JP2784613B2 - 低熱膨張材料の製造方法 - Google Patents
低熱膨張材料の製造方法Info
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- JP2784613B2 JP2784613B2 JP3076769A JP7676991A JP2784613B2 JP 2784613 B2 JP2784613 B2 JP 2784613B2 JP 3076769 A JP3076769 A JP 3076769A JP 7676991 A JP7676991 A JP 7676991A JP 2784613 B2 JP2784613 B2 JP 2784613B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、熱膨張特性と機械的
特性を改善したＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系超不変鋼に係り、所
要組成の合金に、冷間加工を施しさらに所要の低温焼鈍
を施した極低熱膨張でかつ機械的強度を必要とする部材
に最適な低熱膨張材料の製造方法に関する。
特性を改善したＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系超不変鋼に係り、所
要組成の合金に、冷間加工を施しさらに所要の低温焼鈍
を施した極低熱膨張でかつ機械的強度を必要とする部材
に最適な低熱膨張材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】低熱膨張材料としては、不変鋼（Ｆｅ−
３６％Ｎｉ）、超不変鋼（Ｆｅ−３２％Ｎｉ−５％Ｃ
ｏ）、不銹不変鋼（Ｆｅ−５４％Ｃｏ−９．５％Ｃｒ）
が知られており、このうち極低熱膨張を必要とする用途
に、公称成分Ｆｅ−３２％Ｎｉ−５％Ｃｏの超不変鋼が
工業材料として使用されている。
３６％Ｎｉ）、超不変鋼（Ｆｅ−３２％Ｎｉ−５％Ｃ
ｏ）、不銹不変鋼（Ｆｅ−５４％Ｃｏ−９．５％Ｃｒ）
が知られており、このうち極低熱膨張を必要とする用途
に、公称成分Ｆｅ−３２％Ｎｉ−５％Ｃｏの超不変鋼が
工業材料として使用されている。
【０００３】かかる材料は高純度材料で製造された鋳塊
から切り出された１０００℃の熱処理後の試験片の測定
値で、０〜１００℃の平均熱膨張係数が１〜７×１０-7
／℃（金属の研究、１９３１ Ｖｏｌ．８ Ｎｏ．５）
である。
から切り出された１０００℃の熱処理後の試験片の測定
値で、０〜１００℃の平均熱膨張係数が１〜７×１０-7
／℃（金属の研究、１９３１ Ｖｏｌ．８ Ｎｏ．５）
である。
【０００４】しかし、工業的純度の材料を使用して工業
的生産手段で製造した超不変鋼にお いて一般に実用化さ
れている経年変化を防ぐための７５０℃以上の温度で高
温焼鈍した後の熱膨張特性は、０〜１００℃の平均熱膨
張係数が７〜１５×１０-7／℃、また後述する実施例の
とおり、０〜７０℃の平均熱膨張係数が７〜１４×１０
-7／℃である。また、上記の焼鈍状態の機械的性質はビ
ッカース硬度が１３０〜１４０であり、比較的軟らか
く、外力により変形し易い。
的生産手段で製造した超不変鋼にお いて一般に実用化さ
れている経年変化を防ぐための７５０℃以上の温度で高
温焼鈍した後の熱膨張特性は、０〜１００℃の平均熱膨
張係数が７〜１５×１０-7／℃、また後述する実施例の
とおり、０〜７０℃の平均熱膨張係数が７〜１４×１０
-7／℃である。また、上記の焼鈍状態の機械的性質はビ
ッカース硬度が１３０〜１４０であり、比較的軟らか
く、外力により変形し易い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】今日の産業の高度化に
