JPH0277554A - 形状記憶特性、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

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、形状記憶特性、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る。

［従来の技術］ 形状記憶合金とは、マルテンサイト変態点近傍の所定温
度において１合金に塑性変形を加え１次いで、前記合金
を、その母相に逆変態する温度以上の所定温度に加熱し
たときに、塑性変形を加える前の、元の形状に回復する
特性を示す合金をいう、形状記憶合金に所定温度におい
て塑性変形を加えることにより、前記合金の結品梼造は
、その母相からマルテンサイトに変態する。このように
塑性変形が加えられた合金を、その後、その母相に逆変
態する温度以上の所定温度に加熱すると。

マルテンサイトは、元の母相に逆変態し、かくして、前
記合金は、形状記憶特性を示す。これにより、塑性変形
した前記合金は、塑性変形を加える前の元の形状に回復
する。

このような形状記憶特性を有する合金として、これまで
、非鉄系形状記憶合金が多数知られでいる。（例えば、
舟久保煕康編「形状記憶合金」１９８４年産業図書）。

その中で、Ｎｉ　−Ｔｉ系およびＣｕ系の形状記憶合金
は、既に実用化されており、そして、管継手、衣料、医
療機器およびアクチ１エータ等が、これ等の非鉄系形状
記憶合金を使用して製造されている。このように、形状
記憶合金を種々の用途に応用した技術の開発が、近年、
盛んに行なわれている。

しかしながら、非鉄系形状記憶合金は、高価であるため
に、経済性の面で制約を受ける。かかる事情から、非鉄
系形状記憶合金よりも安価な鉄基形状記憶合金が開発さ
れつつある。このように、経済性の面で制約のある非鉄
系形状記憶合金に代って、鉄基形状記憶合金の適用範囲
の拡大が期待されている。

塑性変形を加えることによって、鉄基形状記憶合金がそ
の母指から変態するマルテンサイトの結晶構造の見地か
らすると、鉄基形状記憶合金を、ｆｃｔ　（面心正方品
）、　ｂｅｔ　（体心立方晶）およびｈｅρ（稠密六方
晶）に大きく大別できる。

塑性変形を加えることによって、その母相からｆｃｔマ
ルテンサイトに変態する鉄基形状記憶合金として、Ｆｅ
　−Ｐｂ系およびＦｅ　−Ｐｔ系が知られている。

（例えば、大鴫隆一部ら著、「日本金属学会誌、第４８
巻、＠９号、　１９８４．Ｐ８８１Ｊ　）。これらの鉄
基形状記憶合金は、良好な形状記憶特性を示す。

塑性変形を加えることによって、その母指からｂｅｔマ
ルテンサイト（以下「α′フマルンサイト」という）に
変態する鉄基形状記憶合金として、Ｆｅ−Ｐｔ系（例え
ば、ＵＭＥＭＯＴＯＡ　ＷＡＹＭＡＮ著、ｒ　Ａｃｔａ
Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａ、　Ｖｏｌ　２６．　Ｐｅｒ
ｇａｍｏｎ　Ｐｒｅｓｓ　１９７８Ｐｒｉｎｔｅｄ　ｉ
ｎ　Ｇｒｅａｔ　Ｂｒｊ、ｔａｉｎＪ　Ｐ１５２９）お
よびＦｅ　−Ｎ１〜Ｃｏ−Ｔ、ｉ系（特開昭６０−２３
４９５０号公報、特開昭６１〜１０６７４６号公報）の
合金が知られている。α′フマルンサイトは、高い積層
欠陥エネルギーを有する合金中に形成される相であり、
その結果、変態時における体積変化が大きい。従って、
変態時に。

α′マルテンサイト内に、すベリ変形が起り易く。

そして、これらの鉄基形状記憶合金は、そのままの状態
においては、良好な記憶形状特性を示さない。

しかしながら、これらの鉄基形状記憶合金の母相を、イ
ンバー効果（即ち、ある温度域において、熱膨張係数が
非常に小さくなる＠象）を有する母指にすることによっ
て、これらの合金のα′フマルンサイトのすべり変形が
抑制され、そして、その結果、これらの合金が良好な形
状記憶特性を示すことが知られている。

