JPH0359973B2

JPH0359973B2 -

Info

Publication number: JPH0359973B2
Application number: JP5355583A
Authority: JP
Inventors: Masami Myauchi; Masayuki Ito
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1991-09-12
Also published as: JPS59179765A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕本発明は精密機器を中心に応用される弾性率の
温度依存性が極めて少ない恒弾性合金に関する。〔発明の技術的背景とその問題点〕一般に、恒弾性合金はトルク指示計、時計計測
用ぜんまい等の精密部品、精密ベロー、絶対圧力
計、流量計、工業用圧力計、ブルドン管等の精密
構造部品、或いは音叉音片、発振機等の振動体材
料などの温度変化による弾性率の変化をきらう機
器の材料として広く利用されている。従来、上述した恒弾性合金としてはFe−Ni系
のエリンバー合金が著名であるが、この材料は冷
間加工状態で使わなければならず、しかも冷間加
工条件が恒弾性特性や機械的特性に大きく影響さ
れるという欠点があつた。このようなことから、近年はFe−Ni−Cr−Ti
−Al系の析出形の恒弾性合金が多く利用される
ようになつてきた。この析出形の恒弾性合金は、
冷間加工と熱処理条件を選定することにより恒弾
性特性を評価する一つの指標である熱弾性係数
（TEC）を比較的容易に零にすることが可能であ
ると共に、強度的にも優れた特性を示すものであ
る。しかしながら、この析出形恒弾性特性は、通
常70〜80℃程度までしか保持できず、高温雰囲気
で使用する場合に大きな限界があり、その応用範
囲も限られていた。〔発明の目的〕本発明は上記事情に鑑みなされたもので、恒弾
性特性を130℃以上まで大幅に向上させると共に、
強度的にも従来の析出形恒弾性合金と同等以上の
優れた特性を有する恒弾性合金を提供しようとす
るものである。〔発明の概要〕本発明は重量％でニツケル（Ni）30.0〜44.5
％、コバルト（Co）0.4〜15.0％、クロム（Cr）
4.0〜6.5％、チタン（Ti）0.5〜1.9％、アルミニ
ウム（Al）0.1〜1.0％、ジルコニウム（Zr）0.2〜
2.0％、残部鉄（Fe）と附随的不純物からなるこ
とを第１発明とし、更にモリブデン（Mo）、ニ
オブ（Nb）、タンタル（Ta）及びタングステン
（Ｗ）のうちの１種又は２種以上の金属を0.1〜
5.5％配合することを第２発明とするものであり、
20℃から少なくとも130℃の温度範囲で熱弾性係
数が±20×10^-6［１／℃］の恒弾性特性を有する
ものである。次に、本発明の恒弾性合金を構成する各成分の
作用及びその添加量の限定理由について説明す
る。ニツケル（Ni）は恒弾性特性を維持するため
に最も効果的な元素であり、その添加量が30.0％
未満及び44.5％を越えると、有効な恒弾性特性が
得られない。コバルト（Co）はニツケルと同様に恒弾性特
性を維持するために有効な元素であり、とりわけ
合金の磁気変態点を上昇させるので、恒弾性特性
の温度範囲の向上に寄与する。こうしたコバルト
の添加量は0.5％未満及び15.0％を越えると、充
分な効果が得られない。クロム（Cr）はニツケルと同様に恒弾性特性
を維持するために有効な元素で、その添加量が
4.0％未満及び6.5％を越えると、十分な恒弾性特
性が得られない。また、クロムの添加は合金の耐
食性の向上の点からも有効である。チタン（Ti）は時効処理により析出して合金
強度を向上させるのに有効な元素であり、その添
加量が0.5％未満では十分な強度が得られず、か
といつて1.9％を越えると、恒弾性特性の劣化を
招く。アルミニウム（Al）はチタンと同様に合金強
度を向上させるのに有効な元素であり、その添加
量が0.1％未満では十分な強度向上を達成できず、
かといつて1.0％を越えると、恒弾性特性の劣化
を招く。ジルコニウム（Zr）はチタン及びアルミニウ
