JPH04301051A

JPH04301051A - 形状記憶特性、耐食性および耐応力腐食割れ性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｓｉ系形状記憶合金

Info

Publication number: JPH04301051A
Application number: JP8920691A
Authority: JP
Inventors: Yoshikuni Kadoya; 好邦角屋; Toshio Yonezawa; 利夫米澤; Naotake Ito; 尚武伊東; Yutaka Moriya; 豊森谷; Haruo Suzuki; 治雄鈴木; Katsumi Shomura; 正村　克身; Takemi Yamada; 山田　武海
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1992-10-23

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原子力分野に代表され
る高温純水（一次冷却水）中などにおいて使用可能な形
状記憶特性、耐食性および耐応力腐食割れ特性に優れた
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｓｉ系形状記憶合金に関するもので
ある。

【０００２】

【従来技術】形状記憶合金は、マルテンサイト変態点近
傍の所定温度において、合金に塑性変形を加え、次いで
、該合金をその母相に逆変態する温度以上の所定温度に
加熱することにより、塑性変形前の形状に回復する特性
を示す合金であって、この形状記憶合金に所定温度にお
いて塑性変形を加えることにより、前記合金の結晶構造
は、その母相からマルテンサイトに変態する。このよう
に塑性変形が加えられた合金を、その後その母相に逆変
態する温度以上の所定温度に加熱すると、マルテンサイ
トは元の母相に逆変態し、即ち、該合金は形状記憶特性
を示すもので、これにより塑性変形した前記合金は、塑
性変形を加える前の元の形状に回復する。

【０００３】このような形状記憶特性を有する合金とし
て、これまで非鉄系形状記憶合金が多数知られている（
例えば、舟久保照康編「形状記憶合金」１９８４年産業
図書）。その中で、Ｎｉ−Ｔｉ系およびＣｕ系の形状記
憶合金は、既に実用化されており、管継手、衣料、医療
機器およびアクチュエータ等が、これ等の非鉄系形状記
憶合金によって製造されているし、その他この形状記憶
合金を種々の用途に応用した技術の開発が、近年盛んに
行われている。

【０００４】しかしながら、構造用部材への適用の観点
からＮｉ−Ｔｉ系の形状記憶合金は、例えば、高温純水
中での使用により、水素化合物の生成が著しく、そのよ
うな環境では使用が不可である。また、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａ
ｌ系の形状記憶合金では耐食性が不足している。しかも
、これら非鉄系形状記憶合金は、高価であるために、経
済性の面で制約を受ける。かかる事情から、非鉄系形状
記憶合金よりも安価な鉄基形状記憶合金が開発されつつ
あり、経済性の面で制約のある非鉄系形状記憶合金に代
わって、鉄基形状記憶合金の適用範囲の拡大が期待され
ている。

【０００５】塑性変形を加えることによって、鉄基形状
記憶合金がその母相から変態するマルテンサイトをその
結晶構造の見地からｆｃｔ（面心正方晶）、ｂｃｔ（体
心立方晶）およびｈｃｐ（稠密六方晶）に大別すること
ができる。

【０００６】塑性変形を加えることによって、その母相
から最密六方晶のεマルテンサイトに変態する鉄基形状
記憶合金で、かつ耐食性に優れる合金として特開平２−
７７５５４（以下第１従来技術という）が提案されてい
る。

【０００７】特開平２−７７５５４によるものは、Ｃｒ
：５．０〜２０．０ｗｔ％、Ｓｉ：２．０〜８．０ｗｔ
％、下記からなる群から選んだ少なくとも１つの元素、
Ｍｎ：０．１〜１４．８ｗｔ％、Ｎｉ：０．１〜２０．
０ｗｔ％、Ｃｏ：０．１〜３０．０ｗｔ％、Ｃｕ：０．
１〜０．３ｗｔ％、Ｎ：０．００１〜０．４００ｗｔ％
を含有させる系のものであって、優れた形状記憶特性お
よび耐食性を有している。

