JP7053343B2 - Method for manufacturing Fe-Mn alloy and Fe-Mn alloy - Google Patents

Method for manufacturing Fe-Mn alloy and Fe-Mn alloy Download PDF

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Description

本発明は、Fe-Mn合金およびFe-Mn合金の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a Fe—Mn alloy and a Fe—Mn alloy.

特許文献1には、低比重鉄合金が記載されている。この低比重鉄合金は、Mn:15.0~45.0質量%、Al:8.0~20.0質量%、C:0.01~2.5質量%、Si:0.01~5.0質量%、Cr:0.01~10.0質量%、B:0.001~1.5質量%、N:0.01~1.5質量%、残部Feおよび不可避的不純物からなる。また、上記低比重鉄合金は、α相分率10~95%であるγ+αの2相を備えた鉄合金からなる。また、非特許文献1には、FeMnAl合金が記載されている。このFeMnAl合金は、Fe-29.5Mn-9.2Al-0.94Cの組成を有する。上記FeMnAl合金について、550℃で104分間以上の時効処理を行うと、β-Mnが析出する。 Patent Document 1 describes a low-density ferroalloy. This low specific gravity iron alloy has Mn: 15.0 to 45.0% by mass, Al: 8.0 to 20.0% by mass, C: 0.01 to 2.5% by mass, Si: 0.01 to 5 by mass. It consists of 0.0% by mass, Cr: 0.01 to 10.0% by mass, B: 0.001 to 1.5% by mass, N: 0.01 to 1.5% by mass, the balance Fe and unavoidable impurities. Further, the low specific density iron alloy is made of an iron alloy having two phases of γ + α having an α phase fraction of 10 to 95%. Further, Non-Patent Document 1 describes a FeMnAl alloy. This FeMnAl alloy has a composition of Fe-29.5Mn-9.2Al-0.94C. When the FeMnAl alloy is aged at 550 ° C. for 104 minutes or longer, β-Mn is precipitated.

特開2005-325387号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-325387

Ryan A. Howel,“Microstructural influence on dynamic properties of age hardenable FeMnAl Allоys”,Doctoral Dissertations,Missouri University of Science and Technology,Summer 2009,p.27-28Ryan A. Howel, "Microstructural influence on dynamic techniques of age hardenable FemnAl Allorys", Doctoral Dissertations, Missouri University of Science, Missouri University of Science. 27-28

しかしながら、特許文献1の低比重鉄合金および非特許文献1のFeMnAl合金は、硬度が低い。 However, the low density iron alloy of Patent Document 1 and the FeMnAl alloy of Non-Patent Document 1 have low hardness.

そこで、本発明の目的は、高い硬度を有するFe-Mn合金を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a Fe—Mn alloy having a high hardness.

本発明に係るFe-Mn合金は、成分組成として、20.0~30.0質量%のMn、5.0~10.0質量%のAl、0.5~1.5質量%のC、および5.0~10.0質量%のCrを含み、残部がFeおよび不可避的不純物であり、金属組織として、β-Mn相およびα相を含む。 The Fe—Mn alloy according to the present invention has a composition of 20.0 to 30.0% by mass of Mn, 5.0 to 10.0% by mass of Al, and 0.5 to 1.5% by mass of C. And 5.0 to 10.0% by mass of Cr, the balance is Fe and unavoidable impurities, and the metal structure contains β-Mn phase and α phase.

本発明に係るFe-Mn合金は、高い硬度を有する。 The Fe—Mn alloy according to the present invention has a high hardness.

図1は、Fe-Mn合金試料について、加工率に対するビッカース硬さの変化を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a change in Vickers hardness with respect to a processing rate for a Fe—Mn alloy sample. 図2は、Fe-Mn合金試料について、硬化熱処理温度に対するビッカース硬さの変化を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing changes in Vickers hardness with respect to the curing heat treatment temperature for the Fe—Mn alloy sample. 図3は、Fe-Mn合金試料について、加工率に対するビッカース硬さの変化を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the change in Vickers hardness with respect to the processing rate for the Fe—Mn alloy sample. 図4は、Fe-Mn合金試料について、硬化熱処理温度に対するビッカース硬さの変化を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing changes in Vickers hardness with respect to the curing heat treatment temperature for the Fe—Mn alloy sample. 図5はFe-Mn合金試料について、加工率に対するビッカース硬さの変化を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the change in Vickers hardness with respect to the processing rate for the Fe—Mn alloy sample. 図6は、Fe-Mn合金試料について、硬化熱処理温度に対するビッカース硬さの変化を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing changes in Vickers hardness with respect to the curing heat treatment temperature for the Fe—Mn alloy sample. 図7は、Fe-Mn合金試料について、SEM像を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing an SEM image of the Fe—Mn alloy sample. 図8は、Fe-Mn合金試料について、SEM像を示した図である。FIG. 8 is a diagram showing an SEM image of the Fe—Mn alloy sample. 図9は、Fe-Mn合金試料について、SEM像を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing an SEM image of the Fe—Mn alloy sample. 図10は、Fe-Mn合金試料のX線回折パターンを示した図である。FIG. 10 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a Fe—Mn alloy sample. 図11Aは、Fe-Mn合金試料のHAADF-STEM像を示した図である。FIG. 11A is a diagram showing a HAADF-STEM image of a Fe—Mn alloy sample. 図11Bは、図11AのHAADF-STEM像の一部を拡大した図である。FIG. 11B is an enlarged view of a part of the HAADF-STEM image of FIG. 11A. 図12Aは、Fe-Mn合金試料について、STEM-EDSによるマッピングの結果を示した図である。FIG. 12A is a diagram showing the results of mapping by STEM-EDS for the Fe—Mn alloy sample. 図12Bは、図12Aのマッピングの一部を拡大した図である。FIG. 12B is an enlarged view of a part of the mapping of FIG. 12A. 図13Aは、Fe-Mn合金試料のHAADF-STEM像を示した図である。FIG. 13A is a diagram showing a HAADF-STEM image of a Fe—Mn alloy sample. 図13Bは、図13AのHAADF-STEM像の一部を拡大した図である。FIG. 13B is an enlarged view of a part of the HAADF-STEM image of FIG. 13A. 図14Aは、Fe-Mn合金試料について、STEM-EDSによるマッピングの結果を示した図である。FIG. 14A is a diagram showing the results of mapping by STEM-EDS for the Fe—Mn alloy sample. 図14Bは、図14Aのマッピングの一部を拡大した図である。FIG. 14B is an enlarged view of a part of the mapping of FIG. 14A. 図15Aは、Fe-Mn合金試料のHAADF-STEM像を示した図である。FIG. 15A is a diagram showing a HAADF-STEM image of a Fe—Mn alloy sample. 図15Bは、図15AのHAADF-STEM像の一部を拡大した図である。FIG. 15B is an enlarged view of a part of the HAADF-STEM image of FIG. 15A. 図16Aは、Fe-Mn合金試料について、STEM-EDSによるマッピングの結果を示した図である。FIG. 16A is a diagram showing the results of mapping by STEM-EDS for the Fe—Mn alloy sample. 図16Bは、図16Aのマッピングの一部を拡大した図である。FIG. 16B is an enlarged view of a part of the mapping of FIG. 16A. 図17Aは、Fe-Mn合金試料のHAADF-STEM像を示した図である。FIG. 17A is a diagram showing a HAADF-STEM image of a Fe—Mn alloy sample. 図17Bは、Fe-Mn合金試料の電子回折図形を示した図である。FIG. 17B is a diagram showing an electron diffraction pattern of the Fe—Mn alloy sample. 図17Cは、Fe-Mn合金試料のHAADF-STEM像を示した図である。FIG. 17C is a diagram showing a HAADF-STEM image of a Fe—Mn alloy sample. 図18は、Fe-Mn合金試料の電子回折図形を示した図である。FIG. 18 is a diagram showing an electron diffraction pattern of a Fe—Mn alloy sample.

本発明を実施するための形態(実施形態)につき、詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。 An embodiment (embodiment) for carrying out the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the contents described in the following embodiments. In addition, the components described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the configurations described below can be combined as appropriate. Further, various omissions, substitutions or changes of the configuration can be made without departing from the gist of the present invention.

<Fe-Mn合金>
実施形態に係るFe(鉄)-Mn(マンガン)合金は、成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl(アルミニウム)、0.5質量%以上1.5質量%以下のC(炭素)、および5.0質量%以上10.0質量%以下のCr(クロム)を含み、残部がFeおよび不可避的不純物である。また、実施形態に係るFe-Mn合金は、金属組織として、β-Mn相およびα相(フェライト相、bcc構造)を含む。β-Mn相は、立方晶系(cubic)であり、a=b=c=6.34Åであり、単位胞中の原子数は20個である。
<Fe-Mn alloy>
The Fe (iron) -Mn (manganese) alloy according to the embodiment has Mn of 20.0% by mass or more and 30.0% by mass or less and Al of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less as a component composition. Aluminum), 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less of C (carbon), and 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less of Cr (chromium), and the balance is Fe and unavoidable impurities. be. Further, the Fe—Mn alloy according to the embodiment contains a β—Mn phase and an α phase (ferrite phase, bcc structure) as a metal structure. The β-Mn phase is a cubic system, a = b = c = 6.34 Å, and the number of atoms in a unit cell is 20.

このように、実施形態に係るFe-Mn合金は、特定の成分組成を有し、かつ金属組織としてβ-Mn相を有する。したがって、実施形態に係るFe-Mn合金は、硬度が高く、耐傷性、耐打痕性に優れる。また、実施形態に係るFe-Mn合金は、α相も含むため、加工性にも優れる。 As described above, the Fe—Mn alloy according to the embodiment has a specific component composition and has a β—Mn phase as a metal structure. Therefore, the Fe—Mn alloy according to the embodiment has high hardness and is excellent in scratch resistance and dent resistance. Further, since the Fe—Mn alloy according to the embodiment also contains an α phase, it is excellent in processability.

一方、特許文献1に記載された低比重鉄合金は、γ相(オーステナイト相、fcc構造)およびα相を備える。このため、硬度が低いと考えられる。また、非特許文献1に記載されたFeMnAl合金は、上記Fe-Mn合金とは異なる成分組成を有する。さらに、非特許文献1では、このFeMnAl合金について、550℃での時効処理が行われている。ここで、104分間以上の時効処理でβ-Mnが析出している。しかしながら、β-Mnは析出物として出現するに過ぎないため、上記FeMnAl合金は、硬度が低いと考えられる。 On the other hand, the low-density ferroalloy described in Patent Document 1 includes a γ phase (austenite phase, fcc structure) and an α phase. Therefore, it is considered that the hardness is low. Further, the FeMnAl alloy described in Non-Patent Document 1 has a component composition different from that of the Fe—Mn alloy. Further, in Non-Patent Document 1, the FeMnAl alloy is aged at 550 ° C. Here, β - Mn is precipitated by the aging treatment for 104 minutes or more. However, since β-Mn only appears as a precipitate, it is considered that the FeMnAl alloy has a low hardness.

以下では、実施形態に係るFe-Mn合金について、より詳しく説明する。実施形態に係るFe-Mn合金は、20.0質量%以上30.0質量%以下のMnを含む。Mnを上記の量で含むため、金属組織としてβ-Mn相が得られる。したがって、上記Fe-Mn合金の硬度を高くできる。 Hereinafter, the Fe—Mn alloy according to the embodiment will be described in more detail. The Fe—Mn alloy according to the embodiment contains Mn of 20.0% by mass or more and 30.0% by mass or less. Since Mn is contained in the above amount, a β-Mn phase can be obtained as a metal structure. Therefore, the hardness of the Fe—Mn alloy can be increased.

上記Fe-Mn合金は、5.0質量%以上10.0質量%以下のAlを含む。Alを上記の量で含むため、金属組織としてβ-Mn相とともにα相が得られる。また、上記Fe-Mn合金の加工性も向上できる。 The Fe—Mn alloy contains Al of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less. Since Al is contained in the above amount, an α phase is obtained together with the β—Mn phase as a metal structure. In addition, the workability of the Fe—Mn alloy can be improved.

上記Fe-Mn合金は、0.5質量%以上1.5質量%以下のCを含む。Cを上記の量で含むため、金属組織としてβ-Mn相とともにα相が得られる。また、上記Fe-Mn合金の加工性も向上できる。Cは、1.5質量%よりも多すぎると、M3C(MはFeまたはMnである。)等の炭化物として析出することがある。 The Fe—Mn alloy contains C of 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less. Since C is contained in the above amount, an α phase is obtained together with the β—Mn phase as a metal structure. In addition, the workability of the Fe—Mn alloy can be improved. If C is more than 1.5% by mass, it may precipitate as carbides such as M 3 C (M is Fe or Mn).

