JP3466910B2 - 高ヤング率でかつ快削性を有する低熱膨張合金およびその製造方法 - Google Patents
高ヤング率でかつ快削性を有する低熱膨張合金およびその製造方法Info
- Publication number
- JP3466910B2 JP3466910B2 JP10185298A JP10185298A JP3466910B2 JP 3466910 B2 JP3466910 B2 JP 3466910B2 JP 10185298 A JP10185298 A JP 10185298A JP 10185298 A JP10185298 A JP 10185298A JP 3466910 B2 JP3466910 B2 JP 3466910B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- thermal expansion
- range
- modulus
- low thermal
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、精密機械部品等の
用途に適した高ヤング率でかつ快削性を有する低熱膨張
合金およびその製造方法に関する。本発明の高ヤング率
快削性低熱膨張合金は、（１）半導体関連機器、（２）
計測機器、（３）工作機械、（４）光学機器、（５）金
型等に好適であり、（１）としては、例えばポリッシン
グマシンやステッパー等の定盤やアーム、スライシング
マシンのロールフレーム、ドライ真空ポンプのロータ
ー、実装装置の認識部アーム、ボンディングマシンのラ
ック、描画装置のブロックやフレーム、シリコンウエハ
の研削盤のベースやコラム、検査装置のトレイ、その他
露光装置のベースやフレーム等が挙げられ、（２）とし
ては、例えば直角度測定機のゲージ、非接触板厚測定器
のＣフレーム、薄膜厚さ測定器のスピンドル、橋梁測定
器の測定梁、超精密非球面測定器のフレーム、光ジャイ
ロのボビン、成分分析装置のミラー台や光源台等が挙げ
られ、（３）としては、例えば精密研削機のベース・コ
ラム、センターレス研磨機のスピンドルや検測機、切断
機の刃物台、マシニングセンターのスピンドルヘッド、
円筒研削盤のマグネットチャック、非球面加工機のテー
ブル、プリント基板穴明け機のモーターケース、ワイヤ
ー放電加工機の下アーム、精密プレス機のコンロッド、
ジグボーラーのコラム等、（４）としては、例えば、測
量望遠鏡の鏡筒、レーザー発振機のベース、レーザー加
工機のベースやフレーム、天体望遠鏡のレンズ支持台、
認識装置のハウジング等が挙げられ、（５）としては、
例えば、ＣＦＲＰ成形型やＧＦＲＰ成形型の金型、プレ
ス成形型の位置決め治具、プラスチック射出成形型のホ
ットランナー等が挙げられる。
用途に適した高ヤング率でかつ快削性を有する低熱膨張
合金およびその製造方法に関する。本発明の高ヤング率
快削性低熱膨張合金は、（１）半導体関連機器、（２）
計測機器、（３）工作機械、（４）光学機器、（５）金
型等に好適であり、（１）としては、例えばポリッシン
グマシンやステッパー等の定盤やアーム、スライシング
マシンのロールフレーム、ドライ真空ポンプのロータ
ー、実装装置の認識部アーム、ボンディングマシンのラ
ック、描画装置のブロックやフレーム、シリコンウエハ
の研削盤のベースやコラム、検査装置のトレイ、その他
露光装置のベースやフレーム等が挙げられ、（２）とし
ては、例えば直角度測定機のゲージ、非接触板厚測定器
のＣフレーム、薄膜厚さ測定器のスピンドル、橋梁測定
器の測定梁、超精密非球面測定器のフレーム、光ジャイ
ロのボビン、成分分析装置のミラー台や光源台等が挙げ
られ、（３）としては、例えば精密研削機のベース・コ
ラム、センターレス研磨機のスピンドルや検測機、切断
機の刃物台、マシニングセンターのスピンドルヘッド、
円筒研削盤のマグネットチャック、非球面加工機のテー
ブル、プリント基板穴明け機のモーターケース、ワイヤ
ー放電加工機の下アーム、精密プレス機のコンロッド、
ジグボーラーのコラム等、（４）としては、例えば、測
量望遠鏡の鏡筒、レーザー発振機のベース、レーザー加
工機のベースやフレーム、天体望遠鏡のレンズ支持台、
認識装置のハウジング等が挙げられ、（５）としては、
例えば、ＣＦＲＰ成形型やＧＦＲＰ成形型の金型、プレ
ス成形型の位置決め治具、プラスチック射出成形型のホ
ットランナー等が挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】従来より、実用的な低熱膨張合金として
