JP2017172045A - 低熱膨張合金 - Google Patents
低熱膨張合金 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017172045A JP2017172045A JP2017050886A JP2017050886A JP2017172045A JP 2017172045 A JP2017172045 A JP 2017172045A JP 2017050886 A JP2017050886 A JP 2017050886A JP 2017050886 A JP2017050886 A JP 2017050886A JP 2017172045 A JP2017172045 A JP 2017172045A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- content
- thermal expansion
- low thermal
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 143
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 142
- INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 1-(chloromethyl)-4-[4-(chloromethyl)phenyl]benzene Chemical compound C1=CC(CCl)=CC=C1C1=CC=C(CCl)C=C1 INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 53
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000009205 Tinnitus Diseases 0.000 description 1
- AWGIHSAEJQQDEZ-UHFFFAOYSA-N [V].[Re].[C] Chemical compound [V].[Re].[C] AWGIHSAEJQQDEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- YLRAQZINGDSCCK-UHFFFAOYSA-M methanol;tetramethylazanium;chloride Chemical compound [Cl-].OC.C[N+](C)(C)C YLRAQZINGDSCCK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000009774 resonance method Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
F1=(4−(V−50.94/12.01×C+Cr))×0.004375 (1)
30.0≦Ni+Co≦40.0 (2)
8.5≦バナジウム炭化物の体積分率(%)+1.8×(V−50.94/12.01×C+Cr) (3)
ここで、式(1)〜式(3)の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
30.0≦Ni+Co≦40.0 (2)
式(2)の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
8.5≦バナジウム炭化物の体積分率(%)+1.8×(V−50.94/12.01×C+Cr) (3)
式(3)の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
F1=(4−(V−50.94/12.01×C+Cr))×0.004375 (1)
ここで、式(1)の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
F1=(4−(V−50.94/12.01×C+Cr))×0.004375 (1)
30.0≦Ni+Co≦40.0 (2)
8.5≦バナジウム炭化物の体積分率(%)+1.8×(V−50.94/12.01×C+Cr) (3)
ここで、式(1)〜式(3)の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
本実施形態の低熱膨張合金は、次の化学組成を有する。化学組成について「%」は、特に断りが無い限り質量%を意味する。
炭素(C)は、バナジウム(V)と結合してバナジウム炭化物を形成する。バナジウム炭化物のヤング率は高い。さらに、バナジウム炭化物の熱膨張係数は低く、オーステナイトの半分程度である。したがって、バナジウム炭化物は、合金の熱膨張率の上昇を抑えつつ、ヤング率を高める。C含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、C含有量が高すぎれば、Cが母相であるオーステナイト相中に固溶する。Cが母相に固溶すれば、熱膨張係数が増大する。したがって、C含有量は0.6〜1.8%である。C含有量の下限は、好ましくは0.7%であり、より好ましくは0.75%であり、さらに好ましくは0.8%である。C含有量の上限は、好ましくは1.5%であり、より好ましくは1.4%であり、さらに好ましくは1.3%である。
マンガン(Mn)は不純物である硫黄(S)と結合し、合金の熱間加工性を改善する。Mn含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Mn含有量が高すぎれば、合金の自発体積磁歪が減少する。その結果、合金の熱膨張係数が高まる。したがって、Mn含有量は0.05〜2.0%である。Mn含有量の下限は、好ましくは0.05%よりも高く、より好ましくは0.08%であり、さらに好ましくは0.15%である。Mn含有量の上限は、好ましくは2.0%未満であり、より好ましくは1.0%である。
バナジウム(V)は炭素(C)と結合してバナジウム炭化物として合金中に晶出する。これにより、合金の熱膨張係数の増加を抑えつつ、合金のヤング率を高めることができる。また、Vが合金中に固溶することによっても、合金のヤング率が高まる。V含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、V含有量が高すぎれば、Vが母相に過剰に固溶して、合金の熱膨張係数が増大する。V含有量が高すぎればさらに、バナジウム炭化物が粗大化し、合金の熱間加工性が低下する。したがって、V含有量は2.4〜10.0%である。V含有量の下限は、好ましくは2.8%であり、より好ましくは3.0%であり、さらに好ましくは3.2%である。V含有量の上限は、好ましくは10.0%未満であり、より好ましくは8.0%であり、さらに好ましくは6.0%である。
F1=(4−(V−50.94/12.01×C+Cr))×0.004375 (1)
式(1)の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
ボロン(B)は合金中に固溶して合金の熱間加工性を向上する。B含有量が低すぎれば、この効果が得られない。B含有量が0.0020%以上であれば、上記効果が得られる。
