JPH08120394A - Production of highly rigid material - Google Patents

Production of highly rigid material

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JPH08120394A
JPH08120394A JP25083394A JP25083394A JPH08120394A JP H08120394 A JPH08120394 A JP H08120394A JP 25083394 A JP25083394 A JP 25083394A JP 25083394 A JP25083394 A JP 25083394A JP H08120394 A JPH08120394 A JP H08120394A
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JP
Japan
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powder
heat treatment
atmosphere
elements
ferritic steel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP25083394A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazutaka Asabe
和孝 阿佐部
Sukeyoshi Yamamoto
祐義 山本
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08120394A publication Critical patent/JPH08120394A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide the highly rigid material of large Young's modulus by achieving the reaction heat treatment in the prescribed atmosphere prior to the forming of the powder of Fe-Al ferritic steel and diffusing the grains in fine state. CONSTITUTION: After the powder of Fe-Al ferritic steel is formed including the extrusion of the extrusion ratio of at least 3, the secondary recrystallizing heat treatment is achieved to obtain the highly rigid material of at least one kind. Prior to this forming, at least one kind of easily oxidizing element or Al is contained in the powder to achieve the heat treatment in the oxidizing atmosphere. Alternatively, at least one kind of easily nitrizing element or Al is contained in the powder to achieve the heat treatment in the nitrizing atmosphere. Again alternatively, at least one kind of easily carbonizing element or Al is contained in the powder to achieve the heat treatment in the carbonizing atmosphere. Oxide, nitride and carbide of each added element are precipitated in the process of the reaction heat treatment to form the diffused condition of fine oxide, nitride and carbide of 5-50nm in grain size.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複合材料、特に、自動
車、航空機、ロケット、産業用機械、ロボットなどの技
術分野において優れた剛性を必要とする構造部材として
利用される高剛性複合材料 (以下単に高剛性材料とい
う) の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite material, particularly a high-rigidity composite material used as a structural member requiring excellent rigidity in the technical field of automobiles, aircraft, rockets, industrial machines, robots and the like. Hereinafter, simply referred to as a high rigidity material).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高剛性材料が求められている背景
には、例えば自動車用材料では、燃費向上を目的とする
軽量小型化材料や、乗り心地の向上を目的とする制振材
料へのニーズが高まっていることが挙げられる。
2. Description of the Related Art In recent years, high-rigidity materials have been demanded. For example, in automobile materials, lightweight and downsized materials for the purpose of improving fuel economy and damping materials for improving the riding comfort have been developed. The need is growing.

【0003】軽量化のために高剛性材料を用いれば、高
剛性材料によって外力によるたわみ等の歪量が低減で
き、その分だけ、部品形状を小型化できるという利点が
ある。一方、制振材料として高剛性材料を用いることに
よっても、少量の材料を使用するだけで材料の歪から生
じる振動を低減することが可能となる。
If a high-rigidity material is used to reduce the weight, the high-rigidity material can reduce the amount of strain such as bending due to an external force, and the size of the component can be reduced accordingly. On the other hand, by using a high-rigidity material as the damping material, it is possible to reduce the vibration caused by the strain of the material by using a small amount of material.

【0004】したがって、これからも明らかなように、
自動車用の部品だけでなくあらゆる構造部材において、
小さな形状で大きな歪み量を吸収することの可能な高剛
性材料に期待が集まっている。
Therefore, as will be clear from now on,
Not only for automobile parts but also for all structural members,
Expectations are gathering for high-rigidity materials that can absorb a large amount of strain with a small shape.

【0005】そのような材料を開発する手法としては従
来、Feに対する合金元素添加や合金マトリックス中への
セラミックスの粒子分散複合化による、または圧延によ
る集合組織形成による剛性向上が試みられてきた。
As a method for developing such a material, it has been attempted to improve the rigidity by adding an alloying element to Fe, forming a ceramic particle dispersion composite in an alloy matrix, or forming a texture by rolling.

