JP3551973B2 - 高強度鉄−コバルト−バナジウム合金物品 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、軟らかい磁性物質、特に、焼なまし状態で降伏強さ，磁気特性及び電気的特性を兼ね備えたユニークな特性を有する鉄−コバルト−バナジウム合金（iron−cobalt−vanadium）より成る物品に関するものである。
発明の背景
残磁性を殆ど又は全く有していない強磁性材料は磁性的に軟らかいものであると言われている。磁性的に軟らかい物質を磁界で磁化させて次にその磁界より取り出すと、その磁性的に軟らかい物質は磁界内にある時に発揮される磁性の殆どを失ってしまう。磁性的に軟らかい物質は、通常、低いヒステリシス損と高い透磁率と高い磁気飽和誘導（magnetic saturation induction）とを持っているのが特徴である。磁性的に軟らかい物質は、モーター，発電機（generator），オルタネータ（alternator），変成器（transformer）及び磁気軸受の如き種々の静電及び回転電気装置に利用するのに好ましい磁気特性を有していることから、そのような種々の静電及び回転電気装置に用いられている。
HIPERCO合金50という商標名でカーペンター・テクノロジー・コーポレイションによって販売されている鉄−コバルト−バナジウム合金は、材料の単位重量当たりで高い飽和磁化（saturation magnetisation）を発揮する。そのHIPERCO合金50の公称重量％組成は次の通りである。
wt.％
炭素 0.01
マンガン 0.05
珪素 0.05
コバルト 48.75
バナジウム 1.9
ニオブ 0.05
鉄 残部
HIPERCO合金50は、それを用いると発電機の如き装置の重量を極めて低減させることとなるため、発電機の回転子及び固定子ラミネーションに用いられている。この合金の磁気特性及び機械的特性は、合金の組成と焼なましの仕方、特に焼なまし温度とによって左右される合金の結晶粒度に非常に左右される。このHIPERCO合金50中に少量のニオブが存在する場合には、合金の強度に利する結晶微細化（grain refinement）に役立つ。この合金が最も低い実施温度（即ち、約720℃（1328゜F））で焼なましした場合に、十分な磁気特性と448MPa（65ksi）までの降伏強さを発揮する。448MPa（65ksi）の降伏強さで従来は十分であったが、発電機及び磁気軸受は50,000rpmを越える運転速度に適合するよう設計されつつある。そのような速度では、448MPaよりはるかに高い降伏強さが要求される。
米国特許第4,933,026号（Rawlings等）は、重量％にして次のような組成を有する柔らかい磁性合金に関するものである。
wt.％
炭素 最大0.03
マンガン 最大0.3
珪素 最大0.1
ニッケル 最大0.3
コバルト 33〜55
バナジウム 絶対的添加物でない
タンタル＋ニオブ 0.15〜0.5
鉄＋不純物 残部
Rawlings等の特許に開示されている合金は、増大した磁気融和誘導を確保するという目的のためにＶの代わりにTa及び（又は）Nbを含有している。然しながら、Rawlings等の合金を用いた経験からすると、その合金は比較的低い電気抵抗を有している。そのような低い電気抵抗を有しているため、合金が非常に高い磁束反転速度（flux reversal rales）、例えば、約5,000Hzで作動する高速度発電機の回転子に利用された場合には、渦電流からの極めて望ましくない高エネルギー損失もたらすこととなる。
米国特許第3,634,072号（Ackermann等）は、重量％にして次のような組成を有する磁性合金に関するものである。
wt.％
炭素 最大0.03
マンガン 最大0.8
珪素 最大0.4
燐 最大0.02
硫黄 最大0.02
クロム 最大0.1
ニッケル 最大0.8
モリブデン 最大0.2
コバルト 45〜52
バナジウム 0.5〜2.5
ニオブ 0.02〜0.5
