JP2015507697A5

JP2015507697A5 -

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Publication number: JP2015507697A5
Application number: JP2014549072A
Authority: JP
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2032-11-28

Description

本開示の一態様によれば、オーステナイト系合金の非限定的実施形態は、合金の総重量に基づく重量％が、最大０．２の炭素と、最大２０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１４．０〜２８．０のクロムと、１５．０〜３８．０のニッケルと、２．０〜９．０のモリブデンと、０．１〜３．０の銅と、０．０８〜０．９の窒素と、０．１〜５．０のタングステンと、０．５〜５．０のコバルトと、最大１．０のチタンと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、残部の鉄および不可避的不純物を含む。

本開示の追加的な一態様によれば、本開示によるオーステナイト系合金の非限定的実施形態は、合金の総重量に基づく重量％が、０．０５の炭素と、２．０〜８．０のマンガンと、０．１〜０．５のシリコンと、１９．０〜２５．０のクロムと、２０．０〜３５．０のニッケルと、３．０〜６．５のモリブデンと、０．５〜２．０の銅と、０．２〜０．５の窒素と、０．３〜２．５のタングステンと、１．０〜３．５のコバルトと、最大０．６のチタンと、ならびに組み合わせ重量％が０．３以下のコロンビウムとタンタルと、最大０．２のバナジウムと、最大０．１のアルミニウムと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、微量元素と、残部の鉄および不可避的不純物を含み、鋼は少なくとも４０のＰＲＥＮ_１６値と、少なくとも４５の臨界孔食温度と、７５０未満の沈殿価（ＣＰ）を避けるための感度係数とを含む。

種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従うオーステナイト系合金は、クロム、コバルト、銅、鉄、マンガン、モリブデン、ニッケル、炭素、窒素、およびタングステンを含み、基本的にそれらからなり、またはそれらからなり、必要ではないがアルミニウム、シリコン、チタン、ホウ素、リン、硫黄、ニオブ（すなわちコロンビウム）、タンタル、ルテニウム、バナジウム、およびジルコニウムのうちの１つを、微量元素かまたは不可避的不純物のどちらかとして含んでもよいがそれを必要としなくてもよい。

また、種々の実施形態によれば、本開示に従うオーステナイト系合金は、合金の総重量に基づく重量パーセントが、最大０．２の炭素、最大２０のマンガン、０．１〜１．０のシリコン、１４．０〜２８．０のクロム、１５．０〜３８．０のニッケル、２．０〜９．０のモリブデン、０．１〜３．０の銅、０．０８〜０．９の窒素、０．１〜５．０のタングステン、０．５〜５．０のコバルト、最大１．０のチタン、最大０．０５のホウ素、最大０．０５のリン、最大０．０５の硫黄、鉄および不可避的不純物を含むことができ、基本的にそれらからなることができ、またはそれらからなることができる。

加えて、種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従うオーステナイト系合金は、合金の総重量に基づく重量パーセントが、最大０．０５の炭素、１．０〜９．０のマンガン、０．１〜１．０のシリコン、１８．０〜２６．０のクロム、１９．０〜３７．０のニッケル、３．０〜７．０のモリブデン、０．４〜２．５の銅、０．１〜０．５５の窒素、０．２〜３．０のタングステン、０．８〜３．５のコバルト、最大０．６のチタン、組み合わせ重量％が０．３以下のコロンビウムおよびタンタル、最大０．２のバナジウム、最大０．１のアルミニウム、最大０．０５のホウ素、最大０．０５のリン、最大０．０５の硫黄、鉄および不可避的不純物を含むことができ、基本的にそれらからなることができ、またはそれらからなることができる。

