JPH01275717A - 微細結晶合金の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔座業上の利用分野〕 、本発明はバネ材や補強材等高強度でねはさが要求され
る用途に好適な微細な結晶粒組織を有する合金の製造方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、バネ材や補強材等に用いられる高強度合金として
は、Ｆｅを主体とし、Ｃを１，５１量チ以下、Ｓ　ｓ　
ｔ　Ｍｎ＊　Ｎ　ｔ　＋　Ｃｒ　＋　Ｍｏ　＋　Ｗ　＋
　Ｖなどが少量（約２〜３重量％以下）含まれている合
金が用いられていた。

しかしながら、通常の溶解加工熱処理により製造される
これらの合金は、結晶粒が大きく、引張り強さは３００
吟／−以下であるが、高温強度は十分でない。また、硬
さ等も十分でない。

近年、高強度の合金として非晶質合金が注目を集めてい
るが、引張シ強度は２００〜３３０　Ｖ−程度が一般的
であシ、熱により特性が劣化する問題点があり、特に信
頼性が要求される場合問題が大きかった。このため一部
の用途しか使用されてぃない。

ところで非晶質合金と同組成の遷移金属中にＳｉ。

Ｂ、Ｃ等の半金属元素を含む結晶質合金は、通常の製造
方法では、得られた生成物の結晶粒が粗大であり特性的
に十分でない０ このような欠点を改良した合金としては、特公昭３０−
３２７０４に記載されているものがある。

この合金は超微細結晶粒の基本固溶体相に複合ホウ化物
粒子をランダムに散在させた構造であり、電子顕微鏡写
真による観察で、基本固溶体相の超微＃ｌ結晶粒はその
最大寸法で測定した平均粒径が３μｍ未満であり、複合
はう化物粒子はその最大寸法で測定した平均校区が１μ
ｍ未満である合金であって、組成Ｒ工Ｍｙ　（Ｂ　＊　
Ｐ　、Ｃ＊　８１　）　ｚを有し、式中、Ｒは鉄、コバ
ルトまたはニッケルの１ｆｉｔ、Ｍはクロム、モリブデ
ン、タングステン、バナジウム。

ニオブ、チタン、タンタル、アルミニウム、スズ。

ゲルマニウム、アンチモン、ベリリウム、ジルコニウム
、マンガンおよび銅の１ｓまたはそれ以上であり、Ｂ、
Ｐ、Ｃ及びＳｉはそれぞれホウ素、リン、炭素及びケイ
素を表わし、ｘ、ｙおよび２はそれぞれＲ，Ｍ及び（Ｂ
、Ｐ＋Ｃ＋Ｓｉ）の原子チを表わし、かつ ｘ＝３０〜８５．ｙ＝５〜６５．ｚ＝５〜１６の関係を
示すホウ素含有遷移金属合金である０この合金は非晶質
合金を生成させた後、この合金を同相線温度の０．６〜
０，９５範囲内の温度に加熱し作製される結晶質合金で
ある。この合金のビッカース硬さは熱処理１組成により
異なるが３００〜１０００程度である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記合金の結晶粒はかならずしも均質で
なく、強度的にも不十分である０本発明者等は先に特願
昭６２−０７３７１７で高硬度合金及びその製造法につ
いて出願した。

しかしながら、これらの合金は硬度は高いが、脆化しや
すく、バネ材や補強材等高強度でねげさが要求される用
途には不適切である。

本発明の目的は、高強度でねはく特性ばらつきの小さい
微細結晶合金を提供することを目的とする０ 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するために鋭意検討の結果、本発明者
等は、Ｃｕを０．１から１０原子％　、　Ｎｂ　。

Ｗ　、Ｔａ　＊　Ｚｒ　ｚ　Ｈｆ　、Ｔｉ及びＭｏから
なる群から選ばれた少なくとも１徨の元素を０．１から
３０原子チ含むＦｅ　−Ｃｏ　−Ｎｉ系非晶質合金を作
製後、これを加熱し結晶化させ微細な結晶粒を形成する
Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系合金の製造方法において、まず結晶
化目的の熱処理を４５０〜７００℃の温度で行った後、
更に７００℃以上、合金の融点未満の温度で熱処理する
ことにより、高強度でねば〈特性はらつきの小さい微細
結晶合金を製造することができることを見い出し本発明
に想到した。

本発明製造方法に係る合金において、ｍ、ｗ。

Ｔａ　、　Ｚｒ　、　Ｈｆ　、　Ｔｉ及びＭＯからなる
群から選ばれた少なくとも１種の元素とＣｕは必須の元
素であり、初めの結晶化熱処理の際、炉晶粒を著しく微
細化し均一に分布させる効果を肩する。

Ｃｕの好ましい含有量は０．１〜１０ｗ、子％　、　Ｎ
ｂ　。

Ｗ、　Ｔａ　、　Ｚｒ　、　Ｈｆ　、　Ｔｉ及びＭＯか
らなる群から選ばれた少なくとも１種の元素の好ましい
含有量は、０．１〜３０原子チである。

また特に好ましい非晶質化元素はＳｉ、Ｂであり、Ｓｉ
、Ｂｔｌ−１ｓ加することにより容易に非晶質化が可能
となシ、結晶化目的の熱処理および高温での熱処理で均
質な結晶粒が形成されやすくなる。

特に好ましいＳｉの含有ｉ−は０〜１３ｍ＋チ、Ｂの官
有量は６〜１７原子チ、ＳｉとＢの総量は１６〜２５原
子−である。この範囲をはずれると不均一な形態の結晶
粒が形成したり、脆化しやすくなる傾向がある。

本発明において、非晶質合金は公知の単ロール法、双ロ
ール法１回転液中紡糸法、アトマイズ法等の液体急冷法
や蒸着法、スパッター法、イオンブレーティング法等の
気相急冷法等にゝより作製することができる。

結晶化のための第１の熱処理は、通常４５０℃から７０
０℃の温度で行われ、超微細な固溶体結晶粒を均一に形
成する目的で行われる。この熱処理により均一な結晶粒
とすることにより、第２の熱処理後の結晶粒組織をより
均一にすることができる。

熱処理後の結晶粒径は通常５００Ａ〜６μｍである場合
が多い。

第１の結晶化目的の熱処理だけしか行なわない場合は、
合金が脆い傾向があるが、これに続いて行われる第２の
熱処理により複合ホウ化物が均一に分散して形成すると
固溶体中の固溶元素量が減りねばくなる。

本発明の製造方法のようにＣｕとＮｂ　、Ｗ、　Ｔａ　
、　Ｚｒ＊　Ｈｆ　＃　Ｔｌ及びＭＯの添加効果により
一回低温で均一に微結晶化させ、第２の熱処理により従
来より均一に複合ホウ化物を形成することにより従来の
合金よりより強度の強いものが得られるし、特性ばらつ
きも減らすことができる。

本発明に係る合金はまた、Ｆｅ　、　Ｃｏ　、Ｎｉ　、
Ｎｂ　、Ｗ、Ｔａ　、Ｚｒ　、Ｈｆ　、Ｔｉ　、Ｍｏ　
、Ｃｕ以外にＦｅ　、　Ｃｏ　＊　Ｎｉ総景の５０％未
満のＣｒ　＊　Ｍｎ　＋　Ｖ　ｅ　Ｆｅ　、Ｃｏ　−Ｎ
ｌ　ｈ量の２０原子−以下のＲｕ　、　Ｒｈ　、　Ｐｄ
　、　Ｒｅ　＋　Ｏｓ　＋　Ｉｒ　ｔ　Ｐｔ　。

Ａｕ　、　Ａｇ　＋　Ｚｎ　、　Ｓｎ　、　Ａｔを含む
ことができる。

オた半金属元素として、Ｓｉ、Ｂ以外に、７．５原子チ
以下のＣ、Ｇａ　、　Ｇｅ　＊　Ｐ　、　Ｂｅを含むこ
とができる０ このほかに不純物元素として数チ以下のＮ、０゜Ｓ　、
　Ｍｇ　＊　Ｃａ　、　Ｎａ　、　Ｋ等を含むことがで
きる。

また微量添加元素として１チ以下の５ｃｔＹ、Ｌａ希土
類元素等を含むこともできる。

本発明に係る合金は薄帯、線、膜や粉末等の形態で通常
得られるが、これを押し出し、ホットプレス、圧延等に
よシ加熱しながら結合させることによυパルク合金を得
ることもできる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に従って説明するが、本発明は、こ
れらに限定されるものではない。

