JPH0499148A

JPH0499148A - 制振合金

Info

Publication number: JPH0499148A
Application number: JP2207104A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Otake; 大嶽　隆之; Toshimichi Omori; 大森　俊道; Toshihiro Takamura; 高村　登志博; Takemi Yamada; 山田　武海; Tetsuya Sanpei; 哲也三瓶
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1990-08-04
Filing date: 1990-08-04
Publication date: 1992-03-31
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: WO1992002652A1; EP0495123A1; EP0495123A4; US5348701A; JP2536255B2; FI921465A7; FI921465A0; KR920702432A

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、優れた振動減衰性能を持ち、構造物、機械
等の構成要素に使用することで、それら自体の振動や騒
音の発生を効果的に低減することのできる制振合金に関
するものである。

〔従来の技術〕

公害問題の一つとして生活環境での振動、騒音が注目さ
れている。また、精密機械に要求される精度が微小にな
るにつれ、機器自体の振動を抑える手段を講じる必要が
生じている。このような問題や要請に対応する手段の一
つとして、振動の発生源となる構成要素自体を振動減衰
の著しく大きい材料（制振材料）に置き換える方法があ
る。

現在までに、巨視的に−様な合金で、かつ振動減衰性能
の大きな素材がいくつか開発されており、その主なもの
として、片状黒鉛鋳鉄、Ｆｅ基合金、Ｍｇ−Ｎｉ合金、
Ｃｕ−阿ｎ合金、Ｎｉ−Ｔｉ合金がある。これらのうち
、大量に使用される部材については強度とコストの点か
らＦｅ基合金が最も実用的であるといえる。

このＦｅ基合金として、特公昭５２−８０３号において
Ｆｅ−Ａ１合金が提案されており、この合金はＦｅにＡ
ｌを２〜８％添加することで高い振動減衰能が得られる
とされている。また、特公昭５６１２８９８２号で提案
されている合金は、ＦｅにＳｉを０．４〜４％、Ｍｎを
０．１〜１．５％加え、且つフェライト結晶粒度番号を
５番以下とした材料であり、この合金はＳｉ、　Ｍｎが
〜を固定して転位の運動に対する障害をなくシ、この運
動が振動エネルギーを吸収するとしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述したような従来の合金の制振特性は、最近
の制振性に関する高度な要求特性に対し。

必ずしも満足すべきものではない。

このような問題に対し、本発明者はＦｅに特定の範囲で
Ａ１．　Ｓｉを添加、特にこれらを複合添加することに
より、従来にない優れた制振性能が得られることを見出
した。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち１本発明の制振合金は、次のような構成を有す
る。

（１）第１図に示すように点Ａ４　（Ａｔ：７．０５ｗ
ｔ％、Ｓｉ：０．９５ｗｔ％）　、　　Ｂ、　（Ａｌ：
６．５０ｗｔ％、Ｓｉ：１，１０ｗｔ％）　、　Ｃ４（
Ａｌ：４．７０ｗｔ％、Ｓｉ：２，７５ｗｔ％）、Ｄ４
（Ａｌ：２．２５ｗｔ％、Ｓｉ：２．４５ｔｙｔ％）　
、　Ｅ４（Ａｌ：０ｗｔ％、Ｓｉ：４．５０ｗｔ％）　
、Ａ０（Ａｌ：０ｗｔ％、ｓｉ：０ｗｔ％）　、　Ｂ、
　（Ａｌ：８．００ｔｍｔ％、　Ｓｉ：０ｗｔ％）でａ
まれる範囲内（７）Ａｌ−５ｉ、　Ｍｎ　：　０．］ｗ
ｔ％１未満、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる制振
合金。

（２）第２図に示すように点Ａ、　（Ａｔ：７．４０ｔ
ｍｔ％、Ｓｉ：０．６０ｗｔＩｌｔ％）　、Ｂ、　（Ａ
ｌ：４．７５ｗｔ％、Ｓｉ：１．００ｗｔ％）　、　Ｃ
４（Ａｌ：３．７５ｗｔ％、Ｓｉ：１，９０ｗｔ％）。