また、種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従うオーステナイト系合金は、合金の総重量に基づく重量パーセントが、最大０．０５の炭素、２．０〜８．０のマンガン、０．１〜０．５のシリコン、１９．０〜２５．０のクロム、２０．０〜３５．０のニッケル、３．０〜６．５のモリブデン、０．５〜２．０の銅、０．２〜０．５の窒素、０．３〜２．５のタングステン、１．０〜３．５のコバルト、最大０．６のチタン、ならびに組み合わせ重量％が０．３以下のコロンビウムとタンタル、最大０．２のバナジウム、最大０．１のアルミニウム、最大０．０５のホウ素、最大０．０５のリン、最大０．０５の硫黄、鉄および不可避的不純物を含むことができ、基本的にそれらからなることができ、またはそれらからなることができる。

種々の非限定的な実施形態によれば、本開示に従う合金の残りは、鉄および不可避的不純物を含むことができる。種々の実施形態において、合金は、最大６０、最大５０、２０〜６０、２０〜５０、２０〜４５、３５〜４５、３０〜５０、４０〜６０、４０〜５０、４０〜４５、５０〜６０のうちのいずれかの重量％の範囲の鉄を含むことができる。

種々の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金は、最大５．０、最大１．０、最大０．５、最大０．１、０．１〜５．０、０．１〜１．０、０．１〜０．５のうちのいずれかの重量％の範囲の不可避的不純物の総濃度を含み得る。本願において概して使用される「不可避的不純物」という用語は、ビスマス、カルシウム、セリウム、ランタン、鉛、酸素、リン、ルテニウム、銀、セレン、硫黄、テルル、錫、およびジルコニウムのうちの１つ以上を指し、これらは合金の中に微量濃度存在する場合があり、種々の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金の中の個々の不可避的不純物は、ビスマス０．０００５、カルシウム０．１、セリウム０．１、ランタン０．１、鉛０．００１、錫０．０１、酸素０．０１、ルテニウム０．５、銀０．０００５、セレン０．０００５、テルル０．０００５の最高重量％を超えない。種々の非限定的な実施形態において、合金の中に存在するあらゆるセリウムおよび／またはランタンおよびカルシウムの組み合わせ重量％は、最大０．１であり得る。種々の非限定的な実施形態において、合金の中に存在するあらゆるセリウムおよび／またはランタンの組み合わせ重量％は、最大０．１であり得る。本願に記載の合金の中に不可避的不純物として存在し得る他の元素は、当業者には明白であろう。種々の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金は、最大１０．０、最大５．０、最大１．０、最大０．５、最大０．１、０．１〜１０．０、０．１〜５．０、０．１〜１．０、０．１〜０．５の重量％の範囲の微量元素および不可避的不純物の総濃度を含み得る。

本願に記載の合金は、種々の製品に加工されるかまたは含まれ得る。かかる製品は、例であって限定することなく、合金の重量に基づく重量％で、最大０．２の炭素と、最大２０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１４．０〜２８．０のクロムと、１５．０〜３８．０のニッケルと、２．０〜９．０のモリブデンと、０．１〜３．０の銅と、０．０８〜０．９の窒素と、０．１〜５．０のタングステンと、０．５〜５．０のコバルトと、最大１．０のチタンと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄および不可避的不純物を含むか、基本的にそれらからなるか、またはそれらからなる、本開示によるオーステナイト系合金を含み得る。本開示に従う合金を含み得る製品は、例えば、化学産業での使用のための部品および構成要素、石油化学産業、鉱山業、石油産業、ガス産業、製紙産業、食品加工産業、製薬産業、および／または給水産業から選択され得る。本開示に従う合金を含み得る製品の非制限的な例は、化学物質、ガス、原油、海水、水道水、および／または腐食性流体（例えば、アルカリ性化合物、酸性塩化物溶液、酸性硫化物溶液、および／または過酸化物）、フィルタワッシャ、バット、およびパルプ漂白工場の圧搾ロール、原子力発電所および発電所の排煙スクラバー環境のための水道配管システム、海底石油・ガスプラットフォームのための処理システムのための構成要素、管、バルブ、ハンガー、ランディングニップル、ツールジョイント、およびパッカを含むガス井構成要素、タービンエンジン構成要素、脱塩構成要素およびポンプ、トールオイル脱塩カラムおよびパッキン、例えば、変圧器ケース、バルブ、軸材、フランジ、リアクタ、コレクタ、分離器、などの海洋環境のための製品、交換器、ポンプ、コンプレッサ、留め具、フレキシブルコネクタ、ふいご、煙突ライナ、煙道ライナ、および例えば、スタビライザ、回転可動掘削構成要素、ドリルカラー、一体羽根スタビライザ、スタビライザ心棒、掘削および測定チューブ、メジャメントホワイルドリリング（ＭＷＤ：ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ−ｗｈｉｌｅ−ｄｒｉｌｌｉｎｇ）ハウジング、掘削中検層（ＬＷＤ：ｌｏｇｇｉｎｇ−ｗｈｉｌｅ−ｄｒｉｌｌｉｎｇ）ハウジング、非磁性ドリルカラー、非磁性ドリルパイプ、一体羽根非磁性スタビライザ、非磁性フレックスカラー、および圧縮サービスドリルパイプなどの、ある特定のドリルストリング構成要素のための使用が意図される、パイプ、板、プレート、棒、ロッド、鍛造、タンク、パイプライン構成要素、配管、コンデンサ、および熱交換器を含む。

