JPH03115543A - 高強度低熱膨張合金 - Google Patents
高強度低熱膨張合金Info
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- JPH03115543A JPH03115543A JP25285789A JP25285789A JPH03115543A JP H03115543 A JPH03115543 A JP H03115543A JP 25285789 A JP25285789 A JP 25285789A JP 25285789 A JP25285789 A JP 25285789A JP H03115543 A JPH03115543 A JP H03115543A
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Landscapes
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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。
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〕
本発明は使用中昇温の可能性のある精密機械部品や低弛
度耐熱送電線用芯線等に使用される高強度低熱膨張合金
に関するものである。
度耐熱送電線用芯線等に使用される高強度低熱膨張合金
に関するものである。
従来より、架空送電線については、鋼心アルミ撚線（Ａ
Ｃ３Ｒ線）が使用されているが、これをさらに発展させ
、送電容量の増大のために、高温度での使用に耐える耐
熱性の向上と弛度の減少にっいて種々検討がなされてい
る。これは、アルミ送電線の、温度上昇に伴う、熱膨張
による電線の弛度を高強度低熱膨張合金線を芯線に用い
ることで防止しようとするものである。
Ｃ３Ｒ線）が使用されているが、これをさらに発展させ
、送電容量の増大のために、高温度での使用に耐える耐
熱性の向上と弛度の減少にっいて種々検討がなされてい
る。これは、アルミ送電線の、温度上昇に伴う、熱膨張
による電線の弛度を高強度低熱膨張合金線を芯線に用い
ることで防止しようとするものである。
近年、この芯線用合金として、特公昭５６−４５９９０
号、特開昭５５−１２２８５５号、特開昭５５−１３１
１５号などで提案されている。
号、特開昭５５−１２２８５５号、特開昭５５−１３１
１５号などで提案されている。
このような高強度低熱膨張合金線を芯線にもつＡｌ送電
線のＡ１合金の耐熱温度は、連続送電温度で最大２３０
℃程度であり、弛度を抑えるための芯線には、常温から
２３０℃の温度範囲における低い熱膨張係数と高い強度
が要求される。従来の高強度低熱膨張合金線は２３０℃
よりも、さらに高い温度、例えば３００℃程度までの平
均熱膨張係数に重点をおいた開発がなされている。
線のＡ１合金の耐熱温度は、連続送電温度で最大２３０
℃程度であり、弛度を抑えるための芯線には、常温から
２３０℃の温度範囲における低い熱膨張係数と高い強度
が要求される。従来の高強度低熱膨張合金線は２３０℃
よりも、さらに高い温度、例えば３００℃程度までの平
均熱膨張係数に重点をおいた開発がなされている。
しかし、実際にはＡｔの耐熱温度により送電線の使用温
度の上限が決定されてしまうので、高強度低熱膨張合金
には、Ａ１合金の連続送電温度の上限である２３０℃ま
での平均熱膨張係数が特に間題となる。
度の上限が決定されてしまうので、高強度低熱膨張合金
には、Ａ１合金の連続送電温度の上限である２３０℃ま
での平均熱膨張係数が特に間題となる。
前述した特公昭５６−４５９９０号、特開昭５５−１２
２８５５号、特開昭５５−１３１１５号などの合金は、
Ｆｅ−Ｎｉ合金に各種強化元素を配合した合金組成をも
ち、冷間加工により高強度と低熱膨張特性が得られる。
２８５５号、特開昭５５−１３１１５号などの合金は、
Ｆｅ−Ｎｉ合金に各種強化元素を配合した合金組成をも
ち、冷間加工により高強度と低熱膨張特性が得られる。
しかし、冷間加工による低熱膨張化は、わずかの温度上
昇により、その効果が消失してしまうので、３００℃程
度で短時間保持した後の熱膨張係数が特に重要となる。
昇により、その効果が消失してしまうので、３００℃程
度で短時間保持した後の熱膨張係数が特に重要となる。
特公昭５６−４５９９０号に示される合金は、Ｆ ｅ−
３８−４８％Ｎｉ合金に強化元素として、Ｃ，Ｍｏ、Ｃ
ｒを添加したものである。
３８−４８％Ｎｉ合金に強化元素として、Ｃ，Ｍｏ、Ｃ
ｒを添加したものである。
特開昭５５−１２２８５５号に示される合金は、Ｆｅ−
３８−５ＯＮｉ合金に強化元素として、ＣならびにＳｉ
、Ｍｎ。
３８−５ＯＮｉ合金に強化元素として、ＣならびにＳｉ
、Ｍｎ。
Ｃｒのうち１種または２種以上、さらにＭｏ、ＴＬＶ、
Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗのうち１種または２種以
上を添加したものである。また、特開昭５５−１３１１
５号に示される合金はＦ ｅ−３５〜５ＯＮｉ合金強化
元素としてＣならびにＳｉ、Ｍｎ、Ｏｒのうち１種また