ジルコニウム 0.07〜0.3
鉄 45〜52
Ackermann等の特許に開示されている合金は、その合金の磁気特性に悪影響を及ぼすことなく延性を向上させるために0.02〜0.5％のニオブと0.07〜0.3％のジルコニウムのいずれか一方又は双方を含有している。この合金の重要な特徴は、延性の重大な低下を被ることなく結晶粒成長温度範囲内で長期間耐えることができることである。その結晶粒成長温度は、秩序−無秩序温度をちょっと上回った温度からフェライト−オーステナイト変態温度程度に及ぶ。Ackermann等の特許に記載されている物質の最終形態のものは、760〜843℃（1400〜1550゜F）範囲でドライブ水素中で４時間最終の焼なまし加熱処理を施される。然しながら、Ackermann等の特許に従って作られた物品は、上述の宇宙船用の発電機や磁気軸受の如き高回転速度電気装置に用いるのに十分高い降伏強さを有していない。
上述の問題点に鑑みて、発電機及び磁気軸受の最新発電の極めて早い速度によって課せられる要請に適合する高い降伏強さと良好な電気的及び磁気的特性との双方を兼ね備えた焼なまし物品の必要性が生じている。
発明の概要
公知の柔らかい磁性物質によってもたらされる問題点は、本発明に依る物品によってかなりの程度解消される。本発明に依る物品は、焼なまし状態で降伏強さと磁気特性と電気的特性とを兼ね備えたユニークな特性を有する鉄−コバルト−バナジウム合金より成る磁性物品である。
本発明の一側面に依れば、熱処理された磁性物品が得られる。本発明の磁性物品は、重量％で実質的に
炭素 約0.003〜0.02
マンガン 最大約0.10
珪素 最大約0.10
燐 最大約0.01
硫黄 最大約0.03
クロム 最大約0.1
ニッケル 最大約0.2
モリブデン 最大約0.1
コバルト 約48〜50
バナジウム 約1.8〜2.2
ニオブ 約0.15〜0.5
窒素 最大約0.04
酸素 最大約0.006
を含有し残部が実質的に鉄である合金により成形されている。この物品は、約４時間以下の時間約740℃（1364゜F）以下の温度で焼なましされ、少なくとも約620MPa（90ksi）の常温降伏強さを有する。
本発明の別の側面に依れば、磁気軸受が得られる。この磁気軸受は、中央穴を備えた固定子と、その中央穴内に配置された回転子とを有している。回転子は、固定子の中央穴内に配置するのに可能な大きさの直径を有する略円盤状のコアを有している。その円盤状コアは、上述した柔らかい磁性材料により作られている。円盤状コアは、約４時間以下の時間約740℃（1364゜F）以下の温度で焼なましされ、少なくとも約620MPa（90ksi）の常温降伏強さを有する。
本発明の更に別の側面に依れば、回転電気機器用の回転子が得られる。その電気機器は、中央穴を備えた固定子と、その中央穴内に配置された回転子とを有している。回転子は、固定子の中央穴内に配置するのに可能な大きさの直径を有するドラムを有している。そのドラムは、本発明に依る物品から作られている。パーセント（％）とは、特に明示していない限り、本明細書を通して重量％を意味するものとする。
【図面の簡単な説明】
本発明の後述の好ましい具体例の詳細な説明と同様に上述の発明の概要も、添付図面を参照することによりより明確に理解できるであろう。
第１図は、本発明に依る磁気軸受の概略的な図；
第２図は、本発明に依る電気オルタネータの正面右方からの斜視図；
第３図は、２時間720℃（1320゜F）と２時間760℃（1400゜F）で焼なましした複数の合金組成のニオブの重量％の関数である常温0.2％オフセット降伏強さを示すグラフ；
第４図は、合金組成と焼なまし温度とを種々組み合わせたテスト周波数の関数である20kGエネルギー損失を示すグラフである。
好ましい具体例の詳細な説明