インバー（３６％Ｎｉ−Ｆｅ合金）、スーパーインバー
（３２％Ｎｉ−５％Ｃｏ−Ｆｅ合金）等が知られてお
り、その中でもスーパーインバー合金は室温から１００
℃の間の熱膨張係数が０〜１×１０-6／℃と著しく低い
ため、精密機械部品等の寸法精度が要求される用途に適
用されている。また、より高温での使用を考慮した４２
％Ｎｉ−Ｆｅ合金やコバール（２９％Ｎｉ−１７Ｃｏ−
Ｆｅ合金）があり、例えばコバールでは室温から４５０
℃の間の熱膨張係数がインバーやスーパーインバーより
小さい特徴があり、高温での熱変形が小さいことを要求
される用途に適用されている。
インバー（３６％Ｎｉ−Ｆｅ合金）、スーパーインバー
（３２％Ｎｉ−５％Ｃｏ−Ｆｅ合金）等が知られてお
り、その中でもスーパーインバー合金は室温から１００
℃の間の熱膨張係数が０〜１×１０-6／℃と著しく低い
ため、精密機械部品等の寸法精度が要求される用途に適
用されている。また、より高温での使用を考慮した４２
％Ｎｉ−Ｆｅ合金やコバール（２９％Ｎｉ−１７Ｃｏ−
Ｆｅ合金）があり、例えばコバールでは室温から４５０
℃の間の熱膨張係数がインバーやスーパーインバーより
小さい特徴があり、高温での熱変形が小さいことを要求
される用途に適用されている。
【０００３】しかしながら、これらの合金のヤング率
は、１．３×１０4ｋｇｆ／ｍｍ2以下で一般鋼の約２／
３と低く、精密測定機器の定盤などのように剛性が要求
される用途に適用しようとすると、剛性を保持するため
重量増にならざるを得ないという設計上の問題がある。
は、１．３×１０4ｋｇｆ／ｍｍ2以下で一般鋼の約２／
３と低く、精密測定機器の定盤などのように剛性が要求
される用途に適用しようとすると、剛性を保持するため
重量増にならざるを得ないという設計上の問題がある。
【０００４】また、通常、素材を所望の形状に仕上げる
ためには、切削加工が必要であるが、これらの合金は被
削性が低く、切削加工に多大の費用を要するため、利用
範囲が制限されている。
ためには、切削加工が必要であるが、これらの合金は被
削性が低く、切削加工に多大の費用を要するため、利用
範囲が制限されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、剛性を確保するために重
量増となることなく、切削加工に多大の費用を要するこ
とがない、ヤング率が高く、かつ快削性を有する低熱膨
張合金およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
鑑みてなされたものであって、剛性を確保するために重
量増となることなく、切削加工に多大の費用を要するこ
とがない、ヤング率が高く、かつ快削性を有する低熱膨
張合金およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意検討を重ねた結果、上述したインバー、
スーパーインバー、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金およびコバー
ル等の従来用いられている各種低熱膨張合金の組成を基
本組成とし、それに特定量のＷを添加することにより、
ヤング率を高くすることができるとともに、快削性をも
付与することができることを見出した。また、これに加
え、Ｓおよび／またはＳｅとＭｎ、Ｃａとを一定の範囲
で添加することにより、さらに切削性が向上すること、
およびこのような合金を７００〜９００℃から水冷する
ことにより熱膨張係数がさらに低下することを見出し
た。
解決すべく鋭意検討を重ねた結果、上述したインバー、
スーパーインバー、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金およびコバー
ル等の従来用いられている各種低熱膨張合金の組成を基
本組成とし、それに特定量のＷを添加することにより、
ヤング率を高くすることができるとともに、快削性をも
付与することができることを見出した。また、これに加
え、Ｓおよび／またはＳｅとＭｎ、Ｃａとを一定の範囲
で添加することにより、さらに切削性が向上すること、
およびこのような合金を７００〜９００℃から水冷する
ことにより熱膨張係数がさらに低下することを見出し
た。
【０００７】本発明は、このような知見に基づいてなさ
れたものであり、質量％にて、Ｃ：０．２％以下、Ｓ
ｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｎｉ：２６〜４３．５
％（２６〜２９．２％の範囲は除く）、Ｃｏ：２０％以