は２種以上、さらにＴｉ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔａ
、Ｗ、Ａｌのいずれか１種または２種以上を添加したも
のである。これらの合金はいずれも冷間加工による高強
度化と常温から３００℃あるいは２００℃から３００℃
までの低熱膨張とは図られているが、常温から２３０℃
までの低熱膨張化については、必ずしも最適Ｎｉ量と最
適強化元素の選定が十分に考慮されていない。
Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗのうち１種または２種以
上を添加したものである。また、特開昭５５−１３１１
５号に示される合金はＦ ｅ−３５〜５ＯＮｉ合金強化
元素としてＣならびにＳｉ、Ｍｎ、Ｏｒのうち１種また
は２種以上、さらにＴｉ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔａ
、Ｗ、Ａｌのいずれか１種または２種以上を添加したも
のである。これらの合金はいずれも冷間加工による高強
度化と常温から３００℃あるいは２００℃から３００℃
までの低熱膨張とは図られているが、常温から２３０℃
までの低熱膨張化については、必ずしも最適Ｎｉ量と最
適強化元素の選定が十分に考慮されていない。
本発明の目的は、上述のような送電線用芯線や使用中昇
温の可能性のある精密機械部品等の用途に最適の材料を
提供せんとするもので、室温から２３０℃までの平均熱
膨張係数が３．２ＸｌＯ’ ／℃以下、かつ常温引張強
さが１１．５ｋｇ ｆ ／ ｍｍ ”以上である高強度
低熱膨張合金を提供することである。
温の可能性のある精密機械部品等の用途に最適の材料を
提供せんとするもので、室温から２３０℃までの平均熱
膨張係数が３．２ＸｌＯ’ ／℃以下、かつ常温引張強
さが１１．５ｋｇ ｆ ／ ｍｍ ”以上である高強度
低熱膨張合金を提供することである。
本発明者は、インバー合金（Ｆ ｅ−３６％Ｎｉ）をベ
ースに各種添加元素を加え、熱膨張係数を増大させずに
強度を上げ、上述の特性を満足する材料の開発を行なっ
たゆ 鉄ニツケル系合金を強化する添加元素は、各種考えられ
るが、Ｔｉ、Ｎｂ＋Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ等の元素は、Ｃと
の親和力が強く、塊状の硬い１次炭化物を形成するため
、靭延性を低下させるので本発明合金には添加しない。
ースに各種添加元素を加え、熱膨張係数を増大させずに
強度を上げ、上述の特性を満足する材料の開発を行なっ
たゆ 鉄ニツケル系合金を強化する添加元素は、各種考えられ
るが、Ｔｉ、Ｎｂ＋Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ等の元素は、Ｃと
の親和力が強く、塊状の硬い１次炭化物を形成するため
、靭延性を低下させるので本発明合金には添加しない。
そこで本発明者は、強化元素として、Ｃ，Ｏｒ。
Ｍｏに着目し、これらは元素の作用に関し、詳細に検討
を行った結果、ＣとＭＯを複合添加した場合に最も冷間
加工による加工硬化能が大きく、かつ低い熱膨張係数を
もつことがわかった。さらに常温から２３０℃までの平
均熱膨張係数を最小にする最適Ｎｉ量についても十分な
検討を行った結果、上述の特性を満足する本発明の合金
を見出した。
を行った結果、ＣとＭＯを複合添加した場合に最も冷間
加工による加工硬化能が大きく、かつ低い熱膨張係数を
もつことがわかった。さらに常温から２３０℃までの平
均熱膨張係数を最小にする最適Ｎｉ量についても十分な
検討を行った結果、上述の特性を満足する本発明の合金
を見出した。
本発明は、重量比で、Ｎｉ３５％以上３８％未満、ＣＯ
，１−０，５％、Ｓｉ０．５％以下、ＭｎＯ，５％以下
、ＭＯｌ、０〜４．０％を含み、残部は本質的にＦｅか
らなり、３０〜２３０℃の平均熱膨張係数が３．２ Ｘ
１０＝ ／℃以下、常温引張強さが１１５ ｋｇ ｆ
／ ａＩｌｌ”以上であることを特徴とする高強度低
熱膨張合金である。
，１−０，５％、Ｓｉ０．５％以下、ＭｎＯ，５％以下
、ＭＯｌ、０〜４．０％を含み、残部は本質的にＦｅか
らなり、３０〜２３０℃の平均熱膨張係数が３．２ Ｘ
１０＝ ／℃以下、常温引張強さが１１５ ｋｇ ｆ
／ ａＩｌｌ”以上であることを特徴とする高強度低
熱膨張合金である。
本発明において、Ｎ１の含有量は熱膨張特性に大きく影
響を及ぼす、特に常温から２３０℃までの平均熱膨張係
数を送電数を芯線として望ましい３．２Ｘ１０’ ／℃
以下に抑えるためには、３５％以上３８％未満のＮｉを
必要とし、Ｎｉ量が３５％を下回る場合には、低熱膨張
特性の消失する温度を意味する変移点が低温側に移行し
、常温から２３０℃までの温度範囲において、目的とす
る低熱膨張特性が得られない、逆に３８％以上のＮｉを
含む場合には、変移点は高温側に移行するものの、低温
側の熱膨張率が全体に高くなるので、目的とする低熱膨
張特性が得られない１以上の理由により、Ｎｉの含有量
は３５％以上、３８％未満に制限する。
響を及ぼす、特に常温から２３０℃までの平均熱膨張係
数を送電数を芯線として望ましい３．２Ｘ１０’ ／℃
以下に抑えるためには、３５％以上３８％未満のＮｉを
必要とし、Ｎｉ量が３５％を下回る場合には、低熱膨張
特性の消失する温度を意味する変移点が低温側に移行し