塑性変形を加えることによって、その母相からｈｃρマ
ルテンサイト（以下「εマルテンサイト」という）に変
態する鉄基形状記憶合金として、高マンガン鋼、および
、ＪＩＳ規格に規定された５ＵＳ３０４のオーステナイ
ト系ステンレス鋼が知られている。、εマルテンサイト
は、低い積層欠陥エネルギーを有する合金中に形成され
る相であり、その結果、変態時における体積変化が小さ
い。従って、変態時に、εマルテンサイト内に、すべり
変形が起り難く、そして、これらの鉄基形状記憶合金は
。

良好な形状記憶特性を示す。（例えば、西山善次著、「
マルテンサイト変態−基本編Ｊ　１９７１年１２月丸善
）。

塑性変形を加えることによって、その母指からεマルテ
ンサイトに変態する鉄基形状記憶合金どして次の合金が
提案されている。

特公昭４９−１０４０９号公報に開示された鉄基形状記
憶合金： ■　Ｎｉ　：　１０〜１８ｗｔ、％、　Ｃｒ　：　１０
〜２５ｔｙｔ、％において。

必要に応じ、Ｃｏ　：　２０ｉｉｔ、％以下を含有させ
る系。

■　Ｃｒ　：　１０〜２（ｈｔ、％において、Ｎｉ　：
　１７．５ｗｔ、％以下、Ｍｎ　：　３０．５ｗｔ、％
以下、Ｃｏ　：　１５ｗｔ、％以下を含有させる系、 （■　Ｍｎ：１５〜３５讐ｔ６％を含有させる系、■　
Ｍｎ　：　１２．５〜３０ｔｇｔ、％において、Ｎｉ　
：　１５ｖｔ、％以下を含有させる系、 （以下、「先行技術１」という）。

先行技術１においては、形状記憶特性として実施例にみ
られるように、４％程度の引張歪を付加した後所定の温
度に加熱すると、１％程度の回復歪量が得られるもので
ある。

特公昭５９−８３７４４号公報に開示された鉄基形状記
憶合金： ■　Ｃ：Ｏ，１〜０　、３５ｗｔ、％＋　Ｓｌ　：　０
．５ｗｔ０％以下、Ｍｎ：８、０〜１５．０ｗｔ．％、
　Ｓｏ　Ｑ　Ａ　Ｑ　：　０．０１〜０．０６ｗｔＪを
含有する系、 （’２）　　Ｃ：　０．１〜０．３５ｗｔ、％、　Ｓｉ
　：　０．５ｗｔ、ｘ以下、Ｍｎ：８．０〜Ｉ５．０ｗ
ｔ．”ｌ、　５ｏｉｌ　Ａｎ　：　０．０１〜０．０６
ｗｔ、％において、Ｎｉ　：　１．（ｈｔ、％以下、Ｃ
ｒ　：　１．０ｗｔ０％以下を含有させる系。（以下、
「先行技術２」という）。

先行技術２においては、形状記憶特性として実施例にみ
られるように、１０％以下の引張歪量を付加した後所定
の温度に加熱することによって３割程度の回復量が得ら
れるものである。

先行技術１および２に開示された鉄基形状記憶合金は、
形状回復が部分的であり、回復量は付加歪の３割程度に
とどまるものである。

特公昭６　］、　−５４８５９号公報に開示された鉄基
形状記憶合金： Ｍｎ　：　２０〜４（ｈｔ、％、　Ｓｉ　：　３．５〜
８．（ｈｔ、％を含有する系。

（以下、「先行技術３」という）。

特開昭６１〜２０１７６１号公報に開示された鉄基形状
記憶合金： Ｍｎ　：　２０−４０ｗｔ、％、　Ｓｉ　：　３．５−
８．０ｗｔ．％、　Ｎｉ　：　１０ｗｔ、％以下、　Ｃ
ｒ　：　１０ｗｔ、％以下、Ｃｏ　：　１ｏｖｔ、％以
下、ＭＯ：　２ｗｔ、％以下、Ｃ：１ｗｔ、％以下、　
ＡＱ　：　１ｗｔ、％以下、Ｃｕ　：　１ｔｉｔ０％以
下を含有させる系。

