JPS6077955A - 鉄−ケイ素合金粉末による合金部品の製造方法 - Google Patents
鉄−ケイ素合金粉末による合金部品の製造方法Info
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
改良さil、た熱111J加工性と電気的特性をあわせ
もつ鉄−クィ累合金部品を製造する方法であって、該方
法は、部品をつくシうる鉄−ケイ素合金の溶融合金塊を
と9、それをガス噴霧して合金粉に形成し、即座に固体
化温度に冷却する。
もつ鉄−クィ累合金部品を製造する方法であって、該方
法は、部品をつくシうる鉄−ケイ素合金の溶融合金塊を
と9、それをガス噴霧して合金粉に形成し、即座に固体
化温度に冷却する。
これら合金粉は、実質的に十分高密度な部品に成形する
ために熱間アイソスタティックプレスされる。該十分高
密度な部品は、それから熱間圧延して、例えば、変圧器
の鉄心の製造におけるラミネートとしての使用に適する
薄板に成形する。
ために熱間アイソスタティックプレスされる。該十分高
密度な部品は、それから熱間圧延して、例えば、変圧器
の鉄心の製造におけるラミネートとしての使用に適する
薄板に成形する。
鉄−ケイ素合金は、従来から、高電圧変圧器、発電機、
モータ等めどとき電気機器に用いられている。このタイ
プの代表的な鉄−ケイ先台今岐、ケイ素を3〜4%のオ
ーダーで含んでいる。
モータ等めどとき電気機器に用いられている。このタイ
プの代表的な鉄−ケイ先台今岐、ケイ素を3〜4%のオ
ーダーで含んでいる。
変圧器鉄心のような電気機器の合金の含有ケイ素は、か
けられた磁界の周期的変化によって、わずかなエネルギ
ー損を生ずる。これを鉄損と呼ぶ。鉄損は、ヒステリシ
ス損とうす電流積の合計として定義することができる。
けられた磁界の周期的変化によって、わずかなエネルギ
ー損を生ずる。これを鉄損と呼ぶ。鉄損は、ヒステリシ
ス損とうす電流積の合計として定義することができる。
9ず電流積は、鉄−ケイ素合金の電気的固有抵抗に反比
例し、そのため固有抵抗が大きくなればなるほど、うず
電流積は少くなυ、したがって鉄損は小さくなる。ヒス
テリシス損は、交流がその周期を形成するときに鉄心に
残る残留磁気である。ヒステリシス量は材料の抗磁力で
ある。
例し、そのため固有抵抗が大きくなればなるほど、うず
電流積は少くなυ、したがって鉄損は小さくなる。ヒス
テリシス損は、交流がその周期を形成するときに鉄心に
残る残留磁気である。ヒステリシス量は材料の抗磁力で
ある。
鉄−ケイ素合金のケイ素含有量が増すと、磁気的特性に
は有益であることが知られている。
は有益であることが知られている。
しかしながら、ケイ素を増すと合金の脆性が増し、行に
その熱間加工性を損う。代表的な鉄−ケイ素合金は熱間
圧延した後、一連の中間焼鈍とともに最終厚さに冷間圧
延される。約4チよりも多くのケイ素を実質的に含む鉄
−ケイ素合金は、熱間圧延中に割れを生ずることが知ら
れていた。
その熱間加工性を損う。代表的な鉄−ケイ素合金は熱間
圧延した後、一連の中間焼鈍とともに最終厚さに冷間圧
延される。約4チよりも多くのケイ素を実質的に含む鉄
−ケイ素合金は、熱間圧延中に割れを生ずることが知ら
れていた。
したがって、この発明の第1の目的は、高いケイ素含有
量と改良された電気的特性をもち、しかも、変圧器の鉄
心の製造の使用に適するラミネートのように、電気機器
への使用に必要な最終寸法にまで圧延できる鉄−ケイ素
合金部品をつくる念めの方法を提供することである。
量と改良された電気的特性をもち、しかも、変圧器の鉄
心の製造の使用に適するラミネートのように、電気機器
への使用に必要な最終寸法にまで圧延できる鉄−ケイ素
合金部品をつくる念めの方法を提供することである。
さらにもう1つのこの発明の行別な目的は、鉄−ケイ素
合金が、例えば変圧器の鉄心の製造に適するラミネート
のような電気機器に使用するための普通の薄板状に圧延
できるように、良好な熱間加工性を維持しつつ、含有量
ケイ素が改良された電気的特性を付与するような鉄−ケ
イ素合金部品を製造する方法を提供することである。
合金が、例えば変圧器の鉄心の製造に適するラミネート
のような電気機器に使用するための普通の薄板状に圧延
できるように、良好な熱間加工性を維持しつつ、含有量
ケイ素が改良された電気的特性を付与するような鉄−ケ
イ素合金部品を製造する方法を提供することである。
この発明のその他の目的は、以下の記載、実施例および
図面から完全に理解できるであろう。
図面から完全に理解できるであろう。
第1図は、引張試験片の伸びと破断状態を示している。
第2図は、従来の非方向性鉄−ケイ素合金と、この発明
の方法でつくられた非方向性鉄−ケイ素合金との鉄心損
値の比較を示す一連の曲線である。
