JPH06184700A - 高強度非磁性低熱膨張合金 - Google Patents
高強度非磁性低熱膨張合金Info
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- JPH06184700A JPH06184700A JP4339086A JP33908692A JPH06184700A JP H06184700 A JPH06184700 A JP H06184700A JP 4339086 A JP4339086 A JP 4339086A JP 33908692 A JP33908692 A JP 33908692A JP H06184700 A JPH06184700 A JP H06184700A
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- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、−50℃から100 ℃における平均熱
膨張係数が７〜13×10-6／℃、−50℃から300 ℃におけ
る平均熱膨張係数が14〜17×10-6／℃で、かつ溶体化処
理後再加熱した状態での耐力が60 kgf／mm2 以上、引張
強さが70 kgf／mm2 以上であって透磁率が1.05以下であ
る高強度非磁性低熱膨張合金に関するものである。 【構成】 重量比にてＭｎ 20 〜36％、Ｖ 0.001〜5.0
％およびＣ 0.001〜2.0％を含有し残部が実質的にＦｅ
と不可避の不純物とからなり、透磁率が1.05以下、熱膨
張係数が−50℃〜100 ℃で７〜13×10-6／℃、−50℃〜
300 ℃において14〜17×10-6／℃であることを特徴とす
る高強度非磁性低熱膨張合金。
膨張係数が７〜13×10-6／℃、−50℃から300 ℃におけ
る平均熱膨張係数が14〜17×10-6／℃で、かつ溶体化処
理後再加熱した状態での耐力が60 kgf／mm2 以上、引張
強さが70 kgf／mm2 以上であって透磁率が1.05以下であ
る高強度非磁性低熱膨張合金に関するものである。 【構成】 重量比にてＭｎ 20 〜36％、Ｖ 0.001〜5.0
％およびＣ 0.001〜2.0％を含有し残部が実質的にＦｅ
と不可避の不純物とからなり、透磁率が1.05以下、熱膨
張係数が−50℃〜100 ℃で７〜13×10-6／℃、−50℃〜
300 ℃において14〜17×10-6／℃であることを特徴とす
る高強度非磁性低熱膨張合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、−50℃から100 ℃にお
ける平均熱膨張係数が７〜13×10-6／℃、−50℃から30
0 ℃における平均熱膨張係数が14〜17×10-6／℃で、か
つ溶体化処理後再加熱した状態での耐力が60 kgf／mm2
以上、引張強さが70 kgf／mm2 以上であって透磁率が1.
05以下である高強度非磁性低熱膨張合金に関するもので
ある。
ける平均熱膨張係数が７〜13×10-6／℃、−50℃から30
0 ℃における平均熱膨張係数が14〜17×10-6／℃で、か
つ溶体化処理後再加熱した状態での耐力が60 kgf／mm2
以上、引張強さが70 kgf／mm2 以上であって透磁率が1.