本開示に従う合金は、本開示に記載の合金の組成を検討すれば当業者に知られている技術によって作成され得る。例えば、本開示に従うオーステナイト系合金を生成する方法は、本開示に記載の任意の組成を有するオーステナイト系合金を提供し、および該合金を歪み硬化させることを概して含み得る。種々の非限定的な実施形態において、オーステナイト系合金は、重量％で、最大０．２の炭素と、最大２０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１４．０〜２８．０のクロムと、１５．０〜３８．０のニッケルと、２．０〜９．０のモリブデンと、０．１〜３．０の銅と、０．０８〜０．９の窒素と、０．１〜５．０のタングステンと、０．５〜５．０のコバルトと、最大１．０のチタンと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄および不可避的不純物を含むか、基本的にそれらからなるか、またはそれらからなる。かかる方法の種々の非限定的な実施形態において、合金を歪み硬化させることは、合金の圧延、鍛造、穿孔、押出、ショットブラスティング、ピーニング、および／または曲げのうちの１つ以上を用いて合金を変形させることにより、従来の手法で実施され得る。種々の非限定的な実施形態において、歪み硬化は、合金を冷間加工することを含み得る。

合金を作るのに融解冶金法を用いても粉末冶金法を用いても、合金を生成するために用いられた原料（例えば、純元素の出発原料、マスター合金、半精製材料、および／またはスクラップを含み得る）は、所望の量および比率で従来の手法で組み合わされ、および選択された溶解装置の中へと導入されてもよい。供給原料の妥当な選択を通して、微量元素および／または不可避的不純物は容認できるレベルに留まり、最終の合金において所望の機械的または他の性質が得られる。溶解物を形成するためのそれぞれの原材料の選択および追加の手法は、これらの追加が完成形態の合金の性質に及ぼす影響のため、慎重に制御されるべきである。また、当技術分野で知られている精製技術は、合金の中の好ましくない元素および／または包有物（inclusion）の存在を低減または排除するために適用され得る。溶解されると、材料は従来の融解および処理技術を介して、概して均質の形態に固められ得る。