実施例１ 原子チでＣｕ１％、Ｎｂ３’ｔＪ、Ｓｉ２％、Ｂ１３％
残部冥質的にＦｅからなる組成の合金溶湯を単ロール法
により急冷し、厚さ１５μｍ２幅５ｍの非晶質合金を作
製した。次にこの合金薄帯を窒素ガス雰囲気中で５７０
℃に１時間保持する熱処理を行った。

熱処理後の合金はｂｃｃＦｅ固溶体の結晶ピークしか認
められなかった。透過電子顕微鏡による観察の結果、組
織の大部分が粒径１０００Ａ以下の超微細な結晶粒組織
を有していた。

次にこの合金を水素ガス雰囲気中９７０℃に７５分保持
する熱処理を行った。熱処理後の合金のＸ線回折パター
ンを第１図に示す。ｂｃｃＦｅ固溶体以外に複合ホウ化
物の結晶ピークが認められた。曲は試験の結果この合金
は１８０　曲げが可能であシ十分な延性を有していた。

ビッカース硬さは７５０、引張り強度は約３００　ｋｑ
／−であった。次にこの合金を７００℃に３０分保持し
ビッカース硬さ、引張り強度を測定したがほとんど変化
がなく、高温において機械的特性劣化が小さいことが５
１認された。

実施例２ 原子チでＣｕ　１％、　Ｎｂ　３％、　Ｓｉ　７％、Ｂ
９％残部実質的にＦｅからなる組成の合金溶湯を単ロー
ル法により急冷し、厚さ１４μｍ１幅５舅の非晶質合金
を作製した。次にこの合金薄帯を窒素ガス雰囲気中で５
７０℃に１時間保持する熱処理を行った。

熱処理後の合金は脆化しておシ、折シ曲げると破断した
。Ｘ線回折の結果この合金はｂｃｃＦｅ固溶体主体の合
金であることが確認された。

次にこの合金を水素ガス雰囲気中１０００℃に１時間保
持する熱処理を行った。熱処理後の合金のＸｉ回折パタ
ーンを第２図に示す。

実施例１と同様ｂｃｃＦｅ固溶体の結晶ピーク以外に（
Ｆｅ　、　Ｍｈ　Ｂ等の複合ホウ化物が形成しているの
が確認された。

次に、この合金薄帯の折曲は試験を行った。

１８０　曲けが可能であり十分な延性を示すことが確認
された。

実施例３ 第１表に示す組成の非晶質合金を作製後第１懺に示す熱
処理を行ない、折曲は試験、引張シ試馳を行った。引張
υ試験は２０ケ所行ないばらつきを調べた。得られた結
果を第１表に示す。

第　　　１　　　表 引張シ強度はらつき：（中心値−最低値）／中心値衣か
られかるように本製造方法によシ製造した合金は、折曲
げ試験を行っても１８０　曲げが可能であシ延性を示す
。また引張り強度ばらつきも小さい。比較例で示した合
金は、引張シ強度はらっきが大きかった。？、１８０曲
けができないなどそれぞれ欠点を持っている。

〔発明の効果〕 本発明によれば、高強度でねばく特性はらつきの小さい
微細結晶合金を提供することができるためその効果は著
しいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明に係る合金のＸ線回折パターン
の例を示した図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃｕを０．１から１０原子％、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｚ
   ｒ、Ｈｆ、Ｔｉ及びＭｏからなる群から選ばれた少なく
   とも１種の元素を０．１から３０原子％含む非晶質合金
   を作製後、これを加熱し結晶化させ微細な結晶粒を形成
   するＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ系微細結晶合金の製造方法におい
   て、まず結晶化目的の熱処理を４５０〜７００℃の温度
   で行った後、更に７００℃以上、合金の融点未満の温度
   で熱処理することを特徴とする微細結晶合金の製造方法
   。 ２、複合ホウ化物相が形成する条件で第２の熱処理を行
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の微細
   結晶合金の製造方法。 ３、前記Ｆｅ基合金がＳｉを０から１３原子％、Ｂを３
   から１７原子％含み、ＳｉとＢの総量が１３原子％から
   ２５原子％であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ならびに第２項に記載の微細結晶合金の製造方法。