（以下、「先行技術４」という）。

先行技術３および４に開示された鉄基形状記憶合金は優
れた形状記憶特性を有している。即ち。

先行技術３，４において得られる形状記憶特性は。

以下の通りである。

先行技術３，４の鉄基形状記憶合金を高周波加熱大気炉
内において溶解し、次いで、溶解した合金をインゴット
に鋳造し、次いで、このように鋳造したインゴットを、
１，０５０〜１，２５０℃の範囲内の温度に１時間保持
し、そして１次いで、このように加熱したインゴットを
熱間圧延することによって、０．５ｍｍ　Ｘ　１．５ｏ
ｎ　Ｘ　３０ｍｍの寸法を有する試験片を調製した。次
いで、このようにして調製した試験片を室温において４
５°の角度に曲げることによって、これに塑性変形を加
え、そして、前記試験片を、オーステナイト変態点以上
の所定温度に加熱した。このようにして、前記合金の形
状回復率を調べたところ、前記合金は、７５〜９０％の
形状回復率を示した６ ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、先行技術３に開示された鉄基形状記憶合
金は、優れた形状記憶特性を有するものの、耐食性およ
び耐高温酸化性については不充分なものである。

先行技術４に開示された鉄基形状記憶合金は、耐食性を
向上させる目的で、Ｃｒ、　Ｎｉ、　ＣｏおよびＭ。

のうちの少なくとも１つの元素を、前記合金に添加する
ものである。しかしながら、先行技術４は。

次の問題を有している。即ち、上述したように、合金の
耐食性を向上させるために、Ｃｒ、　Ｎｉ、　Ｃｏおよ
びＭＯのうちの少なくとも１つの元素を添加しているが
、特にマンガンを２０〜４（ｈｔ、％と多量に添加して
いるので、耐食性の向上効果は、必ずしも充分ではない
。更に、先行技術４は、塑性変形を加えた後、元の形状
に回復させる目的で、合金を加熱するときに必要とされ
る、充分な耐高温酸化性を合金に付与することができな
い。１５ｗｔ、Ｚ以上である、２０〜４０ｗ七、２のＭ
ｎを含有し、更にＣｒを含有する先行技術４の合金は、
Ｃｒが存在しているために、非常に脆い金属間化合物（
以下、「σ相」という）を形成し易い。このσ相の形成
および存在は、鉄基形状記憶合金の形状記憶特性、加工
性および靭性を著しく劣化させる。

このようなことから、形状記憶特性、耐食性および耐高
温酸化性に優れた鉄基形状記憶合金の開発が強く望まれ
ているが、かかる鉄基形状記憶合金は、まだ提案されて
いない。

従って、この発明の目的は、形状記憶特性、耐食性およ
び耐高温酸化性に優れた鉄基形状記憶合金を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ ｈｃｐ型鉄型鉄状形状記憶合金所定温度において塑性変
形を加えると、前記合金の相は、その母相、即ち、オー
ステナイトからεマルテンサイトに変態する。ぞの母相
がこのようにεマルテンサイトに変態した前記合金を、
その後、オーステナイト変態点（以下ｒＡｆ点」という
）以上で且つＡｆ点近傍の温度に加熱すると、εマルテ
ンサイトは、その母相、即ち、オーステナイトに逆変態
し、そして、その結果、塑性変形を加えられた前記合金
は、塑性変形を加える前の、元の形状に回復する。