Ｄ＆（Ａｌ：２．１５ｗｔ％、Ｓｉ：２．１５ｉｙｔ％
）、Ｅ、（＾１：０ｗｔ％、Ｓｉ：４．００ｗｔ％）　
、　Ａｏ（Ａｌ：０ｗｔ％、ｓｊ：Ｏｔ＋ｔ％）　、　
Ｂ０（Ａｌ：８．００ｗｔ％、ｓｉ：０ｗｔ％）　テ囲
まれる範囲内のＡｌ−５ｉ、　Ｍｎ　：　０．１ｗｔ％
未満。

残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる制振合金。

（３）第３図に示すように点Ａ、（Ａ１：６．３０ｗｔ
％、Ｓｉ：０ｗｔ％）　、　Ｂ、　（Ａｌ：６．３０ｗ
ｔ％、Ｓｉ：０．５０ｗｔ％）　、　Ｃ４（Ａｌ：２．
７５ｗｔ％、　Ｓｉ：１．２０ｗｔ％）、Ｄａ　（Ａｌ
：０ｗｔ％、Ｓｉ：３．５０ｗｔ％）　、Ｅ、　（Ａｌ
：０ｗｔ％、Ｓｉ：０．６０ｗｔ％）　　、　　Ｆ　ｅ
　　（Ａｌ：０．７０ｗｔ％、Ｓｉ　：　０ｗｔ％）で
囲まれる範囲内のＡｌ−５ｉ、　Ｍｎ　：０．１ｗｔ％
未満、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる制振合金。

（４）第４図に示すように点Ａｌ（１（Ａｌ：４．８０
ｗｔ％、Ｓｉ：０ｗｔ％）、Ｂ１０（Ａｌ：４．８０ｗ
ｔ％、Ｓｉ：０．７０ｗｔ％）、Ｃ□０（Ａｌ：２．９
０ｗｔ％、Ｓｉ：１．ＯＯｗｔ％）、Ｄ１０　（Ａｌ：
１．３５ｗｔ％、Ｓｉ：２．０５ｗｔ％）、Ｅ□。

（Ａｌ：０．５５ｗｔ％、Ｓｉ：２．００ｗｔ％）　、
　Ｆ、ｏ（Ａｔ：０ｗｔ％、Ｓｉ：２．４０ｗｔ％）　
、Ｇ、０（Ａｌ：０ｗｔ％、Ｓｉ：０．８０曽ｔ％）　
、　Ｈｌ。　（Ａｌ：０．５５ｗｔ％、　Ｓｉ：０．２
５ｉｉｔ％）、１１゜（Ａｌ：１，６０ｗｔ％、Ｓｉ：
０．３５ｗｔ％）、Ｊｌ０（Ａｌ：２，２５ｔｇｔ％、
Ｓｉ：０ｗｔ％）で囲まれる範囲内のＡｌ−５ｉ、　Ｍ
ｎ　：　０，１ｗｔ％未満、残部Ｆｅ及び不可避的不純
物からなる制振合金。

（５）第５図に示すように点Ａ１□（Ａｌ：４．５５ｗ
ｔ％、ＳＬ：０．１０ｗｔ％）　、　Ｂ１２（Ａｌ：４
．５５ｔｙｔ％、Ｓｉ：０．６０ｗｔ％）　、　Ｃ，２
（Ａｌ：２．３５ｗｔ％、Ｓｉ：１．００ｗｔ％）、Ｄ
１２（Ａｌ：１．１０ｗｔ％、Ｓｉ：１．９５ｗｔ％）
、Ｅ１２（Ａｌ：１．１０ｗｔ％、Ｓｉ：１．３５ｗｔ
％）　、Ｆ１□（Ａｌ：２゜４０ｗｔ％、Ｓｉ：０，１
０ｗｔ％）で囲まれる範囲内および点Ｇ１□（Ａｌ：０
ｗｔ％、Ｓｉ：１．０５ｗｔ％）、Ｈｌｍ　（Ａｌ：０
．６０ｗｔ％、Ｓｉ：０，３５ｗｔ％）、Ｉ１２（Ａｌ
：０．９０ｗｔ％、Ｓｉ：０．４０ｉｉｊ％）、　Ｊ１
０　（Ａｌ：０゜３０ｗｔ％、　Ｓｉ：２．０５ｗｔ％
）　、　Ｋ１２　（Ａｔ：ｏｔｔｔ％、Ｓｉ：２．３０
ｗｔ％）で囲まれる範囲内のＡｌ−５ｉ、Ｍｎ　：　０
．１ｉｉｔ％未満、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からな
る制振合金。

