JPH04362158A - 高強度非磁性低熱膨張合金およびその製造方法 - Google Patents
高強度非磁性低熱膨張合金およびその製造方法Info
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- JPH04362158A JPH04362158A JP16351091A JP16351091A JPH04362158A JP H04362158 A JPH04362158 A JP H04362158A JP 16351091 A JP16351091 A JP 16351091A JP 16351091 A JP16351091 A JP 16351091A JP H04362158 A JPH04362158 A JP H04362158A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、０℃から１００ ℃に
おける平均熱膨張係数が７〜１３×１０−６／℃、０℃
から３００ ℃における平均熱膨張係数が１４〜１７×
１０−６／℃で、かつ冷間加工後再加熱した状態での引
張強さが８０ ｋｇｆ／ｍｍ２ 以上であって透磁率が
１．０１以下である高強度非磁性低熱膨張合金およびそ
の製造方法に関する。
おける平均熱膨張係数が７〜１３×１０−６／℃、０℃
から３００ ℃における平均熱膨張係数が１４〜１７×
１０−６／℃で、かつ冷間加工後再加熱した状態での引
張強さが８０ ｋｇｆ／ｍｍ２ 以上であって透磁率が
１．０１以下である高強度非磁性低熱膨張合金およびそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年，磁気浮上リニアモーターカーの構
造部材を初めとして、原子力産業や各種電気部材におい
て、その磁気損失を少なくするため非磁性材料が要求さ
れ、主にＳＵＳ３０４ を中心としたステンレス鋼が使
用されている。
造部材を初めとして、原子力産業や各種電気部材におい
て、その磁気損失を少なくするため非磁性材料が要求さ
れ、主にＳＵＳ３０４ を中心としたステンレス鋼が使
用されている。
【０００３】しかしながら、該鋼材は引張強さが低く、
熱膨張係数も０〜１００ ℃で約１７×１０−６と大き
く、かつ冷間加工により透磁率が上昇するという欠点を
有する。
熱膨張係数も０〜１００ ℃で約１７×１０−６と大き
く、かつ冷間加工により透磁率が上昇するという欠点を
有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の現状に
鑑み、反強磁性を示すオーステナイト相Ｆｅ−Ｍｎ合金
に着目し、長年研究を行って開発されたものであり、前
述リニアモーターカーの構造部材やその他に適合する材
料を適切に提供することに成功した。ここにおいて本発
明合金でいう非磁性とは冷間加工の状態においても透磁
率が１．０１ 以下を示すことであって、従来の非磁
性鋼の特性をはるかに凌駕するものである。
鑑み、反強磁性を示すオーステナイト相Ｆｅ−Ｍｎ合金
に着目し、長年研究を行って開発されたものであり、前
述リニアモーターカーの構造部材やその他に適合する材
料を適切に提供することに成功した。ここにおいて本発
明合金でいう非磁性とは冷間加工の状態においても透磁
率が１．０１ 以下を示すことであって、従来の非磁
性鋼の特性をはるかに凌駕するものである。
【０００５】本発明の要旨は下記の通りである。
第１発明
重量比にてＭｎ２０〜３３％、Ｂ０．００１ 〜１．０
％およびＮｉ０．００１ 〜５．０ ％を含有し残部
が実質的にＦｅおよび不可避の不純物とからなることを
特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金。
％およびＮｉ０．００１ 〜５．０ ％を含有し残部
が実質的にＦｅおよび不可避の不純物とからなることを
特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金。
【０００６】第２発明
重量比にて主成分として、Ｍｎ２０〜３３％、Ｂ０．０
０１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１〜５．０ ％
を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不純物とからなる合金
に副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０ ％以下およびＣｏ，
Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓ
ｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素のそれぞれ４．０ ％以下
のうち少なくとも一種または二種以上の全量０．００１
〜５．０ ％をＦｅと置換する形で含有してなること
を特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金。
０１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１〜５．０ ％
を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不純物とからなる合金
に副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０ ％以下およびＣｏ，
Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓ
ｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素のそれぞれ４．０ ％以下
のうち少なくとも一種または二種以上の全量０．００１
〜５．０ ％をＦｅと置換する形で含有してなること
を特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金。
【０００７】第３発明
