JP2002275586A

JP2002275586A - 合金鋼

Info

Publication number: JP2002275586A
Application number: JP2001078117A
Authority: JP
Inventors: Seiki Chin; 晴祺陳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】振動止め効果および耐腐食効果を向上させた
合金を提供する。【解決手段】組成成分としてＣ（炭素）は０．０３ｗ
ｔ％未満、Ｓｉ（珪素）は０．２から０．６ｗｔ％、Ｍ
ｎ（マンガン）は０．１５ｗｔ％未満、Ｐ（リン）は
０．０３ｗｔ％未満、Ｓ（硫黄）は０．０３ｗｔ％未
満、Ｃｒ（クロム）は１０．５から１３．５ｗｔ％、Ｍ
ｏ（モリブデン）は０．８から１．４ｗｔ％、Ａｌ（ア
ルミニウム）は０．８から１．４ｗｔ％、Ｎｉ（ニッケ
ル）は０．８から１．４ｗｔ％、Ｎｂ（ニオブ）は０．
０２から０．１ｗｔ％、Ｎ（窒素）は０．０１ｗｔ％未
満、Ｃｕ（銅）は０．０３ｗｔ％未満、その他主な組成
成分としてＦｅ（鉄）が占め、合金鋼は所定数、真空製
錬され、所定時間かつ所定温度の焼ならし処理が施さ
れ、主な結晶組織がフェライト（Fｅｒｒｉｔｅ）にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は合金鋼に関し、特に
振動止め効果を有する合金鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】製造技術の向上に従って、高精密度製品
を製造する機械設備が非常に高い安定性を要求される。
製造工程中に、機械運転によって発生する振動を適切に
処理しなければ、工程が失敗になる可能性はある。そこ
で、製造設備のベースは振動止め効果を有する金属を採
用し、機械運転の振動を吸収している。従来の高精密度
設備の大部分はＳ２５Ｃの炭素鋼、純マグネシウムある
いはアルミニウムをベースにした振動吸収材料が採用さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｓ２５
Ｃ炭素鋼（Ｓ２５Ｃ炭素鋼の組成成分および主な機械特
性は表２と表３に示した）の減衰特性は期待値に到達せ
ず（Ｑ^-1＝０．５×１０ ^-2）で、良い減衰効果が望めな
い。また、Ｓ２５Ｃ炭素鋼の耐腐食効果は悪く、腐食さ
れ易い。純マグネシウムあるいはアルミニウムはより優
れた振動止め効果を提供可能であるが、強度が低く、か
つ溶接し難い。

【０００４】従来の振動止め効果を有する合金をヘッド
に採用したとき、以下の欠点が生じる。（イ）振動止め効果が低く、打球するときのボール制御
性が悪い。（ロ）耐腐食効果が低く腐食され易い。したがって本発
明の目的は、振動止め効果および耐腐食効果を向上させ
た合金鋼を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明の請求項に記載の合金鋼は、組成成分とし
て炭素（Ｃ）は０．０３ｗｔ％未満、珪素（Ｓｉ）は
０．２から０．６ｗｔ％、マンガン（Ｍｎ）は０．１５
ｗｔ％未満、リン（Ｐ）は０．０３ｗｔ％未満、硫黄
（Ｓ）は０．０３ｗｔ％未満、クロム（Ｃｒ）は１０．
５から１３．５ｗｔ％、モリブデン（Ｍｏ）は０．８か
ら１．４ｗｔ％、アルミニウム（Ａｌ）は０．８から
１．４ｗｔ％、ニッケル（Ｎｉ）は０．８から１．４ｗ
ｔ％、ニオブ（Ｎｂ）は０．０２から０．１ｗｔ％、窒
素（Ｎ）は０．０１ｗｔ％未満、銅（Ｃｕ）は０．０３
ｗｔ％未満、その他主な組成成分として鉄（Ｆｅ）が占
め、前記合金鋼は所定の回数、真空製錬され、所定時間
かつ所定温度の焼ならし処理が施され、主な結晶組織が
フェライト（Fｅｒｒｉｔｅ）になる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明による振動止め効果を有す
る合金の要求特性を適う合金鋼を完成するまでに、予め
各種の異なる元素成分および比例の実験合金を製作し、
かつ各種の機械特性をテストし、本発明の実施例による
合金鋼の製作の参考とした。製作された７種類の実験合
金（Ｆ１からＦ７）の組成および機械特性は表１に示
す。各試験合金は真空誘導電気炉のなかで真空製錬（Ｖ
ＩＭ）を行った。鍛造温度は９５０℃から１０５０℃
で、圧延温度は９５０℃から１０５０℃の間である。実
験合金の減衰値（Ｑ^-1）は音声頻度振法により試験され
ている。励電圧は１５Ｖであり、引っ張り試験は万能材
料試験機により行われた。結晶組織は光学顕微鏡を利用
して試験片を観察した。