本発明に依る高強度物品は、有効的な量のニオブを含有した鉄−コバルト−バナジウム合金から作られている。焼なまし状態でその合金が少なくとも約620MPa（90ksi）の常温20％オフセット降伏強さを発揮するよう降伏強さに資するために、少なくとも約0.15％、より好ましくは少なくとも約0.2％のニオブがその合金中に存在する。ニオブは、鉄及び（又は）コバルトの幾分かと組み合わさって、合金を焼なましした時に結晶粒成長を抑制するラビス相（Laves phase）,Nb（Fe,Co）_２及び粒子を生成させる。結晶粒度が小さくなることにより降伏強さは大きくなるので、本発明に依る物品においては約ASTM10より細かい細粒度が望ましい。結晶粒成長はカーバイド及び（又は）カーボニトライド（carbonitride）によって抑制されるが、カーバイド及びカーボニトライドの生成はコントロールすることが難しい炭素含有量によって左右されるのでラビス相の生成が予想されることがわかった。加えて、ラビス相は高温でカーバイド及びカーボニトライドより構造的に安定していることがわかった。これらの理由のために、Nb（Fe,Co）_２ラビス相は、本合金が焼なまし加熱処理に対してより一貫し且つ可能性のある反応起こさせる。更に、合金を熱間加工する時には良好な構造的安定性が特に重要である。
少なくとも約0.2％、好ましくは約0.3％のニオブがこの合金に存在する場合には、焼なまし温度の範囲をかなり広げることができ、その温度においては少なくとも約620Mpa（90ksi）の降伏強さが得られることがわかった。この合金中にニオブが多く存在し過ぎると、過剰な量のラビス相（Laves phase）を生成させることとなり、その過剰な量のラビス相は特に熱間加工中に、クラッキング（cracking）を発生させる脆い薄い層を生成させる。従って、ニオブはこの合金中で約0.5％以下、好ましくは約0.4％以下に制限する。
ニオブの幾分か又は全てをタンタルで置き代えることができることは当業者は理解できるであろう。タンタルを存在させる場合には、原子％に基づいて1:1の割合でタンタルをニオブに代えて存在させる。
合金を焼なましした時に結晶粒成長を付加的に制限する少量のカーバイド及び（又は）カーボニトライドを生成させるために、少なくとも0.003％、好ましくは少なくとも0.010％の炭素を合金中に存在させる。より少量の炭素では合金の磁気的特性に物理的に利することがないので、炭素をより少なくするために行う合金の溶解及び精練に要する余分な費用が保証されない。合金の構造的安定性と焼なまし熱処理に対する反応に悪影響を及ぼさない量にカーバイド及びカーボニトライドの生成を制限するために、本合金においては、炭素を約0.02％以下、好ましくは約0.015％以下に制限する。
磁気飽和誘導に利するために合金には少なくとも約48％、好ましくは少なくとも48.5％のコバルトを存在させる。然しながら、過剰量のコバルトは合金の磁気飽和誘導に悪影響を及ぼすので、コバルトは約50％以下、好ましくは約49.0％に制限する。好ましくは、コバルトは鉄と等しい原子割合で存在させる。
合金の延性に利するために、少なくとも約1.8％、好ましくは少なくとも約1.9％のバナジウムを合金中に存在させる。更に、バナジウムは合金によって発揮される良好な電気的抵抗性に寄与する。高い電気的抵抗性は、高速発電機回転子における主要な損失メカニズムである渦電流損をできるだけ少なくするために望ましい。好ましくは、本合金中に存在するバナジウムの量は、少なくとも約40μΩ−cmの常温電気的抵抗力を発揮するのに十分な量にすべきである。合金中にバナジウムが多過ぎると、合金を磁気的に硬くさせるFeCo₃Vの如き金属間化合物を析出させることとなる。従って、合金中のバナジウムは約2.2％以下、好ましくは約2.1％以下に制限する。
本合金によって発揮されるその他の望ましい特性に利するためにコントロールされた量の付加的元素を存在させてもよい。例えば、合金の熱間加工性に利するために、少量のマンガンを合金中に存在させることができる。然しながら、マンガンの量が多過ぎると、磁性飽和誘導に悪影響を及ぼす。従って、マンガンを存在させる場合には、本合金中のマンガンの量を約0.10％以下に制限する。合金の抵抗性に利するために約0.1％までのクロムを合金中に存在させることができる。