重量比にて主成分として、Ｍｎ２０〜３３％、Ｂ０．０
０１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１〜５．０ ％
を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不純物とからなる合金
に副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０ ％以下のうち少なく
とも一種または二種以上の全量０．００１ 〜５．０
％をＦｅと置換する形で含有してなることを特徴とする
高強度非磁性低熱膨張合金。
０１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１〜５．０ ％
を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不純物とからなる合金
に副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０ ％以下のうち少なく
とも一種または二種以上の全量０．００１ 〜５．０
％をＦｅと置換する形で含有してなることを特徴とする
高強度非磁性低熱膨張合金。
【０００８】第４発明
重量比にて主成分として、Ｍｎ２０〜３３％、Ｂ０．０
０１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１〜５．０ ％
を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不純物とからなる合金
に副成分として、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ
，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素の
それぞれ４．０ ％以下のうち少なくとも一種または二
種以上の全量０．００１ 〜５．０ ％をＦｅと置換す
る形で含有してなることを特徴とする高強度非磁性低熱
膨張合金。
０１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１〜５．０ ％
を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不純物とからなる合金
に副成分として、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ
，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素の
それぞれ４．０ ％以下のうち少なくとも一種または二
種以上の全量０．００１ 〜５．０ ％をＦｅと置換す
る形で含有してなることを特徴とする高強度非磁性低熱
膨張合金。
【０００９】第５発明
重量比にてＭｎ２０〜３３％、Ｂ０．００１ 〜１．０
％およびＮｉ０．００１ 〜５．０ ％を含有し残部
が実質的にＦｅおよび不可避の不純物とからなる合金を
（ａ）５００ ℃以上融点以下の高温で１分間以上１０
０ 時間以下加熱して均質化処理を施した後、焼入れす
るかあるいは毎秒１℃以下の速度で徐冷して焼鈍を行う
工程と、（ｂ）上記焼入れ後あるいは焼鈍後、１０％以
上の熱間加工または冷間加工を行う工程と、（ｃ）上記
熱間加工または冷間加工後、２００ ℃以上融点以下の
温度で１分間以上１００ 時間以下加熱し、ついで毎秒
１℃以下の速度で徐冷する工程とよりなる処理を施すこ
とを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金の製造方法。
％およびＮｉ０．００１ 〜５．０ ％を含有し残部
が実質的にＦｅおよび不可避の不純物とからなる合金を
（ａ）５００ ℃以上融点以下の高温で１分間以上１０
０ 時間以下加熱して均質化処理を施した後、焼入れす
るかあるいは毎秒１℃以下の速度で徐冷して焼鈍を行う
工程と、（ｂ）上記焼入れ後あるいは焼鈍後、１０％以
上の熱間加工または冷間加工を行う工程と、（ｃ）上記
熱間加工または冷間加工後、２００ ℃以上融点以下の
温度で１分間以上１００ 時間以下加熱し、ついで毎秒
１℃以下の速度で徐冷する工程とよりなる処理を施すこ
とを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金の製造方法。
【００１０】第６発明
重量比にて主成分として、Ｍｎ２０〜３３％、Ｂ０．０
０１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１〜５．０ ％
を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不純物とからなる合金
に副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０ ％以下およびＣｏ，
Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓ
ｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素のそれぞれ４．０ ％以下
のうち少なくとも一種または二種以上の全量０．００１
〜５．０ ％をＦｅと置換する形で含有してなる合金
を、（ａ）５００ ℃以上融点以下の高温で１分間以上
１００ 時間以下加熱して均質化処理を施した後、焼入
れするかあるいは毎秒１℃以下の速度で徐冷して焼鈍を
行う工程と、（ｂ）上記焼入れ後あるいは焼鈍後、１０
％以上の熱間加工または冷間加工を行う工程と、（ｃ）
上記熱間加工または冷間加工後、２００ ℃以上融点以
下の温度で１分間以上１００ 時間以下加熱し、ついで
毎秒１℃以下の速度で徐冷する工程とよりなる処理を施
すことを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金の製造方
法。
０１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１〜５．０ ％
