JPH04131358A - 高強度非強磁性低熱膨張合金およびその製造方法 - Google Patents
高強度非強磁性低熱膨張合金およびその製造方法Info
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- JPH04131358A JPH04131358A JP25035590A JP25035590A JPH04131358A JP H04131358 A JPH04131358 A JP H04131358A JP 25035590 A JP25035590 A JP 25035590A JP 25035590 A JP25035590 A JP 25035590A JP H04131358 A JPH04131358 A JP H04131358A
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- 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、0℃から100℃における平均熱膨張係数が
7〜10xlO−’/”c、0℃から300℃における
平均熱膨張係数が15〜17X10−h/”Cで、かつ
冷間加工後再加熱した状態での引張強さが60 kgf
/12以上であって透磁率が1.01以下である高強度
非強磁性低熱膨張合金およびその製造方法に関する。
7〜10xlO−’/”c、0℃から300℃における
平均熱膨張係数が15〜17X10−h/”Cで、かつ
冷間加工後再加熱した状態での引張強さが60 kgf
/12以上であって透磁率が1.01以下である高強度
非強磁性低熱膨張合金およびその製造方法に関する。
近年、磁気浮上リニアモータカーの構造部材を初めとし
て、原子力産業や各種電気部材において、その磁気損失
を少なくするため非強磁性材料が要求され、主に5US
304を中心としたステンレス網が使用されている。し
かしながら、該鋼材は引張強さが低く、熱膨張係数もO
〜100″Cで約17×10−6と大きく、かつ冷間加
工により透磁率が上昇するという欠点を有する。
て、原子力産業や各種電気部材において、その磁気損失
を少なくするため非強磁性材料が要求され、主に5US
304を中心としたステンレス網が使用されている。し
かしながら、該鋼材は引張強さが低く、熱膨張係数もO
〜100″Cで約17×10−6と大きく、かつ冷間加
工により透磁率が上昇するという欠点を有する。
本発明は上述の現状に鑑み、反強磁性を示すオーステナ
イト相Fe−Mn合金に着目し、長年研究を行って開発
されたものであり、前述リニアモーターカーの構造部材
やその他に適合する材料を適切に提供することに成功し
た。ここにおいて本発明合金でいう非強磁性とは冷間加
工の状態においても透磁率が1.01以下を示すことで
あって、従来の非磁性鋼の特性をはるかに凌駕するもの
である。すなわち本発明においては、Mn26〜33%
、80.001〜1.0%を含み、残部実質的にFeお
よび不可避の不純物とからなるか、或はこれを主成分と
し、さらに副成分として、Sc 、Y、Ti 。
イト相Fe−Mn合金に着目し、長年研究を行って開発
されたものであり、前述リニアモーターカーの構造部材
やその他に適合する材料を適切に提供することに成功し
た。ここにおいて本発明合金でいう非強磁性とは冷間加
工の状態においても透磁率が1.01以下を示すことで
あって、従来の非磁性鋼の特性をはるかに凌駕するもの
である。すなわち本発明においては、Mn26〜33%
、80.001〜1.0%を含み、残部実質的にFeお
よび不可避の不純物とからなるか、或はこれを主成分と
し、さらに副成分として、Sc 、Y、Ti 。
Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W2.0%
以下の一種或は二種以上の全量o、ooi〜2.0%を
Feと置換する形で含有してなる合金について、簡易な
熱処理と加工により発揮し得ることを見出したもので、
その目的とするところは5US304等のステンレス鋼
と比較して機械的強度が高く、透磁率が冷間加工状態で
1.01以下と小さく、しかも熱膨張係数がO℃−10
0″Cにおいて7〜10x10−”/”cおよび0℃〜
300℃において15〜17X10−b/”Cと小さい