上述したｈｃｐ型鉄型鉄状形状記憶合金れた形状記憶特
性を発揮させるためには、下記条件を満たす必要がある
。

（１）前記合金に所定温度において塑性変形を加える前
の、前記合金の母相は、主としてオーステナイトからな
ることが必要である。上述した所定温度とは、前記合金
にその温度において塑性変形を加えると、母相からεマ
ルテンサイトに変態することができる温度をいう。

（２）　　オーステナイトの積層欠陥エネルギーは、低
くなければならない。更に、前記合金に塑性変形を加え
ることによって、その母相からεマルテンサイトのみに
変態することを必要とし、α′フマルンサイトに変態し
てはならない。

（３）オーステナイｌ−の降伏強度は、高くなければな
らない。更に、前記合金に塑性変形を加えたときに、前
記合金の結晶構造中にすべり変形が生じてはならない。

この発明は、上記条件を満たしつつ、前述の従来技術の
問題点を解決するものであり、Ｃｒ　：　　５．０〜２
０．０ｗｔ．％、Ｓｉ　：　２．０〜８．０ｗｔ．％。

下記からなる群から選んだ少なくとも１つの元素。

Ｍｎ　：　０．１〜１４．８ｗｔ、％、Ｎｉ　：　Ｏ，
１〜２０．０ｗｔ．％。

Ｃｏ　：　０，１〜３０．（ｈｔ、％。

Ｃｕ　：　０．１〜３．０ｔｓｔ、％、Ｎ　　：０．０
０１〜０．４００留ｔ０％、但し、Ｎｉ＋　０．５Ｍｎ
＋　０．４Ｃｏ＋　０．０６Ｃｕ＋　０．００２Ｎ≧０
．６７　（Ｃｒ＋１．２ＳＬ）　　−３、および、 残り二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。

次に、この発明の鉄基形状記憶合金の化学成分組成を、
上述した範囲内に限定した理由を、以下に述べる。

（１）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、そして、合金の耐食性および耐高温酸化性を向上
させる作用がある。更に、Ｃｒには、オーステナイトの
降伏強度を高める作用がある。

しかしながら、Ｃｒの含有量が５．０ｗｔ．％未満では
、上述した作用に所望の効果が得られない。一方、Ｃｒ
の含有量が２０．０ｔｇｔ、％を超えることは、次の理
由により許されない。即ち、Ｃｒは、フェライト形成元
素であるから、Ｃｒ含有量が増加すると、オーステナイ
トの形成が阻害される。このため、この発明においては
、オーステナイトを形成させるために、後述するように
オーステナイト形成元素である、Ｍｎ、　Ｎｉ、　Ｃｏ
、　ＣｕおよびＮのうちの少なくとも１つの元素を１合
金に添加する。Ｃｒ含有量が増加すると、上述したオー
ステナイト形成元素もより多量に添加する必要がある。

しかしながら、オーステナイト形成元素を多量に添加す
ることは、経済的に不利である。更に、Ｃｒ含有量が増
加すると。

合金中にσ相が形成し易くなる。このような理由から、
　Ｃｒ含有量が２０．０ｗｔ．％を超えると、オーステ
ナイト形成元素の含有量を増加する必要があるので、経
済性が損われ、そして、更に、σ相の形成に因って、合
金の形状記憶特性９加工性および靭性が劣化する。従っ
て、Ｃｒ含有量は、５．０〜２０．０ｗｔ．％の範囲内
に限定すべきである。

（２）　Ｓｉ　（ケイ素）： Ｓｉには、オーステナイトの積層欠陥エネルギーを低下
させ、そして、合金の耐高温酸化性を向上させる作用が
ある。更に、Ｓｉには、オーステナイトの降伏強度を高
める作用がある。しかしながら、Ｓｉ含有量が２．０ｗ
ｔ．％未満では、上述した作用に所望の効果が得られな
い。一方、Ｓｉ含有量が８．Ｏｗｔ。

％を超えると、合金の延性が著しく低下し、そして、合
金の熱間加工性および冷間加工性が著しく悪化する。従
って、Ｓｉ含有量は、２．０〜８．０ｗｔ．％の範囲内
に限定すべきである。

