JPH09165653A - 低熱膨張性高力合金 - Google Patents

低熱膨張性高力合金

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JPH09165653A
JPH09165653A JP22412496A JP22412496A JPH09165653A JP H09165653 A JPH09165653 A JP H09165653A JP 22412496 A JP22412496 A JP 22412496A JP 22412496 A JP22412496 A JP 22412496A JP H09165653 A JPH09165653 A JP H09165653A
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thermal expansion
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cte
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JP22412496A
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John Scott Smith
ジョン、スコット、スミス
Ladonna Sheree Hillis
ラドンナ、シェリー、ヒリス
Melissa Ann Moore
メリッサ、アン、ムーア
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Huntington Alloys Corp
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Inco Alloys International Inc
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel

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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 204℃におけるCTEが約4.9×10-6
m/m/℃またはそれ未満であって、かつ比較的高い
強度と小さい熱膨張係数とを有する合金の提供。 【解決手段】 ニッケル約40.5〜し約48重量%、
ニオブ約2〜約3.7重量%、チタン約0.75〜2重
量%、アルミニウム約0〜約1重量%を含有し、ニオブ
およびタンタルの合計含有量が約3.7重量%またはそ
れ未満であり、残部が鉄および副次的不純物を含む合
金。 【効果】 本発明の合金は時効化可能であり、これによ
りロックウエルC硬度が少なくとも約30になるまで時
効硬化ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】発明の分野 本発明は、低膨張性合金に関するものである。詳細に
は、本発明は、約40.5〜約48重量%のニッケルを
含有する低膨張性鉄合金に関するものである。
【0002】発明の背景と問題点 黒鉛エポキシ複合体を硬化させるために用いるニッケル
含有合金製工具(tooling )または設備は、その熱膨張
係数が極めて小さいものでなければならない。樹脂含有
工具を硬化温度まで加熱する間に生起する、熱膨張の食
い違いに起因するストレスを低減させるためには熱膨張
係数が小さいことが要求される。これらの工具用途に
は、36〜42重量%のニッケルを含み、残部が本質的
に鉄から成る低膨張性合金系が商業的に使用されてき
た。しかしながら、これらの鉄系合金は生まれながら柔
らかく、大きな切断面の溶接が困難であり、加工熱処理
後の寸法安定性に欠け、かつ切削が難しい。例えば、工
具から黒鉛エポキシ複合体を除去するのに用いるナイフ
が、決まって工具表面中に食い込み、かつ表面擦傷を起
こす。これらの鉄系低膨張性合金に伴う他の一つの問題
点は、黒鉛エポキシ工具の硬化期間中に促進される全面
腐食である。
【0003】構造用黒鉛エポキシ複合体類は、配向によ
り著しく変動するCTE(熱膨張係数)を有している。
典型的な黒鉛エポキシ複合体類のCTE範囲は1.8〜
9.0×10-6 m/m/℃(1.0〜5.0×10-6
in/in/°F)の範囲にあり、配向に依存する。
上記複合体の平均CTEは約5.4×10-6 m/m/
℃(3.0×10-6 in/in/°F)である。この
工具に用いる合金のCTEは、硬化する複合体のCTE
よりも小さい。工具のCTEが小さいので、上記複合体
を室温から硬化温度まで加熱する間に、定状で均一な圧
縮力が与えられる。この圧縮力により多孔性が低減し、
許容誤差を極めて小さくすることが可能になり(例え
ば、±0.0051cmまたは±0.002inまたは
それ未満)、高品位の複合体表面が提供される。これら
の目標を達成するための合金のCTEは4.9×10-6
m/m/℃(2.7×10-6 in/in/°F)ま
たはそれ以下でなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、優れ
た表面摩耗抵抗を有する、低CTE合金の提供にある。
本発明のさらなる目的は優れた寸法安定性と、加工熱処
理後の優れた強度とを示す、低CTE合金の提供にあ
る。本発明のさらなる目的は、比較的優れた溶接適性と
腐食抵抗性とを示す、低CTE合金の提供にある。本発
明のさらなる目的は、黒鉛エポキシ樹脂の硬化用に特に
好適な合金の提供にある。
【0005】発明の要約 本発明の合金は、204℃におけるCTEが約4.9×
10-6 m/m/℃またはそれ未満であり、かつ比較的
高い強度と熱膨張係数の小さいものである。この合金
は、約40.5〜約48重量%のニッケル、約2〜約
3.7重量%のニオブ、約0.75〜約2重量%のチタ
ン、約0〜約1重量%のアルミニウムを含有し、ニオブ
およびタンタルの合計含有量が約3.7重量%またはそ
れ未満であり、かつ残部が鉄および副次的不純物から成
る。本発明の合金は、ロックウエルC硬度が少なくとも
約30になるまで時効化することができる。
【0006】好ましい態様の説明 ニオブとチタンを併用することにより時効硬化が可能
な、比較的小さなCTEを有する合金を提供することが
できることが判明した。本発明の合金類は容易に時効化
され、少なくとも30のロックウエル”C”(RC)硬
度が得られる。比較のために、NILOR 合金36(N
ILOはInco同族会社の登録商標である)の典型的
なロックウエル”B”硬度(RB)は71に過ぎない。
本発明による合金は、優れた表面摩耗抵抗と比較的低い
CTEとが組み合わさった特異的な特徴を示す。表1に
示す合金は試験のために調製したものである。
【0007】
【表1】
【0008】表1のデータは重量%で示したものであ
る。本明細書の目的のために、全ての合金組成を重量%
で表示する。
【0009】温間加工し、649℃において8時間時効
化後、空冷した合金の熱膨張係数および硬度データは次
の表2に示す通りである。
【0010】
【表2】
【0011】比較のために、182℃における黒鉛エポ
キシ複合体のCTEは5.6×10-6 m/m/℃
