JPH08209292A - 高強度高靱性制振合金 - Google Patents
高強度高靱性制振合金Info
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- JPH08209292A JPH08209292A JP3279795A JP3279795A JPH08209292A JP H08209292 A JPH08209292 A JP H08209292A JP 3279795 A JP3279795 A JP 3279795A JP 3279795 A JP3279795 A JP 3279795A JP H08209292 A JPH08209292 A JP H08209292A
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- JP
- Japan
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- toughness
- strength
- alloy
- damping alloy
- vibration damping
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強度、靱性、制振性が同時に優れた構造材料
用制振合金を得る。 【構成】 重量%で、C:0.02%以下、Si:0.
5〜3%、Mn:0.2〜2.5%、Cr:1%未満、
Al:0.005〜5%を含有し、残部Fe及び不可避
的不純物からなる高強度高靱性制振合金。さらに、P:
0.02〜0.2%、Cu:0.05〜2.5%、N
i:0.05〜2.5%、Mo:0.05〜4.5%、
Nb:0.005〜0.2%、V:0.005〜0.2
%、Ti:0.005〜0.1%、B:0.0003〜
0.005%を1種又は2種以上含むこと、N:0.0
045〜0.015%を含むこと、Ca:0.001〜
0.05%、REM:0.001〜0.1%を1種又は
2種含むことは好ましい。
用制振合金を得る。 【構成】 重量%で、C:0.02%以下、Si:0.
5〜3%、Mn:0.2〜2.5%、Cr:1%未満、
Al:0.005〜5%を含有し、残部Fe及び不可避
的不純物からなる高強度高靱性制振合金。さらに、P:
0.02〜0.2%、Cu:0.05〜2.5%、N
i:0.05〜2.5%、Mo:0.05〜4.5%、
Nb:0.005〜0.2%、V:0.005〜0.2
%、Ti:0.005〜0.1%、B:0.0003〜
0.005%を1種又は2種以上含むこと、N:0.0
045〜0.015%を含むこと、Ca:0.001〜
0.05%、REM:0.001〜0.1%を1種又は
2種含むことは好ましい。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、船舶、橋梁、産業機
械、建築用構造材料としての強度と靱性を満足し、同時
に高い制振性を有する制振合金に関するものである。
械、建築用構造材料としての強度と靱性を満足し、同時
に高い制振性を有する制振合金に関するものである。
【0002】
【従来の技術】船舶、橋梁、産業機械、建築物は、その
材料に構造材料の基本特性である強度に加え高い制振性
と靱性が同時に要求される傾向にある。さらに、使用場
所の拡大に従い、低温靱性の要求がますます厳しくなっ
てきた。すなわち、たとえば、橋梁上の高速鉄道走行時
や大規模土木、建築作業時の騒音、振動を構造材料その
ものの制振効果で抑え、かつ構造部材として十分な靱性
を有するという課題を解決するためである。
材料に構造材料の基本特性である強度に加え高い制振性
と靱性が同時に要求される傾向にある。さらに、使用場
所の拡大に従い、低温靱性の要求がますます厳しくなっ
てきた。すなわち、たとえば、橋梁上の高速鉄道走行時
や大規模土木、建築作業時の騒音、振動を構造材料その
ものの制振効果で抑え、かつ構造部材として十分な靱性
を有するという課題を解決するためである。
【0003】制振性を目的とした部材に供される従来の
鉄系材料は、振動による交番応力作用下での磁壁移動の
非可逆運動によるヒステリシスに起因した高い制振特性
を得るため、フェライトフォーマーを添加して組織をフ
ェライト単相化することをねらい、Al及びSiを添加
した材料と、Crを積極的に添加した材料との2種類に
分けられる。前者の例としては、特開平4−99148
号公報に記載されるようにAlを最高7.05%及びS
iを最高4.5%まで添加した強磁性型制振合金があ