とある非限定的な実施形態において、本開示に従う合金は、室温で、少なくとも１１０ｋｓｉ（７５８．４ＭＰａ）の極限引張強度、少なくとも５０ｋｓｉ（３４４．７ＭＰａ）の降伏強度、および／または少なくとも１５％の伸長率を提示する。種々の他の非限定的な実施形態において、本開示に従う合金は、焼鈍状態で、室温で、９０ｋｓｉ〜１５０ｋｓｉ（６２０．５ＭＰａ〜１０３４．２ＭＰａ）の範囲の極限引張強度、５０ｋｓｉ〜１２０ｋｓｉ（３４４．７ＭＰａ〜８２７．４ＭＰａ）の範囲の降伏強度、および／または２０％〜６５％の範囲の伸長率を提示する。種々の非限定的な実施形態において、合金を歪み硬化した後、合金は、少なくとも１５５ｋｓｉ（１０６８．７ＭＰａ）の極限引張強度、少なくとも１００ｋｓｉ（６８９．５ＭＰａ）の降伏強度、および／または少なくとも１５％の伸長率を提示する。とある他の非限定的な実施形態において、合金を歪み硬化した後、合金は、１００ｋｓｉ〜２４０ｋｓｉ（６８９．５ＭＰａ〜１６５４．７ＭＰａ）の範囲の極限引張強度、１１０ｋｓｉ〜２２０ｋｓｉ（７５８．４ＭＰａ〜１５１６．８ＭＰａ）の範囲の降伏強度、および／または１５％から３０％の範囲の伸長率を提示する。他の非限定的な実施形態において、本開示に従って合金を歪み硬化した後、合金は、最大２５０ｋｓｉ（１７２３．７ＭＰａ）の降伏強度、および／または最大３００ｋｓｉ（２０６８．４ＭＰａ）の極限引張強度を提示する。