（６）第６図に示すように点Ａ１．　（Ａｌ：４．１５
ｗｔ％。

Ｓｉ：０．２０ｗｔ％）　、　Ｂ□、　（Ａｌ：４．１
５ｗｔ％、５ｉ１０。

６０ＩＩｌｔ％）　、　Ｃｌ４（Ａｌ：２．３０ｗｔ％
、Ｓｉ：０．９ｋｔ％）、Ｄ１４（Ａｌ：１．２０ｗｔ
％、Ｓｉ：１．７５ｗｔ％）、Ｅ１４（Ａｌ：１．２０
ｗｔ％、Ｓｉ：１．３５ｗｔ％）　、Ｆ１４（Ａｌ：２
゜７０ｔ＜ｔ％、Ｓｉ：０．２０ｗｔ％）で囲まれる範
囲内および点Ｇ１４（Ａｌ：０ｗｔ％、Ｓｉ：１．１５
ｗｔ％）、１（，４（Ａｌ：０．６０ｗｔ％、　Ｓｉ：
０．４０ｗｔ％）、１１４（Ａｌ：０．８０ｗｔ％、Ｓ
ｉ：０．４５ｗｔ％）　、　Ｊ１０　（Ａｌ：０−ｔ％
、Ｓｉ：２．２０ｗｔ％）で囲まれる範囲内のＡ１・Ｓ
ｉ、Ｍｎ　：　０．１ｗｔ％未満、残部Ｆｅ及び不可避
的不純物からなる制振合金。

以下、本発明における成分組成の限定理由を説明する。

Ｆｅ系制振合金の多くは、振動が加わったときの磁壁の
非可逆的移動による磁気−機械的ヒステリシスを振動エ
ネルギー吸収に利用するものであり、これは磁気特性と
密接な関連を持っている。一方、Ｆｅ−Ａｌ−５ｉ三元
合金は、山水：電気学会論文集、　ｖｏｌ。

５（１９４４）、１７５．等に報告されているように、
透磁率等の磁気特性が成分比によって特徴的に変化する
ことが知られている。そこで、この成分系の制振性能を
内部摩擦値（Ｑ−’　）を測定する方法で調査したとこ
ろ、第７図に示すような結果が得られた。

これによれば、Ｆｅに対しＡ１、Ｓｉを所定の範囲で複
合添加することにより、それぞれの単独添加では得られ
ない優れた制振性が得られることが判る。

また、第８図は他の方法による内部摩擦の測定結果を示
す。これによれば、Ｓｉ添加の効果は歪振幅の小さい領
域で特に大きいことが判る。

以上の結果から、本発明では制振特性（内部摩擦値）と
してＱ　−’　）４　Ｘ　１０−’を得る場合にはＡｌ
−５ｉを第１図の範囲に、Ｑ−’＞６Ｘ１０−’を得る
場合にはＡｌ−５ｉを第２図の範囲に、Ｑ−”＞８ｘ１
０−’を得る場合にはＡｌ−８１を第３図の範囲に、Ｑ
−”）ＩＸ１０１２を得る場合にはＡｌ−５ｉを第４図
、の範囲に、Ｑ　−’　＞　１，２　Ｘ　１０１２を得
る場合にはＡ１・Ｓｉを第５図の範囲に、Ｑ　−’　＞
　１．４　ｘ　ｔｏ”を得る場合にはＡｌ・Ｓｉを第６
図の範囲に、それぞれ規定する。

