JPH0525925B2 - - Google Patents
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- JPH0525925B2 JPH0525925B2 JP57104615A JP10461582A JPH0525925B2 JP H0525925 B2 JPH0525925 B2 JP H0525925B2 JP 57104615 A JP57104615 A JP 57104615A JP 10461582 A JP10461582 A JP 10461582A JP H0525925 B2 JPH0525925 B2 JP H0525925B2
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- Japan
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
本発明はFe−Ni系低熱膨張合金、特に延性が
優れ、引張強さが120Kg／mm2以上、室温から300℃
の温度までの平均熱膨張率が５×10-6／℃以下で
ある高強度低熱膨張合金の製造方法に関するもの
である。 一般に金属及び合金は温度上昇に応じて体積が
膨張する。この熱膨張率が大きいものは温度変化
にともなう寸法変化が大きくなる。従つて、計測
機器や精密機器の部品には温度上昇にともなう寸
法変化の小さい低熱膨張合金が用いられている。 従来、低熱膨張合金としてはFe−36Wt％Ni系
のインバーが知られており、最も代表的なインバ
ーはNi36Wt％（以下Wt％を％と略記する）、
Co0.1％，Mn0.2％，Si0.3％、残部Feからなる合
金で、鈍し材で引張強さ46Kg／mm2、室温から300
℃の温度までの平均熱膨張率（以下単にαと記載
する）4.9×10-6／℃であり、硬材で引張強さ65
Kg／mm2，α2.7×10-6／℃である。 このように従来の低熱膨張合金は、強度が不十
分なため、その用途が制約されている。例えば鋼
芯アルミニウム撚線（ACSR）の送電容量を増大
させるため、送電時の温度上昇による送電線の弛
度を減少させる方法が検討されており、その一つ
の方法として鋼芯に低熱膨張合金を用いて弛度を
減少させる試みがなされている。しかしながら前
記インバーでは強度が劣るため、実現されていな
い。因みにACSRの鋼芯には引張強さ120Kg／mm2
以上の強度が要求されている。 本発明者等はこれに鑑み種々研究の結果、低弛
度送電線の芯線及び計測機器や精密機器の部品等
に使用できる引張強さ120Kg／mm2以上、室温から
300℃の温度までのα5×10-6／℃以下の高強度低
熱膨張合金を開発し、これを提案した。この合金
はNi又はNiとCoの合計が38〜46％、但し、Co8
％以下、Mo0.5〜3.0％，Cr0.1〜2.0％，C0.05〜
0.5％，Si0.1〜1.5％を含み、Mn0.1〜1.0％又は
Ti0.2％以下を含む、残部Feからなり、この組成
範囲の合金鋳塊を熱間加工して荒引線とし、これ
を900〜1200℃の温度で焼入れ又は焼鈍した後、
冷間加工を加えたものは引張強さ120Kg／mm2、室
温から300℃の温度までのα5×10-6／℃以下のも
のが得られるが、延性が低いため、用途によつて
は延性の向上が望まれている。 本発明はこのような要求に応じるため、更に研
究を重さねた結果、上記合金の強度及びαを保持
し、しかも延性を著しく向上することができる高
強度低熱膨張合金の製造方法を開発したものであ
る。 即ち、本発明の一つは、Ni38〜48％，Mo0.2
〜5.0％、Cr0.05〜0.25％，C0.05〜0.5％，Si0.1〜
1.5％を含み、Mn0.1〜1.0％又はTi0.2％以下を含
む、残部Feからなる合金素材を650〜780℃の温
度に加熱した後急冷し、これに減面率60％以上の
冷間加工を加えた後、350〜650℃の温度で0.5〜
10時間加熱処理することを特徴とするものであ
る。 また本発明の他の一つは、NiとCoを合計38〜
48％、但し、Co8％以下、Mo0.5〜3.0％，Cr0.05