(3.1×10-6 in/in/°F)である。
【0012】図1および2は、ニッケルの含有量が約4
2.3重量%以上においてCTEが最少に達することを
示している。有利なことに本発明の合金は十分量のニッ
ケルを含有しているので、これらの合金類は比較的小さ
なCTE、すなわち204℃(400°F)において約
4.9×10-6 m/m/℃(2.5×10-6 in/
in°F)に等しいか、またはそれ未満のCTE、を有
する。204℃(400°F)におけるCTEが約4.
5×10-6 m/m/℃(2.5×10-6 in/in
/°F)に等しいか、またはそれ未満の場合が最も好ま
しい。204℃(400°F)における熱膨張係数は次
により見積もる。 CTE(m/m/℃)=441.52×10-6−20.
27×10-6(Ni)+0.23×10-6(Ni2 )+
6.79×10-6(Al) CTE(in/in/°F)=245.29×10-6
11.26×10-6(Ni)+0.13×10-6(Ni
2 )+3.77×10-6(Al)
【0013】図3は、CTEを4.9×10-6 m/m
/℃未満に維持するためには、ニオブとタンタルの合計
含有量を約3.7重量%に制限しなければならないこと
を示している。(ニオブ+タンタル)の全濃度が約3.
5重量%以上の場合には、その合金の204℃(400
°F)でのCTEが劇的に増加する。
【0014】タンタル濃度は約0.25重量%以下に保
つのが最も有利である。約0.25重量%以上のタンタ
ル濃度は、溶接適性および相の偏析に関して有害である
と信じられる。タンタル含有量が0.25重量%未満の
合金は、マクロおよびミクロの偏析がない、大きな断面
をもつものに容易に加工ができる。その上、少なくとも
約0.15重量%のマンガンを任意に添加すると、その
合金の熱間加工が可能になる。さらに、この合金中に約
0.1重量%までの硼素を任意に添加することもでき
る。
【0015】表3は、142℃および315℃の温度間
では(ニオブ+タンタル)成分が約3.45重量%以上
において、CTEが劇的に増加することを示すものであ
る。
【0016】
【表3】
【0017】各種のアニール条件下における、合金のロ
ックウエル”B”硬度は表4に示す通りである。
【0018】
【表4】
【0019】温間加工の直後に、各種の等温時効化加熱
処理を施した場合の合金のロックウエル”C”硬度は表
5に示す通りである。
【0020】
【表5】
【0021】本発明のアニールおよび時効化合金の硬度
データは表6に示す通りである。表6の合金は時効化に
先立って全て927℃(1700°F)においてアニー
ルした。
【0022】
【表6】
【0023】表4〜6は、本発明の合金は容易に時効硬
化が可能であり、これにより少なくともロックウエルC
硬度が約30に至る水準まで硬化できることを示すもの
である。合金はロックウエルC硬度表示で少なくとも約
35まで時効化するのが最も有利である。合金の有利な
時効化温度は538および760℃(1000および1
400°F)の間である。最適時効硬化温度は約593
〜704℃(1100および1300°F)の間であ
る。加工熱処理に続いて時効加熱処理を施すと、合金の
硬度をさらに最適化できることがわかった。
【0024】表7は、371℃において560時間、空
気中に曝した後の、本発明の合金の耐酸化性を合金36
Ni−Feと比較したものである。
【0025】
【表7】
【0026】表7中の合金8〜13はアニールし、さら
に次のように時効化した。871℃において1時間アニ
ールし、室温に空冷。677℃において4時間時効化
し、621℃まで1時間当り55℃の速度で炉内冷却、
621℃において4時間,次いで室温に冷却。表7中の
合金B、CおよびDは次のように全てアニールした。8
71℃において1時間アニールし、室温に冷却−−−こ
れらの合金は時効硬化性ではない。
【0027】表7のデータは、本発明の合金に較べて合
金36は、黒鉛エポキシ複合体の典型的硬化温度におい
て約2倍の速度で酸化されることを示すものである。こ
れらの合金はクロム含有合金程の耐酸化性はないが、本
発明の合金の耐酸化性が向上することは、工具のメイン
テナンスを著しく軽減させる。例えば、フェーシングプ
レートの平滑な金属面を維持するための研削、研磨また
は酸洗いの必要性が低減される。
【0028】36Ni−Fe合金と比較した場合の本発
明の合金の寸法安定性は表8に示す通りである。
【0029】
【表8】
【0030】HeatDは試験に先立ってアニールし
た。Heat11および12はアニール後、上記のよう
に時効化した。本発明の時効硬化合金は、耐クリープ性
が少なくとも10倍増加する。このような耐クリープ性
の増加は、優れた寸法安定性を提供し、硬化期間中の変
形に対して効果的に抵抗する。これらの合金の寸法安定
性は、耐久工具を製作するのに必要な材料の大きさおよ
び量を著しく低減させる。
【0031】本発明の合金は、次の表9に示す「約」の
組成を有する合金を以て表わされる。
【0032】
【表9】
【0033】本発明の合金により、最少のRC硬度30
において5.5×10-6 m/m/℃(2.7×10-6
in/in/°F)またはそれ以下の熱膨張係数を有
する合金が提供される。RC硬度30以上では、引っ掻
きおよび表面摩耗に対して優れた抵抗性を示す複合工具
用合金が提供される。さらに、時効硬化によっては、上
記合金の降伏強さが増加し、また上記合金の切削加工性
が向上する。落下試験および曲げ試験により上記合金を
試験したところ、優れた結果が得られた。この合金はN
ILO(登録商標)フィラー金属36および42とは容
易に溶接する。最後に、本発明の合金は、小さな熱膨張
係数を有する、鉄−ニッケル系市販合金よりも改良され
た耐酸化性と寸法安定性とを提供する。
【0034】本発明の合金は、黒鉛エポキシ複合体また
は低いCTEを有する他の複合体を圧縮下で二次加工す
るための工具用材料として特に有用である。さらに、本
発明の合金は高力電子ストリップ、時効硬化性鉛フレー
ムおよび管用マスク合金として有用であることが期待さ
れる。
【0035】法規の規定に従うと同時に、ここでは発明
の特定実施態様について説明した。特許請求の範囲によ
りカバーされる本発明の態様の範囲内において種々の変
形がなしうること、および本発明のある種の特徴を付随
する他の特徴を用いることなく有利に使用できる場合が
あることは、当事者であれば理解しうるところである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ニッケルおよびアルミニウム含有量に対する熱
膨張係数(204℃)の3次元プロットである。
【図2】ニッケルおよびアルミニウム含有量に対する熱
膨張係数(204℃)の2次元プロットである。
【図3】ニオブおよびタンタルの合計含有量に対する熱
膨張係数のグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラドンナ、シェリー、ヒリス アメリカ合衆国フロリダ州、オーランド ウ、パイナップル、ドライブ、7922 (72)発明者 メリッサ、アン、ムーア アメリカ合衆国コロラド州、リトルトン、 サウス、ザング、ストリート、5595