【0006】ところが合金元素添加においては、Fe基合
金の場合、最も向上率の大きいRe元素の添加によっても
高々21,000〜22,000kgf/mm2 程度のヤング率向上しか得
られなかった。また、合金マトリックス中へセラミック
ス粒子を分散させる場合、セラミックス粒子の配合率を
高めることにより十分な剛性向上が得られるが、一方、
靱性、強度の低下はまぬがれず、集合組織を形成する圧
延法によっても実用材料としては高々24,000kgf/mm2
か得られない。
However, regarding the addition of alloy elements, in the case of Fe-based alloys, even the addition of the Re element, which has the largest improvement rate, only improved the Young's modulus by about 21,000 to 22,000 kgf / mm 2 . Further, when the ceramic particles are dispersed in the alloy matrix, a sufficient improvement in rigidity can be obtained by increasing the mixing ratio of the ceramic particles.
The reduction in toughness and strength is unavoidable, and only 24,000 kgf / mm 2 can be obtained as a practical material at most by the rolling method for forming a texture.

【0007】一方、鉄鋼材料では加工熱処理によりヤン
グ率の高い結晶方位を特定の方向に揃えること、つまり
集積化することにより実現する高剛性化の手法が取り入
れられている。すなわち、体心立方格子を有するフェラ
イト系鋼の{111}面の集積化を狙った材料設計、プ
ロセス設計である。特開昭56−23223 号公報や特開昭59
−83721 号公報参照。
On the other hand, for steel materials, a method of increasing rigidity is realized by aligning crystal orientations having a high Young's modulus in a specific direction by thermomechanical processing, that is, by integrating them. That is, it is a material design and process design aiming at integration of the {111} planes of ferritic steel having a body-centered cubic lattice. JP-A-56-23223 and JP-A-59
See −83721 publication.

【0008】しかしながら、上述の公報に示されている
ように、従来は、5〜10%以上の加工率の冷間圧延を施
した後に、720 〜900 ℃以下の温度で焼戻し、あるいは
巻取り等の熱処理をすることで、一定方向に結晶方位を
集積させても、ヤング率は高々23,000〜24,000kgf/mm2
程度に過ぎなかった。
However, as disclosed in the above publication, conventionally, after cold rolling with a working rate of 5 to 10% or more, tempering or winding at a temperature of 720 to 900 ° C. or less is conventionally used. Even if the crystal orientations are accumulated in a certain direction, the Young's modulus is at most 23,000 to 24,000 kgf / mm 2
It was nothing more than a degree.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、さらな
る高剛性材料を開発すべく種々検討を重ねたところ、従
来法において、加工熱処理法によっても僅かなヤング率
の向上しか得られない原因は、フェライト系鋼における
{111}面の集積度が等方性多結晶体に比べ高々15〜
20倍と少ないためであり、これは加工工程で導入される
加工歪およびその集積が少ないためであることを知っ
た。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The inventors of the present invention have made various investigations to develop a material having higher rigidity. The reason is that the conventional method only slightly improves the Young's modulus by the thermomechanical treatment method. Shows that the degree of integration of {111} planes in ferritic steel is at most 15-
It is because it is as small as 20 times, and I have learned that this is because the processing strain introduced in the processing process and its accumulation are small.

【0010】そこで、高加工歪付与の可能な方法を見出
すため種々検討を重ねた結果、金属マトリックス中に粒
子を微細に分散させた材料に強加工を加えると大量の格
子歪が導入蓄積されるが、分散粒子は転位のピン止め効
果を持つため、熱間加工後の余熱では導入された格子歪
は解放されずに残留する。この格子歪エネルギーは加工
後の熱処理時に<111>集合組織を形成するための再
結晶駆動力となる。また、この再結晶熱処理時には微細
分散粒子は、粒界移動をピン止めする効果を持ち、した
がって再結晶温度を高温化する作用がある。そしてその
ような再結晶温度の高い材料においては加熱昇温時にあ
る程度において急激に再結晶を開始する結果、再結晶粒
が方向性を持ち、X線強度でみて等軸材に比べ30倍以上
という著しい<111>集合組織を形成する。
Therefore, as a result of various studies in order to find a method capable of imparting high work strain, a large amount of lattice strain is introduced and accumulated when strong work is applied to a material in which particles are finely dispersed in a metal matrix. However, since the dispersed particles have a dislocation pinning effect, the introduced lattice strain remains without being released by residual heat after hot working. This lattice strain energy serves as a recrystallization driving force for forming a <111> texture at the time of heat treatment after processing. Further, during this recrystallization heat treatment, the finely dispersed particles have the effect of pinning the grain boundary movement, and thus have the effect of raising the recrystallization temperature. In such a material having a high recrystallization temperature, recrystallization is rapidly started to some extent when the temperature is increased by heating, and as a result, the recrystallized grains have directionality and the X-ray intensity is 30 times or more that of the equiaxed material. Form a significant <111> texture.