ともない超不変鋼実用合金の平均熱膨張係数をさらに小
さくすることが必要となってきた。例えば、レーザーミ
ラー支持棒、電波関連等の精密機械及び精密計測機器な
どに使用される材料には、極低熱膨張でかつ硬度、伸び
などの機械的強度が必要とされている。
ともない超不変鋼実用合金の平均熱膨張係数をさらに小
さくすることが必要となってきた。例えば、レーザーミ
ラー支持棒、電波関連等の精密機械及び精密計測機器な
どに使用される材料には、極低熱膨張でかつ硬度、伸び
などの機械的強度が必要とされている。
【０００６】また、超不変鋼は、材料の熱膨張特性の経
年変化を防ぐ意味で一般に前記焼鈍状態で使用されてい
るが、外力に対して変形し易いという欠点があった。
年変化を防ぐ意味で一般に前記焼鈍状態で使用されてい
るが、外力に対して変形し易いという欠点があった。
【０００７】この発明は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系超不変鋼
の熱膨張特性と機械的特性を改善することを目的とし、
従来の如く高温焼鈍状態で使用する必要がなく、外力に
対して強い低熱膨張材料の製造方法の提供を目的として
いる。
の熱膨張特性と機械的特性を改善することを目的とし、
従来の如く高温焼鈍状態で使用する必要がなく、外力に
対して強い低熱膨張材料の製造方法の提供を目的として
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、Ｎｉ３０．
５〜３４．０ｗｔ％、Ｃｏ４．０〜７．０ｗｔ％、かつ
Ｎｉ＋Ｃｏ３６．０〜３９．０ｗｔ％、Ｍｎ０．８ｗｔ
％以下、Ｓｉ０．５ｗｔ％以下（但し、ＭｎとＳｉの合
計が１．０ｗｔ％未満）、残部実質的にＦｅからなる合
金材料に、断面減少率２０％以上の冷間加工を施し、そ
の後２００〜４５０℃で３０分〜５時間の熱処理を施
し、０〜７０℃の平均熱膨張係数が＋４〜−３×１０-7
／℃、ビッカース硬度が１６０〜２４０である材料を得
ることを特徴とする低熱膨張材料の製造方法である。
５〜３４．０ｗｔ％、Ｃｏ４．０〜７．０ｗｔ％、かつ
Ｎｉ＋Ｃｏ３６．０〜３９．０ｗｔ％、Ｍｎ０．８ｗｔ
％以下、Ｓｉ０．５ｗｔ％以下（但し、ＭｎとＳｉの合
計が１．０ｗｔ％未満）、残部実質的にＦｅからなる合
金材料に、断面減少率２０％以上の冷間加工を施し、そ
の後２００〜４５０℃で３０分〜５時間の熱処理を施
し、０〜７０℃の平均熱膨張係数が＋４〜−３×１０-7
／℃、ビッカース硬度が１６０〜２４０である材料を得
ることを特徴とする低熱膨張材料の製造方法である。
【０００９】
【作用】この発明は、所要組成の合金に、冷間加工を施
しさらに所要の低温焼鈍を施すことを特徴としている。
かかるこの発明の機構を超不変鋼の代表的成分である、
実施例の合金番号９の例で説明すると、冷間加工、焼鈍
を繰り返して製造した高温焼鈍状態の合金棒に、この発
明の冷間加工を加えさらに低温焼鈍を施すと、合金の熱
膨張曲線は図１に示すように変化し、７５０℃以上の通
常の焼鈍状態に比べ極めて小さい平均熱膨張係数を得る
ことができる。すなわち、０〜７０℃の平均熱膨張係数
は、冷間加工前の焼鈍状態では１１．０×１０-7／℃で
あるが、冷間加工が進むとともに小さくなり、−４．２
×１０-7／℃となる。
しさらに所要の低温焼鈍を施すことを特徴としている。
かかるこの発明の機構を超不変鋼の代表的成分である、
実施例の合金番号９の例で説明すると、冷間加工、焼鈍
を繰り返して製造した高温焼鈍状態の合金棒に、この発
明の冷間加工を加えさらに低温焼鈍を施すと、合金の熱
膨張曲線は図１に示すように変化し、７５０℃以上の通
常の焼鈍状態に比べ極めて小さい平均熱膨張係数を得る
ことができる。すなわち、０〜７０℃の平均熱膨張係数
