JPH09176729A - 集合組織を有する形状記憶合金および同合金に超弾性効果を発現させる方法 - Google Patents
集合組織を有する形状記憶合金および同合金に超弾性効果を発現させる方法Info
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- JPH09176729A JPH09176729A JP34174395A JP34174395A JPH09176729A JP H09176729 A JPH09176729 A JP H09176729A JP 34174395 A JP34174395 A JP 34174395A JP 34174395 A JP34174395 A JP 34174395A JP H09176729 A JPH09176729 A JP H09176729A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 γ→εマルテンサイト変態を利用した形状記
憶合金において、加工熱処理の繰り返し（トレーニング
処理）等の特殊な操作なしに、圧延ままで十分な形状回
復量を有する板材または線材を提供すること、およびこ
れまで不可能とされてきた同形状記憶合金に超弾性効果
を発現させる方法を提供する。 【解決手段】 γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサ
イト変態を利用した鉄およびマンガンを含む形状記憶合
金であって、γの〔１１０〕方位が優先的に配向した集
合組織を有する板材または線の長手方向にγの〔１１
０〕方位が優先的に配向した集合組織を有する線材を５
０℃から１７５℃の温度範囲において材料の〔１１０〕
方向に３％以下の歪みを与える。
憶合金において、加工熱処理の繰り返し（トレーニング
処理）等の特殊な操作なしに、圧延ままで十分な形状回
復量を有する板材または線材を提供すること、およびこ
れまで不可能とされてきた同形状記憶合金に超弾性効果
を発現させる方法を提供する。 【解決手段】 γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサ
イト変態を利用した鉄およびマンガンを含む形状記憶合
金であって、γの〔１１０〕方位が優先的に配向した集
合組織を有する板材または線の長手方向にγの〔１１
０〕方位が優先的に配向した集合組織を有する線材を５
０℃から１７５℃の温度範囲において材料の〔１１０〕
方向に３％以下の歪みを与える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属管と金属管ま
たは金属棒を接続したり、金属管とセラミック等の金属
以外の物質からなる管や棒を接続する継ぎ手等として利
用される形状記憶合金、および携帯電話アンテナまたは
下着用ワイヤー等として利用される超弾性合金に関する
ものであり、さらにこれらの合金に超弾性効果を発現さ
せる方法に関するものである。
たは金属棒を接続したり、金属管とセラミック等の金属
以外の物質からなる管や棒を接続する継ぎ手等として利
用される形状記憶合金、および携帯電話アンテナまたは
下着用ワイヤー等として利用される超弾性合金に関する
ものであり、さらにこれらの合金に超弾性効果を発現さ
せる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｆｅ−２８重量％Ｍｎ−６重量％Ｓｉ−
５重量％Ｃｒ鋼、Ｆｅ−１４重量％Ｍｎ−６重量％Ｓｉ
−９重量％Ｃｒ−５重量％Ｎｉ鋼、Ｆｅ−８重量％Ｍｎ
−６重量％Ｓｉ−１３重量％Ｃｒ−６重量％Ｎｉ−１２
重量％Ｃｏ鋼等のγ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテン
サイト変態を利用した鉄およびマンガンを含む形状記憶
合金では、合金が単結晶の場合、（１１１）ｆｃｃ面上
でａ／６〔１１−２〕（ａは格子定数）シアーの内特定
のものが活性化されるような方位、例えば〔４４−１〕
方向に引張変形を加えたとき、著しい形状記憶効果が得
られる（Ａ．Ｓａｔｏ、Ｅ．Ｃｈｉｓｈｉｍａ、Ｙ．Ｙ
ａｍａｊｉ ａｎｄ Ｔ．Ｍｏｒｉ：Ａｃｔａ Ｍｅ
ｔ．、３２、１９８４、ｐ．５９３）が、多結晶におい
ては回復できる歪みの量はおよそ１．５％程度にすぎな
い（Ｈ．Ｏｔｓｕｋａ：Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙ
ｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ．２４６、１９９２、ｐ．３０
９）。これらの合金の形状記憶特性を実用レベルに向上
させるためには、トレーニングと呼ばれる加工と熱処理
の組み合わせ処理を１回から数回施すことが必要であ
る。トレーニング処理とは、数％の変形と６００℃前後
での焼鈍の複合処理のことを言う。この処理を施すこと
により、回復歪みの量で３％以上の形状記憶効果が得ら
れる（特開昭６２−１１２７２０号公報）。
５重量％Ｃｒ鋼、Ｆｅ−１４重量％Ｍｎ−６重量％Ｓｉ
−９重量％Ｃｒ−５重量％Ｎｉ鋼、Ｆｅ−８重量％Ｍｎ
−６重量％Ｓｉ−１３重量％Ｃｒ−６重量％Ｎｉ−１２
重量％Ｃｏ鋼等のγ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテン
サイト変態を利用した鉄およびマンガンを含む形状記憶
合金では、合金が単結晶の場合、（１１１）ｆｃｃ面上
でａ／６〔１１−２〕（ａは格子定数）シアーの内特定
のものが活性化されるような方位、例えば〔４４−１〕
方向に引張変形を加えたとき、著しい形状記憶効果が得
られる（Ａ．Ｓａｔｏ、Ｅ．Ｃｈｉｓｈｉｍａ、Ｙ．Ｙ
ａｍａｊｉ ａｎｄ Ｔ．Ｍｏｒｉ：Ａｃｔａ Ｍｅ
ｔ．、３２、１９８４、ｐ．５９３）が、多結晶におい