を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不純物とからなる合金
に副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０ ％以下およびＣｏ，
Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓ
ｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素のそれぞれ４．０ ％以下
のうち少なくとも一種または二種以上の全量０．００１
〜５．０ ％をＦｅと置換する形で含有してなる合金
を、（ａ）５００ ℃以上融点以下の高温で１分間以上
１００ 時間以下加熱して均質化処理を施した後、焼入
れするかあるいは毎秒１℃以下の速度で徐冷して焼鈍を
行う工程と、（ｂ）上記焼入れ後あるいは焼鈍後、１０
％以上の熱間加工または冷間加工を行う工程と、（ｃ）
上記熱間加工または冷間加工後、２００ ℃以上融点以
下の温度で１分間以上１００ 時間以下加熱し、ついで
毎秒１℃以下の速度で徐冷する工程とよりなる処理を施
すことを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金の製造方
法。
【００１１】第７発明
重量比にて主成分として、Ｍｎ２０〜３３％、Ｂ０．０
０１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１〜５．０ ％
を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不純物とからなる合金
に副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０ ％以下のうち少なく
とも一種または二種以上全量０．００１ 〜５．０ ％
をＦｅと置換する形で含有してなる合金を、（ａ）５０
０ ℃以上融点以下の高温で１分間以上１００ 時間以
下加熱して均質化処理を施した後、焼入れするかあるい
は毎秒１℃以下の速度で徐冷して焼鈍を行う工程と、（
ｂ）上記焼入れ後あるいは焼鈍後、１０％以上の熱間加
工または冷間加工を行う工程と、（ｃ）上記熱間加工ま
たは冷間加工後、２００ ℃以上融点以下の温度で１分
間以上１００ 時間以下加熱し、ついで毎秒１℃以下の
速度で徐冷する工程とよりなる処理を施すことを特徴と
する高強度非磁性低熱膨張合金の製造方法。
０１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１〜５．０ ％
を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不純物とからなる合金
に副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０ ％以下のうち少なく
とも一種または二種以上全量０．００１ 〜５．０ ％
をＦｅと置換する形で含有してなる合金を、（ａ）５０
０ ℃以上融点以下の高温で１分間以上１００ 時間以
下加熱して均質化処理を施した後、焼入れするかあるい
は毎秒１℃以下の速度で徐冷して焼鈍を行う工程と、（
ｂ）上記焼入れ後あるいは焼鈍後、１０％以上の熱間加
工または冷間加工を行う工程と、（ｃ）上記熱間加工ま
たは冷間加工後、２００ ℃以上融点以下の温度で１分
間以上１００ 時間以下加熱し、ついで毎秒１℃以下の
速度で徐冷する工程とよりなる処理を施すことを特徴と
する高強度非磁性低熱膨張合金の製造方法。
【００１２】第８発明
重量比にて主成分として、Ｍｎ２０〜３３％、Ｂ０．０
０１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１〜５．０ ％
を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不純物とからなる合金
に副成分として、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ
，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素の
それぞれ４．０ ％以下のうち少なくとも一種または二
種以上の全量０．００１ 〜５．０ ％をＦｅと置換す
る形で含有してなる合金を、（ａ）５００ ℃以上融点
以下の高温で１分間以上１００ 時間以下加熱して均質
化処理を施した後、焼入れするかあるいは毎秒１℃以下
の速度で徐冷して焼鈍を行う工程と、（ｂ）上記焼入れ
後あるいは焼鈍後、１０％以上の熱間加工または冷間加
工を行う工程と、（ｃ）上記熱間加工または冷間加工後
、２００ ℃以上融点以下の温度で１分間以上１００
時間以下加熱し、ついで毎秒１℃以下の速度で徐冷する
工程とよりなる処理を施すことを特徴とする高強度非磁
性低熱膨張合金の製造方法。
０１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１〜５．０ ％
を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不純物とからなる合金
に副成分として、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ
，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素の
それぞれ４．０ ％以下のうち少なくとも一種または二
種以上の全量０．００１ 〜５．０ ％をＦｅと置換す
る形で含有してなる合金を、（ａ）５００ ℃以上融点
以下の高温で１分間以上１００ 時間以下加熱して均質
化処理を施した後、焼入れするかあるいは毎秒１℃以下
の速度で徐冷して焼鈍を行う工程と、（ｂ）上記焼入れ
後あるいは焼鈍後、１０％以上の熱間加工または冷間加
工を行う工程と、（ｃ）上記熱間加工または冷間加工後
、２００ ℃以上融点以下の温度で１分間以上１００
時間以下加熱し、ついで毎秒１℃以下の速度で徐冷する
工程とよりなる処理を施すことを特徴とする高強度非磁