上記Fe-Mn合金は、5.0質量%以上10.0質量%以下のCrを含む。Crを上記の量で含むため、金属組織としてβ-Mn相が得られる。また、Crは、主に、炭化物としてβ-Mn相とα相との境界に存在し、上記Fe-Mn合金の硬度の改善に寄与できる。 The Fe—Mn alloy contains Cr of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less. Since Cr is contained in the above amount, a β-Mn phase can be obtained as a metal structure. Further, Cr mainly exists as a carbide at the boundary between the β—Mn phase and the α phase, and can contribute to the improvement of the hardness of the Fe—Mn alloy.

上記Fe-Mn合金において、残部はFeおよび不可避的不純物である。不可避的不純物は原料などから不可避的に混入する。不可避的不純物としては、Si(ケイ素)、P(リン)、S(硫黄)が挙げられる。通常、それぞれ0.01質量%未満の量で含まれる。この量であれば、実施形態の効果を妨げないと考えられる。 In the Fe—Mn alloy, the balance is Fe and unavoidable impurities. Inevitable impurities are inevitably mixed from raw materials. Examples of unavoidable impurities include Si (silicon), P (phosphorus), and S (sulfur). Usually, each is contained in an amount of less than 0.01% by mass. It is considered that this amount does not interfere with the effect of the embodiment.

実施形態に係るFe-Mn合金は、成分組成として、さらに2.5質量%以上10.0質量%以下のNiを含むことが好ましい。すなわち、実施形態に係るFe-Mn合金は、成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl、0.5質量%以上1.5質量%以下のC、5.0質量%以上10.0質量%以下のCr、および2.5質量%以上10.0質量%以下のNiを含み、残部がFeおよび不可避的不純物であってもよい。Niを上記の量で含んでいると、金属組織としてα相がより好適に得られるとともに、熱間および/または冷間の鍛造加工性が向上する。また、上記Fe-Mn合金の加工性を向上できる。したがって、上記Fe-Mn合金の硬度と強度とのバランスが向上できる。 The Fe—Mn alloy according to the embodiment preferably further contains 2.5% by mass or more and 10.0% by mass or less of Ni as a component composition. That is, the Fe-Mn alloy according to the embodiment has a component composition of Mn of 20.0% by mass or more and 30.0% by mass or less, Al of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, 0.5% by mass. It contains C of% or more and 1.5% by mass or less, Cr of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, and Ni of 2.5% by mass or more and 10.0% by mass or less, and the balance is Fe and unavoidable. It may be an impurity. When Ni is contained in the above amount, the α phase is more preferably obtained as a metal structure, and the hot and / or cold forging workability is improved. In addition, the workability of the Fe—Mn alloy can be improved. Therefore, the balance between the hardness and the strength of the Fe—Mn alloy can be improved.

また、実施形態に係るFe-Mn合金は、金属組織として、β-Mn相およびα相を含む。β-Mn相は硬度が高い。したがって、このようなβ-Mn相を含む上記Fe-Mn合金は硬度が高い。また、α相も含むため、上記Fe-Mn合金は加工性にも優れる。具体的には、上記Fe-Mn合金に含まれるβ-Mn相は、少なくとも一部は、SEM像において、面積が1μm2以上の連続した相として観察される。いいかえると、上記Fe-Mn合金に含まれるβ-Mn相は、少なくとも一部は、微細な析出物としてではなく、上記のように連続した相として存在している。 Further, the Fe—Mn alloy according to the embodiment contains a β—Mn phase and an α phase as a metal structure. The β-Mn phase has a high hardness. Therefore, the Fe—Mn alloy containing such a β—Mn phase has a high hardness. Further, since the Fe—Mn alloy also contains an α phase, the Fe—Mn alloy is excellent in processability. Specifically, at least a part of the β-Mn phase contained in the Fe—Mn alloy is observed as a continuous phase having an area of 1 μm 2 or more in the SEM image. In other words, at least a part of the β-Mn phase contained in the Fe—Mn alloy exists not as a fine precipitate but as a continuous phase as described above.

また、実施形態に係るFe-Mn合金は、β-Mn相およびα相の面積分率の合計を100%としたときに、β-Mn相の面積分率が60%以上90%以下であり、α相の面積分率が10%以上40%以下であることが好ましい。また、β-Mn相の面積分率が70%以上90%以下であり、α相の面積分率が10%以上30%以下であることがより好ましい。面積分率が上記範囲にあると、硬度と加工性とのバランスが向上できる。面積分率は、SEM像観察において、特定の大きさの領域(たとえば100μm×100μmの領域)中のβ-Mn相およびα相の面積を測定し、得られた測定値から求められる。 Further, in the Fe—Mn alloy according to the embodiment, the area fraction of the β—Mn phase is 60% or more and 90% or less when the total area fraction of the β—Mn phase and the α phase is 100%. , The area fraction of the α phase is preferably 10% or more and 40% or less. Further, it is more preferable that the surface integral of the β—Mn phase is 70% or more and 90% or less, and the surface integral of the α phase is 10% or more and 30% or less. When the surface integral is within the above range, the balance between hardness and workability can be improved. The area fraction is obtained from the measured values obtained by measuring the areas of the β-Mn phase and the α phase in a region of a specific size (for example, a region of 100 μm × 100 μm) in SEM image observation.

また、上記特定の大きさの領域において、β-Mn相およびα相以外の領域の面積分率(β-Mn相およびα相以外の炭化物(たとえばCr炭化物)、残存γ相などの合計の面積分率)は、通常5%以下である。β-Mn相およびα相以外の領域の面積分率が、上記範囲にあれば、実施形態の効果を妨げないと考えられる。 Further, in the above-mentioned region of a specific size, the area fraction of the region other than the β-Mn phase and the α phase (carbide other than the β-Mn phase and the α phase (for example, Cr carbide), the total area of the residual γ phase, etc.). The fraction) is usually 5% or less. If the surface integral of the region other than the β-Mn phase and the α phase is within the above range, it is considered that the effect of the embodiment is not hindered.

実施形態に係るFe-Mn合金について、結晶粒の大きさは、通常10μm以下である。硬度の観点から結晶粒が上記範囲にあることが好ましい。 For the Fe—Mn alloy according to the embodiment, the crystal grain size is usually 10 μm or less. From the viewpoint of hardness, it is preferable that the crystal grains are in the above range.

実施形態に係るFe-Mn合金について、ビッカース硬さ(HV)は、通常400以上であり、好ましくは500以上である。ビッカース硬さが上記範囲にあると、耐傷性、耐打痕性が求められる用途に好適に用いられる。 For the Fe—Mn alloy according to the embodiment, the Vickers hardness (HV) is usually 400 or more, preferably 500 or more. When the Vickers hardness is within the above range, it is suitably used for applications where scratch resistance and dent resistance are required.

<Fe-Mn合金の製造方法>
実施形態に係るFe-Mn合金の製造方法は、熱間加工工程と、冷間鍛造工程と、硬化熱処理工程とを含む。上記Fe-Mn合金の製造方法において、熱間加工工程では、熱間加工物を製造する。冷間鍛造工程では、熱間加工物を冷間鍛造して、転位が導入された金属結晶を有する冷間鍛造物を製造する。この冷間鍛造物は、金属組織としてγ相およびα相を含む。硬化熱処理工程では、冷間鍛造物を硬化熱処理して、Fe-Mn合金を製造する。このFe-Mn合金は、金属組織としてβ-Mn相およびα相を含む。硬化熱処理中に、γ相がβ-Mn相に変態すると考えられる。すなわち、冷間鍛造によって金属結晶中に転位を導入しておくと、続く硬化熱処理で、γ相からβ-Mn相への変態が起こると考えられる。なお、熱間加工物をそのまま硬化熱処理した場合は、γ相からβ-Mn相への変態は起こらない。
<Manufacturing method of Fe-Mn alloy>
The method for producing an Fe—Mn alloy according to an embodiment includes a hot working step, a cold forging step, and a curing heat treatment step. In the method for producing a Fe—Mn alloy, a hot work piece is manufactured in the hot work process. In the cold forging step, the hot work piece is cold forged to produce a cold forged product having metal crystals into which dislocations have been introduced. This cold forged product contains a γ phase and an α phase as a metallographic structure. In the curing heat treatment step, the cold forged product is subjected to curing heat treatment to produce an Fe—Mn alloy. This Fe—Mn alloy contains a β—Mn phase and an α phase as a metal structure. It is considered that the γ phase is transformed into the β-Mn phase during the curing heat treatment. That is, if dislocations are introduced into the metal crystal by cold forging, it is considered that the transformation from the γ phase to the β-Mn phase occurs in the subsequent curing heat treatment. When the hot work piece is cured and heat-treated as it is, the transformation from the γ phase to the β-Mn phase does not occur.

熱間加工工程は、インゴットを熱間加工して熱間加工物を得る工程である。 The hot working step is a step of hot working the ingot to obtain a hot work piece.

インゴットは、成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl、0.5質量%以上1.5質量%以下のC、および5.0質量%以上10.0質量%以下のCrを含み、残部がFeおよび不可避的不純物である。インゴットが上記成分組成を有していると、β-Mn相を有するFe-Mn合金が製造できる。すなわち、硬度が高いFe-Mn合金が製造できる。インゴットは、成分組成として、さらに2.5質量%以上10.0質量%以下のNiを含んでいてもよい。インゴットがNiを上記の量で含んでいると、製造されたFe-Mn合金の加工性を向上できる。 The component composition of the ingot is Mn of 20.0% by mass or more and 30.0% by mass or less, Al of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, and 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less. It contains C and Cr of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, and the balance is Fe and unavoidable impurities. When the ingot has the above component composition, an Fe—Mn alloy having a β—Mn phase can be produced. That is, a Fe—Mn alloy having high hardness can be produced. The ingot may further contain 2.5% by mass or more and 10.0% by mass or less of Ni as a component composition. When the ingot contains Ni in the above amount, the processability of the produced Fe—Mn alloy can be improved.

また、インゴットは、金属組織として、γ相およびα相を含む。インゴットは、γ相およびα相の面積分率の合計を100%としたときに、γ相の面積分率が60%以上90%以下であり、α相の面積分率が10%以上40%以下であることが好ましい。また、γ相の面積分率が70%以上90%以下であり、α相の面積分率が10%以上30%以下であることがより好ましい。面積分率が上記範囲にあると、硬化熱処理でのβ-Mn相への変態が起こりやすい。 Further, the ingot contains a γ phase and an α phase as a metal structure. In the ingot, when the total area fraction of the γ phase and the α phase is 100%, the area fraction of the γ phase is 60% or more and 90% or less, and the area fraction of the α phase is 10% or more and 40%. The following is preferable. Further, it is more preferable that the surface integral of the γ phase is 70% or more and 90% or less, and the surface integral of the α phase is 10% or more and 30% or less. When the surface integral is in the above range, transformation to the β-Mn phase in the curing heat treatment is likely to occur.

上記インゴットは、たとえば、上記成分組成となるように原料を秤量し、溶解させた後、鋳型へ傾注して製造する。 The ingot is manufactured, for example, by weighing the raw materials so as to have the composition of the above components, dissolving them, and then injecting them into a mold.

熱間加工として、具体的には鍛造および溝ロール圧延が挙げられ、これにより、熱間加工物として棒材が得られる。熱間加工は、通常1100℃以上1250℃以下で行う。なお、熱間加工後は、通常水冷する。 Specific examples of the hot working include forging and groove roll rolling, whereby a bar is obtained as a hot working product. Hot working is usually performed at 1100 ° C. or higher and 1250 ° C. or lower. After hot working, it is usually water-cooled.

熱間加工による加工率は、好ましくは45%以上80%以下である。本明細書において、加工率とは断面積の減少率をいう。具体的には、インゴットの断面積に対する、得られた棒材の断面積の減少率をいう。 The processing rate by hot working is preferably 45% or more and 80% or less. In the present specification, the processing rate means the reduction rate of the cross-sectional area. Specifically, it refers to the rate of decrease in the cross-sectional area of the obtained bar with respect to the cross-sectional area of the ingot.

上記熱間加工物において、成分組成および金属組織の種類、割合は、好ましい範囲およびその理由も含め、インゴットの場合と同じである。また、上記熱間加工物について、結晶粒の大きさは、通常10μm以下である。最終的に製造されるFe-Mn合金の硬度の観点から結晶粒が上記範囲にあることが好ましい。 In the hot work piece, the composition and the type and ratio of the metallographic structure are the same as those in the case of the ingot, including the preferable range and the reason. Further, for the hot work piece, the size of crystal grains is usually 10 μm or less. From the viewpoint of the hardness of the finally produced Fe—Mn alloy, it is preferable that the crystal grains are in the above range.

冷間鍛造工程は、上記熱間加工工程で得られた上記熱間加工物を冷間鍛造して冷間鍛造物を得る工程である。冷間鍛造により、冷間鍛造物の金属結晶には転位が導入される。 The cold forging step is a step of cold forging the hot work piece obtained in the hot work step to obtain a cold forged product. Cold forging introduces dislocations into the metal crystals of the cold forged product.

冷間鍛造として、具体的にはスエージング加工が挙げられ、これにより、冷間鍛造物として、外径がより絞られた棒材が得られる。 Specific examples of the cold forging include swaging, whereby a bar having a narrower outer diameter can be obtained as a cold forging.