り、後者の例としては、特開昭52−73118号公報
に記載されるようにCrを8〜30%添加した強磁性制
振合金などがある。又、特開平6−220583号公報
及び特開平5−302148号公報に記載されるよう
に、Mnが0.1又は0.2%以下で、Crを1〜5%
添加した強磁性制振合金がある。さらに、発明者らが特
願平6−258982号明細書において示したMnを
0.2〜2.5%、Crを1〜5%添加した強磁性制振
合金がある。
鉄系材料は、振動による交番応力作用下での磁壁移動の
非可逆運動によるヒステリシスに起因した高い制振特性
を得るため、フェライトフォーマーを添加して組織をフ
ェライト単相化することをねらい、Al及びSiを添加
した材料と、Crを積極的に添加した材料との2種類に
分けられる。前者の例としては、特開平4−99148
号公報に記載されるようにAlを最高7.05%及びS
iを最高4.5%まで添加した強磁性型制振合金があ
り、後者の例としては、特開昭52−73118号公報
に記載されるようにCrを8〜30%添加した強磁性制
振合金などがある。又、特開平6−220583号公報
及び特開平5−302148号公報に記載されるよう
に、Mnが0.1又は0.2%以下で、Crを1〜5%
添加した強磁性制振合金がある。さらに、発明者らが特
願平6−258982号明細書において示したMnを
0.2〜2.5%、Crを1〜5%添加した強磁性制振
合金がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の合金のうち特開平4−99148号公報記載の合金は
Al及びSi添加量の上限規制が不適当であるため、制
振性は良好であるが粗大なAl系及びSi系介在物の生
成をまねき、これが破壊の発生点として作用するため靱
性が低下する。又、特開昭52−73118号公報記載
の合金はCr添加が過剰なため、上記同様Cr系介在物
の靱性低下をまねく。さらに、特開平6−220583
号公報及び特開平5−302148号公報記載の合金
は、強度上昇元素を含まないため制振性は良好だが、強
度が低い。又、特願平6−258982号明細書に示さ
れる合金は、結晶粒が粗粒であるため制振性は良好だ
が、低温靱性が不十分である。
の合金のうち特開平4−99148号公報記載の合金は
Al及びSi添加量の上限規制が不適当であるため、制
振性は良好であるが粗大なAl系及びSi系介在物の生
成をまねき、これが破壊の発生点として作用するため靱
性が低下する。又、特開昭52−73118号公報記載
の合金はCr添加が過剰なため、上記同様Cr系介在物
の靱性低下をまねく。さらに、特開平6−220583
号公報及び特開平5−302148号公報記載の合金
は、強度上昇元素を含まないため制振性は良好だが、強
度が低い。又、特願平6−258982号明細書に示さ
れる合金は、結晶粒が粗粒であるため制振性は良好だ
が、低温靱性が不十分である。
【0005】本発明は、優れた制振性に加えて強度及び
靱性を同時に満足する合金を提供することを目的とす
る。
靱性を同時に満足する合金を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の高強度高靱性制
振合金は、以下の〜の通りである。
振合金は、以下の〜の通りである。
【0007】 重量%で、C :0.02%以下、S
i:0.5〜3%、Mn:0.2〜2.5%、Al:
0.005〜5%を含有し、残部Fe及び不可避的不純
物からなる高強度高靱性制振合金。
i:0.5〜3%、Mn:0.2〜2.5%、Al:
0.005〜5%を含有し、残部Fe及び不可避的不純
物からなる高強度高靱性制振合金。
【0008】 重量%で、C :0.02%以下、S
i:0.5〜3%、Mn:0.2〜2.5%、Cr:
0.1%以上1%未満、Al:0.005〜5%を含有
し、残部Fe及び不可避的不純物からなる高強度高靱性
制振合金。
i:0.5〜3%、Mn:0.2〜2.5%、Cr:
0.1%以上1%未満、Al:0.005〜5%を含有
し、残部Fe及び不可避的不純物からなる高強度高靱性
制振合金。
【0009】 さらに、重量%で、P :0.02〜
0.2%、Cu:0.05〜2.5%、Ni:0.05
〜2.5%、Mo:0.05〜4.5%、Nb:0.0
05〜0.2%、V :0.005〜0.2%、Ti:
0.005〜0.1%、B :0.0003〜0.00
5%を1種又は2種以上含む前記又はの高強度高靱
性制振合金。
0.2%、Cu:0.05〜2.5%、Ni:0.05