性低熱膨張合金の製造方法。
【００１３】
【作用】すなわち本発明においては、Ｍｎ２０〜３３％
、Ｂ０．００１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１
〜５．０ ％を含み、残部実質的にＦｅおよび不可避の
不純物とからなるか、あるいはこれを主成分とし、さら
に副成分■として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ
，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０ ％以下、また他の
副成分■としてＣｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，
Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素のそ
れぞれ４．０ ％以下、さらに前記２群に含まれる副成
分のうち任意の元素の合計５．０ ％以下の一種または
二種以上の全量０．００１ 〜５．０％をＦｅと置換す
る形で含有してなる合金について、簡易な熱処理と加工
により発揮し得ることを見出したもので、その目的とす
るところはＳＵＳ３０４ などのステンレス鋼と比較し
て機械的強度が高く、透磁率が冷間加工状態で１．０１
以下と小さく、しかも熱膨張係数が０℃〜１００ ℃に
おいて７〜１３×１０−６／℃および０℃〜３００ ℃
において１４〜１７×１０−６／℃と小さい高強度非磁
性低熱膨張合金として各種用途に適合する新規な材料を
提供することにある。
、Ｂ０．００１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１
〜５．０ ％を含み、残部実質的にＦｅおよび不可避の
不純物とからなるか、あるいはこれを主成分とし、さら
に副成分■として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ
，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０ ％以下、また他の
副成分■としてＣｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，
Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素のそ
れぞれ４．０ ％以下、さらに前記２群に含まれる副成
分のうち任意の元素の合計５．０ ％以下の一種または
二種以上の全量０．００１ 〜５．０％をＦｅと置換す
る形で含有してなる合金について、簡易な熱処理と加工
により発揮し得ることを見出したもので、その目的とす
るところはＳＵＳ３０４ などのステンレス鋼と比較し
て機械的強度が高く、透磁率が冷間加工状態で１．０１
以下と小さく、しかも熱膨張係数が０℃〜１００ ℃に
おいて７〜１３×１０−６／℃および０℃〜３００ ℃
において１４〜１７×１０−６／℃と小さい高強度非磁
性低熱膨張合金として各種用途に適合する新規な材料を
提供することにある。
【００１４】上述の簡易な熱処理と加工の方法は次の通
りである。（ａ）溶体化処理のため、５００ ℃以上融
点以下の高温で１分間以上（例えば５分乃至１００ 時
間）加熱後、焼入れするかあるいは毎秒１℃以下の速度
で徐冷して焼鈍を行う。（ｂ）上記焼入れ後あるいは焼
鈍後、１０％以上の熱間加工または冷間加工を行い、さ
らに２００ ℃以上融点以下の温度で１分間以上（例え
ば５分乃至１００ 時間）加熱し、ついで毎秒１℃以下
の速度で徐冷する。
りである。（ａ）溶体化処理のため、５００ ℃以上融
点以下の高温で１分間以上（例えば５分乃至１００ 時
間）加熱後、焼入れするかあるいは毎秒１℃以下の速度
で徐冷して焼鈍を行う。（ｂ）上記焼入れ後あるいは焼
鈍後、１０％以上の熱間加工または冷間加工を行い、さ
らに２００ ℃以上融点以下の温度で１分間以上（例え
ば５分乃至１００ 時間）加熱し、ついで毎秒１℃以下
の速度で徐冷する。
【００１５】次に本発明合金の製造方法について説明す
る。まず上記組成範囲において適量のＭｎ，Ｂ，Ｎｉお
よびＦｅのみかあるいはこれを主成分としてさらに副成
分を加え、不活性ガスを通じながら通常の溶解炉によっ
て溶解した後、脱酸剤としてのＳｉ，Ａｌ，Ｃａなどを
０．１ ％以下添加して有害な不純物を除き充分に撹拌
して組成的に均一な溶融合金を造る。なお、ホウ素Ｂを
使用する場合、結晶質ホウ素Ｂのみならず非晶質ホウ素
ＢあるいはＦｅｒｒｏボロンも有効に作用することは勿
論である。次にこれを鉄型に注入して鋳塊を造り、５０
０ ℃以上融点以下の温度で１分間以上（例えば５分乃
至１００ 時間）保持した後、焼入れするかあるいは毎
秒１℃以下の速度で徐冷する。さらにこれを常温あるい
は常温以上融点以下の温度において鍛造、圧延、引抜き
あるいはスウェージして用途に適合する形状に成型する
。次にこれを２００ ℃以上融点以下の温度で１分間以
上（例えば５分乃至１００ 時間）加熱し、ついで毎秒
１℃以下の速度で徐冷して製品とする。
る。まず上記組成範囲において適量のＭｎ，Ｂ，Ｎｉお
よびＦｅのみかあるいはこれを主成分としてさらに副成
分を加え、不活性ガスを通じながら通常の溶解炉によっ
て溶解した後、脱酸剤としてのＳｉ，Ａｌ，Ｃａなどを
０．１ ％以下添加して有害な不純物を除き充分に撹拌
して組成的に均一な溶融合金を造る。なお、ホウ素Ｂを
使用する場合、結晶質ホウ素Ｂのみならず非晶質ホウ素
ＢあるいはＦｅｒｒｏボロンも有効に作用することは勿
論である。次にこれを鉄型に注入して鋳塊を造り、５０
０ ℃以上融点以下の温度で１分間以上（例えば５分乃
至１００ 時間）保持した後、焼入れするかあるいは毎
秒１℃以下の速度で徐冷する。さらにこれを常温あるい
は常温以上融点以下の温度において鍛造、圧延、引抜き
あるいはスウェージして用途に適合する形状に成型する
。次にこれを２００ ℃以上融点以下の温度で１分間以
上（例えば５分乃至１００ 時間）加熱し、ついで毎秒