の方法でつくられた非方向性鉄−ケイ素合金との鉄心損
値の比較を示す一連の曲線である。
広く、この発明の方法は、鉄−ケイ素合金組成の溶融合
金塊を成形し、その合金塊から変圧器鉄心の製造におけ
るラミネートとしての使用に適する薄板の如き最終製品
をつくることが望ましい。溶融合金塊を例えばアルゴン
ガスな使用1−てガス噴霧し粉末に成形12、固体化温
度まで急冷する。その後、粉末は普通の方法で熱間アイ
ソスタティックプレスされ、実質的に高密度な部品に成
形される。粉末の急速な固化のため、粉末の顕微鏡組織
は均一でる。り偏析がない。
金塊を成形し、その合金塊から変圧器鉄心の製造におけ
るラミネートとしての使用に適する薄板の如き最終製品
をつくることが望ましい。溶融合金塊を例えばアルゴン
ガスな使用1−てガス噴霧し粉末に成形12、固体化温
度まで急冷する。その後、粉末は普通の方法で熱間アイ
ソスタティックプレスされ、実質的に高密度な部品に成
形される。粉末の急速な固化のため、粉末の顕微鏡組織
は均一でる。り偏析がない。
この粉末の熱間プ′インスタティック圧縮成形によって
固化された部品tま、粉末の顕依鏡組織と5A質的に同
じ均一な顕微鏡組織を・もつ。その結果以下に示すよう
rと、盾・通、l:t)も高いケイ素含有量の均一な顕
微鏡組織が、この発明によって遺られた鉄−ケイ素合金
組成に(′よ存在するであろうし、また、そiLによっ
て加工性が損2′)れることはないであろう。
固化された部品tま、粉末の顕依鏡組織と5A質的に同
じ均一な顕微鏡組織を・もつ。その結果以下に示すよう
rと、盾・通、l:t)も高いケイ素含有量の均一な顕
微鏡組織が、この発明によって遺られた鉄−ケイ素合金
組成に(′よ存在するであろうし、また、そiLによっ
て加工性が損2′)れることはないであろう。
従来技術では、鉄−ケイ過ル合金の製造にはインゴット
鋳造が用いらitていたので、騎造物の断面積を通じて
比較的遅い?C却がなされた。その結果、R微鏡組織に
は比較的大きな非金属介在物と合金組織が形成された。
鋳造が用いらitていたので、騎造物の断面積を通じて
比較的遅い?C却がなされた。その結果、R微鏡組織に
は比較的大きな非金属介在物と合金組織が形成された。
こtLらの偏析は、約4チより多いケイ素含有量の存在
−「では次工程の熱間圧延中に合金力ロエ片に割lLを
生じせしめる。詳しくは、ケイ素の存在は、合金マトリ
ックスの全体的脆性の原因となシ、合金顕微鏡組織の偏
析の存在は、この脆性組織を通してクラック伝播の下地
となる。しかしながら、この発明の実施によって完成さ
れた均一な顕微鏡組織には、偏析は実質的に存在しなく
なり、加工中のクラックの伝播の下地は基本的に除去さ
れる。その結果、もろいマトリックスをもった高ケイ素
含有合金でも、変圧器の鉄心の製造に適するラミネート
のような電気梢器用の5.8〜0.228ミリ(0,2
〜0.009イン5−1の範囲内の厚さの薄板に効果的
に圧延できる。
−「では次工程の熱間圧延中に合金力ロエ片に割lLを
生じせしめる。詳しくは、ケイ素の存在は、合金マトリ
ックスの全体的脆性の原因となシ、合金顕微鏡組織の偏
析の存在は、この脆性組織を通してクラック伝播の下地
となる。しかしながら、この発明の実施によって完成さ
れた均一な顕微鏡組織には、偏析は実質的に存在しなく
なり、加工中のクラックの伝播の下地は基本的に除去さ
れる。その結果、もろいマトリックスをもった高ケイ素
含有合金でも、変圧器の鉄心の製造に適するラミネート
のような電気梢器用の5.8〜0.228ミリ(0,2
〜0.009イン5−1の範囲内の厚さの薄板に効果的
に圧延できる。
ガス噴霧中に、粉末は毎秒的100〜
100.000℃の速度で冷却される。これは普通のイ
ンゴット鋳造の固体化速度が毎秒0.1乃至0.001
℃であることと比較されたい。この発明の代表的な噴霧
合金粒子サイズは約850乃至50ミクロン以下のサイ
、ヅ範囲内にある。
ンゴット鋳造の固体化速度が毎秒0.1乃至0.001
℃であることと比較されたい。この発明の代表的な噴霧
合金粒子サイズは約850乃至50ミクロン以下のサイ
、ヅ範囲内にある。
この発明の噴、75合金のケイ素含有量は5〜10重量
%の範囲P9にある。さしに、この合金はニッケル4.
0重量−以下及びコバルト4虞量チ以下を1橿まプこは
2(膚含んでもよい。代表的なその合金は、ニッケルお
よび/ま1こはコノくルートが存在しようがしまいが、
1.5〜6MMチの範囲内でアルミニウムを含むであろ
う。それに加えて、チタニウムはう化物、マンガン硫化
物およびチタニウム硫化物のような結晶粒界束縛剤を使
用しうる。以下にさらに詳細に示され議論されるであろ
うが、結晶粒界束縛剤の添加は、さらに熱間加工性を改
良するのに役立っている。
%の範囲P9にある。さしに、この合金はニッケル4.