冷間鍛造による加工率は、好ましくは20%以上80%以下であり、より好ましくは40%以上80%以下である。加工率が上記範囲にあると、金属結晶に好適な量で転位が導入できる。したがって、硬化熱処理により、β-Mn相への変態が起こり、最終的に製造されるFe-Mn合金の硬度を高くできる。 The processing rate by cold forging is preferably 20% or more and 80% or less, and more preferably 40% or more and 80% or less. When the processing rate is within the above range, dislocations can be introduced in an amount suitable for the metal crystal. Therefore, the curing heat treatment causes transformation to the β-Mn phase, and the hardness of the finally produced Fe—Mn alloy can be increased.

上記冷間鍛造物において、成分組成および金属組織の種類、割合は、好ましい範囲およびその理由も含め、インゴットおよび熱間加工物の場合と同じである。また、上記冷間鍛造物について、結晶粒の大きさは、通常10μm以下である。最終的に製造されるFe-Mn合金の硬度の観点から結晶粒が上記範囲にあることが好ましい。 In the cold forged product, the composition and the type and ratio of the metallographic structure are the same as those of the ingot and the hot work product, including the preferable range and the reason. Further, for the cold forged product, the crystal grain size is usually 10 μm or less. From the viewpoint of the hardness of the finally produced Fe—Mn alloy, it is preferable that the crystal grains are in the above range.

硬化熱処理工程は、上記冷間鍛造工程で得られた上記冷間鍛造物を硬化熱処理してFe-Mn合金を得る工程である。硬化熱処理により、γ相からβ-Mn相への変態が起こる。これにより、具体的にはFe-Mn合金の棒材が得られる。 The curing heat treatment step is a step of curing and heat-treating the cold forged product obtained in the cold forging step to obtain an Fe—Mn alloy. The curing heat treatment causes a transformation from the γ phase to the β-Mn phase. As a result, specifically, a rod material of Fe—Mn alloy can be obtained.

硬化熱処理は、好ましくは550℃以上800℃以下で、より好ましくは600℃以上700℃以下で行う。硬化熱処理の温度が上記範囲にあると、最終的に製造されるFe-Mn合金の硬度を高くできる。硬化熱処理の温度が高すぎると、最終的に製造されるFe-Mn合金の硬度が低くなる場合がある。さらに、コストがかかる場合がある。また、硬化熱処理は、好ましくは10分以上12時間以下行う。硬化熱処理の時間が上記範囲にあると、最終的に製造されるFe-Mn合金の硬度を高くできる。硬化熱処理の時間が長すぎると、最終的に製造されるFe-Mn合金の強度が小さくなる場合がある。さらに、コストがかかる場合がある。なお、硬化熱処理後は、通常空冷する。 The curing heat treatment is preferably performed at 550 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and more preferably 600 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. When the temperature of the curing heat treatment is in the above range, the hardness of the finally produced Fe—Mn alloy can be increased. If the temperature of the curing heat treatment is too high, the hardness of the finally produced Fe—Mn alloy may be low. In addition, it can be costly. The curing heat treatment is preferably performed for 10 minutes or more and 12 hours or less. When the curing heat treatment time is within the above range, the hardness of the finally produced Fe—Mn alloy can be increased. If the curing heat treatment time is too long, the strength of the finally produced Fe—Mn alloy may decrease. In addition, it can be costly. After the curing heat treatment, it is usually air-cooled.

得られたFe-Mn合金は、成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl、0.5質量%以上1.5質量%以下のC、および5.0質量%以上10.0質量%以下のCrを含み、残部がFeおよび不可避的不純物である。上記Fe-Mn合金は、成分組成として、さらに2.5質量%以上10.0質量%以下のNiを含んでいてもよい。なお、Fe-Mn合金では、通常、インゴットの成分組成がほぼ保たれる。また、上記Fe-Mn合金は、金属組織として、β-Mn相およびα相を含む。このように、製造されたFe-Mn合金は、特定の成分組成を有し、かつ金属組織としてβ-Mn相を有する。したがって、上記Fe-Mn合金は、硬度が高く、耐傷性、耐打痕性に優れる。また、上記Fe-Mn合金は、α相も含むため、加工性にも優れる。 The obtained Fe-Mn alloy has a composition of 20.0% by mass or more and 30.0% by mass or less of Mn, 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less of Al, and 0.5% by mass or more and 1 It contains C of 5.5% by mass or less and Cr of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, and the balance is Fe and unavoidable impurities. The Fe—Mn alloy may further contain 2.5% by mass or more and 10.0% by mass or less of Ni as a component composition. In the Fe—Mn alloy, the component composition of the ingot is usually maintained. Further, the Fe—Mn alloy contains a β—Mn phase and an α phase as a metal structure. The Fe—Mn alloy thus produced has a specific component composition and has a β—Mn phase as a metal structure. Therefore, the Fe—Mn alloy has high hardness and is excellent in scratch resistance and dent resistance. Further, since the Fe—Mn alloy also contains an α phase, it is excellent in processability.

また、上記Fe-Mn合金は、β-Mn相およびα相の面積分率の合計を100%としたときに、β-Mn相の面積分率が60%以上90%以下であり、α相の面積分率が10%以上40%以下であることが好ましい。また、β-Mn相の面積分率が70%以上90%以下であり、α相の面積分率が10%以上30%以下であることがより好ましい。面積分率が上記範囲にあると、硬度と加工性とのバランスが向上できる。 Further, in the Fe—Mn alloy, the area fraction of the β—Mn phase is 60% or more and 90% or less when the total area fraction of the β—Mn phase and the α phase is 100%, and the α phase. It is preferable that the area fraction of the above is 10% or more and 40% or less. Further, it is more preferable that the surface integral of the β—Mn phase is 70% or more and 90% or less, and the surface integral of the α phase is 10% or more and 30% or less. When the surface integral is within the above range, the balance between hardness and workability can be improved.

また、上記Fe-Mn合金について、結晶粒の大きさは、通常10μm以下である。上記Fe-Mn合金の硬度の観点から結晶粒が上記範囲にあることが好ましい。 Further, for the Fe—Mn alloy, the crystal grain size is usually 10 μm or less. From the viewpoint of the hardness of the Fe—Mn alloy, it is preferable that the crystal grains are in the above range.

上記Fe-Mn合金の製造方法において、熱間加工は、所望の形状が得られればよく、熱間圧延で行ってもよい。また、冷間鍛造の代わりに冷間圧延を行ってもよい。金属結晶中に転位が導入できる冷間加工であればよい。 In the above method for producing a Fe—Mn alloy, hot working may be performed by hot rolling as long as a desired shape can be obtained. Further, cold rolling may be performed instead of cold forging. Any cold working can be used as long as dislocations can be introduced into the metal crystal.

上記Fe-Mn合金の製造方法において、熱間加工の前に、インゴットを均質化熱処理する均質化熱処理工程を行ってもよい。均質化熱処理は、たとえば1000℃以上1200℃以下で0.5時間以上3時間以下行う。これにより、インゴットの組織を均一にできる。なお、この場合、熱間加工工程では、均質化熱処理されたインゴットを熱間加工して熱間加工物を得る。 In the above method for producing a Fe—Mn alloy, a homogenization heat treatment step of homogenizing the ingot may be performed before the hot working. The homogenization heat treatment is performed, for example, at 1000 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower for 0.5 hours or longer and 3 hours or shorter. As a result, the structure of the ingot can be made uniform. In this case, in the hot working step, the homogenized heat-treated ingot is hot-worked to obtain a hot-worked product.

上記Fe-Mn合金の製造方法において、熱間加工の後に、上記熱間加工工程で得られた上記熱間加工物を焼鈍する焼鈍工程を行ってもよい。焼鈍は、たとえば1000℃以上1200℃以下で0.5時間以上3時間以下行う。これにより、熱間加工物の組織を均一にできる。なお、この場合、冷間鍛造工程では、焼鈍された上記熱間加工物を冷間鍛造して冷間鍛造物を得る。 In the method for producing a Fe—Mn alloy, after hot working, an annealing step of annealing the hot work product obtained in the hot working step may be performed. Annealing is carried out, for example, at 1000 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower for 0.5 hours or longer and 3 hours or shorter. As a result, the structure of the hot work piece can be made uniform. In this case, in the cold forging step, the annealed hot work piece is cold forged to obtain a cold forged product.

上記Fe-Mn合金の製造方法においては、Fe-Mn合金の棒材を得る場合について説明したが、これに限らない。Fe-Mn合金の線材、板材を製造してもよい。この場合は、たとえば熱間加工および冷間鍛造において線材、板材が得られるような加工を行う。 In the above method for producing a Fe—Mn alloy, the case of obtaining a bar of the Fe—Mn alloy has been described, but the present invention is not limited to this. A wire rod or plate material of Fe—Mn alloy may be manufactured. In this case, for example, in hot working and cold forging, processing is performed so that wire rods and plate materials can be obtained.

なお、上述した特定の成分組成および金属組織を有するFe-Mn合金は、上述したFe-Mn合金の製造方法以外の製造方法で製造してもよい。すなわち、上述した特定の成分組成および金属組織を有するFe-Mn合金が得られる限り、製造方法は限定されない。 The Fe—Mn alloy having the above-mentioned specific composition and metal structure may be produced by a production method other than the above-mentioned production method of the Fe—Mn alloy. That is, the production method is not limited as long as the Fe—Mn alloy having the above-mentioned specific composition and metal structure can be obtained.

<Fe-Mn合金の用途>
上記Fe-Mn合金は、時計の部材(たとえば外装)に好適に用いられる。さらに、上記Fe-Mn合金は、自動車、船舶、航空機等の輸送機、機械、電気製品、建築、構造物、光学機器、器物、および装身具の部材(たとえば外装)にも好適に用いられる。上記Fe-Mn合金の有する高い硬度を生かし、耐摺動性、耐傷性、耐打痕性が必要とされる用途に好適に用いられる。
<Use of Fe-Mn alloy>
The Fe—Mn alloy is suitably used for watch members (for example, exterior). Further, the Fe-Mn alloy is also suitably used for transport aircraft such as automobiles, ships and aircraft, machinery, electrical products, buildings, structures, optical instruments, equipment, and members (for example, exteriors) of fittings. Taking advantage of the high hardness of the Fe—Mn alloy, it is suitably used for applications that require sliding resistance, scratch resistance, and dent resistance.

以上より、本発明は以下に関する。 Based on the above, the present invention relates to the following.