１℃以下の速度で徐冷して製品とする。
【００１６】次に本発明の実施例について述べる。
実施例１
表１に示す合金成分の全量（約２ｋｇ）をアルミナ坩堝
中で、Ａｒガスを通じながら高周波誘導電気炉により溶
解した後、溶湯をよく撹拌し、鉄型に鋳込んで５０×５
０ ｍｍ２の角型鋳塊を得た。次にその一部を鍛造によ
って約２０ｍｍの丸棒にし、１０５０℃で１時間加熱後
１００ ℃／時間の速度で冷却した。それを常温で種々
の加工率を施して丸棒とし、それから長さ１００ ｍｍ
および１５ｍｍの丸棒２本を切りとり、一方を冷間加工
状態、他方を２００ ℃，４００ ℃，６００ ℃，８
００ ℃，９００ ℃および１０００℃で１時間加熱し
た後１００ ℃／時間の速度で冷却して測定した。熱膨
張係数は縦型全膨張計（ＤＬ７０００）により、透磁率
は透磁率計により２００ Ｏｅ の磁界中常温で測定し
た。表２には、本発明合金の測定値の一例と代表的な既
知の非磁性合金２種とを比較して示してある。この表か
ら明らかな如く、本発明合金はいずれも従来の非磁性合
金に比し、０℃〜１００ ℃あるいは０℃〜３００ ℃
のいずれの温度範囲においても熱膨張係数が小さく、か
つ機械的強度が大きい。また透磁率も極めて小さく、優
れた非磁性合金であることがわかる。
中で、Ａｒガスを通じながら高周波誘導電気炉により溶
解した後、溶湯をよく撹拌し、鉄型に鋳込んで５０×５
０ ｍｍ２の角型鋳塊を得た。次にその一部を鍛造によ
って約２０ｍｍの丸棒にし、１０５０℃で１時間加熱後
１００ ℃／時間の速度で冷却した。それを常温で種々
の加工率を施して丸棒とし、それから長さ１００ ｍｍ
および１５ｍｍの丸棒２本を切りとり、一方を冷間加工
状態、他方を２００ ℃，４００ ℃，６００ ℃，８
００ ℃，９００ ℃および１０００℃で１時間加熱し
た後１００ ℃／時間の速度で冷却して測定した。熱膨
張係数は縦型全膨張計（ＤＬ７０００）により、透磁率
は透磁率計により２００ Ｏｅ の磁界中常温で測定し
た。表２には、本発明合金の測定値の一例と代表的な既
知の非磁性合金２種とを比較して示してある。この表か
ら明らかな如く、本発明合金はいずれも従来の非磁性合
金に比し、０℃〜１００ ℃あるいは０℃〜３００ ℃
のいずれの温度範囲においても熱膨張係数が小さく、か
つ機械的強度が大きい。また透磁率も極めて小さく、優
れた非磁性合金であることがわかる。
【００１７】実施例２
図１および図２には前記方法で作製したＮｏ． １合金
について、それぞれ９００ ℃で１時間焼鈍した状態か
らの冷間加工率と熱膨張係数との関係および８０％冷間
加工状態のものを時効した時の時効温度と熱膨張係数と
の関係が示してある。図に見るように本発明合金は冷間
加工率を変えることにより熱膨張係数を小さくすること
ができ、またこの値は７００ ℃程度までの時効によっ
て殆んど変わらないことがわかる。これは本発明合金に
おいて基本組成に含有されるＢがＮｉ，ＦｅあるいはＭ
ｎと共にＦｅＢ，Ｆｅ２ Ｂ，Ｎｉ３ ＢあるいはＭｎ
Ｂ，Ｍｎ２ Ｂなどの化合物を形成し、Ｆｅ−Ｍｎの地
に微細に分散される結果、熱膨張が抑制され低熱膨張係
数が得られるのである。
について、それぞれ９００ ℃で１時間焼鈍した状態か
らの冷間加工率と熱膨張係数との関係および８０％冷間
加工状態のものを時効した時の時効温度と熱膨張係数と
の関係が示してある。図に見るように本発明合金は冷間
加工率を変えることにより熱膨張係数を小さくすること
ができ、またこの値は７００ ℃程度までの時効によっ
て殆んど変わらないことがわかる。これは本発明合金に
おいて基本組成に含有されるＢがＮｉ，ＦｅあるいはＭ
ｎと共にＦｅＢ，Ｆｅ２ Ｂ，Ｎｉ３ ＢあるいはＭｎ
Ｂ，Ｍｎ２ Ｂなどの化合物を形成し、Ｆｅ−Ｍｎの地
に微細に分散される結果、熱膨張が抑制され低熱膨張係
数が得られるのである。
【００１８】実施例３
図３および図４には前記方法で作製したＮｏ． １合金
について、それぞれ８０％冷間加工後、時効した場合の
引張強さおよびビッカース硬度と時効温度との関係、お
よび８０％冷間加工後６００ ℃で時効した場合の引張
強さおよびビッカース硬度と時効時間との関係を示す。 引張強さおよびビッカース硬度は時効温度とともに上昇
し、約６００ ℃付近に緩やかな極大を作る。また、例
えば６００ ℃で時効する場合、その温度に約１分間保
持すればその効果が現われ始め、約６０分間の保持で熱
処理は殆んど完成することがわかる。
について、それぞれ８０％冷間加工後、時効した場合の
引張強さおよびビッカース硬度と時効温度との関係、お
よび８０％冷間加工後６００ ℃で時効した場合の引張
強さおよびビッカース硬度と時効時間との関係を示す。 引張強さおよびビッカース硬度は時効温度とともに上昇
し、約６００ ℃付近に緩やかな極大を作る。また、例
えば６００ ℃で時効する場合、その温度に約１分間保
持すればその効果が現われ始め、約６０分間の保持で熱
処理は殆んど完成することがわかる。
【００１９】実施例４
図５には表１に示した比較合金Ｎｏ． １０１ と本発
明合金Ｎｏ． １およびＮｏ． ４について８０％冷間
加工後６００ ℃で１時間時効した状態の熱膨張Δｌ／
ｌと温度との関係が示してある。図５に示す通り、比較
合金は３００ ℃の高温度では伸びの勾配が極めて大き
いが、本発明合金はいずれも小さく優れた低熱膨張合金
であることがわかる。従って本発明合金は常温および高
温において使用するリニアモーターカー用部材、測定機
器あるいはその他の構造物の部材として非常に好適であ
る。本発明合金と比較合金の組成と、これらの合金を８
０％冷間加工後、６００ ℃、５時間加熱し徐冷した状
態の諸特性は表１と表２に示す通りである。
明合金Ｎｏ． １およびＮｏ． ４について８０％冷間
加工後６００ ℃で１時間時効した状態の熱膨張Δｌ／
ｌと温度との関係が示してある。図５に示す通り、比較
合金は３００ ℃の高温度では伸びの勾配が極めて大き
いが、本発明合金はいずれも小さく優れた低熱膨張合金
であることがわかる。従って本発明合金は常温および高
温において使用するリニアモーターカー用部材、測定機
