JPH0216369B2 - - Google Patents
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- JPH0216369B2 JPH0216369B2 JP60249957A JP24995785A JPH0216369B2 JP H0216369 B2 JPH0216369 B2 JP H0216369B2 JP 60249957 A JP60249957 A JP 60249957A JP 24995785 A JP24995785 A JP 24995785A JP H0216369 B2 JPH0216369 B2 JP H0216369B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
(産業上の利用分野)
本発明は高強度、高靭性で必要な場合には耐熱
性や耐食性を有するFe−Mn−Si系形状記憶合金
の形状記憶能を向上させる方法に関するものであ
る。 (従来の技術) 特願昭59−187403号、同60−40561号に示され
ているように、Fe−Mn−Si系形状記憶合金は、
通常の真空溶解や大気溶解で鋳塊を製造し熱間圧
延、温間圧延により板等所望の形状に加工し、適
当な熱処理を施すと40°曲げでほぼ100%の形状回
復を示す。しかし4%の引張歪を与えて形状回復
機能を調べると60%程度しか回復しない。これは
4%という歪が本材料の形状記憶量の限界を越え
たため回復率が低下したものと考えられる。 形状記憶合金を実用に供する場合、4%程度あ
るいはそれ以上の歪を受ける用途も多いので、こ
のような厳しい変形に対しても100%の回復を示
せば使用範囲の拡大が期待できる。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明はFe−Mn−Si系形状記憶合金において
歪を加えた状態でも優れた形状記憶特性を発揮さ
せるための特性向上方法に関するものである。 (問題点を解決するための手段) 本発明合金の形状記憶作用は、Md点(応力で
マルテンサイトが生成しはじめる温度)以下で変
形させることによつてγ→ε変態を起させ、その
後Af点(マルテンサイトが母相に逆変態してし
まう温度)以上に加熱することによつてε→γ変
態で元の構造に戻る工程で得られている。ところ
が、変形量が大きくなると、γ→ε変態だけでは
なく、γのすべり変形が生じてしまう。つまり、
γのすべり変形に対する抵抗を大きくしてやれ
ば、それだけ大きい変形をγ→ε変態で対応でき
ることになり、形状記憶効果の生じる歪量が増大
すると考えられる。 一般に材料のすべり変形に対する抵抗は材料中
に転位を導入することによつて上昇することが知
られており、従来の形状記憶合金でもくり返し形
状回復を行ううちに材料中に転位が導入され、マ
トリツクスのすべり変形に対する抵抗力が上昇
し、形状記憶特性の向上することがトレーニング
効果として知られている。本発明者らはFe−Mn
−Si系形状記憶合金においても同様の効果が得ら
れると考え、Af点直上に加熱温度を選定し、γ
→ε→γ変態を反覆させたところ、γの加工硬化
が極度に進行し、形状記憶効果は全く改善されな
いか、あるいはむしろ低下する傾向さえみられ
た。そこで本発明者らは、この加工硬化が形状回
復効果を阻害する原因と考え、変形回復温度を
Af点(本発明鋼では200℃前後)よりも高温で一
定時間加熱すれば形状回復率が向上すると考え、
変形→高温加熱回復→変形サイクルを繰返したと
ころ形状記憶効果が向上し、4%歪でもほぼ100
%の回復を示すことを見出した。 本発明はこのような知見に基くもので、重量%
でMn20〜40%、Si3.5〜8%を含有した鉄基合金
または前記成分に10%以下のCr、Ni、Co、2%
以下のMo、1%以下のC、Al、Cuの1種または
2種以上を含有させた鉄基合金または前記各成分
に、さらにCaあるいは希土類元素を0.01%以下添
加した鉄基合金からなる形状記憶合金に、20%以
下の加工と400℃以上の加熱を1回以上与えるこ
とを特徴とするFe−Mn−Si系形状記憶合金の特
性向上方法に関するものである。 そこで先ず本発明における各成分とその量の限
定理由について説明する。 Mnは20%未満では応力誘起によつてε相の生
成とともにα′相も導入され形状記憶効果を低下さ
せる。また40%を越えるとγが安定化されγ→ε
変態よりも、γのすべり変形が優先的に生じるよ