我々は、鉄基形状記憶合金における、ＣｒおよびＳｉの
含有量が、耐高温酸化性に及ぼす影響を、以下に述べる
試験によって調べた。即ち、オーステナイト形成元素で
ある。０．１〜１４．８すｔ９％のＭｎを含有する合金
鋼中の、フェライト形成元素であるＣｒおよびＳｉの含
有量を変化させながら、後述する「実施例」に述べる方
法に従って１種々の供試体を調製した。　同様にして、
　１６，３ｗｔ、％の１含有量。

６、（ｈｔ、％のＣｒ含有量および６．（ｈｔ、％のＳ
ｉ含有量を有する合金鋼から、「供試体Ａ」を調製した
。次いで、このようにして調製した供試体の各々を、大
気雰囲気中において、６００℃の温度に加熱し。

そして、各供試体の酸化状態を目視により観察して、供
試体の耐高温酸化性を評価した。この試験結果を第１図
に示す。

第１図において、横軸はＣｒ含有量（ｗｔ、％）を示し
、そして、縦軸はＳｉ含有量（ｗｔ、％）を示す。第１
図において、点線で囲んだ区域は、Ｃｒ含有量およびＳ
ｉ含有量が、この発明の範囲内にあることを示す。また
、第１図において、「◎」印は、酸化が認められなかっ
たことを示し、「ＯＪ印は、酸化が若干認められたこと
を示し、そして、「×」印は、酸化が顕著に認められた
ことを示す。第１図から明らかなように、０．１〜１４
．ｌｈｔ、％の範囲内のＭｎ含有量、　５．０〜２０．
０ｗｔ．％の範囲内のＣｒ含有量および２．０〜８．０
ｗｔ．％の範囲内のＳｉ含有量を有する供試体は、優れ
た耐高温酸化性を示している。この発明の範囲外である
、１６．３ｔｉｔ、％の高い１含有量を有する供試体ｒ
ＡＪは、極めて低い耐高温酸化性を示している。

この発明においては、フェライト形成元素であるＣｒお
よびＳｉを合金に添加し、そして、更に、オーステナイ
ト形成元素である、Ｍｎ、　Ｎｉ、Ｃｏ、　Ｃｕおよび
Ｎのうちの少なくとも１つの元素を合金に添加し、もっ
て、合金に塑性変形を加える前の、合金の母相を、主と
してオーステナイトとするものである。

＜３）　Ｍｎ　（マンガン）： Ｍｎは、オーステナイトを形成する強力な元素であり、
そして、Ｍｎには、合金に塑性変形を加える前の合金の
母相を、主としてオーステナイトにする作用がある。し
かしながら、Ｍｎ含有量が０，１ｗｔ。

２未満では、　上述した作用に所望の効果が得られない
。一方、　Ｍｎ含有量が１４．８１１１ｔ、％を超える
と、合金の耐食性および耐高温酸化性が悪化する。従っ
て、Ｍｎ含有量は、０．１〜１４．８ｗｔ、対の範囲内
に限定すべきである。

我々は、鉄基形状記憶合金における、Ｍｎ含有量が破断
伸びに及ぼす影響を、以下に述べる引張試験によって調
べた。即ち、１１．（ｈｔ、％のＣｒ、６．Ｏｗｔ。

％のＳｉおよび１２．０ｗｔ．％のＮｉを含有する合金
鋼中の、Ｍｎの含有量を変化させながら、後述する「実
施例」に述べる方法に従って、種々の供試体を調製した
。

次いで、このようにして調製された供試体の各々につい
て、引張り試験により、Ｍｎ含有量と破断伸びとの間の
関係を調べた。この試験結果を第２図に示す。

第２図において、横軸はＭｎ含有量（ｔ、Ｉｔ、％）を
示し、そして、縦軸は破断伸び（％）を示す。第２図に
おいて、実線で示した区域は、　Ｍｎ含有量がこの発明
の範囲内であることを示す。第２図から明らかなように
、１含有量が１４．８すし６％を超えると、σ相の形成
に起因して、合金の破断伸びが低下する。