器あるいはその他の構造物の部材として非常に好適であ
る。本発明合金と比較合金の組成と、これらの合金を８
０％冷間加工後、６００ ℃、５時間加熱し徐冷した状
態の諸特性は表１と表２に示す通りである。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】最後に本発明合金の組成を限定した理由を
述べる。まず、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｂ−Ｎｉ４元合金において
、Ｍｎ２０〜３３％、Ｂ０．００１ 〜１．０ ％、Ｎ
ｉ０．００１ 〜５．０ ％、残部Ｆｅと限定したのは
、その組成範囲外では熱膨張係数が本発明の目的とする
、０℃から１００ ℃で７〜１３×１０−６／℃および
０℃から３００ ℃で１４〜１７×１０−６／℃の範囲
を越えるからである。Ｍｎは合金の反強磁性特性を安定
化させるに必須の元素であり、この範囲より少ないと強
磁性相が出現し易くなり、これを越えると反強磁性相が
少なくなるからである。また、ＢおよびＮｉはＦｅ−Ｍ
ｎ地中に溶け込んでＦｅＢ，Ｆｅ２ Ｂ，Ｎｉ３ Ｂ，
ＭｎＢ，Ｍｎ２ Ｂ化合物を生成させ、熱膨張係数を低
下させかつ機械的強度を向上させるに必須の元素であり
、これより少ないと化合物相が生成されず、これを越え
ると化合物相が過多になり機械的強度を下げるからであ
る。
述べる。まず、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｂ−Ｎｉ４元合金において
、Ｍｎ２０〜３３％、Ｂ０．００１ 〜１．０ ％、Ｎ
ｉ０．００１ 〜５．０ ％、残部Ｆｅと限定したのは
、その組成範囲外では熱膨張係数が本発明の目的とする
、０℃から１００ ℃で７〜１３×１０−６／℃および
０℃から３００ ℃で１４〜１７×１０−６／℃の範囲
を越えるからである。Ｍｎは合金の反強磁性特性を安定
化させるに必須の元素であり、この範囲より少ないと強
磁性相が出現し易くなり、これを越えると反強磁性相が
少なくなるからである。また、ＢおよびＮｉはＦｅ−Ｍ
ｎ地中に溶け込んでＦｅＢ，Ｆｅ２ Ｂ，Ｎｉ３ Ｂ，
ＭｎＢ，Ｍｎ２ Ｂ化合物を生成させ、熱膨張係数を低
下させかつ機械的強度を向上させるに必須の元素であり
、これより少ないと化合物相が生成されず、これを越え
ると化合物相が過多になり機械的強度を下げるからであ
る。
【００２３】つぎに副成分をＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０ ％以下、
Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇ
ｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素のそれぞれ４．０
％以下、前記２群に含まれる副成分のうち任意の元素の
合計５．０ ％以下の一種または二種以上の全量０．０
０１ 〜５．０ ％と限定したのは、これらの組成範囲
外では熱膨張係数が本発明の目的とする、０℃から１０
０ ℃で７〜１３×１０−６／℃および０℃から３００
℃で１４〜１７×１０−６／℃の範囲を越えるからで
ある。また、これらの副成分は機械的強度と耐食性の改
善元素であり、切削などの機械加工性の改善に有効に寄
与する。尚、希土類元素は、Ｓｃ，Ｙおよびランタン系
元素からなるものであり、その副成分添加の効果は上述
のように同一である。
ｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０ ％以下、
Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇ
ｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素のそれぞれ４．０
％以下、前記２群に含まれる副成分のうち任意の元素の
合計５．０ ％以下の一種または二種以上の全量０．０
０１ 〜５．０ ％と限定したのは、これらの組成範囲
外では熱膨張係数が本発明の目的とする、０℃から１０
０ ℃で７〜１３×１０−６／℃および０℃から３００
℃で１４〜１７×１０−６／℃の範囲を越えるからで
ある。また、これらの副成分は機械的強度と耐食性の改
善元素であり、切削などの機械加工性の改善に有効に寄
与する。尚、希土類元素は、Ｓｃ，Ｙおよびランタン系
元素からなるものであり、その副成分添加の効果は上述
のように同一である。
【図１】図１は本発明の代表的な合金の熱膨張係数と冷
間加工率との関係を示した図である。
間加工率との関係を示した図である。
【図２】図２は本発明の代表的な合金の８０％冷間加工
後時効した場合の熱膨張係数と時効温度との関係を示し
た図である。
後時効した場合の熱膨張係数と時効温度との関係を示し
た図である。
【図３】図３は本発明の代表的な合金を８０％冷間加工
後時効した場合の引張強さとおよびビッカース硬度と時
効温度との関係を示した図である。
後時効した場合の引張強さとおよびビッカース硬度と時
効温度との関係を示した図である。
【図４】図４は本発明の代表的な合金を８０％冷間加工
後６００ ℃で時効した場合の引張強さとおよびビッカ
ース硬度と時効時間との関係を示した図である。
後６００ ℃で時効した場合の引張強さとおよびビッカ
ース硬度と時効時間との関係を示した図である。
【図５】図５は本発明の代表的な合金を６００ ℃で時
効した状態と従来の非磁性合金の熱膨張曲線を比較した
図である。
効した状態と従来の非磁性合金の熱膨張曲線を比較した
図である。
Claims (8)
- 【請求項１】 重量比にてＭｎ２０〜３３％、Ｂ０．
００１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１ 〜５．０
％を含有し残部が実質的にＦｅおよび不可避の不純物
とからなることを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金
。 - 【請求項２】 重量比にて主成分として、Ｍｎ２０〜
