JPH02190448A - 被削性、耐食性および耐高温酸化性に優れた鉄基形状記憶合金 - Google Patents

被削性、耐食性および耐高温酸化性に優れた鉄基形状記憶合金

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JPH02190448A
JPH02190448A JP734589A JP734589A JPH02190448A JP H02190448 A JPH02190448 A JP H02190448A JP 734589 A JP734589 A JP 734589A JP 734589 A JP734589 A JP 734589A JP H02190448 A JPH02190448 A JP H02190448A
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JP
Japan
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shape memory
machinability
corrosion resistance
iron
content
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Pending
Application number
JP734589A
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English (en)
Inventor
Tetsuyuki Ishizaki
石崎 哲行
Yutaka Moriya
豊 森谷
Tetsuo Shiragami
哲夫 白神
Tetsuya Sanpei
哲也 三瓶
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔座業上の利用分野〕 この発明は、被削性、耐食性および耐高温酸化性に優れ
た鉄基形状記憶合金に関するものであり、形状記憶合金
における被削性を著しく改善し、しかもその形状記憶特
性その他の特性を損なうことのない、利用上好ましい合
金を堤供するものである。
(従来の技術〕 形状記憶合金は、マルテンサイトを利用して、塑性変形
し、マルテンサイトから母相への逆変態を利用して形状
回復するものである。
このような形状記憶効果を示す合金は、従来は、非鉄系
を中心として多数報告されており、その−部はすでに実
用化されている。そして、その後、より安価な鉄基合金
が数種、特開昭59−83744号公報、特公昭61−
54859号公報および特開昭61−20176号公報
等によって報告され、非鉄系においては、コスト面で制
約を受けていた分野への適用拡大が期待された。しかし
ながら、これらの鉄基合金には、耐食性が十分でないと
いう問題があった。
一方、最近になって、出願人が昭和63年4月5日に特
願昭63−83494号で出願した形状記憶性、耐食性
および耐高温酸化性に優れた鉄基形状記憶合金は、形状
記憶性、耐食性および耐高温酸化性に優れ、且つ、経済
的なメリットが大きいことも相俟って、適用分野が大き
く拡大された。
〔発明が解決しようとする課題〕
発明者等のその後の研究の結果、上述の特願昭63−8
3494号で出願した鉄基形状記憶合金は、製品加工の
際に切削作業が必要なことが多(、この場合において、
被削性の面で必ずしも十分でないことが分かった。
従って、この発明は、以上のような問題を解決するため
になされたものであり、形状記憶効果、耐食性および耐
高温酸化性に優れ、且つ、被削性に優れた鉄基形状記憶
合金を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、 Si : 2. 0wt.%〜B、0wt.%、Cr 
:  5.  0wt.%〜2 0.  0wt.%、
下記からなる群から選んだ少なくとも1つの元素、 Mn : l 5. Owt、1未満。
Ni : 20. 0wt.%以下。
Co : 30. 0wt.%以下。
Cu : 3.0 wt、%以下。
N:0.4wt、%以下、さらに、 下記からなる群から選んだ少なくとも1つの元素、 S : 0.4wt、%以下。
To : 0.4 wt、%以下。
Se : 0.4 wL、%以下。
Pb : 0.4 wt、%以下。
Bi : 0.4 wt、X以下。
Ca:0.01wt、%以下、および、残り:Feおよ
び不可避的不純物。
からなることに特徴を有するものである。
この発明においては、鉄基形状記憶合金が、本来必要と
している形状記憶特性、耐食性および耐高温酸化性を損
なわずに被削性を向上させることが必要であり、そのた
めに合金元素およびその含有量を限定した。この発明を
上述した化学成分に限定した理由を以下に述べる。
Cr (クロム): Crにはオーステナイトの積層欠陥エネルギーを低下さ
せ、かつ、耐食性および耐高温酸化性を向上させる作用
がある。さらに、Crにはオーステナイトの強度を高め
る効果もある。しかしながら、C「の含有量が5.Ow
t、1未満では上述の効果が不十分となる。また、Cr
はフェライト生成元素であるため、含有量が増加すると
