JPH0331447A - 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、マルテンサイト炭層点近傍の所定温
度において、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、前記合金の結晶構造は
、その―相からマル゛参ンサイトに女態する。このよう
に塑性変形が加えられ九合金を、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４トは、・元あ母相に逆変態し、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九でいる。（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チェータ
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
の母相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　（面心正方晶）、ｂｅｔ　（体心立方晶）およ
びｈｃｐ（桐密六方晶）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ｆａｔマ
ルテンサイトに変態する鉄基形状記憶合金として、Ｆａ
　−Ｐｂ系およびＦｅ　−Ｐｔ系が知られている。

（例えば、大嶋隆一部ら著、「日本金属学会誌。

第４８巻、第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、その母相から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。

Ｆａ−Ｐｔ系（例えば、　ＵＭＥＭＯＴＯ＆　ＶＡＹＭ
ＡＮ著、ｒ　ＡｃｔａＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａ、　Ｖ
ｏｌ　２６．　Ｐｅｒｇａｍｏｎ　Ｐｒｅｓｓ　１９７
８Ｐｒｉｎｔｅｄ　ｉｎ　Ｇｒｅａｔ　Ｂｒ１ｔａｉｎ
Ｊ　Ｐ１５２９）およびＦａ　−Ｎｉ−Ｃｏ　−Ｔｉ系
（特開昭６０−２３４９５０号公報、特開昭６１−１０
６７４６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、すべり変形が起り易く。

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現象）を有する母相にす
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ｈｃｐ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。砿マルテンサイト
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、表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、その母相からＣマルテ
ンサイトに変態する鉄基形状記憶合金として次の合金が
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、１．　Ｃｒ　：　１Ｇ
〜２５ｗｔＪにおいて、必要に応じ、Ｃｏ　：　２０ｗ
ｔＪ以下を含有させる系、■　Ｃｒ　：　１０〜２０ｗ
ｔ、％において、　Ｎｉ　：　１７．５ｗｔ、％以下、
　Ｍｎ　：　３０．５ｗｔＪ以下、Ｃｏ　：　１５ｗｔ
、％以下を含有させる系。

■　Ｍｎ：　１５〜３５ｗｔ、％を含有させる系。

■　Ｉｎ　：　１２．５〜３０ｗｔ、％において、Ｎｉ
　：　１５＠ｔＪ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：　０．１〜Ｇ、３５ｗｔ、％＠　Ｓｌ　：　（
）−５＠ｔ０％以下、Ｍｎ：８．０〜１５．０ｗｔ．％
、　ＳｏΩＡａ　：　０．０１”０．０６ｗｔ、％を含
有する系。

■　Ｃ：　０．１〜０．３５ｗｔ、％、　Ｓｉ　：　０
．５ｗｔ０％以下、Ｍｎ：８、Ｏ〜１５．０ｗｔ．％、
　５ｏｆｆｉ　Ａｎ　：　０．０１〜０．０６ｗｔ、％
において、Ｎｉ　：　１．Ｏ＠ｔ、％以下、Ｃｒ　：　
１．０ｗｔ．％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１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６１−５４８５９号公報に開示された鉄基形状記
憶合金： Ｍｎ　：　２０〜４０ｖｔ、％、　Ｓｉ　：　３．５〜
８．ＯｗｔＪ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　：　２Ｇ〜４０ｗｔ、％、　ＳＬ　：　３．５〜
８．０ｗｔ．％、Ｎｉ：１０ｗｔ、％以下、Ｃｒ　２　
ｌｏｗｔ、％以下、　Ｃｏ　：　１０ｗｔ、％以下、　
Ｍ６：　２ｖｔ、％以下、Ｃ：１ｗｔ、％以下、＾Ｑ　
：　ｌｖｔ、％以下、Ｃｕ　：　１ｗｔ、％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１次いで、このように鋳造したインゴットを、
　　１，０５０〜１２５０℃の範囲内の温度に１時間保
持し、そして、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、０．５ｍＸ１．５■×３
０１の寸法を有する試験片を調製した６次いで、このよ
うにして調製した試験片を室温において４５＠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。