３３％、Ｂ０．００１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．０
０１ 〜５．０ ％を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不
純物とからなる合金に副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ
，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０
％以下およびＣｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉ
ｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素のそれ
ぞれ４．０ ％以下のうち少なくとも一種または二種以
上の全量０．００１ 〜５．０ ％をＦｅと置換する形
で含有してなることを特徴とする高強度非磁性低熱膨張
合金。 - 【請求項３】 重量比にて主成分として、Ｍｎ２０〜
３３％、Ｂ０．００１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．０
０１ 〜５．０ ％を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不
純物とからなる合金に副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ
，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０
％以下のうち少なくとも一種または二種以上の全量０．
００１ 〜５．０ ％をＦｅと置換する形で含有してな
ることを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金。 - 【請求項４】 重量比にて主成分として、Ｍｎ２０〜
３３％、Ｂ０．００１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．０
０１ 〜５．０ ％を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不
純物とからなる合金に副成分として、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ
，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，
Ｓｂ，希土類元素のそれぞれ４．０ ％以下のうち少な
くとも一種または二種以上の全量０．００１ 〜５．０
％をＦｅと置換する形で含有してなることを特徴とす
る高強度非磁性低熱膨張合金。 - 【請求項５】 重量比にてＭｎ２０〜３３％、Ｂ０．
００１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．００１ 〜５．０
％を含有し残部が実質的にＦｅおよび不可避の不純物
とからなる合金を（ａ）５００ ℃以上融点以下の高温
で１分間以上１００ 時間以下加熱して均質化処理を施
した後、焼入れするかあるいは毎秒１℃以下の速度で徐
冷して焼鈍を行う工程と、（ｂ）上記焼入れ後あるいは
焼鈍後、１０％以上の熱間加工または冷間加工を行う工
程と、（ｃ）上記熱間加工または冷間加工後、２００
℃以上融点以下の温度で１分間以上１００ 時間以下加
熱し、ついで毎秒１℃以下の速度で徐冷する工程とより
なる処理を施すことを特徴とする高強度非磁性低熱膨張
合金の製造方法。 - 【請求項６】 重量比にて主成分として、Ｍｎ２０〜
３３％、Ｂ０．００１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．０
０１ 〜５．０ ％を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不
純物とからなる合金に副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ
，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０
％以下およびＣｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉ
ｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，希土類元素のそれ
ぞれ４．０ ％以下のうち少なくとも一種または二種以
上の全量０．００１ 〜５．０ ％をＦｅと置換する形
で含有してなる合金を、（ａ）５００ ℃以上融点以下
の高温で１分間以上１００ 時間以下加熱して均質化処
理を施した後、焼入れするかあるいは毎秒１℃以下の速
度で徐冷して焼鈍を行う工程と、（ｂ）上記焼入れ後あ
るいは焼鈍後、１０％以上の熱間加工または冷間加工を
行う工程と、（ｃ）上記熱間加工または冷間加工後、２
００ ℃以上融点以下の温度で１分間以上１００ 時間
以下加熱し、ついで毎秒１℃以下の速度で徐冷する工程
とよりなる処理を施すことを特徴とする高強度非磁性低
熱膨張合金の製造方法。 - 【請求項７】 重量比にて主成分として、Ｍｎ２０〜
３３％、Ｂ０．００１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．０
０１ 〜５．０ ％を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不
純物とからなる合金に副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ
，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗのそれぞれ５．０
％以下のうち少なくとも一種または二種以上全量０．０
０１ 〜５．０ ％をＦｅと置換する形で含有してなる
合金を、（ａ）５００ ℃以上融点以下の高温で１分間
以上１００ 時間以下加熱して均質化処理を施した後、