後述するオーステナイト生成元素の含有量も増加させる
必要が生ずる。
しかしながら、Crを多量に含有させるとσ相を生成し
易くなる。 Crの含有量が20.Owt、χを趙える
と、後述するオーステナイト生成元素の多量含有、σ相
生成による特性の著しい劣化を引き起こす。
従って、C「の含有量は5.0〜20.Owt、χの範
囲内に限定すべきである。
Si (ケイ素): Siはオーステナイトの積層欠陥エネルギーを低下させ
、且つ、オーステナイトの降伏強度を高めるため、この
発明において重要な元素である。すなわち、オーステナ
イトの積層欠陥エネルギーを低下させ、降伏強度を高め
ることにより、εマルテンサイトを利用した優れた形状
記憶効果を持つ合金となる。しかしながら、Slの含有
量が2.Owt、1未満では上述の効果が不十分である
。また、Siの含有量が8.Owt、χを超えると延性
の著しい低下を引き起こし、熱間および冷間加工性を著
しく阻害する。
従って、Stの含有量は、2.0〜B、Owt、χの範
囲内に限定すべきである。
この発明においては、フェライト生成元素であるCrお
よびSiを含有させることに加え、オーステナイト生成
元素であるMn、Nt、 Co、 Cu、 Nの中から
少なくとも1つを含有させ、塑性加工ひずみを付加する
所定の温度において、ひずみ付加前のミクロ組織を、オ
ーステナイト主体またはオーステナイト主体としεマル
テンサイトを一部含むものとすることが必要である。
Mn (マンガン): Mnは強力なオーステナイト生成元素であり、所定のミ
クロ組織を得るために有効な元素である。
しかしながら、Mnの含有量が15.Owt、1以上で
は、耐食性および耐高温酸化性を劣化させ、さらに、σ
相の生成を著しく容易にし、加工性を劣化させる。
従って、Mnの含有量は、15.Owt、χ未満に限定
すべきである。
Ni にッケル): Niは強力なオーステナイト生成元素であり、所定のミ
クロ組織を得るために有効な元素である。
しかしながら、Niの含有量が20.Owt、χを超え
るとεマルテンサイトの変態点(Ms)を著しく低温域
へ移行させ、とマルテンサイトがひずみ付加時に生成困
難となる。
従って、Niの含有量は20.0wt.%以下に限定す
べきである。
Co (コバルト): Coはオーステナイト生成元素であり、所定のミクロm
織を得るために有効な元素である。また、Ni、 Cu
、 Nは、含有させると変態点(Ms)を低下させるの
に対し、Coは変態点(H3)をほとんど低下させない
、従って、COは変態点(Ms)を所定の温度内に調節
し、ひずみ付加時にεマルテンサイトを生成させるため
に掻めて有効な元素である。
しかしながら、Coの含有量が30. Owt、Xを超
えると前述の効果が飽和する。
従って、COの含有量は30.0wt%以下に限定すべ
きである。
Cu (銅): Cuはオーステナイト生成元素である。Cuを微量含有
させることによって耐食性が向上するので、Cuは有効
な元素である。しかしながら、Cuにはオーステナイト
の積層欠陥エネルギーを高める作用があるため、Cuの
含有量が3.0iit、χを超えるとεマルテンサイト
の生成を阻害する。
従って、Cuの含有量は3.0wt.%以下に限定すべ
きである。
N(窒素): Nはオーステナイトの生成元素である。Nを微量含有さ
せることによって耐食性およびオーステナイトの降伏強
度が高まるので、Nは有効な元素である。しかしながら
、Nの含有量がQ、4wt、χを超えるとCr、 St
の窒化物生成を容易にし、形状記憶効果を阻害する場合
がある。
従って、Nの含有量は0.4wt0%以下に限定すべき
である。
この発明において、優れた被削性を有する鉄基合金とす
るために、上述の元素に加えて、S、TeSe、 Pb
、 BiおよびCaの中から少なくとも1つ以上を含有
することが必要である。
S(硫黄)二 Sは、快削元素である。Sは通常不純物として扱われる
が、この発明においてはSを積極的に添加することによ
り硫化物の形で、合金中に均一に分布し、切削時におい
てひずみの集中源となって被削性を向上させる。しかし
ながら、Sの含有量がQ、4wt、χを超えると、この
効果が飽和するばかりでなく、耐食性が著しく)員なわ
れ、且つ、形状記憶特性が劣化する。
従って、Sの含有量はo、4wt、:以下に限定すべき
である。
Te (テルル Teは、快削元素である, TaはTe化合物の状態で
、合金中に均一に分布し、切削時においてひずみの集中
源となって被削性を向上させる.しかしながら、Teの
含有量が0.4wt.χを超えると、この効果が飽和す
るばかりでなく、耐食性が著しく損われ、且つ、形状記
憶特性が劣化する。
従って、Teの含有量は0.4wt、%以下に限定すべ
きである。
Se (セレン): Seは快削元素である。 SeはSe化合物の状態で、
合金中に均一に分布し、切削時においてひずみの集中源
となって被削性を向上させる。しかしながら、Seの含
有量がQ、4wt、χを超えると、この効果が飽和する
ばかりでなく、形状記憶特性が劣化する。
従って、Seの含有量は0.4wt、%以下に限定すべ
きである。
pb (鉛): pbは、快削元素である。Pbは耐食性を損なうことな
く、被削性を向上させる元素である。しかしながら、p