（４）　Ｎｉ　にッケル）： Ｎｉは、オーステナイトを形成する強力な元素であり、
そして、Ｎｉには、合金に塑性変形を加える前の、合金
の母相を、主としてオーステナイ１〜にする作用がある
。　しかしながら、Ｎｉ含有量が０．１ｗｔ、１未満で
は、上述した作用に所望の効果が得られない。一方、Ｎ
ｉ含有量が２０．（ｈｔ、％を超えると、Ｅマルテンサ
イトの変態点（以下、ｒＭｓ点」という）が低温域に著
しく移行し、そして１合金に塑性変形を加える温度が著
しく低くなる。従って、Ｎｉ含有量は、０．１〜２０．
（ｈｔ、％の範囲内に限定すべきである。

（５）　Ｃｏ　（コバルト）： Ｃｏは、オーステナイト形成元素であり、そして、Ｃｏ
には、合金に塑性変形を加える前の１合金の母相を、主
としてオーステナイトにする作用がある。

更に、Ｍｎ、　Ｎｉ、　ＣｕおよびＮには、Ｍｓ点を低
下させる作用があるのに対して、Ｃｏには、Ｍｓ点を殆
んど低下させないという作用がある。従って、　Ｃｏは
、Ｍｓ点を所望の温度範囲内に調節するために、極めて
有効な元素である。しかしながら、　Ｃｏ含有量が０．
１ｗｔ、％未満では、　上述した作用に所望の効果が得
ら“れない。一方、Ｃｏ含有量が３０．（ｈｔＪを超え
ても、上述した作用に格別の向上が得られない。従って
、Ｃｏ含有量は、０．１〜３０．０ｗｔ．％の範囲内に
限定すべきである。

（６）　Ｃｕ　（＠）　　： Ｃｕは、オーステナイト形成元素であり、そして、Ｃｕ
には、合金に塑性変形を加える前の、合金の母相を、主
としてオーステナイトにする作用がある。

更に、Ｃｕには１合金の耐食性を向上させる作用がある
。　しかしながら、　Ｃｕ含有量が０．１ｗｔ、％未満
では、上述した作用に所望の効果が得られない。−方、
Ｃｕ含有量が３．０ｗｔ．％を超えると、εマルテンサ
イトの形成が阻害される。その理由は、　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
からである。従って、Ｃｕ含有量は、０．１〜３．０ｗ
ｔ．％の範囲内に限定すべきである。

（７）　Ｎ　（窒素）： Ｎは、オーステナイト形成元素であり、そして、Ｎには
、合金に塑性変形を加える前の、合金の母相を、主とし
てオーステナイトにする作用がある。

更に、Ｎには、合金の耐食性を向上させ、そして、オー
ステナイトの降伏強度を高める作用がある。

しかしながら、Ｎ含有量が０．００１未満では、上述し
た作用に所望の効果が得られない。一方、Ｎ含有量が０
．４００ｗｔ、％を超えると、ＣｒおよびＳｉの窒化物
が形成し易くなり、そして、合金の形状記憶特性が悪化
する。従って、Ｎ含有量は、０．００１〜０．４００ｗ
ｔ、％の範囲内に限定す入きである。

（８）オーステナイト形成元素の合計含有量の、フェラ
イト形成元素の合計含有量に対する割合： この発明においては、上述したように、合金に所定温度
において塑性変形を加える前の、合金の母相は、主とし
てオーステナイトからなることが。

絶対に必要である。従って、この発明においては、この
発明の合金の化学成分組成に対する上述した限定に加え
て、下式を満足させる必要がある。

Ｎｉ＋０，５Ｍｎ＋０．４Ｃｏ＋０．０６Ｃｕ＋０．０
０２Ｎ≧０．６７（Ｃｒ＋　１．２Ｓｉ）　−３゜この
発明の合金に含有されているオーステナイト形成元素の
オーステナイト形成力は、Ｎｊ当量の見地から、次のよ
うに表わすことができる。

