は析出硬化型のニッケル-クロム合金で、卓越した高温強度、耐酸化性、耐応力腐食割れ性で知られています。アルミニウムおよびチタン添加によるγ′（ガンマプライム）析出強化によって強化され、最大700°Cまで安定した機械特性を示し、断続的には最大980°Cまでの曝露に耐えます。
ジェットエンジンおよび原子力用途を起源とするInconel X-750は、ばね、ファスナー、ガスタービンブレード、圧力容器部品に広く使用されています。展伸材および鋳造材の両形態で入手可能で、用途の性能要件に応じて、溶体化処理状態または時効硬化状態でCNC加工されるのが一般的です。
Inconel X-750の化学的・物理的・機械的特性
Inconel X-750（UNS N07750 / AMS 5667 / ASTM B637）は、溶体化焼鈍、時効硬化、または応力均一化など、複数の熱処理状態で供給され、構造部品および疲労クリティカル部品に使用されます。
化学成分（代表値）
元素 | 含有範囲（wt.%） | 主な役割 |
|---|---|---|
ニッケル（Ni） | ≥70.0 | 母元素。高温強度と耐食性を確保 |
クロム（Cr） | 14.0–17.0 | 耐酸化性と不動態安定性を付与 |
鉄（Fe） | 5.0–9.0 | コスト効率と構造靭性に寄与 |
チタン（Ti） | 2.25–2.75 | γ′強化析出物を形成 |
アルミニウム（Al） | 0.40–1.0 | Tiと結合し高温強度を強化 |
マンガン（Mn） | ≤1.0 | 熱間加工性を改善 |
ケイ素（Si） | ≤0.5 | 耐酸化性を向上 |
銅（Cu） | ≤0.5 | 腐食リスク回避のため低含有に管理 |
炭素（C） | ≤0.08 | 延性と溶接性のため管理 |
硫黄（S） | ≤0.01 | 熱割れ防止のため低減 |
ニオブ（Nb+Ta） | 0.5–1.0 | 応力下での組織安定性を促進 |
物理的特性
特性 | 代表値 | 試験規格/条件 |
|---|---|---|
密度 | 8.28 g/cm³ | ASTM B311 |
融点範囲 | 1390–1430°C | ASTM E1268 |
熱伝導率 | 11.2 W/m·K（100°C） | ASTM E1225 |
電気抵抗率 | 1.25 µΩ·m（20°C） | ASTM B193 |
熱膨張 | 13.3 µm/m·°C（20–1000°C） | ASTM E228 |
比熱容量 | 460 J/kg·K（20°C） | ASTM E1269 |
弾性率 | 214 GPa（20°C） | ASTM E111 |
機械的特性（時効硬化、AMS 5667）
特性 | 代表値 | 試験規格 |
|---|---|---|
引張強さ | 1000–1200 MPa | ASTM E8/E8M |
耐力（0.2%） | 750–900 MPa | ASTM E8/E8M |
伸び | ≥15%（標点距離25mm） | ASTM E8/E8M |
硬さ | 320–370 HB | ASTM E10 |
応力破断強度 | ≥120 MPa（704°C、1000h） | ASTM E139 |
Inconel X-750の主要特性
高いクリープおよび応力破断耐性：600～700°Cでの長時間曝露中も機械特性を保持し、ジェットタービンおよびばね用途に最適。
優れた耐酸化・耐食性：塩化物および硫化物による腐食に耐え、海洋・原子力環境で実績があります。
時効硬化による特性可変性：用途に応じて、溶体化焼鈍と時効処理により機械特性を調整可能。
CNC加工性：工具管理が重要ですが、最大±0.01 mmの公差とRa ≤ 1.0 µmで、重要部品向けの精度と安定性を提供します。
Inconel X-750のCNC加工における課題と対策
加工上の課題
高い加工硬化率
加工中に表面硬さが急速に上昇し、送り・回転数が最適化されていない場合、工具摩耗や寸法不良につながります。
研磨性の強化相
析出したγ′および炭化物（特に時効状態）は、工具刃先とコーティングを摩耗させ、断続切削で顕著になります。
熱の保持
熱伝導率が低く、切削域に熱が集中するため、高圧クーラントと高度な工具材料が必要です。
最適化された加工戦略
工具選定
項目 | 推奨 | 根拠 |
|---|---|---|
工具材質 | PVDコーティング付き超硬、またはCBN工具 | 熱疲労および研磨性相に耐える |
コーティング | AlTiNまたはTiSiN（2–5 µm） | 摩擦を低減し、工具寿命を延長 |
形状 | 10–12°すくい角、ホーニングまたは面取りエッジ | 切りくず排出を改善し、切削抵抗を低減 |
切削条件（ISO 3685）
加工 | 速度（m/min） | 送り（mm/rev） | 切込み（mm） | クーラント圧（bar） |
|---|---|---|---|---|
荒加工 | 20–30 | 0.20–0.30 | 2.0–3.0 | 80–100 |
仕上げ加工 | 40–60 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 100–150 |
Inconel X-750切削部品の表面処理
熱間等方圧加圧（HIP）
HIPは、ポロシティを除去することで、鋳造または積層造形（AM）されたInconel X-750部品のクリープ破断および疲労耐性を向上させます。
熱処理
熱処理には、1095°Cでの溶体化焼鈍の後、705°Cで16～20時間の時効処理を行い、γ′析出と引張強さを最適化します。
超合金溶接
超合金溶接は、マイクロクラック感受性を低減するため、入熱を管理したGTAWとInconel X系の溶加材を用います。
遮熱コーティング（TBC）
TBCコーティングは、900°C超で稼働するタービンリングおよびヒートシールドを保護するため、125～250 µmのYSZを適用します。
放電加工（EDM）
EDMは、硬化したX-750に対し、最大±0.01 mmの公差で精密スロット加工およびプロファイル加工を可能にします。
深穴加工（ディープホールドリリング）
深穴加工は、航空宇宙アクチュエータおよび原子炉用スプリングシステムの内部冷却流路に対し、L/D ≥ 40:1をサポートします。
材料試験・分析
材料試験には、応力破断試験（ASTM E139）、結晶粒度解析（ASTM E112）、および腐食適合性評価（NACE、ASTM G28）が含まれます。
Inconel X-750コンポーネントの産業用途
航空宇宙
タービンホイール、排気部品、ジェットエンジン用ばね。
600～700°Cでの繰返し荷重下における優れた熱疲労耐性。
原子炉
炉心用スプリング、ボルト、構造支持部材。
中性子照射および高圧蒸気腐食に耐える。
ガスタービン
燃焼器ハードウェア、トランジションダクト、支持ブラケット。
極端な高温下でも構造健全性と耐スケール性を維持。
石油・ガス
バルブシート、坑内用スプリング、仕上げ（コンプリーション）機器。
硫化水素、塩化物、高圧サイクル条件下で性能を発揮。