［発明が解決しようとする課！Ｉ］ しかしながら、先行技ｖ１１３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Ｎ。

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、　Ｃ
ｏおよび訃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２０〜４０ｗｔ、％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、＃！１性変形を加えた後、
元の形状に回復させる目的で１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、％以上である。２０〜４０ｗｔ
、％のＭｎ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、加工性および物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］ ｈａｐ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Ｃマルテンサイトに変態する
。その母相がこのように芝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「＾ｆ
点」という）以上で且つＡ１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ｈａｐ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）オーステナイトの降伏強度は、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ベリ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．Ｏ〜２０．０ｗｔ．％、Ｓｉ　：　２．
０〜８．０ｗｔ．％、 Ｎｏ　：　０．１〜５．０ｗｔ．％、 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　：　０．１〜２Ｇ、Ｏｖｔ、％、Ｃｏ　：　０，
１〜３０．０ｗｔ．％、Ｃｕ　：　０．１〜３．Ｏｗｔ
Ｊ、 Ｎ　　：　Ｏ，ＯＯ１〜０．４００ｗｔ、％。

但し、Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋０．４Ｃｏ＋０．０６Ｃｕ＋
０．００２Ｎ≧０．６７　（Ｃｒ＋１．２Ｓｉ＋Ｍｏ）
　　−３、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。

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５．０％Ｉｔ、’％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２０．０ｗｔ．％を°超３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１合金の形状記憶特性、゛加工性およ
び靭性が劣化する。従って、Ｃｒ含有量は、５．０〜２
ｏ、０ｖｔＪ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．Ｏｖｔ、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、Ｓｉ含有量が８．Ｏｗ
ｔ。

％を超えると１合金の延性が著しく低下し、そして９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。

（３）　Ｎｏ　（モリブデン）： Ｍｏには、オーステナイトの降伏強度を高める作用があ
る。更に、Ｍｏ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、Ｎｏ含有量が０．１ｖｔ、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
、Ｍｏ含有量が５．Ｏｖｔ、％を超えると、上述した作
用の効果は飽和する。従って、　Ｍｏ含有量は、０．１
〜５．Ｏｖｔ、％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、　Ｓｉおよ
びＭｎ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。即ち一オーステナイ
ト形成元素である。０．１〜１４．８ｖｔ、％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
Ｊに述べる方法に従って、種々の供試体を調製した。同
様にして、　１６．３ｗｔ、％のＭｔｉ含有量。

６、Ｏｖｔ、％のＣｒ含有量および６，０ａｔｓ％のＳ
ｉ含有量を有する合金鋼から、「供試体Ａ」を調製した
０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、各供試体の酸化状層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、この発明の範囲内番こあることを示す。ま
た、第１図において、「Ｏ」印は、酸化が認められなか
ったことを示し、「０」印は、酸化が若干認められたこ
とを示し、そして、ｒＸＪ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、０．１〜１
４．８ｗｔ、％の範囲内のＭｎ含有量、５．０〜２０．
Ｏｅ＋ｔＪの範囲内のＣｒ含有量および２．０〜８．０
ｗｔ．％の範囲内の５１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
、１６．３ｖｔ、％の高いＭｎ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、
　ＳｉおよびＮｏ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からなる母相に
するのである。

（４）　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１Ｍｎ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からなる母相にする作
用がある。しかしながら、　Ｍｎ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、Ｍｎ含有量が１４．８ｗｔ、％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、　Ｍ
ｎ含有量は、　０．１〜１４．８ｗｔ、％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、１１．０ｗｔ．％のＣｒ、　６．Ｏｗｔ。

％のＳｉおよび１２．Ｏｕｔ、％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ｒＩ４１１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、横軸はにｎ含有量（ｗｔ、％）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１Ｍ
ｎ含有量が１４，８ｗｔ、％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。