【０００７】

【表１】

【０００８】表１の数値から、実験合金の組成元素の材
料特性に対する影響を下記にまとめた。（イ）合金の結晶組織から見ると、フェライト鉄＋パ
ーライト鉄の双晶組織に属するＦ５およびＦ６の減衰値
は低く（Ｑ^-1＝２．３とＱ^-1＝３．６）、その他のフェ
ライト鉄の単晶組織に属する合金の減衰値（Ｑ^-1＝５．
４とＱ^-1＝７．６）は双晶組織合金より２倍以上高くな
っている。このことより、フェライト鉄の単晶組織合金
はより高い振動止め効果を有するといえる。

【０００９】（ロ）一般的に言えば、クロム（Ｃｒ）
の添加は材料の耐食性を上げることができる。しかしな
がら、表１に示されるように、クロム（Ｃｒ）の含有率
が１０ｗｔ％を超えると合金の減衰値は大幅に上げる。
Ｆ１とＦ３を比較して言えることはクロム含有量が１２
ｗｔ％から１５ｗｔ％に上がると減衰値の大幅な増加は
認めることはできないが、著しい伸び率の降下が認めら
れる。Ｆ１とＦ６を比較すると、クロム含有量をほぼ１
０ｗｔ％まで降下させると第二相のパーライト鉄が形成
されるので合金の減衰値は大幅に降下する。したがっ
て、クロム含有量はほぼ１２ｗｔ％に控えることが最適
と言える。

【００１０】（ハ）炭素（Ｃ）の含有量は非常に低い
（例えばＦ２とＦ７）ときに、その減衰特性および他の
機械特性が全て良好になる。しかしながら、炭素含有量
を低くしすぎると冶金が困難になるため、０．０３ｗｔ
％以下に控えることが最適といえる。（ニ）ニッケル（Ｎｉ）の添加は材料の靭性を改善す
ることができるが、フェライト鉄＋パーライト鉄の双晶
組織を発生し易い。Ｆ５とＦ７を比較すると、より低い
Ｃ含有量の下でＮｉを添加して、初めて合金がフェライ
ト鉄の単晶組織を発生可能であるということが言える。

【００１１】（ホ）Ｆ３とＦ４を比較すると、アルミ
ニウム（Ａｌ）の添加により材料の減衰特性を上げるこ
とが可能となるが、アルミニウム（Ａｌ）添加量が高す
ぎるとフェライト鉄＋パーライト鉄の双晶組織が発生す
るので、Ａｌ含有量は１ｗｔ％に控える必要がある。（ヘ）ニオブ（Ｎｂ）を微量に添加すれば結晶粒子が
微細化するので、０．０４ｗｔ％の含有が望ましい。

【００１２】（ト）モリブデン（Ｍｏ）は主に結晶基
地を強化し強度および耐食性を上げるが、一般的に含有
量は１ｗｔ％に控えられている。（チ）珪素（Ｓｉ）の含有量は高すぎると、材料の脆性
が高くなるが、含有量が低すぎると、振動止め効果に影
響が出るので、珪素含有量は０．３５ｗｔ％に控えた方
がいい。

【００１３】上述の実験結果により、特殊な合金鋼が作
り出された。これをＦｅｋｒａｌと命名し、その構成成
分は表２に示すように、Ｃ炭素ｌは０．００１ｗｔ％以
下、（Ｓｉ）（珪素）は０．３８２１ｗｔ％、マンガン
（Ｍｎ）は０．０８０１ｗｔ％、リン（Ｐ）は０．０１
１９ｗｔ％、硫黄（Ｓ）は０．００４６ｗｔ％、クロム
（Ｃｒ）は１２．４５ｗｔ％、モリブデン（Ｍｏ）は
１．２１９ｗｔ％、アルミニウム（Ａｌ）は０．９４２
ｗｔ％、ニッケル（Ｎｉ）は１．１７８ｗｔ％、ニオブ
（Ｎｂ）は０．０４５ｗｔ％、窒素（Ｎ）は０．０１ｗ
ｔ％以下、銅（Ｃｕ）は０．０３ｗｔ％以下、その他の
部分をほぼ鉄（Ｆｅ）で占めている。

【００１４】

【表２】

【００１５】前記Ｆｅｋｒａｌ合金鋼の冶金プロセスは
所定数の真空製錬を経て、使用する前にまた９５０℃で
１時間の焼ならし処理を経ることにより主な結晶組織は
フェライト（Fｅｅｒｒｉｔｅ）になる。前記Ｆｅｋｒ
ａｌ合金鋼の主な機械特性は表３に示した。

【００１６】

【表３】

【００１７】表３には別にＳ２５Ｃ炭素鋼の材料特性を
比較対照として表示する。ＦｅｋｒａｌとＳ２５Ｃの対
照データによると、前記Ｆｅｋｒａｌ合金鋼の減衰値
（Ｑ^-1＝９．０×１０^-2）はＳ２５Ｃ（Ｑ^-1＝０．５×
１０^-2）の約１８倍となる。降伏強度、引張強度、伸び
率および収縮性について、Ｆｅｋｒａｌ合金鋼は全て著
しくＳ２５Ｃより優れている。

【００１８】Ｆｅｋｒａｌ合金鋼の減衰値はＳ２５Ｃよ
り高い。これは両者の結晶組織が異なることによる。Ｆ
ｅｋｒａｌ合金鋼の結晶組織はフェライト鉄である。材
料科学の理論によれば、フェライト鉄は軟質で組織を焼
ならし処理した後は均一になり、垂直方向の力ソースが
結晶粒界により吸収され水平方向に移転し易いので、材
料の振動止め特性を上げることが可能となる。Ｓ２５Ｃ
の主な結晶組織はフェライト鉄＋パーライト鉄であるの
で、フェライト鉄単相組織のＦｅｋｒａｌ合金鋼で提供
する振動止め特性より低くなる。

【００１９】次に、Ｆｅｋｒａｌ合金鋼とＳ２５Ｃとを
海水に浸してその腐食量（試料における毎平方メート
ル、毎時間の重量差、すなわちｇ／ｈｍ²）をテストし
た。実験結果は表４に示す通りである。

【００２０】

【表４】

【００２１】実験結果によって言えることは、Ｆｅｋｒ
ａｌ合金鋼は二日目の腐食量が高く（０．０２３１ｇ／
ｈｍ²）、その後に腐食量が低下し、２５日後、Ｆｅｋ
ｒａｌ合金鋼の腐食量は僅か０．０００３ｇ／ｈｍ²で
ある。対するＳ２５Ｃは腐食により重量の減少が見ら
れ、その腐食量は増加傾向にあり、１８日後には、その
腐食量がＦｅｋｒａｌ合金鋼の１００倍の０．０３ｇ／
ｈｍ²に達する。以上のことから、Ｆｅｋｒａｌ合金鋼
は耐食性に優れていることが解る。

【００２２】最後に、本発明により提供されるＦｅｋｒ
ａｌ合金鋼について補足説明したいのは、Ｆｅｋｒａｌ
合金鋼は本説明書に述べたように高精密度製造設備のベ
ースの振動吸収に限らず、その他、機械や品物の製造に
高振動止め効果のある材料を採用する必要がある場合、
にも使用可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明の実施により作製された振動止め
効果を有する合金は下記の長所を有する。（イ）Ｆｅｋｒａｌ合金鋼は単一のフェライト鉄結晶
組織により構成されている材料なので、他の双晶組織で
ある炭素鋼材料と比べてもっと高い振動止め効果（双晶
組織のＳ２５Ｃ炭素鋼材料と比べてＦｅｋｒａｌ合金鋼
の減衰値（Ｑ^-1）はＳ２５Ｃ炭素鋼材料のおよそ１８
倍）が提供される。したがって、実施例として本発明を
ヘッドに採用した場合、この実施例により提供されたヘ
ッドは高い振動吸収効果を提供して打球の安定性および
成功率を増加させ、打球のボール制御性も同時に向上す
ることが可能となる。

【００２４】（ロ）本発明の実施例によるＦｅｋｒａ
ｌ合金鋼はより良い振動止め効果を提供する他、同時に
より高い耐食性を有するので、製作過程において従来材
料（Ｓ２５Ｃ）の如く表面をメッキして耐食性を上げる
工程が不要である。したがって加工工程の減少が可能と
なり、かつ製作コストが低減される。

【００２５】（ハ）Ｆｅｋｒａｌ合金鋼は基本的にス
テンレス鋼であるので、溶接接合（はんだ付けあるいは
ろう付け）は全て従来の純マグネシウムあるいはアルミ
ニウムより簡単に行うことができ、溶接強度が高くて成
功率もより高くなる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動止め効果を有する合金鋼であって、前記合金の組成成分として炭素（Ｃ）は０．０３ｗｔ％
未満、珪素（Ｓｉ）は０．２から０．６ｗｔ％、マンガ
ン（Ｍｎ）は０．１５ｗｔ％未満、リン（Ｐ）は０．０
３ｗｔ％未満、硫黄（Ｓ）は０．０３ｗｔ％未満、クロ
ム（Ｃｒ）は１０．５から１３．５ｗｔ％、モリブデン
（Ｍｏ）は０．８から１．４ｗｔ％、アルミニウム（Ａ
ｌ）は０．８から１．４ｗｔ％、ニッケル（Ｎｉ）は
０．８から１．４ｗｔ％、ニオブ（Ｎｂ）は０．０２か
ら０．１ｗｔ％、窒素（Ｎ）は０．０１ｗｔ％未満、銅
（Ｃｕ）は０．０３ｗｔ％未満、その他鉄（Ｆｅ）およ
び不可避的不純物からなり、真空製錬され、所定時間かつ所定温度の焼ならし処理が
施され、主な結晶組織がフェライトに形成されることを
特徴とする合金鋼。
【請求項２】炭素含有量は、０．０１ｗｔ％未満であ
ることを特徴とする請求項１記載の合金鋼。
【請求項３】珪素含有量は、０．３５ｗｔ％前後であ
ることを特徴とする請求項１記載の合金鋼。
【請求項４】リン含有量は、０．０１ｗｔ％未満であ
ることを特徴とする請求項１記載の合金鋼。
【請求項５】硫黄含有量は、０．０１ｗｔ％未満であ
ることを特徴とする請求項１記載の合金鋼。
【請求項６】クロム含有量は、１２ｗｔ％前後である
ことを特徴とする請求項１記載の合金鋼。
【請求項７】モリブデン含有量は、１ｗｔ％前後であ
ることを特徴とする請求項１記載の合金鋼。
【請求項８】アルミニウム含有量は、１ｗｔ％前後で
あることを特徴とする請求項１記載の合金鋼。
【請求項９】ニッケル含有量は、１ｗｔ％前後である
ことを特徴とする請求項１記載の合金鋼。
【請求項１０】ニオブ含有量は、０．０４ｗｔ％前後
であることを特徴とする請求項１記載の合金鋼。
【請求項１１】前記焼ならし熱処理の温度は、９５０
℃から１０００℃であることを特徴とする請求項１記載
の合金鋼。
【請求項１２】前記焼ならし熱処理にかける時間は、
０．８時間から１．２時間であることを特徴とする請求
項１記載の合金鋼。