0重量−以下及びコバルト4虞量チ以下を1橿まプこは
2(膚含んでもよい。代表的なその合金は、ニッケルお
よび/ま1こはコノくルートが存在しようがしまいが、
1.5〜6MMチの範囲内でアルミニウムを含むであろ
う。それに加えて、チタニウムはう化物、マンガン硫化
物およびチタニウム硫化物のような結晶粒界束縛剤を使
用しうる。以下にさらに詳細に示され議論されるであろ
うが、結晶粒界束縛剤の添加は、さらに熱間加工性を改
良するのに役立っている。
これら結晶粒界束縛剤は0.1〜1.0重量−の範囲で
存在することができる。
存在することができる。
代表的電気機器への使用のために、この発明の強化部品
が871.1〜1148.9℃+1600〜2100T
)の範囲内の温度で6.35〜0.51ミ!Jt0.2
5〜0.02インチ)の範囲内の板厚に熱間圧延される
であろう。その後、熱間圧延された材料は371.1〜
537.8℃(700〜10007)の温度で最終寸法
に圧延されるであろう。
が871.1〜1148.9℃+1600〜2100T
)の範囲内の温度で6.35〜0.51ミ!Jt0.2
5〜0.02インチ)の範囲内の板厚に熱間圧延される
であろう。その後、熱間圧延された材料は371.1〜
537.8℃(700〜10007)の温度で最終寸法
に圧延されるであろう。
この発明の実施によってなされた熱間加工性の改良を示
す実施例によって従来のインゴット鋳造と比較したよう
に、ケイ素3.3チ残部鉄からなる5M−5合金として
規定された鉄−ケイ素合金は、次のような工程からなる
従来のインゴット鋳造によって造られた。
す実施例によって従来のインゴット鋳造と比較したよう
に、ケイ素3.3チ残部鉄からなる5M−5合金として
規定された鉄−ケイ素合金は、次のような工程からなる
従来のインゴット鋳造によって造られた。
(1) 合金の13.6〜(30ボンド)ヒートを誘導
溶解する。
溶解する。
(2) ホットトップで溶融合金を分割鋳鉄製鋳型に鋳
込む。鋳型は7.62 cm I 3インチ)層の耐火
物でライニングされ、そのためインゴットは大型インゴ
ットの冷却速度と近似した冷却速度で一層ゆっくりと冷
却された。
込む。鋳型は7.62 cm I 3インチ)層の耐火
物でライニングされ、そのためインゴットは大型インゴ
ットの冷却速度と近似した冷却速度で一層ゆっくりと冷
却された。
(3) 固体化したインゴットは、室温に近い温度に達
した後n型からはずされた。
した後n型からはずされた。
鋳造成分組成の合金と同じ成分組成の136Ky (3
00ボンド)ヒートを誘導加熱溶解することによシ同じ
合金がこの発明で製造された。
00ボンド)ヒートを誘導加熱溶解することによシ同じ
合金がこの発明で製造された。
その溶融合金を噴霧室に入れるために流量制御可能な底
部ノズルであるタンプッシュに流し込む。溶解金属が噴
霧室へ入る時、高圧アルゴンガスによって衝撃を与えら
れ、微細粉末に噴霧される。これらの粉末は急冷され3
0ミクロン以下乃至800ミクロンの一す゛イズにそろ
えられる。その粉末は一30メツシュのふるいにかけら
れ、鋼製容器につめられる。この容器は、次に真空脱ガ
スされ密封さfした。粉末が充填された容器は、その後
オートクレーブ中に置かれ、1126.7CI2060
’F)に加熱され15,000pslぐらいの圧力で熱
間アイソスタディツクプレスされた。従来のインゴット
鋳造でつくられた合金試料とこの発明の実施によってつ
くられた試料とが、次の試験条件下で、比較試験された
。
部ノズルであるタンプッシュに流し込む。溶解金属が噴
霧室へ入る時、高圧アルゴンガスによって衝撃を与えら
れ、微細粉末に噴霧される。これらの粉末は急冷され3
0ミクロン以下乃至800ミクロンの一す゛イズにそろ
えられる。その粉末は一30メツシュのふるいにかけら
れ、鋼製容器につめられる。この容器は、次に真空脱ガ
スされ密封さfした。粉末が充填された容器は、その後
オートクレーブ中に置かれ、1126.7CI2060
’F)に加熱され15,000pslぐらいの圧力で熱
間アイソスタディツクプレスされた。従来のインゴット
鋳造でつくられた合金試料とこの発明の実施によってつ
くられた試料とが、次の試験条件下で、比較試験された
。
縦引張シ試験片を鋳ばなしのインゴットから機械加工し
、同じ形状の引張り試験片を熱間アイソスタティックプ
レスした材料から機械加工して造った。簡単に言うと、
熱間加工性を数値化する1こめに用いられた急速歪率及
び急速加熱速度試験は、熱間圧延薄板製造における現実
の熱間加工速度にシュミレイトする。引張り試験片を試
験機の中に差し込み、゛砥流を流してその試験片を抵抗
加熱する。試験温度に加熱する時間は2分力・ら3分で
ある。試験片はこの温度で2分間保持された。それから
荷重を500〜550インチ/インチ/分の歪率で破壊
が起るまでかけた。この試験での破壊様式と断面減少は
、試験のいろいろなIR度での熱間加工性のインジケー
タである。これらの試験結果は表Iおよび第1図に示さ
れている。
、同じ形状の引張り試験片を熱間アイソスタティックプ
レスした材料から機械加工して造った。簡単に言うと、
熱間加工性を数値化する1こめに用いられた急速歪率及
び急速加熱速度試験は、熱間圧延薄板製造における現実
の熱間加工速度にシュミレイトする。引張り試験片を試