05以下である高強度非磁性低熱膨張合金に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気浮上リニアモーターカーある
いは自動車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磁
性材料が要求され、主にＳＵＳ304 を中心としたステン
レス鋼が使用されている。
いは自動車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磁
性材料が要求され、主にＳＵＳ304 を中心としたステン
レス鋼が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、該鋼材
は耐力等の機械的強度が低く、熱膨張係数も０〜100 ℃
で約17×10-6と大きく、かつ加工硬化型であるため冷間
加工により透磁率が上昇するという欠点を有する。
は耐力等の機械的強度が低く、熱膨張係数も０〜100 ℃
で約17×10-6と大きく、かつ加工硬化型であるため冷間
加工により透磁率が上昇するという欠点を有する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】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、前記
リニアモーターカーや自動車の構造部材、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磁性とは冷間加工の状態において
も透磁率が1.05以下を示すものであって、従来の非磁性
鋼の特性をはるかに凌駕するものを目的とするものであ
る。
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、前記
リニアモーターカーや自動車の構造部材、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磁性とは冷間加工の状態において
も透磁率が1.05以下を示すものであって、従来の非磁性
鋼の特性をはるかに凌駕するものを目的とするものであ
る。
【０００５】本発明の特徴とする所は下記の通りであ
る。 第１発明 重量比にてＭｎ 20 〜36％、Ｖ 0.001〜5.0 ％およびＣ
0.001〜2.0 ％を含有し残部が実質的にＦｅと不可避の
不純物とからなり、透磁率が1.05以下、熱膨張係数が−
50℃〜100 ℃で７〜13×10-6／℃、−50℃〜300 ℃にお
いて14〜17×10-6／℃であることを特徴とする高強度非
磁性低熱膨張合金。
る。 第１発明 重量比にてＭｎ 20 〜36％、Ｖ 0.001〜5.0 ％およびＣ
0.001〜2.0 ％を含有し残部が実質的にＦｅと不可避の
不純物とからなり、透磁率が1.05以下、熱膨張係数が−
50℃〜100 ℃で７〜13×10-6／℃、−50℃〜300 ℃にお
いて14〜17×10-6／℃であることを特徴とする高強度非
磁性低熱膨張合金。
【０００６】第２発明 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36％、Ｖ 0.001〜
5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し残部Ｆｅと不可
避の不純物とからなる合金に、副成分としてＴｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，ＭｏおよびＷのそれぞれ
5.0 ％以下、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉ
ｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｂおよび希土類元素のそれぞ
れ4.0 ％以下、Ａｕ，Ａｇ，ＲｅおよびＰｔ族元素のそ
れぞれ3.0 ％以下、Ｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅお
よびＣａのそれぞれ1.0 ％以下のうち少なくとも一種ま
たは二種以上の全量0.001 〜5.0 ％を含有してなること
を特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金。
5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し残部Ｆｅと不可
避の不純物とからなる合金に、副成分としてＴｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，ＭｏおよびＷのそれぞれ
5.0 ％以下、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉ
ｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｂおよび希土類元素のそれぞ
れ4.0 ％以下、Ａｕ，Ａｇ，ＲｅおよびＰｔ族元素のそ
れぞれ3.0 ％以下、Ｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅお
よびＣａのそれぞれ1.0 ％以下のうち少なくとも一種ま
たは二種以上の全量0.001 〜5.0 ％を含有してなること
を特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金。
【０００７】第３発明 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36％、Ｖ 0.001〜
5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し残部Ｆｅと不可
避の不純物とからなる合金に、副成分としてＴｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，ＭｏおよびＷのそれぞれ
5.0 ％以下のうち少なくとも一種または二種以上の全量
0.001 〜5.0 ％を含有してなることを特徴とする高強度
非磁性低熱膨張合金。
5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し残部Ｆｅと不可
避の不純物とからなる合金に、副成分としてＴｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，ＭｏおよびＷのそれぞれ
5.0 ％以下のうち少なくとも一種または二種以上の全量
0.001 〜5.0 ％を含有してなることを特徴とする高強度
非磁性低熱膨張合金。
【０００８】第４発明 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36％、Ｖ 0.001〜
5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し残部Ｆｅと不可
避の不純物とからなる合金に、副成分としてＣｏ，Ｃ
ｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓ
ｎ，Ｓｂおよび希土類元素のそれぞれ4.0 ％以下のうち
少なくとも一種または二種以上の全量0.001 〜5.0 ％を
含有してなることを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合
金。
5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し残部Ｆｅと不可
避の不純物とからなる合金に、副成分としてＣｏ，Ｃ
ｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓ
ｎ，Ｓｂおよび希土類元素のそれぞれ4.0 ％以下のうち
少なくとも一種または二種以上の全量0.001 〜5.0 ％を
含有してなることを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合
金。
【０００９】第５発明 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36％、Ｖ 0.001〜
5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し残部Ｆｅと不可
避の不純物とからなる合金に、副成分としてＡｕ，Ａ
ｇ，ＲｅおよびＰｔ族元素のそれぞれ3.0 ％以下のうち
少なくとも一種または二種以上の全量0.001 〜5.0 ％を
含有してなることを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合
金。
5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し残部Ｆｅと不可
避の不純物とからなる合金に、副成分としてＡｕ，Ａ
ｇ，ＲｅおよびＰｔ族元素のそれぞれ3.0 ％以下のうち
少なくとも一種または二種以上の全量0.001 〜5.0 ％を
含有してなることを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合
金。
【００１０】第６発明 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36％、Ｖ 0.001〜
5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し残部Ｆｅと不可
避の不純物とからなる合金に、副成分としてＰｂ，Ｂ
ｉ，Ｓ，Ｓｅ，ＴｅおよびＣａのそれぞれ1.0 ％以下の
うち少なくとも一種または二種以上の全量0.001 〜5.0
％を含有してなることを特徴とする高強度非磁性低熱膨
張合金。
5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し残部Ｆｅと不可
避の不純物とからなる合金に、副成分としてＰｂ，Ｂ
ｉ，Ｓ，Ｓｅ，ＴｅおよびＣａのそれぞれ1.0 ％以下の
うち少なくとも一種または二種以上の全量0.001 〜5.0
％を含有してなることを特徴とする高強度非磁性低熱膨
張合金。
【００１１】第７発明 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36％、Ｖ 0.001〜
5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0 ％およびＢ 0.001〜1.0 ％
を含有し残部Ｆｅと不可避の不純物とからなることを特
徴とする高強度非磁性低熱膨張合金。
5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0 ％およびＢ 0.001〜1.0 ％
を含有し残部Ｆｅと不可避の不純物とからなることを特
徴とする高強度非磁性低熱膨張合金。
【００１２】第８発明 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36％、Ｖ 0.001〜
5.0 ％、Ｃ 0.001〜2.0 ％およびＢ 0.001〜1.0 ％を含
有し残部Ｆｅと不可避の不純物とからなる合金に、副成
分としてＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏお
よびＷのそれぞれ5.0 ％以下、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃ
ｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｂおよび
希土類元素のそれぞれ4.0 ％以下、Ａｕ，Ａｇ，Ｒｅお
よびＰｔ族元素のそれぞれ3.0 ％以下、Ｐｂ，Ｂｉ，
Ｓ，Ｓｅ，ＴｅおよびＣａのそれぞれ1.0 ％以下のうち
少なくとも一種または二種以上の全量0.001 〜5.0 ％を
含有してなることを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合
金。
5.0 ％、Ｃ 0.001〜2.0 ％およびＢ 0.001〜1.0 ％を含
有し残部Ｆｅと不可避の不純物とからなる合金に、副成
分としてＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏお
よびＷのそれぞれ5.0 ％以下、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃ
ｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｂおよび
希土類元素のそれぞれ4.0 ％以下、Ａｕ，Ａｇ，Ｒｅお
よびＰｔ族元素のそれぞれ3.0 ％以下、Ｐｂ，Ｂｉ，
Ｓ，Ｓｅ，ＴｅおよびＣａのそれぞれ1.0 ％以下のうち
少なくとも一種または二種以上の全量0.001 〜5.0 ％を
含有してなることを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合
金。
【００１３】本発明においては、Ｍｎ 20 〜36％、Ｖ
0.001〜5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0％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、あるいは
これを主成分とし、さらに副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，ＭｏおよびＷのそれぞれ5.0
％以下、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，
Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｂおよび希土類元素のそれぞれ4.
0 ％以下、Ａｕ，Ａｇ，ＲｅおよびＰｔ族元素のそれぞ
れ3.0 ％以下、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，ＴｅおよびＣａ
の1.0 ％以下、Ｂ 1.0％以下の元素の合計5.0 ％以下の
一種あるいは二種以上の全量0.001 〜5.0 ％を含有して
なる合金について、本発明の合金は簡易な熱処理により
所期の特性を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ＳＵＳ304 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も1.05以
下と小さく、しかも熱膨張係数が−50℃〜100 ℃におい
て７〜13×10-6／℃および、−50℃〜300 ℃において14
〜17×10-6／℃のように小さい高強度非磁性低熱膨張合
金として各種用途に適合する新規な材料を提供するにあ
る。
0.001〜5.0 ％およびＣ 0.001〜2.0％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、あるいは
これを主成分とし、さらに副成分として、Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，ＭｏおよびＷのそれぞれ5.0
％以下、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，
Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｂおよび希土類元素のそれぞれ4.