[1] 成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl、0.5質量%以上1.5質量%以下のC、および5.0質量%以上10.0質量%以下のCrを含み、残部がFeおよび不可避的不純物であり、金属組織として、β-Mn相およびα相を含む、Fe-Mn合金。
上記Fe-Mn合金は、高い硬度を有する。
[2] β-Mn相およびα相の面積分率の合計を100%としたときに、β-Mn相の面積分率が60%以上90%以下であり、α相の面積分率が10%以上40%以下である、上記[1]に記載のFe-Mn合金。
面積分率が上記範囲にあると、Fe-Mn合金は、硬度と加工性とのバランスが向上できる。
[3] 上記成分組成として、さらに2.5質量%以上10.0質量%以下のNiを含む、上記[1]または[2]に記載のFe-Mn合金。
Niを上記の量で含んでいると、上記Fe-Mn合金の硬度と強度とのバランスが向上できる。
[4] インゴットを熱間加工して熱間加工物を得る熱間加工工程と、上記熱間加工工程で得られた上記熱間加工物を冷間鍛造して冷間鍛造物を得る冷間鍛造工程と、上記冷間鍛造工程で得られた上記冷間鍛造物を硬化熱処理してFe-Mn合金を得る硬化熱処理工程とを含み、上記インゴットは、成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl、0.5質量%以上1.5質量%以下のC、および5.0質量%以上10.0質量%以下のCrを含み、残部がFeおよび不可避的不純物であり、金属組織として、γ相およびα相を含み、上記Fe-Mn合金は、成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl、0.5質量%以上1.5質量%以下のC、および5.0質量%以上10.0質量%以下のCrを含み、残部がFeおよび不可避的不純物であり、金属組織として、β-Mn相およびα相を含む、Fe-Mn合金の製造方法。
上記Fe-Mn合金の製造方法によれば、高い硬度を有するFe-Mn合金を製造できる。
[5] 上記熱間加工物は、γ相およびα相の面積分率の合計を100%としたときに、γ相の面積分率が60%以上90%以下であり、α相の面積分率が10%以上40%以下であり、上記Fe-Mn合金は、β-Mn相およびα相の面積分率の合計を100%としたときに、β-Mn相の面積分率が60%以上90%であり、α相の面積分率が10%以上40%以下である、上記[4]に記載のFe-Mn合金の製造方法。
面積分率が上記範囲にあると、得られたFe-Mn合金において、硬度と加工性とのバランスが向上できる。
[6] 上記冷間鍛造工程は、加工率20%以上80%以下で上記熱間加工物を冷間鍛造する、上記[4]または[5]に記載のFe-Mn合金の製造方法。
加工率が上記範囲にあると、最終的に製造されるFe-Mn合金の硬度を高くできる。
[7] 上記硬化熱処理工程は、550℃以上800℃以下で上記冷間鍛造物を硬化熱処理する、[4]~[6]のいずれか1つに記載のFe-Mn合金の製造方法。
硬化熱処理の温度が上記範囲にあると、最終的に製造されるFe-Mn合金の硬度を高くできる。
[1] As a component composition, Mn of 20.0% by mass or more and 30.0% by mass or less, Al of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less. Fe-Mn alloy containing C and 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less of Cr, the balance being Fe and unavoidable impurities, and containing β-Mn phase and α phase as a metal structure.
The Fe—Mn alloy has a high hardness.
[2] When the total area fraction of the β-Mn phase and the α phase is 100%, the area fraction of the β-Mn phase is 60% or more and 90% or less, and the area fraction of the α phase is 10. % Or more and 40% or less, the Fe—Mn alloy according to the above [1].
When the surface integral is in the above range, the Fe—Mn alloy can improve the balance between hardness and workability.
[3] The Fe—Mn alloy according to the above [1] or [2], further containing 2.5% by mass or more and 10.0% by mass or less of Ni as the component composition.
When Ni is contained in the above amount, the balance between the hardness and the strength of the Fe—Mn alloy can be improved.
[4] A hot working step of hot-working an ingot to obtain a hot-worked product, and a cold forging of the hot-worked product obtained in the hot-working step to obtain a cold forged product. The ingot includes a forging step and a hardening heat treatment step of hardening and heat-treating the cold forging obtained in the cold forging step to obtain an Fe—Mn alloy, and the ingot has a component composition of 20.0% by mass or more. Mn of 30.0% by mass or less, Al of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, C of 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less, and 5.0% by mass or more and 10.0% by mass. % Or less Cr, the balance is Fe and unavoidable impurities, and the metal structure contains γ phase and α phase. The Fe—Mn alloy has a component composition of 20.0% by mass or more and 30.0% by mass. % Mn, 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less of Al, 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less of C, and 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less of Cr. A method for producing a Fe—Mn alloy, which comprises, with Fe and unavoidable impurities in the balance, and β—Mn phase and α phase as a metal structure.
According to the above method for producing a Fe—Mn alloy, an Fe—Mn alloy having a high hardness can be produced.
[5] In the hot work piece, when the total area fraction of the γ phase and the α phase is 100%, the area fraction of the γ phase is 60% or more and 90% or less, and the area fraction of the α phase. The ratio is 10% or more and 40% or less, and the Fe—Mn alloy has an area fraction of β—Mn phase of 60% when the total area fraction of β—Mn phase and α phase is 100%. The method for producing an Fe—Mn alloy according to the above [4], wherein the content is 90% or more and the area fraction of the α phase is 10% or more and 40% or less.
When the surface integral is in the above range, the balance between hardness and processability can be improved in the obtained Fe—Mn alloy.
[6] The method for producing an Fe—Mn alloy according to the above [4] or [5], wherein the cold forging step is a cold forging of the hot work piece at a processing rate of 20% or more and 80% or less.
When the processing rate is within the above range, the hardness of the finally produced Fe—Mn alloy can be increased.
[7] The method for producing a Fe—Mn alloy according to any one of [4] to [6], wherein the curing heat treatment step is a curing heat treatment of the cold forged product at 550 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.
When the temperature of the curing heat treatment is in the above range, the hardness of the finally produced Fe—Mn alloy can be increased.

以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

[実施例]
[実験例1-1]
質量%で、30%Mn、8%Al、1%C、10%Cr、5%Ni、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
このインゴットに1150℃、3時間の均質化熱処理を行い、熱間のハンマー鍛造、続いて熱間の溝ロール圧延加工を行った。この熱間加工により、元のインゴットに対して加工率(断面積の減少率)が70%となる棒材を得た。次に、棒材に1150℃、30分の焼鈍熱処理を行い、水冷した。
水冷後の棒材に冷間のスエージング鍛造を行った。この冷間鍛造により、加工前の棒材に対して加工率(断面積の減少率)が80%となる棒材を得た。
続いて、加工率80%の棒材に、大気炉にて600℃、12時間の硬化熱処理を行い、空冷した。この硬化熱処理により、Fe-Mn合金の棒材を得た。
[Example]
[Experimental Example 1-1]
The material was weighed in a composition ratio of 30% Mn, 8% Al, 1% C, 10% Cr, 5% Ni in mass% and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.
This ingot was subjected to a homogenization heat treatment at 1150 ° C. for 3 hours, followed by hot hammer forging and then hot groove roll rolling. By this hot working, a bar having a machining rate (decrease in cross-sectional area) of 70% with respect to the original ingot was obtained. Next, the bar was annealed at 1150 ° C. for 30 minutes and cooled with water.
Cold aging forging was performed on the bar after water cooling. By this cold forging, a bar having a machining rate (decrease in cross-sectional area) of 80% with respect to the bar before machining was obtained.
Subsequently, a bar having a processing rate of 80% was subjected to a curing heat treatment at 600 ° C. for 12 hours in an air furnace and air-cooled. By this curing heat treatment, a bar of Fe—Mn alloy was obtained.

[実験例1-2~1-5]
実験例1-1の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例1-1と同様にして、棒材を得た(実験例1-2)。すなわち、実験例1-2では、熱間加工に続いて硬化熱処理を行って棒材を得た。実験例1-1の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例1-1と同様に行い、棒材を得た(実験例1-3~1-5)。
[Experimental Examples 1-2 to 1-5]
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-1 except that cold forging of Experimental Example 1-1 was not performed (Experiment Example 1-2). That is, in Experimental Example 1-2, a bar was obtained by performing a curing heat treatment following hot working. The same procedure as in Experimental Example 1-1 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 1-1 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 1-3 to 1). -5).

[実験例1-6~1-10]
実験例1-1の硬化熱処理における硬化熱処理時間を6時間に変更した以外は、実験例1-1と同様に行い、棒材を得た(実験例1-6)。
実験例1-6の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例1-6と同様にして、棒材を得た(実験例1-7)。すなわち、実験例1-7では、熱間加工に続いて硬化熱処理を行って棒材を得た。実験例1-6の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例1-6と同様に行い、棒材を得た(実験例1-8~1-10)。
[Experimental Examples 1-6 to 1-10]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-1 except that the curing heat treatment time in the curing heat treatment of Experimental Example 1-1 was changed to 6 hours (Experimental Example 1-6).
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-6 except that cold forging of Experimental Example 1-6 was not performed (Experimental Example 1-7). That is, in Experimental Example 1-7, a bar material was obtained by performing a curing heat treatment following hot working. The same procedure as in Experimental Example 1-6 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 1-6 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 1-8 to 1). -10).

[実験例1-11~1-15]
実験例1-1の硬化熱処理における硬化熱処理時間を1時間に変更した以外は、実験例1-1と同様に行い、棒材を得た(実験例1-11)。
実験例1-11の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例1-11と同様にして、棒材を得た(実験例1-12)。すなわち、実験例1-12では、熱間加工に続いて硬化熱処理を行って棒材を得た。実験例1-11の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例1-11と同様に行い、棒材を得た(実験例1-13~1-15)。
[Experimental Examples 1-11 to 1-15]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-1 except that the curing heat treatment time in the curing heat treatment of Experimental Example 1-1 was changed to 1 hour (Experiment Example 1-11).
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-11, except that cold forging of Experimental Example 1-11 was not performed (Experimental Example 1-12). That is, in Experimental Example 1-12, a bar material was obtained by performing a curing heat treatment following hot working. The same procedure as in Experimental Example 1-11 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 1-11 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 1-13 to 1). -15).

[実験例1-16~1-20]
実験例1-1の硬化熱処理における硬化熱処理時間を30分間に変更した以外は、実験例1-1と同様に行い、棒材を得た(実験例1-16)。
実験例1-16の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例1-16と同様にして、棒材を得た(実験例1-17)。すなわち、実験例1-17では、熱間加工に続いて硬化熱処理を行って棒材を得た。実験例1-16の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例1-16と同様に行い、棒材を得た(実験例1-18~1-20)。
[Experimental Examples 1-16 to 1-20]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-1 except that the curing heat treatment time in the curing heat treatment of Experimental Example 1-1 was changed to 30 minutes (Experiment Example 1-16).
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-16 except that cold forging of Experimental Example 1-16 was not performed (Experimental Example 1-17). That is, in Experimental Example 1-17, a bar material was obtained by performing a curing heat treatment following hot working. The same procedure as in Experimental Example 1-16 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 1-16 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 1-18 to 1). -20).

[実験例1-21~1-25]
実験例1-1の硬化熱処理を行わなかった以外は、実験例1-1と同様にして、棒材を得た(実験例1-21)。すなわち、実験例1-21では、熱間加工および冷間鍛造を行って棒材を得た。
実験例1-21の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例1-21と同様にして、棒材を得た(実験例1-22)。すなわち、実験例1-22では、熱間加工を行って棒材を得た。実験例1-21の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例1-21と同様に行い、棒材を得た(実験例1-23~1-25)。
[Experimental Examples 1-21 to 1-25]
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-1 except that the curing heat treatment of Experimental Example 1-1 was not performed (Experimental Example 1-21). That is, in Experimental Example 1-21, a bar was obtained by hot working and cold forging.
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-21, except that cold forging of Experimental Example 1-21 was not performed (Experiment Example 1-22). That is, in Experimental Example 1-22, hot working was performed to obtain a bar. The same procedure as in Experimental Example 1-21 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 1-21 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 1-23 to 1). -25).

[実験例2-1~2-3]
実験例1-11の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例1-11と同様に行い、棒材を得た(実験例2-1~2-3)。
なお、実験例1-11では、冷間鍛造における加工率は80%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 2-1 to 2-3]
The same procedure as in Experimental Example 1-11 was carried out except that the curing heat treatment temperatures in the curing heat treatment of Experimental Example 1-11 were changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C to obtain rods (Experiment Examples 2-1 to 2). -3).
In Experimental Example 1-11, the processing rate in cold forging is 80%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 600 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

[実験例2-4~2-6]
実験例1-12の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例1-12と同様に行い、棒材を得た(実験例2-4~2-6)。
なお、実験例1-12では、冷間鍛造を行っておらず、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 2-4 to 2-6]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-12 except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 1-12 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C (Experiment Examples 2-4 to 2). -6).
In Experimental Example 1-12, cold forging was not performed, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment was 600 ° C., and the curing heat treatment time was 1 hour.

[実験例2-7~2-9]
実験例1-13の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例1-13と同様に行い、棒材を得た(実験例2-7~2-9)。
なお、実験例1-13では、冷間鍛造における加工率は20%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 2-7 to 2-9]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-13 except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 1-13 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C (Experiment Examples 2-7 to 2). -9).
In Experimental Example 1-13, the processing rate in cold forging is 20%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 600 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

[実験例2-10~2-12]
実験例1-14の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例1-14と同様に行い、棒材を得た(実験例2-10~2-12)。
なお、実験例1-14では、冷間鍛造における加工率は40%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 2-10 to 2-12]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-14 except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 1-14 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C (Experiment Examples 2-10 to 2). -12).
In Experimental Example 1-14, the processing rate in cold forging is 40%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 600 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

[実験例2-13~2-15]
実験例1-15の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例1-15と同様に行い、棒材を得た(実験例2-13~2-15)。
なお、実験例1-15では、冷間鍛造における加工率は60%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 2-13 to 2-15]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 1-15 except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 1-15 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C (Experiment Examples 2-13 to 2). -15).
In Experimental Example 1-15, the processing rate in cold forging is 60%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 600 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

[実験例3-1]
質量%で、30%Mn、8%Al、1%C、10%Cr、10%Ni、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
このインゴットに1150℃、3時間の均質化熱処理を行い、熱間のハンマー鍛造、続いて熱間の溝ロール圧延加工を行った。この熱間加工により、元のインゴットに対して加工率(断面積の減少率)が70%となる棒材を得た。次に、棒材に1150℃、30分の焼鈍熱処理を行い、水冷した。
水冷後の棒材に冷間のスエージング鍛造を行った。この冷間鍛造により、加工前の棒材に対して加工率(断面積の減少率)が80%となる棒材を得た。
続いて、加工率80%の棒材に、大気炉にて600℃、12時間の硬化熱処理を行い、空冷した。この硬化熱処理により、Fe-Mn合金の棒材を得た。
[Experimental Example 3-1]
The material was weighed in a composition ratio of 30% Mn, 8% Al, 1% C, 10% Cr, 10% Ni in mass%, and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.
This ingot was subjected to a homogenization heat treatment at 1150 ° C. for 3 hours, followed by hot hammer forging and then hot groove roll rolling. By this hot working, a bar having a machining rate (decrease in cross-sectional area) of 70% with respect to the original ingot was obtained. Next, the bar was annealed at 1150 ° C. for 30 minutes and cooled with water.
Cold aging forging was performed on the bar after water cooling. By this cold forging, a bar having a machining rate (decrease in cross-sectional area) of 80% with respect to the bar before machining was obtained.
Subsequently, a bar having a processing rate of 80% was subjected to a curing heat treatment at 600 ° C. for 12 hours in an air furnace and air-cooled. By this curing heat treatment, a bar of Fe—Mn alloy was obtained.