、常温から２３０℃までの温度範囲において、目的とす
る低熱膨張特性が得られない、逆に３８％以上のＮｉを
含む場合には、変移点は高温側に移行するものの、低温
側の熱膨張率が全体に高くなるので、目的とする低熱膨
張特性が得られない１以上の理由により、Ｎｉの含有量
は３５％以上、３８％未満に制限する。
ＣはＭＯとともに本発明合金の冷間加工硬化能を著しく
高める作用をもつ、そのために必要なＣは最低０．１％
であるが、過度のＣの添加は熱膨張係数の増加をまねく
ため、上限を０．５％とする。
高める作用をもつ、そのために必要なＣは最低０．１％
であるが、過度のＣの添加は熱膨張係数の増加をまねく
ため、上限を０．５％とする。
Ｓｉ、ＭｎはＭＯに比べると十分な強化作用はもたらさ
ないが、脱酸元素として作用するので、それぞれ０．５
％以下とする。
ないが、脱酸元素として作用するので、それぞれ０．５
％以下とする。
Ｍｏは、数多くの強化元素のうち、Ｃと複合添加した場
合の冷間加工による硬化能が最も大きい。
合の冷間加工による硬化能が最も大きい。
これは、固溶状態におけるＭｏとＣｒの相互作用、さら
に−１１１Ｍｏ、Ｃの微細炭化物の析出が原因と考えら
れる。また、ＭｏはＣｒに比べ、熱膨張係数を高める度
合も小さいので、熱膨張特性の面からも有利な元素であ
る。そのために必要なＭＯは最低１．０％であるが、４
．０％を越える過度の添加は熱膨張係数の増加を招くの
で、Ｍｏは１．０〜４．０％に制限する。
に−１１１Ｍｏ、Ｃの微細炭化物の析出が原因と考えら
れる。また、ＭｏはＣｒに比べ、熱膨張係数を高める度
合も小さいので、熱膨張特性の面からも有利な元素であ
る。そのために必要なＭＯは最低１．０％であるが、４
．０％を越える過度の添加は熱膨張係数の増加を招くの
で、Ｍｏは１．０〜４．０％に制限する。
本発明にかかる高強度低熱膨張合金は、上述した主要元
素と、本質的に残部Ｆｅから構成される鉄ニツケル系合
金である。
素と、本質的に残部Ｆｅから構成される鉄ニツケル系合
金である。
また、他の脱酸元素Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｂ等は通
常含まれるそれぞれ下記に示す量の含有は、何等特性に
差し支えない。
常含まれるそれぞれ下記に示す量の含有は、何等特性に
差し支えない。
Ａ１．ＴｉＳ２．１％
ＭＬＣａ、Ｂ≦０．０２％
〔実施例〕
第１表に示す組成の合金を溶製し、鍛造で加熱温度１１
００℃で、直径１０−の丸棒とした。これらの試料を、
１０００℃の温度で１時間加熱後、油冷し、さらに冷間
にて伸線加工を行って直径４．６ｍｍのココイルに仕上
げた。この線材について、冷間加工ままの状態で引張試
験を行い、さらに２９０ ℃で２０時間、空冷後に熱膨
張測定を行った。これららの結果についても第１表に併
記するとともに第１図にまとめた。
００℃で、直径１０−の丸棒とした。これらの試料を、
１０００℃の温度で１時間加熱後、油冷し、さらに冷間
にて伸線加工を行って直径４．６ｍｍのココイルに仕上
げた。この線材について、冷間加工ままの状態で引張試
験を行い、さらに２９０ ℃で２０時間、空冷後に熱膨
張測定を行った。これららの結果についても第１表に併
記するとともに第１図にまとめた。
第１表ならびに第１図より、３０〜２３０℃までの平均
熱膨張係数は、ＭｏとＣの含有量がほぼ一定の下で、本
発明合金Ｎｏ、１〜３のＮ１量では低い熱膨張特性を示
し、比較合金Ｎｏ、１２のようにＮｉ量が低すぎても、
Ｎ ｏ、 １３のようにＮ１量が高すぎても、熱膨張係
数は高くなることがわかる。
熱膨張係数は、ＭｏとＣの含有量がほぼ一定の下で、本
発明合金Ｎｏ、１〜３のＮ１量では低い熱膨張特性を示
し、比較合金Ｎｏ、１２のようにＮｉ量が低すぎても、
Ｎ ｏ、 １３のようにＮ１量が高すぎても、熱膨張係
数は高くなることがわかる。
また、本発明合金Ｎｏ、１〜５がいずれも１２０ｋｇｆ
／閣１以上の高い引張強さを示すのに対し、Ｃの低いＮ
ｏ、１．１、またＮｏ、３のＭｏ？：Ｃｒで置換したＮ
ｏ。
／閣１以上の高い引張強さを示すのに対し、Ｃの低いＮ
ｏ、１．１、またＮｏ、３のＭｏ？：Ｃｒで置換したＮ
ｏ。
１４はいずれも引張強さが本発明合金に比べ低く、逆に
熱膨張係数は高くなっている。
熱膨張係数は高くなっている。
本発明によれば、低熱膨張と高強度を必要とする精密機
械部品や低弛度送電線の芯線に適し、とりわけ、送電線
の芯線に使用することにより、従来合金よりも、送電線
の実用使用温度領域において、低い熱膨張係数を示すた
め、送電線の温度上昇による弛度をさらに低め、その結
果従来合金を芯線に用いた場合よりさらに送電容量を増
大することが可能となる。
械部品や低弛度送電線の芯線に適し、とりわけ、送電線
の芯線に使用することにより、従来合金よりも、送電線
の実用使用温度領域において、低い熱膨張係数を示すた
め、送電線の温度上昇による弛度をさらに低め、その結
果従来合金を芯線に用いた場合よりさらに送電容量を増
大することが可能となる。
第１図は、３０〜２３０℃および３０〜３００℃におけ
る平均熱膨張係数に及ぼすＮｉ含有量の影響を示す図第 図 ４ ５ ６ ７ ８ ９ Ｎｉ量 （ｗｔ ’ム）
る平均熱膨張係数に及ぼすＮｉ含有量の影響を示す図第 図 ４ ５ ６ ７ ８ ９ Ｎｉ量 （ｗｔ ’ム）