合金の残部は、同様な用途に用いられる市販等級の合金中に見られる通常の不純物の他に実質的に鉄である。そのような元素の程度は望ましい特性に悪影響を与えないようコントロールする。これに関連して、珪素が多過ぎると、けい酸塩を生成させ、けい酸塩が過剰に存在すると、合金の延性と合金から作られた冷間圧延ストリップの外観に悪影響を及ぼすので、本合金中には約0.10％以下の珪素が存在する。燐は磁気特性を低減させ合金を脆くさせるので、約0.01％の燐が本合金中に存在する。イオウは合金の熱間加工性に悪影響を及ぼすので、約0.003％以下のイオウが本合金中に存在する。ニッケルは合金のガンマ相変態温度を低下させるので、約0.2％以下のニッケルを合金中に存在させる。合金をガンマ相変態温度以上から冷却した場合に合金にひずみが発生するので、ガンマ相変態温度を低くすることにより、そのようなひずみを発生させることなく合金を焼なましすることができる温度範囲を極度に制限する。モリブデンはカーバイドを生成させるので、約0.1％以下のモリブデンを合金中に存在させる。制限された量のモリブデンカーバイドは結晶粒成長を抑制するのに有益であるが、過剰な量のそのようなカーバイドは上述した如く本合金にとって望ましくない。窒素はカーボニトライド（carbonitride）を生成させるので、約0.004％以下の窒素が本合金中に存在する。少量のカーボニトライドは結晶粒成長を抑制するのに有益であるかもしれないが、過剰な量のカーボニトライドは本合金にとって望ましくない。更に、カーボニトライドは合金の粒界脆性（intergranular embrittlement）を生じさせる。酸素は合金の電気的抵抗力と延性に悪影響を及ぼす酸化バナジウムを生成させるので、約0.006％以下の酸素を本合金中に存在させる。
本発明において用いられる合金を調製し加工し従来の技術を用いて製品を作った。その合金は、電気アーク炉で空気中で溶解させてもいいし又は真空誘導溶解（VIM）及び（又は）真空アーク再溶解（VAR）の如き公知の真空溶解技術を用いて溶解させることもできる。溶解しインゴットに鋳造した後に、約1065〜1232℃（1950〜2250゜F）の炉温度から鍛造してビレット又はスラブにする。通常の表面処理をした後に、同様に約1065〜1232℃（1950〜2250゜F）の炉温度から熱間圧延してストリップにし、依然として熱を加えながらコイル状にする。合金の延性に利するためにストリップを水で焼入れして、次に再度コイル状にする。そのようにして形成されたストリップは、仕上げサイズよりは実質的に薄い中間製品である。そのストリップを所望の薄さ又はゲージに冷間圧延することによって仕上げサイズにする。
本発明に依る製品は、積層ストリップから作ることができ、または鋳造ビレット又はバーから機械加工することもできる。また、物品は粉末冶金技術によって作ることもできる。その物品を一旦作って、本発明に依る物品の特徴である強度と磁気特性と電気的特性とが組み合わさった望ましい特性を発揮させるために物品を焼なましする。本発明の特徴である高い降伏強さと電気的及び磁気的特性とが組み合わさったユニークな特性を得るために、焼なまし温度を比較的低く且つ焼なまし時間を比較的短くするよう焼なまし時間及び温度をコントロールする。上述したように、合金中にニオブが存在する場合には、有効な焼なまし時間及び温度範囲に影響を及ぼす。ニオブの含有量が増加するにつれて、少なくとも約620MPa（90ksi）の降伏強さを得るのに合金を焼なましすることができる時間と温度の範囲は広がる。好ましくは、焼なまし温度を約740℃（1364゜F）以下に限定し、焼なまし時間は約４時間以下、より好ましくは約２時間以下に限定する。本発明に従って用いられる合金に関して約720〜730℃（1328〜1346゜F）で起こる順序反応（ordering reaction）の少なくとも温度に合金を加熱することなく合金の再結晶過程をコントロールするのは難しいので、焼なまし温度は少なくとも約720℃（1328゜F）が好ましく、より好ましくは少なくとも約730℃（1346゜F）である。物品を時間当たり約83℃（150゜F）の冷却速度で冷却する。必要ならば、真空，不活性ガス又は無酸化雰囲気のような保護雰囲気中で焼なまし熱処理をすることができる。