[実験例3-2~3-5]
実験例3-1の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例3-1と同様にして、棒材を得た(実験例3-2)。すなわち、実験例3-2では、熱間加工に続いて硬化熱処理を行って棒材を得た。実験例3-1の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例3-1と同様に行い、棒材を得た(実験例3-3~3-5)。
[Experimental Examples 3-2 to 3-5]
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 3-1 except that cold forging of Experimental Example 3-1 was not performed (Experimental Example 3-2). That is, in Experimental Example 3-2, a bar material was obtained by performing a curing heat treatment following hot working. A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 3-1 except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 3-1 were changed to 20%, 40% and 60% (Experimental Examples 3-3-3). -5).

[実験例3-6~3-10]
実験例3-1の硬化熱処理における硬化熱処理時間を6時間に変更した以外は、実験例3-1と同様に行い、棒材を得た(実験例3-6)。
実験例3-6の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例3-6と同様にして、棒材を得た(実験例3-7)。すなわち、実験例3-7では、熱間加工に続いて硬化熱処理を行って棒材を得た。実験例3-6の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例3-6と同様に行い、棒材を得た(実験例3-8~3-10)。
[Experimental Examples 3-6 to 3-10]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 3-1 except that the curing heat treatment time in the curing heat treatment of Experimental Example 3-1 was changed to 6 hours (Experimental Example 3-6).
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 3-6 except that cold forging of Experimental Example 3-6 was not performed (Experimental Example 3-7). That is, in Experimental Example 3-7, a bar material was obtained by performing a curing heat treatment following hot working. The same procedure as in Experimental Example 3-6 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 3-6 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 3-8 to 3). -10).

[実験例3-11~3-15]
実験例3-1の硬化熱処理における硬化熱処理時間を1時間に変更した以外は、実験例3-1と同様に行い、棒材を得た(実験例3-11)。
実験例3-11の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例3-11と同様にして、棒材を得た(実験例3-12)。すなわち、実験例3-12では、熱間加工に続いて硬化熱処理を行って棒材を得た。実験例3-11の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例3-11と同様に行い、棒材を得た(実験例3-13~1-15)。
[Experimental Examples 3-11 to 3-15]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 3-1 except that the curing heat treatment time in the curing heat treatment of Experimental Example 3-1 was changed to 1 hour (Experimental Example 3-11).
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 3-11, except that cold forging of Experimental Example 3-11 was not performed (Experimental Example 3-12). That is, in Experimental Example 3-12, a bar material was obtained by performing a curing heat treatment following hot working. The same procedure as in Experimental Example 3-11 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 3-11 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 3-13 to 1). -15).

[実験例3-16~3-20]
実験例3-1の硬化熱処理における硬化熱処理時間を30分間に変更した以外は、実験例3-1と同様に行い、棒材を得た(実験例3-16)。
実験例3-16の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例3-16と同様にして、棒材を得た(実験例3-17)。すなわち、実験例3-17では、熱間加工に続いて硬化熱処理を行って棒材を得た。実験例3-16の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例3-16と同様に行い、棒材を得た(実験例3-18~3-20)。
[Experimental Examples 3-16 to 3-20]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 3-1 except that the curing heat treatment time in the curing heat treatment of Experimental Example 3-1 was changed to 30 minutes (Experimental Example 3-16).
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 3-16, except that cold forging of Experimental Example 3-16 was not performed (Experimental Example 3-17). That is, in Experimental Example 3-17, a bar was obtained by performing a curing heat treatment following hot working. The same procedure as in Experimental Example 3-16 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 3-16 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 3-18 to 3). -20).

[実験例3-21~3-25]
実験例3-1の硬化熱処理を行わなかった以外は、実験例3-1と同様にして、棒材を得た(実験例3-21)。すなわち、実験例3-21では、熱間加工および冷間鍛造を行って棒材を得た。
実験例3-21の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例3-21と同様にして、棒材を得た(実験例3-22)。すなわち、実験例3-22では、熱間加工を行って棒材を得た。実験例3-21の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例3-21と同様に行い、棒材を得た(実験例3-23~3-25)。
[Experimental Examples 3-21 to 3-25]
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 3-1 except that the curing heat treatment of Experimental Example 3-1 was not performed (Experimental Example 3-21). That is, in Experimental Example 3-21, a bar was obtained by hot working and cold forging.
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 3-21, except that cold forging of Experimental Example 3-21 was not performed (Experimental Example 3-22). That is, in Experimental Example 3-22, hot working was performed to obtain a bar. The same procedure as in Experimental Example 3-21 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 3-21 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 3-23 to 3). -25).

[実験例4-1~4-3]
実験例3-11の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例3-11と同様に行い、棒材を得た(実験例4-1~4-3)。
なお、実験例3-11では、冷間鍛造における加工率は80%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 4-1 to 4-3]
The same procedure as in Experimental Example 3-11 was carried out except that the curing heat treatment temperatures in the curing heat treatment of Experimental Example 3-11 were changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C to obtain rods (Experiment Examples 4-1 to 4). -3).
In Experimental Example 3-11, the processing rate in cold forging is 80%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 600 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

[実験例4-4~4-6]
実験例3-12の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例3-12と同様に行い、棒材を得た(実験例4-4~4-6)。
なお、実験例3-12では、冷間鍛造を行っておらず、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 4-4 to 4-6]
The same procedure as in Experimental Example 3-12 was carried out except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 3-12 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C to obtain a bar (Experimental Examples 4-4 to 4). -6).
In Experimental Example 3-12, cold forging was not performed, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment was 600 ° C., and the curing heat treatment time was 1 hour.

[実験例4-7~4-9]
実験例3-13の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例3-13と同様に行い、棒材を得た(実験例4-7~4-9)。
なお、実験例3-13では、冷間鍛造における加工率は20%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 4-7-4-9]
The same procedure as in Experimental Example 3-13 was carried out except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 3-13 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C to obtain a bar (Experimental Examples 4-7 to 4). -9).
In Experimental Example 3-13, the processing rate in cold forging is 20%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 600 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

[実験例4-10~4-12]
実験例3-14の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例3-14と同様に行い、棒材を得た(実験例4-10~4-12)。
なお、実験例3-14では、冷間鍛造における加工率は40%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 4-10-4-12]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 3-14 except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 3-14 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C (Experiment Examples 4-10 to 4). -12).
In Experimental Example 3-14, the processing rate in cold forging is 40%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 600 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

[実験例4-13~4-15]
実験例3-15の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例3-15と同様に行い、棒材を得た(実験例4-13~4-15)。
なお、実験例3-15では、冷間鍛造における加工率は60%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 4-13 to 4-15]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 3-15 except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 3-15 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C (Experiment Examples 4-13 to 4). -15).
In Experimental Example 3-15, the processing rate in cold forging is 60%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 600 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

[実験例5-1]
質量%で、30%Mn、8%Al、0.5%C、10%Cr、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
このインゴットに1150℃、3時間の均質化熱処理を行い、熱間のハンマー鍛造、続いて熱間の溝ロール圧延加工を行った。この熱間加工により、元のインゴットに対して加工率(断面積の減少率)が70%となる棒材を得た。次に、棒材に1150℃、30分の焼鈍熱処理を行い、水冷した。
水冷後の棒材に冷間のスエージング鍛造を行った。この冷間鍛造により、加工前の棒材に対して加工率(断面積の減少率)が80%となる棒材を得た。
続いて、加工率80%の棒材に、大気炉にて600℃、12時間の硬化熱処理を行い、空冷した。この硬化熱処理により、Fe-Mn合金の棒材を得た。
[Experimental Example 5-1]
The material was weighed in a composition ratio of 30% Mn, 8% Al, 0.5% C, 10% Cr in mass% and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.
This ingot was subjected to a homogenization heat treatment at 1150 ° C. for 3 hours, followed by hot hammer forging and then hot groove roll rolling. By this hot working, a bar having a machining rate (decrease in cross-sectional area) of 70% with respect to the original ingot was obtained. Next, the bar was annealed at 1150 ° C. for 30 minutes and cooled with water.
Cold aging forging was performed on the bar after water cooling. By this cold forging, a bar having a machining rate (decrease in cross-sectional area) of 80% with respect to the bar before machining was obtained.
Subsequently, a bar having a processing rate of 80% was subjected to a curing heat treatment at 600 ° C. for 12 hours in an air furnace and air-cooled. By this curing heat treatment, a bar of Fe—Mn alloy was obtained.

[実験例5-2~5-5]
実験例5-1の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例5-1と同様にして、棒材を得た(実験例5-2)。すなわち、実験例5-2では、熱間加工に続いて硬化熱処理を行って棒材を得た。実験例5-1の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例5-1と同様に行い、棒材を得た(実験例5-3~5-5)。
[Experimental Examples 5-2-5-5]
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 5-1 except that cold forging of Experimental Example 5-1 was not performed (Experimental Example 5-2). That is, in Experimental Example 5-2, a bar material was obtained by performing a curing heat treatment following hot working. A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 5-1 except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 5-1 were changed to 20%, 40% and 60% (Experimental Examples 5-3 to 5). -5).

[実験例5-6~5-10]
実験例5-1の硬化熱処理における硬化熱処理時間を6時間に変更した以外は、実験例5-1と同様に行い、棒材を得た(実験例5-6)。
実験例5-6の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例5-6と同様にして、棒材を得た(実験例5-7)。すなわち、実験例5-7では、熱間加工に続いて硬化熱処理を行って棒材を得た。実験例5-6の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例5-6と同様に行い、棒材を得た(実験例5-8~5-10)。
[Experimental Examples 5-6 to 5-10]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 5-1 except that the curing heat treatment time in the curing heat treatment of Experimental Example 5-1 was changed to 6 hours (Experimental Example 5-6).
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 5-6 except that cold forging of Experimental Example 5-6 was not performed (Experimental Example 5-7). That is, in Experimental Example 5-7, a bar was obtained by performing a curing heat treatment following hot working. The same procedure as in Experimental Example 5-6 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 5-6 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 5-8 to 5). -10).

[実験例5-11~5-15]
実験例5-1の硬化熱処理における硬化熱処理時間を1時間に変更した以外は、実験例5-1と同様に行い、棒材を得た(実験例5-11)。
実験例5-11の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例5-11と同様にして、棒材を得た(実験例5-12)。すなわち、実験例5-12では、熱間加工に続いて硬化熱処理を行って棒材を得た。実験例5-11の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例5-11と同様に行い、棒材を得た(実験例5-13~1-15)。
[Experimental Examples 5-11 to 5-15]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 5-1 except that the curing heat treatment time in the curing heat treatment of Experimental Example 5-1 was changed to 1 hour (Experimental Example 5-11).
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 5-11, except that cold forging of Experimental Example 5-11 was not performed (Experimental Example 5-12). That is, in Experimental Example 5-12, a bar material was obtained by performing a curing heat treatment following hot working. The same procedure as in Experimental Example 5-11 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 5-11 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 5-13 to 1). -15).

[実験例5-16~5-20]
実験例5-1の硬化熱処理における硬化熱処理時間を30分間に変更した以外は、実験例5-1と同様に行い、棒材を得た(実験例5-16)。
実験例5-16の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例5-16と同様にして、棒材を得た(実験例5-17)。すなわち、実験例5-17では、熱間加工に続いて硬化熱処理を行って棒材を得た。実験例5-16の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例5-16と同様に行い、棒材を得た(実験例5-18~5-20)。
[Experimental Examples 5-16 to 5-20]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 5-1 except that the curing heat treatment time in the curing heat treatment of Experimental Example 5-1 was changed to 30 minutes (Experimental Example 5-16).
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 5-16, except that cold forging of Experimental Example 5-16 was not performed (Experimental Example 5-17). That is, in Experimental Example 5-17, a bar was obtained by performing a curing heat treatment following hot working. The same procedure as in Experimental Example 5-16 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 5-16 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 5-18 to 5). -20).

[実験例5-21~5-25]
実験例5-1の硬化熱処理を行わなかった以外は、実験例5-1と同様にして、棒材を得た(実験例5-21)。すなわち、実験例5-21では、熱間加工および冷間鍛造を行って棒材を得た。
実験例5-21の冷間鍛造を行わなかった以外は、実験例5-21と同様にして、棒材を得た(実験例5-22)。すなわち、実験例5-22では、熱間加工を行って棒材を得た。実験例5-21の冷間鍛造における加工率を20%、40%および60%に変更した以外は、実験例5-21と同様に行い、棒材を得た(実験例5-23~5-25)。
[Experimental Examples 5-21 to 5-25]
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 5-1 except that the curing heat treatment of Experimental Example 5-1 was not performed (Experimental Example 5-21). That is, in Experimental Example 5-21, a bar was obtained by hot working and cold forging.
A bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 5-21, except that cold forging of Experimental Example 5-21 was not performed (Experimental Example 5-22). That is, in Experimental Example 5-22, hot working was performed to obtain a bar. The same procedure as in Experimental Example 5-21 was carried out except that the processing rates in cold forging of Experimental Example 5-21 were changed to 20%, 40% and 60% to obtain rods (Experimental Examples 5-23 to 5). -25).