うになる。そこで20〜40%とした。 Siはγ→ε変態を促進させる元素であり、その
充分な効果は3.5%以上の添加によつて得られる。
また8%を越えると合金の加工性、成形性がそこ
なわれるので、その範囲を3.5〜8%とした。 Crはγ→ε変態を容易にし、形状記憶特性を
向上させる上、耐食性の向上にも役立つが10%を
越えて添加すると、Siと低融点の金属間化合物を
作り、合金の溶製が不可能になる。 Niは形状記憶特性を劣化させることなく靭性
の向上に寄与するが、10%を越えて添加すると熱
間加工性が悪くなる。 Coは形状記憶効果を向上させ、熱間加工性も
向上させるが、高価であり、また多量に添加して
も効果が顕著ではないので、その上限を10%とし
た。 Moは形状記憶効果を向上させるとともに耐熱
性をも向上させるが、2%を越えると熱間加工性
が悪くなり形状記憶特性も低下する。 Cは形状記憶効果を向上させるが1%を越える
と靭性が著しく劣化する。 Alは脱酸剤として作用するとともに形状記憶
効果を向上させるが、1%以上添加しても効果に
変化がない。 Cuは形状記憶効果を劣化させることなく耐食
性を向上させるが、その添加は上限1%で十分で
ある。 CaはMnSの形状制御により形状記憶効果を向
上させるが、過剰の添加は靭性、疲労特性などを
損うので上限を0.01%とした。 稀土類元素(REM)はCaと同様に、MnSの形
状制御により形状記憶効果を向上させるが、過剰
に添加すると、靭性、疲労特性などを損うので、
上限を0.01%とした。 なお本発明においてはMnSの形状制御効果を
確実にするためSおよびPをそれぞれ0.003%以
下にすることが好ましい。 次に本発明の特徴とする処理について説明す
る。 加工の上限を20%とした理由は、20%を超える
変形では材料内部に割れを生じてしまい、その後
の加熱によつて回復が不可能となるためである。
なお、加工の下限は形状記憶効果が現われる0.5
%程度である。 また加工後、400℃以上に加熱する理由は、変
形のうちγ→ε変態で生じたεを消してγ一相と
し、さらにγの加工硬化の一部を取り除き、形状
記憶特性を向上させるためである。しかし加熱温
度が400℃以下の場合には回復の度合が小さくな
るため400℃以上の加熱が必要である。また上限
は1350℃程度である。なお、この際の加熱時間は
1〜60分程度が望ましい。 また20%以下の加工と400℃以上の加熱を繰返
すと1回の場合に比べて形状記憶効果はさらに改
善される。 (実施例) 次に本発明の実施例について説明する。 実施例 1 第1表はFe−30%Mn−5.5%Si形状記憶合金に
対して本発明方法を実施した場合の結果を比較法
とともに示すものである。 表中、プロセスNo.1〜5は本発明法、No.6〜8
は比較法である。 比較の基準となるプロセスNo.6においては20%
変形に対する形状記憶効果は100%であるが、40
%変形に対する形状記憶効果は50%である。 これに対し、本発明方法のプロセスNo.1は加工
量20%以下、加熱温度400℃以上、繰返し回数1
の場合であるが、形状記憶効果は20%変形の場合
は100%であることは勿論のこと、40%変形に対
する形状記憶効果も80%となり、No.6より優れて
いる。またプロセスNo.2〜5は、加工−加熱の繰
返し回数2、3、4、5の場合であるが、40%変
形に対する形状記憶効果は繰返し回数2の場合は
90%、3〜5回の場合では100%に到達する。 また比較法No.7は加工量が本発明方法の範囲
外、またNo.8は加熱温度が本発明方法の範囲外で
あるため形状記憶効果は改善されない。
性や耐食性を有するFe−Mn−Si系形状記憶合金
の形状記憶能を向上させる方法に関するものであ
る。 (従来の技術) 特願昭59−187403号、同60−40561号に示され
ているように、Fe−Mn−Si系形状記憶合金は、
通常の真空溶解や大気溶解で鋳塊を製造し熱間圧
延、温間圧延により板等所望の形状に加工し、適
当な熱処理を施すと40°曲げでほぼ100%の形状回
復を示す。しかし4%の引張歪を与えて形状回復
機能を調べると60%程度しか回復しない。これは
4%という歪が本材料の形状記憶量の限界を越え
たため回復率が低下したものと考えられる。 形状記憶合金を実用に供する場合、4%程度あ
るいはそれ以上の歪を受ける用途も多いので、こ
のような厳しい変形に対しても100%の回復を示
せば使用範囲の拡大が期待できる。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明はFe−Mn−Si系形状記憶合金において