0 ％以下、Ａｕ，Ａｇ，ＲｅおよびＰｔ族元素のそれぞ
れ3.0 ％以下、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，ＴｅおよびＣａ
の1.0 ％以下、Ｂ 1.0％以下の元素の合計5.0 ％以下の
一種あるいは二種以上の全量0.001 〜5.0 ％を含有して
なる合金について、本発明の合金は簡易な熱処理により
所期の特性を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ＳＵＳ304 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も1.05以
下と小さく、しかも熱膨張係数が−50℃〜100 ℃におい
て７〜13×10-6／℃および、−50℃〜300 ℃において14
〜17×10-6／℃のように小さい高強度非磁性低熱膨張合
金として各種用途に適合する新規な材料を提供するにあ
る。
【００１４】
【作用】本発明合金の熱処理と加工の方法は次の通りで
ある。 （ａ）鋳塊を常温以上融点以下の温度で鍛造、圧延、引
き抜きあるいはスウェージング加工を行った後、溶体化
処理のため、500 ℃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、焼入れするかある
いは毎秒１℃以下の速度で徐冷して焼鈍を行う。 （ｂ）上記焼入れ後あるいは焼鈍後、さらに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）加熱後し、ついで毎秒１℃以下の速度で徐冷する。
ある。 （ａ）鋳塊を常温以上融点以下の温度で鍛造、圧延、引
き抜きあるいはスウェージング加工を行った後、溶体化
処理のため、500 ℃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、焼入れするかある
いは毎秒１℃以下の速度で徐冷して焼鈍を行う。 （ｂ）上記焼入れ後あるいは焼鈍後、さらに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）加熱後し、ついで毎秒１℃以下の速度で徐冷する。
【００１５】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，Ｖ，Ｃおよ
びＦｅのみか、あるい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、脱酸剤としてのＳｉ，Ａｌ，Ｃａ等を0.
1 ％以下添加して有害な不純物を除き、充分に攪拌して
組成的に均一な溶融合金を造る。なお、ＶおよびＣを使
用する場合、単体ＶおよびＣのみならずフエロバナジウ
ムおよび銑鉄も、有効に作用することは勿論である。溶
湯は鉄型に注入して任意の形状の鋳塊とし、500 ℃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）保持した後、焼入れするかあるいは毎秒１℃以下の
速度で徐冷する。さらにこれを500 ℃以上融点以下の温
度において鍛造し、鋳塊を充分練成した後、常温以上融
点以下の温度において鍛造、圧延、引抜きあるいはスウ
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 ℃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
して製品とする。
る。まず上記組成範囲において適量のＭｎ，Ｖ，Ｃおよ
びＦｅのみか、あるい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、脱酸剤としてのＳｉ，Ａｌ，Ｃａ等を0.