[実験例6-1~6-3]
実験例5-11の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例5-11と同様に行い、棒材を得た(実験例6-1~6-3)。
なお、実験例5-11では、冷間鍛造における加工率は80%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 6-1 to 6-3]
The same procedure as in Experimental Example 5-11 was carried out except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 5-11 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C to obtain a bar (Experimental Examples 6-1 to 6). -3).
In Experimental Example 5-11, the processing rate in cold forging is 80%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 600 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

[実験例6-4~6-6]
実験例5-12の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例5-12と同様に行い、棒材を得た(実験例6-4~6-6)。
なお、実験例5-12では、冷間鍛造を行っておらず、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 6-4 to 6-6]
The same procedure as in Experimental Example 5-12 was carried out except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 5-12 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C to obtain a bar (Experimental Examples 6-4 to 6). -6).
In Experimental Example 5-12, cold forging was not performed, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment was 600 ° C., and the curing heat treatment time was 1 hour.

[実験例6-7~6-9]
実験例5-13の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例5-13と同様に行い、棒材を得た(実験例6-7~6-9)。
なお、実験例5-13では、冷間鍛造における加工率は20%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 6-7 to 6-9]
The same procedure as in Experimental Example 5-13 was carried out except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 5-13 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C to obtain a bar (Experimental Examples 6-7 to 6). -9).
In Experimental Example 5-13, the processing rate in cold forging is 20%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 600 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

[実験例6-10~6-12]
実験例5-14の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例5-14と同様に行い、棒材を得た(実験例6-10~6-12)。
なお、実験例5-14では、冷間鍛造における加工率は40%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 6-10 to 6-12]
The same procedure as in Experimental Example 5-14 was carried out except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 5-14 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C to obtain a bar (Experimental Examples 6-10 to 6). -12).
In Experimental Example 5-14, the processing rate in cold forging is 40%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 600 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

[実験例6-13~6-15]
実験例5-15の硬化熱処理における硬化熱処理温度を550℃、700℃および800℃に変更した以外は、実験例5-15と同様に行い、棒材を得た(実験例6-13~6-15)。
なお、実験例5-15では、冷間鍛造における加工率は60%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は600℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 6-13 to 6-15]
The same procedure as in Experimental Example 5-15 was carried out except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 5-15 was changed to 550 ° C, 700 ° C and 800 ° C to obtain a bar (Experiment 6-13 to 6). -15).
In Experimental Example 5-15, the processing rate in cold forging is 60%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 600 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

なお、実施例に対応する実験例は、実験例1-1、1-3~1-5、1-6、1-8~1-10、1-11、1-13~1-15、1-16、1-18~1-20、実験例2-1~2-3、2-7~2-15、実験例3-1、3-3~3-5、3-6、3-8~3-10、3-11、3-13~3-15、3-16、3-18~3-20、実験例4-1~4-3、4-7~4-15、実験例5-1、5-3~5-5、5-6、5-8~5-10、5-11、5-13~5-15、5-16、5-18~5-20、実験例6-1~6-3、6-7~6-15である。 The experimental examples corresponding to the examples are Experimental Examples 1-1, 1-3 to 1-5, 1-6, 1-8 to 1-10, 1-11, 1-13 to 1-15, 1 -16, 1-18 to 1-20, Experimental Examples 2-1 to 2-3, 2-7 to 2-15, Experimental Examples 3-1, 3-3 to 3-5, 3-6, 3-8 ~ 3-10, 3-11, 3-13 ~ 3-15, 3-16, 3-18 ~ 3-20, Experimental Examples 4-1 ~ 4-3, 4-7 ~ 4-15, Experimental Example 5 -1, 5-3 to 5-5, 5-6, 5-8 to 5-10, 5-11, 5-13 to 5-15, 5-16, 5-18 to 5-20, Experimental Example 6 -1 to 6-3, 6-7 to 6-15.

[実験例7-1]
質量%で、30%Mn、8%Al、1%C、10%Cr、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
このインゴットに1150℃、3時間の均質化熱処理を行い、熱間のハンマー鍛造、続いて熱間の溝ロール圧延加工を行った。この熱間加工により、元のインゴットに対して加工率(断面積の減少率)が70%となる棒材を得た。次に、棒材に1150℃、30分の焼鈍熱処理を行い、水冷した。
水冷後の棒材に冷間のスエージング鍛造を行った。この冷間鍛造により、加工前の棒材に対して加工率(断面積の減少率)が70%となる棒材を得た。
続いて、加工率70%の棒材に、大気炉にて600℃、1時間の硬化熱処理を行い、空冷した。この硬化熱処理により、Fe-Mn合金の棒材を得た。
[Experimental Example 7-1]
The material was weighed in a composition ratio of 30% Mn, 8% Al, 1% C, 10% Cr in mass% and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.
This ingot was subjected to a homogenization heat treatment at 1150 ° C. for 3 hours, followed by hot hammer forging and then hot groove roll rolling. By this hot working, a bar having a machining rate (decrease in cross-sectional area) of 70% with respect to the original ingot was obtained. Next, the bar was annealed at 1150 ° C. for 30 minutes and cooled with water.
Cold aging forging was performed on the bar after water cooling. By this cold forging, a bar having a machining rate (decrease in cross-sectional area) of 70% with respect to the bar before machining was obtained.
Subsequently, a bar having a processing rate of 70% was subjected to a curing heat treatment at 600 ° C. for 1 hour in an atmospheric furnace and air-cooled. By this curing heat treatment, a bar of Fe—Mn alloy was obtained.

[実験例7-2、7-3]
実験例7-1の硬化熱処理における硬化熱処理温度を500℃および800℃に変更した以外は、実験例7-1と同様に行い、棒材を得た(実験例7-2、7-3)。
[Experimental Examples 7-2, 7-3]
A bar material was obtained in the same manner as in Experimental Example 7-1 except that the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment of Experimental Example 7-1 was changed to 500 ° C. and 800 ° C. (Experimental Examples 7-2 and 7-3). ..

[実験例8-1、8-2]
実験例2-2の冷間鍛造および硬化熱処理を行わなかった以外は、実験例2-2と同様にして、Fe-Mn合金の棒材を得た。すなわち、実験例2-2の焼鈍熱処理、水冷まで行って棒材を得た(実験例8-1)。
また、実験例2-2の硬化熱処理を行わなかった以外は、実験例2-2と同様にして、Fe-Mn合金の棒材を得た。すなわち、実験例2-2の冷間鍛造まで行って棒材を得た(実験例8-2)。
なお、実験例2-2では、冷間鍛造における加工率は80%であり、硬化熱処理における硬化熱処理温度は700℃であり、硬化熱処理時間は1時間である。
[Experimental Examples 8-1, 8-2]
A Fe—Mn alloy bar was obtained in the same manner as in Experimental Example 2-2, except that cold forging and curing heat treatment of Experimental Example 2-2 were not performed. That is, an annealing heat treatment of Experimental Example 2-2 and water cooling were performed to obtain a bar (Experimental Example 8-1).
Further, a rod material of Fe—Mn alloy was obtained in the same manner as in Experimental Example 2-2 except that the curing heat treatment of Experimental Example 2-2 was not performed. That is, a bar was obtained by performing cold forging of Experimental Example 2-2 (Experimental Example 8-2).
In Experimental Example 2-2, the processing rate in cold forging is 80%, the curing heat treatment temperature in the curing heat treatment is 700 ° C., and the curing heat treatment time is 1 hour.

[評価]
<ビッカース硬さ>
実験例1-1で最終的に得られた棒材を切断し、厚さ2mmの試験片を得て、ビッカース硬度計にて、ビッカース硬さを測定した。具体的には、測定点6点の平均値を求めた。実験例1-1の棒材は、HV958を示した。
実験例1-2~1-25、実験例2-1~2-15、実験例3-1~3-25、実験例4-1~4-15、実験例5-1~5-25、実験例6-1~6-15で最終的に得られた棒材についても同様に測定した。
[evaluation]
<Vickers hardness>
The bar finally obtained in Experimental Example 1-1 was cut to obtain a test piece having a thickness of 2 mm, and the Vickers hardness was measured with a Vickers hardness tester. Specifically, the average value of 6 measurement points was obtained. The bar material of Experimental Example 1-1 showed HV958.
Experimental Examples 1-2 to 1-25, Experimental Examples 2-1 to 2-15, Experimental Examples 3-1 to 3-25, Experimental Examples 4-1 to 4-15, Experimental Examples 5-1 to 5-25, The rods finally obtained in Experimental Examples 6-1 to 6-15 were also measured in the same manner.

図1~図6にビッカース硬さの測定結果を示す。
具体的には、図1は、Fe-Mn合金試料について、加工率に対するビッカース硬さの変化を示した図である。実験例1-1~1-25について、硬化熱処理時間別にグラフで示している。図2は、Fe-Mn合金試料について、硬化熱処理温度に対するビッカース硬さの変化を示した図である。実験例1-11~1-15、実験例2-1~2-15について、加工率別にグラフで示している。
図3は、Fe-Mn合金試料について、加工率に対するビッカース硬さの変化を示した図である。実験例3-1~3-25について、硬化熱処理時間別にグラフで示している。図4は、Fe-Mn合金試料について、硬化熱処理温度に対するビッカース硬さの変化を示した図である。実験例3-11~3-15、実験例4-1~4-15について、加工率別にグラフで示している。
図5は、Fe-Mn合金試料について、加工率に対するビッカース硬さの変化を示した図である。実験例5-1~5-25について、硬化熱処理時間別にグラフで示している。図6は、Fe-Mn合金試料について、硬化熱処理温度に対するビッカース硬さの変化を示した図である。実験例5-11~5-15、実験例6-1~6-15について、加工率別にグラフで示している。なお、図1~図6の加工率は、冷間鍛造における加工率である。
1 to 6 show the measurement results of Vickers hardness.
Specifically, FIG. 1 is a diagram showing a change in Vickers hardness with respect to a processing rate for an Fe—Mn alloy sample. Experimental Examples 1-1 to 1-25 are shown in graphs by curing heat treatment time. FIG. 2 is a diagram showing changes in Vickers hardness with respect to the curing heat treatment temperature for the Fe—Mn alloy sample. Experimental Examples 1-11 to 1-15 and Experimental Examples 2-1 to 2-15 are shown in graphs by processing rate.
FIG. 3 is a diagram showing the change in Vickers hardness with respect to the processing rate for the Fe—Mn alloy sample. Experimental Examples 3-1 to 3-25 are shown in graphs by curing heat treatment time. FIG. 4 is a diagram showing changes in Vickers hardness with respect to the curing heat treatment temperature for the Fe—Mn alloy sample. Experimental Examples 3-11 to 3-15 and Experimental Examples 4-1 to 4-15 are shown in graphs by processing rate.
FIG. 5 is a diagram showing the change in Vickers hardness with respect to the processing rate for the Fe—Mn alloy sample. Experimental Examples 5-1 to 5-25 are shown in graphs by curing heat treatment time. FIG. 6 is a diagram showing changes in Vickers hardness with respect to the curing heat treatment temperature for the Fe—Mn alloy sample. Experimental Examples 5-11 to 5-15 and Experimental Examples 6-1 to 6-15 are shown in graphs by processing rate. The machining rates in FIGS. 1 to 6 are the machining rates in cold forging.

<SEM像観察>
実験例7-1で最終的に得られた棒材について、反射型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察を行った。
実験例7-2、7-3で最終的に得られた棒材についても同様に観察した。
<SEM image observation>
The rod material finally obtained in Experimental Example 7-1 was observed using a reflecting electron microscope (SEM).
The rods finally obtained in Experimental Examples 7-2 and 7-3 were also observed in the same manner.

図7、図8、図9は、Fe-Mn合金試料について、SEM像を示した図である。すなわち、それぞれ、実験例7-1~7-3の棒材についてのSEM像である。グレー色の部分がβ-Mn相であり、黒色の部分がα相である。なお、この2相の同定は、後述する電子回折図形解析の結果から行った。すなわち、グレー色部分の電子回折図形のパターンは、β-Mn構造であるMn0.375Fe0.375Al0.25と一致した。また、黒色部分の電子回折図形のパターンは、α相構造であるα-Feのパターンと一致した。 7, 8 and 9 are views showing SEM images of Fe—Mn alloy samples. That is, they are SEM images of the rods of Experimental Examples 7-1 to 7-3, respectively. The gray part is the β-Mn phase, and the black part is the α phase. The identification of these two phases was performed from the results of electron diffraction graphic analysis described later. That is, the pattern of the electron diffraction pattern in the gray color portion coincided with Mn 0.375 Fe 0.375 Al 0.25 , which is a β-Mn structure. Further, the pattern of the electron diffraction pattern in the black portion coincided with the pattern of α-Fe, which is an α phase structure.