焼入れするかあるいは毎秒１℃以下の速度で徐冷して焼
鈍を行う工程と、（ｂ）上記焼入れ後あるいは焼鈍後、
１０％以上の熱間加工または冷間加工を行う工程と、（
ｃ）上記熱間加工または冷間加工後、２００ ℃以上融
点以下の温度で１分間以上１００ 時間以下加熱し、つ
いで毎秒１℃以下の速度で徐冷する工程とよりなる処理
を施すことを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金の製
造方法。 - 【請求項８】 重量比にて主成分として、Ｍｎ２０〜
３３％、Ｂ０．００１ 〜１．０ ％およびＮｉ０．０
０１ 〜５．０ ％を含有し残部Ｆｅおよび不可避の不
純物とからなる合金に副成分として、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ
，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，
Ｓｂ，希土類元素のそれぞれ４．０ ％以下のうち少な
くとも一種または二種以上の全量０．００１ 〜５．０
％をＦｅと置換する形で含有してなる合金を、（ａ）
５００ ℃以上融点以下の高温で１分間以上１００ 時
間以下加熱して均質化処理を施した後、焼入れするかあ
るいは毎秒１℃以下の速度で徐冷して焼鈍を行う工程と
、（ｂ）上記焼入れ後あるいは焼鈍後、１０％以上の熱
間加工または冷間加工を行う工程と、（ｃ）上記熱間加
工または冷間加工後、２００ ℃以上融点以下の温度で
１分間以上１００ 時間以下加熱し、ついで毎秒１℃以
下の速度で徐冷する工程とよりなる処理を施すことを特
徴とする高強度非磁性低熱膨張合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3163510A JP2628806B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 高強度非磁性低熱膨張合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3163510A JP2628806B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 高強度非磁性低熱膨張合金およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04362158A true JPH04362158A (ja) | 1992-12-15 |
| JP2628806B2 JP2628806B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=15775239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3163510A Expired - Fee Related JP2628806B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | 高強度非磁性低熱膨張合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2628806B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016052554A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 公益財団法人 電磁材料研究所 | Ｆｅ－Ｍｎ系恒弾性・不感磁性合金及びその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5585659A (en) * | 1978-12-25 | 1980-06-27 | Daido Steel Co Ltd | Free-cutting nonmagnetic high-manganese steel |
| JPS55145154A (en) * | 1979-04-28 | 1980-11-12 | Daido Steel Co Ltd | Rail steel with low weld crack sensibility and thermal expansion coefficient |
-
1991
- 1991-06-07 JP JP3163510A patent/JP2628806B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5585659A (en) * | 1978-12-25 | 1980-06-27 | Daido Steel Co Ltd | Free-cutting nonmagnetic high-manganese steel |
| JPS55145154A (en) * | 1979-04-28 | 1980-11-12 | Daido Steel Co Ltd | Rail steel with low weld crack sensibility and thermal expansion coefficient |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016052554A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 公益財団法人 電磁材料研究所 | Ｆｅ－Ｍｎ系恒弾性・不感磁性合金及びその製造方法 |
| JPWO2016052554A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2017-08-03 | 公益財団法人電磁材料研究所 | Ｆｅ−Ｍｎ系恒弾性・不感磁性合金及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2628806B2 (ja) | 1997-07-09 |
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