歪を加えた状態でも優れた形状記憶特性を発揮さ
せるための特性向上方法に関するものである。 (問題点を解決するための手段) 本発明合金の形状記憶作用は、Md点(応力で
マルテンサイトが生成しはじめる温度)以下で変
形させることによつてγ→ε変態を起させ、その
後Af点(マルテンサイトが母相に逆変態してし
まう温度)以上に加熱することによつてε→γ変
態で元の構造に戻る工程で得られている。ところ
が、変形量が大きくなると、γ→ε変態だけでは
なく、γのすべり変形が生じてしまう。つまり、
γのすべり変形に対する抵抗を大きくしてやれ
ば、それだけ大きい変形をγ→ε変態で対応でき
ることになり、形状記憶効果の生じる歪量が増大
すると考えられる。 一般に材料のすべり変形に対する抵抗は材料中
に転位を導入することによつて上昇することが知
られており、従来の形状記憶合金でもくり返し形
状回復を行ううちに材料中に転位が導入され、マ
トリツクスのすべり変形に対する抵抗力が上昇
し、形状記憶特性の向上することがトレーニング
効果として知られている。本発明者らはFe−Mn
−Si系形状記憶合金においても同様の効果が得ら
れると考え、Af点直上に加熱温度を選定し、γ
→ε→γ変態を反覆させたところ、γの加工硬化
が極度に進行し、形状記憶効果は全く改善されな
いか、あるいはむしろ低下する傾向さえみられ
た。そこで本発明者らは、この加工硬化が形状回
復効果を阻害する原因と考え、変形回復温度を
Af点(本発明鋼では200℃前後)よりも高温で一
定時間加熱すれば形状回復率が向上すると考え、
変形→高温加熱回復→変形サイクルを繰返したと
ころ形状記憶効果が向上し、4%歪でもほぼ100
%の回復を示すことを見出した。 本発明はこのような知見に基くもので、重量%
でMn20〜40%、Si3.5〜8%を含有した鉄基合金
または前記成分に10%以下のCr、Ni、Co、2%
以下のMo、1%以下のC、Al、Cuの1種または
2種以上を含有させた鉄基合金または前記各成分
に、さらにCaあるいは希土類元素を0.01%以下添
加した鉄基合金からなる形状記憶合金に、20%以
下の加工と400℃以上の加熱を1回以上与えるこ
とを特徴とするFe−Mn−Si系形状記憶合金の特
性向上方法に関するものである。 そこで先ず本発明における各成分とその量の限
定理由について説明する。 Mnは20%未満では応力誘起によつてε相の生
成とともにα′相も導入され形状記憶効果を低下さ
せる。また40%を越えるとγが安定化されγ→ε
変態よりも、γのすべり変形が優先的に生じるよ
うになる。そこで20〜40%とした。 Siはγ→ε変態を促進させる元素であり、その
充分な効果は3.5%以上の添加によつて得られる。
また8%を越えると合金の加工性、成形性がそこ
なわれるので、その範囲を3.5〜8%とした。 Crはγ→ε変態を容易にし、形状記憶特性を
向上させる上、耐食性の向上にも役立つが10%を
越えて添加すると、Siと低融点の金属間化合物を
作り、合金の溶製が不可能になる。 Niは形状記憶特性を劣化させることなく靭性
の向上に寄与するが、10%を越えて添加すると熱
間加工性が悪くなる。 Coは形状記憶効果を向上させ、熱間加工性も
向上させるが、高価であり、また多量に添加して
も効果が顕著ではないので、その上限を10%とし
た。 Moは形状記憶効果を向上させるとともに耐熱
性をも向上させるが、2%を越えると熱間加工性
が悪くなり形状記憶特性も低下する。 Cは形状記憶効果を向上させるが1%を越える
と靭性が著しく劣化する。 Alは脱酸剤として作用するとともに形状記憶
効果を向上させるが、1%以上添加しても効果に
変化がない。 Cuは形状記憶効果を劣化させることなく耐食
性を向上させるが、その添加は上限1%で十分で
ある。 CaはMnSの形状制御により形状記憶効果を向
上させるが、過剰の添加は靭性、疲労特性などを
損うので上限を0.01%とした。 稀土類元素(REM)はCaと同様に、MnSの形
状制御により形状記憶効果を向上させるが、過剰
に添加すると、靭性、疲労特性などを損うので、
上限を0.01%とした。 なお本発明においてはMnSの形状制御効果を
確実にするためSおよびPをそれぞれ0.003%以
下にすることが好ましい。 次に本発明の特徴とする処理について説明す
る。 加工の上限を20%とした理由は、20%を超える
変形では材料内部に割れを生じてしまい、その後
の加熱によつて回復が不可能となるためである。
