JPH02298236A - 鋳造用低熱膨脹合金 - Google Patents
鋳造用低熱膨脹合金Info
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- JPH02298236A JPH02298236A JP11995289A JP11995289A JPH02298236A JP H02298236 A JPH02298236 A JP H02298236A JP 11995289 A JP11995289 A JP 11995289A JP 11995289 A JP11995289 A JP 11995289A JP H02298236 A JPH02298236 A JP H02298236A
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は室温から５００℃程度の比較的高温度までの領
域で熱膨張率が小さい鋳造用、加工用及び圧延用の低熱
膨張合金に関するものである。
域で熱膨張率が小さい鋳造用、加工用及び圧延用の低熱
膨張合金に関するものである。
（従来の技術）
従来より低熱膨張合金の代表として、Ｆｅ −３６％Ｎ
ｉのインバー合金が広く知られている。このインバー合
金は室温〜２００℃の温度域における熱膨張係数が著し
く小さいが、キューリ一点が約２００°Ｃであるため、
この温度以上になると急激に熱膨張係数が大きくなる欠
点があった。また４００〜５００℃の温度域で低膨張の
合金としては、２９）ｌｉ １８Ｃｏ−Ｐｅのコバー
ル合金があり、封着合金として広く使われているが、こ
のコバール合金は室温〜３００℃の温度域ではインバー
合金よりも熱膨張係数が大きいという欠点があった。更
にまたインバー合金、コバール合金ともに炭素含有量が
不純物程度（０〜Ｏ１１％位）であり、切削性、加工性
、鋳造性が極めて悪く、そのため形状複雑あるいは薄肉
の鋳造品の製造に適さず、もっばら圧延材料としてのみ
使用されていた。
ｉのインバー合金が広く知られている。このインバー合
金は室温〜２００℃の温度域における熱膨張係数が著し
く小さいが、キューリ一点が約２００°Ｃであるため、
この温度以上になると急激に熱膨張係数が大きくなる欠
点があった。また４００〜５００℃の温度域で低膨張の
合金としては、２９）ｌｉ １８Ｃｏ−Ｐｅのコバー
ル合金があり、封着合金として広く使われているが、こ
のコバール合金は室温〜３００℃の温度域ではインバー
合金よりも熱膨張係数が大きいという欠点があった。更
にまたインバー合金、コバール合金ともに炭素含有量が
不純物程度（０〜Ｏ１１％位）であり、切削性、加工性
、鋳造性が極めて悪く、そのため形状複雑あるいは薄肉
の鋳造品の製造に適さず、もっばら圧延材料としてのみ
使用されていた。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は上記したような従来の問題点を解決して、室温
〜２００℃の温度域における熱膨張係数が著しく小さい
というインバー合金の長所と、高温域における熱膨張係
数が小さいというコバール合金の長所とを兼ね備え二重
層から５００°Ｃの比較的広い温度域で熱膨張係数が小
さいうえ、鋳造性及び加工性が良好で工業的に広範囲で
使用することができる低熱膨張合金を提供するために完
成されたものである。
〜２００℃の温度域における熱膨張係数が著しく小さい
というインバー合金の長所と、高温域における熱膨張係
数が小さいというコバール合金の長所とを兼ね備え二重
層から５００°Ｃの比較的広い温度域で熱膨張係数が小
さいうえ、鋳造性及び加工性が良好で工業的に広範囲で
使用することができる低熱膨張合金を提供するために完
成されたものである。
（課題を解決するための手段）
上記の課題を解決するための本発明は、重量比で、Ｃ０
．３〜２．０％、Ｎｉ ２５〜３２％、Ｃｏ １２〜２
０％、Ｓｉ ０．３〜２．０ ％、Ｎｂ ０．２〜０．
８ ％、Ｍｇ又はＣａ０．０１〜０．２％、Ｍｎ １．
０％以下、残部は不純物を含むＰｅよりなることを特徴
とするものである。
．３〜２．０％、Ｎｉ ２５〜３２％、Ｃｏ １２〜２
０％、Ｓｉ ０．３〜２．０ ％、Ｎｂ ０．２〜０．
８ ％、Ｍｇ又はＣａ０．０１〜０．２％、Ｍｎ １．
０％以下、残部は不純物を含むＰｅよりなることを特徴
とするものである。
本発明は上記のように、低熱膨張のＮｉ−Ｃｏ−Ｐｅ系
の合金に史にＮｂを０．２〜０．８％添加することによ