【0011】このような粒子微細分散は、強加工時の歪
の蓄積と、熱処理時の方向性2次再結晶に対する寄与を
通じて29,000kgf/mm2 という高ヤング率が得られること
を知り、すでに特願平4−58271 号、同平5−220122
号、同平5−220123号、同平5−220124号として特許出
願を行った。
It is already known that such fine particle dispersion can obtain a high Young's modulus of 29,000 kgf / mm 2 through the accumulation of strain during strong working and the contribution to directional secondary recrystallization during heat treatment. Wishhei 4-58271, Dohei 5-220122
Patent applications have been filed as No. 5, No. 5-220123 and No. 5-220124.

【0012】すなわち、その知見によれば、成形加工時
に微細分散粒子が転位のピン止め効果を発揮し、材料に
大量の格子歪を蓄積させ、その後の集合組織形成に大き
く寄与するのである。
That is, according to the findings, the finely dispersed particles exert a dislocation pinning effect during the forming process, accumulate a large amount of lattice strain in the material, and greatly contribute to the subsequent texture formation.

【0013】この特願平4−58271 号、同平5−220122
号、同平5−220123号、同平5−220124号に開示した発
明にかかる高剛性材料における粒子微細分散の手法とし
ては、原料となる金属粉末あるいは合金粉末中にセラミ
ックス粒子を添加し主に機械的合金化処理 (メカニカル
アロイング、以下同じ) により微細分散状態を得るとい
う方法を用いている。
Japanese Patent Application Nos. 4-58271 and 5-220122
As a method for finely dispersing particles in a high-rigidity material according to the invention disclosed in No. 5, 5-220123, and No. 5-220124, ceramic particles are mainly added to a raw material metal powder or alloy powder. A method of obtaining a fine dispersion state by mechanical alloying treatment (mechanical alloying, the same applies below) is used.

【0014】しかし、その後の研究開発の結果、この手
法においては、添加するセラミックス粒子の粒度が、例
えば0.10μmと粗い場合、成形加工における加工度が小
さいと十分な格子歪が導入蓄積されず、その後の集合組
織形成が十分に行えず、高剛性が得られない場合がある
ことが判明した。
However, as a result of subsequent research and development, in this method, when the grain size of the ceramic particles to be added is as coarse as 0.10 μm, if the workability in the forming process is small, sufficient lattice strain is not introduced and accumulated, It was found that the subsequent formation of texture could not be performed sufficiently and high rigidity could not be obtained.

【0015】すなわち、この方法においては、加工度を
低くしたい場合、添加するセラミックス粒子は低い加工
度でも成形加工時に十分な歪を導入できる程度に、例え
ば0.05μm以下と微細である必要がある。ここで加工度
を低くしたい場合とは、例えば押出比を低くおさえて大
径の棒材を得たい場合などである。
That is, in this method, when it is desired to reduce the workability, the ceramic particles to be added must be fine, for example, 0.05 μm or less, to the extent that sufficient strain can be introduced at the time of molding even with the low workability. Here, the case where the workability is desired to be low is, for example, the case where the extrusion ratio is kept low to obtain a large-diameter rod material.

【0016】しかしながら、そのように十分に微細とす
るには、メカニカルアロイングを長時間行う等の更なる
微細化を行わなければならず、製造効率の低下等の問題
が生じるなど、実用上の有効な解決策とはなっていな
い。
However, in order to obtain such a sufficiently fine structure, it is necessary to carry out further fine structure such as mechanical alloying for a long time, which causes a problem such as a decrease in manufacturing efficiency. Not a valid solution.