験機の中に差し込み、゛砥流を流してその試験片を抵抗
加熱する。試験温度に加熱する時間は2分力・ら3分で
ある。試験片はこの温度で2分間保持された。それから
荷重を500〜550インチ/インチ/分の歪率で破壊
が起るまでかけた。この試験での破壊様式と断面減少は
、試験のいろいろなIR度での熱間加工性のインジケー
タである。これらの試験結果は表Iおよび第1図に示さ
れている。
表 ■
高歪率引張p試験データ
鋳造品と噴石/熱間アイソスタティックプレスしたもの
との比較 8M−5Ca5t 871.1 (1600121,1
00% Br1ttleH1l’ 87]、I H6(
J(1) 18.100 68.3 DuctileC
ast 982.2 [1800) 10.700 +
PartiallyDuctile fHP 9B22 <1800) 10.300 90
.6 DuctiJeCast 1093312000
) 6.500 * DuctileHIP 1093
3(200016,00096,2Ductile簀試
験後の不規則な断面のため測定できなかつた。
との比較 8M−5Ca5t 871.1 (1600121,1
00% Br1ttleH1l’ 87]、I H6(
J(1) 18.100 68.3 DuctileC
ast 982.2 [1800) 10.700 +
PartiallyDuctile fHP 9B22 <1800) 10.300 90
.6 DuctiJeCast 1093312000
) 6.500 * DuctileHIP 1093
3(200016,00096,2Ductile簀試
験後の不規則な断面のため測定できなかつた。
注:すべでの試験の歪率は500〜550インチ/イン
チ/分であった、 表Iと図1a、lbおよび1cかもわかるように、この
発明(I(IP)でつくられた材料は、従来のインゴッ
ト鋳造材料(CfLst ) よシも十分に改良された
加工性を示した。各図面における1a、lbおよび10
図に関して、特に上述の如き従来法でつくられゝゝCa
aj “と同定され破断された急速歪率引張シ試験片が
示されている。これと比較(7て、この発明の実施によ
る上述の如き同じように用意されゝHI P”と記載さ
れた試股片が示されている。それぞれの場合、鋳造試験
片は、871.3〜1093℃(1600〜2000’
F )の試験温度範囲に関係なく、”HIP“試験片よ
pも伸びと断面減少率がかなり少いことを示しCいる1
、従来のゝゝCa5t ’試験片の伸びとに1面減少率
によって示される熱間加工性は、第1f1図に示される
ように非常にわずかで意味のある測定ができない。第1
b図および10図の従来の’ Ca5t ”試験片に関
して、破概は、断面減少率の意味のある測定がなされな
いほど不規則である。同様に、la、lbおよびICの
各場合に、’ HIP ’試験片の観察された伸びは“
Ca5t ”の伸びよりも十分太きかった〇そのことは
、さらに、この発明の実施によってもたらされる熱間加
工性の駕くべき改良を示している。以下に示されるよう
に、改良された加工性は、従来のものよりもはるかに高
いケイ素含有量、例えば5〜10チケイ素含有の鉄−ケ
イ素合金の製造を可能にする。従来のケイ素含有量より
高いケイ素を含有する鉄−ケイ素合金にニッケルおよび
/またはコバルトを添加した場合の固有抵抗と熱間加工
性に関する効果が表Hに示されている。
チ/分であった、 表Iと図1a、lbおよび1cかもわかるように、この
発明(I(IP)でつくられた材料は、従来のインゴッ
ト鋳造材料(CfLst ) よシも十分に改良された
加工性を示した。各図面における1a、lbおよび10
図に関して、特に上述の如き従来法でつくられゝゝCa
aj “と同定され破断された急速歪率引張シ試験片が
示されている。これと比較(7て、この発明の実施によ
る上述の如き同じように用意されゝHI P”と記載さ
れた試股片が示されている。それぞれの場合、鋳造試験
片は、871.3〜1093℃(1600〜2000’
F )の試験温度範囲に関係なく、”HIP“試験片よ
pも伸びと断面減少率がかなり少いことを示しCいる1
、従来のゝゝCa5t ’試験片の伸びとに1面減少率
によって示される熱間加工性は、第1f1図に示される
ように非常にわずかで意味のある測定ができない。第1
b図および10図の従来の’ Ca5t ”試験片に関
して、破概は、断面減少率の意味のある測定がなされな
いほど不規則である。同様に、la、lbおよびICの
各場合に、’ HIP ’試験片の観察された伸びは“
Ca5t ”の伸びよりも十分太きかった〇そのことは
、さらに、この発明の実施によってもたらされる熱間加
工性の駕くべき改良を示している。以下に示されるよう
に、改良された加工性は、従来のものよりもはるかに高
いケイ素含有量、例えば5〜10チケイ素含有の鉄−ケ
イ素合金の製造を可能にする。従来のケイ素含有量より
高いケイ素を含有する鉄−ケイ素合金にニッケルおよび
/またはコバルトを添加した場合の固有抵抗と熱間加工
性に関する効果が表Hに示されている。
表■
オーム−tyn 1093℃(200(fF1圧FMi
−5Fg−3,3SL“ 46−f%?9 Fg−6,
5SL 84 428M−10Fg−6,5SL−四i