は、冷間加工前の焼鈍状態では１１．０×１０-7／℃で
あるが、冷間加工が進むとともに小さくなり、−４．２
×１０-7／℃となる。
【００１０】冷間加工した合金棒を焼鈍すると熱膨張係
数は大きくなり、７５０℃以上の焼鈍ではもとに戻る
が、この発明による特定の合金組成では材料が軟化する
温度以下の２００〜４５０℃の特定温度範囲で０〜７０
℃の平均熱膨張係数が４×１０-7／℃以下となる。
数は大きくなり、７５０℃以上の焼鈍ではもとに戻る
が、この発明による特定の合金組成では材料が軟化する
温度以下の２００〜４５０℃の特定温度範囲で０〜７０
℃の平均熱膨張係数が４×１０-7／℃以下となる。
【００１１】すなわち、合金組成、冷間加工、低温焼鈍
の各条件を適宜選定することにより、０〜７０℃の平均
熱膨張係数が＋４〜−３×１０-7／℃、ビッカース硬度
が１６０〜２４０である低熱膨張材料を得ることができ
る。
の各条件を適宜選定することにより、０〜７０℃の平均
熱膨張係数が＋４〜−３×１０-7／℃、ビッカース硬度
が１６０〜２４０である低熱膨張材料を得ることができ
る。
【００１２】さらに、合金組成をＮｉ３１．０〜３３．
５ｗｔ％、Ｃｏ４．５〜６．０ｗｔ％、かつＮｉ＋Ｃｏ
３６．０〜３８．０ｗｔ％、Ｍｎ０．３０ｗｔ％以下、
Ｓｉ０．５ｗｔ％以下、残部実質的にＦｅとすることに
より、０〜７０℃の平均熱膨張係数±２×１０-7／℃を
得ることができる。
５ｗｔ％、Ｃｏ４．５〜６．０ｗｔ％、かつＮｉ＋Ｃｏ
３６．０〜３８．０ｗｔ％、Ｍｎ０．３０ｗｔ％以下、
Ｓｉ０．５ｗｔ％以下、残部実質的にＦｅとすることに
より、０〜７０℃の平均熱膨張係数±２×１０-7／℃を
得ることができる。
【００１３】この発明において合金組成を限定した理由
を以下に説明する。Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅは当該低熱膨張合
金材料の主成分であり、Ｎｉが３０．５〜３４．０ｗｔ
％、Ｃｏが４．０〜７．０ｗｔ％、Ｎｉ＋Ｃｏが３６．
０〜３９．０ｗｔ％、残部実質的にＦｅの範囲外である
と、前記冷間加工及び低温焼鈍を施しても、材料の熱膨
張係数が大きくなりすぎ、目的の材料を得ることができ
ない。
を以下に説明する。Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅは当該低熱膨張合
金材料の主成分であり、Ｎｉが３０．５〜３４．０ｗｔ
％、Ｃｏが４．０〜７．０ｗｔ％、Ｎｉ＋Ｃｏが３６．
０〜３９．０ｗｔ％、残部実質的にＦｅの範囲外である
と、前記冷間加工及び低温焼鈍を施しても、材料の熱膨
張係数が大きくなりすぎ、目的の材料を得ることができ
ない。
【００１４】また、Ｎｉが３０．５ｗｔ％未満では−４
０℃以上で合金材料がγ→α変態して不可逆的に膨張
し、工業機械がさらされる一般的な環境温度範囲である
−４０〜１００℃の雰囲気で使用できなくなる。
０℃以上で合金材料がγ→α変態して不可逆的に膨張
し、工業機械がさらされる一般的な環境温度範囲である
−４０〜１００℃の雰囲気で使用できなくなる。
【００１５】Ｍｎは鋼質を清浄化するための脱酸かつＳ
固定のための必須の成分である。またＳｉもＭｎととも
に鋼質を清浄化するための脱酸成分である。Ｍｎ，Ｓｉ
とともに必要以上の含有はその効果を飽和させるだけで
あり、また冷間加工と低温焼鈍後の材料の熱膨張係数に
影響を及ぼすことから、目的とする熱膨脹係数を得るた
めにはＭｎ０．８ｗｔ％以下，Ｓｉ０．５ｗｔ％以下と
し、これらの合計量を１．０ｗｔ％未満とする。特に０
〜７０℃の平均熱膨張係数を±２×１０-7／℃とするた
めにはＭｎの含有量を０．３０ｗｔ％以下とすることが
好ましい。
固定のための必須の成分である。またＳｉもＭｎととも
に鋼質を清浄化するための脱酸成分である。Ｍｎ，Ｓｉ
とともに必要以上の含有はその効果を飽和させるだけで
あり、また冷間加工と低温焼鈍後の材料の熱膨張係数に
影響を及ぼすことから、目的とする熱膨脹係数を得るた
めにはＭｎ０．８ｗｔ％以下，Ｓｉ０．５ｗｔ％以下と
し、これらの合計量を１．０ｗｔ％未満とする。特に０
〜７０℃の平均熱膨張係数を±２×１０-7／℃とするた
めにはＭｎの含有量を０．３０ｗｔ％以下とすることが
好ましい。
【００１６】さらに不可避的な不純物のうち、Ｃは０．
０２ｗｔ％以下、Ｃｕは０．２ｗｔ％以下、Ｃｒは０．
２ｗｔ％以下、Ｍｏは０．１ｗｔ％以下、Ｓは０．０２
ｗｔ％以下、Ｐは０．０２ｗｔ％以下、Ｎは０．００５
ｗｔ％以下、Ｏは０．０１ｗｔ％以下の含有であり、さ
らに好ましくは、Ｃは０．０１５ｗｔ％以下、Ｃｕは
０．１ｗｔ％以下、Ｃｒは０．１ｗｔ％以下、Ｍｏは
０．０５ｗｔ％以下、Ｓは０．０１ｗｔ％以下、Ｐは
０．０１５ｗｔ％以下、Ｎは０．００３ｗｔ％以下、Ｏ
は０．００８ｗｔ％以下の含有である。
０２ｗｔ％以下、Ｃｕは０．２ｗｔ％以下、Ｃｒは０．
２ｗｔ％以下、Ｍｏは０．１ｗｔ％以下、Ｓは０．０２
ｗｔ％以下、Ｐは０．０２ｗｔ％以下、Ｎは０．００５
ｗｔ％以下、Ｏは０．０１ｗｔ％以下の含有であり、さ
らに好ましくは、Ｃは０．０１５ｗｔ％以下、Ｃｕは
０．１ｗｔ％以下、Ｃｒは０．１ｗｔ％以下、Ｍｏは
０．０５ｗｔ％以下、Ｓは０．０１ｗｔ％以下、Ｐは
０．０１５ｗｔ％以下、Ｎは０．００３ｗｔ％以下、Ｏ
は０．００８ｗｔ％以下の含有である。
【００１７】この発明において、さらに好ましい合金組
成は、Ｎｉ３１．０〜３３．５ｗｔ％、Ｃｏ４．５〜
６．０ｗｔ％、かつＮｉ＋Ｃｏ３６．０〜３８．０ｗｔ
％、Ｍｎ０．３０ｗｔ％以下、Ｓｉ０．５ｗｔ％以下、
残部実質的にＦｅであり、０〜７０℃の平均熱膨張係数
が±２×１０-7／℃となる。
成は、Ｎｉ３１．０〜３３．５ｗｔ％、Ｃｏ４．５〜
６．０ｗｔ％、かつＮｉ＋Ｃｏ３６．０〜３８．０ｗｔ
％、Ｍｎ０．３０ｗｔ％以下、Ｓｉ０．５ｗｔ％以下、
残部実質的にＦｅであり、０〜７０℃の平均熱膨張係数
が±２×１０-7／℃となる。
【００１８】この発明の特徴である低温焼鈍の前に行う
冷間加工は、例えば通常の冷間加工、焼鈍を繰り返した
焼鈍状態でこの発明の冷間加工を施すか、あるいは熱間
加工または鋳造して得た材料に直ちにこの発明の冷間加
工を施すとよく、また必要に応じて所要の熱処理を施し
てからこの発明の冷間加工をしてもよい。
冷間加工は、例えば通常の冷間加工、焼鈍を繰り返した
焼鈍状態でこの発明の冷間加工を施すか、あるいは熱間
加工または鋳造して得た材料に直ちにこの発明の冷間加
工を施すとよく、また必要に応じて所要の熱処理を施し
てからこの発明の冷間加工をしてもよい。
【００１９】すなわち、所要の組成に溶解、鋳造したイ
ンゴットから所要の断面寸法の製品材料を得るのに、圧
延、鍛造、伸線等の種々のリダクション加工を経るが、
最終製品を得る直前にこの発明の冷間加工と低温焼鈍を
行うことによりこの発明の効果を得ることができるもの
で、この発明の冷間加工前の加工、温度状態は何れの状
態であってもよいが、例えば７００〜８００℃の熱処理
を適宜選定して行うとよい。
ンゴットから所要の断面寸法の製品材料を得るのに、圧
延、鍛造、伸線等の種々のリダクション加工を経るが、
最終製品を得る直前にこの発明の冷間加工と低温焼鈍を
行うことによりこの発明の効果を得ることができるもの
で、この発明の冷間加工前の加工、温度状態は何れの状
態であってもよいが、例えば７００〜８００℃の熱処理
を適宜選定して行うとよい。
【００２０】この発明において、低温焼鈍の前に行う冷
間加工の断面減少率とは、加工前後の断面面積比をい
う。断面減少率を２０％以上としたのは、断面減少率が
２０％未満では４５０℃以下の低温焼鈍で０〜７０℃の
平均熱膨張係数が小さくならないためであり、また断面
減少率が大きすぎると冷間加工時に材料の加工硬化が進
み加工が困難になるため、断面減少率は９０％以下が望
ましく、好ましくは３０〜８０％、さらに好ましくは４
０〜７０％の断面減少率である。
間加工の断面減少率とは、加工前後の断面面積比をい
う。断面減少率を２０％以上としたのは、断面減少率が
２０％未満では４５０℃以下の低温焼鈍で０〜７０℃の
平均熱膨張係数が小さくならないためであり、また断面
減少率が大きすぎると冷間加工時に材料の加工硬化が進
み加工が困難になるため、断面減少率は９０％以下が望
ましく、好ましくは３０〜８０％、さらに好ましくは４
０〜７０％の断面減少率である。
【００２１】この発明の低温焼鈍において、熱処理温度
が２００℃未満では常温近くで使用した際の材料の経年
変化のために材料の熱膨張係数が変化し好ましくなく、
また４５０℃を越えるとこの材料の熱膨張係数が大きく
なりすぎるため、２００〜４５０℃の温度範囲とする。
また、かかる温度範囲での熱処理時間が３０分未満で
は、低温焼鈍効果が不足し、５時間を越えるとその効果
が飽和して経済的でなくなるため、３０分〜５時間の熱
処理とする。
が２００℃未満では常温近くで使用した際の材料の経年
変化のために材料の熱膨張係数が変化し好ましくなく、
また４５０℃を越えるとこの材料の熱膨張係数が大きく
なりすぎるため、２００〜４５０℃の温度範囲とする。
また、かかる温度範囲での熱処理時間が３０分未満で
は、低温焼鈍効果が不足し、５時間を越えるとその効果
が飽和して経済的でなくなるため、３０分〜５時間の熱
処理とする。
【００２２】
【実施例】原料に転炉溶解純鉄、純度９８％以上のＮ
ｉ、純度９９．５％以上のＣｏ、純度９９．９５％以上
のＳｉ、純度９８％以上のＳｉを用いて、表１に示す組
成のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金を高周波溶解して鋳造し、
インゴットを鍛造にて２０ｍｍ径の棒材に仕上げた。
ｉ、純度９９．５％以上のＣｏ、純度９９．９５％以上
のＳｉ、純度９８％以上のＳｉを用いて、表１に示す組
成のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金を高周波溶解して鋳造し、
インゴットを鍛造にて２０ｍｍ径の棒材に仕上げた。
【００２３】この棒材を８００℃、１時間の焼鈍を施し
たのち、１１．２ｍｍ径に冷間伸線して再度８００℃、
１時間の焼鈍し、断面減少率６１％のこの発明の冷間加
工にて７ｍｍ径の棒材を作成した。７ｍｍ径の棒材から
長さ２５０ｍｍの試験片を切り出し、これに３００℃で
１時間、４００℃で１時間のこの発明による低温焼鈍
と、８００℃で１時間の通常の焼鈍を施し、熱膨張試験
を行った。
たのち、１１．２ｍｍ径に冷間伸線して再度８００℃、
１時間の焼鈍し、断面減少率６１％のこの発明の冷間加
工にて７ｍｍ径の棒材を作成した。７ｍｍ径の棒材から
長さ２５０ｍｍの試験片を切り出し、これに３００℃で
１時間、４００℃で１時間のこの発明による低温焼鈍
と、８００℃で１時間の通常の焼鈍を施し、熱膨張試験
を行った。
【００２４】なお、合金Ｎｏ．９の合金材料について
は、この発明の冷間加工と低温焼鈍の効果を明らかにす
るため、別に同様に高周波溶解、鋳造、鍛造加工した２
０ｍｍ径の棒材に８００℃で１時間の焼鈍を施した後、
同じく８００℃で１時間の中間焼鈍を施して７ｍｍ径の
棒材に冷間伸線した。中間焼鈍を施した各材料の線径は
最終冷間伸線の断面減少率が１５〜８３％の範囲になる
ように選定した。
は、この発明の冷間加工と低温焼鈍の効果を明らかにす
るため、別に同様に高周波溶解、鋳造、鍛造加工した２
０ｍｍ径の棒材に８００℃で１時間の焼鈍を施した後、
同じく８００℃で１時間の中間焼鈍を施して７ｍｍ径の
棒材に冷間伸線した。中間焼鈍を施した各材料の線径は
最終冷間伸線の断面減少率が１５〜８３％の範囲になる
ように選定した。
【００２５】７ｍｍ径の棒材から長さ２５０ｍｍの試験
片を切り出し、伸線のままの状態、３００℃で１時間、
４００℃で１時間、５００℃で１時間、８００℃で１時
間の各熱処理を行ったものについて熱膨張係数を測定し
た。測定結果を図１に示す。図１において、曲線１は冷
間加工状態、曲線２は３００℃、１時間の低温焼鈍後、
曲線３は４００℃、１時間の低温焼鈍後、曲線４は５０
０℃、１時間の焼鈍後、曲線５は８００℃、１時間の焼
鈍後のものを示す。
片を切り出し、伸線のままの状態、３００℃で１時間、
４００℃で１時間、５００℃で１時間、８００℃で１時
間の各熱処理を行ったものについて熱膨張係数を測定し
た。測定結果を図１に示す。図１において、曲線１は冷
間加工状態、曲線２は３００℃、１時間の低温焼鈍後、
曲線３は４００℃、１時間の低温焼鈍後、曲線４は５０
０℃、１時間の焼鈍後、曲線５は８００℃、１時間の焼
鈍後のものを示す。
【００２６】すなわち、加工、焼鈍を繰り返して製造し
た焼鈍状態の合金材に、この発明による冷間加工を加え
さらに低温焼鈍を施すと、合金の熱膨張曲線は図１に示
すように変化し、７５０℃以上の通常の焼鈍状態に比べ
極めて小さい平均熱膨張係数を得ることができる。
た焼鈍状態の合金材に、この発明による冷間加工を加え
さらに低温焼鈍を施すと、合金の熱膨張曲線は図１に示
すように変化し、７５０℃以上の通常の焼鈍状態に比べ
極めて小さい平均熱膨張係数を得ることができる。
【００２７】なお、この発明合金の不純物組成のうちＳ
は表１に示す通りであるが、他にＣ０．００５〜０．０
１５ｗｔ％、Ｃｕ０．０２〜０．１ｗｔ％、Ｃｒ０．０
３〜０．１ｗｔ％、Ｍｏ０．００５〜０．０５ｗｔ％、
Ｓ０．００２〜０．０１ｗｔ％、Ｐ０．００５〜０．０
１５ｗｔ％、Ｎ０．０００８〜０．００３ｗｔ％、Ｏ
０．０００２〜０．００８ｗｔ％を含有するものがあっ
た。
は表１に示す通りであるが、他にＣ０．００５〜０．０
１５ｗｔ％、Ｃｕ０．０２〜０．１ｗｔ％、Ｃｒ０．０
３〜０．１ｗｔ％、Ｍｏ０．００５〜０．０５ｗｔ％、
Ｓ０．００２〜０．０１ｗｔ％、Ｐ０．００５〜０．０
１５ｗｔ％、Ｎ０．０００８〜０．００３ｗｔ％、Ｏ
０．０００２〜０．００８ｗｔ％を含有するものがあっ
た。
【００２８】熱膨張係数の測定は、一端を封じた石英管
と差動トランス式測長機で構成された自己記録式熱膨張
測定器を用いて測定し、平均熱膨張係数は測定値に石英
の熱膨張係数５×１０-7／℃を加えて補正した。測定結
果を表２に示す。
と差動トランス式測長機で構成された自己記録式熱膨張
測定器を用いて測定し、平均熱膨張係数は測定値に石英
の熱膨張係数５×１０-7／℃を加えて補正した。測定結
果を表２に示す。
【００２９】低温のγ→α変態は、メチルアルコールと
ドライアイスで試験片を−４０℃で５時間冷却し、不可
逆的膨張の発生の有無で判断したところ、この発明合金
の場合は変態が全くなかった。
ドライアイスで試験片を−４０℃で５時間冷却し、不可
逆的膨張の発生の有無で判断したところ、この発明合金
の場合は変態が全くなかった。
【００３０】硬度の測定は上記の７ｍｍ径の棒材より小
片を切り出し、４００℃で１時間、８００℃で１時間の
熱処理を行ったものについて、ビッカース硬度計で測定
した。測定結果を表２に示す。
片を切り出し、４００℃で１時間、８００℃で１時間の
熱処理を行ったものについて、ビッカース硬度計で測定
した。測定結果を表２に示す。
【００３１】表１、表２から明らかなように、比較合金