本明細書は、種々の非限定的および非網羅的実施形態を参照して記述された。しかしながら、さまざまな置換、変形、または開示された実施形態（またはその一部分）の任意の組み合わせが、本明細書の範囲内でなされ得るということは、当業者によって認識されるであろう。ゆえに、本明細書が本願に明示的に記載されない追加の実施形態を支持することが企図されおよび理解される。かかる実施形態は、例えば、本明細書内に記載された種々の非限定的実施形態の開示されたステップ、構成要素、元素、特徴、態様、特性、限定、および同様のものを結合、変形、または再編することによって得られることができる。そのように、出願人は、本明細書にさまざまに記載された特徴を加えるために、審査中に特許請求の範囲を修正する権利を保有し、かかる修正は３５合衆国法典§１１２の第１項および３５合衆国法典§１３２（ａ）の要件に適合する。
本発明は、以下の態様を含む。
[態様１]
重量％で、最大０．２の炭素と、最大２０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１４．０〜２８．０のクロムと、１５．０〜３８．０のニッケルと、２．０〜９．０のモリブデンと、０．１〜３．０の銅と、０．０８〜０．９の窒素と、０．１〜５．０のタングステンと、０．５〜５．０のコバルトと、最大１．０のチタンと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄と、不可避的不純物とを含む、オーステナイト系合金。
[態様２]
コロンビウムとタンタルとのうちの少なくとも１種をさらに含み、ここで、最大０．３の組み合わせ重量％のコロンビウムとタンタルとを含む、態様１に記載の合金。
[態様３]
最大０．２重量％のバナジウムをさらに含む、態様１に記載の合金。
[態様４]
最大０．１重量％のアルミニウムをさらに含む、態様１に記載の合金。
[態様５]
セリウムとランタンとのうちの少なくとも１種をさらに含み、ここで、０．１以下の組み合わせ重量％のセリウムとランタンとを含む、態様１に記載の合金。
[態様６]
最大０．５重量％のルテニウムをさらに含む、態様１に記載の合金。
[態様７]
最大０．６重量％のジルコニウムをさらに含む、態様１に記載の合金。
[態様８]
前記鉄が最大６０重量％である、態様１に記載の合金。
[態様９]
重量％に基づき２：１〜４：１のコバルト／タングステン比を含む、態様１に記載の合金。
[態様１０]
４０より大きいＰＲＥＮ _１６値を有する、態様１に記載の合金。
[態様１１]
４０〜６０のＰＲＥＮ _１６値を有する、態様１に記載の合金。
[態様１２]
前記合金が非磁性である、態様１に記載の合金。
[態様１３]
１．０１未満の透磁率値を有する、態様１に記載の合金。
[態様１４]
少なくとも１１０ｋｓｉの極限引張強度、少なくとも５０ｋｓｉの降伏強度、および少なくとも１５％の伸長率を有する、態様１に記載の合金。
[態様１５]
９０ｋｓｉ〜１５０ｋｓｉの範囲の極限引張強度、５０ｋｓｉ〜１２０ｋｓｉの範囲の降伏強度、および２０％〜６５％の範囲の伸長率を有する、態様１に記載の合金。
[態様１６]
１００ｋｓｉ〜２４０ｋｓｉの範囲の極限引張強、１１０ｋｓｉ〜２２０ｋｓｉの範囲の降伏強度、および１５％〜３０％の範囲の伸長率を有する、態様１に記載の合金。
[態様１７]
少なくとも４５℃の臨界孔食温度を有する、態様１に記載の合金。
[態様１８]
合金の総重量に基づく重量％で、最大０．０５の炭素と、１．０〜９．０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１８．０〜２６．０のクロムと、１９．０〜３７．０のニッケルと、３．０〜７．０のモリブデンと、０．４〜２．５の銅と、０．１〜０．５５の窒素と、０．２〜３．０のタングステンと、０．８〜３．５のコバルトと、最大０．６のチタンと、組み合わせ重量％で、０．３以下のコロンビウムとタンタルと、最大０．２のバナジウムと、最大０．１のアルミニウムと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄と、不可避的不純物とを含む、態様１に記載の合金。
[態様１９]
２．０〜８．０重量％のマンガンを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２０]
１９．０〜２５．０重量％のクロムを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２１]
２０．０〜３５．０重量％のニッケルを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２２]
３．０〜６．５重量％のモリブデンを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２３]
０．５〜２．０重量％の銅を含む、態様１８に記載の合金。
[態様２４]
０．３〜２．５重量％のタングステンを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２５]
１．０〜３．５重量％のコバルトを含む、態様１８に記載の合金。
[態様２６]
０．２〜０．５重量％の窒素を含む、態様１８に記載の合金。
[態様２７]
２０〜５０重量％の鉄を含む、態様１８に記載の合金。
[態様２８]
合金の総重量に基づく重量％で、最大０．０５の炭素と、２．０〜８．０のマンガンと、０．１〜０．５のシリコンと、１９．０〜２５．０のクロムと、２０．０〜３５．０のニッケルと、３．０〜６．５のモリブデンと、０．５〜２．０の銅と、０．２〜０．５の窒素と、０．３〜２．５のタングステンと、１．０〜３．５のコバルトと、最大０．６のチタンと、ならびに組み合わせ重量％で、０．３以下のコロンビウムとタンタルと、最大０．２のバナジウムと、最大０．１のアルミニウムと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、鉄と、微量元素と、不可避的不純物とを含む、態様１に記載の合金。
[態様２９]
前記マンガンが２．０〜６．０重量％である、態様２８に記載の合金。
[態様３０]
前記クロムが２０．０〜２２．０重量％である、態様２８に記載の合金。
[態様３１]
前記モリブデンが６．０〜６．５重量％である、態様２８に記載の合金。
[態様３２]
前記鉄が４０〜４５重量％である、態様２８に記載の合金。