ては回復できる歪みの量はおよそ１．５％程度にすぎな
い（Ｈ．Ｏｔｓｕｋａ：Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙ
ｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ．２４６、１９９２、ｐ．３０
９）。これらの合金の形状記憶特性を実用レベルに向上
させるためには、トレーニングと呼ばれる加工と熱処理
の組み合わせ処理を１回から数回施すことが必要であ
る。トレーニング処理とは、数％の変形と６００℃前後
での焼鈍の複合処理のことを言う。この処理を施すこと
により、回復歪みの量で３％以上の形状記憶効果が得ら
れる（特開昭６２−１１２７２０号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開昭６１−２０１７
２４号公報に示されたような、通常の製造方法で作製し
た形状記憶合金においては、熱間圧延材および冷間伸線
材のような材料の組織は様々な方位のものが集まった、
いわゆるランダムな集合組織となっており、このような
材料の回復可能な歪みの量は、トレーニング処理と呼ば
れる加工熱処理法を施さない状態においては、約１．５
％とかなり小さい。パイプの継ぎ手として利用する場
合、パイプサイズの小さいもの（例えば、内径２０ｍｍ
程度）では、パイプ自体の外径の規格値でさえ１．５％
よりも大きく、このままでは実用に供せないという問題
があった。これに対しては、トレーニング処理を施すこ
とにより３〜４％の歪みの回復が可能となり、実用レベ
ルの回復量がようやく得られている。しかし、トレーニ
ング処理として製造工程数が増加し、製品のコストが高
くなる点、変形と回復を繰り返して製品を作製するた
め、寸法設計が難しい点などの問題があった。
２４号公報に示されたような、通常の製造方法で作製し
た形状記憶合金においては、熱間圧延材および冷間伸線
材のような材料の組織は様々な方位のものが集まった、
いわゆるランダムな集合組織となっており、このような
材料の回復可能な歪みの量は、トレーニング処理と呼ば
れる加工熱処理法を施さない状態においては、約１．５
％とかなり小さい。パイプの継ぎ手として利用する場
合、パイプサイズの小さいもの（例えば、内径２０ｍｍ
程度）では、パイプ自体の外径の規格値でさえ１．５％
よりも大きく、このままでは実用に供せないという問題
があった。これに対しては、トレーニング処理を施すこ
とにより３〜４％の歪みの回復が可能となり、実用レベ
ルの回復量がようやく得られている。しかし、トレーニ
ング処理として製造工程数が増加し、製品のコストが高
くなる点、変形と回復を繰り返して製品を作製するた
め、寸法設計が難しい点などの問題があった。
【０００４】また、γ→εマルテンサイト変態を利用し
た形状記憶合金では、変態するマルテンサイトの量が１
００％ではないため、これまで超弾性効果は起こらない
とされ、ＴｉＮｉ系形状記憶合金の応用用途が超弾性効
果を利用したものばかりであるにも関わらず、同様な分
野への応用展開ができないという問題があった。本発明
は、以上の点を鑑みてなされたものであり、材料に特定
方位の集合組織を形成することにより、トレーニング処
理なしでも十分な回復歪みが得られ、またトレーニング
処理を施せば、さらに回復可能な歪みの量を向上させる
ことができる形状記憶合金を提供するものである。さら
に、本発明は、特定方位の集合組織を有する材料を特定
の温度範囲で使用することにより超弾性効果を発現させ
る方法を提供するのである。
た形状記憶合金では、変態するマルテンサイトの量が１
００％ではないため、これまで超弾性効果は起こらない
とされ、ＴｉＮｉ系形状記憶合金の応用用途が超弾性効
果を利用したものばかりであるにも関わらず、同様な分
野への応用展開ができないという問題があった。本発明
は、以上の点を鑑みてなされたものであり、材料に特定
方位の集合組織を形成することにより、トレーニング処
理なしでも十分な回復歪みが得られ、またトレーニング
処理を施せば、さらに回復可能な歪みの量を向上させる
ことができる形状記憶合金を提供するものである。さら
に、本発明は、特定方位の集合組織を有する材料を特定
の温度範囲で使用することにより超弾性効果を発現させ
る方法を提供するのである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
とするところは下記のとおりである。 （１）γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサイト変態
を利用した鉄およびマンガンを含む形状記憶合金であっ
て、γの〔１１０〕方位が優先的に配向した集合組織を
有する板材。
とするところは下記のとおりである。 （１）γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサイト変態
を利用した鉄およびマンガンを含む形状記憶合金であっ
て、γの〔１１０〕方位が優先的に配向した集合組織を
有する板材。
【０００６】（２）γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテ
ンサイト変態を利用した鉄およびマンガンを含む形状記
憶合金であって、線の長手方向にγの〔１１０〕方位が
優先的に配向した集合組織を有する線材。 （３）γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサイト変態
を利用した鉄およびマンガンを含む形状記憶合金であっ
て、γの〔１１０〕方位が優先的に配向した集合組織を
有する板材を５０℃から１７５℃の温度範囲において材
料の〔１１０〕方向に３％以下の歪みを与えることを特
徴とする集合組織を有する形状記憶合金に超弾性効果を