1 ％以下添加して有害な不純物を除き、充分に攪拌して
組成的に均一な溶融合金を造る。なお、ＶおよびＣを使
用する場合、単体ＶおよびＣのみならずフエロバナジウ
ムおよび銑鉄も、有効に作用することは勿論である。溶
湯は鉄型に注入して任意の形状の鋳塊とし、500 ℃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）保持した後、焼入れするかあるいは毎秒１℃以下の
速度で徐冷する。さらにこれを500 ℃以上融点以下の温
度において鍛造し、鋳塊を充分練成した後、常温以上融
点以下の温度において鍛造、圧延、引抜きあるいはスウ
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 ℃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
して製品とする。
【００１６】
【実施例】次に本発明の実施例について述べる。 実施例１ 表１に示す合金成分の全量（約６kg）をアルミナ坩堝中
で、Ａｒガスを通じながら高周波誘導電気炉により溶解
した後、溶湯をよく攪拌し、鉄型に鋳込んで50×50mm2
の角型鋳塊を得た。次にその一部を鍛造によって直径約
30，20および10mmの丸棒にし、1150℃で１時間加熱後10
0 ℃／時間の速度で冷却した。それから長さ200 mm、10
0 mmおよび15mmの丸棒３種を切りとり、一方を溶体化状
態、他方を200 ℃乃至1250℃の任意の温度で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（ＤＬ7000）により、引張強さ
はインストロン型引張試験機により硬さはビッカース硬
度計により、透磁率は透磁率計により200 Ｏｅの磁界中
常温で測定した。表２には、本発明合金の測定値の一例
と代表的な既知の非磁性合金３種とを比較して示してあ
る。この表から明らか如く、本発明合金はいずれも従来
の非磁性合金に比し、−50℃〜100 ℃あるいは−50℃〜
300 ℃のいずれの温度範囲においても熱膨張係数が小さ
く、かつ機械的強度特に耐力が著しく大きくなってい
る。また透磁率も極めて小さく、優れた非磁性合金であ
ることがわかる。
で、Ａｒガスを通じながら高周波誘導電気炉により溶解
した後、溶湯をよく攪拌し、鉄型に鋳込んで50×50mm2
の角型鋳塊を得た。次にその一部を鍛造によって直径約
30，20および10mmの丸棒にし、1150℃で１時間加熱後10
0 ℃／時間の速度で冷却した。それから長さ200 mm、10
0 mmおよび15mmの丸棒３種を切りとり、一方を溶体化状
態、他方を200 ℃乃至1250℃の任意の温度で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（ＤＬ7000）により、引張強さ
はインストロン型引張試験機により硬さはビッカース硬
度計により、透磁率は透磁率計により200 Ｏｅの磁界中
常温で測定した。表２には、本発明合金の測定値の一例
と代表的な既知の非磁性合金３種とを比較して示してあ
る。この表から明らか如く、本発明合金はいずれも従来
の非磁性合金に比し、−50℃〜100 ℃あるいは−50℃〜
300 ℃のいずれの温度範囲においても熱膨張係数が小さ
く、かつ機械的強度特に耐力が著しく大きくなってい
る。また透磁率も極めて小さく、優れた非磁性合金であ
ることがわかる。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】実施例２ 図１には前記方法で作製したNo. ３合金について、引張
強さと溶体化温度との関係が示してある。図に見るよう
に本発明合金は溶体化温度により引張強さが変わるのが
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ＶあるいはＣがＦｅ−Ｍｎの地に固溶する結果、安定
なオーステナイト相が得られたことを示し、この合金の
場合1100〜1150℃の温度が最も効果的である。
強さと溶体化温度との関係が示してある。図に見るよう
に本発明合金は溶体化温度により引張強さが変わるのが
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ＶあるいはＣがＦｅ−Ｍｎの地に固溶する結果、安定
なオーステナイト相が得られたことを示し、この合金の
場合1100〜1150℃の温度が最も効果的である。
【００２０】実施例３ 図２には前記方法で作製したNo. ３合金について、1150
℃で溶体化後適当な温度で時効した場合の引張強さおよ
び熱膨張係数と時効温度との関係を示す。引張強さは時
効温度とともに上昇するが熱膨張係数は減少し、それぞ
れ約700 ℃付近に鋭い極大と緩やかな極小を作る。ま
た、例えば700 ℃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600 分間の保持で
熱処理は殆んど完成する。これは本発明合金において前
述のように安定化されたオーステナイト地中のＶおよび
Ｃが、時効によってＶＣあるいはＶ4 Ｃ3 等の微細な化
合物を形成し粒内に析出し、さらにＢはＦｅ2 Ｂ，Ｆｅ
3 Ｂ等となって粒界に凝集し、これを強化するととも
に、粒内の空孔を埋めて析出相を安定化する結果、引張
強さおよび靱性が増大し、一方では熱膨張が抑制され低
熱膨張係数が得られるのである。
℃で溶体化後適当な温度で時効した場合の引張強さおよ
び熱膨張係数と時効温度との関係を示す。引張強さは時
効温度とともに上昇するが熱膨張係数は減少し、それぞ
れ約700 ℃付近に鋭い極大と緩やかな極小を作る。ま
た、例えば700 ℃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600 分間の保持で