（５）　Ｎｉ　にッケル）： Ｎ１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１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からなる母相にする
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、Ｎｉ含有量が２０．０ｗｔ．％を超えると、ｉマ
ルテンサイトの変態点（以下。

ｒＭｓ点ｊという）が低温域に著しく移行し、そして、
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、０．１〜２Ｇ、Ｏｖｔ、％の範囲内に
限定すべきである。

（６）　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・てオーステナイトからなる母相にする作用が
ある。更に、Ｍｎ、　Ｎｉ、　ＣｕおよびＮには。

Ｍｎ点を低下させる作用があるのに対して、Ｃｏには、
Ｘｓ点を殆んど低下させなドという作用がある。従って
、Ｃｏは、Ｘｓ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、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、Ｃｏ含有量が３０．Ｏ
ｗｔ。

％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。

（７）　Ｃｕ　（銅）： Ｃｕは、オーステナイト形成元素であり、そして。

Ｃｕには１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からなる母相にする作用があ
る。更に、Ｃｕには、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、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
、Ｃｕ含有量が３．０％ｒ　ｔ　ａ算を超えると、ｉ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．Ｏｖｔ、％の範囲内に限定
すべきである。

（８）　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１合金の母相を、
主としてオーステナイトからなる母相にする作用がある
。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０．４０
０ｗｔＪを超えると、ＣｒおよびＳｌの窒化物が形成し
易くなり、そして１合金の形状記憶特性が悪化する。従
って、Ｎ含有量は、０．００１〜６．４００ｗｔＪの範
囲内に限定すべきである。

（９）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＋Ｍｏ）　−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、Ｎｉ当量の見地から、
次のように表わすことができる。

Ｎ１当量＝：＝Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋０．４Ｃｏ＋０．０
６Ｃｕ＋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＋Ｍｏ。

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、合金の母相を、主とし
てオーステナイトからなる母相にすることができる。

（１０）不純物雪 不純物である。ｃ、ｐおよびＳの含有量は、Ｃについて
は１ｗｔ、％以下、　Ｐについては０．１ｗｔ、％以下
、そして、　Ｓについては０−１　ｖ　ｔ　６％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銅、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１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、次いで、１２■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）＆１〜１２．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」
という）＆１〜１０を調製した。

次いで、本発明供試体＆１〜１２、および、比較供試体
＆１〜１０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１本発明の供試体＆１
〜１２、および、比較供試体Ｎｌ１１〜１０の各々から
、直径６鵬および標点間距離３０■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１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１次の通りであった。

Ｏ：形状回復率は、７０％以上。

０：形状回復率は、３０〜７０％未満。

×；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。

形状回復率（％）＝”’−””ｘｌｏｏＬ、−Ｌ。

但し、Ｌ、；　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。

Ｌ３：　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」の個に示す。

（２）耐食性 本発明供試体＆１〜１２、および、比較供試体＆１〜１
０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１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ｈ１＝１２．および、比較
供試体＆１〜１０．の各々を、大気中において、６００
℃の温度に加熱し、そして、加熱後輪おける各供−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１次の通りであった。

Ｏ：酸化が認められない。

Ｏ：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＆１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。

比較供試体覧２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＆３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＆４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ＮＱ４においては、割れの発生が認められ
る。

比較供試体島５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＆６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＆７は、Ｃ，ｕ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＆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２性において劣っている。

比較供試体＆９は、Ｎｏを含有しないため、耐食性にお
いて劣っていた。

比較供試体＆１０は、式ｒＮｉ＋　０．５Ｍｎ＋　０．
４Ｃｏ＋０．０６Ｃｕ＋０．００２Ｎ≧０．６７　（Ｃ
ｒ＋１．２Ｓｉ＋Ｍｏ）　　−３４を満足させていない
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Ｎ１ｍ１〜１２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。

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．％、 Ｍｏ：０．１〜５．０ｗｔ．％、 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＋Ｍｏ）−
   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鉄基形状記憶合金。