【０００８】一方、耐応力腐食割れ性に優れる鉄基合金
として、例えば、Ｂ．Ｅ．ＷＩＬＤＥ：ＣＯＲＲＯＳＩ
ＯＮ−ＮＡＣＥ（１９８６），ｖｏｌ．４２，　Ｎｏ．
１１，Ｐ６７８がある。この報告には、Ｃｒ：１７．０
〜１９．０ｗｔ％、Ｓｉ：０．３５〜４．７９ｗｔ％、
Ｎｉ：８．８３〜９．０７ｗｔ％、Ｍｎ：１．３０〜１
．５３ｗｔ％、Ｃｕ：０．００９〜０．２０ｗｔ％、Ｎ
：０．０１１〜０．０４０ｗｔ％、Ｍｏ：０．０１９〜
０．２１ｗｔ％を含有し、高温純水中において優れた耐
応力腐食割れ性を示す合金が記載されている（以下、「
第２従来技術」という）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】原子力分野に代表され
る高温純水中（一次冷却水中）等において形状記憶合金
を使用する場合、その合金の特性として形状記憶特性、
耐食性、および耐応力腐食割れ性に優れることが必要で
ある。

【００１０】第１従来技術に開示された鉄基形状記憶合
金は、形状記憶特性および耐食性を向上させる目的で、
ＣｒおよびＳｉの両元素を添加した鉄基合金であり、さ
らに、Ｍｎ、Ｎｉ、ＣｏおよびＮのうちの少なくとも１
つの元素を、該合金に添加するものである。しかしなが
ら、この第１従来技術は、次の問題を有している。即ち
、耐食性に優れる形状記憶合金であるが、その耐食性は
２年間の大気暴露試験で評価したものであり、前記した
高温純水中における耐食性は必ずしも充分ではない。そ
の実施例にみられるように基本合金系はＦｅ−１３Ｃｒ
−６Ｓｉ系とＦｅ−１８Ｃｒ−２Ｓｉ系に大別されるが
、前者の合金系はＣｒ添加量が１５．１％以下であり、
後者の合金系についてはＳｉ添加量が２．８ｗｔ％以下
である。このため、Ｃｒ、Ｓｉ添加の効果を期待する耐
食性の向上の効果が不充分である。

【００１１】また第１従来技術では耐応力腐食割れ性に
関する記載はないが、実施例に記載される上述のＦｅ−
１３Ｃｒ−６Ｓｉ系とＦｅ−１８Ｃｒ−２Ｓｉ系の合金
系では、前者の合金系ではＣｒ含有量が１５．１ｗｔ％
以下であり、後者の合金系ではＳｉ含有量が２．８ｗｔ
％以下である。このためＣｒ、Ｓｉの作用によって期待
する耐応力腐食割れ性向上効果が不充分である。

【００１２】さらに第１従来技術ではＣｏを任意元素と
して添加しているが、実施例に記載されるようにＣｏ含
有量は１．０ｗｔ％以上である。したがって、原子力分
野の高温純水中（一次冷却水中）での使用には、放射化
の観点から不適当であり、適用範囲が限定される。

【００１３】第２従来技術に開示された合金は耐応力腐
食割れ性に優れた合金であるが、Ｓｉ含有量が２．９ｗ
ｔ％以下である合金とＳｉ含有量が３．８ｗｔ％以上で
ある合金に大別される。前者はＳｉ含有量が２．９ｗｔ
％以下であるため、前述したような環境下における耐食
性、耐応力腐食割れ性が不充分である。また後者はオー
ステナイト形成元素の合計含有量がフェライト形成元素
の合計含有量に対する割合が適切でないため、形状記憶
特性が不充分である。

【００１４】従って、原子力分野に代表される高温純水
中（一次冷却水中）などにおいて使用可能な形状記憶特
性、耐食性および耐応力腐食割れ性に優れた鉄基形状記
憶合金の開発が強く望まれているが、かかる鉄基形状記
憶合金はまだ提案されていない。即ち本発明の目的は、
形状記憶特性、耐食性および耐食応力腐食割れ特性に優
れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｓｉ系形状記憶合金を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】ｈｃｐ型鉄基形状記憶合
金に、所定温度において塑性変形を加えると、前記合金
の相は、その母相、即ち、オーステナイトからεマルテ
ンサイトに変態する。その母相がこのようにεマルテン
サイトに変態した前記合金を、その後、オーステナイト
変態点（以下「Ａｆ点」という）以上で且つＡｆ点近傍
の温度に加熱すると、εマルテンサイトは、その母相、
即ち、オーステナイトに逆変態し、そして、その結果、
塑性変形を加えられた前記合金は、塑性変形を加える前
の元の形状に回復する。