ニッケル(Ni)は、合金の自発体積磁歪を高め、その結果、合金の熱膨張係数を下げる。Ni含有量が低すぎれば、この効果が得られない。一方、Ni含有量が高すぎれば、合金の熱膨張係数がかえって増大する。したがって、Ni含有量は30.0〜40.0%である。Ni含有量の下限は、好ましくは30.0%よりも高く、より好ましくは32.0%であり、さらに好ましくは33.0%である。Ni含有量の上限は、好ましくは40.0%未満であり、より好ましくは38.0%であり、さらに好ましくは35.0%である。
シリコン(Si)は合金を脱酸する。しかしながら、Si含有量が高すぎれば、合金の自発体積磁歪が減少し、合金の熱膨張係数が高まる。したがって、Si含有量は0.5%以下である。Si含有量の好ましい下限は0.01%である。Si含有量の好ましい上限は0.3%であり、より好ましくは0.2%である。
アルミニウム(Al)は合金を脱酸する。しかしながら、Al含有量が高すぎれば、合金の自発体積磁歪が減少する。その結果、合金の熱膨張係数が高まる。したがって、Al含有量は0.1%以下である。Al含有量の下限は、好ましくは0.01%であり、より好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.03%である。Al含有量の上限は、好ましくは0.1%未満であり、より好ましくは0.05%である。本実施形態において、Al含有量とは、全Alの含有量である。
コバルト(Co)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有された場合、Coは合金の熱膨張係数を低下する。しかしながら、Co含有量が高すぎれば、熱膨張係数がかえって増大する。したがって、Co含有量は0〜10.0%である。Co含有量の下限は、好ましくは0.1%であり、より好ましくは2.0%であり、さらに好ましくは4.0%である。Co含有量の上限は、好ましくは10.0%未満であり、より好ましくは8.0%であり、さらに好ましくは6.0%である。
クロム(Cr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。含有された場合、Crは合金中に固溶して、合金のヤング率を高める。しかしながら、Crの含有量が高すぎれば、過剰に多く固溶したCrにより熱膨張係数が増大する。したがって、Cr含有量は0〜3.0%である。Cr含有量の下限は、好ましくは1.0%であり、より好ましくは1.5%である。Cr含有量の上限は、好ましくは2.5%であり、より好ましくは2.0%である。
上記化学組成はさらに、式(2)を満たす。
30.0≦Ni+Co≦40.0 (2)
式(2)の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
上記化学組成及びバナジウム炭化物の体積分率は、式(3)を満たす。
8.5≦バナジウム炭化物の体積分率(%)+1.8×(V−50.94/12.01×C+Cr) (3)
ここで、式(3)の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。
上述の低熱膨張合金の製造方法の一例は次のとおりである。上記化学組成を有する溶鋼を製造する。溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造する。製造されたインゴットに対して、熱間加工を実施して合金を製造する。熱間加工はたとえば、熱間鍛造である。熱間鍛造温度はたとえば、850〜1150℃である。溶解された合金を鋳造してそのまま合金材としてもよい。熱間鍛造後又は鋳造後の合金に対して、溶体化処理等の熱処理を実施してもよい。熱処理を施しても、バナジウム炭化物の体積分率はほとんど変化しない。本実施形態の低熱膨張合金では、炭素(C)は炭化物として晶出する。
上記板材から長さ50mm、幅10mm、厚さ10mmの試験片を作製した。上述の方法により、バナジウム炭化物の体積分率(%)を測定した。結果を表2に示す。
上記板材から直径3mm、長さ15mmの試験片を作製した。試験片を用いて、熱膨張係数を求めた。具体的には、水平示差検出方式の測定装置を用いて、5℃/minの速度で昇温し、30〜100℃の平均熱膨張係数を求めた。結果を表2に示す。
上記板材から長さ60mm、幅10mm、厚さ1.5mmの試験片を作製した。試験片を用いてヤング率を求めた。具体的には、横共振法の測定装置を用いて、ヤング率を求めた。結果を表2に示す。
インゴットから試験片を切り出し、試験片に対して、グリーブル試験機による定ひずみ速度熱間引張試験を実施した。具体的には、上記インゴットから、インゴットの柱状晶成長方向に対し、試験片の軸が垂直になるよう、平行部の直径が6mm、平行部の長さが65mmの引張試験片を採取した。真空下で、試験片を1100℃で3分間保持した後、1分間で1000℃まで冷却し、その温度で10/sのひずみ速度で引張って破断し、絞り値を求めた。結果を表2に示す。
表1及び表2を参照して、試験番号1〜試験番号8、試験番号24及び試験番号27〜試験番号30の合金の化学組成は適切であり、式(2)及び式(3)を満たした。そのため、これらの試験番号の合金の熱膨張係数は4×10-6/℃以下であり、ヤング率は160GPa以上であり、絞り値は50%以上であった。
Claims (3)
- 質量%で、
C:0.6〜1.8%、
Mn:0.05〜2.0%、
V:2.4〜10.0%、
B:0.0020%以上かつ式(1)で定義されるF1%以下、
Ni:30.0〜40.0%、
Si:0.5%以下及びAl:0.1%以下からなる群から選択される1種以上、
Co:0〜10.0%、及び、
Cr:0〜3.0%、
を含有し、残部はFe及び不純物からなり、式(2)を満たす化学組成を有し、
バナジウム炭化物の体積分率、炭素含有量、バナジウム含有量及びクロム含有量が式(3)を満たす、低熱膨張合金。
F1=(4−(V−50.94/12.01×C+Cr))×0.004375 (1)
30.0≦Ni+Co≦40.0 (2)
8.5≦バナジウム炭化物の体積分率(%)+1.8×(V−50.94/12.01×C+Cr) (3)
ここで、式(1)〜式(3)の元素記号には、対応する元素の含有量(質量%)が代入される。 - 請求項1に記載の低熱膨張合金であって、
前記化学組成は、Co:0.1〜10.0%を含有する、低熱膨張合金。 - 請求項1又は請求項2に記載の低熱膨張合金であって、
前記化学組成は、Cr:1.0〜3.0%を含有する、低熱膨張合金。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016057668 | 2016-03-22 | ||
JP2016057668 | 2016-03-22 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017172045A true JP2017172045A (ja) | 2017-09-28 |
JP6822238B2 JP6822238B2 (ja) | 2021-01-27 |
Family