〜0.25％，C0.05〜0.5％，Si0.1〜1.5％を含み、
Mn0.1〜1.0％又はTi0.2％以下を含み、残部Feか
らなる合金素材を、650〜780℃の温度に加熱した
後、急冷し、これに減面率60％以上の冷間加工を
加えた後、350〜650℃の温度で0.5〜10時間加熱
処理することを特徴とするものである。 本発明において合金素材のNi含有量を38〜48
％と限定したのは、Fe−Ni系低熱膨張合金と同
様熱膨張率がNi含有量により変化し、αを５×
10-6／℃以下とするためには少なくともNi含有
量を38％以上とする必要があり、これよりNi含
有量が多くなるにつれて熱膨張率は低下し、更に
多くなると再び増加するようになり、Ni含有量
が48％を越えるとαが５×10-6／℃以上となるた
めである。また本発明においてNi含有量の一部
をCoに置き換えても、その合計含有量が38〜48
％であればNi単独の場合と同様の熱膨張特性を
得ることができる。しかしてCo含有量を８％以
下と限定したのは、８％を越えると熱膨張率が高
くなり、αを５×10-6／℃以下にすることができ
なくなるためである。 Mo，Cr，Si及びＣは合金の熱膨張率をあまり
増大せしめることなく合金を強化する元素であ
り、特にＣは有効に作用する。しかしてこれ等元
素の含有量を上記の如く限定したのは、何れも下
限未満では効果があまり認められず、上限を越え
るとαが５×10-6／℃以上となるためである。特
にCr含有量が0.25％を越えると合金のαと捻回値
を急激に低下する。またＣ含有量が下限未満では
合金の引張強さを120Kg／mm2以上とすることがで
きず、上限を越えると延性が低下し、加工が困難
になる。 Mn又はTiは合金の熱間加工性を改善する元素
で、Mn含有量又はTi含有量を上記の如く限定し
たのはMn含有量が下限未満では熱間加工が困難
となり、上限を越えるとαが５×10-6／℃以上と
なるためであり、またTi含有量が0.2％を越える
と金属間化合物TiCを生成し、合金の延性を低下
させるばかりか、固溶Ｃ量を低下させ、合金の強
度を低下させるためである。 本発明は上記組成範囲の合金素材を650〜780℃
の温度に加熱した後急冷（以下単に焼入と記載す
る）することにより、合金の延性を向上し、これ
に減面率60％以上の冷間加工を加えて強度及び低
熱膨張率を改善する。続いてこれに350〜650℃の
温度で0.5〜10時間加熱処理を加えることにより、
さらに延性を改善して引張強さ120Kg／mm2以上、
室温から300℃の温度までのαを５×10-6／℃以
下の合金とするものである。 合金素材の焼入れ温度を650〜780℃と限定した
のは、該温度範囲内で焼入れすることにより、合
金マトリツクス中に第２相を析出させて合金の強
度及び低熱膨張率を損なうことなく延性を向上せ
しめるもので、焼入れ温度が下限未満でも、上限
を越えても第２相の析出が得られず、合金の延性
の向上が得られないためである。尚、焼入れする
合金素材としては、鋳塊、熱間加工材、冷間加工
材の何れでもよい。 焼入れ後の冷間加工における減面率を60％以上
と限定したのは、減面率が60％未満では強度及び
低熱膨張率の改善が得られないためである。また
冷間加工後の加熱処理における加熱温度を350〜
650℃、加熱時間を0.5〜10時間と限定したのは、
加熱温度又は加熱時間が下限未満では十分な効果
が得られず、加熱温度が上限を越えると、合金強
度が120Kg／mm2以下に低下し、加熱時間が上限を
越えると、その効果は飽和し、それ以上加熱する
ことは不経済となるためである。 以下、本発明を実施例について説明する。 第１表に示す組成の合金を真空中で溶解鋳造
し、得られた鋳塊を約1100℃の温度で熱間鋳造
し、直径60mmの丸棒とし、これを約1100℃の温度
で熱間圧延し、直径10mmの荒引線とした。この荒
引線を種々の温度に20時間加熱して水焼入れし、
これを冷間で伸線加工した後、種々の温度で20時
間加熱処理した。 これ等の材料について引張強さ、熱膨張率及び
捻回値を測定した。第２表に製造条件と測定結果
を示す。 尚、捻回値は線径の100倍の長さで、破断する