【００１６】上述したｈｃｐ型鉄基形状記憶合金に優れ
た形状記憶特性を発揮させるためには、下記条件を満た
す必要がある。（１）前記合金に所定温度において塑性変形を加える前
の、前記合金の母相は、主としてオーステナイトからな
ることが必要である。上述した所定温度とは、前記合金
にその温度において塑性変形を加えると、母相からεマ
ルテンサイトに変態することができる温度をいう。（２）オーステナイトの積層欠陥エネルギーは、低くな
ければならない。更に、前記合金に塑性変形を加えるこ
とによって、その母相からεマルテンサイトのみに変態
することを必要とし、α´マルテンサイトに変態しては
ならない。（３）オーステナイトの降伏強度は、高くなければなら
ない。更に、前記合金に塑性変形を加えたときに、前記
合金の結晶構造中にすべり変形が生じてはならない。

【００１７】本発明は上記したような各条件を満足し、
しかも上述したような従来技術の課題を解決するように
検討を重ねて創案されたものであって、以下の如くであ
る。（１）Ｃｒ：１６．０〜２１．０ｗｔ％、Ｓｉ：３．０
〜７．０ｗｔ％、Ｎｉ：１１．０〜２１．０ｗｔ％を含
有し、しかもＮｉ％≧｛０．６７（Ｃｒ＋１．２Ｓｉ）
−３｝％で、かつ（Ｃｒ＋Ｓｉ）％≧２０％であり、残
部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とす
る形状記憶特性、耐食性および耐応力腐食割れ性に優れ
たＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｓｉ系形状記憶合金。

【００１８】（２）Ｃｒ：１６．０〜２１．０ｗｔ％、
Ｓｉ：３．０〜７．０ｗｔ％、Ｎｉ：１１．０〜２１．
０ｗｔ％を含有すると共に、Ｍｎ：０．１〜５．０ｗｔ
％、Ｃｕ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｎ：０．００１〜０
．１００ｗｔ％、Ｍｏ：０．１〜３．０ｗｔ％、Ｗ：０
．１〜３．０ｗｔ％の何れか１種または２種以上を含有
し、しかも（Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋０．０６Ｃｕ＋０．０
０２Ｎ）％≧｛０．６７（Ｃｒ＋１．２Ｓｉ＋Ｍｏ＋Ｗ
）−３｝％で、かつ（Ｃｒ＋Ｓｉ）％≧２０％であり、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴と
する形状記憶特性、耐食性および耐応力腐食割れ性に優
れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｓｉ系形状記憶合金。

【００１９】

【作用】上記したような本発明の鉄基形状記憶合金につ
いての化学成分組成を、前記範囲内に限定した理由を述
べると以下の如くである。（１）Ｃｒ（クロム）：Ｃｒには、オーステナイトの積
層欠陥エネルギーを低下させ、且つオーステナイトの降
伏強度を高める作用があり、形状記憶特性を向上させる
。更にＣｒには合金の耐食性および耐応力腐食割れ性を
向上させる作用がある。このＣｒの含有量が１６．０ｗ
ｔ％未満では、これらの作用に所望の結果が得られない
ため、下限を１６．０ｗｔ％とした。一方、Ｃｒの含有
量が２１．０ｗｔ％を超えることは経済的に不利である
から、Ｃｒ含有量は１６．０〜２１．０ｗｔ％の範囲内
に限定すべきである。

【００２０】（２）Ｓｉ（ケイ素）：Ｓｉには、オース
テナイトの積層欠陥エネルギーを低下させ、かつオース
テナイトの降伏強度を高める作用があるため形状記憶特
性を向上させる。更にＳｉは耐食性、耐応力腐食割れ性
を高める作用もある。しかしながら、Ｓｉ含有量が３．
０ｗｔ％未満では、上述した作用に所望の結果が得られ
ない。一方、Ｓｉ含有量が７．０ｗｔ％を超えると、合
金の延性が著しく低下し、そして、合金の熱間加工性お
よび冷間加工性が著しく悪化する。従って、Ｓｉ含有量
は、３．０〜７．０ｗｔ％の範囲内に限定すべきである
。