なお、加工の下限は形状記憶効果が現われる0.5
%程度である。 また加工後、400℃以上に加熱する理由は、変
形のうちγ→ε変態で生じたεを消してγ一相と
し、さらにγの加工硬化の一部を取り除き、形状
記憶特性を向上させるためである。しかし加熱温
度が400℃以下の場合には回復の度合が小さくな
るため400℃以上の加熱が必要である。また上限
は1350℃程度である。なお、この際の加熱時間は
1〜60分程度が望ましい。 また20%以下の加工と400℃以上の加熱を繰返
すと1回の場合に比べて形状記憶効果はさらに改
善される。 (実施例) 次に本発明の実施例について説明する。 実施例 1 第1表はFe−30%Mn−5.5%Si形状記憶合金に
対して本発明方法を実施した場合の結果を比較法
とともに示すものである。 表中、プロセスNo.1〜5は本発明法、No.6〜8
は比較法である。 比較の基準となるプロセスNo.6においては20%
変形に対する形状記憶効果は100%であるが、40
%変形に対する形状記憶効果は50%である。 これに対し、本発明方法のプロセスNo.1は加工
量20%以下、加熱温度400℃以上、繰返し回数1
の場合であるが、形状記憶効果は20%変形の場合
は100%であることは勿論のこと、40%変形に対
する形状記憶効果も80%となり、No.6より優れて
いる。またプロセスNo.2〜5は、加工−加熱の繰
返し回数2、3、4、5の場合であるが、40%変
形に対する形状記憶効果は繰返し回数2の場合は
90%、3〜5回の場合では100%に到達する。 また比較法No.7は加工量が本発明方法の範囲
外、またNo.8は加熱温度が本発明方法の範囲外で
あるため形状記憶効果は改善されない。
【表】
実施例 2
第2表は、基本成分Fe−32%Mn−6%Si形状
記憶合金に対する合金元素の影響を、本発明方法
の範囲内で添加した場合と、本発明方法の範囲外
で添加した場合を対比して示したものである。表
中No.1〜14は本発明方法、No.15〜21は比較法であ
る。この表から明らかなように比較鋼は形状記憶
効果は良好であるが、熱間加工性、疲労特性など
が劣る。 これに対して本発明方法においては形状記憶効
果のみならず熱間加工性、靭性、疲労特性、その
他の諸特性がすべて良好である。なお第2表にお
ける形状記憶効果はいずれも40%変形に対するも
のである。
記憶合金に対する合金元素の影響を、本発明方法
の範囲内で添加した場合と、本発明方法の範囲外
で添加した場合を対比して示したものである。表
中No.1〜14は本発明方法、No.15〜21は比較法であ
る。この表から明らかなように比較鋼は形状記憶
効果は良好であるが、熱間加工性、疲労特性など
が劣る。 これに対して本発明方法においては形状記憶効
果のみならず熱間加工性、靭性、疲労特性、その
他の諸特性がすべて良好である。なお第2表にお
ける形状記憶効果はいずれも40%変形に対するも
のである。
【表】
(発明の効果)
以上説明したように本発明方法によればFe−
Mn−Si系形状記憶合金の形状記憶機能の向上を
図ることができる。また形状記憶特性に影響を及
ぼすことなく、強度、靭性、熱間加工性、疲労特
性などの諸特性の向上を図ることができ、その結
果形状記憶合金の用途を拡大することができる。
Mn−Si系形状記憶合金の形状記憶機能の向上を
図ることができる。また形状記憶特性に影響を及
ぼすことなく、強度、靭性、熱間加工性、疲労特
性などの諸特性の向上を図ることができ、その結
果形状記憶合金の用途を拡大することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 重量%でMn20〜40%、Si3.5〜8%を含有し
た鉄基合金に、20%以下の加工と400℃以上の加
熱を1回以上与えることを特徴とするFe−Mn−
Si系形状記憶合金の特性向上方法。 2 重量%でMn20〜40%、Si3.5〜8%に加え
て、10%以下のCr、Ni、Co、2%以下のMo、
1%以下のC、Al、Cuの1種または2種以上を
含有した鉄基合金に、20%以下の加工と400℃以
上の加熱を1回以上与えることを特徴とするFe
−Mn−Si系形状記憶合金の特性向上方法。 3 重量%でMn20〜40%、Si3.5〜8%に加え
て、10%以下のCr、Ni、Co、2%以下のMo、
1%以下のC、Al、Cuの1種または2種以上及
びさらに0.01%以下のCa又は希土類元素を含有し
た鉄基合金に、20%以下の加工と400℃以上の加