発現させる方法。
ンサイト変態を利用した鉄およびマンガンを含む形状記
憶合金であって、線の長手方向にγの〔１１０〕方位が
優先的に配向した集合組織を有する線材。 （３）γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサイト変態
を利用した鉄およびマンガンを含む形状記憶合金であっ
て、γの〔１１０〕方位が優先的に配向した集合組織を
有する板材を５０℃から１７５℃の温度範囲において材
料の〔１１０〕方向に３％以下の歪みを与えることを特
徴とする集合組織を有する形状記憶合金に超弾性効果を
発現させる方法。
【０００７】（４）γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテ
ンサイト変態を利用した鉄およびマンガンを含む形状記
憶合金であって、線の長手方向にγの〔１１０〕方位が
優先的に配向した集合組織を有する線材を５０℃から１
７５℃の温度範囲において材料の〔１１０〕方向に３％
以下の歪みを与えることを特徴とする集合組織を有する
形状記憶合金に超弾性効果を発現させる方法。
ンサイト変態を利用した鉄およびマンガンを含む形状記
憶合金であって、線の長手方向にγの〔１１０〕方位が
優先的に配向した集合組織を有する線材を５０℃から１
７５℃の温度範囲において材料の〔１１０〕方向に３％
以下の歪みを与えることを特徴とする集合組織を有する
形状記憶合金に超弾性効果を発現させる方法。
【０００８】ここで、請求項１の板材とは、例えば（０
０１）〔１１０〕集合組織を有する板材のごとく、圧延
面に平行に（００１）面があり、板の特定方向、この場
合圧延方向および幅方向が〔１１０〕および〔１−１
０〕と等価な方位を持った板（図１参照）のことであ
り、同様に請求項２の線材とは、例えば線の表面が（０
０１）面であり、長手方向が〔１１０〕の方位を持った
線のことを言う。また、ここで言う集合組織とは、集合
組織を形成する結晶粒が、板面内または線の長手方向の
特定方向に、およそ１１°の分散範囲で〔１１０〕方向
を向いているような組織の集合のことを指している。ま
た、ここで言う集合組織では、全ての結晶粒が上記分散
範囲にある場合もあるが、体積比で２５％以上、望まし
くは５０％以上が上記分散範囲内にある場合も含めてい
る。さらにまた、全板厚をｔとすると、板の表面からｔ
／４の深さまでの板表面層、すなわち表裏合わせて全板
厚のｔ／２の層において、体積比２５％以上、望ましく
は５０％以上の結晶粒が上記分散範囲内にある場合も含
めている。
０１）〔１１０〕集合組織を有する板材のごとく、圧延
面に平行に（００１）面があり、板の特定方向、この場
合圧延方向および幅方向が〔１１０〕および〔１−１
０〕と等価な方位を持った板（図１参照）のことであ
り、同様に請求項２の線材とは、例えば線の表面が（０
０１）面であり、長手方向が〔１１０〕の方位を持った
線のことを言う。また、ここで言う集合組織とは、集合
組織を形成する結晶粒が、板面内または線の長手方向の
特定方向に、およそ１１°の分散範囲で〔１１０〕方向
を向いているような組織の集合のことを指している。ま
た、ここで言う集合組織では、全ての結晶粒が上記分散
範囲にある場合もあるが、体積比で２５％以上、望まし
くは５０％以上が上記分散範囲内にある場合も含めてい
る。さらにまた、全板厚をｔとすると、板の表面からｔ
／４の深さまでの板表面層、すなわち表裏合わせて全板
厚のｔ／２の層において、体積比２５％以上、望ましく
は５０％以上の結晶粒が上記分散範囲内にある場合も含
めている。
【０００９】Ｆｅ−２８重量％Ｍｎ−６重量％Ｓｉ−５
重量％Ｃｒ鋼やＦｅ−１４重量％Ｍｎ−６重量％Ｓｉ−
９重量％Ｃｒ−５重量％Ｎｉ鋼、Ｆｅ−８重量％Ｍｎ−
６重量％Ｓｉ−１３重量％Ｃｒ−６重量％Ｎｉ−１２重
量％Ｃｏ鋼等のγ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサ
イト変態を利用した（００１）〔１１０〕集合組織を有
する形状記憶合金を製造する方法としては、まず熱間圧
延を５００℃以上９００℃以下の低い温度で仕上げるこ
とが必要である。つまり、再結晶はしないが、材料がロ
ールに十分馴染む程度に高い温度で仕上げることが必要
である。その他に集合組織を有効に形成させる手段とし
て適しているのは、（１）圧延のトータル圧下率を大き
くする（３０〜９５％とする）こと、（２）圧延の最終
パス圧下率を大きくする（１０％以上とする）こと、
（３）圧延ロール径を大きくする（２００ｍｍ以上とす
る）こと、（４）表面の粗いロールを用いるなどして、
ロールと材料間の摩擦力を高めること、などがある。圧
延仕上温度の制御を併せて行うことにより、γの〔１１
０〕方位が優先的に配向した集合組織を形成しやすくす
ることができる。同様に、γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）
マルテンサイト変態を利用した形状記憶合金の線引き加
工においても、５００〜９００℃の温度で伸線すること
により、線の長手方向にγの〔１１０〕方位が優先的に
配向した集合組織を有する線材が得られる。
重量％Ｃｒ鋼やＦｅ−１４重量％Ｍｎ−６重量％Ｓｉ−
９重量％Ｃｒ−５重量％Ｎｉ鋼、Ｆｅ−８重量％Ｍｎ−
６重量％Ｓｉ−１３重量％Ｃｒ−６重量％Ｎｉ−１２重
量％Ｃｏ鋼等のγ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサ
イト変態を利用した（００１）〔１１０〕集合組織を有
する形状記憶合金を製造する方法としては、まず熱間圧
延を５００℃以上９００℃以下の低い温度で仕上げるこ
とが必要である。つまり、再結晶はしないが、材料がロ
ールに十分馴染む程度に高い温度で仕上げることが必要
である。その他に集合組織を有効に形成させる手段とし