までの捻回回数を求めた。
優れ、引張強さが120Kg／mm2以上、室温から300℃
の温度までの平均熱膨張率が５×10-6／℃以下で
ある高強度低熱膨張合金の製造方法に関するもの
である。 一般に金属及び合金は温度上昇に応じて体積が
膨張する。この熱膨張率が大きいものは温度変化
にともなう寸法変化が大きくなる。従つて、計測
機器や精密機器の部品には温度上昇にともなう寸
法変化の小さい低熱膨張合金が用いられている。 従来、低熱膨張合金としてはFe−36Wt％Ni系
のインバーが知られており、最も代表的なインバ
ーはNi36Wt％（以下Wt％を％と略記する）、
Co0.1％，Mn0.2％，Si0.3％、残部Feからなる合
金で、鈍し材で引張強さ46Kg／mm2、室温から300
℃の温度までの平均熱膨張率（以下単にαと記載
する）4.9×10-6／℃であり、硬材で引張強さ65
Kg／mm2，α2.7×10-6／℃である。 このように従来の低熱膨張合金は、強度が不十
分なため、その用途が制約されている。例えば鋼
芯アルミニウム撚線（ACSR）の送電容量を増大
させるため、送電時の温度上昇による送電線の弛
度を減少させる方法が検討されており、その一つ
の方法として鋼芯に低熱膨張合金を用いて弛度を
減少させる試みがなされている。しかしながら前
記インバーでは強度が劣るため、実現されていな
い。因みにACSRの鋼芯には引張強さ120Kg／mm2
以上の強度が要求されている。 本発明者等はこれに鑑み種々研究の結果、低弛
度送電線の芯線及び計測機器や精密機器の部品等
に使用できる引張強さ120Kg／mm2以上、室温から
300℃の温度までのα5×10-6／℃以下の高強度低
熱膨張合金を開発し、これを提案した。この合金
はNi又はNiとCoの合計が38〜46％、但し、Co8
％以下、Mo0.5〜3.0％，Cr0.1〜2.0％，C0.05〜
0.5％，Si0.1〜1.5％を含み、Mn0.1〜1.0％又は
Ti0.2％以下を含む、残部Feからなり、この組成
範囲の合金鋳塊を熱間加工して荒引線とし、これ
を900〜1200℃の温度で焼入れ又は焼鈍した後、
冷間加工を加えたものは引張強さ120Kg／mm2、室
温から300℃の温度までのα5×10-6／℃以下のも
のが得られるが、延性が低いため、用途によつて
は延性の向上が望まれている。 本発明はこのような要求に応じるため、更に研
究を重さねた結果、上記合金の強度及びαを保持
し、しかも延性を著しく向上することができる高
強度低熱膨張合金の製造方法を開発したものであ
る。 即ち、本発明の一つは、Ni38〜48％，Mo0.2
〜5.0％、Cr0.05〜0.25％，C0.05〜0.5％，Si0.1〜
1.5％を含み、Mn0.1〜1.0％又はTi0.2％以下を含
む、残部Feからなる合金素材を650〜780℃の温
度に加熱した後急冷し、これに減面率60％以上の
冷間加工を加えた後、350〜650℃の温度で0.5〜
10時間加熱処理することを特徴とするものであ
る。 また本発明の他の一つは、NiとCoを合計38〜
48％、但し、Co8％以下、Mo0.5〜3.0％，Cr0.05
〜0.25％，C0.05〜0.5％，Si0.1〜1.5％を含み、
Mn0.1〜1.0％又はTi0.2％以下を含み、残部Feか
らなる合金素材を、650〜780℃の温度に加熱した
後、急冷し、これに減面率60％以上の冷間加工を
加えた後、350〜650℃の温度で0.5〜10時間加熱
処理することを特徴とするものである。 本発明において合金素材のNi含有量を38〜48
％と限定したのは、Fe−Ni系低熱膨張合金と同
様熱膨張率がNi含有量により変化し、αを５×
10-6／℃以下とするためには少なくともNi含有
量を38％以上とする必要があり、これよりNi含
有量が多くなるにつれて熱膨張率は低下し、更に
多くなると再び増加するようになり、Ni含有量
が48％を越えるとαが５×10-6／℃以上となるた
めである。また本発明においてNi含有量の一部
をCoに置き換えても、その合計含有量が38〜48
％であればNi単独の場合と同様の熱膨張特性を