〜2.5%、Mo:0.05〜4.5%、Nb:0.0
05〜0.2%、V :0.005〜0.2%、Ti:
0.005〜0.1%、B :0.0003〜0.00
5%を1種又は2種以上含む前記又はの高強度高靱
性制振合金。
【0010】 さらに、重量%で、N :0.004
5〜0.015%を含む前記、又はの高強度高靱
性制振合金。
5〜0.015%を含む前記、又はの高強度高靱
性制振合金。
【0011】 さらに、重量%で、Ca:0.001
〜0.05%、REM:0.001〜0.1%を1種又
は2種含む前記、、又はの高強度高靱性制振合
金。
〜0.05%、REM:0.001〜0.1%を1種又
は2種含む前記、、又はの高強度高靱性制振合
金。
【0012】
【作用】本発明は、強磁性型の鉄系フェライト合金に、
強度上昇に不可欠な固溶体強化元素のMnと、フェライ
トフォーマーでありかつ固溶体強化に有効なSi、Al
を同時添加することにより、優れた制振性に加えて強度
及び靱性を有する合金を得ることに成功した。すなわ
ち、本発明は、振動による交番応力作用下での磁壁移動
の非可逆運動によるヒステリシスに起因した高い制振特
性を得るために適度のフェライトフォーマーを有するフ
ェライト相を基本とし、フェライトフォーマー及び固溶
体強化元素であるSiとAl、大幅な強度上昇をもたら
す固溶体強化元素であるMnの添加によって、制振性、
強度及び靱性を同時に満足させる。
強度上昇に不可欠な固溶体強化元素のMnと、フェライ
トフォーマーでありかつ固溶体強化に有効なSi、Al
を同時添加することにより、優れた制振性に加えて強度
及び靱性を有する合金を得ることに成功した。すなわ
ち、本発明は、振動による交番応力作用下での磁壁移動
の非可逆運動によるヒステリシスに起因した高い制振特
性を得るために適度のフェライトフォーマーを有するフ
ェライト相を基本とし、フェライトフォーマー及び固溶
体強化元素であるSiとAl、大幅な強度上昇をもたら
す固溶体強化元素であるMnの添加によって、制振性、
強度及び靱性を同時に満足させる。
【0013】本発明合金は、マトリックスの磁性向上と
強度向上のためフェライトフォーマーを添加するが、過
剰の添加は介在物や析出物の生成を招き、磁壁移動を妨
げ、制振性を大きく損なうため上限がある。
強度向上のためフェライトフォーマーを添加するが、過
剰の添加は介在物や析出物の生成を招き、磁壁移動を妨
げ、制振性を大きく損なうため上限がある。
【0014】Cは固溶状態でも炭化物として析出しても
磁壁移動の障害として作用して制振性を低下させるため
低いほど好ましく、上限を0.02%とする。
磁壁移動の障害として作用して制振性を低下させるため
低いほど好ましく、上限を0.02%とする。
【0015】Siは脱酸材として重要である以外に、重
要なフェライトフォーマー且つ固溶体強化元素であるた
め制振性確保上不可欠であり、且つ靱性上も重要であ
り、0.5%以上の添加が必要である。一方、3%を超
えて添加するとSiO2 などの介在物の生成をまねき、
破壊の発生点として作用するため靱性を著しく低下させ
る。従ってSiの添加範囲は0.5〜3%とする。さら
に、靱性向上の観点から望ましいのは0.5〜1.5%
である。
要なフェライトフォーマー且つ固溶体強化元素であるた
め制振性確保上不可欠であり、且つ靱性上も重要であ
り、0.5%以上の添加が必要である。一方、3%を超
えて添加するとSiO2 などの介在物の生成をまねき、
破壊の発生点として作用するため靱性を著しく低下させ
る。従ってSiの添加範囲は0.5〜3%とする。さら
に、靱性向上の観点から望ましいのは0.5〜1.5%
である。
【0016】Mnは脱酸及びSを固定して粒界脆化を抑
制すると同時に固溶体強化元素であるため最低0.2%
を確保する必要があるが、2.5%超の添加では制振性
の低下が起こる。このためMn量は0.2〜2.5%と
する。さらに、強度上昇の観点から望ましいのは1.5
〜2.5%である。
制すると同時に固溶体強化元素であるため最低0.2%
を確保する必要があるが、2.5%超の添加では制振性
の低下が起こる。このためMn量は0.2〜2.5%と
する。さらに、強度上昇の観点から望ましいのは1.5
〜2.5%である。
【0017】Crはフェライト粒を粗大化する元素であ
る。そのため制振性向上には有効であり、0.1%以上
添加するが、粗粒化のため靱性を大幅に低下させる。靱
性向上のためCr量は1%未満に規制する。ただ、靱性
の一層の向上のためには、粗粒化を防止するため無添加
とする。