熱処理は殆んど完成する。これは本発明合金において前
述のように安定化されたオーステナイト地中のＶおよび
Ｃが、時効によってＶＣあるいはＶ4 Ｃ3 等の微細な化
合物を形成し粒内に析出し、さらにＢはＦｅ2 Ｂ，Ｆｅ
3 Ｂ等となって粒界に凝集し、これを強化するととも
に、粒内の空孔を埋めて析出相を安定化する結果、引張
強さおよび靱性が増大し、一方では熱膨張が抑制され低
熱膨張係数が得られるのである。
【００２１】実施例４ 図３には表１に示した比較合金No. 101 と本発明合金N
o. ３およびNo. ５について1150℃で溶体化後700 ℃で
５時間時効した状態の熱膨張ΔＬ／Ｌと温度との関係が
示してある。図に示すとおり、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、測定機器あるいはその他の構
造物の部材として非常に好適である。
o. ３およびNo. ５について1150℃で溶体化後700 ℃で
５時間時効した状態の熱膨張ΔＬ／Ｌと温度との関係が
示してある。図に示すとおり、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、測定機器あるいはその他の構
造物の部材として非常に好適である。
【００２２】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−Ｖ−Ｃ系４元合金におい
て、Ｍｎ 20 〜36％、Ｖ0.001 〜5.0 ％およびＣ 0.001
〜2.0 ％、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、−50℃から100 ℃
で７〜13×10-6／℃および−50℃から300 ℃で14〜17×
10-6／℃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易くなり、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、Ｖおよび
ＣはＦｅ−Ｍｎ地中に溶け込んでオーステナイト状態を
安定化させると同時にＶＣあるいはＶ4 Ｃ3 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。
述べる。まず、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｖ−Ｃ系４元合金におい
て、Ｍｎ 20 〜36％、Ｖ0.001 〜5.0 ％およびＣ 0.001
〜2.0 ％、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、−50℃から100 ℃
で７〜13×10-6／℃および−50℃から300 ℃で14〜17×
10-6／℃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易くなり、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、Ｖおよび
ＣはＦｅ−Ｍｎ地中に溶け込んでオーステナイト状態を
安定化させると同時にＶＣあるいはＶ4 Ｃ3 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。
【００２３】つぎに副成分をＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，
Ｔａ，Ｃｒ，ＭｏおよびＷのそれぞれ5.0 ％以下、Ｃ
ｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇ
ｅ，Ｓｎ，Ｓｂおよび希土類元素のそれぞれ4.0 ％以
下、Ａｕ，Ａｇ，ＲｅおよびＰｔ族元素のそれぞれ3.0
％以下、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，ＴｅおよびＣａのそれ
ぞれ1.0 ％以下およびＢ 1.0％以下、前記５群に含まれ
る副成分のうちから選択された元素の合計5.0 ％以下の
一種あるいは二種以上の全量0.001 〜5.0 ％と限定した
のは、これらの組成範囲外では熱膨張係数が本発明の目
的とする、−50℃から100 ℃で７〜13×10-6／℃および
−50℃から300 ℃で14〜17×10-6／℃の範囲を越えるか
らである。また、これらの副成分は前記範囲内において
以下の効果を有する。すなわち、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｃｒ，ＭｏおよびＷは機械的強度の改善元素
であり、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，
Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｂおよび希土類元素は透磁率を低
下させる元素であり、Ａｕ，Ａｇ，ＲｅおよびＰｔ族元
素は耐食性の改善元素であり、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，
ＴｅおよびＣａは切削性等の機械加工性の改善に寄与す
る元素である。また、Ｂは粒界に凝集して機械的強度を
向上させると共に、透磁率を低下させ、耐食性にも有効
に寄与する元素である。
Ｔａ，Ｃｒ，ＭｏおよびＷのそれぞれ5.0 ％以下、Ｃ
ｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇ
ｅ，Ｓｎ，Ｓｂおよび希土類元素のそれぞれ4.0 ％以
下、Ａｕ，Ａｇ，ＲｅおよびＰｔ族元素のそれぞれ3.0
％以下、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，ＴｅおよびＣａのそれ