本発明に依る物品は、高い降伏強さと良好な柔らかい磁気特性とを兼ね備えることが要求される物品の広範囲の利用によく適している。本発明に依る物品は、モータ，発電機，オルタネータ及び磁気軸受のような高速回転電気装置における種々の固定部品（static parts）及び回転部品の利用に特に適している。本発明に依る物品は変成器又はインダクター用の磁心として具体化することもできる。
ここで第１図を参照すると、本発明の他の側面に依る能動磁気軸受10が図示されている。磁気軸受は一般に知られており、その一具体例がここに参考までに挙げられる米国特許第2,691,306号（Beams等）に開示されている。磁気軸受10は、固定子20と回転子30とを有している。その固定子20は略リング状のコア21を有し、このコア21はリング状コア21の内周に略等間隔に配置された複数のスポーク22を備えている。そのスポーク22はリング状コア21の中心に向かって放射状に突出している。固定子巻線26を保持するために巻線支持体24がスポーク22上に配置されている。各固定子巻線26は、ドライブ・コイル（drive coil）27と磁束感知コイル（flux sense coil）28とを有している。リング状コア21と巻線支持体24とによって固定子20の中央開口部25が区画形成されている。リング状コア21と巻線24は、本発明に依り作られたビレット又はバーの如き中実な鍛造ストック又は本発明に依り作られた積層ストリップ材料から作られている。
回転子30は固定子20の中央開口部25内に配置されている。回転子30はシャフト32と円盤状のコア34とを有している。円盤状コア34は、本発明に従って作られた複数に積層された高強度軟質磁性合金から作られている。各積層は、外径が固定子20の中央開口部25に嵌り込む大きさに寸法付けされた薄いリングにて構成されている。そのリングの内径はシャフト32の回りに摩擦嵌め合いされる大きさに寸法付けされている。薄層を積み重ねることにより、シャフト32が貫通される中央穴を備えた円盤状コア34が形成されている。これに代えて、円盤状コアを本発明に依る中実な鍛造ストック合金から作ることもできる。
第２図を参照すると、本発明の別の側面に依る単相電気オルタネータ210が図示されている。そのオルタネータ210は中央開口部225を備えた固定子220を有している。固定子220の中央開口部225内には回転子230が配置されている。その回転子230は回転することのできるドラム234を有している。そのドラム234は、本発明に依り作られた高強度で柔らかい磁性合金の複数の積層材から作られている。これに代えて、本発明に依る合金の純粋な鍛造ストックからドラム234を作ることもできる。互いに絶縁され回転子230と共に回転する２つの異なった導電ストリップリング240a,240bが設けられている。コイル247の第一の端末245aがスリップリング240aに接続され、コイル247の第二の端末245bが他方のスリップリング240bに接続されている。２つの固定ブラシ250a,250bが夫々スリップリング240a,240bにもたれかかっている。各ブラシは常に同じスリップリング240に接している。ブラシ250a,250bは外部回路（図示せず）に接続され、それ故オルタネータ210によって発生する電流を負荷に導くことができる。
実施例
本発明に依る物品に依って提供される降伏強さと電気的及び磁気的特性とが組み合わさったユニークな特性を実証するために、重量％で表１に示した組成を有する実施例１〜６を調製し試験した。比較するために、本発明の範囲外にある組成を有する比較例Ａ〜Ｃを同様に試験した。それらの重量％組成についても表１に示した。比較例Ａ及びＢはHIPERCO合金50の典型例である。比較例ＣはRawlings等の特許に開示の合金の典型例である。