る。そのため制振性向上には有効であり、0.1%以上
添加するが、粗粒化のため靱性を大幅に低下させる。靱
性向上のためCr量は1%未満に規制する。ただ、靱性
の一層の向上のためには、粗粒化を防止するため無添加
とする。
【0018】AlはSiやMnと同様に脱酸材として重
要であるほか、制振性と強度を向上させる重要な元素で
ある。最低0.005%を確保する必要があるが、過剰
添加によりAl2 O3 などの介在物のほか、Nと化合し
てAlNなどの析出物を生成し、著しい靱性の低下をま
ねくため上限を5%に制限する。さらに、制振性向上の
観点から望ましいのは0.2〜0.4%である。
要であるほか、制振性と強度を向上させる重要な元素で
ある。最低0.005%を確保する必要があるが、過剰
添加によりAl2 O3 などの介在物のほか、Nと化合し
てAlNなどの析出物を生成し、著しい靱性の低下をま
ねくため上限を5%に制限する。さらに、制振性向上の
観点から望ましいのは0.2〜0.4%である。
【0019】さらに、必要に応じて添加するP、Cu、
Ni、Mo、Nb、V、Ti、Bは強度上昇に有効な元
素であり、その効果が不足しない範囲として前記の量を
下限とし、又制振性及び靱性が劣化しない範囲として前
記の量を上限とする。
Ni、Mo、Nb、V、Ti、Bは強度上昇に有効な元
素であり、その効果が不足しない範囲として前記の量を
下限とし、又制振性及び靱性が劣化しない範囲として前
記の量を上限とする。
【0020】さらに、必要に応じて添加するNは靱性向
上に重要な元素である。NはAlと結びつき微細なAl
Nとして結晶粒微細化に有用である。その効果を発揮さ
せるため最低0.0045%の添加が必要である。一
方、多量の添加は粗大なAlNなどの析出物の生成をま
ねき、破壊の発生点として靱性を著しく低下させるので
その上限を0.015%とする。
上に重要な元素である。NはAlと結びつき微細なAl
Nとして結晶粒微細化に有用である。その効果を発揮さ
せるため最低0.0045%の添加が必要である。一
方、多量の添加は粗大なAlNなどの析出物の生成をま
ねき、破壊の発生点として靱性を著しく低下させるので
その上限を0.015%とする。
【0021】さらに、必要に応じて添加するCa、RE
Mは靱性向上に有効な元素であり、その効果が不足しな
い範囲として前記の量を下限とし、又靱性がむしろ低下
しない範囲として前記の量を上限とする。
Mは靱性向上に有効な元素であり、その効果が不足しな
い範囲として前記の量を下限とし、又靱性がむしろ低下
しない範囲として前記の量を上限とする。
【0022】
【実施例】まず表1に示す成分の供試合金を作製し、こ
れより20mm厚×40mm幅×200mm長さの板状
試験片を加工し、機械インピータンス法による制振性測
定を行った。なお、シャルピー衝撃試験の試験温度は−
40℃である。結果を表2に示す。
れより20mm厚×40mm幅×200mm長さの板状
試験片を加工し、機械インピータンス法による制振性測
定を行った。なお、シャルピー衝撃試験の試験温度は−
40℃である。結果を表2に示す。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】No.1〜17は本発明合金であり、N
o.18〜23は比較例合金である。板厚はNo.1〜
9は25mm、No.10〜17は60mm、No.1
8〜23は15mmである。
o.18〜23は比較例合金である。板厚はNo.1〜
9は25mm、No.10〜17は60mm、No.1
8〜23は15mmである。
【0026】No.1〜17は良好な制振性能(η≧
0.01)、高強度(≧440MPa)、高靱性(−4
0℃での吸収エネルギー≧100J)を有する。No.
2はCrを含まないため制振性能がNo.1より少し低
いが、0.01以上の高い値を有し、かつ、より高靱性
を有する。さらに、No.3はSi、Mnが、No.4
はSi、Mn、Alが特に望ましい成分範囲にあるた
め、No.1に比べより良好な制振性能、高強度、高靱
性を有する。No.5〜13は選択元素の強度上昇元素
を含有するため、より高強度(≧490MPa)を有す
る。さらに、No.14、15は靱性向上元素を含有す
るためより良好な靱性(−40℃での吸収エネルギー≧
200J)を有する。No.16、17は靱性向上元素
を含有するため、より高靱性(−40℃での吸収エネル
ギー≧160J)を有する。
0.01)、高強度(≧440MPa)、高靱性(−4
0℃での吸収エネルギー≧100J)を有する。No.