また、第８図によれば、低歪振１１＠領域での制振特性
を改善するために、　Ｓｉ添加量は０．６ｗｔ％を超え
ることが望ましいことが判る。また、Ｓｉ添加祉が０，
５ｗｔ％以下では、特性のバラツキ、すなわち僅かの成
分変動で性能が大きく変わるという問題があるため、こ
の意味からもＳｉ添加量は０，５ｗｔ％を超えることが
望ましい。

本発明の合金は、上述した特公昭５６１２８９８２号と
は異なり、転位の運動により振動を吸収するものではな
く、磁壁の移動のヒステリシスにより振動を吸収するも
のであり、したがって、Ｍｎに材料の制振特性を向上す
る効果はない。むしろＭｎ添加量が０．１ｗｔ％以上で
あると、材料の加工性が劣化し、また、製鋼コストの上
昇にもつながるため、　Ｍｎ添加量はＯ，１ｗｔ％未満
とする。

また、その他の不純物については、以下のような観点か
ら規制することが望ましい。

Ｃは浸入型固溶元素であり、磁壁の易動度を減少させ、
制振特性を劣化させるため、Ｏ，０ｗｔｗｔ％以下とす
ることが望ましい。

Ｎ＋ＪＣと同様の理由で制振性能を劣化させるため、０
．０ｗｔｗｔ％以下とすることが望ましい。

ＯもＣ，Ｎと同様の理由で制振性能を劣化させるため、
０，０ｗｔｗｔ％以下とすることが望ましい。

Ｐは粒界に偏析し、加工性を劣化させるため、０．０ｗ
ｔｗｔ％以下とすることが望ましい。

Ｓは熱間加工性を劣化させるため、０．０ｗｔｗｔ％以
下とすることが望ましい。

［実施例〕第１−ａ表および第１−ｂ表に示す化学組成の本発明合
金及び比較合金（いずれも、Ｃ：１０〜３０ｐｐｍ。

Ｎ　：２〜２６ｐｐｍ、Ｍｎ：０．００ｗｔ−０．１２
ｗｔ％）について、制振特性を評価するため内部摩擦値
Ｑ−”を測定した。

各合金は溶製後、鋳型にて鋼塊とし、これを１２００〜
１２５０℃に加熱後、厚さ６ＩＩＩ１１まで熱間圧延し
た。

この素材から厚さ０．８ｍＸ幅１０ｍＸ長さ１００ｍの
板状を切り出し、１０５０℃で真空焼鈍して試験片とし
た。上記内部摩擦の測定では、試験片に真空中で両端自
由端の横振動を加え、その自由減衰曲線から内部摩擦を
求める方法（測定法■）を用いた。その結果を第１表に
併せて示す。

第７図は本実施例の結果を示したものである。

また第８図は、本実施例の供試材のいくつかについて、
下記の測定法■および測定法（１１により内部摩擦値を
測定した結果である。

測定法■：厚さ２ｍ＋Ｘ幅１５ｉａＸ長さ２００ｍｗｎ
の板を１０５０℃で真空焼鈍し、これに両端自由端の横
振動を加え、その共振曲線から半値幅法によって内部摩擦値を求める。

測定法■：測定法■と同じ試験片を片持ち梁にして、そ
の自由減衰曲線から内部摩擦値を求める。

これらの方法では、材料の各全振幅に対する内部摩擦値
が測定できる。また、測定法Ｑ：は振幅の小さい領域、
測定法■は振幅の大きい領域の測定に適している。第８
図には内部摩擦の全振幅に対するピーク値（測定法■に
ょる）と、全振幅がＥ＝１０−’の時に対応する内部摩
擦値（測定法（２）による）を示しである。