憂強度非強磁性低熱膨張合金として各種用途に適合する
新規な材料を提供することにある。
以下の一種或は二種以上の全量o、ooi〜2.0%を
Feと置換する形で含有してなる合金について、簡易な
熱処理と加工により発揮し得ることを見出したもので、
その目的とするところは5US304等のステンレス鋼
と比較して機械的強度が高く、透磁率が冷間加工状態で
1.01以下と小さく、しかも熱膨張係数がO℃−10
0″Cにおいて7〜10x10−”/”cおよび0℃〜
300℃において15〜17X10−b/”Cと小さい
憂強度非強磁性低熱膨張合金として各種用途に適合する
新規な材料を提供することにある。
上述の簡易な熱処理と加工の方法は次の通りである。
(a)溶体化処理のため、500″C以上融点以下の高
温で1分間以上(例えば5分乃至100時間)加熱後、
焼入れするか或は毎秒1“C以下の速度で徐冷して焼鈍
を行う。
温で1分間以上(例えば5分乃至100時間)加熱後、
焼入れするか或は毎秒1“C以下の速度で徐冷して焼鈍
を行う。
(b)上記焼入れ後或は焼鈍後、10%以上の冷間加工
を行い、さらに200″C以上融点以下の温度で1分間
以上(例えば5分乃至100時間)加熱し、次いで毎秒
1℃以下の速度で徐冷する。
を行い、さらに200″C以上融点以下の温度で1分間
以上(例えば5分乃至100時間)加熱し、次いで毎秒
1℃以下の速度で徐冷する。
次に本発明合金の製造方法について説明する。
まず上記組成範囲において適量のMn、BおよびFeの
みか或はこれを主成分としてさらに副成分を加え、不活
性ガスを通じながら通常の溶解炉によって溶解した後、
Si 、Al1.Ca等を0.1%以下添加して有害な
不純物を除き充分に撹拌して組成的に均一な溶融合金を
造る。なお、Bを使用する場合、結晶質Bのみならず非
晶質B或いはFerro Bも有効に作用することは
勿論である。
みか或はこれを主成分としてさらに副成分を加え、不活
性ガスを通じながら通常の溶解炉によって溶解した後、
Si 、Al1.Ca等を0.1%以下添加して有害な
不純物を除き充分に撹拌して組成的に均一な溶融合金を
造る。なお、Bを使用する場合、結晶質Bのみならず非
晶質B或いはFerro Bも有効に作用することは
勿論である。
次にこれを鉄型に注入して鋳塊を造り、500℃以上融
点以下の温度で1分間以上(例えば5分間乃至100時
間)保持した後、焼入れするか或は毎秒1℃以下の速度
で徐冷する。さらにこれを常温或は常温以上融点以下の
温度において鍛造、圧延、引抜き或はスウェージして用
途に適合する形状に成型する。次にこれを200″C以
上融点以下の温度で1分間以上(例えば5分間乃至10
0時間)加熱し、次いで毎秒1℃以下の速度で徐冷して
製品とする。
点以下の温度で1分間以上(例えば5分間乃至100時
間)保持した後、焼入れするか或は毎秒1℃以下の速度
で徐冷する。さらにこれを常温或は常温以上融点以下の
温度において鍛造、圧延、引抜き或はスウェージして用
途に適合する形状に成型する。次にこれを200″C以
上融点以下の温度で1分間以上(例えば5分間乃至10
0時間)加熱し、次いで毎秒1℃以下の速度で徐冷して
製品とする。
次に本発明の実施例について述べる。
実施例1
第1表に示す合金成分の全量(約2kg)をアルミナ坩
堝中で、Arガスを通しながら高周波誘導電気炉により
溶解した後、溶湯をよく撹拌し、鉄型に鋳込んで50×
5011II112の角型鋳塊を得た。次にその一部を
鍛造によって約20amの丸棒にし、1050℃で1時
間加熱後100℃/時間の速度で冷却した。それを常温
で種々の加工率を施して丸棒とし、それから長さ100
mmおよび15mmの丸棒2本を切りとり、一方を冷
間加工状態、他方を200℃。
堝中で、Arガスを通しながら高周波誘導電気炉により
溶解した後、溶湯をよく撹拌し、鉄型に鋳込んで50×
5011II112の角型鋳塊を得た。次にその一部を
鍛造によって約20amの丸棒にし、1050℃で1時
間加熱後100℃/時間の速度で冷却した。それを常温
で種々の加工率を施して丸棒とし、それから長さ100
mmおよび15mmの丸棒2本を切りとり、一方を冷
間加工状態、他方を200℃。
400″C,600″C,800℃,900℃および1
000℃で1時間加熱した後100℃/時間の速度で冷
却して測定に供した。熱膨張係数は縦型全膨張計(DL