実施例１〜６と比較例Ａ及びＢは真空誘導溶解し19.0cm（7.5インチ）の四角形のインゴットに鋳造した181kg（400lb）のヒートから調製した。そのインゴットを5.08×10⁵kg（500トン）のプレス上で1170℃（2150゜F）の温度からホットプレスして11.4cm（4.5インチ）×18.4cm（7.25インチ）のスラブビレットにし、次にゆっくり冷却した。そのビレットを1090〜1200℃（1994〜2190゜F）の温度から熱間圧延して2.0mm（0.08インチ）の厚さのストリップにしてコイル状に巻いた。そのコイルを820℃（1508゜F）に加熱して原始的に不規則な状態に維持させるために急冷した。そのストリップを再度コイル状に巻いて金属ショットでブラストし表面の酸化物を除去するために酸で洗浄した。次に、そのコイルを冷間圧延して厚さ0.15mm（0.006インチ）、幅約15.2mm（６インチ）のものにし、油を除去した。比較例Ｃは、厚さ0.15mm（0.006インチ）、幅約20.3cm（８インチ）のストリップ状の外部ソース（outside source）より得た。比較例Ｃの材料は実施例１〜６及び比較例A,Bに用いた方法と同様の方法で調製した。
実施例１〜６及び比較例Ａ〜Ｃより取った0.15mm（0.006インチ）のストリップサンプルを鑑定し機械的及び磁気的特性を確定した。ミルにかけて幅1.9cm（0.75インチ）、長さ25.4cm（10インチ）の長方形の片にしたストリップの長方形ブランクから複数のストリップ引張試料を作った。各長方形片の長軸はストリップの圧延軸（rolling axis）と一致している。1.3cm（0.5インチ）半径のフライス盤（1.3cm（0.5inch）radius milling tool）で長方形片の長辺の各々からほぼ3.1mm（0.122インチ）部分を除去することによって、長さがほぼ6.4cm（2.5インチ）で各長方形片の中央近くの幅が1.28cmに狭めた。0.15mm（0.006インチ）厚さのストリップから外径（O.D.）が3.8cm（1.5インチ）で内径（I.D.）が3.2cm（1.25インチ）のリング積層を作った。一グループの引張試料とリング積層をドライ水素中で２時間720℃（1328゜F）の温度で焼なましし、他のグループをドライ水素中で２時間760℃（1400゜F）の温度で焼なましした。
実施例１〜６の引張試料および比較例Ａ〜Ｃの引張試料について、その引張試料を把持し縦軸に沿って長さ方向に引っ張る縦引張テスターを用いて機械的試験を行った。各試料が破壊した時の力と伸びを測定し、常温0.2％オフセット降伏強さを測定した。その降伏強さの測定を二度行い、720℃（1328゜F）（塗りつぶした記号（solid symbol））と760℃（1400゜F）（中抜き記号（open symbol））で夫々２時間焼なましした試料について二回繰り返した測定の平均値を第３図及び表２に示した。比較するために、比較例Ｃの降伏強さについても表２に示した。

第３図及び表２に示したデータは、720℃（1328゜F）の温度で２時間焼なましした時の0.15％以上ニオブ含有の例の降伏強さが極めて増加していることを明らかに示している。第３図に示されているように、降伏強さは一定の焼なまし時間と温度でニオブ含有量が増加するにつれて概して増加しているが、0.15％以上のニオブを含有している試料は720℃（1328゜F）の温度で焼なましした場合の方が760℃（1400゜F）の温度で焼なましした場合と比較して実質的により高い降伏強さを発揮する。より詳述すると、第３図のデータは、本発明に従って720℃（1328゜F）の温度で物品を焼なましした場合に、約0.15％以上にニオブを含有している試料によって約620MPa（90ksi）の降伏強さが得られることを示している。