得ることができる。しかしてCo含有量を８％以
下と限定したのは、８％を越えると熱膨張率が高
くなり、αを５×10-6／℃以下にすることができ
なくなるためである。 Mo，Cr，Si及びＣは合金の熱膨張率をあまり
増大せしめることなく合金を強化する元素であ
り、特にＣは有効に作用する。しかしてこれ等元
素の含有量を上記の如く限定したのは、何れも下
限未満では効果があまり認められず、上限を越え
るとαが５×10-6／℃以上となるためである。特
にCr含有量が0.25％を越えると合金のαと捻回値
を急激に低下する。またＣ含有量が下限未満では
合金の引張強さを120Kg／mm2以上とすることがで
きず、上限を越えると延性が低下し、加工が困難
になる。 Mn又はTiは合金の熱間加工性を改善する元素
で、Mn含有量又はTi含有量を上記の如く限定し
たのはMn含有量が下限未満では熱間加工が困難
となり、上限を越えるとαが５×10-6／℃以上と
なるためであり、またTi含有量が0.2％を越える
と金属間化合物TiCを生成し、合金の延性を低下
させるばかりか、固溶Ｃ量を低下させ、合金の強
度を低下させるためである。 本発明は上記組成範囲の合金素材を650〜780℃
の温度に加熱した後急冷（以下単に焼入と記載す
る）することにより、合金の延性を向上し、これ
に減面率60％以上の冷間加工を加えて強度及び低
熱膨張率を改善する。続いてこれに350〜650℃の
温度で0.5〜10時間加熱処理を加えることにより、
さらに延性を改善して引張強さ120Kg／mm2以上、
室温から300℃の温度までのαを５×10-6／℃以
下の合金とするものである。 合金素材の焼入れ温度を650〜780℃と限定した
のは、該温度範囲内で焼入れすることにより、合
金マトリツクス中に第２相を析出させて合金の強
度及び低熱膨張率を損なうことなく延性を向上せ
しめるもので、焼入れ温度が下限未満でも、上限
を越えても第２相の析出が得られず、合金の延性
の向上が得られないためである。尚、焼入れする
合金素材としては、鋳塊、熱間加工材、冷間加工
材の何れでもよい。 焼入れ後の冷間加工における減面率を60％以上
と限定したのは、減面率が60％未満では強度及び
低熱膨張率の改善が得られないためである。また
冷間加工後の加熱処理における加熱温度を350〜
650℃、加熱時間を0.5〜10時間と限定したのは、
加熱温度又は加熱時間が下限未満では十分な効果
が得られず、加熱温度が上限を越えると、合金強
度が120Kg／mm2以下に低下し、加熱時間が上限を
越えると、その効果は飽和し、それ以上加熱する
ことは不経済となるためである。 以下、本発明を実施例について説明する。 第１表に示す組成の合金を真空中で溶解鋳造
し、得られた鋳塊を約1100℃の温度で熱間鋳造
し、直径60mmの丸棒とし、これを約1100℃の温度
で熱間圧延し、直径10mmの荒引線とした。この荒
引線を種々の温度に20時間加熱して水焼入れし、
これを冷間で伸線加工した後、種々の温度で20時
間加熱処理した。 これ等の材料について引張強さ、熱膨張率及び
捻回値を測定した。第２表に製造条件と測定結果
を示す。 尚、捻回値は線径の100倍の長さで、破断する
までの捻回回数を求めた。
【表】
【表】
【表】
第１表及び第２表から明らかなように本発明方
法No.１〜No.15により製造した材料は何れも引張強
さ120Kg／mm2以上、室温から300℃の温度までの
α5.0×10-6／℃以下、捻回値42回以上の特性を示
すことが判る。 これに対し本発明方法で規定する合金組成にお
いて、Ni含有量の少ない合金(D)を用いた比較方
法No.16及びCr含有量の多い合金(E)を用いた比較
方法No.26では何れも室温から300℃の温度までの
αと捻回値が劣り、本発明方法で規定する合金組
成のものでも焼入れ温度が650〜780℃より外れる
比較方法No.18〜No.20及びNo.22〜No.24では捻回値が
劣る。また本発明方法で規定する合金組成のもの
でも、焼入れ後の冷間加工における減面率が60％
より小さい比較方法No.25では引張強さが著しく低
く、また冷間加工後の加熱温度が低い比較方法No.