下、Ｗ：１．５〜７％の範囲で含有し、かつ、３４．５
％≦Ｎｉ＋０．８Ｃｏ≦４３．５％を満たし、残部実質
的にＦｅからなることを特徴とする、高ヤング率でかつ
快削性を有する低熱膨張合金を提供するものである。
れたものであり、質量％にて、Ｃ：０．２％以下、Ｓ
ｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｎｉ：２６〜４３．５
％（２６〜２９．２％の範囲は除く）、Ｃｏ：２０％以
下、Ｗ：１．５〜７％の範囲で含有し、かつ、３４．５
％≦Ｎｉ＋０．８Ｃｏ≦４３．５％を満たし、残部実質
的にＦｅからなることを特徴とする、高ヤング率でかつ
快削性を有する低熱膨張合金を提供するものである。
【０００８】また、本発明は、質量％にて、Ｃ：０．２
％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｎｉ：２６〜４３．５％（２
６〜２９．２％の範囲は除く）、Ｃｏ：２０％以下、
Ｗ：１．５〜７％の範囲で含有し、さらに、ＳおよびＳ
ｅのうち１種または２種を０．０４％≦Ｓ＋０．４Ｓｅ
≦０．１２％の範囲で含有し、Ｍｎを１≧Ｍｎ≧２．３
（Ｓ＋０．４Ｓｅ）＋０．２の範囲で含有し、かつ、３
４．５％≦Ｎｉ＋０．８Ｃｏ≦４３．５％を満たし、残
部実質的にＦｅからなることを特徴とする、高ヤング率
でかつ快削性を有する低熱膨張合金を提供するものであ
る。
％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｎｉ：２６〜４３．５％（２
６〜２９．２％の範囲は除く）、Ｃｏ：２０％以下、
Ｗ：１．５〜７％の範囲で含有し、さらに、ＳおよびＳ
ｅのうち１種または２種を０．０４％≦Ｓ＋０．４Ｓｅ
≦０．１２％の範囲で含有し、Ｍｎを１≧Ｍｎ≧２．３
（Ｓ＋０．４Ｓｅ）＋０．２の範囲で含有し、かつ、３
４．５％≦Ｎｉ＋０．８Ｃｏ≦４３．５％を満たし、残
部実質的にＦｅからなることを特徴とする、高ヤング率
でかつ快削性を有する低熱膨張合金を提供するものであ
る。
【０００９】さらに、本発明は、質量％にて、Ｃ：０．
２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｎｉ：２
６〜４３．５％、Ｃｏ：２０％以下、Ｗ：１．５〜７％
の範囲で含有し、さらに、ＳおよびＳｅのうち１種また
は２種を０．０４％≦Ｓ＋０．４Ｓｅ≦０．１２％の範
囲で含有し、ＣａをＣａ≧３．８（Ｓ＋０．４Ｓｅ）の
範囲で添加し、かつ、３４．５％≦Ｎｉ＋０．８Ｃｏ≦
４３．５％を満たし、残部実質的にＦｅからなることを
特徴とする、高ヤング率でかつ快削性を有する低熱膨張
合金を提供するものである。
２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｎｉ：２
６〜４３．５％、Ｃｏ：２０％以下、Ｗ：１．５〜７％
の範囲で含有し、さらに、ＳおよびＳｅのうち１種また
は２種を０．０４％≦Ｓ＋０．４Ｓｅ≦０．１２％の範
囲で含有し、ＣａをＣａ≧３．８（Ｓ＋０．４Ｓｅ）の
範囲で添加し、かつ、３４．５％≦Ｎｉ＋０．８Ｃｏ≦
４３．５％を満たし、残部実質的にＦｅからなることを
特徴とする、高ヤング率でかつ快削性を有する低熱膨張
合金を提供するものである。
【００１０】さらにまた、本発明は、上記いずれかの組
成を有する素材を、７００℃以上９００℃以下の温度か
ら水冷することを特徴とする、高ヤング率でかつ快削性
を有する低熱膨張合金の製造方法を提供するものであ
る。
成を有する素材を、７００℃以上９００℃以下の温度か
ら水冷することを特徴とする、高ヤング率でかつ快削性
を有する低熱膨張合金の製造方法を提供するものであ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。本発明の合金の基本組成は、質量％にて、Ｃ：
０．２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｎ
ｉ：２６〜４３．５％（ただし、２６〜２９．２％の範
囲は除く）、Ｃｏ：２０％以下、Ｗ：１．５〜７％、３
４．５％≦Ｎｉ＋０．８Ｃｏ≦４３．５％を満たし、残
部実質的にＦｅである。
明する。本発明の合金の基本組成は、質量％にて、Ｃ：
０．２％以下、Ｓｉ：１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｎ
ｉ：２６〜４３．５％（ただし、２６〜２９．２％の範
囲は除く）、Ｃｏ：２０％以下、Ｗ：１．５〜７％、３