79 55澗−11Fg−6,537−4Ni 80
445M−12Ft−6,5SL−6Nl 112
245M−13Fn−6,5St−2Co 92 45
越1−14Fy6.5SL−4Co 125 必5M−
15Fs−6,5SL−6Co 112 265M−1
6Fs−5,08L−1,54/ 90 56講−17
Ft−5,O8も−1,論−2N+ 93 735M−
18Ft−5,0Sc−1,年−4NI 91 258
M−19Fg−5,0St−1,54/−6NI 13
0 25Shl−20F’n−5,084−1,5M−
2Co 91 258M−21Ft−5,0SL−1,
5M−4Co 87 25錨−22Fg−5,0,!;
’Z−1.濾−6Co 99 26FM−2Fn−5,
0SL−1,5At−1687”j−,3211807
6簀蒼園−3Fi−9,5St、−5,脇 8125簀
従来の方法で製造された非配向96 Pg −48tお
よび結晶粒配向97 FJI −38iに対する公開値
はそれぞれ47と50マイクロ−オームである。
−5Fg−3,3SL“ 46−f%?9 Fg−6,
5SL 84 428M−10Fg−6,5SL−四i
79 55澗−11Fg−6,537−4Ni 80
445M−12Ft−6,5SL−6Nl 112
245M−13Fn−6,5St−2Co 92 45
越1−14Fy6.5SL−4Co 125 必5M−
15Fs−6,5SL−6Co 112 265M−1
6Fs−5,08L−1,54/ 90 56講−17
Ft−5,O8も−1,論−2N+ 93 735M−
18Ft−5,0Sc−1,年−4NI 91 258
M−19Fg−5,0St−1,54/−6NI 13
0 25Shl−20F’n−5,084−1,5M−
2Co 91 258M−21Ft−5,0SL−1,
5M−4Co 87 25錨−22Fg−5,0,!;
’Z−1.濾−6Co 99 26FM−2Fn−5,
0SL−1,5At−1687”j−,3211807
6簀蒼園−3Fi−9,5St、−5,脇 8125簀
従来の方法で製造された非配向96 Pg −48tお
よび結晶粒配向97 FJI −38iに対する公開値
はそれぞれ47と50マイクロ−オームである。
軸割れな°・し。
従来のケイ素含有量3.3%の5M−5合金より高いケ
イ素を含有するケイ素含有量6.5チ5M−9合金の改
良された固有抵抗は、はぼ2倍である。もし、ニッケル
を2.4、および6チづつその6,5チケイ素合金に加
えるならば、表■に示されるように、固有抵抗は漸進的
に増加する。しかしながら、もし、ニッケルが4チを越
えて増加すると、熱間圧延性は非常に損われるのでニッ
ケルの上限は約4%であることを示している。同様に、
もしコバルトを6.5%銑鉄−イ素合金に2%、4%お
よび6%と加えると、約4%以上のコバルトは熱間圧延
中の割れ抵抗を著しく損う。5M−17,8M−18及
び5M−199合金示されるように、もし、ニッケルを
ケイ素5%およびアルミニウム1.5%の鉄−ケイ素合
金にそれぞれ2チ、4%および6・ル加えると、熱間加
工性は約3ヂニッケル含有l:で損われる。同様に、5
M−20,5M−21および5M−22合金に示される
ように、もし、コバルt4.ケイ素5チおよびアルミニ
ウム1.5%含有鉄−ケイ素合金に加えると、熱間加工
性はコバルト含有量が約1.5%を越えると損われる。
イ素を含有するケイ素含有量6.5チ5M−9合金の改
良された固有抵抗は、はぼ2倍である。もし、ニッケル
を2.4、および6チづつその6,5チケイ素合金に加
えるならば、表■に示されるように、固有抵抗は漸進的
に増加する。しかしながら、もし、ニッケルが4チを越
えて増加すると、熱間圧延性は非常に損われるのでニッ
ケルの上限は約4%であることを示している。同様に、
もしコバルトを6.5%銑鉄−イ素合金に2%、4%お
よび6%と加えると、約4%以上のコバルトは熱間圧延
中の割れ抵抗を著しく損う。5M−17,8M−18及
び5M−199合金示されるように、もし、ニッケルを
ケイ素5%およびアルミニウム1.5%の鉄−ケイ素合
金にそれぞれ2チ、4%および6・ル加えると、熱間加
工性は約3ヂニッケル含有l:で損われる。同様に、5
M−20,5M−21および5M−22合金に示される
ように、もし、コバルt4.ケイ素5チおよびアルミニ
ウム1.5%含有鉄−ケイ素合金に加えると、熱間加工
性はコバルト含有量が約1.5%を越えると損われる。
それ故、一般的には、鉄−ケイ素合金の熱間加工性は、
普通のケイ素含有よりも高いケイ素の存在下でニッケル
およびコバルトのレベルを高めるにつれて悪くなる。ざ
らに詳細には、表Hに示されたデータかられかるように
、固有抵抗と熱間加工性の最適結合は、ケイ素5チ、ア
ルミニウム1.5%およびニッケル2%の8M−17合
金たけでなく、ケイ素6.5チ、ニッケル2チのSM−
10合金およびケイ素6.5%、コバルト4%の8M−
14合金でも得られた。
普通のケイ素含有よりも高いケイ素の存在下でニッケル
およびコバルトのレベルを高めるにつれて悪くなる。ざ
らに詳細には、表Hに示されたデータかられかるように
、固有抵抗と熱間加工性の最適結合は、ケイ素5チ、ア
ルミニウム1.5%およびニッケル2%の8M−17合
金たけでなく、ケイ素6.5チ、ニッケル2チのSM−