熱を1回以上与えることを特徴とするFe−Mn−
Si系形状記憶合金の特性向上方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60249957A JPS62112720A (ja) | 1985-11-09 | 1985-11-09 | Fe−Mn−Si系形状記憶合金の特性向上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60249957A JPS62112720A (ja) | 1985-11-09 | 1985-11-09 | Fe−Mn−Si系形状記憶合金の特性向上方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62112720A JPS62112720A (ja) | 1987-05-23 |
| JPH0216369B2 true JPH0216369B2 (ja) | 1990-04-17 |
Family
ID=17200698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60249957A Granted JPS62112720A (ja) | 1985-11-09 | 1985-11-09 | Fe−Mn−Si系形状記憶合金の特性向上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62112720A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0450581U (ja) * | 1990-09-05 | 1992-04-28 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02149648A (ja) * | 1988-12-01 | 1990-06-08 | Nisshin Steel Co Ltd | 形状記憶ステンレス鋼およびその形状記憶方法 |
| US5032195A (en) * | 1989-03-02 | 1991-07-16 | Korea Institute Of Science And Technology | FE-base shape memory alloy |
| JPH0382741A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-08 | Nisshin Steel Co Ltd | 耐応力腐食割れ性に優れた形状記憶ステンレス鋼およびその形状記憶方法 |
| US5244513A (en) * | 1991-03-29 | 1993-09-14 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Fe-cr-ni-si shape memory alloys with excellent stress corrosion cracking resistance |
| JP3950963B2 (ja) * | 2002-12-18 | 2007-08-01 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | NbC添加Fe−Mn−Si系形状記憶合金の加工熱処理法 |
| JP4695417B2 (ja) * | 2005-03-16 | 2011-06-08 | 新日本製鐵株式会社 | 形状記憶合金を用いたレール継目用部材 |
| CN108359875B (zh) * | 2018-04-02 | 2020-02-07 | 四川大学 | 低镍型FeMnAlNi基形状记忆合金及其处理方法 |
-
1985
- 1985-11-09 JP JP60249957A patent/JPS62112720A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0450581U (ja) * | 1990-09-05 | 1992-04-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62112720A (ja) | 1987-05-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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