ID=59970497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017050886A Active JP6822238B2 (ja) | 2016-03-22 | 2017-03-16 | 低熱膨張合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6822238B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019163536A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-26 | 日本製鉄株式会社 | 低熱膨張合金及びその製造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07228947A (ja) * | 1994-02-17 | 1995-08-29 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高強度低熱膨張合金 |
JP2002256395A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 捻回特性に優れた高強度低熱膨張合金およびその合金線 |
JP2003027188A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | シャド−マスク用インバ−合金とその製造法 |
JP2003328084A (ja) * | 2002-05-07 | 2003-11-19 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 加工性およびエッチング性に優れた高強度Fe−Ni合金およびその製造方法 |
-
2017
- 2017-03-16 JP JP2017050886A patent/JP6822238B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07228947A (ja) * | 1994-02-17 | 1995-08-29 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高強度低熱膨張合金 |
JP2002256395A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 捻回特性に優れた高強度低熱膨張合金およびその合金線 |
JP2003027188A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-29 | Sumitomo Metal Ind Ltd | シャド−マスク用インバ−合金とその製造法 |
JP2003328084A (ja) * | 2002-05-07 | 2003-11-19 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 加工性およびエッチング性に優れた高強度Fe−Ni合金およびその製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019163536A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-26 | 日本製鉄株式会社 | 低熱膨張合金及びその製造方法 |
JP7218605B2 (ja) | 2018-03-16 | 2023-02-07 | 日本製鉄株式会社 | 低熱膨張合金及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6822238B2 (ja) | 2021-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4431905B2 (ja) | オーステナイト系耐熱合金ならびにこの合金からなる耐熱耐圧部材とその製造方法 | |
JP6244979B2 (ja) | 低熱膨張合金 | |
JP6372348B2 (ja) | 低熱膨張合金 | |
US20190284666A1 (en) | NiCrFe Alloy | |
JP2010144216A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄 | |
EP3208354B1 (en) | Ni-based superalloy for hot forging | |
JP2016223000A (ja) | オーステナイト系耐熱鋳鋼 | |
JP6634912B2 (ja) | 低熱膨張合金 | |
JP2021031695A (ja) | 靱性に優れた熱間工具鋼 | |
JP2005179772A (ja) | 高クロムフェライト/マルテンサイト耐熱合金の製造方法 | |
JP6822238B2 (ja) | 低熱膨張合金 | |
JP2018188690A (ja) | 低熱膨張合金 | |
JP6690359B2 (ja) | オーステナイト系耐熱合金部材およびその製造方法 | |
JP6822237B2 (ja) | 低熱膨張合金 | |
JP6090905B2 (ja) | 高温延性と高温クリープ破断寿命に優れた球状黒鉛鋳鉄およびその製造方法 | |
JP2018165380A (ja) | 低熱膨張合金 | |
JP2018131654A (ja) | 優れた靱性および軟化抵抗性を有する熱間工具鋼 | |
JP2022143564A (ja) | 軟化抵抗性と焼入性に優れた熱間工具鋼 | |
JP6083014B2 (ja) | 高強度マトリックスハイス | |
JP2021080492A (ja) | 高温強度と靭性に優れた熱間工具鋼 | |
JP2004002963A (ja) | 耐熱鋼及びその製造方法 | |
JP4278060B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた球状バナジウム炭化物含有低熱膨張材料及びこの製造方法 | |
JP6504807B2 (ja) | 塑性加工用または鋳造用高ヤング率低熱膨張合金およびその製造方法 | |
JP7218605B2 (ja) | 低熱膨張合金及びその製造方法 | |
JP2018070900A (ja) | オーステナイト系耐熱鋳鋼 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200812 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200818 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201005 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201208 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201221 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6822238 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |