JP3030065B2 - High expansion alloy - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、安価な主としてバイメタル用の高膨張合金
に関する。The present invention relates to inexpensive high expansion alloys, mainly for bimetals.
高膨張合金は、Fe−Ni系いわゆるアンバー型低膨張合
金や普通鋼、ステンレス鋼などと機械的圧接あるいは溶
接接合などにより複合部材を構成し、そのバイメタル機
能を利用して温度センサーや温度補償部品として電気製
品などに大量に使用されている。The high expansion alloy is composed of a composite member by mechanical pressure welding or welding with Fe-Ni based so-called amber type low expansion alloy, ordinary steel, stainless steel, etc., and uses its bimetal function to make temperature sensors and temperature compensation parts. It is used in large quantities in electrical products and the like.
JIS C2530に記載されているようにFe−Ni−Cr系合金
は高膨張合金の一種であり、汎用材料として広く利用さ
れている。As described in JIS C2530, an Fe-Ni-Cr alloy is a kind of high expansion alloy and is widely used as a general-purpose material.
しかしながら、具体的に化学組成が明記されたものは
なく、一般的には、Fe−Ni系合金で高膨張特性を示すFe
−20〜22NiにCrを添加した合金が使用されている。この
ためFe−20Ni−5CrやFe−22Ni−3Crがバイメタル用高膨
張側素材として使用されることが多い。However, there is no specific chemical composition, generally, Fe-Ni-based alloys exhibit high expansion characteristics
An alloy obtained by adding Cr to -20 to 22Ni is used. For this reason, Fe-20Ni-5Cr and Fe-22Ni-3Cr are often used as high expansion materials for bimetals.
バイメタル用素材として要求される主特性は、30〜10
0℃の熱膨張係数と室温での電気抵抗率である。例え
ば、Fe−20Ni−5Crでは、30〜100℃の熱膨張係数は18.0
〜19.0×10-6/℃、室温での電気抵抗率は74〜82μΩ・c
mの特性を有する素材が要求されている。The main characteristics required for bimetal materials are 30 to 10
The coefficient of thermal expansion at 0 ° C and the electrical resistivity at room temperature. For example, in Fe-20Ni-5Cr, the coefficient of thermal expansion at 30 to 100 ° C. is 18.0.
~ 19.0 × 10 -6 / ° C, electrical resistivity at room temperature is 74 ~ 82μΩ ・ c
Materials with m characteristics are required.
Fe−20Ni−5CrあるいはFe−22Ni−3Crより、Ni含有量
が少なく、Fe−20Ni−5CrあるいはFe−22Ni−3Crと同等
の熱膨張特性と電気抵抗率を有する安価な主としてバイ
メタル用の高膨張合金が望まれる。Inexpensive, mainly for bimetals, with less Ni content than Fe-20Ni-5Cr or Fe-22Ni-3Cr and having the same thermal expansion characteristics and electrical resistivity as Fe-20Ni-5Cr or Fe-22Ni-3Cr An alloy is desired.
本発明者らは、前述のような問題点を解決すべく、Fe
−Ni−Cr系合金における組成と熱膨張特性ならびに電気
抵抗率との関係を詳細に調べた。The present inventors have proposed Fe, in order to solve the above-described problems.
The relationship between the composition, the thermal expansion characteristics, and the electrical resistivity of the Ni-Cr alloy was examined in detail.
その結果、Ni含有量が低い場合においても、従来材料
であるFe−20Ni−5Cr及びFe−22Ni−3Crと同等に大きい
熱膨張係数を有する組成範囲を見出すとともに、Siおよ
びAlのうち少なくとも1種以上の含有量を増加すること
によって、Fe−Ni−Cr系合金の電気抵抗率を増加するこ
とができるとの知見を得た。As a result, even when the Ni content is low, a composition range having a thermal expansion coefficient as large as that of the conventional materials Fe-20Ni-5Cr and Fe-22Ni-3Cr was found, and at least one of Si and Al was found. It has been found that the electrical resistivity of the Fe-Ni-Cr alloy can be increased by increasing the above content.
本発明は Ni:9〜18% Cr:4〜13% C :0.5%以下 Mn:4%以下 C :0.2%以下 Co:2%以下 残部Feおよび不可避的不純物からなり、さらにSi:0.4〜
4.0%およびAl:0.1〜4.0%のうち少なくとも1種以上を
含む、室温でオーステナイト単相組織を有し、30〜100
℃の熱膨張係数が18×10-6/℃以上でかつ室温での電気
抵抗率が74μΩ・cm以上である安価な高膨張合金を提供
する。In the present invention, Ni: 9 to 18% Cr: 4 to 13% C: 0.5% or less Mn: 4% or less C: 0.2% or less Co: 2% or less The balance consists of Fe and unavoidable impurities.
4.0% and Al: at least one of 0.1 to 4.0%, having an austenitic single phase structure at room temperature, 30 to 100%
Provided is an inexpensive high-expansion alloy having a thermal expansion coefficient at 18 ° C. of 18 × 10 −6 / ° C. or more and an electrical resistivity at room temperature of 74 μΩ · cm or more.
高膨張特性を得るには、室温でオーステナイト単相組
織を有することが必須要件である。In order to obtain high expansion characteristics, it is essential to have an austenitic single phase structure at room temperature.
また、電気抵抗率を大きくするには、SiまたはAl含有
量の増加が有効である。In order to increase the electric resistivity, it is effective to increase the content of Si or Al.
次に、本発明における合金組成の限定理由について述
べる。Next, the reasons for limiting the alloy composition in the present invention will be described.
Ni:Ni含有量が低すぎると高膨張特性を示さない。高
膨張特性を確保するには、9%以上必要であるが、Ni含
有量が多いと製造コストが高くなるため、上限を18%と
した。Ni: If the Ni content is too low, high expansion characteristics are not exhibited. To ensure high expansion characteristics, 9% or more is required. However, if the content of Ni is large, the production cost increases, so the upper limit is set to 18%.
Cr:本発明に係るFe−9〜18Ni−Cr系合金は、室温で
オーステナイト単相である必要があるが、本合金系は室
温でマルテンサイトを生ずる傾向がある。Crはマルテン
サイトの生成を抑制する作用を有し、その意味で本願合
金では4%以上のCr添加が必要である。しかし多量のCr
は膨張係数を低下させるため、13%以下とした。Cr: The Fe-9 to 18Ni-Cr alloy according to the present invention needs to be an austenitic single phase at room temperature, but this alloy system tends to generate martensite at room temperature. Cr has an action of suppressing the formation of martensite, and in this sense, the alloy of the present invention requires the addition of 4% or more of Cr. But a lot of Cr
Is 13% or less in order to reduce the expansion coefficient.
C :室温で、オーステナイト単相組織を得るためには
必要であるが、多量に添加すると硬質化するため0.5%
以下とした。C: At room temperature, necessary to obtain austenite single phase structure, but if added in large amounts, it hardens
It was as follows.
Si:電気抵抗率を高めるために必要であり、その効果
は0.4%以上の添加によって得られるが、過剰の添加は
硬質化を招くため4.0%以下とした。Si: Necessary for increasing electric resistivity, its effect can be obtained by adding 0.4% or more. However, excessive addition causes hardening, so it was set to 4.0% or less.
Mn:室温で、オーステナイト単相組織を得るために必
要であるが、4%以下で充分である。Mn: Necessary for obtaining an austenite single phase structure at room temperature, but 4% or less is sufficient.
N :室温で、オーステナイト単相組織を得るために必
要であるが、過剰の添加は製鋼時の欠陥発生の原因とな
るため0.2%以下とした。N: Necessary for obtaining an austenitic single phase structure at room temperature, but excessive addition causes 0.2% or less of defects during steel making, so it was made 0.2% or less.
Al:電気抵抗率を高めるために必要であり、その効果
は0.1%以上の添加によって得られるが、過剰の添加は
製造性に悪影響を与えるため4.0%以下とした。Al: It is necessary to increase the electrical resistivity, and its effect can be obtained by adding 0.1% or more. However, excessive addition has an adverse effect on productivity, and is therefore set to 4.0% or less.
Co:Ni原料から混入するが、特性に影響を与えないた
め、2%以下の含有を許容することにした。Although it is mixed from Co: Ni raw material, the content is not affected, so that the content of 2% or less is allowed.
次に実施例により具体的に説明する。 Next, specific examples will be described.
第1表に示す32種類の合金を真空誘導溶解炉で溶製し
12Kgの鋼塊を得た。続いて鋼塊を鍛造→熱延→焼鈍→冷
延→焼鈍の工程を経て、熱膨張測定用試料(1.5×5×5
0mm)と電気抵抗測定用試料(1.5×3×200mm)を作製
した。The 32 alloys shown in Table 1 were melted in a vacuum induction melting furnace.
A 12 kg steel ingot was obtained. Subsequently, the steel ingot was subjected to the steps of forging → hot rolling → annealing → cold rolling → annealing, and then a sample for measuring thermal expansion (1.5 × 5 × 5
0 mm) and a sample for electric resistance measurement (1.5 × 3 × 200 mm).
熱膨張係数は、30〜100℃の温度範囲で測定した。ま
た、電気抵抗率は室温(約25℃)で測定した。その結果
を合わせて第1表に示す。The coefficient of thermal expansion was measured in a temperature range of 30 to 100 ° C. The electric resistivity was measured at room temperature (about 25 ° C.). The results are shown in Table 1.
第1図は、本発明合金の電気抵抗率に及ぼすSi,Al含
有量の影響を示したものである。同図よりSiまたはAl含
有量を増加することによってFe−Ni−Cr系合金の電気抵
抗率を増加することができる。本発明合金Fe−15Ni−7C
r、Fe−15Ni−9CrおよびFe−18Ni−5Crにおいて、Si含
有量については0.4%以上、Al含有量については0.1%以
上含有させることによって電気抵抗率74μΩ・cm以上が
得られる。FIG. 1 shows the effect of the Si and Al contents on the electrical resistivity of the alloy of the present invention. As shown in the figure, the electric resistivity of the Fe—Ni—Cr alloy can be increased by increasing the content of Si or Al. Invention alloy Fe-15Ni-7C
In r, Fe-15Ni-9Cr and Fe-18Ni-5Cr, an electrical resistivity of 74 μΩ · cm or more can be obtained by containing 0.4% or more of Si and 0.1% or more of Al.
第1表より明らかなように、本発明合金の特性は、従
来合金S.No.20およびS.No21のFe−20Ni−5CrあるいはFe
−22Ni−3Crと同等の値を示した。As is clear from Table 1, the properties of the alloys of the present invention are the same as those of the conventional alloys S. No. 20 and S. No. 21, Fe-20Ni-5Cr or Fe.
The value was equivalent to -22Ni-3Cr.
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明合金は、Ni含有量9〜18
%とFe−20Ni−5CrあるいはFe−22Ni−3Crに比してNi含
有量が少量で済むためで安価な高膨張合金を提供するこ
とができる。 [Effect of the Invention] As described above, the alloy of the present invention has a Ni content of 9 to 18%.
% And a smaller Ni content compared to Fe-20Ni-5Cr or Fe-22Ni-3Cr, and an inexpensive high expansion alloy can be provided.
第1図は、電気抵抗率に及ぼすSi,Al含有量の影響を示
すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the influence of Si and Al contents on the electrical resistivity.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場園 勝典 山口県新南陽市大字富田4976番地 日新 製鋼株式会社鉄鋼研究所内 (56)参考文献 特開 平4−110446(JP,A) 特開 平3−31446(JP,A) 特開 昭53−72720(JP,A) 特開 平1−191763(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 302 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Katsunori Babaen 4976 Tomita, Onan, Shinnanyo-shi, Yamaguchi Pref. JP-A-3-31446 (JP, A) JP-A-53-72720 (JP, A) JP-A-1-171963 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C22C 38 / 00 302
Claims (1)
4.0%およびAl:0.1〜4.0%のうち少なくとも1種以上を
含む、室温でオーステナイト単相組織を有し、30〜100
℃の熱膨張係数が18×10-6/℃以上でかつ室温での電気
抵抗率が74μΩ・cm以上である安価な高膨張合金。[Claim 1] Ni: 9 to 18% Cr: 4 to 13% C: 0.5% or less Mn: 4% or less N: 0.2% or less Co: 2% or less The balance is composed of Fe and unavoidable impurities. ~
4.0% and Al: at least one of 0.1 to 4.0%, having an austenitic single phase structure at room temperature, 30 to 100%
An inexpensive high-expansion alloy with a thermal expansion coefficient of 18 × 10 −6 / ° C. or more at ℃ and an electric resistivity at room temperature of 74 μΩ · cm or more.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2226678A JP3030065B2 (en) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | High expansion alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2226678A JP3030065B2 (en) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | High expansion alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04110447A JPH04110447A (en) | 1992-04-10 |
JP3030065B2 true JP3030065B2 (en) | 2000-04-10 |
Family
ID=16848939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2226678A Expired - Lifetime JP3030065B2 (en) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | High expansion alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3030065B2 (en) |
-
1990
- 1990-08-30 JP JP2226678A patent/JP3030065B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH04110447A (en) | 1992-04-10 |
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