Claims

重量％で、最大０．２の炭素と、最大２０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１４．０〜２８．０のクロムと、１５．０〜３８．０のニッケルと、５．５〜９．０のモリブデンと、０．１〜３．０の銅と、０．０８〜０．９の窒素と、０．１〜５．０のタングステンと、０．５〜５．０のコバルトと、最大１．０のチタンと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、残部の鉄および不可避的不純物を含む、オーステナイト系合金。
コロンビウムとタンタルとのうちの少なくとも１種をさらに含み、ここで、最大０．３の組み合わせ重量％のコロンビウムとタンタルとを含む、請求項１に記載の合金。
最大０．２重量％のバナジウムをさらに含む、請求項１に記載の合金。
最大０．１重量％のアルミニウムをさらに含む、請求項１に記載の合金。
最大０．０１重量％のジルコニウムをさらに含む、請求項１に記載の合金。
前記鉄が最大６０重量％である、請求項１に記載の合金。
重量％に基づき２：１〜４：１のコバルト／タングステン比を含む、請求項１に記載の合金。
４０より大きいＰＲＥＮ_１６値を有する、請求項１に記載の合金。
４０〜６０のＰＲＥＮ_１６値を有する、請求項１に記載の合金。
前記合金が非磁性である、請求項１に記載の合金。
１．０１未満の透磁率値を有する、請求項１に記載の合金。
少なくとも７５８．４ＭＰａ（１１０ｋｓｉ）の極限引張強度、少なくとも３４４．７ＭＰａ（５０ｋｓｉ）の降伏強度、および少なくとも１５％の伸長率を有する、請求項１に記載の合金。
６２０．５ＭＰａ（９０ｋｓｉ）〜１０３４．２ＭＰａ（１５０ｋｓｉ）の範囲の極限引張強度、３４４．７ＭＰａ（５０ｋｓｉ）〜８２７．４（１２０ｋｓｉ）の範囲の降伏強度、および２０％〜６５％の範囲の伸長率を有する、請求項１に記載の合金。
６８９．５ＭＰａ（１００ｋｓｉ）〜１６５４．７ＭＰａ（２４０ｋｓｉ）の範囲の極限引張強、７５８．４ＭＰａ（１１０ｋｓｉ）〜１５１６．８ＭＰａ（２２０ｋｓｉ）の範囲の降伏強度、および１５％〜３０％の範囲の伸長率を有する、請求項１に記載の合金。
最大８００の沈殿価（ＣＰ）を有する、請求項１に記載の合金。
合金の総重量に基づく重量％で、最大０．０５の炭素と、１．０〜９．０のマンガンと、０．１〜１．０のシリコンと、１８．０〜２６．０のクロムと、１９．０〜３７．０のニッケルと、３．０〜７．０のモリブデンと、０．４〜２．５の銅と、０．１〜０．５５の窒素と、０．２〜３．０のタングステンと、０．８〜３．５のコバルトと、最大０．６のチタンと、組み合わせ重量％で、０．３以下のコロンビウムとタンタルと、最大０．２のバナジウムと、最大０．１のアルミニウムと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、残部の鉄および不可避的不純物を含む、オーステナイト系合金。
２．０〜８．０重量％のマンガンを含む、請求項１６に記載の合金。
１９．０〜２５．０重量％のクロムを含む、請求項１６に記載の合金。
２０．０〜３５．０重量％のニッケルを含む、請求項１６に記載の合金。
３．０〜６．５重量％のモリブデンを含む、請求項１６に記載の合金。
０．５〜２．０重量％の銅を含む、請求項１６に記載の合金。
０．３〜２．５重量％のタングステンを含む、請求項１６に記載の合金。
１．０〜３．５重量％のコバルトを含む、請求項１６に記載の合金。
０．２〜０．５重量％の窒素を含む、請求項１６に記載の合金。
２０〜５０重量％の鉄を含む、請求項１６に記載の合金。
合金の総重量に基づく重量％で、最大０．０５の炭素と、２．０〜８．０のマンガンと、０．１〜０．５のシリコンと、１９．０〜２５．０のクロムと、２０．０〜３５．０のニッケルと、３．０〜６．５のモリブデンと、０．５〜２．０の銅と、０．２〜０．５の窒素と、０．３〜２．５のタングステンと、１．０〜３．５のコバルトと、最大０．６のチタンと、ならびに組み合わせ重量％で、０．３以下のコロンビウムとタンタルと、最大０．２のバナジウムと、最大０．１のアルミニウムと、最大０．０５のホウ素と、最大０．０５のリンと、最大０．０５の硫黄と、最大０．０１のジルコニウムと、残部の鉄および不可避的不純物を含む、オーステナイト系合金。
前記マンガンが２．０〜６．０重量％である、請求項２６に記載の合金。
前記クロムが２０．０〜２２．０重量％である、請求項２６に記載の合金。
前記モリブデンが６．０〜６．５重量％である、請求項２６に記載の合金。
前記鉄が４０〜４５重量％である、請求項２６に記載の合金。