同図からＦｅ−’Ａ１合金にＳｉを適量添加することで
、特に振幅の小さい領域において特性が安定するこ第１
−ａ表５ｉ（ｔｗｔ　’１０）〔発明の効果〕以上述べたように、本発明の合金は優れた制振性能を有
しており、振動、騒音防止材料として有用なものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は、本発明の規定するＡｌ・Ｓｌの
範囲を示す図面である。第７図は、Ｆｅ−Ａｌ−５ｉ合
金系の内部摩擦値を測定法■で求めた結果を示す図面で
ある。第８図は、Ｆｅ−Ａｌ−５ｉ合金系の内部摩擦値
を測定法■、■で求めた結果を示す図面である。第？図Ｓｔ　（ｔｗｔＯ１０）第図（Ｌ１１ｒ’／ａ）第図（ｕｚｒ　”／−）第（ｕｒｔ　’／、）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１図に示すように点Ａ＿４（Ａｌ：７．０５ｗ
ｔ％、Ｓｉ：０．９５ｗｔ％）、Ｂ＿４（Ａｌ：６．５
０ｗｔ％、Ｓｉ：１．１０ｗｔ％）、Ｃ＿４（Ａｌ：４
．７０ｗｔ％、Ｓｉ：２．７５ｗｔ％）、Ｄ＿４（Ａｌ
：２．２５ｗｔ％、Ｓｉ：２．４５ｗｔ％）、Ｅ＿４（
Ａｌ：０ｗｔ％、Ｓｉ：４．５０ｗｔ％）、Ａ＿８（Ａ
ｌ：０ｗｔ％、Ｓｉ：０ｗｔ％）、Ｂ＿０（Ａｌ：８．
００ｗｔ％、Ｓｉ：０ｗｔ％）で囲まれる範囲内のＡｌ
・Ｓｉ、Ｍｎ：０．１ｗｔ％未満、残部Ｆｅ及び不可避
的不純物からなる制振合金。
（２）第２図に示すように点Ａ＿６（Ａｌ：７．４０ｗ
ｔ％、Ｓｉ：０．６０ｗｔ％）、Ｂ＿６（Ａｌ：４．７
５ｗｔ％、Ｓｉ：１．００ｗｔ％）、Ｃ＿６（Ａｌ：３
．７５ｗｔ％、Ｓｉ：１．９０ｗｔ％）、Ｄ＿６（Ａｌ
：２．１５ｗｔ％、Ｓｉ：２．１５ｗｔ％）、Ｅ＿６（
Ａｌ：０ｗｔ％、Ｓｉ：４．００ｗｔ％）、Ａ＿０（Ａ
ｌ：０ｗｔ％、Ｓｉ：０ｗｔ％）、Ｂ＿０（Ａｌ：８．
００ｗｔ％、Ｓｉ：０ｗｔ％）で囲まれる範囲内のＡｌ
・Ｓｉ、Ｍｎ：０．１ｗｔ％未満、残部Ｆｅ及び不可避
的不純物からなる制振合金。
（３）第３図に示すように点Ａ＿８（Ａｌ：６．３０ｗ
ｔ％、Ｓｉ：０ｗｔ％）、Ｂ＿８（Ａｌ：６．３０ｗｔ
％、Ｓｉ：０．５０ｗｔ％）、Ｃ＿８（Ａｌ：２．７５
ｗｔ％、Ｓｉ：１．２０ｗｔ％）、Ｄ＿８（Ａｌ：０ｗ
ｔ％、Ｓｉ：３．５０ｗｔ％）、Ｅ＿８（Ａｌ：０ｗｔ
％、Ｓｉ：０．６０ｗｔ％）、Ｆ＿８（Ａｌ：０．７０
ｗｔ％、Ｓｉ：０ｗｔ％）で囲まれる範囲内のＡｌ・Ｓ
ｉ、Ｍｎ：０．ｌｗｔ％未満、残部Ｆｅ及び不可避的不
純物からなる制振合金。
（４）第４図に示すように点Ａ＿１＿０（Ａｌ：４．８