り広い温度範囲で熱膨張係数を小さくするとともに、そ
の他の成分とのバランスにより鋳造性及び加工性を大幅
に改善したものである。次に各成分の数値限定の理由を
説明する。
の合金に史にＮｂを０．２〜０．８％添加することによ
り広い温度範囲で熱膨張係数を小さくするとともに、そ
の他の成分とのバランスにより鋳造性及び加工性を大幅
に改善したものである。次に各成分の数値限定の理由を
説明する。
まずＣを０．３〜２．０％としたのは、Ｃが０．３％未
満では大気鋳造が難しく、特殊なスラグによる溶解や真
空溶解等が必要になり、大気中で自由な形状の鋳物やイ
ンゴフトが造れないためである。
満では大気鋳造が難しく、特殊なスラグによる溶解や真
空溶解等が必要になり、大気中で自由な形状の鋳物やイ
ンゴフトが造れないためである。
ここでＣが０．３％以上となると鋳造性が向上する理由
は、第１にＣ，Ｓｉ、 Ｍｇ、 Ｃａが脱酸剤として作
用するためであり、第２に凝固時に黒鉛が析出し凝固収
縮を黒鉛の体積増加が一部相殺するために引は巣の発生
を抑制するためである。しかし、Ｃが２．０％を超える
と熱膨張係数が増加するので好ましくない、Ｃが０．３
％以上２．０％以下の範囲内 ゛においては、基地中
に分散した析出黒鉛が切削加工時等において切粉分断作
用を生じ、優れた加工性を得ることができる。
は、第１にＣ，Ｓｉ、 Ｍｇ、 Ｃａが脱酸剤として作
用するためであり、第２に凝固時に黒鉛が析出し凝固収
縮を黒鉛の体積増加が一部相殺するために引は巣の発生
を抑制するためである。しかし、Ｃが２．０％を超える
と熱膨張係数が増加するので好ましくない、Ｃが０．３
％以上２．０％以下の範囲内 ゛においては、基地中
に分散した析出黒鉛が切削加工時等において切粉分断作
用を生じ、優れた加工性を得ることができる。
Ｎｉを２５〜３２％としたのは、この範囲内でしかもＮ
ｂを０．２〜０．８ ％、より好ましくは０．４〜０．
６ ％とすることにより、広い温度範囲において熱膨張
係数を従来の合金よりも更に低下させることができるこ
とを発見したためである。ＮｉとＮｂがこの範囲を外れ
ると、熱膨張係数の増加が認められる。
ｂを０．２〜０．８ ％、より好ましくは０．４〜０．
６ ％とすることにより、広い温度範囲において熱膨張
係数を従来の合金よりも更に低下させることができるこ
とを発見したためである。ＮｉとＮｂがこの範囲を外れ
ると、熱膨張係数の増加が認められる。
Ｃｏを１２〜２０％としたのも同様の理由であって、Ｃ
Ｏがこの範囲を外れるとやはり熱膨張係数が増加してし
まう。
Ｏがこの範囲を外れるとやはり熱膨張係数が増加してし
まう。
Ｓｉを０．３〜２．０％としたのは鋳造性を良くするた
めであり、０．３％未満ではその効果が認められず、逆
に２．０％を超えるとオーステナイト基地に固溶して脆
化傾向を示すので好ましくない。
めであり、０．３％未満ではその効果が認められず、逆
に２．０％を超えるとオーステナイト基地に固溶して脆
化傾向を示すので好ましくない。
Ｍｇ又はＣａは黒鉛を球状化させる役割と、大気鋳造に
おける脱酸効果及び溶湯表面における酸化皮膜形成によ
る鋳造性の向上を図るための元素であり、ｏ、ｏｉ％未
満ではその効果が不十分となる。また切削性の向上のた
めには多い方が良いが、ドロスの発生を抑えるために０
．２％以下とした。
おける脱酸効果及び溶湯表面における酸化皮膜形成によ
る鋳造性の向上を図るための元素であり、ｏ、ｏｉ％未
満ではその効果が不十分となる。また切削性の向上のた
めには多い方が良いが、ドロスの発生を抑えるために０
．２％以下とした。
Ｍｎは強度と鋳造性のために有効な元素であるが、１．
０％を超えると凝固偏析により熱膨張係数の増加が生ず
るので、１．０％以下とした。
０％を超えると凝固偏析により熱膨張係数の増加が生ず
るので、１．０％以下とした。
本発明の低熱膨張合金は以上に説明したような合金組成
により、広い温度域における低い熱膨張係数と、鋳造性
と加工性の向上を達成したものである。また用途により
合金組成を区分すると、Ｃ０１８〜１．２％、Ｓｉ ０
．８〜１．８％とすれば鋳造性と切削加工性が特に良好
となり、Ｃ０．３〜０．６％、Ｓｉ ０．３〜０．５％
とすれば圧延性が良好となり冷間圧延も可能な鋳造合金
となる。各場合の最適組成は次の通りである。
により、広い温度域における低い熱膨張係数と、鋳造性
と加工性の向上を達成したものである。また用途により
合金組成を区分すると、Ｃ０１８〜１．２％、Ｓｉ ０
．８〜１．８％とすれば鋳造性と切削加工性が特に良好
となり、Ｃ０．３〜０．６％、Ｓｉ ０．３〜０．５％
とすれば圧延性が良好となり冷間圧延も可能な鋳造合金
となる。各場合の最適組成は次の通りである。
鋳物用
Ｃ０１８〜１．２％、Ｎｉ ２６〜２８％、Ｃｏ１３〜
１９％、Ｓｉ０．８〜１．８ ％、Ｎｂ ０．４〜０．
６ ％、Ｍｇ又はＣａ ０．０２〜０．０６％、Ｍｎ
０．１２〜０．２５％圧延用 ＣＯ２３〜０．６％、Ｎｉ ２６〜２８％、００１３〜
１９％、Ｓｉ０．３〜０．６ ％、Ｎｂ ０．４〜０．
６ ％、Ｍｇ又はＣａ ０．０２〜０．０６％、Ｍｎ
０．１２〜０．２５％（実施例） 容量２０ｋｇ、３０口の高周波電気炉により、第１表に
示す組成の材料を溶解し、ＪＩＳ Ｇ−５５０２のＡ号
テストピースを鋳造した。各テストピースから直径６１
、長さ２０■の熱膨張測定用試験片を作成し、２０’Ｃ
から５００“Ｃまでの温度範囲における熱膨張係数を測
定した。その代表例を第１図に示す、このように、本発
明の合金は室温〜３００°Ｃではコバールよりも低い熱
膨張係数を示し、３００〜５００°Ｃではインバーより
も低熱膨張係数を示す。
１９％、Ｓｉ０．８〜１．８ ％、Ｎｂ ０．４〜０．
６ ％、Ｍｇ又はＣａ ０．０２〜０．０６％、Ｍｎ
０．１２〜０．２５％圧延用 ＣＯ２３〜０．６％、Ｎｉ ２６〜２８％、００１３〜
１９％、Ｓｉ０．３〜０．６ ％、Ｎｂ ０．４〜０．
６ ％、Ｍｇ又はＣａ ０．０２〜０．０６％、Ｍｎ
０．１２〜０．２５％（実施例） 容量２０ｋｇ、３０口の高周波電気炉により、第１表に
示す組成の材料を溶解し、ＪＩＳ Ｇ−５５０２のＡ号
テストピースを鋳造した。各テストピースから直径６１
、長さ２０■の熱膨張測定用試験片を作成し、２０’Ｃ
から５００“Ｃまでの温度範囲における熱膨張係数を測
定した。その代表例を第１図に示す、このように、本発
明の合金は室温〜３００°Ｃではコバールよりも低い熱
膨張係数を示し、３００〜５００°Ｃではインバーより
も低熱膨張係数を示す。
もとより、この合金の熱膨張係数は、溶解温度、溶解方
法、溶解原材料、特に鉄成分として銑鉄、鋼屑、返屑等
のいずれを用いるか、あるいは熱処理、加工法等によっ
て若干の差は生ずるが、いずれも同様の傾向を示す。
法、溶解原材料、特に鉄成分として銑鉄、鋼屑、返屑等
のいずれを用いるか、あるいは熱処理、加工法等によっ
て若干の差は生ずるが、いずれも同様の傾向を示す。
（発明の効果）
本発明は以上に説明したように、室温〜３００°Ｃでは
コバール合金よりも低い熱膨張係数を示し、３００〜５
００°Ｃではインバーよりも低熱膨張係数を示すもので
あり、広い温度域において低熱膨率を確保できる。また
前述したように、インバー合金、コバール合金はいずれ
も鋳造性が悪いので鋳造用合金として使用が困難である
が、本発明の合金は鋳造性が比較的良好であり、また組
成の選択により圧延材としても使用可能である。このほ
か本発明の合金中には黒鉛が混在するため、減衰能が銅
より優れ、低熱膨張が要求される精密機器等に使用すれ
ば振動吸収効果がある。また本発明の合金は室温から６
００”Ｃまでの範囲内におけるヤング率の温度による変
動が少ない利点もある。
コバール合金よりも低い熱膨張係数を示し、３００〜５
００°Ｃではインバーよりも低熱膨張係数を示すもので
あり、広い温度域において低熱膨率を確保できる。また
前述したように、インバー合金、コバール合金はいずれ
も鋳造性が悪いので鋳造用合金として使用が困難である
が、本発明の合金は鋳造性が比較的良好であり、また組
成の選択により圧延材としても使用可能である。このほ
か本発明の合金中には黒鉛が混在するため、減衰能が銅
より優れ、低熱膨張が要求される精密機器等に使用すれ
ば振動吸収効果がある。また本発明の合金は室温から６
００”Ｃまでの範囲内におけるヤング率の温度による変
動が少ない利点もある。
このように本発明の低熱膨張合金は従来のこの種合金の
問題点を解決したもので、比較的高温まで熱膨張を嫁う
例えば電子機器用構成部品（例えば基盤、ガラス封着材
等）、金型（例えば耐熱性の炭素繊維強化プラスチツク
用等）、光学系部品、工作機械等に使用するに適した低
熱膨張合金として、産業の発展に寄与するところは橿め
て大でちる。
問題点を解決したもので、比較的高温まで熱膨張を嫁う
例えば電子機器用構成部品（例えば基盤、ガラス封着材
等）、金型（例えば耐熱性の炭素繊維強化プラスチツク