４．５％≦Ｎｉ＋０．８Ｃｏ≦４３．５％を満たし、残
部実質的にＦｅである。
【００１２】Ｃ：０．２％以下
Ｃは低熱膨張性に悪影響を与える元素であるため少ない
方が好ましい。また、従来、快削性を得るためにこの種
の合金において黒鉛を析出させることが行われていた
が、本発明ではＷにより快削性を確保するため、黒鉛を
析出させる必要はない。したがって、Ｃ含有量を０．２
％以下とする。ただし、鋳造合金の場合には鋳造性を改
善するため０．１％以上含有していることが好ましい。
方が好ましい。また、従来、快削性を得るためにこの種
の合金において黒鉛を析出させることが行われていた
が、本発明ではＷにより快削性を確保するため、黒鉛を
析出させる必要はない。したがって、Ｃ含有量を０．２
％以下とする。ただし、鋳造合金の場合には鋳造性を改
善するため０．１％以上含有していることが好ましい。
【００１３】Ｓｉ：１％以下
Ｓｉは脱酸剤として添加される元素であるが、１％を超
えると熱膨張係数の増加の影響が大きい。したがって、
Ｓｉ量を１％以下とする。ただし、鋳造合金の場合には
溶湯の流動性を改善するため、０．５％以上含有してい
ることが好ましい。
えると熱膨張係数の増加の影響が大きい。したがって、
Ｓｉ量を１％以下とする。ただし、鋳造合金の場合には
溶湯の流動性を改善するため、０．５％以上含有してい
ることが好ましい。
【００１４】Ｍｎ：１％以下
脱酸のためおよびＳを固定して加工性を向上させるため
に有効な元素であるが、１％を超えると熱膨張係数が増
大する。したがって、Ｍｎ量を１％以下とする。
に有効な元素であるが、１％を超えると熱膨張係数が増
大する。したがって、Ｍｎ量を１％以下とする。
【００１５】Ｎｉ：２６〜４３．５％
Ｎｉは、以下のＣｏとともに熱膨張の低下に必要な元素
である。Ｎｉ量が２６％未満ではＣｏ量を調節しても所
望の低熱膨張性が得られず、４３．５％を超える場合に
も低熱膨張性が得られないので、Ｎｉ量を２６〜４３．
５％の範囲とする。
である。Ｎｉ量が２６％未満ではＣｏ量を調節しても所
望の低熱膨張性が得られず、４３．５％を超える場合に
も低熱膨張性が得られないので、Ｎｉ量を２６〜４３．
５％の範囲とする。
【００１６】Ｃｏ：２０％以下
Ｃｏは、上述のＮｉとの組合せにより熱膨張係数の低下
を実現するために添加する元素であるが、２０％超では
熱膨張係数が高くなるため、２０％以下とする。
を実現するために添加する元素であるが、２０％超では
熱膨張係数が高くなるため、２０％以下とする。
【００１７】３４．５％≦Ｎｉ＋０．８Ｃｏ≦４３．５
％ Ｎｉ＋０．８ＣｏはＮｉ当量であり、ＮｉおよびＣｏが
上記範囲を満足しても、Ｎｉ当量が３４．５％未満およ
び４３．５％超の場合には低い熱膨張係数が得られな
い。したがって、Ｎｉ当量を３４．５〜４３．５％の範
囲とする。
％ Ｎｉ＋０．８ＣｏはＮｉ当量であり、ＮｉおよびＣｏが
上記範囲を満足しても、Ｎｉ当量が３４．５％未満およ
び４３．５％超の場合には低い熱膨張係数が得られな
い。したがって、Ｎｉ当量を３４．５〜４３．５％の範
囲とする。
【００１８】なお、これらＮｉ、Ｃｏ、Ｎｉ当量は、低
熱膨張が要求される温度範囲に応じて好ましい範囲が異
なる。すなわち、２０〜１５０℃の範囲での熱膨張係数
を４×１０-6／℃以下とするためには、Ｎｉ：３０〜３
７．５％、Ｃｏ：８％以下、Ｎｉ当量：３４．５〜３
７．５％が好ましい。また、２０〜３００℃の範囲での
熱膨張係数を６×１０-6／℃以下とするためには、Ｎ
ｉ：２８〜４０．５％、Ｃｏ：１４％以下、Ｎｉ当量：
３７．５〜４０．５％が好ましい。さらに、２０〜４５
０℃の範囲での熱膨張係数を８×１０-6／℃以下とする
ためには、Ｎｉ：２６〜４３．５％、Ｃｏ：２０％以
下、Ｎｉ当量：４０．５〜４３．５％が好ましい。
熱膨張が要求される温度範囲に応じて好ましい範囲が異
なる。すなわち、２０〜１５０℃の範囲での熱膨張係数
を４×１０-6／℃以下とするためには、Ｎｉ：３０〜３
７．５％、Ｃｏ：８％以下、Ｎｉ当量：３４．５〜３
７．５％が好ましい。また、２０〜３００℃の範囲での
熱膨張係数を６×１０-6／℃以下とするためには、Ｎ
ｉ：２８〜４０．５％、Ｃｏ：１４％以下、Ｎｉ当量：
３７．５〜４０．５％が好ましい。さらに、２０〜４５
０℃の範囲での熱膨張係数を８×１０-6／℃以下とする
ためには、Ｎｉ：２６〜４３．５％、Ｃｏ：２０％以
下、Ｎｉ当量：４０．５〜４３．５％が好ましい。
【００１９】Ｗ：１．５〜７％
Ｗは、本発明にとって最も重要な元素であり、ヤング率