bの含有量がQ、4wt、χを超えると被削性の改善効
果が飽和するばかりでなく、熱間加工性が著しく損なわ
れる。
従って、pbの含有量はQ、4wt、%以下に限定すべ
きである。
81 (ビスマス): Biは、快削元素である。 Biは耐食性を損うことな
く、被削性を向上させる元素である。しかしながら、旧
の含有量が0.4wt、χを趙えると被削性の改善効果
が飽和するばかりでなく、熱間加工性が著しく損なわれ
る。
従って、Biの含有量は0.4wt、%以下に限定すべ
きである。
Ca (カルシウム): Caは、快削元素である。 Caは微量添加させること
により、耐食性を損なうことなく、被削性を向上させる
元素である。しかしながら、Caが0.01wt、χを
超えると効果が飽和する。
従って、Caの含有量は0.01wt、%以下に限定す
べきである。
次にこの発明を実施例により説明する。
〔実施例〕
第1表に示す、この発明の範囲内の化学成分組成を有す
る本発明鋼およびこの発明の範囲外の化学成分組成を有
する比較鋼を大気または真空溶解炉を用いて溶製し、造
塊後、1000°C〜1250’Cで加熱し、厚さ20
■まで熱間圧延を行ない、本発明鋼の供試体(以下「本
発明の供試体」と称す)阻1〜No、10、および、比
較鋼の供試体(以下「比較用供試体」と称す)Nα11
〜k15を調製した。
調製した供試体の各々に、丸棒引張試験片(6Iφ、標
点間圧M30flIl11)を用い、所定の温度で4%
の引張歪を付加した後、200°C以上で焼鈍し、標点
間距離の変化量を測定して評価し、形状記憶効果r (
S、M、E、) Jとして第1表に併せて示した。
評価基準は、形状記憶効果が70%以上のものを◎、3
0%〜70%未満のものを○、30%未満のものを×と
して表示した。
形状記憶効果の算出方法は下記の通りである。
S、M、E、 (χ)−((11−1り/(1,−1゜
)l X1001゜:初期標点間距離、 1、:引張後の標点間距離、 ■、:焼錬後の標点間距離。
調製した供試体の各々に、1年間の大気暴露試験を行な
い、発錆状況を目視にて評価し、「耐食性」として第1
表に併せて示した。
評価基準は、発錆が認められないものを◎、発錆が多少
認められるものをO1発発錆著しく認められるものを×
として表示した。
調製した供試体の各々を大気雰囲気で600 ’Cに加
熱し、表面の酸化状況を目視して、耐高温酸化性を評価
し、「耐酸化性」として第1表に併せて示した。
評価基準は、酸化が認められないものを◎、酸化が多少
認められるものを○、酸化が著しく認められるものを×
とした。
被削性は、正面フライスにおける超硬工具の寿命を比較
用供試体Ntlllおよび12を1としたときの比率で
評価した。
第1表に示すように、比較用供試体Nα11および12
は、本発明の供試体bt〜10と比べて、形状記憶効果
、耐食性および耐高温酸化性は同等であるが、被削性に
ついては劣っていることが分かった。
Sの含有量がこの発明の範囲を外れて高い比較用供試体
石13およびTeの含有量がこの発明の範囲を外れて高
い比較用供試体漱14は、いずれも形状記憶効果、耐食
性および耐高温酸化性が劣っていた。
Seの含有量がこの発明の範囲を外れて高い比較用供試
体No、 l 5は、形状記憶効果が劣っており、且つ
、本発明の供試体阻3と比べて、Seを添加しているの
にもかかわらず、被削性の改善がほとんど認められなか
った。
これに対して、本発明の供試体N11l−10は、いず
れも形状記憶効果、耐食性、耐高温酸化性および被削性
が優れていた。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、被削性、耐食
性および耐高温酸化性に優れた鉄基形状記憶合金が得ら
れる産業上有用な効果がもたらされる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Si:2.0wt.%〜8.0wt.%、 Cr:5.0wt.%〜20.0wt.%、下記からな
    る群から選んだ少なくとも1つの元素、 Mn:15.0wt.%未満、 Ni:20.0wt.%以下、 Co:30.0wt.%以下、 Cu:3.0wt.%以下、 N:0.4wt.%以下、さらに、 下記からなる群から選んだ少なくとも1つの元素、 S:0.4wt.%以下、 Te:0.4wt.%以下、 Se:0.4wt.%以下、 Pb:0.4wt.%以下、 Bi:0.4wt.%以下、 Ca:0.01wt.%以下、および、 残り:Feおよび不可避的不純物、 からなることを特徴とする、被削性、耐食性および耐高
    温酸化性に優れた鉄基形状記憶合金。
JP734589A 1989-01-13 1989-01-13 被削性、耐食性および耐高温酸化性に優れた鉄基形状記憶合金 Pending JPH02190448A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116287932A (zh) * 2023-03-24 2023-06-23 深圳大学 一种免训练铁系高熵形状记忆合金及其制备方法

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