２時間720℃（1328゜F）と760℃（1400゜F）との温度で夫々焼なましした実施例４〜６について磁損を測定した。磁損は焼なまししたリング積層体について20kGの磁束密度で60〜4000Hzの範囲のテスト周波数で測定した。磁損はASTM標準処理法A927/A927M（トロイダルコア試料の交流磁気特性に関する、電圧計−電流計−電力計方法を用いた標準テスト法）を用いて測定した。その結果については、磁損をテスト周波数毎に分けることによりエネルギー損失に変換した。そのエネルギー損失値を、表３に示し、第４図にグラフで示した。２時間760℃（1400゜F）の温度で焼なましした比較例Ｂと、２時間720℃（1328゜F）と760℃（1400゜F）との温度で焼なましした比較例Ｃの試料とについての磁損試験の結果についても、比較するために表３及び第４図に示した。焼なまし温度での各合金について第４図に示されたデータは、非常に近似し線状を呈しているので、結果を簡単に比較できるようにするために、各データを通して線状回帰適合度（linear regression fit）の結果を示す線を第４図に示した。その先の勾配は渦電流の寄与度、従って、電気的抵抗性を反映している。大きい勾配は低い電気的抵抗性を示している。

各テスト周波数での実施例４〜６の測定磁損は同じ周波数での比較例Ｂの測定磁損よりは概して幾分高くなっているが、テスト周波数の関数である磁損に関しては、本発明に依る実施例４〜６は比較例Ｂと同様に作用する。
第４図に示したデータは、本発明の実施例４〜６が比較例Ｃと比較して、テスト周波数が増加するにつれて磁損について顕著な向上を呈するものであることも示している。その向上点は、使われる焼なまし温度及び時間とは関係ない。4,000Hzと5,000Hzとの間の周波数での低い磁損は、最新式の高速度電気発電機及び磁気軸受の利用に必要である。
表４には、２時間760℃（1400゜F）の温度で焼なましした後の実施例４〜６の常温抵抗性が示されている。電気的抵抗性は焼なまし温度とほとんど関係のないことが知られている。従って、表４に示した抵抗値は、本発明に従って何らかの焼なまし温度で焼なましした同じ試料によって得られるものであると予想される。３つの全ての例が、渦電流損失を最小限にくいとめるのに望ましい40μΩ−cm以上の抵抗力を持っている。比較することによって、表４に示されているように、HIPERCO合金50（比較例Ａ及びＢ）が約44μΩ−cmの電気的抵抗力を有し、Rawlings等の特許に開示の合金（比較例Ｃ）が約14μΩ−cmの電気的抵抗力を有していることが分かる。

要約すると、実施例４〜６は、比較例Ｂと比較してかなり高い降伏強さを有している。また、実施例４〜６は、比較例Ｂと比較していくぶん大きな磁損を有しているが、比較例Ｃと比較して極めてより良好な磁損を有している。更に、実施例４〜６は、公知のHIPERCO合金50の電気的抵抗力とほぼ同じ電気的抵抗力を有し、比較例Ｃによって代表されるニオブ含有Fe−Co−Ｖ合金よりは極めて良好な抵抗力を有している。従って、第3,4図及び表２〜４に提示したデータは、従来の柔らかい磁性材料と比較して本発明に係る物品の方が、降伏強さと磁気特性と電気的特性とを兼ね備えたユニークな特性を発揮するものであることを示している。
本明細書中で用いた用語及び表現は、本発明の説明上用いたにすぎないものであって、本発明の内容をなんら限定するものではない。そのような用語及び表現を用いたからといって、そのことに、記述した本発明の形態と均等なもの又はその一部を排除する意図はない。然しながら、権利が請求されている本発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能であると認められる。

Claims (19)

1. 重量パーセントで実質的に、
   Ｃ 0.003〜0.02
   Mn 最大0.10
   Si 最大0.10
   Ｐ 最大0.01
   Ｓ 最大0.003
   Cr 最大0.1
   Ni 最大0.2
   Mo 最大0.1
   Co 48〜50
   Ｖ 1.8〜2.2
   Nb 0.15〜0.5
   Ｎ 最大0.004
   Ｏ 最大0.006