に示すＦｅ−３２％Ｎｉ−５％Ｃｏで代表される超不変
鋼及びその周辺の組成の合金は、通常の７５０℃以上の
焼鈍状態を意味する８００℃で１時間の熱処理により、
０〜７０℃の平均熱膨張係数が１２．３〜１７．２×１
０-7／℃であるのに対し、この発明による組成の合金
（合金番号１〜１５）の場合は通常焼鈍の８００℃で１
時間の熱処理を行っても０〜７０℃の平均熱膨張係数が
７〜１４×１０-7／℃と低い値を示し、さらにこの発明
の冷間加工と低温焼鈍により、０〜７０℃の平均熱膨張
係数が４×１０-7／℃以下と極めて小さな熱膨張係数が
得られた。
に示すＦｅ−３２％Ｎｉ−５％Ｃｏで代表される超不変
鋼及びその周辺の組成の合金は、通常の７５０℃以上の
焼鈍状態を意味する８００℃で１時間の熱処理により、
０〜７０℃の平均熱膨張係数が１２．３〜１７．２×１
０-7／℃であるのに対し、この発明による組成の合金
（合金番号１〜１５）の場合は通常焼鈍の８００℃で１
時間の熱処理を行っても０〜７０℃の平均熱膨張係数が
７〜１４×１０-7／℃と低い値を示し、さらにこの発明
の冷間加工と低温焼鈍により、０〜７０℃の平均熱膨張
係数が４×１０-7／℃以下と極めて小さな熱膨張係数が
得られた。
【００３２】また、同時に４００℃で１時間の低温焼鈍
を施した合金材料では、ビッカース硬度が２１２〜２１
９となり、通常の焼鈍状態の硬さ１３３〜１３８よりも
硬く、外力による変形に対して強い材料が得られた。
を施した合金材料では、ビッカース硬度が２１２〜２１
９となり、通常の焼鈍状態の硬さ１３３〜１３８よりも
硬く、外力による変形に対して強い材料が得られた。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【発明の効果】この発明は、所要組成のＦｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ系合金に、断面減少率２０％以上の冷間加工を施し、
２００〜４５０℃で３０分〜５時間の低温焼鈍を施すこ
とにより、当該材料が使用される一般的な環境温度範囲
である−４０〜１００℃、特に０〜７０℃の平均熱膨張
係数が＋４〜−３×１０-7／℃と極めて小さな熱膨張係
数とビッカース硬度が１６０〜２４０を有し、外力に対
して変形し難く機械的強度の大きい材料を得ることがで
きる。また、実施例にも明らかな如く、特に冷間加工の
断面減少率を適宜選定することにより、０〜７０℃の平
均熱膨張係数＋４〜−３×１０-7／℃、ビッカース硬度
が１６０〜２４０の低熱膨張材料を得られることを確認
した。
ｏ系合金に、断面減少率２０％以上の冷間加工を施し、
２００〜４５０℃で３０分〜５時間の低温焼鈍を施すこ
とにより、当該材料が使用される一般的な環境温度範囲
である−４０〜１００℃、特に０〜７０℃の平均熱膨張
係数が＋４〜−３×１０-7／℃と極めて小さな熱膨張係
数とビッカース硬度が１６０〜２４０を有し、外力に対
して変形し難く機械的強度の大きい材料を得ることがで
きる。また、実施例にも明らかな如く、特に冷間加工の
断面減少率を適宜選定することにより、０〜７０℃の平
均熱膨張係数＋４〜−３×１０-7／℃、ビッカース硬度
が１６０〜２４０の低熱膨張材料を得られることを確認
した。
【図１】断面減少率と０〜７０℃の平均熱膨張係数との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−52024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−128565（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21D 8/00 - 8/10 C22C 38/00 - 38/60