用等）、光学系部品、工作機械等に使用するに適した低
熱膨張合金として、産業の発展に寄与するところは橿め
て大でちる。
第１図は各種合金の熱膨張係数と温度との関係り示すグ
ラフである。
ラフである。
Claims (1)
- 重量比で、Ｃ０．３〜２．０％、Ｎｉ２５〜３２％、Ｃ
ｏ１２〜２０％、Ｓｉ０．３〜２．０％、Ｎｂ０．２〜
０．８％、Ｍｇ又はＣａ０．０１〜０．２％、Ｍｎ１．
０％以下、残部は不純物を含むＦｅよりなることを特徴
とする低熱膨脹合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11995289A JPH02298236A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 鋳造用低熱膨脹合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11995289A JPH02298236A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 鋳造用低熱膨脹合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02298236A true JPH02298236A (ja) | 1990-12-10 |
Family
ID=14774258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11995289A Expired - Lifetime JPH02298236A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 鋳造用低熱膨脹合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02298236A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04356344A (ja) * | 1990-07-23 | 1992-12-10 | Ngk Insulators Ltd | セラミックスと金属の鋳ぐるみ複合体 |
| JPH0544574A (ja) * | 1991-08-19 | 1993-02-23 | Ngk Insulators Ltd | 内燃機関用ピストン |
| JPH0544573A (ja) * | 1991-08-09 | 1993-02-23 | Ngk Insulators Ltd | セラミツクスと金属の焼ばめ複合体 |
| JPH0560012A (ja) * | 1991-08-26 | 1993-03-09 | Ngk Insulators Ltd | セラミツク金属複合ピストンとその製造方法 |
| JPH05345683A (ja) * | 1992-06-16 | 1993-12-27 | Ngk Insulators Ltd | セラミックスと金属との複合体 |
| US6110305A (en) * | 1992-12-15 | 2000-08-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for production of high-strength low-expansion cast iron |
| JP2009525400A (ja) * | 2006-02-02 | 2009-07-09 | ティッセンクルップ ファオ デー エム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 鉄−ニッケル−コバルト合金 |
| JP2009525399A (ja) * | 2006-02-02 | 2009-07-09 | ティッセンクルップ ファオ デー エム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 鉄−ニッケル−合金 |
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-
1989
- 1989-05-12 JP JP11995289A patent/JPH02298236A/ja not_active Expired - Lifetime
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