ぞれ1.0 ％以下およびＢ 1.0％以下、前記５群に含まれ
る副成分のうちから選択された元素の合計5.0 ％以下の
一種あるいは二種以上の全量0.001 〜5.0 ％と限定した
のは、これらの組成範囲外では熱膨張係数が本発明の目
的とする、−50℃から100 ℃で７〜13×10-6／℃および
−50℃から300 ℃で14〜17×10-6／℃の範囲を越えるか
らである。また、これらの副成分は前記範囲内において
以下の効果を有する。すなわち、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｃｒ，ＭｏおよびＷは機械的強度の改善元素
であり、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，
Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｂおよび希土類元素は透磁率を低
下させる元素であり、Ａｕ，Ａｇ，ＲｅおよびＰｔ族元
素は耐食性の改善元素であり、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，
ＴｅおよびＣａは切削性等の機械加工性の改善に寄与す
る元素である。また、Ｂは粒界に凝集して機械的強度を
向上させると共に、透磁率を低下させ、耐食性にも有効
に寄与する元素である。
【００２４】尚、希土類元素は、Ｓｃ，Ｙおよびランタ
ン系元素からなるものであり、その副成分添加の効果は
上述のものと同一である。
ン系元素からなるものであり、その副成分添加の効果は
上述のものと同一である。
【図１】図１は本発明の代表的な合金の引張強さと溶体
化処理との関係を示した図である。
化処理との関係を示した図である。
【図２】図２は本発明の代表的な合金を1150℃で溶体化
した後任意の温度で時効した場合の引張強さおよび熱膨
張係数と時効温度との関係を示した図である。
した後任意の温度で時効した場合の引張強さおよび熱膨
張係数と時効温度との関係を示した図である。
【図３】図３は本発明の代表的な合金を1150℃で溶体化
した後700 ℃で５時間時効した状態と従来の非磁性合金
の熱膨張曲線を比較した図である。
した後700 ℃で５時間時効した状態と従来の非磁性合金
の熱膨張曲線を比較した図である。
Claims (8)
- 【請求項１】 重量比にてＭｎ 20 〜36％、Ｖ 0.001〜
5.0 ％およびＣ0.001 〜2.0 ％を含有し残部が実質的に
Ｆｅと不可避の不純物とからなり、透磁率が1.05以下、
熱膨張係数が−50℃〜100 ℃で７〜13×10-6／℃、−50
℃〜300℃において14〜17×10-6／℃であることを特徴
とする高強度非磁性低熱膨張合金。 - 【請求項２】 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36
％、Ｖ 0.001〜5.0％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し
残部Ｆｅと不可避の不純物とからなる合金に、副成分と
してＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏおよび
Ｗのそれぞれ5.0 ％以下、Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｂおよび希土類
元素のそれぞれ4.0 ％以下、Ａｕ，Ａｇ，ＲｅおよびＰ
ｔ族元素のそれぞれ3.0 ％以下、Ｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，
Ｓｅ，ＴｅおよびＣａのそれぞれ1.0 ％以下のうち少な
くとも一種または二種以上の全量0.001 〜5.0 ％を含有
してなることを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金。 - 【請求項３】 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36
％、Ｖ 0.001〜5.0％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し
残部Ｆｅと不可避の不純物とからなる合金に、副成分と
してＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏおよび
Ｗのそれぞれ5.0 ％以下のうち少なくとも一種または二
種以上の全量0.001 〜5.0 ％を含有してなることを特徴
とする高強度非磁性低熱膨張合金。 - 【請求項４】 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36
％、Ｖ 0.001〜5.0％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し
残部Ｆｅと不可避の不純物とからなる合金に、副成分と
してＣｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓ
ｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｂおよび希土類元素のそれぞれ4.0
％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 〜5.0 ％を含有してなることを特徴とする高強度非磁
性低熱膨張合金。 - 【請求項５】 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36
％、Ｖ 0.001〜5.0％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し
残部Ｆｅと不可避の不純物とからなる合金に、副成分と