7000 )により、透磁率は透磁重訂により200エ
ルステツド(Oe)の磁界中常温で測定した。第2表に
は、本発明合金の測定値の一例と代表的な既知の非強磁
性合金2種とを比較して示しである。
000℃で1時間加熱した後100℃/時間の速度で冷
却して測定に供した。熱膨張係数は縦型全膨張計(DL
7000 )により、透磁率は透磁重訂により200エ
ルステツド(Oe)の磁界中常温で測定した。第2表に
は、本発明合金の測定値の一例と代表的な既知の非強磁
性合金2種とを比較して示しである。
この表から明らかな如く、本発明合金はいずれも従来の
非強磁性合金に比し、O″C〜100℃或は0℃〜30
0 ℃のいずれね温度範囲においても熱膨張係数が小さ
く、 かつ機械的強度が大きい。
非強磁性合金に比し、O″C〜100℃或は0℃〜30
0 ℃のいずれね温度範囲においても熱膨張係数が小さ
く、 かつ機械的強度が大きい。
また透
磁率も極めて小さく、
優れた非強磁性合金である
ことがわかる。
第1表
本発明合金および比較合金の組成
実施例2
第1図および第2図には前記方法で作製したNo。
1合金について、それぞれ900℃で1時間焼鈍した状
態からの冷間加工率と熱膨張係数との関係および80%
冷間加工状態のものを時効した時の時効温度と熱膨張係
数との関係が示しである。図に見るように本発明合金は
冷間加工率を変えることにより熱膨張係数を小さくする
ことができ、またこの値は700℃程度までの時効によ
って殆んど変わらないことがわかる。これは本発明合金
において基本組成に含有されるBがFe或はMnと共に
FeB、FezB或はM n B 、 M n z B
等の化合物を形成し、Fe−Mnの地に微細に分散され
る結果、熱膨張が抑制され低熱膨張係数が得られるので
ある。
態からの冷間加工率と熱膨張係数との関係および80%
冷間加工状態のものを時効した時の時効温度と熱膨張係
数との関係が示しである。図に見るように本発明合金は
冷間加工率を変えることにより熱膨張係数を小さくする
ことができ、またこの値は700℃程度までの時効によ
って殆んど変わらないことがわかる。これは本発明合金
において基本組成に含有されるBがFe或はMnと共に
FeB、FezB或はM n B 、 M n z B
等の化合物を形成し、Fe−Mnの地に微細に分散され
る結果、熱膨張が抑制され低熱膨張係数が得られるので
ある。
実施例3
第3図および第4図には前記方法で作製した阻1合金に
ついて、それぞれ80%冷間加工後時効した場合の引張
強さおよびビッカース硬度と時効温度との関係、および
80%冷間加工後600℃で時効した場合の引張強さお
よびピンカース硬度と時効時間との関係を示す。引張強
さおよびビッカース硬度は時効温度とともに上昇し、約
600″C付近に緩やかな極大を作る。また、例えば6
00℃で時効する場合、その温度に約1分間保持すれば
その効果が現われ始め、約60分間の保持で熱処理は殆
んど完成することがわかる。
ついて、それぞれ80%冷間加工後時効した場合の引張
強さおよびビッカース硬度と時効温度との関係、および
80%冷間加工後600℃で時効した場合の引張強さお
よびピンカース硬度と時効時間との関係を示す。引張強
さおよびビッカース硬度は時効温度とともに上昇し、約
600″C付近に緩やかな極大を作る。また、例えば6
00℃で時効する場合、その温度に約1分間保持すれば
その効果が現われ始め、約60分間の保持で熱処理は殆
んど完成することがわかる。
実施例4
第5図には第1表に示した比較合金Nα101 と本発
明合金No、 1およびN114について80%冷間加
工後600℃で1時間時効した状態の熱膨張Δ1/iと
温度との関係が示しである。図に示す通り、比較合金は
300℃の高温度では伸びの勾配が極めて大きいが、本
発明合金はいずれも小さく優れた低熱膨張合金であるこ
とがわかる。従って本発明合金は常温および高温におい
て使用するリニアモーターカー用部材、測定機器或はそ
の他の構造物の部材として非常に好適である。
明合金No、 1およびN114について80%冷間加
工後600℃で1時間時効した状態の熱膨張Δ1/iと
温度との関係が示しである。図に示す通り、比較合金は
300℃の高温度では伸びの勾配が極めて大きいが、本
発明合金はいずれも小さく優れた低熱膨張合金であるこ
とがわかる。従って本発明合金は常温および高温におい