Ｎｉ当量＝　Ｎｉ＋　０．５Ｍｎ＋　０．４Ｃｏ＋　０
．０６Ｃｕ＋　０．００２ＮＮｉ当量は、オーステナイ
ト形成力の指標である。

この発明の合金に含有されているフェライト形成元素の
フェライト形成力は、Ｃｒ当量の見地から、次のように
表わすことができる。

Ｃｒ当量＝Ｃｒ＋１．２Ｓｉ Ｃｒ当量は、フェライト形成力の指標である。

上述した式を満足させることによって１合金に所定温度
において塑性変形を加える前の９合金の母相を、主とし
てオーステナイトにすることができる。

（９）不純物： 不純物である、Ｃ２ＰおよびＳの含有量は、Ｃについて
は１　ｔｓｔ、％以下、　Ｐについては０，１ｗｔ、％
以下、そして、　Ｓについては０，１ｖｔ、％以下であ
ることが望ましい。

次に、この発明の鉄基形状記憶合金を、この発明の範囲
外の比較合金と対比しながら、実施例によって、更に詳
細に説明する。

［実施例］ 第１表に示すように、この発明の範囲内の化学成分組成
を有するこの発明の合金鋼、および、同じく第１表に示
すように、この発明の範囲外の化学成分組成を有する比
較合金鋼を、大気圧下または真空下において、溶解炉内
において融解し、次いで、インゴットに鋳造した。次い
で、得られたインゴットを１０００〜１２５０℃の範囲
内の温度に加熱し、そして１次いで、１２ｎｎの厚さに
まで熱間圧延して、この発明の合金鋼の供試体（以下、
「本発明供試体」という）Ｎ（１１〜１５．および、こ
の発明の範囲外の比較合金鋼の供試体（以下、「比較供
試体Ｊという）Ｎα１〜９を調製した。

次いで５本発明供試体Ｎ１ｋｌ〜１５．および、比較供
試体Ｎｃ　１〜９の各々について、形状記憶特性、耐食
性および耐高温酸化性を、以下に述べる試験によって調
べた。これらの試験の結果を第１表に併せて示す。

（１）　　形状記憶特性 下記からなる引張試験によって、形状記憶特性を調べた
。上述したようにして調製した、本発明の供試体Ｎα１
〜１５、および、比較供試体Ｎａ　１〜９の各々から、
直径６ｍおよび標点量比Ｒ３０ｒｍの丸棒上の試験片を
切り出し、このように切り出した試験片の各々に、第１
表に示す変形温度において、４％の引張り歪みを付加し
、次いで、各試験片を、Ａｆ点以上で且つＡｆ点近傍の
所定温度に加熱し、次いで、前記引張り歪みを付加しそ
して加熱した後の各試験片の標点間距離を測定し、そし
て、標点間の測定結果に基づいて、形状回復率を演算し
て、各供試体の形状記憶特性を評価する。

上述した引張り試験の結果を、同じく第１表の「形状記
憶特性」の欄に示す。

形状記憶特性の評価基準は、次の通りであった。

Ｏ：形状回復率は、７０％以上。

○：形状回復率は、３０〜７０％未満。

Ｘ：形状回復率は、３０％未満。

形状回復率は、下式に従って演算された。

但し、Ｌｏ：　試験片の最初の標点間距離、Ｌｌ：　引
張り歪みを付加した後の、試験片の標点間距離、 Ｌ２：　加熱後の、試験片の標点間距離。

Ｍｓ点は、供試体ごとに異なるので、塑性変形を加える
のに最適な温度を、各試験片ごとに設定した。この温度
を、第１表、「変形温度」の欄に示す。

（２）耐食性 本発明供試体Ｎα１〜１５．および、比較供試体Ｎα１
〜９の各々に対し、２年間の大気曝露試験を行なって、
その耐食性を調べた。上記試験の終了後、各供試体につ
いて、目視検査により、錆の発生状況を評価した。上記
試験の結果を、同じく第１表「耐食性」の欄に示す。