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】204℃において4.9×10-6 m/m
    /℃またはそれ未満のCTEを有し、ニッケル40.5
    〜48重量%、ニオブ2〜3.7重量%、チタン0.7
    5〜2重量%、アルミニウム0〜1重量%を含有し、ニ
    オブおよびタンタルの合計含有量が3.7重量%または
    それ未満であり、かつ残部が鉄およに副次的不純物から
    実質的になる、熱膨張係数の小さい高力合金。
  2. 【請求項2】204℃において4.9×10-6 m/m
    /℃またはそれ以下のCTEを有し、ニッケル41〜4
    6重量%、ニオブ2.5〜3.6重量%、チタン0.9
    〜1.9重量%、アルミニウム0.05〜0.8重量
    %、炭素0〜0.1重量%、マンガン0〜1重量%、珪
    素0〜1重量%、銅0〜1重量%、クロム0〜1重量
    %、コバルト0〜5重量%、硼素0〜0.01重量%、
    タングステン0〜2重量%、バナジウム0〜2重量%、
    硫黄0〜0.1重量%、燐0〜0.1重量%、窒素0〜
    0.1重量%を含有し、イットリウムおよび希土類の合
    計含有量が0〜0.5重量%、ニオブおよびタンタルの
    合計含有量が3.6またはそれ未満であり、かつ残部が
    鉄および副次的不純物から実質的になる、熱膨張係数の
    小さい高力合金。
  3. 【請求項3】204℃において4.9×10-6 m/m
    /℃またはそれ以下のCTEを有し、ニッケル42.3
    〜45重量%、ニオブ3〜3.5重量%、チタン1〜
    1.8重量%、アルミニウム0.05〜0.6重量%、
    炭素0〜0.05重量%、マンガン0〜0.5重量%、
    珪素0〜0.5重量%、銅0〜0.5重量%、クロム0
    〜0.5重量%、コバルト0〜2重量%、硼素0〜0.
    005重量%、タングステン0〜1重量%、バナジウム
    0〜1重量%、硫黄0〜0.05重量%、燐0〜0.0
    5重量%、窒素0〜0.05重量%、タンタル0〜0.
    25重量%を含有し、イットリウムおよび希土類の合計
    含有量が0〜0.1重量%、ニオブおよびタンタルの合
    計含有量が3.5重量%またはそれ未満であり、かつ残
    部が鉄およに副次的不純物から実質的になる、熱膨張係
    数の小さい高力合金。
JP22412496A 1995-08-25 1996-08-26 低熱膨張性高力合金 Pending JPH09165653A (ja)