   を含有し、残部が実質的に鉄である合金から作られた磁性物品であって、この物品が740℃（1364゜F）以下の温度で４時間以下焼きなましされて少なくとも620MPa（90ksi）の常温降伏強さを有することを特徴とする磁性物品。
2. 少なくとも0.25％のニオブを含有している、請求項１に記載の物品。
3. 少なくとも0.3％のニオブを含有している、請求項１に記載の物品。
4. ２時間以下焼きなましした、請求項１に記載の物品。
5. 少なくとも720℃（1328゜F）の温度で焼きなましした、請求項１に記載の物品。
6. 中央開口部を備えた固定子と、前記固定子の前記中央開口部内に配置された回転子とを有する磁気軸受であって、
   前記回転子が、前記固定子の前記中央開口部内に配置するのに可能な大きさの径を備えたほぼ円盤状のコアを有し、
   重量パーセントで実質的に、
   Ｃ 0.003〜0.02
   Mn 最大0.10
   Si 最大0.10
   Ｐ 最大0.01
   Ｓ 最大0.003
   Cr 最大0.1
   Ni 最大0.2
   Mo 最大0.1
   Co 48〜50
   Ｖ 1.8〜2.2
   Nb 0.15〜0.5
   Ｎ 最大0.004
   Ｏ 最大0.006
   を含有し且つ残部が実質的に鉄である合金から前記円盤状コアが作られ、このコアが740℃（1364゜F）以下の温度で４時間以下焼きなましされて少なくとも620MPa（90ksi）の常温降伏強さを有することを特徴とする磁気軸受。
7. 前記固定子が、内周部を有するほぼリング状のコアと、リング状コアの前記内周部回りに実質的に等間隔を隔てて配置されて径方向に向いて前記リング状コアの内側に突出した複数のスポークと、径方向へ向いたスポーク上に夫々一つ配置された巻線支持体とを有している、請求項６に記載の磁気軸受。
8. 前記回転子が、前記円盤状コアを軸線方向に貫通したシャフトを有している、請求項６に記載の磁気軸受。
9. 前記円盤状コアが複数の薄層から構成され、各薄層が、ほぼリング状に形成され、シャフトを受け入れる大きさの内径を有している、請求項６に記載の磁気軸受。
10. 前記合金が、少なくとも0.25％のニオブを含有している、請求項６に記載の磁気軸受。
11. 前記合金が、少なくとも0.3％のニオブを含有している、請求項６に記載の磁気軸受。
12. 前記円盤状コアが、２時間以下焼きなましされた、請求項６に記載の磁気軸受。
13. 前記円盤状コアが、少なくとも720℃（1328゜F）の温度で焼きなましされた、請求項６に記載の磁気軸受。
14. 固定子の中央開口部内に配置されるのに可能な大きさのドラムを有する、回転電気装置用回転子であって、
    重量パーセントで実質的に、
    Ｃ 0.003〜0.02
    Mn 最大0.10
    Si 最大0.10
    Ｐ 最大0.01
    Ｓ 最大0.003
    Cr 最大0.1
    Ni 最大0.2
    Mo 最大0.1
    Co 48〜50
    Ｖ 1.8〜2.2
    Nb 0.15〜0.5
    Ｎ 最大0.004
    Ｏ 最大0.006
    を含有し且つ残部が実質的に鉄である合金から前記回転子が作られ、この回転子が740℃（1364゜F）以下の温度で４時間以下焼きなましされて少なくとも620MPa（90ksi）の常温降伏強さを有することを特徴とする回転子。
15. 前記ドラムが複数の薄層から構成されている、請求項14に記載の回転子。
16. 前記合金が、少なくとも0.25％のニオブを含有している、請求項14に記載の回転子。
17. 前記合金が、少なくとも0.3％のニオブを含有している、請求項14に記載の回転子。
18. 前記ドラムが２時間以下焼きなましされた、請求項14に記載の回転子。
19. 前記ドラムが、少なくとも720℃（1328゜F）の温度で焼きなましされた、請求項14に記載の回転子。

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