ムとの複合添加により強度向上に寄与する。こう
したジルコニウムの添加量が0.2％未満では十分
な強度向上を達成できず、かといつて2.0％を越
えると、恒弾性特性の劣化を招く。更に、モリブデン（Mo）、ニオブ（Nb）、タン
タル（Ta）、タングステン（Ｗ）はその添加量を
0.1〜5.5％の範囲に規定することにより、単独又
は２種以上用いても、恒弾性特性を劣化させるこ
となく、合金の機械的特性の向上を図ることがで
きる。次に、本発明の恒弾性合金の製造方法について
簡単に説明する。まず、真空又は不活性ガス雰囲気中で誘導溶解
法等により所定の合金組成に溶成し、熱間加工に
より所定形状まで加工する。更に、冷間加工を行
なつて所定の形状にした後時効処理を施して恒弾
性合金を製造する。この場合、冷間加工は加工率
10〜90％の範囲で施され、時効処理条件として
は、例えば200〜750℃で0.1〜100時間の加熱を行
なう。〔実施例〕次に、本発明の実施例を説明する。実施例１下記表に示す成分組成の合金を、高周波真空溶
解により製造し、得られたインゴツトを熱間加工
して厚さ２mmの板材とした。つづいて、この板材
を1000℃×１時間、加熱保持した後、水焼入れを
行ない、更に50％の冷間圧延を行なつて厚さ１mm
とした。しかして、得られた板材を試験素材として時効
処理後、恒弾性特性温度範囲と引張強さを測定し
た。その結果を、同表に併記した。恒弾性特性
は、熱弾性係数を用いて評価し、測定は１×10×
100mmに切り出した試験片の固有振動数（横振動
法）の周波数の温度依存性で評価した。この測定
値をベースにして弾性率（ヤング率Ｅ）を求め、
温度による変化状態を図示の特性図中に曲線ａで
示した。また、弾性率の温度変化依存性（変化率）を
ｅ、熱膨張係数の温度依存性（変化率）をαとす
ると、熱弾性係数＝ｅ＋αで表わされる。この熱
弾性係数は恒弾性特性を評価する指標として用い
られ、これが零に近い程、恒弾性特性に優れてい
るが、本実施例１の合金はこの熱弾性係数が常温
（20℃）から160℃の間で５×10^-6〔１／℃〕と極
めて低い値を示した。実施例２〜８下記表に示す組成の合金を実施例１と同様な方
法で製造し、得られた板材から試験片を切り出
し、恒弾性特性温度範囲と引張強さを測定した。
その結果を同表に併記した。なお、表中には本発
明合金の成分組成からはずれる合金を比較例１〜
３として併用し、かつ従来合金についても従来例
として併記した。従来例の合金については弾性率
の温度依存性を図示の特性図に曲線ｂで示した。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によれば恒弾性特性
を130℃以上まで大巾に向上させると共に、強度
的にも従来の析出形恒弾性合金と同等以上の優れ
た特性を有し、応用範囲の広い恒弾性合金を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明合金と従来合金の弾性率の温度変化
依存性を示す特性図である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％でニツケル（Ni）30.0〜44.5％、コバ
ルト（Co）0.4〜15.0％、クロム（Cr）4.0〜6.5
％、チタン（Ti）0.5〜1.9％、アルミニウム
（Al）0.1〜1.0％、ジルコニウム（Zr）0.2〜2.0、
残部鉄（Fe）と附随的不純物からなり、20℃か
ら130℃の温度範囲で熱弾性係数が±20×10^-6
［１／℃］以内の恒弾性特性を有することを特徴
とする恒弾性合金。２重量％でニツケル（Ni）30.0〜44.5％、コバ
ルト（Co）0.4〜15.0％、クロム（Cr）4.0〜6.5
％、チタン（Ti）0.5〜1.9％、アルミニウム
（Al）0.1〜1.0％、ジルコニウム（Zr）0.2〜2.0、
モリブデン（Mo）、ニオブ（Nb）、タンタル
（Ta）及びタングステン（Ｗ）のうちの１種又は
２種以上の金属0.1〜5.5％、残部鉄（Fe）と附随
的不純物からなり、20℃から130℃の温度範囲で
熱弾性係数が±20×10^-6［１／℃］以内の恒弾性
特性を有することを特徴とする恒弾性合金。