10合金およびケイ素6.5%、コバルト4%の8M−
14合金でも得られた。
高ケイ側合有鉄−ケイ素合金の熱間加工性に関するこの
発明の有益な効果をさらに示すものとして、表■の5M
−3合金を参照すべきである。
発明の有益な効果をさらに示すものとして、表■の5M
−3合金を参照すべきである。
この合金は9.5%のケイ素および5.5%のアルミル
ニウムを含み、この発明で製造されると割れを生ずるこ
となく25チの圧延率で熱間圧延できた。
ニウムを含み、この発明で製造されると割れを生ずるこ
となく25チの圧延率で熱間圧延できた。
電気的特性、管に抗磁力の改良に関して、鉄−ケイ素合
金にニッケルを添加しケイ素を増加することによる効果
が表■に示されている。特に、表■に示されるように、
双方の合金は本発明の上記方法で製造され、焼(上前後
の抗磁力を測定する試験をした。ケイ素6.5%および
ニッケル2チを含むIIsT−8M−7合金は、ケイ9
3、3 %およびニッケルなしのIIST−8M−5合
金に対して、焼鈍前後の抗磁力の著しい改良が示されて
いる。焼鈍後、R8T−8M7合金は、R8T−8M5
合金の抗磁力の半分以下の抗磁力値をもった。
金にニッケルを添加しケイ素を増加することによる効果
が表■に示されている。特に、表■に示されるように、
双方の合金は本発明の上記方法で製造され、焼(上前後
の抗磁力を測定する試験をした。ケイ素6.5%および
ニッケル2チを含むIIsT−8M−7合金は、ケイ9
3、3 %およびニッケルなしのIIST−8M−5合
金に対して、焼鈍前後の抗磁力の著しい改良が示されて
いる。焼鈍後、R8T−8M7合金は、R8T−8M5
合金の抗磁力の半分以下の抗磁力値をもった。
表■
R8T−8M5” 3.3%SL、残部Ft 1.21
0.51.09 0.35 R8T−8M76.5%St、2チNl、残蔀Fn O
,60,180,80,20 0,850,25 畳従来の非配向性焼鈍Fi −4%SL鉄の抗磁力は0
.50eである。
0.51.09 0.35 R8T−8M76.5%St、2チNl、残蔀Fn O
,60,180,80,20 0,850,25 畳従来の非配向性焼鈍Fi −4%SL鉄の抗磁力は0
.50eである。
繋簀 1200℃1時間焼鈍、16℃/分で690℃に
冷却、4時間保持、油焼入。
冷却、4時間保持、油焼入。
表■および第2図は、上記の本発明の方法で製造した5
M−7合金(6,5%st、2%Nl。
M−7合金(6,5%st、2%Nl。
残部h)の鉄損値とケイ素含有量3.3チおよび4チの
従来の鉄−ケイ素合金の鉄損とを3.6ミリ(Q、01
4インチ)厚の薄板で比較している。
従来の鉄−ケイ素合金の鉄損とを3.6ミリ(Q、01
4インチ)厚の薄板で比較している。
表■および第2図かられかるように、非配向性R8T−
8M7のワット/より で表わされた鉄損は、ケイ素3
.3%および4チ含有の従来の非配向性鉄−ケイ素合金
にくらべて非常に優れている。この発明によって製造さ
れたR8T−8M7合金と3.3%ケイ素含有し結晶粒
配向の普通の鉄−ケイ素合金に対する鉄損の比較は、f
iIVに載せた3つのインダクションレベルでの単一ス
トリップ試験であった。従来の非配向性4%ケイ紫含有
鉄−ケイ素合金に対する値は、文献に発表されているこ
の成分組成の鋼に対する代表的な値である。この発明の
改良された鉄損値は、高電圧変圧器を含めて電気機器の
性能に優れた改良をもたらすであろう。
8M7のワット/より で表わされた鉄損は、ケイ素3
.3%および4チ含有の従来の非配向性鉄−ケイ素合金
にくらべて非常に優れている。この発明によって製造さ
れたR8T−8M7合金と3.3%ケイ素含有し結晶粒
配向の普通の鉄−ケイ素合金に対する鉄損の比較は、f
iIVに載せた3つのインダクションレベルでの単一ス
トリップ試験であった。従来の非配向性4%ケイ紫含有
鉄−ケイ素合金に対する値は、文献に発表されているこ
の成分組成の鋼に対する代表的な値である。この発明の
改良された鉄損値は、高電圧変圧器を含めて電気機器の
性能に優れた改良をもたらすであろう。
表■
10,000 0.249 0.299 0.5812
.000 0.357 0.416 0.8014.0
00 0.49 0.48 1.18上記した如く、電
気機器のための従来の鉄−ケイ素合金は、熱間圧延によ
って中間寸法に圧延し、続いて冷間圧延によって最終寸
法に圧延することにより製造する。その冷間圧延は、中
間焼鈍を伴った複数の冷間圧延操作を含む。本発明によ
ると、その合金は、従来の熱間圧延温度よシ低い871
.1〜1148.9℃!1600〜2100T)の範囲
内の熱間圧延処理温度で中間寸法に熱間圧延できる。そ
の後、冷間圧延により最終寸法とする従来技術に反する
371.1〜537.8℃(700〜1000下)の高
温で最終寸法に圧延される。
.000 0.357 0.416 0.8014.0
00 0.49 0.48 1.18上記した如く、電
気機器のための従来の鉄−ケイ素合金は、熱間圧延によ
って中間寸法に圧延し、続いて冷間圧延によって最終寸
法に圧延することにより製造する。その冷間圧延は、中
間焼鈍を伴った複数の冷間圧延操作を含む。本発明によ
ると、その合金は、従来の熱間圧延温度よシ低い871
.1〜1148.9℃!1600〜2100T)の範囲