て使用するリニアモーターカー用部材、測定機器或はそ
の他の構造物の部材として非常に好適である。
最後に本発明合金の組成を限定した理由を述べる。
まず、Fe−Mn−B5元合金において、’Mn26〜
33%、80.001〜1.0%、残部Feと限定した
のは、その組成範囲外では熱膨張係数が本発明の目的と
する、0℃から100℃で7〜10 x 10−’/
”cおよびo ’cから300℃で15〜17X10−
6/℃の範囲を越えるからである。Mnは合金の反強磁
性特性を安定化させるに必須の元素であり、この範囲よ
り少ないと強磁性相が現出し、これを越えると反強磁性
相が少なくなるからである。また、BはFe−Mn地中
に溶は込んでFeB、FezBMnB、Mn、B化合物
を生成させ、熱膨張係数を低下させかつ機械的強度を向
上させるに必須の元素であり、これより少ないと化合物
相が生成されず、これを越えると化合物相が過多になり
機械的強度を下げるからである。
33%、80.001〜1.0%、残部Feと限定した
のは、その組成範囲外では熱膨張係数が本発明の目的と
する、0℃から100℃で7〜10 x 10−’/
”cおよびo ’cから300℃で15〜17X10−
6/℃の範囲を越えるからである。Mnは合金の反強磁
性特性を安定化させるに必須の元素であり、この範囲よ
り少ないと強磁性相が現出し、これを越えると反強磁性
相が少なくなるからである。また、BはFe−Mn地中
に溶は込んでFeB、FezBMnB、Mn、B化合物
を生成させ、熱膨張係数を低下させかつ機械的強度を向
上させるに必須の元素であり、これより少ないと化合物
相が生成されず、これを越えると化合物相が過多になり
機械的強度を下げるからである。
つぎに副成分をSc、Y、Ti 、Zr、Hf 。
V、Nb、Ta、Cr、Mo、W2.0 %以下の一
種或は二種以上の全量0.001〜2.0%と限定下の
は、これらの組成範囲そとでは熱膨張係数が本発明の目
的とする、0℃から100℃で7〜l0X10−b/”
CおよびO″Cから300℃で15〜17X10−’/
”Cの範囲を越えるからである。また、これらの副成分
は機械的強度と耐食性の改善元素であり、加工性の改善
に有効に寄与する。
種或は二種以上の全量0.001〜2.0%と限定下の
は、これらの組成範囲そとでは熱膨張係数が本発明の目
的とする、0℃から100℃で7〜l0X10−b/”
CおよびO″Cから300℃で15〜17X10−’/
”Cの範囲を越えるからである。また、これらの副成分
は機械的強度と耐食性の改善元素であり、加工性の改善
に有効に寄与する。
第1図は本発明の代表的な合金の熱膨張係数と冷間加工
率との関係を示した図、 第2図は本発明の代表的な合金の80%冷間加工後時効
した場合の熱膨張係数と時効温度との関係を示した図、 第3図は本発明の代表的な合金を80%冷間加工後時効
した場合の引張強さおよびビッカース硬度と時効温度と
の関係を示した図、 第4図は本発明の代表的な合金を80%冷間加工後60
0℃で時効した場合の引張強さおよびビッカース硬度と
時効温度との関係を示した図、第5図は本発明の代表的
な合金を600℃で時効した状態と従来の非強磁性合金
の熱膨張曲線を比較した図である。 妨膨張係数久(XfO−’) 第3図 第4図 熱膨張係数α(XfO−’) 第5図 シ」;【 ノr(℃)
率との関係を示した図、 第2図は本発明の代表的な合金の80%冷間加工後時効
した場合の熱膨張係数と時効温度との関係を示した図、 第3図は本発明の代表的な合金を80%冷間加工後時効
した場合の引張強さおよびビッカース硬度と時効温度と
の関係を示した図、 第4図は本発明の代表的な合金を80%冷間加工後60
0℃で時効した場合の引張強さおよびビッカース硬度と
時効温度との関係を示した図、第5図は本発明の代表的
な合金を600℃で時効した状態と従来の非強磁性合金
の熱膨張曲線を比較した図である。 妨膨張係数久(XfO−’) 第3図 第4図 熱膨張係数α(XfO−’) 第5図 シ」;【 ノr(℃)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、重量比にてMn26〜33%、B0.001〜1.
0%、残部実質的にFeおよび不可避の不純物とからな
ることを特徴とする高強度非強磁性低熱膨張合金。 2、重量比にて主成分として、Mn26〜33%、B0