錆の発生の評価基準は、次の通りであった。

Ｏ：錆の発生が認められない、 ０：錆の発生が多少認められる。

×：錆の発生が顕著に認められる。

（３）耐高温酸化性 下記からなる耐高温酸化性試験によって、耐高温酸化性
を調べた０本発明供試体Ｎα１〜１５．および、比較供
試体ＮＱ１〜９の各々を、大気中において、６００℃の
温度に加熱し、そして、加熱後における各供試体の表面
の酸化状況を、目視で検査して、各供試体の耐高温酸化
性を評価する。上記試験の結果を、同じく第１表の「耐
高温酸化性」の欄に示す。

酸化状況の評価基準は、次の通りであった。

◎二酸化が認められない、 ○二酸化が多少認められる、 Ｘ：酸化が顕著に認められる。

第１表から明らかなように、比較供試体Ｎα１は。

Ｃｒ含有量がこの発明の範囲を外れて低いために、耐食
性および耐高温酸化性において劣っている。

比較供試体ＮＱ２は、Ｃｒ含有量がこの発明の範囲を外
れて高いために、形状記憶特性において劣っている。

比較供試体Ｎα３は、　Ｓｉ含有量がこの発明の範囲を
外れて低いために、形状記憶特性および耐高温酸化性に
おいて劣っている。

比較供試体Ｎｎ４は、Ｓｉ含有量がこの発明の範囲を外
れて高いために、形状記憶特性において劣っている。更
に、比較供試体Ｎα４においては、割れの発生が認めら
れる６ 比較供試体Ｎα５は、Ｍｎ含有量がこの発明の範囲を外
れて高いために、耐食性および耐高温酸化性において劣
っている。

比較供試体Ｎα６は、Ｎｉ含有量が、この発明の範囲を
外れて高いために、形状記憶特性において劣っている。

比較供試体Ｎａ　７は、Ｃｕ含有量がこの発明の範囲を
外れて高いために、形状記憶特性において劣っている。

比較供試体Ｎａ　８は、Ｎ含有量がこの発明の範囲を外
れて高いために、形状記憶特性において劣っている。

比較供試休職９は１式ｒ　Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋０．４Ｇ
ｏ＋０．０６Ｃｕ　十０．００２Ｎ≧０．６７　（Ｃｒ
＋１．２Ｓｉ）　　−３４を’ｔ＋Ｎ足させていないた
めに、形状記憶特性において劣っている。

これに対して、本発明供試体Ｎα１〜１５は、何れも、
形状記憶特性、耐食性および耐高温酸化性に優れている
。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の鉄基形状記憶合金は、
形状記憶特性、耐食性および耐高温酸化性に優れており
、そして、管の継手、種々の締付は装置などの材料、お
よび、生体用材料として使用するのに適しており、そし
て、その製造費を低減することができ、かくして、工業
上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鉄基形状記憶合金における、Ｃｒ、　Ｓｉお
よびＭｎの含有量が、耐高温酸化性に及ぼす影響を示す
グラフ、第２図は鉄基形状記憶合金におけるＭｎ含有量
と破断伸びとの間の関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ｃｒ：５．０〜２０．０ｗｔ．％、 Ｓｉ：２．０〜８．０ｗｔ．％、 下記からなる群から選んだ少なくとも１つの元素、 Ｍｎ：０．１〜１４．８ｗｔ．％、 Ｎｉ：０．１〜２０．０ｗｔ．％、 Ｃｏ：０．１〜３０．０ｗｔ．％、 Ｃｕ：０．１〜３．０ｗｔ．％、 Ｎ：０．００１〜０．４００ｗｔ．％、 但し、Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋０．４Ｃｏ＋０．０６Ｃｕ＋
   ０．００２Ｎ≧０．６７（Ｃｒ＋１．２Ｓｉ）−３、 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形状記憶特性、耐食性および
   耐高温酸化性に優れた鉄基形状記憶合金。