内の熱間圧延処理温度で中間寸法に熱間圧延できる。そ
の後、冷間圧延により最終寸法とする従来技術に反する
371.1〜537.8℃(700〜1000下)の高
温で最終寸法に圧延される。
それ故、本発明の実施による電気機器−のための鉄−ケ
イ素薄板の製造において、従来の完成された寸法に圧延
を許す一方、従来よりも高いケイ素含有量と改良された
鉄損値が得られる。
イ素薄板の製造において、従来の完成された寸法に圧延
を許す一方、従来よりも高いケイ素含有量と改良された
鉄損値が得られる。
本発明の方法による熱間アイソスタティック圧縮成形は
、普通オートクレーブと呼ぶガス圧容器でなされる。5
,000〜15.000palの範囲内の圧力が982
.2〜1260℃+1800〜2300下)の温度範囲
内で圧力と温度が一般に反比例して変化するようにかけ
られる。他の熱間圧縮
、普通オートクレーブと呼ぶガス圧容器でなされる。5
,000〜15.000palの範囲内の圧力が982
.2〜1260℃+1800〜2300下)の温度範囲
内で圧力と温度が一般に反比例して変化するようにかけ
られる。他の熱間圧縮
第1図は引張試験片の伸ひと破断状態を示す図、第2図
は麩心損値の比較値全示すグラフ図である。 代理人 弁理士 桑 原 英 明 図面の浄店−(内容に変更 871.1’C(+600’F) 982.2°C(1
8000F)SM−53M−5 6°し) +093..3oC(2o000F) 3M−5 第1頁の続き @発明者 ニドワード・ジエイ・ アメリカ合衆国、デ
ュリス 241、カウンテイ ブ アッパー セ ーグ、ヘイステイ 0発 明 者 カラトウール ニス・ アメリカ合衆国
、つ′イ・エル・ナラジム 146.カウンテイハン
ンローヴイル、メ @発明者トーマス リツツイ アメリカ合衆国、063
力ランティ ノープル ベリー ステイト オフ ペンシルヴアニア 15オブ アレゲ
ニイ、タウンシップ オ ント フレア、シティ オフ ビッツパンゲス ミル
ロード、1775 ステイト オフ ペンシルヴアニア 15オブ アレゲ
ニイ、ポ狛つ オフ モ イベリー ドライブ 131 ステイト オフ ペンシルヴアニア 16オブ パトラ
−、タウン オフ ゼリ ウエイ 522 (福々)手続ネ市正書 昭和59年10月25日 2、発明の名称 鉄−ケイ素合金粉末による合金部品の
製造方法 3、補正をする者 事件との関係 出願人 住所 アメリカ合衆国、ペンシルヴアニア 15230
、ピッツバーグ、パークウェイ ウェスト アンドルー
ト 60、ビーオーボックス 88名称 クルージプル
マテリアルス コーポレイション代表者 ジェームス
・ティ・デハ不イ 4、代理人 ■105 住所 東京都港区西新橋3丁目15番8号昭和59年9
月5日(同年9月250発送)7、補正の内容 (1)図面の簡単な説明の欄を次の如く訂正する。 「第1a図、第1b図および第1c図は各引張試験片の
伸びと破断状態を示す正面図、第2図は鉄心損値の比較
値を示すグラフ図である。」 (2)濃墨を用いて鮮明に描いた第1a図、第1b図お
よび第1c図を提出します。
は麩心損値の比較値全示すグラフ図である。 代理人 弁理士 桑 原 英 明 図面の浄店−(内容に変更 871.1’C(+600’F) 982.2°C(1
8000F)SM−53M−5 6°し) +093..3oC(2o000F) 3M−5 第1頁の続き @発明者 ニドワード・ジエイ・ アメリカ合衆国、デ
ュリス 241、カウンテイ ブ アッパー セ ーグ、ヘイステイ 0発 明 者 カラトウール ニス・ アメリカ合衆国
、つ′イ・エル・ナラジム 146.カウンテイハン
ンローヴイル、メ @発明者トーマス リツツイ アメリカ合衆国、063
力ランティ ノープル ベリー ステイト オフ ペンシルヴアニア 15オブ アレゲ
ニイ、タウンシップ オ ント フレア、シティ オフ ビッツパンゲス ミル
ロード、1775 ステイト オフ ペンシルヴアニア 15オブ アレゲ
ニイ、ポ狛つ オフ モ イベリー ドライブ 131 ステイト オフ ペンシルヴアニア 16オブ パトラ
−、タウン オフ ゼリ ウエイ 522 (福々)手続ネ市正書 昭和59年10月25日 2、発明の名称 鉄−ケイ素合金粉末による合金部品の
製造方法 3、補正をする者 事件との関係 出願人 住所 アメリカ合衆国、ペンシルヴアニア 15230
、ピッツバーグ、パークウェイ ウェスト アンドルー
ト 60、ビーオーボックス 88名称 クルージプル
マテリアルス コーポレイション代表者 ジェームス
・ティ・デハ不イ 4、代理人 ■105 住所 東京都港区西新橋3丁目15番8号昭和59年9
月5日(同年9月250発送)7、補正の内容 (1)図面の簡単な説明の欄を次の如く訂正する。 「第1a図、第1b図および第1c図は各引張試験片の
伸びと破断状態を示す正面図、第2図は鉄心損値の比較
値を示すグラフ図である。」 (2)濃墨を用いて鮮明に描いた第1a図、第1b図お
よび第1c図を提出します。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)改良された熱間加工性と電気的特性、特に固有抵
抗とを同時にあわせもつ鉄−ケイ素合金部品を暦造する
方法であって、該方法は、該部品をつくりうる鉄−クイ