て適しているのは、（１）圧延のトータル圧下率を大き
くする（３０〜９５％とする）こと、（２）圧延の最終
パス圧下率を大きくする（１０％以上とする）こと、
（３）圧延ロール径を大きくする（２００ｍｍ以上とす
る）こと、（４）表面の粗いロールを用いるなどして、
ロールと材料間の摩擦力を高めること、などがある。圧
延仕上温度の制御を併せて行うことにより、γの〔１１
０〕方位が優先的に配向した集合組織を形成しやすくす
ることができる。同様に、γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）
マルテンサイト変態を利用した形状記憶合金の線引き加
工においても、５００〜９００℃の温度で伸線すること
により、線の長手方向にγの〔１１０〕方位が優先的に
配向した集合組織を有する線材が得られる。
【００１０】一方、従来の製造法では、熱間圧延は１１
００℃から１２００℃の温度で加熱保定した直後に行わ
れ、通常９００℃以上の温度で仕上げられる。製品は、
本板材から切削して切り出されるか、あるいは熱間圧延
後冷間圧延を施され、その後熱処理されて作製される。
こうして作製された材料の結晶組織は様々な方位の結晶
が集合した組織であり、特定方位の集合組織を持たな
い。
００℃から１２００℃の温度で加熱保定した直後に行わ
れ、通常９００℃以上の温度で仕上げられる。製品は、
本板材から切削して切り出されるか、あるいは熱間圧延
後冷間圧延を施され、その後熱処理されて作製される。
こうして作製された材料の結晶組織は様々な方位の結晶
が集合した組織であり、特定方位の集合組織を持たな
い。
【００１１】γの〔１００〕方位が優先的に配向した集
合組織を有するγ→ε型の形状記憶合金が優れた形状記
憶効果を有する理由は、以下のとおりである。γ（ｆｃ
ｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサイト変態を利用して形状
記憶効果を発現させる形状記憶合金単結晶においては、
Ｓｃｈｍｉｄ因子ｃｏｓφ・ｃｏｓλの値が最も大きい
〔１４４〕方向に引張変形を加えたときに、形状記憶効
果が大きいと言われている。ここで、φは単結晶のすべ
り面とすべり方向のなす角度、λはすべり面とすべり面
の法線のなす角度である。Ｓｃｈｍｉｄ因子が大きい
と、すべり系が早く臨界値に達して最初にすべりを生じ
る。なお、この場合、すべり変形はマルテンサイト変態
にとっては都合の良い変形を指している。〔０１１〕方
向（〔１１０〕と等価）に引張変形を加えたときには、
Ｓｃｈｍｉｄ因子の等しい２つの等価なすべり系が誘発
されるが、たまたまこのうちの１つ（（−１１１）面上
のａ／６〔２１１〕）が優先的に活動した場合は、〔１
４４〕方向に結晶回転が起こり、すべった方の転移のＳ
ｃｈｍｉｄ因子は大きく、すべらなかった方の転位のＳ
ｃｈｍｉｄ因子は小さいままであり、その後のすべり変
形において、他のすべり系よりも優先して活動する。そ
の結果、実質的に〔１４４〕方向への引張りと同等の効
果が得られ、形状記憶効果を発現するために有利な方位
となる。
合組織を有するγ→ε型の形状記憶合金が優れた形状記
憶効果を有する理由は、以下のとおりである。γ（ｆｃ
ｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサイト変態を利用して形状
記憶効果を発現させる形状記憶合金単結晶においては、
Ｓｃｈｍｉｄ因子ｃｏｓφ・ｃｏｓλの値が最も大きい
〔１４４〕方向に引張変形を加えたときに、形状記憶効
果が大きいと言われている。ここで、φは単結晶のすべ
り面とすべり方向のなす角度、λはすべり面とすべり面
の法線のなす角度である。Ｓｃｈｍｉｄ因子が大きい
と、すべり系が早く臨界値に達して最初にすべりを生じ
る。なお、この場合、すべり変形はマルテンサイト変態
にとっては都合の良い変形を指している。〔０１１〕方
向（〔１１０〕と等価）に引張変形を加えたときには、
Ｓｃｈｍｉｄ因子の等しい２つの等価なすべり系が誘発
されるが、たまたまこのうちの１つ（（−１１１）面上
のａ／６〔２１１〕）が優先的に活動した場合は、〔１
４４〕方向に結晶回転が起こり、すべった方の転移のＳ
ｃｈｍｉｄ因子は大きく、すべらなかった方の転位のＳ
ｃｈｍｉｄ因子は小さいままであり、その後のすべり変
形において、他のすべり系よりも優先して活動する。そ
の結果、実質的に〔１４４〕方向への引張りと同等の効
果が得られ、形状記憶効果を発現するために有利な方位
となる。
【００１２】次に、γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテ
ンサイト変態を利用した形状記憶合金で超弾性効果を発
現させる方法について、以下に説明する。γ→ε型の鉄
およびマンガンを含む形状記憶合金では、電気抵抗法他
で測定される逆変態温度（Ａｓ点）よりも低い温度で回
復を始め、しかもＭｄ点（応力でマルテンサイト変態が
起こらなくなる温度）はＡｆ点（逆変態終了温度）より
高い。このため、原理的には超弾性現象（変形すると同
時に逆変態が起こり形状を元に戻す）が起こる可能性を
持っていた。しかし、結晶が様々な方位を向いているた
め、超弾性的な性質があっても顕著に現れないでいた。
ところが、本発明のγの〔１１０〕方位が優先的に配向
した集合組織を有する材料では、マルテンサイト変態に
都合の良い方位の変形を起こすことができるため、超弾
性効果が顕著に現れる。本現象は、５０℃から１７５℃
の範囲において、歪み量３％以下の変形を〔１１０〕方
向またはそれと等価な方向に加えた場合に起こり、特に
線材でコイル形状にしたものではその効果を顕著に見る
ことができる。
ンサイト変態を利用した形状記憶合金で超弾性効果を発
現させる方法について、以下に説明する。γ→ε型の鉄
およびマンガンを含む形状記憶合金では、電気抵抗法他