Claims (1)
- １ 重量比で、Ｎｉ３５％以上３８％未満、Ｃ０．１〜
０．５％、Ｓｉ０．５％以下、Ｍｎ０．５％以下、Ｍｏ
１．０〜４．０％を含み、残部は本質的にＦｅからなり
、３０〜２３０℃の平均熱膨張係数が３．２×１０＾−
＾５／℃以下、常温引張強さが１１５ｋｇｆ／ｍｍ＾２
以上であることを特徴とする高強度低熱膨張合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25285789A JP2941312B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 高強度低熱膨張合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25285789A JP2941312B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 高強度低熱膨張合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03115543A true JPH03115543A (ja) | 1991-05-16 |
| JP2941312B2 JP2941312B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=17243138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25285789A Expired - Fee Related JP2941312B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 高強度低熱膨張合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2941312B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5502350A (en) * | 1993-07-05 | 1996-03-26 | Hitachi Metals Ltd. | Shadow mask support member having high strength and thermal deformation resistant low-expansion alloy plate and high expansion alloy plate and method of producing the same |
| CN114107834A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-03-01 | 河钢股份有限公司 | 一种高强铁镍钼合金丝材及其低成本制备方法 |
| CN114107829A (zh) * | 2020-09-01 | 2022-03-01 | 宝武特种冶金有限公司 | 一种高强度低膨胀因瓦合金线材 |
| CN116791005A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-09-22 | 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 | 一种新型低膨胀合金及其制备方法 |
-
1989
- 1989-09-28 JP JP25285789A patent/JP2941312B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5502350A (en) * | 1993-07-05 | 1996-03-26 | Hitachi Metals Ltd. | Shadow mask support member having high strength and thermal deformation resistant low-expansion alloy plate and high expansion alloy plate and method of producing the same |
| CN114107829A (zh) * | 2020-09-01 | 2022-03-01 | 宝武特种冶金有限公司 | 一种高强度低膨胀因瓦合金线材 |
| CN114107834A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-03-01 | 河钢股份有限公司 | 一种高强铁镍钼合金丝材及其低成本制备方法 |
| CN116791005A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-09-22 | 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 | 一种新型低膨胀合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2941312B2 (ja) | 1999-08-25 |
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