.001〜1.0%および残部Feおよび不可避の不純
物とからなる合金に副成分として、Sc、Y、Ti、Z
r、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W2.0%以
下のうち少なくとも一種または二種以上の全量0.00
1〜2.0%をFeと置換する形で含有してなることを
特徴とする高強度非強磁性低熱膨張合金。 3、請求項1および2に記載の合金において、(a)5
00℃以上融点以下の高温で1分間以上(例えば5分乃
至100時間)加熱して均質化処理を施した後、焼入れ
するか或は毎秒1℃以下の速度で徐冷して焼鈍を行う、 (b)上記焼入れ後或は焼鈍後、10%以上の冷間加工
を行う、 (c)上記冷間加工後、200℃以上融点以下の温度で
1分間以上(例えば5分乃至100時間)加熱し、つい
で毎秒1℃以下の速度で徐冷することにより得られるこ
とを特徴とする高強度非強磁性低熱膨張合金の製造方法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25035590A JPH04131358A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 高強度非強磁性低熱膨張合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25035590A JPH04131358A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 高強度非強磁性低熱膨張合金およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04131358A true JPH04131358A (ja) | 1992-05-06 |
Family
ID=17206689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25035590A Pending JPH04131358A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 高強度非強磁性低熱膨張合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04131358A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5168599A (en) * | 1989-12-01 | 1992-12-08 | Williams William H | Wet and/or dry vacuum cleaning unit |
US5389161A (en) * | 1992-03-10 | 1995-02-14 | Centre Stephanois De Recherches Mecaniques Hydromecanique Et Frottement | Process for phosphating steel parts to improve corrosion and wear resistance |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP25035590A patent/JPH04131358A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5168599A (en) * | 1989-12-01 | 1992-12-08 | Williams William H | Wet and/or dry vacuum cleaning unit |
US5389161A (en) * | 1992-03-10 | 1995-02-14 | Centre Stephanois De Recherches Mecaniques Hydromecanique Et Frottement | Process for phosphating steel parts to improve corrosion and wear resistance |
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