で測定される逆変態温度（Ａｓ点）よりも低い温度で回
復を始め、しかもＭｄ点（応力でマルテンサイト変態が
起こらなくなる温度）はＡｆ点（逆変態終了温度）より
高い。このため、原理的には超弾性現象（変形すると同
時に逆変態が起こり形状を元に戻す）が起こる可能性を
持っていた。しかし、結晶が様々な方位を向いているた
め、超弾性的な性質があっても顕著に現れないでいた。
ところが、本発明のγの〔１１０〕方位が優先的に配向
した集合組織を有する材料では、マルテンサイト変態に
都合の良い方位の変形を起こすことができるため、超弾
性効果が顕著に現れる。本現象は、５０℃から１７５℃
の範囲において、歪み量３％以下の変形を〔１１０〕方
向またはそれと等価な方向に加えた場合に起こり、特に
線材でコイル形状にしたものではその効果を顕著に見る
ことができる。
【００１３】
〔実施例１〕３０ｋｇのＦｅ−２８重量％Ｍｎ−６重量
％Ｓｉ−５重量％Ｃｒ−０．０４重量％Ｃ鋼を９００℃
で１時間保定した後に圧延し、仕上温度８５０℃で厚さ
４．２ｍｍの板を作製した。この板から、圧延方向、４
５°方向および幅方向に平行な向きに全長１２０ｍｍ、
平行部長さ５０ｍｍ、平行部幅１０ｍｍ、板厚１ｍｍの
板状引張試験片を圧延表層部から０．５ｍｍの位置、お
よび表層部を除去した板中心の位置から採取した。ま
た、同様の材料を１１００℃で１時間保定し、仕上温度
９５０℃で厚さ４．２ｍｍまで仕上げた材料からも、同
様の方向および位置の板状引張試験片を採取して比較材
とした。
％Ｓｉ−５重量％Ｃｒ−０．０４重量％Ｃ鋼を９００℃
で１時間保定した後に圧延し、仕上温度８５０℃で厚さ
４．２ｍｍの板を作製した。この板から、圧延方向、４
５°方向および幅方向に平行な向きに全長１２０ｍｍ、
平行部長さ５０ｍｍ、平行部幅１０ｍｍ、板厚１ｍｍの
板状引張試験片を圧延表層部から０．５ｍｍの位置、お
よび表層部を除去した板中心の位置から採取した。ま
た、同様の材料を１１００℃で１時間保定し、仕上温度
９５０℃で厚さ４．２ｍｍまで仕上げた材料からも、同
様の方向および位置の板状引張試験片を採取して比較材
とした。
【００１４】ディフラクトメーター法によるＸ線回折
（カリティＸ線回折要論、松村源太郎訳、（株）アグ
ネ、１９６１年、ｐ．２８６）の結果、本発明の８５０
℃で仕上げた圧延材料の（１１１）極図形は、図２のよ
うになった。図中（１１１）極の集積する位置（△）か
ら、この板は極度に発達した（００１）〔１１０〕集合
組織を有することが分かる。すなわち、図１に示したよ
うに、板面内圧延方向（ＲＤ）と幅方向（ＴＤ）にそれ
ぞれ〔１１０〕および〔１−１０〕が形成されていたこ
とが分かる。一方、比較材の９５０℃で仕上げた圧延材
料には、そのような集合組織は形成されていなかった。
（カリティＸ線回折要論、松村源太郎訳、（株）アグ
ネ、１９６１年、ｐ．２８６）の結果、本発明の８５０
℃で仕上げた圧延材料の（１１１）極図形は、図２のよ
うになった。図中（１１１）極の集積する位置（△）か
ら、この板は極度に発達した（００１）〔１１０〕集合
組織を有することが分かる。すなわち、図１に示したよ
うに、板面内圧延方向（ＲＤ）と幅方向（ＴＤ）にそれ
ぞれ〔１１０〕および〔１−１０〕が形成されていたこ
とが分かる。一方、比較材の９５０℃で仕上げた圧延材
料には、そのような集合組織は形成されていなかった。
【００１５】次に、これらの試験片を引張変形し、歪み
８％を導入して、３５０℃で１０分加熱した後、回復し
た歪みの量を測定した。引張変形前・後および加熱後の
試験片の長さをＬｏ、Ｌｄ、Ｌｒとすると、変形して導
入した歪みと回復した歪みは以下の式で表される量であ
る。 導入歪み＝（Ｌｄ−Ｌｏ）／Ｌｏ×１００％ ……（式１） 回復歪み＝（Ｌｄ−Ｌｒ）／Ｌｏ×１００％ ……（式２） 表１に３％および８％変形後加熱した材料の回復歪みの
量を示す。
８％を導入して、３５０℃で１０分加熱した後、回復し
た歪みの量を測定した。引張変形前・後および加熱後の
試験片の長さをＬｏ、Ｌｄ、Ｌｒとすると、変形して導
入した歪みと回復した歪みは以下の式で表される量であ
る。 導入歪み＝（Ｌｄ−Ｌｏ）／Ｌｏ×１００％ ……（式１） 回復歪み＝（Ｌｄ−Ｌｒ）／Ｌｏ×１００％ ……（式２） 表１に３％および８％変形後加熱した材料の回復歪みの
量を示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】８５０℃仕上げの板の表層から０．５ｍｍ
の位置から採取した１ｍｍ厚の板を丸めて溶接し、内径
２０ｍｍφの円筒継ぎ手を作製し、マンドレルを挿入し
て内径を７％拡径した。なお、作製した円筒継ぎ手の周
方向は圧延方向に一致させているので、拡径時には変形
は圧延方向の引張変形となる。これを３５０℃で加熱し
たところ、４．８％の収縮があった。一方、９５０℃仕
上げの板から同様の円筒継ぎ手を作製し、同じく７％拡
径して３５０℃で加熱したところ、３．２％の収縮しか
得られなかった。
の位置から採取した１ｍｍ厚の板を丸めて溶接し、内径
２０ｍｍφの円筒継ぎ手を作製し、マンドレルを挿入し
て内径を７％拡径した。なお、作製した円筒継ぎ手の周
方向は圧延方向に一致させているので、拡径時には変形
は圧延方向の引張変形となる。これを３５０℃で加熱し
たところ、４．８％の収縮があった。一方、９５０℃仕
上げの板から同様の円筒継ぎ手を作製し、同じく７％拡
径して３５０℃で加熱したところ、３．２％の収縮しか
得られなかった。
【００１８】〔実施例２〕１００ｋｇのＦｅ−２８重量
％Ｍｎ−６重量％Ｓｉ−５重量％Ｃｒ−０．０４重量％
Ｃ鋼を１１５０℃で１時間保定した後に圧延し、仕上温
度７８０℃で厚さ２．８ｍｍの板を作製した。この板を
酸洗し、圧延方向、４５°方向および幅方向に平行な向
きに全長１２０ｍｍ、平行部長さ５０ｍｍ、平行部幅１