2はCrを含まないため制振性能がNo.1より少し低
いが、0.01以上の高い値を有し、かつ、より高靱性
を有する。さらに、No.3はSi、Mnが、No.4
はSi、Mn、Alが特に望ましい成分範囲にあるた
め、No.1に比べより良好な制振性能、高強度、高靱
性を有する。No.5〜13は選択元素の強度上昇元素
を含有するため、より高強度(≧490MPa)を有す
る。さらに、No.14、15は靱性向上元素を含有す
るためより良好な靱性(−40℃での吸収エネルギー≧
200J)を有する。No.16、17は靱性向上元素
を含有するため、より高靱性(−40℃での吸収エネル
ギー≧160J)を有する。
【0027】比較例No.18はCが上限を超えている
ため、制振性能が低い。No.19はSiが下限を下回
るため、制振性能、強度が低い。No.20はSiが上
限を超えているため、制振性能、靱性が低い。No.2
1はMnが下限を下回るため、強度が低い。No.22
はCrが上限を超えるため、靱性が低い。No.23は
Alが上限を超えるため、制振性能、靱性が低い。
ため、制振性能が低い。No.19はSiが下限を下回
るため、制振性能、強度が低い。No.20はSiが上
限を超えているため、制振性能、靱性が低い。No.2
1はMnが下限を下回るため、強度が低い。No.22
はCrが上限を超えるため、靱性が低い。No.23は
Alが上限を超えるため、制振性能、靱性が低い。
【0028】次に、表3に示す成分の供試合金を作製
し、これより元厚×40mm幅×200mm長さの板状
試験片を加工し、機械インピータンス法による制振性測
定を行った。結果も表3に示す。No.1、2は本発明
合金であり、No.3は比較例合金である。No.1は
板厚5.0mm、No.2は板厚1.0mm、No.3
は板厚2.3mmである。
し、これより元厚×40mm幅×200mm長さの板状
試験片を加工し、機械インピータンス法による制振性測
定を行った。結果も表3に示す。No.1、2は本発明
合金であり、No.3は比較例合金である。No.1は
板厚5.0mm、No.2は板厚1.0mm、No.3
は板厚2.3mmである。
【0029】
【表3】
【0030】No.1、2は良好な制振性能(η≧0.
020)と高強度(≧440MPa)を有する。
020)と高強度(≧440MPa)を有する。
【0031】比較例No.3はSiが低く、制振性能と
強度が低い。
強度が低い。
【0032】
【発明の効果】本発明により、強度、靱性、制振性能が
同時に要求される船舶、橋梁、産業機械、建設用構造材
料の供給が可能となる。
同時に要求される船舶、橋梁、産業機械、建設用構造材
料の供給が可能となる。
Claims (5)
- 【請求項1】 重量%で、 C :0.02%以下、 Si:0.5〜3%、 Mn:0.2〜2.5%、 Al:0.005〜5%を含有し、残部Fe及び不可避
的不純物からなる高強度高靱性制振合金。 - 【請求項2】 重量%で、 C :0.02%以下、 Si:0.5〜3%、 Mn:0.2〜2.5%、 Cr:0.1%以上1%未満、 Al:0.005〜5%を含有し、残部Fe及び不可避
的不純物からなる高強度高靱性制振合金。 - 【請求項3】 さらに、重量%で、 P :0.02〜0.2%、 Cu:0.05〜2.5%、 Ni:0.05〜2.5%、 Mo:0.05〜4.5%、 Nb:0.005〜0.2%、 V :0.005〜0.2%、 Ti:0.005〜0.1%、 B :0.0003〜0.005%を1種又は2種以上
含む請求項1又は2記載の高強度高靱性制振合金。 - 【請求項4】 さらに、重量%で、 N :0.0045〜0.015%を含む請求項1、2
又は3記載の高強度高靱性制振合金。 - 【請求項5】 さらに、重量%で、 Ca:0.001〜0.05%、 REM:0.001〜0.1%を1種又は2種含む請求
項1、2、3又は4記載の高強度高靱性制振合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3279795A JPH08209292A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 高強度高靱性制振合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3279795A JPH08209292A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 高強度高靱性制振合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08209292A true JPH08209292A (ja) | 1996-08-13 |
Family
ID=12368846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3279795A Withdrawn JPH08209292A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 高強度高靱性制振合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08209292A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111139403A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-05-12 | 上大新材料(泰州)研究院有限公司 | 一种改进的铁基阻尼合金和制造方法 |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP3279795A patent/JPH08209292A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111139403A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-05-12 | 上大新材料(泰州)研究院有限公司 | 一种改进的铁基阻尼合金和制造方法 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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