素合金の溶融合金塊をつくる工程、該溶融合金塊を噴霧
して合金粉をつくる工程、該粉末を急冷固化する工程お
よび該粉末を熱間圧縮成形して実質的に十分高密度な部
品を成形する工程とからなることケ特徴とする鉄−ケ・
f先台金部品の製造方法。 (2) 該実質的に十分高密度の部品は、薄板に熱間圧
延成形されることを特徴とする特許請求の範囲m11記
載の方法。 (3)該合金粉は、毎秒約100〜100,000℃の
速度で冷却されることを特徴とする特許請求の範囲第2
項記載の方法。 (4) 該合金粉は、約800乃至50ミクロン以下の
寸法範囲内にあることt特徴とする特許請求の範囲第3
項記載の方法。 (5) 該鉄−ケイ素合金は、ケイ素含有量が5〜10
重量−の範囲内にあることを特徴とする特許請求の範囲
第4項記載の方法〇 (6)該鉄−ケイ素合金は、ニラグル4重量%まで含有
することを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の方法
。 (7)該鉄−ケイ素合金は、コバルト4重量%まで含有
することを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の方法
。 (8) 該鉄−ケイ素合金は、ニッケルを4重量%まで
含有することを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の
方法。 (9)該鉄−ケイ素合金は、チタニウムはう化物、マン
ガン硫化物およびチタニウム硫化物からなるグループよ
り選ばれた少くとも1つの結晶粒界束縛剤を含むことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 +101 該鉄−ケイ素合金は、1.5〜6重量%の範
囲内のアルミニウムを含有することを特徴とする特許請
求の範囲第5項記載の方法。 (Jl)変圧器鉄心の製造の使用に適する鉄−ケイ素合
金ラミネートを製造する方法であって、該方法は、ケイ
側合有飛°5〜10重量%の範囲内のラミネートを造シ
うる鉄−ケイ素合金の溶融合金塊を製造する工程、該溶
融合金を噴霧して合金粉末を形成する工程、毎秒約10
0〜100.000℃ の冷却速度で該粉末を冷却固化
する工程、実質的に十分高密度な部品を成形するために
該粉末を熱間圧縮成形する工程および該部品を圧延して
薄板に成形するために熱nJJ圧延する工程とからなる
ことを特徴とする鉄−ケ・f素白金ラミネートを製造す
る方法。 (12)該熱間圧縮成形は、熱間アイソスタティック圧
縮成形をもむことを特徴とする特許請求の範囲第11項
記載の方法。 (13ン該噴霧は、ガス噴霧を含むことを特徴とする特
許粕求の範囲第11項記載の方法。 (14) 該圧縮成形は、熱間アイソスタティック圧縮
成形を含むことを特徴とする特許請求の範囲第13項記
載の方法。 (15)該鉄−ケイ素合金は、ニッケル4重量%以下を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第14項記載の方
法。 (16ン該鉄−ケイ素合金は、コバルト・1重量%以下
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第14項記載の
方法。 (17)該鉄−ケイ素合金は、ニッケル4重量饅以下含
有することを特徴とする特許請求の範囲第16項記載の
方法。 (18J 該鉄−ケイ素合金は、チタニウムはう化物、
マンガン硫化物およびチタニウム硫化物のグループから
選ばれた少くとも1つの結晶粒界束縛剤を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第11項記載の方法。 (19)該鉄−ケイ素合金は、アルミニウム1.5〜6
重1%の範囲内で含有することを特徴とする特許請求の
範囲第11項記載の方法。 (20)該熱間圧延は、2つの熱間圧延操作からなり、
第1の圧延操作は第2の圧延操作より高い温度で行われ
ることを特徴とする特許請求の範囲第11項記載の方法
。 (21)該薄板は、厚ζ5.8〜0.228ミリ(0,
2〜0.009インナ)に熱間圧延されることを特徴と
する特許請求の範囲第20項記載の方法。 (22)該第1の熱間圧延操作は、871.1〜114
8.9−t + 1 s o □〜2】00°F)の範
囲内の温度で行われ、該第2の熱間圧延操作(′11.
371.i〜537.8℃[700〜1 (100T)
の範囲内の温度で行われることを特徴と−j゛る特許請
求の範囲第20項記載C載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US06/537,135 US4564401A (en) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | Method for producing iron-silicon alloy articles |
| US537135 | 1983-09-29 |
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|---|---|
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