17では捻回値が低く、加熱温度が高い比較方法No.
21では引張強さ及び捻回値が劣ることが判る。 以上線材について説明したが、これに限るもの
ではなく、板材その他に適用しても同様の結果を
得ることができるものである。 このように本発明方法によれば、延性の優れた
高強度低熱膨張合金を得ることができるもので、
延性、高強度及び低熱膨張を必要とする精密機
器、計測機器等の部品や低弛度送電線の芯線に使
用し顕著な効果を奏するものである。
法No.１〜No.15により製造した材料は何れも引張強
さ120Kg／mm2以上、室温から300℃の温度までの
α5.0×10-6／℃以下、捻回値42回以上の特性を示
すことが判る。 これに対し本発明方法で規定する合金組成にお
いて、Ni含有量の少ない合金(D)を用いた比較方
法No.16及びCr含有量の多い合金(E)を用いた比較
方法No.26では何れも室温から300℃の温度までの
αと捻回値が劣り、本発明方法で規定する合金組
成のものでも焼入れ温度が650〜780℃より外れる
比較方法No.18〜No.20及びNo.22〜No.24では捻回値が
劣る。また本発明方法で規定する合金組成のもの
でも、焼入れ後の冷間加工における減面率が60％
より小さい比較方法No.25では引張強さが著しく低
く、また冷間加工後の加熱温度が低い比較方法No.
17では捻回値が低く、加熱温度が高い比較方法No.
21では引張強さ及び捻回値が劣ることが判る。 以上線材について説明したが、これに限るもの
ではなく、板材その他に適用しても同様の結果を
得ることができるものである。 このように本発明方法によれば、延性の優れた
高強度低熱膨張合金を得ることができるもので、
延性、高強度及び低熱膨張を必要とする精密機
器、計測機器等の部品や低弛度送電線の芯線に使
用し顕著な効果を奏するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ni38〜48Wt％，Mo0.2〜5.0Wt％，Cr0.05〜
0.25Wt％，C0.05〜0.5Wt％，Si0.1〜1.5Wt％を
含み、Mn0.1〜1.0Wt％又はTi0.2Wt％以下を含
む、残部Feからなる合金素材を650〜780℃の温
度に加熱した後急冷し、これに減面率60％以上の
冷間加工を加えた後、350〜650℃の温度で0.5〜
10時間加熱処理することを特徴とする高強度低熱
膨張合金の製造方法。 ２ NiとCoを合計38〜48Wt％、但し、Co8％以
下、Mo0.5〜3.0Wt％，Cr0.05〜0.25Wt％，C0.05
〜0.5Wt％，Si0.1〜1.5Wt％を含み、Mn0.1〜
1.0Wt％又はTi0.2Wt％以下を含む、残部Feから
なる合金素材を650〜780℃の温度に加熱した後、
急冷し、これに減面率60％以上の冷間加工を加え
た後、350〜650℃の温度で0.5〜10時間加熱処理
することを特徴とする高強度低熱膨張合金の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57104615A JPS58221225A (ja) | 1982-06-17 | 1982-06-17 | 高強度低熱膨張合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57104615A JPS58221225A (ja) | 1982-06-17 | 1982-06-17 | 高強度低熱膨張合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58221225A JPS58221225A (ja) | 1983-12-22 |
| JPH0525925B2 true JPH0525925B2 (ja) | 1993-04-14 |
Family
ID=14385340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57104615A Granted JPS58221225A (ja) | 1982-06-17 | 1982-06-17 | 高強度低熱膨張合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58221225A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2594441B2 (ja) * | 1987-07-16 | 1997-03-26 | 日本鋳造株式会社 | 快削性高温低熱膨張鋳造合金の製造方法 |
| CN111876692B (zh) * | 2020-07-27 | 2021-10-08 | 中国科学院金属研究所 | 一种低膨胀合金线材及其制备方法 |
-
1982
- 1982-06-17 JP JP57104615A patent/JPS58221225A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58221225A (ja) | 1983-12-22 |
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