してＡｕ，Ａｇ，ＲｅおよびＰｔ族元素のそれぞれ3.0
％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 〜5.0 ％を含有してなることを特徴とする高強度非磁
性低熱膨張合金。 - 【請求項６】 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36
％、Ｖ 0.001〜5.0％およびＣ 0.001〜2.0 ％を含有し
残部Ｆｅと不可避の不純物とからなる合金に、副成分と
してＰｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，ＴｅおよびＣａのそれぞれ
1.0 ％以下のうち少なくとも一種または二種以上の全量
0.001 〜5.0 ％を含有してなることを特徴とする高強度
非磁性低熱膨張合金。 - 【請求項７】 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36
％、Ｖ 0.001〜5.0％およびＣ 0.001〜2.0 ％およびＢ
0.001〜1.0 ％を含有し残部Ｆｅと不可避の不純物とか
らなることを特徴とする高強度非磁性低熱膨張合金。 - 【請求項８】 重量比にて主成分として、Ｍｎ 20 〜36
％、Ｖ 0.001〜5.0％、Ｃ 0.001〜2.0 ％およびＢ 0.00
1〜1.0 ％を含有し残部Ｆｅと不可避の不純物とからな
る合金に、副成分としてＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｃｒ，ＭｏおよびＷのそれぞれ5.0 ％以下、Ｃｏ，
Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓ
ｎ，Ｓｂおよび希土類元素のそれぞれ4.0 ％以下、Ａ
ｕ，Ａｇ，ＲｅおよびＰｔ族元素のそれぞれ3.0 ％以
下、Ｐｂ，Ｂｉ，Ｓ，Ｓｅ，ＴｅおよびＣａのそれぞれ
1.0 ％以下のうち少なくとも一種または二種以上の全量
0.001〜5.0 ％を含有してなることを特徴とする高強度
非磁性低熱膨張合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33908692A JP3614869B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 高強度非磁性低熱膨張合金 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33908692A JP3614869B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 高強度非磁性低熱膨張合金 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004243868A Division JP2005023426A (ja) | 2004-08-24 | 2004-08-24 | 高強度非磁性低熱膨張合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06184700A true JPH06184700A (ja) | 1994-07-05 |
| JP3614869B2 JP3614869B2 (ja) | 2005-01-26 |
Family
ID=18324128
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33908692A Expired - Fee Related JP3614869B2 (ja) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | 高強度非磁性低熱膨張合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3614869B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN103361563A (zh) * | 2013-08-01 | 2013-10-23 | 上海材料研究所 | 一种易切削高硬度奥氏体无磁模具钢及其制造方法 |
| CN104894471A (zh) * | 2014-03-04 | 2015-09-09 | 宝钢特钢有限公司 | 一种高锰高铝含钒无磁钢板及其制造方法 |
| WO2016052554A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 公益財団法人 電磁材料研究所 | Ｆｅ－Ｍｎ系恒弾性・不感磁性合金及びその製造方法 |
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| EP3202938A4 (en) * | 2014-10-01 | 2018-04-25 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | High-strength steel material for oil wells, and oil well pipe |
| CN111349754A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-30 | 中北大学 | 一种通过熔体处理控制双相钢带状组织的处理剂和方法 |
| KR102218441B1 (ko) * | 2019-10-08 | 2021-02-19 | 주식회사 포스코 | 비자성 고강도 선재 및 이의 제조방법 |
-
1992
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