０ｗｔ％、Ｓｉ：０ｗｔ％）、Ｂ＿１＿０（Ａｌ：４．
８０ｗｔ％、Ｓｉ：０．７０ｗｔ％）、Ｃ＿１＿０（Ａ
ｌ：２．９０ｗｔ％、Ｓｉ：１．００ｗｔ％）、Ｄ＿１
＿０（Ａｌ：１．３５ｗｔ％、Ｓｉ：２．０５ｗｔ％）
、Ｅ＿１＿０（Ａｌ：０．５５ｗｔ％、Ｓｉ：２．００
ｗｔ％）、Ｆ＿１＿０（Ａｌ：０ｗｔ％、Ｓｉ：２．４
０ｗｔ％）、Ｇ＿１＿０（Ａｌ：０ｗｔ％、Ｓｉ：０．
８０ｗｔ％）、Ｈ＿１＿０（Ａｌ：０．５５ｗｔ％、Ｓ
ｉ：０．２５ｗｔ％）、Ｉ＿１＿０（Ａｌ：１．６０ｗ
ｔ％、Ｓｉ：０．３５ｗｔ％）、Ｊ＿１＿０（Ａｌ：２
．２５ｗｔ％、Ｓｉ：０ｗｔ％）で囲まれる範囲内のＡ
ｌ・Ｓｉ、Ｍｎ：０．１ｗｔ％未満、残部Ｆｅ及び不可
避的不純物からなる制振合金。
（５）第５図に示すように点Ａ＿１＿２（Ａｌ：４．３
５ｗｔ％、Ｓｉ：０．１０ｗｔ％）、Ｂ＿１＿２（Ａｌ
：４．３５ｗｔ％、Ｓｉ：０．６０ｗｔ％）、Ｃ＿１＿
２（Ａｌ：２．３５ｗｔ％、Ｓｉ：１．００ｗｔ％）、
Ｄ＿１＿２（Ａｌ：１．１０ｗｔ％、Ｓｉ：１．９５ｗ
ｔ％）、Ｅ＿１＿２（Ａｌ：１．１０ｗｔ％、Ｓｉ：１
．３５ｗｔ％）、Ｆ＿１＿２（Ａｌ：２．４０ｗｔ％、
Ｓｉ：０．１０ｗｔ％）で囲まれる範囲内および点Ｇ＿
１＿２（Ａｌ：０ｗｔ％、Ｓｉ：１．０５ｗｔ％）、Ｈ
＿１＿２（Ａｌ：０．６０ｗｔ％、Ｓｉ：０．３５ｗｔ
％）、Ｉ＿１＿２（Ａｌ：０．９０ｗｔ％、Ｓｉ：０．
４０ｗｔ％）、Ｊ＿１＿２（Ａｌ：０．３０ｗｔ％、Ｓ
ｉ：２．０５ｗｔ％）、Ｋ＿１＿２（Ａｌ：０ｗｔ％、
Ｓｉ：２．３０ｗｔ％）で囲まれる範囲内のＡｌ・Ｓｉ
、Ｍｎ：０．１ｗｔ％未満、残部Ｆｅ及び不可避的不純
物からなる制振合金。
（６）第６図に示すように点Ａ＿１＿４（Ａｌ：４．１
５ｗｔ％、Ｓｉ：０．２０ｗｔ％）、Ｂ＿１＿４（Ａｌ
：４．１５ｗｔ％、Ｓｉ：０．６０ｗｔ％）、Ｃ＿１＿
４（Ａｌ：２．３０ｗｔ％、Ｓｉ：０．９０ｗｔ％）、
Ｄ＿１＿４（Ａｌ：１．２０ｗｔ％、Ｓｉ：１．７５ｗ
ｔ％）、Ｅ＿１＿４（Ａｌ：１．２０ｗｔ％、Ｓｉ：１
．３５ｗｔ％）、Ｆ＿１＿４（Ａｌ：２．７０ｗｔ％、
Ｓｉ：０．２０ｗｔ％）で囲まれる範囲内および点Ｇ＿
１＿４（Ａｌ：０ｗｔ％、Ｓｉ：１．１５ｗｔ％）、Ｈ
＿１＿４（Ａｌ：０．６０ｗｔ％、Ｓｉ：０．４０ｗｔ
％）、Ｉ＿１＿４（Ａｌ：０．８０ｗｔ％、Ｓｉ：０．
４５ｗｔ％）、Ｊ＿１＿４（Ａｌ：０ｗｔ％、Ｓｉ：２
．２０ｗｔ％）で囲まれる範囲内のＡｌ・Ｓｉ、Ｍｎ：
０．１ｗｔ％未満、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からな
る制振合金。