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ES (1) ES2161983T3 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102575332A (zh) * 2009-06-11 2012-07-11 福特汽车公司 具有纹理化表面的低cte搪塑模具及其制造和使用方法
JP2015160983A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 新日鐵住金株式会社 低熱膨張合金

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3093518A (en) * 1959-09-11 1963-06-11 Int Nickel Co Nickel alloy
US3514284A (en) * 1966-06-08 1970-05-26 Int Nickel Co Age hardenable nickel-iron alloy for cryogenic service
US3705827A (en) * 1971-05-12 1972-12-12 Carpenter Technology Corp Nickel-iron base alloys and heat treatment therefor
US4445943A (en) * 1981-09-17 1984-05-01 Huntington Alloys, Inc. Heat treatments of low expansion alloys
JP2941504B2 (ja) 1990-10-26 1999-08-25 インコ、アロイス、インターナショナル、インコーポレーテッド 低熱膨張係数合金用溶接材料
JPH04180542A (ja) * 1990-11-14 1992-06-26 Hitachi Metals Ltd 低熱膨張高強度材料
JPH0826429B2 (ja) 1990-11-30 1996-03-13 日本鋼管株式会社 メッキ性,ハンダ性,繰返し曲げ特性に優れた高強度低熱膨脹Fe―Ni合金およびその製造方法
JP2669789B2 (ja) * 1994-08-11 1997-10-29 株式会社東芝 管内部品

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102575332A (zh) * 2009-06-11 2012-07-11 福特汽车公司 具有纹理化表面的低cte搪塑模具及其制造和使用方法
JP2012530001A (ja) * 2009-06-11 2012-11-29 フォード モーター カンパニー テクスチャ面を具える低熱膨張係数のスラッシュ金型、その製造方法、及びその使用方法
US10435780B2 (en) 2009-06-11 2019-10-08 Genius Solutions Engineering Company Low CTE slush molds with textured surface, and method of making and using the same
JP2015160983A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 新日鐵住金株式会社 低熱膨張合金

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