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｎｉ３０．５〜３４．０ｗｔ％、Ｃｏ
４．０〜７．０ｗｔ％、かつＮｉ＋Ｃｏ３６．０〜３
９．０ｗｔ％、Ｍｎ０．８ｗｔ％以下、Ｓｉ０．５ｗｔ
％以下（但し、ＭｎとＳｉの合計が１．０ｗｔ％未
満）、残部実質的にＦｅからなる合金材料に、断面減少
率２０％以上の冷間加工を施し、その後２００〜４５０
℃で３０分〜５時間の熱処理を施し、０〜７０℃の平均
熱膨張係数が＋４〜−３×１０-7／℃、ビッカース硬度
が１６０〜２４０である材料を得ることを特徴とする低
熱膨張材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076769A JP2784613B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 低熱膨張材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076769A JP2784613B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 低熱膨張材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04289149A JPH04289149A (ja) | 1992-10-14 |
| JP2784613B2 true JP2784613B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=13614802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3076769A Expired - Lifetime JP2784613B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 低熱膨張材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2784613B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5155346B2 (ja) * | 2010-02-08 | 2013-03-06 | 公益財団法人電磁材料研究所 | 高強度低熱膨張合金及びその製造法並びに精密機器 |
| JP6058045B2 (ja) * | 2014-07-02 | 2017-01-11 | 新報国製鉄株式会社 | 高剛性低熱膨張鋳物及びその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55128565A (en) * | 1979-03-27 | 1980-10-04 | Daido Steel Co Ltd | High-strength, low-thermal expansion alloy |
| JPS6452024A (en) * | 1987-08-24 | 1989-02-28 | Kobe Steel Ltd | Production of shadow mask material for cathode ray tube |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP3076769A patent/JP2784613B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04289149A (ja) | 1992-10-14 |
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