０ｍｍ、板厚は圧延まま２．８ｍｍの板状引張試験片を
採取した。また、同様の材料を１２００℃で１時間保定
し、仕上温度９５０℃で厚さ２．８ｍｍまで圧延した材
料からも、同様の方向および位置の板状引張試験片を採
取して比較材とした。
％Ｍｎ−６重量％Ｓｉ−５重量％Ｃｒ−０．０４重量％
Ｃ鋼を１１５０℃で１時間保定した後に圧延し、仕上温
度７８０℃で厚さ２．８ｍｍの板を作製した。この板を
酸洗し、圧延方向、４５°方向および幅方向に平行な向
きに全長１２０ｍｍ、平行部長さ５０ｍｍ、平行部幅１
０ｍｍ、板厚は圧延まま２．８ｍｍの板状引張試験片を
採取した。また、同様の材料を１２００℃で１時間保定
し、仕上温度９５０℃で厚さ２．８ｍｍまで圧延した材
料からも、同様の方向および位置の板状引張試験片を採
取して比較材とした。
【００１９】実施例１と同様のディフラクトメーター法
によるＸ線回折の結果、７８０℃で仕上げた圧延材料の
（１１１）極図形から、この板は極度に発達した（００
１）〔１１０〕集合組織を有することが分かった。一
方、比較材の９５０℃で仕上げた圧延材料には、そのよ
うな集合組織は形成されていなかった。次に、これらの
試験片を引張変形し、歪み８％を導入して、３５０℃で
１０分加熱した後、回復した歪みの量を測定した。導入
歪みおよび回復歪みの定義は、実施例１で示したものと
同じである。１回目の回復歪み測定後、さらにこれらの
試料を６００℃で１０分間熱処理（いわゆるトレーニン
グ処理）し、再度同様の引張変形を行って３５０℃で加
熱し回復歪み量を測定した。表２に８％変形後加熱した
材料の回復歪みの量とトレーニング処理後の回復歪みの
量を示す。
によるＸ線回折の結果、７８０℃で仕上げた圧延材料の
（１１１）極図形から、この板は極度に発達した（００
１）〔１１０〕集合組織を有することが分かった。一
方、比較材の９５０℃で仕上げた圧延材料には、そのよ
うな集合組織は形成されていなかった。次に、これらの
試験片を引張変形し、歪み８％を導入して、３５０℃で
１０分加熱した後、回復した歪みの量を測定した。導入
歪みおよび回復歪みの定義は、実施例１で示したものと
同じである。１回目の回復歪み測定後、さらにこれらの
試料を６００℃で１０分間熱処理（いわゆるトレーニン
グ処理）し、再度同様の引張変形を行って３５０℃で加
熱し回復歪み量を測定した。表２に８％変形後加熱した
材料の回復歪みの量とトレーニング処理後の回復歪みの
量を示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】〔実施例３〕３０ｋｇのＦｅ−１４重量％
Ｍｎ−６重量％Ｓｉ−９重量％Ｃｒ−５重量％Ｎｉ鋼を
９００℃で１時間保定した後に直径２０ｍｍの丸棒に鍛
造し、６００℃に加熱してスエージングおよび線引き加
工により仕上温度５００℃で厚さ１ｍｍの線を作製し
た。この線により内径１０ｍｍ、長さ４０ｍｍのコイル
を作製し、６００℃で３０分間保定して記憶処理を行
い、コイル形状を記憶させた。また、比較例として、同
じく３０ｋｇのＦｅ−１３重量％Ｍｎ−６重量％Ｓｉ−
１５重量％Ｃｒ−１０重量％Ｎｉ鋼を１１００℃で１時
間保定した後に直径２０ｍｍの丸棒に鍛造し、４００℃
に加熱してスエージングおよび線引き加工により仕上温
度３００℃で厚さ１ｍｍの線を作製し、この線から中心
径１０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、有効巻数７．０巻きのコイ
ルを作製し、６００℃で３０分間保定して記憶処理を行
った。
Ｍｎ−６重量％Ｓｉ−９重量％Ｃｒ−５重量％Ｎｉ鋼を
９００℃で１時間保定した後に直径２０ｍｍの丸棒に鍛
造し、６００℃に加熱してスエージングおよび線引き加
工により仕上温度５００℃で厚さ１ｍｍの線を作製し
た。この線により内径１０ｍｍ、長さ４０ｍｍのコイル
を作製し、６００℃で３０分間保定して記憶処理を行
い、コイル形状を記憶させた。また、比較例として、同
じく３０ｋｇのＦｅ−１３重量％Ｍｎ−６重量％Ｓｉ−
１５重量％Ｃｒ−１０重量％Ｎｉ鋼を１１００℃で１時
間保定した後に直径２０ｍｍの丸棒に鍛造し、４００℃
に加熱してスエージングおよび線引き加工により仕上温
度３００℃で厚さ１ｍｍの線を作製し、この線から中心
径１０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、有効巻数７．０巻きのコイ
ルを作製し、６００℃で３０分間保定して記憶処理を行
った。
【００２２】これらのコイルに対し、室温、５０℃、７
５℃、１００℃、１２５℃、１５０℃、１７５℃、２０
０℃において引張変形試験を行い、１％の負荷歪み量を
導入し、弾性的な回復歪み量を調べた。負荷歪み量γ
（％）とは次式で表される。 γ（％）＝δｄ／πｎＤ2 ×１００ ……（式３） ここで、δはたわみ、ｄは線径、ｎは有効巻き数、Ｄは
コイル中心径である。
５℃、１００℃、１２５℃、１５０℃、１７５℃、２０
０℃において引張変形試験を行い、１％の負荷歪み量を
導入し、弾性的な回復歪み量を調べた。負荷歪み量γ
（％）とは次式で表される。 γ（％）＝δｄ／πｎＤ2 ×１００ ……（式３） ここで、δはたわみ、ｄは線径、ｎは有効巻き数、Ｄは
コイル中心径である。
【００２３】コイルの弾性的回復には、コイルのばね性
として有している回復を含んでいる。これは室温におけ
る弾性的回復に相当する。コイルの初期長さをＬｏ、室
温における弾性的な回復長さをＬｅ、負荷時のコイル長
をＬｄ、除荷後のコイル長をＬｌとすると、超弾性的な
回復量Ｌｓｅと超弾性的回復率Ｒｓｅは、 Ｌｓｅ＝（Ｌｄ−Ｌｌ）−Ｌｅ ……（式４） Ｒｓｅ＝Ｌｓｅ／｛（Ｌｄ−Ｌｏ）−Ｌｅ｝……（式５） で表される。
として有している回復を含んでいる。これは室温におけ
る弾性的回復に相当する。コイルの初期長さをＬｏ、室
温における弾性的な回復長さをＬｅ、負荷時のコイル長
をＬｄ、除荷後のコイル長をＬｌとすると、超弾性的な
回復量Ｌｓｅと超弾性的回復率Ｒｓｅは、 Ｌｓｅ＝（Ｌｄ−Ｌｌ）−Ｌｅ ……（式４） Ｒｓｅ＝Ｌｓｅ／｛（Ｌｄ−Ｌｏ）−Ｌｅ｝……（式５） で表される。
【００２４】本発明と比較例の各温度における超弾性回
復歪量および超弾性的回復率の測定結果を表３、表４に
示す。５０℃から１７５℃の温度領域における変形で
は、超弾性的回復歪みの大きさが大きく、１００℃にお
ける変形後の除荷では、変形した量に相当する歪みが回
復している。コイルの弾性歪み限界を超えて回復するこ
の現象は、いわゆる超弾性効果であり、本コイルは５０
℃から１７５℃の温度領域で超弾性的性質を示し、特に
１００℃付近で効果が顕著になっていた。
復歪量および超弾性的回復率の測定結果を表３、表４に
示す。５０℃から１７５℃の温度領域における変形で
は、超弾性的回復歪みの大きさが大きく、１００℃にお
ける変形後の除荷では、変形した量に相当する歪みが回
復している。コイルの弾性歪み限界を超えて回復するこ
の現象は、いわゆる超弾性効果であり、本コイルは５０
℃から１７５℃の温度領域で超弾性的性質を示し、特に
１００℃付近で効果が顕著になっていた。
【００２５】
【表３】
【００２６】
【表４】
【００２７】実施例１と同じ方法でＸ線回折を行った結
果、本発明の線材には長手方向に（００１）〔１１０〕
集合組織が形成されていたが、比較の線材には特定方位
の配向はなかった。
果、本発明の線材には長手方向に（００１）〔１１０〕
集合組織が形成されていたが、比較の線材には特定方位
の配向はなかった。
【００２８】
【発明の効果】γ→εマルテンサイト変態を利用した形
状記憶合金であって、γの〔１１０〕方位が優先的に配
向した集合組織を有する板材は、圧延ままの状態で約５
％の歪みを回復できた。これにより、トレーニング処理
という工程を増やさずに、低コストで鋼管継ぎ手などの
応用製品を作製することができた。さらに、本発明材料
にトレーニング処理を施すことにより６％以上の歪みを
回復できた。
状記憶合金であって、γの〔１１０〕方位が優先的に配
向した集合組織を有する板材は、圧延ままの状態で約５
％の歪みを回復できた。これにより、トレーニング処理
という工程を増やさずに、低コストで鋼管継ぎ手などの
応用製品を作製することができた。さらに、本発明材料
にトレーニング処理を施すことにより６％以上の歪みを
回復できた。
【００２９】また、γ→εマルテンサイト変態を利用し
た形状記憶合金であって、γの〔１１０〕方位が優先的
に配向した集合組織を長手方向に有する線材は、５０℃
から１７５℃の温度領域で顕著な超弾性効果を示した。
これにより、これまでγ→εマルテンサイト変態を利用
した形状記憶合金では不可能であった超弾性効果を応用
した製品を作ることが可能になった。
た形状記憶合金であって、γの〔１１０〕方位が優先的
に配向した集合組織を長手方向に有する線材は、５０℃
から１７５℃の温度領域で顕著な超弾性効果を示した。
これにより、これまでγ→εマルテンサイト変態を利用
した形状記憶合金では不可能であった超弾性効果を応用
した製品を作ることが可能になった。
【図１】板材の（００１）〔１１０〕方位を示す概略図
である。
である。
【図２】Ｘ線回折により得られた板材の（１１１）極図
形であり、Ｒ．Ｄ．は圧延方向、Ｔ．Ｄは幅方向を示
し、数字はランダム試料に対する比率を示す（ランダム
比４以上は省略）。
形であり、Ｒ．Ｄ．は圧延方向、Ｔ．Ｄは幅方向を示
し、数字はランダム試料に対する比率を示す（ランダム
比４以上は省略）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 棚橋 浩之 川崎市中原区井田1618番地 新日本製鐵株 式会社技術開発本部内
Claims (4)
- 【請求項１】 γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサ
イト変態を利用した鉄およびマンガンを含む形状記憶合
金であって、γの〔１１０〕方位が優先的に配向した集
合組織を有する板材。 - 【請求項２】 γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサ
イト変態を利用した鉄およびマンガンを含む形状記憶合
金であって、線の長手方向にγの〔１１０〕方位が優先
的に配向した集合組織を有する線材。 - 【請求項３】 γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサ
イト変態を利用した鉄およびマンガンを含む形状記憶合
金であって、γの〔１１０〕方位が優先的に配向した集
合組織を有する板材を５０℃から１７５℃の温度範囲に
おいて材料の〔１１０〕方向に３％以下の歪みを与える
ことを特徴とする集合組織を有する形状記憶合金に超弾
性効果を発現させる方法。 - 【請求項４】 γ（ｆｃｃ）→ε（ｈｃｐ）マルテンサ
イト変態を利用した鉄およびマンガンを含む形状記憶合
金であって、線の長手方向にγの〔１１０〕方位が優先
的に配向した集合組織を有する線材を５０℃から１７５
℃の温度範囲において材料の〔１１０〕方向に３％以下
の歪みを与えることを特徴とする集合組織を有する形状
記憶合金に超弾性効果を発現させる方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34174395A JPH09176729A (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 集合組織を有する形状記憶合金および同合金に超弾性効果を発現させる方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34174395A JPH09176729A (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 集合組織を有する形状記憶合金および同合金に超弾性効果を発現させる方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09176729A true JPH09176729A (ja) | 1997-07-08 |
Family
ID=18348428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34174395A Pending JPH09176729A (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 集合組織を有する形状記憶合金および同合金に超弾性効果を発現させる方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09176729A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007075618A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Sportswire Llc | 疲労耐性を改善した器具を製造する際に使用するためのニチノールを準備する方法 |
| WO2007055155A1 (ja) | 2005-11-09 | 2007-05-18 | Japan Science And Technology Agency | 形状記憶性及び超弾性を有する鉄系合金及びその製造方法 |
| WO2008139829A1 (ja) | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Japan Science And Technology Agency | ガイドワイヤ及びステント |
| JP2009279633A (ja) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Nippon Steel Corp | 無遊間接続用のレール継目板の製造方法 |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP34174395A patent/JPH09176729A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007075618A (ja) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Sportswire Llc | 疲労耐性を改善した器具を製造する際に使用するためのニチノールを準備する方法 |
| JP2014087691A (ja) * | 2005-09-13 | 2014-05-15 | Sportswire Llc | 疲労耐性を改善した器具を製造する際に使用するためのニチノールを準備する方法 |
| WO2007055155A1 (ja) | 2005-11-09 | 2007-05-18 | Japan Science And Technology Agency | 形状記憶性及び超弾性を有する鉄系合金及びその製造方法 |
| EP1961830A4 (en) * | 2005-11-09 | 2008-12-31 | Japan Science & Tech Agency | IRON BASED ALLOY WITH FORM MEMORY PROPERTY AND SUPER-ELASTICITY AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
| US8083990B2 (en) | 2005-11-09 | 2011-12-27 | Japan Science And Technology Agency | Iron-based alloy having shape memory properties and superelasticity and its production method |
| JP5065904B2 (ja) * | 2005-11-09 | 2012-11-07 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 形状記憶性及び超弾性を有する鉄系合金及びその製造方法 |
| WO2008139829A1 (ja) | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Japan Science And Technology Agency | ガイドワイヤ及びステント |
| US8052620B2 (en) | 2007-05-09 | 2011-11-08 | Japan Science And Technology Agency | Guide wire and stent |
| US8568470B2 (en) | 2007-05-09 | 2013-10-29 | Japan Science And Technology Agency | Guide wire and stent |
| JP2009279633A (ja) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Nippon Steel Corp | 無遊間接続用のレール継目板の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040427 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040907 |