を上昇させるとともに、被削性、特に工具寿命を向上さ
せる効果を有する。しかし、その量が１．５％未満では
ヤング率上昇効果が十分に発揮されず、７％を超えると
熱膨張係数が高くなってしまう。したがって、Ｗ量を
１．５〜７％の範囲とする。なお、Ｗの好ましい範囲は
２〜５％である。
を上昇させるとともに、被削性、特に工具寿命を向上さ
せる効果を有する。しかし、その量が１．５％未満では
ヤング率上昇効果が十分に発揮されず、７％を超えると
熱膨張係数が高くなってしまう。したがって、Ｗ量を
１．５〜７％の範囲とする。なお、Ｗの好ましい範囲は
２〜５％である。
【００２０】被削性を一層向上させる観点からは、上記
組成に、さらに、ＳおよびＳｅのうち１種または２種を
０．０４％≦Ｓ＋０．４Ｓｅ≦０．１２％の範囲で含有
し、Ｍｎを１≧Ｍｎ≧２．３（Ｓ＋０．４Ｓｅ）＋０．
２の範囲で含有することが好ましい。または、上記組成
に、さらに、ＳおよびＳｅのうち１種または２種を０．
０４％≦Ｓ＋０．４Ｓｅ≦０．１２％の範囲で含有し、
かつＣａをＣａ≧３．８（Ｓ＋０．４Ｓｅ）の範囲で添
加することが好ましい。ＳおよびＳｅは、サルファイド
およびセレナイドを形成し、工具寿命がさらに延長する
他、切削抵抗が減少して被削性の向上に寄与するが、大
幅な延性低下を伴う。これらが上記範囲よりも少なけれ
ば被削性向上効果が得られず、また上記範囲を超えると
後述のＭｎまたはＣａの併用によっても延性が回復しな
い。ＭｎまたはＣａは、ＳおよびＳｅと結びついてサル
ファイドおよびセレナイドの形態を改善し、延性の低下
を抑えるので、被削性向上に必要なＳおよびＳｅを含有
させることができる。その効果を発揮するためには、Ｍ
ｎは２．３（Ｓ＋０．４Ｓｅ）＋０．２以上、Ｃａは
３．８（Ｓ＋０．４Ｓｅ）以上であることが必要であ
る。
組成に、さらに、ＳおよびＳｅのうち１種または２種を
０．０４％≦Ｓ＋０．４Ｓｅ≦０．１２％の範囲で含有
し、Ｍｎを１≧Ｍｎ≧２．３（Ｓ＋０．４Ｓｅ）＋０．
２の範囲で含有することが好ましい。または、上記組成
に、さらに、ＳおよびＳｅのうち１種または２種を０．
０４％≦Ｓ＋０．４Ｓｅ≦０．１２％の範囲で含有し、
かつＣａをＣａ≧３．８（Ｓ＋０．４Ｓｅ）の範囲で添
加することが好ましい。ＳおよびＳｅは、サルファイド
およびセレナイドを形成し、工具寿命がさらに延長する
他、切削抵抗が減少して被削性の向上に寄与するが、大
幅な延性低下を伴う。これらが上記範囲よりも少なけれ
ば被削性向上効果が得られず、また上記範囲を超えると
後述のＭｎまたはＣａの併用によっても延性が回復しな
い。ＭｎまたはＣａは、ＳおよびＳｅと結びついてサル
ファイドおよびセレナイドの形態を改善し、延性の低下
を抑えるので、被削性向上に必要なＳおよびＳｅを含有
させることができる。その効果を発揮するためには、Ｍ
ｎは２．３（Ｓ＋０．４Ｓｅ）＋０．２以上、Ｃａは
３．８（Ｓ＋０．４Ｓｅ）以上であることが必要であ
る。
【００２１】本発明の合金は、鋳塊または鋳片に圧延や
鍛造等の塑性加工を施して使用される合金、および鋳型
に鋳込んで製造する鋳造合金のいずれでもよい。また、
製造条件に関しては、特に限定されるものではない。
鍛造等の塑性加工を施して使用される合金、および鋳型
に鋳込んで製造する鋳造合金のいずれでもよい。また、
製造条件に関しては、特に限定されるものではない。
【００２２】ただし、本発明においては、所定の形状に
製造した素材を、７００〜９００℃の範囲の温度から急
冷することが好ましい。これにより、ＮｉやＣｏのミク
ロ偏析が緩和され、熱膨張係数を一層低下させることが
できる。なお、急冷の方法は水冷が好ましいが、空冷ま
たは油冷であってもよい。
製造した素材を、７００〜９００℃の範囲の温度から急
冷することが好ましい。これにより、ＮｉやＣｏのミク
ロ偏析が緩和され、熱膨張係数を一層低下させることが
できる。なお、急冷の方法は水冷が好ましいが、空冷ま
たは油冷であってもよい。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。高
周波誘導溶解炉により、表１、表２に示す化学組成の合
金を溶解、鋳造し、φ３５ｍｍ×Ｌ２２０ｍｍの丸棒、
およびφ１００ｍｍ×Ｌ４００ｍｍの丸棒を得た。な
お、表１中、Ｎｏ．１〜３３は本発明材で、Ｎｏ．１〜
１１が低温用、Ｎｏ．１２〜２２が中温用、Ｎｏ．２３
〜３３が高温用である。また、表２中、Ｎｏ．３４〜４
１は低温用合金の比較材、Ｎｏ．４４〜５１は中温用合
金の比較材、Ｎｏ．５４〜６１は高温用合金の比較材、
Ｎｏ．６４〜６７はＮｉ、Ｃｏ、Ｎｉ当量のいずれかが