【００２１】（３）Ｎｉ（ニッケル）：Ｎｉは、オース
テナイトを形成する強力な元素であり、このＮｉには、
合金に塑性変形を加える前の、合金の母相を、主として
オーステナイトにする作用がある。このようなＮｉ含有
が１１．０ｗｔ％未満では、上述した作用による所望の
効果が得られないため、下限を１１．０ｗｔ％とした。一方、Ｎｉ含有量が２１．０ｗｔ％を超えると、εマル
テンサイトの変態点（以下「Ｍｓ点」という）が低温域
に著しく移行し、それによって、合金の塑性変形を加え
る温度が著しく低くなり、また、形状記憶特性を劣化さ
せるため、上限を２１．０ｗｔ％とした。従って、Ｎｉ
含有量は、１１．０〜２１．０ｗｔ％の範囲内に限定す
べきである。

【００２２】本発明においては上記したＣｒ、Ｓｉ、Ｎ
ｉに加えて下記する元素の少なくとも１種以上を添加す
ることができる。（４）Ｍｎ（マンガン）：Ｍｎは、オーステナイトを形
成する強力な元素であり、このＭｎには、合金に塑性変
形を加える前の母相を、主としてオーステナイトにする
作用がある。しかし、このＭｎ含有量が０．１ｗｔ％未
満では、このような作用を適切に得られず、一方、Ｍｎ
含有量が５．０ｗｔ％を超えると、耐食性を劣化させ、
またσ相の生成を著しく容易にして形状記憶特性を劣化
させるので、上限を５．０ｗｔ％とした。即ち、Ｍｎ含
有量は、０．１〜５．０ｗｔ％の範囲内に限定すること
が必要である。

【００２３】（５）Ｃｕ（銅）：Ｃｕは、オーステナイ
ト形成元素であり、そして、Ｃｕには、塑性変形を加え
る前の、合金の母相を、主としてオーステナイトにする
作用がある。また、Ｃｕの微量添加には、合金の耐食性
を向上させる作用がある。しかしながら、このＣｕ含有
量が０．１ｗｔ％未満では、これらの作用による所望の
効果が得られない。一方、Ｃｕ含有量が１．０ｗｔ％を
超えると、εマルテンサイトの形成が阻害され、形状記
憶特性を劣化させる。その理由は、Ｃｕには、オーステ
ナイトの積層欠陥エネルギーを高める作用があるからで
あり、従って、Ｃｕ含有量は、０．１〜１．０ｗｔ％の
範囲内に限定すべきである。

【００２４】（６）Ｎ（窒素）：Ｎは、オーステナイト
形成元素であり、このＮには合金に塑性変形を加える前
の、合金の母相を、主としてオーステナイトにする作用
がある。更に、Ｎの微量添加は、合金の耐食性を向上さ
せ、オーステナイトの降伏強度を高める作用がある。Ｎ
含有量が０．００１ｗｔ％未満では、これらの作用を適
切に得ることができず、一方、Ｎ含有量が０．１００ｗ
ｔ％を超えると、ＣｒおよびＳｉの窒化物が形成し易く
なり、合金の形状記憶特性が悪化する。従って、Ｎ含有
量は、０．００１〜０．１００ｗｔ％の範囲内に限定し
た。

【００２５】（７）Ｍｏ（モリブデン）：Ｍｏは、耐食
性、耐応力腐食割れ性を向上させるのに有効な元素であ
り、０．１ｗｔ％未満ではこれらの効果が不十分である
ため、下限を０．１ｗｔ％とした。しかし、３．０ｗｔ
％を超える添加は形状記憶特性を劣化させる。従って、
上限を３．０ｗｔ％とする。

【００２６】（８）Ｗ（タングステン）：Ｗは、耐食性
および耐応力腐食割れ性を向上させるのに有効な元素で
あって、０．１ｗｔ％未満ではその効果が不十分であり
、一方３．０ｗｔ％を超える添加は形状記憶特性を劣化
させるので、０．１〜３．０ｗｔ％とした。

【００２７】（９）不純物：不純物元素であるＣ、Ｐ、
Ｓは、それぞれＣ：０．１ｗｔ％以下、Ｐ：０．１ｗｔ
％以下、Ｓ：０．１ｗｔ％以下とすることが望ましい。不純物元素であるＣｏは原子力分野において代表される
高温純水（１次冷却水）中などの環境を考慮し、０．１
ｗｔ％以下とすることが望ましい。

【００２８】（１０）オーステナイト形成元素の合計含
有量の、フェライト形成元素の合計含有量に対する割合
：本発明においては、上述したように、合金に所定温度
において塑性変形を加える前の、合金の母相は、主とし
てオーステナイトからなることが、絶対に必要である。従って、この発明においては、その化学成分組成に対す
る上述した限定に加えて、下式を満足させる必要がある
。

【００２９】

【数１】

【００３０】即ち、上述した式を満足させることによっ
て、合金に所定温度において塑性変形を加える前の、合
金の母相を、主としてオーステナイトにすることができ
る。

【００３１】（１１）Ｃｒ含有量とＳｉ含有量の合計含
有量：本発明では形状記憶特性、耐食性とともに、耐応
力腐食割れ性にも優れる合金に関するものである。この
優れた耐応力腐食割れ性を達成するためには、上述した
限定に加え、下式を満足させることが絶対に必要である
。

【００３２】

【数２】

【００３３】即ちこの式を満足させることにより、優れ
た耐応力腐食割れ性を達成することが可能となる。

【００３４】

【実施例】本発明によるものの具体的な実施例について
説明すると、本発明者等は次の表１に示すような本発明
による合金鋼および本発明の範囲外の化学成分組成をも
った比較合金鋼を各々真空下の溶解炉内において融解し
、インゴットに鋳造した。このようにして得られたイン
ゴットを１１００〜１２００℃の範囲内の温度に加熱し
、次いで、１２ｍｍの厚さにまで熱間圧延して、この発
明の合金鋼の供試体（以下、「本発明供試体」という）
Ｎｏ．１〜１９、および、この発明の範囲外の比較合金
鋼の供試体（以下、「比較供試体」という）Ｎｏ．２０
〜２９を調整した。

【００３５】

【表１】

【００３６】前記表１に示すように、この発明の範囲内
の化学成分組成を有する本発明の合金鋼、および本発明
の範囲外の化学成分組成を有する比較合金鋼を真空下の
溶解炉内において融解し、次いで、インゴットに鋳造し
た。

【００３７】得られたインゴットを１１００〜１２００
℃の範囲内の温度に加熱し、次いで、１２ｍｍの厚さに
まで熱間圧延して、本発明供試体　Ｎｏ．１〜１９、お
よび、この発明の範囲外の比較供試体　Ｎｏ．２０〜２
９を調整した。

【００３８】上記のようにして得られた本発明供試体　
Ｎｏ．１〜１９、および比較供試体Ｎｏ．２０〜２９の
各々について、形状記憶特性、耐食性および耐応力腐食
割れ性を以下に述べる試験によって調べた。これらの試
験の結果は表１に併せて示す如くである。

【００３９】（１）形状記憶特性本発明供試体　Ｎｏ．１〜１９、および比較供試体　Ｎ
ｏ．２０〜２９の各々から、直径６ｍｍおよび標点間距
離３０ｍｍの丸棒状の試験片を切り出し、このように切
り出した試験片の各々に、−１９６℃において、４％の
引張り歪みを付加し、次いで、各試験片を、Ａｆ点以上
で且つＡｆ点近傍の所定温度（３００℃以上）に加熱し
、前記引張り歪みを付加し、そして加熱した後の各試験
片の標点間距離を測定し、標点間の測定結果に基づいて
、形状回復率を下記する計算式で算出して、各供試体の
形状記憶特性を評価する（Ｍｓ点は、厳密に言えば各供
試体ごとに若干異なるが、塑性変形を加えるのに最適な
温度は−１９６℃として各試験ごとに統一した）。

【００４０】上述した引張りの試験の結果は前記表１の
「形状記憶特性」の欄及び本発明供試体　Ｎｏ．１〜９
と比較供試体　Ｎｏ．２０〜２３について図１に示した
が、形状記憶特性の評価基準は、次の通りである。 ◎：形状回復率は、７０％以上 ○：形状回復率は、３０〜７０％未満 ×：形状回復率は、３０％未満

【００４１】

【数３】

【００４２】図１において、横軸はＳｉ含有量（ｗｔ％
）、縦軸はＣｒ含有量（ｗｔ％）を示すが、この図１で
点線で囲んだ範囲は、Ｃｒ含有およびＳｉ含有量がこの
発明の範囲内にあることを示し、また、「◎」印は形状
回復率が７０％以上認められたこと、「○」印は形状回
復率が３０％以上７０％未満認められたことを示すもの
で、「×」印は形状回復率が３０％未満であることを示
す。図１から明らかなように、１１．０〜２１．０ｗｔ
％の範囲内のＮｉ含有量、１６．０〜２１．０ｗｔ％の
範囲内のＣｒ含有量および３．０〜７．０ｗｔ％の範囲
内のＳｉ含有量を有する供試体は、優れた形状回復特性
を示している。

【００４３】本発明の範囲外である１．６ｗｔ％のＳｉ
を含有する比較供試体「２３」は、極めて低い形状回復
特性しか有しない。なお、図１において本発明の範囲外
である比較供試体「２０」「２１」「２２」のものも「
◎」印を示す結果であるが、後述する耐食性または耐応
力腐食割れ特性が劣る。

【００４４】（２）耐食性本発明供試体　Ｎｏ．１〜１９および比較供試体　Ｎｏ
．２０〜２９の各々に対し、３年間の大気暴露試験を実
施し、その耐食性を調べた。上記試験の終了後、各供試
体について目視検査により錆の発生状況を評価した。錆
の発生の評価基準は次の通りとした。◎：錆の発生が認
められない。 ○：錆の発生が多少認められる。 ×：錆の発生が顕著に認められる。

【００４５】上記試験の結果を同じく表１の「耐食性」
の欄に、又本発明供試体のうち　Ｎｏ．１〜９と比較供
試体　Ｎｏ．２０〜２３については図２にも結果を示す
。即ち表１および図２から明らかなように、本発明の限
定範囲にある供試体は優れた耐食性を示している。なお
、本発明の範囲外である比較供試体　Ｎｏ．２３は表１
および図１に示すように、形状記憶特性に劣るため、本
発明の請求範囲外とし、また比較供試体　Ｎｏ．２２も
表１および図５に示すように耐応力腐食割れ性に劣るた
め、本発明の請求範囲外とした。

【００４６】（３）耐応力腐食割れ特性本発明供試体　
Ｎｏ．１〜１９、および、比較供試体　Ｎｏ．２０〜２
９の各々から、図３に示す試験片を切り出し、このよう
に切り出した試験片の各々を、図４に示す様なホルダー
３にセットしたのち、試験片１にストレインゲージ２を
貼付し、締付けボルト４を押し込んで所定の応力（降伏
応力）に相当するひずみを与える。然して、次の表２に
示す応力腐食割れ試験条件下に浸漬し、３０００ｈ経過
後の試験片表面の亀裂発生の有無を確認して、各供試体
の耐応力腐食割れ特性を評価した。

【００４７】

【表２】

【００４８】上述した応力腐食割れ試験結果は、同じく
表１の「耐応力腐食割れ特性」の欄及び本発明供試体　
Ｎｏ．１〜９および比較供試体　Ｎｏ．２０〜２３につ
いて図５に示す如くである。

【００４９】上記耐応力腐食割れ試験における亀裂発生
の評価基準は、次の通りである。 ○：亀裂発生が認められない（割れなし）。 ×：亀裂発生が認められる（割れ発生）。

【００５０】図５において、横軸はＳｉ含有量（ｗｔ％
）を示し、縦軸はＣｒ含有量（ｗｔ％）を示すが、この
図５において、点線で囲んだ範囲は、Ｃｒ含有量および
Ｓｉ含有量が本発明の範囲内にあることを示す。また、
図５において、「○」印は、割れが認められなかったこ
とを示し、「×」印は、割れが認められたことを示す。

【００５１】図５から明らかなように、１１．０〜２１
．０ｗｔ％の範囲内Ｎｉ含有量、１６．０〜２１．０ｗ
ｔ％の範囲内Ｃｒ含有量および３．０〜７．０ｗｔ％の
範囲内Ｓｉ含有量を有する供試体は、何れも優れた耐応
力腐食割れ特性を示している。これに対し本発明の範囲
外である１５．３ｗｔ％のＣｒ含有量を有する比較供試
体「２０」、１５．１ｗｔ％のＣｒ含有量を有する比較
供試体「２１」及びＣｒ含有量とＳｉ含有量の合計含有
量が１９．５ｗｔ％と２０ｗｔ％未満である比較供試体
「２２」は、耐応力腐食割れ特性が不充分である。

【００５２】更に本発明者等はこの耐応力腐食割れ性に
ついて検討を進め、前述した表１の供試体１〜１９、２
０〜２３および２５〜２９を用いて板厚２ｍｍで図６に
示すような形状をなし、両端の把持部（７）（７）間に
幅５ｍｍの試験部（６）において標点間距離２５ｍｍの
引張試験片（５）を夫々に準備した。

【００５３】前記したような各試験片に対する引張試験
条件は次の表３に示す如くであって、それらの試験によ
る破断時間を求めて評価した。

【００５４】

【表３】

【００５５】得られた結果について、（高温高圧水中に
おける破断時間）／（大気中における破断時間）、即ち
破断時間比は前記表１に併せて示す如くであり、又この
破断時間比を各供試体のおけるＣｒ＋Ｓｉ（ｗｔ％）と
の関係において示したのが図７である。

【００５６】即ち本発明によりＣｒ＋Ｓｉ　が２０ｗｔ
％　以上となることによって前記破断時間比が０．９％
以上となり高温高圧水中においても大気中におけると同
等な破断特性を示すことが確認された。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のＦｅ−
Ｃｒ−Ｎｉ−Ｓｉ系形状記憶合金によるときは形状記憶
特性、耐食性および耐応力腐食割れ特性の何れにおいて
も優れており、従って原子力分野に代表される高温純水
（一次冷却水）中等における構造用材料として使用する
に適し、また原子力分野以外においても管継手や種々の
締付装置などにおける材料、アクチュエータ、生体用材
料などの広い分野での使用に適しており、しかもその製
造費を低減することができるなどの効果を有していて、
工業的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｓｉ
系形状記憶合金におけるＣｒ、Ｓｉ含有量が形状記憶特
性に及ぼす影響を示した図表である。

【図２】同じく本発明の実施例に係るＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ
−Ｓｉ系形状記憶合金におけるＣｒ、Ｓｉ含有量が耐食
性に及ぼす影響を示した図表である。

【図３】本発明の実施例において用いた応力腐食割れ試
験片の形状説明図である。

【図４】本発明の実施例において用いた応力割れ試験片
の応力負荷方法の説明図である。

【図５】本発明の実施例に係るＦｅ−Ｃｒ系形状記憶合
金におけるＣｒ、Ｓｉ含有量が耐応力腐食割れ性に及ぼ
す影響を示した図表である。

【図６】本発明の実施例および比較例による供試体から
破断時間比を求めるべく夫々準備された引張試験片につ
いての平面図である。

【図７】図６に示した各試験片について高温高圧水中お
よび高温大気中において夫々引張試験し、それらの破断
時間から得られた破断時間比とＣｒ＋Ｓｉ　との関係を
示した図表である。

【符号の説明】

１　　試験片２　　ストレインゲージ３　　ホルダー４　　締付ボルト５　　引張試験片６　　その試験部７　　把持部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　Ｃｒ：１６．０〜２１．０ｗｔ％、Ｓ
ｉ：３．０〜７．０ｗｔ％、Ｎｉ：１１．０〜２１．０
ｗｔ％を含有し、しかもＮｉ％≧｛０．６７（Ｃｒ＋１
．２Ｓｉ）−３｝％で、かつ（Ｃｒ＋Ｓｉ）％≧２０％
であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする形状記憶特性、耐食性および耐応力腐食割
れ性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｓｉ系形状記憶合金。
【請求項２】　　Ｃｒ：１６．０〜２１．０ｗｔ％、Ｓ
ｉ：３．０〜７．０ｗｔ％、Ｎｉ：１１．０〜２１．０
ｗｔ％を含有すると共に、Ｍｎ：０．１〜５．０ｗｔ％
、Ｃｕ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｎ：０．００１〜０．
１００ｗｔ％、Ｍｏ：０．１〜３．０ｗｔ％、Ｗ：０．
１〜３．０ｗｔ％の何れか１種または２種以上を含有し
、しかも（Ｎｉ＋０．５Ｍｎ＋０．０６Ｃｕ＋０．００
２Ｎ）％≧｛０．６７（Ｃｒ＋１．２Ｓｉ＋Ｍｏ＋Ｗ）
−３｝％で、かつ（Ｃｒ＋Ｓｉ）％≧２０％であり、残
部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とす
る形状記憶特性、耐食性および耐応力腐食割れ性に優れ
たＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｓｉ系形状記憶合金。