また、面積分率は、SEM像および/またはSEMに付属のEBSD(電子後方散乱回折法)により撮影したEBSD像を元に評価した。SEM像においては、β-Mn相とα相とのコントラスト差によりそれぞれの面積分率を求め、EBSD像においては、β-Mn相とα相とがカラーマップとして色分けされており、それぞれの面積分率を求めた。
β-Mn相およびα相の面積分率の合計を100%としたときに、実験例7-1では、β-Mn相の面積分率は85%、α相の面積分率は15%であった。実験例7-2では、β-Mn相の面積分率は60%、α相の面積分率は40%であった。実験例7-3では、β-Mn相の面積分率は75%、α相の面積分率は25%であった。
なお、実施例に対応する他の実験例においても、最終的に得られた棒材は、金属組織として、β-Mn相およびα相を含むと考えられる。また、β-Mn相およびα相の面積分率の合計を100%としたときに、β-Mn相の面積分率は60%以上90%以下であり、α相の面積分率は10%以上40%以下であると考えられる。
また、実験例7-1において、熱間加工後のFe-Mn合金試料では、γ相の面積分率は80%、α相の面積分率は20%であった。
The area fraction was evaluated based on the SEM image and / or the EBSD image taken by the EBSD (electron backscatter diffraction method) attached to the SEM. In the SEM image, the area fraction of each is obtained from the contrast difference between the β-Mn phase and the α phase, and in the EBSD image, the β-Mn phase and the α phase are color-coded as a color map, and the respective areas are obtained. I asked for a fraction.
When the total area fraction of the β-Mn phase and the α phase is 100%, in Experimental Example 7-1, the area fraction of the β-Mn phase is 85% and the area fraction of the α phase is 15%. there were. In Experimental Example 7-2, the surface integral of the β-Mn phase was 60%, and the surface integral of the α phase was 40%. In Experimental Example 7-3, the surface integral of the β-Mn phase was 75%, and the surface integral of the α phase was 25%.
In addition, in other experimental examples corresponding to the examples, it is considered that the finally obtained bar contains β-Mn phase and α phase as the metal structure. Further, when the total area fraction of the β-Mn phase and the α phase is 100%, the area fraction of the β-Mn phase is 60% or more and 90% or less, and the area fraction of the α phase is 10%. It is considered to be 40% or less.
Further, in Experimental Example 7-1, in the Fe—Mn alloy sample after hot working, the area fraction of the γ phase was 80% and the area fraction of the α phase was 20%.

<X線回折測定>
実験例1-1で最終的に得られた棒材について、X線回折測定を行った。
<X-ray diffraction measurement>
The bar material finally obtained in Experimental Example 1-1 was subjected to X-ray diffraction measurement.

図10は、Fe-Mn合金試料のX線回折パターンを示した図である。すなわち、実験例1-1の棒材についてのX線回折パターンである。α-Fe相およびβ-Mn相の回折ピーク、ならびにCr炭化物の回折ピークが観測された。 FIG. 10 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a Fe—Mn alloy sample. That is, it is an X-ray diffraction pattern for the bar material of Experimental Example 1-1. Diffraction peaks of α-Fe phase and β-Mn phase and diffraction peaks of Cr carbide were observed.

<TEM像観察>
実験例2-2で最終的に得られた棒材について、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察を行った。ここでは、STEM像の一種であるHAADF像(HAADF-STEM像)を得た。HAADF(High Angle Annular Dark-Field)像は、STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy)像において、透過電子のうち高角に散乱したものを環状の検出器で検出することにより得られる。
実験例8-1、8-2で最終的に得られた棒材についても同様に観察した。
<observation of TEM image>
The rod material finally obtained in Experimental Example 2-2 was observed using a transmission electron microscope (TEM). Here, an HAADF image (HAADF-STEM image), which is a kind of STEM image, was obtained. The HAADF (High Angle Anal Dark-Field) image is obtained by detecting high-angle scattered transmission electrons in a STEM (Scanning Transmission Electron Microscopic) image with an annular detector.
The rods finally obtained in Experimental Examples 8-1 and 8-2 were also observed in the same manner.

TEM像観察の結果を図11A~図16Bに示す。
具体的には、図11Aは、Fe-Mn合金試料のHAADF-STEM像を示した図である。図11Bは、図11AのHAADF-STEM像の一部を拡大した図である。図12Aは、Fe-Mn合金試料について、STEM-EDSによるマッピングの結果を示した図である。図12Bは、図12Aのマッピングの一部を拡大した図である。なお、図11B、図12Bは、それぞれ図11A、図12Aの四角形の枠内を拡大した図である。これらは、実験例2-2で最終的に得られた棒材についての結果である。
図13Aは、Fe-Mn合金試料のHAADF-STEM像を示した図である。図13Bは、図13AのHAADF-STEM像の一部を拡大した図である。図14Aは、Fe-Mn合金試料について、STEM-EDSによるマッピングの結果を示した図である。図14Bは、図14Aのマッピングの一部を拡大した図である。なお、図13B、図14Bは、それぞれ図13A、図14Aの四角形の枠内を拡大した図である。これらは、実験例8-1で最終的に得られた棒材についての結果である。
図15Aは、Fe-Mn合金試料のHAADF-STEM像を示した図である。図15Bは、図15AのHAADF-STEM像の一部を拡大した図である。図16Aは、Fe-Mn合金試料について、STEM-EDSによるマッピングの結果を示した図である。図16Bは、図16Aのマッピングの一部を拡大した図である。なお、図15B、図16Bは、それぞれ図15A、図15Aの四角形の枠内を拡大した図である。これらは、実験例8-2で最終的に得られた棒材についての結果である。
The results of TEM image observation are shown in FIGS. 11A to 16B.
Specifically, FIG. 11A is a diagram showing a HAADF-STEM image of a Fe—Mn alloy sample. FIG. 11B is an enlarged view of a part of the HAADF-STEM image of FIG. 11A. FIG. 12A is a diagram showing the results of mapping by STEM-EDS for the Fe—Mn alloy sample. FIG. 12B is an enlarged view of a part of the mapping of FIG. 12A. It should be noted that FIGS. 11B and 12B are enlarged views of the inside of the quadrangular frame of FIGS. 11A and 12A, respectively. These are the results for the bar material finally obtained in Experimental Example 2-2.
FIG. 13A is a diagram showing a HAADF-STEM image of a Fe—Mn alloy sample. FIG. 13B is an enlarged view of a part of the HAADF-STEM image of FIG. 13A. FIG. 14A is a diagram showing the results of mapping by STEM-EDS for the Fe—Mn alloy sample. FIG. 14B is an enlarged view of a part of the mapping of FIG. 14A. It should be noted that FIGS. 13B and 14B are enlarged views of the inside of the quadrangular frame of FIGS. 13A and 14A, respectively. These are the results for the bar material finally obtained in Experimental Example 8-1.
FIG. 15A is a diagram showing a HAADF-STEM image of a Fe—Mn alloy sample. FIG. 15B is an enlarged view of a part of the HAADF-STEM image of FIG. 15A. FIG. 16A is a diagram showing the results of mapping by STEM-EDS for the Fe—Mn alloy sample. FIG. 16B is an enlarged view of a part of the mapping of FIG. 16A. It should be noted that FIGS. 15B and 16B are enlarged views of the inside of the quadrangular frame of FIGS. 15A and 15A, respectively. These are the results for the bar material finally obtained in Experimental Example 8-2.

図11A~図16Bより、冷間鍛造および硬化熱処理を経て得られた実験例2-2のFe-Mn合金は、β-Mn相およびα相を有する。熱間加工まで行って得られた実験例8-1の熱間加工物は、γ相およびα相を有する。このγ相およびα相の金属結晶には、転位が見られない。冷間鍛造まで行って得られた実験例8-2の冷間鍛造物は、γ相およびα相を有する。このγ相およびα相の金属結晶には、白いすじ状の転位が見られる。これらの結果から、冷間鍛造によって金属結晶に転位を導入すると、硬化熱処理中に、γ相からβ-Mn相への変態が起こると考えられる。 From FIGS. 11A to 16B, the Fe—Mn alloy of Experimental Example 2-2 obtained through cold forging and curing heat treatment has a β—Mn phase and an α phase. The hot work piece of Experimental Example 8-1 obtained by performing hot work has a γ phase and an α phase. No dislocations are observed in the γ-phase and α-phase metal crystals. The cold forged product of Experimental Example 8-2 obtained by performing cold forging has a γ phase and an α phase. White streak-like dislocations are observed in the γ-phase and α-phase metal crystals. From these results, it is considered that when dislocations are introduced into the metal crystal by cold forging, the transformation from the γ phase to the β-Mn phase occurs during the curing heat treatment.

また、図17Aは、Fe-Mn合金試料のHAADF-STEM像を示した図である。図17Bは、Fe-Mn合金試料の電子回折図形を示した図である。図17Cは、Fe-Mn合金試料のHAADF-STEM像を示した図である。なお、図17B、図17Cは、それぞれ図17Aの点線で囲った部分の電子回折図形、HAADF-STEM像である。これらは、実験例2-2で最終的に得られた棒材についての結果である。 Further, FIG. 17A is a diagram showing a HAADF-STEM image of the Fe—Mn alloy sample. FIG. 17B is a diagram showing an electron diffraction pattern of the Fe—Mn alloy sample. FIG. 17C is a diagram showing a HAADF-STEM image of a Fe—Mn alloy sample. 17B and 17C are HAADF-STEM images, which are electron diffraction figures of the portion surrounded by the dotted line in FIG. 17A, respectively. These are the results for the bar material finally obtained in Experimental Example 2-2.

図17A~図17Cより、図17Aの点線で囲った部分は、β-Mn相であると同定できる。なお、その他のγ相、α相についても、電子回折図形から同定可能である。 From FIGS. 17A to 17C, the portion surrounded by the dotted line in FIG. 17A can be identified as the β-Mn phase. The other γ phase and α phase can also be identified from the electron diffraction pattern.

さらに、図18は、Fe-Mn合金試料の電子回折図形を示した図である。これは、実験例7-1で最終的に得られた棒材についての結果である。具体的には、図7のグレー色部分の電子回折図形である。電子回折図形による相解析の結果、図18(電子回折図形 Mn0.375Fe0.375Al0.25[011]面)に示すように、Fe-Mn合金は600℃の硬化熱処理後にβ-Mn相を含むことが確認された。 Further, FIG. 18 is a diagram showing an electron diffraction pattern of the Fe—Mn alloy sample. This is the result of the bar material finally obtained in Experimental Example 7-1. Specifically, it is an electron diffraction figure of the gray color portion of FIG. 7. As a result of the phase analysis by the electron diffraction pattern, as shown in FIG. 18 (electron diffraction pattern Mn 0.375 Fe 0.375 Al 0.25 [011] plane), the Fe—Mn alloy may contain the β—Mn phase after the curing heat treatment at 600 ° C. confirmed.

[実験例9-1]
質量%で、30%Mn、8%Al、0.5%C、10%Cr、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
このインゴットに1150℃、3時間の均質化熱処理を行い、熱間のハンマー鍛造、続いて熱間の溝ロール圧延加工を行った。この熱間加工により、元のインゴットに対して加工率(断面積の減少率)が70%となる棒材を得た。次に、棒材に1150℃、30分の焼鈍熱処理を行い、水冷した。
水冷後の棒材に冷間のスエージング鍛造を行った。この冷間鍛造により、加工前の棒材に対して加工率(断面積の減少率)が80%となる棒材を得た。
続いて、加工率80%の棒材に、大気炉にて550℃、12時間の硬化熱処理を行い、空冷した。この硬化熱処理により、Fe-Mn合金の棒材を得た。
[Experimental Example 9-1]
The material was weighed in a composition ratio of 30% Mn, 8% Al, 0.5% C, 10% Cr in mass% and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.
This ingot was subjected to a homogenization heat treatment at 1150 ° C. for 3 hours, followed by hot hammer forging and then hot groove roll rolling. By this hot working, a bar having a machining rate (decrease in cross-sectional area) of 70% with respect to the original ingot was obtained. Next, the bar was annealed at 1150 ° C. for 30 minutes and cooled with water.
Cold aging forging was performed on the bar after water cooling. By this cold forging, a bar having a machining rate (decrease in cross-sectional area) of 80% with respect to the bar before machining was obtained.
Subsequently, a bar having a processing rate of 80% was subjected to a curing heat treatment at 550 ° C. for 12 hours in an air furnace and air-cooled. By this curing heat treatment, a bar of Fe—Mn alloy was obtained.

[実験例9-2]
下記のようにして得た鋳造インゴットを用いた以外は、実験例9-1と同様にして、Fe-Mn合金の棒材を得た。
質量%で、30%Mn、8%Al、1%C、10%Cr、5%Ni、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
[Experimental Example 9-2]
A rod of Fe—Mn alloy was obtained in the same manner as in Experimental Example 9-1 except that the cast ingot obtained as described below was used.
The material was weighed in a composition ratio of 30% Mn, 8% Al, 1% C, 10% Cr, 5% Ni in mass% and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.

[実験例9-3]
質量%で、30%Mn、8%Al、1%C、10%Cr、2.5%Ni、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
このインゴットに1150℃、3時間の均質化熱処理を行い、熱間のハンマー鍛造、続いて熱間の溝ロール圧延加工を行った。この熱間加工により、元のインゴットに対して加工率(断面積の減少率)が70%となる棒材を得た。次に、棒材に1150℃、30分の焼鈍熱処理を行い、水冷した。
水冷後の棒材に冷間のスエージング鍛造を行った。この冷間鍛造により、加工前の棒材に対して加工率(断面積の減少率)が80%となる棒材を得た。
続いて、加工率80%の棒材に、大気炉にて600℃、12時間の硬化熱処理を行い、空冷した。この硬化熱処理により、Fe-Mn合金の棒材を得た。
[Experimental Example 9-3]
The material was weighed in a composition ratio of 30% Mn, 8% Al, 1% C, 10% Cr, 2.5% Ni in mass% and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.
This ingot was subjected to a homogenization heat treatment at 1150 ° C. for 3 hours, followed by hot hammer forging and then hot groove roll rolling. By this hot working, a bar having a machining rate (decrease in cross-sectional area) of 70% with respect to the original ingot was obtained. Next, the bar was annealed at 1150 ° C. for 30 minutes and cooled with water.
Cold aging forging was performed on the bar after water cooling. By this cold forging, a bar having a machining rate (decrease in cross-sectional area) of 80% with respect to the bar before machining was obtained.
Subsequently, a bar having a processing rate of 80% was subjected to a curing heat treatment at 600 ° C. for 12 hours in an air furnace and air-cooled. By this curing heat treatment, a bar of Fe—Mn alloy was obtained.

[実験例9-4]
下記のようにして得た鋳造インゴットを用いた以外は、実験例9-3と同様にして、Fe-Mn合金の棒材を得た。
質量%で、30%Mn、8%Al、1%C、10%Cr、7.5%Ni、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
[Experimental Example 9-4]
A rod of Fe—Mn alloy was obtained in the same manner as in Experimental Example 9-3 except that the cast ingot obtained as described below was used.
The material was weighed in a composition ratio of 30% Mn, 8% Al, 1% C, 10% Cr, 7.5% Ni in mass% and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.

[実験例9-5]
下記のようにして得た鋳造インゴットを用いた以外は、実験例9-3と同様にして、Fe-Mn合金の棒材を得た。
質量%で、25%Mn、8%Al、1%C、10%Cr、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
[Experimental Example 9-5]
A rod of Fe—Mn alloy was obtained in the same manner as in Experimental Example 9-3 except that the cast ingot obtained as described below was used.
The material was weighed in a composition ratio of 25% Mn, 8% Al, 1% C, 10% Cr in mass% and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.

[実験例9-6]
下記のようにして得た鋳造インゴットを用いた以外は、実験例9-3と同様にして、Fe-Mn合金の棒材を得た。
質量%で、20%Mn、8%Al、1%C、10%Cr、5%Ni、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
[Experimental Example 9-6]
A rod of Fe—Mn alloy was obtained in the same manner as in Experimental Example 9-3 except that the cast ingot obtained as described below was used.
The material was weighed in a composition ratio of 20% Mn, 8% Al, 1% C, 10% Cr, 5% Ni in mass%, and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.

[実験例9-7]
下記のようにして得た鋳造インゴットを用いた以外は、実験例9-3と同様にして、Fe-Mn合金の棒材を得た。
質量%で、30%Mn、8%Al、1.5%C、10%Cr、5%Ni、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
[Experimental Example 9-7]
A rod of Fe—Mn alloy was obtained in the same manner as in Experimental Example 9-3 except that the cast ingot obtained as described below was used.
The material was weighed in a composition ratio of 30% Mn, 8% Al, 1.5% C, 10% Cr, 5% Ni in mass%, and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.

[実験例9-8]
下記のようにして得た鋳造インゴットを用いた以外は、実験例9-3と同様にして、Fe-Mn合金の棒材を得た。
質量%で、30%Mn、8%Al、1.5%C、5%Cr、5%Ni、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
[Experimental Example 9-8]
A rod of Fe—Mn alloy was obtained in the same manner as in Experimental Example 9-3 except that the cast ingot obtained as described below was used.
The material was weighed in a composition ratio of 30% Mn, 8% Al, 1.5% C, 5% Cr, 5% Ni in mass%, and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.

[実験例9-9]
下記のようにして得た鋳造インゴットを用いた以外は、実験例9-3と同様にして、Fe-Mn合金の棒材を得た。
質量%で、30%Mn、10%Al、1%C、10%Cr、5%Ni、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
[Experimental Example 9-9]
A rod of Fe—Mn alloy was obtained in the same manner as in Experimental Example 9-3 except that the cast ingot obtained as described below was used.
The material was weighed in a composition ratio of 30% Mn, 10% Al, 1% C, 10% Cr, 5% Ni in mass%, and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.

[実験例9-10]
下記のようにして得た鋳造インゴットを用いた以外は、実験例9-3と同様にして、Fe-Mn合金の棒材を得た。
質量%で、30%Mn、5%Al、1%C、10%Cr、5%Ni、残部はFeとなる組成比で材料を秤量した。次に、これらの材料を高周波真空溶解装置を用いて坩堝溶解させた後、銅製の鋳型へ傾注し、直径28mm、長さ110mmの鋳造インゴットを得た。
[Experimental Example 9-10]
A rod of Fe—Mn alloy was obtained in the same manner as in Experimental Example 9-3 except that the cast ingot obtained as described below was used.
The material was weighed in a composition ratio of 30% Mn, 5% Al, 1% C, 10% Cr, 5% Ni in mass%, and Fe in the balance. Next, these materials were melted in a crucible using a high-frequency vacuum melting device, and then poured into a copper mold to obtain a cast ingot having a diameter of 28 mm and a length of 110 mm.

[評価]
<ビッカース硬さ>
実験例9-1で最終的に得られた棒材を用いて、上述の方法により、ビッカース硬さを測定した。実験例9-2~9-10、実験例7-1で最終的に得られた棒材についても同様に測定した。
[evaluation]
<Vickers hardness>
Using the bar finally obtained in Experimental Example 9-1, the Vickers hardness was measured by the above-mentioned method. The rods finally obtained in Experimental Examples 9-2 to 9-10 and Experimental Example 7-1 were also measured in the same manner.

表1に、実験例9-1~9-10について、ビッカース硬さの測定結果を示す。表1には、最終的に得られた棒材の成分組成、製造条件も合わせて示す。なお、実験例3-1、実験例7-1のビッカース硬さの測定結果などについても合わせて示す。 Table 1 shows the measurement results of Vickers hardness for Experimental Examples 9-1 to 9-10. Table 1 also shows the component composition and production conditions of the finally obtained bar. The measurement results of Vickers hardness of Experimental Example 3-1 and Experimental Example 7-1 are also shown.

Figure 0007053343000001
Figure 0007053343000001


<面積分率>
実験例9-2で最終的に得られた棒材について、上述の方法により、面積分率を求めた。実験例9-2では、β-Mn相の面積分率は85%、α相の面積分率は15%であった。
<Surface integral>
The surface integral of the bar finally obtained in Experimental Example 9-2 was determined by the above method. In Experimental Example 9-2, the surface integral of the β-Mn phase was 85%, and the surface integral of the α phase was 15%.

Claims (4)

成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl、0.5質量%以上1.5質量%以下のC、および5.0質量%以上10.0質量%以下のCrを含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなるか、または、
成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl、0.5質量%以上1.5質量%以下のC、5.0質量%以上10.0質量%以下のCr、および2.5質量%以上10.0質量%以下のNiを含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、
金属組織として、β-Mn相およびα相を含
β-Mn相およびα相の面積分率の合計を100%としたときに、β-Mn相の面積分率が60%以上90%以下であり、α相の面積分率が10%以上40%以下である、Fe-Mn合金。
As the component composition, Mn of 20.0% by mass or more and 30.0% by mass or less, Al of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, C of 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less, and It contains Cr of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities , or
As the component composition, Mn of 20.0% by mass or more and 30.0% by mass or less, Al of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, C and 5 of 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less. It contains Cr of 0.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, and Ni of 2.5% by mass or more and 10.0% by mass or less, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities.
The metallographic structure includes β-Mn phase and α phase.
When the total area fraction of the β-Mn phase and the α phase is 100%, the area fraction of the β-Mn phase is 60% or more and 90% or less, and the area fraction of the α phase is 10% or more and 40. % Or less, Fe—Mn alloy.
インゴットを熱間加工して熱間加工物を得る熱間加工工程と、
前記熱間加工工程で得られた前記熱間加工物を冷間鍛造して冷間鍛造物を得る冷間鍛造工程と、
前記冷間鍛造工程で得られた前記冷間鍛造物を硬化熱処理してFe-Mn合金を得る硬化熱処理工程とを含み、
前記インゴットは、成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl、0.5質量%以上1.5質量%以下のC、および5.0質量%以上10.0質量%以下のCrを含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなるか、または、成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl、0.5質量%以上1.5質量%以下のC、5.0質量%以上10.0質量%以下のCr、および2.5質量%以上10.0質量%以下のNiを含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、金属組織として、γ相およびα相を含み、
前記Fe-Mn合金は、成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl、0.5質量%以上1.5質量%以下のC、および5.0質量%以上10.0質量%以下のCrを含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなるか、または、成分組成として、20.0質量%以上30.0質量%以下のMn、5.0質量%以上10.0質量%以下のAl、0.5質量%以上1.5質量%以下のC、5.0質量%以上10.0質量%以下のCr、および2.5質量%以上10.0質量%以下のNiを含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、金属組織として、β-Mn相およびα相を含
前記熱間加工物は、γ相およびα相の面積分率の合計を100%としたときに、γ相の面積分率が60%以上90%以下であり、α相の面積分率が10%以上40%以下であり、
前記Fe-Mn合金は、β-Mn相およびα相の面積分率の合計を100%としたときに、β-Mn相の面積分率が60%以上90%であり、α相の面積分率が10%以上40%以下である、Fe-Mn合金の製造方法。
The hot working process to obtain a hot work by hot working the ingot,
A cold forging step of cold forging the hot work piece obtained in the hot work step to obtain a cold forged product, and a cold forging step.
Including a curing heat treatment step of curing and heat-treating the cold forged product obtained in the cold forging step to obtain a Fe—Mn alloy.
The ingot has 20.0% by mass or more and 30.0% by mass or less of Mn, 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less of Al, and 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less as a component composition. C and Cr of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities , or 20.0% by mass or more and 30.0% by mass or less as a component composition. Mn, Al of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, C of 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less, Cr of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, and 2 .Contains 5% by mass or more and 10.0% by mass or less of Ni, the balance consists of Fe and unavoidable impurities, and contains γ phase and α phase as a metal structure.
The Fe-Mn alloy has a component composition of Mn of 20.0% by mass or more and 30.0% by mass or less, Al of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, and 0.5% by mass or more and 1.5. It contains C of mass% or less and Cr of 5.0 mass% or more and 10.0 mass% or less, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities , or 20.0 mass% or more and 30.0 as a component composition. Mn of mass% or less, Al of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, C of 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less, Cr of 5.0% by mass or more and 10.0% by mass or less , And 2.5% by mass or more and 10.0% by mass or less of Ni, the balance is composed of Fe and unavoidable impurities, and the metal structure contains β-Mn phase and α phase.
In the hot work piece, when the total area fraction of the γ phase and the α phase is 100%, the area fraction of the γ phase is 60% or more and 90% or less, and the area fraction of the α phase is 10. % Or more and 40% or less,
The Fe—Mn alloy has an area fraction of β—Mn phase of 60% or more and 90% when the total area fraction of β—Mn phase and α phase is 100%, and the area fraction of α phase. A method for producing a Fe—Mn alloy, wherein the ratio is 10% or more and 40% or less .
前記冷間鍛造工程は、加工率20%以上80%以下で前記熱間加工物を冷間鍛造する、請求項に記載のFe-Mn合金の製造方法。 The method for producing an Fe—Mn alloy according to claim 2 , wherein the cold forging step is for cold forging the hot work piece at a processing rate of 20% or more and 80% or less. 前記硬化熱処理工程は、550℃以上800℃以下で前記冷間鍛造物を硬化熱処理する、請求項またはに記載のFe-Mn合金の製造方法。 The method for producing a Fe—Mn alloy according to claim 2 or 3 , wherein the curing heat treatment step is a curing heat treatment of the cold forged product at 550 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.
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