外れる比較材である。さらに表２のＮｏ．４２，４３は
低温用合金の従来材、Ｎｏ．５２，５３は中温用合金の
従来材、Ｎｏ．６２，６３は高温用合金の従来材であ
る。
周波誘導溶解炉により、表１、表２に示す化学組成の合
金を溶解、鋳造し、φ３５ｍｍ×Ｌ２２０ｍｍの丸棒、
およびφ１００ｍｍ×Ｌ４００ｍｍの丸棒を得た。な
お、表１中、Ｎｏ．１〜３３は本発明材で、Ｎｏ．１〜
１１が低温用、Ｎｏ．１２〜２２が中温用、Ｎｏ．２３
〜３３が高温用である。また、表２中、Ｎｏ．３４〜４
１は低温用合金の比較材、Ｎｏ．４４〜５１は中温用合
金の比較材、Ｎｏ．５４〜６１は高温用合金の比較材、
Ｎｏ．６４〜６７はＮｉ、Ｃｏ、Ｎｉ当量のいずれかが
外れる比較材である。さらに表２のＮｏ．４２，４３は
低温用合金の従来材、Ｎｏ．５２，５３は中温用合金の
従来材、Ｎｏ．６２，６３は高温用合金の従来材であ
る。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】上記φ３５ｍｍ×Ｌ２２０ｍｍの丸棒を用
いて熱膨張係数およびヤング率を測定した。熱膨張係数
は、低温用合金では２０〜１５０℃、中温用合金では２
０〜３００℃、高温用合金では２０〜４５０℃の範囲で
測定した。また、φ１００ｍｍ×Ｌ４００ｍｍを用いて
被削性を評価した。被削性は、低温用ではＮｏ．４２、
中温用ではＮｏ．５２、高温用ではＮｏ．６２の工具寿
命をそれぞれ１とした工具寿命比と、切削抵抗とで評価
した。これらの結果を表３、表４に示す。なお、これら
被削性の試験は、切削工具として超硬工具を用い、切削
速度を１００ｍ／分、切り込み２．０ｍｍ、送り０．２
ｍｍ／ｒｅｖ．の条件で旋盤加工により行った。
いて熱膨張係数およびヤング率を測定した。熱膨張係数
は、低温用合金では２０〜１５０℃、中温用合金では２
０〜３００℃、高温用合金では２０〜４５０℃の範囲で
測定した。また、φ１００ｍｍ×Ｌ４００ｍｍを用いて
被削性を評価した。被削性は、低温用ではＮｏ．４２、
中温用ではＮｏ．５２、高温用ではＮｏ．６２の工具寿
命をそれぞれ１とした工具寿命比と、切削抵抗とで評価
した。これらの結果を表３、表４に示す。なお、これら
被削性の試験は、切削工具として超硬工具を用い、切削
速度を１００ｍ／分、切り込み２．０ｍｍ、送り０．２
ｍｍ／ｒｅｖ．の条件で旋盤加工により行った。
【００２７】
【表３】
【００２８】
【表４】
【００２９】表３に示すように、本発明例では所望の低
熱膨張性を維持しつつ、従来材よりも高いヤング率およ
び良好な被削性が得られることが確認された。
熱膨張性を維持しつつ、従来材よりも高いヤング率およ
び良好な被削性が得られることが確認された。
【００３０】これに対して、表４に示すように、Ｎｉ、
Ｃｏ量またはＮｉ当量が本発明の範囲から外れる比較例
のＮｏ．６４〜６７は、いずれの温度でも熱膨張係数が
大きく低熱膨張材としては不適当であった。また、Ｗ量
が少ないＮｏ．３４，４４，５４はヤング率が低かっ
た。Ｗ量が多いＮｏ．３５，４５，５５は熱膨張係数が
大きい値を示した。さらに、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ量が本発明
の範囲よりも多いＮｏ．３９〜４１，４９〜５１，５９
〜６１は熱膨張係数が大きい値を示した。またＳやＳｅ
が外れたり、Ｓ＋０．４Ｓｅに対してＭｎやＣａが少な
いＮｏ．３６〜３８，４６〜４８，５６〜５８は伸びが
低かった。
Ｃｏ量またはＮｉ当量が本発明の範囲から外れる比較例
のＮｏ．６４〜６７は、いずれの温度でも熱膨張係数が
大きく低熱膨張材としては不適当であった。また、Ｗ量
が少ないＮｏ．３４，４４，５４はヤング率が低かっ
た。Ｗ量が多いＮｏ．３５，４５，５５は熱膨張係数が
大きい値を示した。さらに、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ量が本発明
の範囲よりも多いＮｏ．３９〜４１，４９〜５１，５９
〜６１は熱膨張係数が大きい値を示した。またＳやＳｅ
が外れたり、Ｓ＋０．４Ｓｅに対してＭｎやＣａが少な
いＮｏ．３６〜３８，４６〜４８，５６〜５８は伸びが
低かった。
【００３１】次に、上記Ｎｏ．１，２，１２，１３，２
３，２４の組成のφ３５ｍｍ×Ｌ２２０ｍｍ丸棒サンプ
ルを用いて、鋳造まま、および８５０℃から水冷した状
態の熱膨張係数を測定した。低温用のＮｏ．１，２は２
０〜１５０℃、中温用のＮｏ．１２，１３は２０〜３０
０℃、高温用のＮｏ．２３，１４は２０〜４５０℃で測
定した。その結果を表５に示す。
３，２４の組成のφ３５ｍｍ×Ｌ２２０ｍｍ丸棒サンプ
ルを用いて、鋳造まま、および８５０℃から水冷した状
態の熱膨張係数を測定した。低温用のＮｏ．１，２は２
０〜１５０℃、中温用のＮｏ．１２，１３は２０〜３０
０℃、高温用のＮｏ．２３，１４は２０〜４５０℃で測
定した。その結果を表５に示す。
【００３２】
【表５】
【００３３】表５に示すように、水冷することにより、
鋳造ままよりも熱膨張係数がさらに低下することが確認
された。
鋳造ままよりも熱膨張係数がさらに低下することが確認
された。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヤング率が高く、かつ快削性を有する低熱膨張合金を得
ることができる。したがって、剛性を確保するために重
量増となることなく、切削加工に多大の費用を要するこ
とがない。
ヤング率が高く、かつ快削性を有する低熱膨張合金を得
ることができる。したがって、剛性を確保するために重
量増となることなく、切削加工に多大の費用を要するこ
とがない。
Claims (5)
- 【請求項１】 質量％にて、 Ｃ：０．２％以下、 Ｓｉ：１％以下、 Ｍｎ：１％以下、 Ｎｉ：２６〜４３．５％（２６〜２９．２％の範囲は除
く）、 Ｃｏ：２０％以下、 Ｗ：１．５〜７％の範囲で含有し、 かつ、３４．５％≦Ｎｉ＋０．８Ｃｏ≦４３．５％を満
たし、 残部実質的にＦｅからなることを特徴とする、高ヤング
率でかつ快削性を有する低熱膨張合金。 - 【請求項２】 質量％にて、 Ｃ：０．２％以下、 Ｓｉ：１％以下、 Ｎｉ：２６〜４３．５％（２６〜２９．２％の範囲は除
く）、 Ｃｏ：２０％以下、 Ｗ：１．５〜７％の範囲で含有し、 さらに、ＳおよびＳｅのうち１種または２種を０．０４
％≦Ｓ＋０．４Ｓｅ≦０．１２％の範囲で含有し、 Ｍｎを１≧Ｍｎ≧２．３（Ｓ＋０．４Ｓｅ）＋０．２を
満たす範囲で含有し、かつ、３４．５％≦Ｎｉ＋０．８
Ｃｏ≦４３．５％を満たし、 残部実質的にＦｅからなることを特徴とする、高ヤング
率でかつ快削性を有する低熱膨張合金。 - 【請求項３】 質量％にて、 Ｃ：０．２％以下、 Ｓｉ：１％以下、 Ｍｎ：１％以下、 Ｎｉ：２６〜４３．５％、 Ｃｏ：２０％以下、 Ｗ：１．５〜７％の範囲で含有し、 さらに、ＳおよびＳｅのうち１種または２種を０．０４
％≦Ｓ＋０．４Ｓｅ≦０．１２％の範囲で含有し、 ＣａをＣａ≧３．８（Ｓ＋０．４Ｓｅ）の範囲で添加
し、 かつ、３４．５％≦Ｎｉ＋０．８Ｃｏ≦４３．５％を満
たし、 残部実質的にＦｅからなることを特徴とする、高ヤング
率でかつ快削性を有する低熱膨張合金。 - 【請求項４】 質量％でＷが２〜５％であることを特徴
とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載
の高ヤング率でかつ快削性を有する低熱膨張合金。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
に記載の組成を有する素材を、７００℃以上９００℃以
下の温度から水冷することを特徴とする、高ヤング率で
かつ快削性を有する低熱膨張合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10185298A JP3466910B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 高ヤング率でかつ快削性を有する低熱膨張合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10185298A JP3466910B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 高ヤング率でかつ快削性を有する低熱膨張合金およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11279708A JPH11279708A (ja) | 1999-10-12 |
| JP3466910B2 true JP3466910B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=14311580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10185298A Expired - Fee Related JP3466910B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 高ヤング率でかつ快削性を有する低熱膨張合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3466910B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2674540C2 (ru) * | 2014-01-16 | 2018-12-11 | Уддехольмс АБ | Нержавеющая сталь и корпус режущего инструмента, изготовленный из нержавеющей стали |
| JP6753850B2 (ja) * | 2015-07-06 | 2020-09-09 | 日本鋳造株式会社 | 高温用高強度低熱膨張鋳造合金およびその製造方法、ならびにタービン用鋳造品 |
| WO2021192060A1 (ja) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | 新報国製鉄株式会社 | 低熱膨張鋳物及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP10185298A patent/JP3466910B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11279708A (ja) | 1999-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20060099469A (ko) | 경면가공성이 우수한 고경도 스테인레스강 및 이의제조방법 | |
| EP0343292B1 (en) | Low thermal expansion casting alloy | |
| JP3466910B2 (ja) | 高ヤング率でかつ快削性を有する低熱膨張合金およびその製造方法 | |
| US20140000832A1 (en) | High rigidity, high damping capcity cast iron | |
| JPH11279709A (ja) | 高ヤング率低熱膨張鋳造合金およびその製造方法 | |
| JP4203709B2 (ja) | 光学素子成形金型 | |
| JP3466911B2 (ja) | 快削性低熱膨張鋳造合金およびその製造方法 | |
| JPH11279707A (ja) | 快削性低熱膨張合金およびその製造方法 | |
| JPS6232260B2 (ja) | ||
| US6110305A (en) | Method for production of high-strength low-expansion cast iron | |
| JPH10310845A (ja) | 高強度低熱膨張合金 | |
| JP2778891B2 (ja) | 高強度低膨張鋳鉄およびその製造方法と、それを用いた摺動部品および機械部品 | |
| 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 | |
| JPH11293413A (ja) | 熱的形状安定性及び剛性に優れた合金鋼を使用した超精密機器の部材 | |
| US6344095B1 (en) | Low-thermal expansion cast steel with excellent machinability | |
| JPS6051547B2 (ja) | 低熱膨張鋳鉄 | |
| JP3829177B2 (ja) | アルミニウム含有制振鋳鉄 | |
| JP2568022B2 (ja) | 低熱膨張鋳鉄を用いた工作機械、精密測定機器、成形用金型、半導体装置および電子製造装置 | |
| JP4238292B2 (ja) | 制振合金材料、その製造方法およびそれを用いた工具部材 | |
| JP3707825B2 (ja) | 低熱膨張鋳鉄およびその製造方法 | |
| JP2507765B2 (ja) | 高速度工具鋼 | |
| JPH01306540A (ja) | 低熱膨張合金鉄 | |
| JPH04272150A (ja) | 研削加工性に優れた磁気ディスク用アルミニウム合金 | |
| JPH0258337B2 (ja) | ||
| JP2020122180A (ja) | 低熱膨張鋳物及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |