JPH05339688A - 金属鋳造用鋳型材の製造方法 - Google Patents
金属鋳造用鋳型材の製造方法Info
- Publication number
- JPH05339688A JPH05339688A JP16997592A JP16997592A JPH05339688A JP H05339688 A JPH05339688 A JP H05339688A JP 16997592 A JP16997592 A JP 16997592A JP 16997592 A JP16997592 A JP 16997592A JP H05339688 A JPH05339688 A JP H05339688A
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- temperature
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強度と熱伝導性及び耐高温軟化性のバランス
に優れた金属鋳造用鋳型材の製造方法を提供する。 【構成】 Cr: 0.3〜1.2 wt%、Zr:0.05〜0.25wt
%を含有し、又は更にSn,Al,Ag,Ni,Ti,
Co,Feのうち1種又は2種以上をそれぞれ2wt%以
下含有し、残部Cuと不可避的不純物からなる銅合金
を、 650〜950 ℃の温度で熱間鍛造した後、T=−250
×Zr組成(wt%)+1012.5で決定される上限温度T℃
からT−50℃の範囲で、不活性又は還元雰囲気中で加熱
処理を行った後、焼入れを行い、次いで加熱速度1〜10
℃/minで 500〜540 ℃まで加熱した後、 30min〜2hr保
持し、その後冷却して、更に 420〜480 ℃に加熱し、15
min〜3hr保持した後冷却する。
に優れた金属鋳造用鋳型材の製造方法を提供する。 【構成】 Cr: 0.3〜1.2 wt%、Zr:0.05〜0.25wt
%を含有し、又は更にSn,Al,Ag,Ni,Ti,
Co,Feのうち1種又は2種以上をそれぞれ2wt%以
下含有し、残部Cuと不可避的不純物からなる銅合金
を、 650〜950 ℃の温度で熱間鍛造した後、T=−250
×Zr組成(wt%)+1012.5で決定される上限温度T℃
からT−50℃の範囲で、不活性又は還元雰囲気中で加熱
処理を行った後、焼入れを行い、次いで加熱速度1〜10
℃/minで 500〜540 ℃まで加熱した後、 30min〜2hr保
持し、その後冷却して、更に 420〜480 ℃に加熱し、15
min〜3hr保持した後冷却する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強度と熱伝導性及び耐
高温軟化性のバランスに優れた金属鋳造用鋳型材の製造
方法に関するものである。
高温軟化性のバランスに優れた金属鋳造用鋳型材の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】金属鋳造用鋳型材、特に連続鋳造に用い
られる連続鋳造用鋳型材としては従来よりCr及びZr
を含有する銅合金が使われており、鉄鋼の連続鋳造用鋳
型として多く用いられている。
られる連続鋳造用鋳型材としては従来よりCr及びZr
を含有する銅合金が使われており、鉄鋼の連続鋳造用鋳
型として多く用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年鋳
造速度の高速化が図られるようになり、従来よりも鋳型
温度が上昇し、鋳型の変形やマイクロクラックなどの発
生によって鋳型寿命が短くなるという問題が生じてき
た。それでより高熱伝導性と 500℃以上での耐高温軟化
性を有する鋳型材が求められるようになってきている。
そのためAlやTiなどを添加し、耐高温軟化性の改善
を図ったものなどがあるが、熱伝導性が著しく低下する
ため、鋳型の変形が起り、鋳型寿命の向上はほとんど図
れないなどの問題があった。また合金元素の添加を行っ
ても鋳型内に存在する結晶粒の粒内強度は向上するが、
粒界強度は向上せず、マイクロクラックの防止にもあま
り効果を生じていなかった。
造速度の高速化が図られるようになり、従来よりも鋳型
温度が上昇し、鋳型の変形やマイクロクラックなどの発
生によって鋳型寿命が短くなるという問題が生じてき
た。それでより高熱伝導性と 500℃以上での耐高温軟化
性を有する鋳型材が求められるようになってきている。
そのためAlやTiなどを添加し、耐高温軟化性の改善
を図ったものなどがあるが、熱伝導性が著しく低下する
ため、鋳型の変形が起り、鋳型寿命の向上はほとんど図
れないなどの問題があった。また合金元素の添加を行っ
ても鋳型内に存在する結晶粒の粒内強度は向上するが、
粒界強度は向上せず、マイクロクラックの防止にもあま
り効果を生じていなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果、従来より用いられているCr,Zrを含有
する銅合金鋳型材において、従来よりも優れた熱伝導
性、強度、耐高温軟化性を発現せしめることのできる金
属鋳造用鋳型材の製造方法を開発したものである。
検討の結果、従来より用いられているCr,Zrを含有
する銅合金鋳型材において、従来よりも優れた熱伝導
性、強度、耐高温軟化性を発現せしめることのできる金
属鋳造用鋳型材の製造方法を開発したものである。
【0005】本発明の一つは、Cr: 0.3〜1.2 wt%、
Zr:0.05〜0.25wt%を含有し、残部Cuと不可避的不
純物からなる銅合金を、 650〜950 ℃の温度で熱間鍛造
した後、T=−250 ×Zr組成(wt%)+1012.5で決定
される上限温度T℃からT−50℃の範囲で、不活性又は
還元雰囲気中で加熱処理を行った後、焼入れを行い、次
いで加熱速度1〜10℃/minで 500〜540 ℃まで加熱した
後、 30min〜2hr保持し、その後冷却して、更に 420〜
480 ℃に加熱し、 15min〜3hrに保持した後冷却するこ
とを特徴とする。
Zr:0.05〜0.25wt%を含有し、残部Cuと不可避的不
純物からなる銅合金を、 650〜950 ℃の温度で熱間鍛造
した後、T=−250 ×Zr組成(wt%)+1012.5で決定
される上限温度T℃からT−50℃の範囲で、不活性又は
還元雰囲気中で加熱処理を行った後、焼入れを行い、次
いで加熱速度1〜10℃/minで 500〜540 ℃まで加熱した
後、 30min〜2hr保持し、その後冷却して、更に 420〜
480 ℃に加熱し、 15min〜3hrに保持した後冷却するこ
とを特徴とする。
【0006】本発明の他の一つは、Cr: 0.3〜1.2 wt
%、Zr:0.05〜0.25wt%を含有し、更にSn,Al,
Ag,Ni,Ti,Co,Feのうち1種又は2種以上
をそれぞれ2wt%以下含有し、残部Cuと不可避的不純
物からなる銅合金を、 650〜950 ℃の温度で熱間鍛造し
た後、T=−250 ×Zr組成(wt%)+1012.5で決定さ
れる上限温度T℃からT−50℃の範囲で、不活性又は還
元雰囲気中で加熱処理を行った後、焼入れを行い、次い
で加熱速度1〜10℃/minで 500〜540 ℃まで加熱した
後、 30min〜2hr保持し、その後冷却して更に 420〜48
0 ℃に加熱し、15min 〜3hr保持した後冷却することを
特徴とするものである。
%、Zr:0.05〜0.25wt%を含有し、更にSn,Al,
Ag,Ni,Ti,Co,Feのうち1種又は2種以上
をそれぞれ2wt%以下含有し、残部Cuと不可避的不純
物からなる銅合金を、 650〜950 ℃の温度で熱間鍛造し
た後、T=−250 ×Zr組成(wt%)+1012.5で決定さ
れる上限温度T℃からT−50℃の範囲で、不活性又は還
元雰囲気中で加熱処理を行った後、焼入れを行い、次い
で加熱速度1〜10℃/minで 500〜540 ℃まで加熱した
後、 30min〜2hr保持し、その後冷却して更に 420〜48
0 ℃に加熱し、15min 〜3hr保持した後冷却することを
特徴とするものである。
【0007】
【作用】本発明者等は、従来の製造方法にて製造したC
u−Cr−Zr系合金において、耐高温軟化特性を調べ
たところ、 450℃以上において極度に軟化しやすくなる
ことを見いだした。この理由としては、析出相を生じさ
せる加熱処理が 430〜480 ℃で行われる場合が多く、加
熱処理温度よりも高温では、析出相の粗大化が起り、強
度が低下するためである。またCu−Cr−Zr系合金
では、鋳造の際や高温まで加熱を行った際に、粒界部に
CuとCu5 Zrの共晶が生じ、高温での粒界強度が低
くなる傾向にあることを見いだした。そこで本発明者等
は適当な組成を持つCu−Cr−Zr系合金において加
熱条件を最適化することによって、熱伝導率を損なうこ
と無く、粒界部における共晶相の生成を抑制することに
よってマイクロクラックの発生を防止し、析出相粗大化
による高温での軟化を起りにくくする製造方法を開発し
た。
u−Cr−Zr系合金において、耐高温軟化特性を調べ
たところ、 450℃以上において極度に軟化しやすくなる
ことを見いだした。この理由としては、析出相を生じさ
せる加熱処理が 430〜480 ℃で行われる場合が多く、加
熱処理温度よりも高温では、析出相の粗大化が起り、強
度が低下するためである。またCu−Cr−Zr系合金
では、鋳造の際や高温まで加熱を行った際に、粒界部に
CuとCu5 Zrの共晶が生じ、高温での粒界強度が低
くなる傾向にあることを見いだした。そこで本発明者等
は適当な組成を持つCu−Cr−Zr系合金において加
熱条件を最適化することによって、熱伝導率を損なうこ
と無く、粒界部における共晶相の生成を抑制することに
よってマイクロクラックの発生を防止し、析出相粗大化
による高温での軟化を起りにくくする製造方法を開発し
た。
【0008】以下本発明の要件について説明する。合金
組成において、Cr組成を 0.3〜1.0 wt%としたのは、
0.3 wt %未満では時効の際にCrの析出による硬化が
ほとんど起らず、 1.0 wt %を越えると熱間鍛造の際の
加工性が悪くなり、更に加熱・焼入れ処理の際に、粗大
なCr相を生じやすくなるためである。またZr組成を
0.05〜0.25wt%としたのは、0.05wt%未満の添加では、
時効の際のCu5 Zr化合物の析出による硬化がほとん
ど起らず、0.25wt%を越えると加熱・焼入れ処理の際に
粒界に割れを生じやすくなるため好ましくない。
組成において、Cr組成を 0.3〜1.0 wt%としたのは、
0.3 wt %未満では時効の際にCrの析出による硬化が
ほとんど起らず、 1.0 wt %を越えると熱間鍛造の際の
加工性が悪くなり、更に加熱・焼入れ処理の際に、粗大
なCr相を生じやすくなるためである。またZr組成を
0.05〜0.25wt%としたのは、0.05wt%未満の添加では、
時効の際のCu5 Zr化合物の析出による硬化がほとん
ど起らず、0.25wt%を越えると加熱・焼入れ処理の際に
粒界に割れを生じやすくなるため好ましくない。
【0009】またCr,Zr以外に耐高温軟化性を向上
させるために、Sn,Al,Ag,Ni,Ti,Co,
Feの1種又は2種以上を添加することは、マトリック
スを強化するためのCr,Cu5 Zrの析出硬化を促進
するのに非常に有効である。そしてこれらの元素の添加
を行っても鋳型として十分な熱伝導性を得るためには、
Cr,Zrを十分に析出させるために二次時効を行うこ
とが必要であり、さらに元素添加量として、それぞれ2
wt%以下に抑える必要がある。
させるために、Sn,Al,Ag,Ni,Ti,Co,
Feの1種又は2種以上を添加することは、マトリック
スを強化するためのCr,Cu5 Zrの析出硬化を促進
するのに非常に有効である。そしてこれらの元素の添加
を行っても鋳型として十分な熱伝導性を得るためには、
Cr,Zrを十分に析出させるために二次時効を行うこ
とが必要であり、さらに元素添加量として、それぞれ2
wt%以下に抑える必要がある。
【0010】熱間鍛造は、上記組成の鋳塊を 650〜950
℃の温度で行う。しかして 650℃未満では伸びが著しく
低下して鍛造時の割れ発生の原因となり、 950℃を越え
るとZrが濃化した粒界部において溶融が生じて鍛造時
の割れ発生の原因となる。そして粒界部の均質化を行う
ためにはできるだけ高温に加熱する必要があり、 750〜
950 ℃の範囲が望ましい。
℃の温度で行う。しかして 650℃未満では伸びが著しく
低下して鍛造時の割れ発生の原因となり、 950℃を越え
るとZrが濃化した粒界部において溶融が生じて鍛造時
の割れ発生の原因となる。そして粒界部の均質化を行う
ためにはできるだけ高温に加熱する必要があり、 750〜
950 ℃の範囲が望ましい。
【0011】熱間鍛造後の加熱・焼入れ処理は、析出相
を形成するCr,Zr成分を十分に固溶するため、でき
るだけ高温で処理することが望ましいが、Zrの添加に
よって融点が低下するため、Zrの添加量に応じて加熱
上限温度を決定する必要がある。その上限温度TはT℃
=−250 ×Zr(wt%)+1012.5で決定される。また下
限温度は析出成分の固溶を十分に起させる必要があるた
め、T−50℃以上とすることが必要である。
を形成するCr,Zr成分を十分に固溶するため、でき
るだけ高温で処理することが望ましいが、Zrの添加に
よって融点が低下するため、Zrの添加量に応じて加熱
上限温度を決定する必要がある。その上限温度TはT℃
=−250 ×Zr(wt%)+1012.5で決定される。また下
限温度は析出成分の固溶を十分に起させる必要があるた
め、T−50℃以上とすることが必要である。
【0012】加熱・焼入れ処理後の一次熱処理は、加熱
速度1〜10℃/minで熱処理温度まで加熱することによっ
て、微細な析出相の核を生成させ、 500〜540 ℃にて30
min〜2hr保持することによって強化相として作用する
まで成長させる。しかして加熱速度を10℃/minよりも速
くすると、析出相の核が減少し十分な強度が得られず、
1℃/min未満としても1℃/min以上の場合と同等の効果
しか得られず、工業的に生産性が悪い。また時効温度を
従来技術のように低温で行うと、析出量が減少し、十分
な熱伝導性が得られず、耐高温軟化特性も優れた特性は
得られない。保持時間は30min 未満であると、析出量が
十分でなく、2hrよりも長時間熱処理を行うと、析出相
の粗大化が起り強度が低下する。
速度1〜10℃/minで熱処理温度まで加熱することによっ
て、微細な析出相の核を生成させ、 500〜540 ℃にて30
min〜2hr保持することによって強化相として作用する
まで成長させる。しかして加熱速度を10℃/minよりも速
くすると、析出相の核が減少し十分な強度が得られず、
1℃/min未満としても1℃/min以上の場合と同等の効果
しか得られず、工業的に生産性が悪い。また時効温度を
従来技術のように低温で行うと、析出量が減少し、十分
な熱伝導性が得られず、耐高温軟化特性も優れた特性は
得られない。保持時間は30min 未満であると、析出量が
十分でなく、2hrよりも長時間熱処理を行うと、析出相
の粗大化が起り強度が低下する。
【0013】二次熱処理は、一次熱処理後に 420〜480
℃の低温で熱処理することにより、一次熱処理時よりも
析出量を増加させ、熱伝導率、強度を増加させるもので
ある。そして二次熱処理を 420℃未満で行うとほとんど
その効果がなく、 480℃より高い温度で行うと、析出相
の粗大化が起るため好ましくない。また保持時間は 15m
in未満であると、ほとんど効果がなく、3hrより長時間
行っても、二次熱処理の効果はほとんど変わらないため
経済的でない。
℃の低温で熱処理することにより、一次熱処理時よりも
析出量を増加させ、熱伝導率、強度を増加させるもので
ある。そして二次熱処理を 420℃未満で行うとほとんど
その効果がなく、 480℃より高い温度で行うと、析出相
の粗大化が起るため好ましくない。また保持時間は 15m
in未満であると、ほとんど効果がなく、3hrより長時間
行っても、二次熱処理の効果はほとんど変わらないため
経済的でない。
【0014】
【実施例】以下本発明を実施例について説明する。表1
に示す組成の合金を常法により鋳造し、得られた鋳塊を
表2に示す条件で製造し、電気伝導率と高温硬さを評価
した。その結果を表2に併記した。尚表2中比較例No.
12,13及び19は、製造過程で割れが生じ評価不可となっ
たものである。
に示す組成の合金を常法により鋳造し、得られた鋳塊を
表2に示す条件で製造し、電気伝導率と高温硬さを評価
した。その結果を表2に併記した。尚表2中比較例No.
12,13及び19は、製造過程で割れが生じ評価不可となっ
たものである。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】表2から明らかなように本発明例によるも
のは、連続鋳造用鋳型として要求される高熱伝導性と高
温における高い強度が得られることが判る。これに対し
て合金組成が外れるか、製造条件が外れる比較例による
ものは、熱伝導率又は 500℃における硬さが劣ることが
判る。
のは、連続鋳造用鋳型として要求される高熱伝導性と高
温における高い強度が得られることが判る。これに対し
て合金組成が外れるか、製造条件が外れる比較例による
ものは、熱伝導率又は 500℃における硬さが劣ることが
判る。
【0018】
【発明の効果】このように本発明によれば、連続鋳造用
鋳型として要求される高熱伝導性と高温における強度を
改善し、鋳型の寿命を向上することができる顕著な効果
を奏するものである。
鋳型として要求される高熱伝導性と高温における強度を
改善し、鋳型の寿命を向上することができる顕著な効果
を奏するものである。
Claims (2)
- 【請求項1】 Cr: 0.3〜1.2 wt%、Zr:0.05〜0.
25wt%を含有し、残部Cuと不可避的不純物からなる銅
合金を 650〜950 ℃の温度で熱間鍛造した後、T=−25
0 ×Zr組成(wt%)+1012.5で決定される上限温度T
℃からT−50℃の範囲で、不活性又は還元雰囲気中で加
熱処理を行った後、焼入れを行い、次いで加熱速度1〜
10℃/minで 500〜540 ℃まで加熱した後、 30min〜2hr
保持し、その後冷却して、更に 420〜480 ℃に加熱し、
15min〜3hr保持した後冷却することを特徴とする金属
鋳造用鋳型材の製造方法。 - 【請求項2】 Cr: 0.3〜1.2 wt%、Zr:0.05〜0.
25wt%を含有し、更にSn,Al,Ag,Ni,Ti,
Co,Feのうち1種又は2種以上をそれぞれ2wt%以
下含有し、残部Cuと不可避的不純物からなる銅合金
を、 650〜950℃の温度で熱間鍛造した後、T=−250
×Zr組成(wt%)+1012.5で決定される上限温度T℃
からT−50℃の範囲で、不活性又は還元雰囲気中で加熱
処理を行った後、焼入れを行い、次いで加熱速度1〜10
℃/minで 500〜540 ℃まで加熱した後、 30min〜2hr保
持し、その後冷却して、更に 420〜480 ℃に加熱し、15
min 〜3hr保持した後冷却することを特徴とする金属鋳
造用鋳型材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16997592A JPH05339688A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 金属鋳造用鋳型材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16997592A JPH05339688A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 金属鋳造用鋳型材の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05339688A true JPH05339688A (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=15896279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16997592A Pending JPH05339688A (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 金属鋳造用鋳型材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05339688A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016047484A1 (ja) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 鋳造用モールド材及びCu-Cr-Zr合金素材 |
JP2016065305A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 三菱マテリアル株式会社 | 鋳造用モールド材及びCu−Cr−Zr合金素材 |
JP2017088949A (ja) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅合金素材 |
KR20180070545A (ko) | 2015-10-15 | 2018-06-26 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 주조용 몰드재 및 Cu-Cr-Zr-Al 합금 소재 |
KR20180078244A (ko) * | 2015-11-09 | 2018-07-09 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 구리 합금 소재 |
-
1992
- 1992-06-05 JP JP16997592A patent/JPH05339688A/ja active Pending
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016065305A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 三菱マテリアル株式会社 | 鋳造用モールド材及びCu−Cr−Zr合金素材 |
CN106536769A (zh) * | 2014-09-25 | 2017-03-22 | 三菱综合材料株式会社 | 铸造用模具材料及Cu‑Cr‑Zr合金原材料 |
US10544495B2 (en) | 2014-09-25 | 2020-01-28 | Mitsubishi Materials Corporation | Casting mold material and Cu—Cr—Zr alloy material |
KR20170059435A (ko) | 2014-09-25 | 2017-05-30 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 주조용 몰드재 및 Cu-Cr-Zr 합금 소재 |
EP3199651A4 (en) * | 2014-09-25 | 2018-03-07 | Mitsubishi Materials Corporation | CASTING MOLD MATERIAL AND Cu-Cr-Zr ALLOY MATERIAL |
WO2016047484A1 (ja) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 鋳造用モールド材及びCu-Cr-Zr合金素材 |
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EP3363921A4 (en) * | 2015-10-15 | 2019-04-03 | Mitsubishi Materials Corporation | MOLDING MATERIAL AND CU-CR-ZR-AL ALLOY OUTPUT MATERIAL |
US20180291490A1 (en) * | 2015-11-09 | 2018-10-11 | Mitsubishi Materials Corporation | Copper alloy material |
US20190062874A1 (en) * | 2015-11-09 | 2019-02-28 | Mitsubishi Materials Corporation | Copper alloy material |
KR20180078244A (ko) * | 2015-11-09 | 2018-07-09 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 구리 합금 소재 |
EP3375897A4 (en) * | 2015-11-09 | 2019-04-03 | Mitsubishi Materials Corporation | COPPER ALLOY MATERIAL |
EP3375898A4 (en) * | 2015-11-09 | 2019-04-03 | Mitsubishi Materials Corporation | COPPER ALLOY MATERIAL |
JP2017088949A (ja) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | 三菱マテリアル株式会社 | 銅合金素材 |
CN108291275B (zh) * | 2015-11-09 | 2020-03-13 | 三菱综合材料株式会社 | 铜合金材料 |
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