【0017】ここに、本発明の目的は、微細粒子の分散
による加工歪の導入、集合組織の形成による高剛性材料
の製造法において、より効果的な分散粒子の微細化技術
を開発することである。より具体的には本発明の目的
は、ヤング率が25,000kgf/mm2 超の高剛性材料のより安
価な製造方法を提供することである。
Here, the object of the present invention is to develop a more effective technique for reducing the size of dispersed particles in the method of producing a high-rigidity material by introducing a processing strain by dispersing fine particles and forming a texture. is there. More specifically, an object of the present invention is to provide a cheaper method for producing a highly rigid material having a Young's modulus of more than 25,000 kgf / mm 2 .

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】ここに、本発明者らは、
上記目的達成のために種々検討を重ねた結果、粉末中元
素の雰囲気ガスとの酸化反応、窒化反応、炭化反応によ
り酸化物、窒化物、炭化物を生成させ、これを前述の微
細分散粒子として利用することで微細な分散状態が得ら
れることを知り、本発明を完成した。
Here, the present inventors
As a result of various studies to achieve the above-mentioned object, oxides, nitrides, and carbides were generated by the oxidation reaction, nitriding reaction, and carbonization reaction of the elements in the powder with the atmospheric gas, and these were used as the above-mentioned finely dispersed particles. It was found that a fine dispersed state can be obtained by doing so, and the present invention was completed.

【0019】すなわち、本発明は、Fe−Al系フェライト
鋼組成の粉末を少なくとも押出比3以上の押出加工を含
む成形加工を施した後、2次再結晶熱処理を行う方法で
あって、前記成形加工に先立って反応熱処理を行い、該
反応熱処理に際して下記(1)、(2) および(3) の少なく
とも1の手段でもって粒子を微細に分散させることを特
徴とする高剛性材料の製造方法である。
That is, the present invention is a method of subjecting a powder of a Fe-Al-based ferritic steel composition to a molding process including at least an extrusion process with an extrusion ratio of 3 or more, and then performing a secondary recrystallization heat treatment. A method for producing a high-rigidity material characterized by performing reactive heat treatment prior to processing, and finely dispersing particles by at least one of the following (1), (2) and (3) during the reactive heat treatment. is there.

【0020】(1) 前記粉末が少なくとも1種の易酸化性
元素またはAlを含み、かつ該粉末に酸化性雰囲気で熱処
理を行うこと。 (2) 前記粉末が少なくとも1種の易窒化性元素またはAl
を含み、かつ該粉末に窒化性雰囲気で熱処理を行うこ
と。 (3) 前記粉末が少なくとも1種の易炭化性元素またはAl
を含み、かつ該粉末を炭化性雰囲気で熱処理を行うこ
と。
(1) The powder contains at least one oxidizable element or Al, and the powder is heat-treated in an oxidizing atmosphere. (2) The powder is at least one nitridable element or Al
And heat treating the powder in a nitriding atmosphere. (3) The powder is at least one kind of easily carbonizable element or Al
And heat treating the powder in a carbonizing atmosphere.

【0021】さらに、本発明は、Fe−Si系フェライト鋼
組成の粉末を少なくとも押出比3以上の押出加工を含む
成形加工を施した後、2次再結晶熱処理を行う方法であ
って、前記成形加工に先立って反応熱処理を行い、該反
応熱処理に際して下記(1) 、(2) および(3) の少なくと
も1の手段でもって粒子を微細に分散させることを特徴
とする高剛性材料の製造方法である。
Further, the present invention is a method of performing secondary recrystallization heat treatment after subjecting a powder of Fe-Si type ferritic steel composition to at least an extrusion process with an extrusion ratio of 3 or more, and performing a secondary recrystallization heat treatment. A method for producing a high-rigidity material characterized by performing reactive heat treatment prior to processing, and finely dispersing particles by at least one of the following (1), (2) and (3) during the reactive heat treatment. is there.

【0022】(1) 前記粉末が少なくとも1種の易酸化性
元素またはSiを含み、かつ該粉末に酸化性雰囲気で熱処
理を行うこと。 (2) 前記粉末が少なくとも1種の易窒化性元素またはSi
を含み、かつ該粉末に窒化性雰囲気で熱処理を行うこ
と。 (3) 前記粉末が少なくとも1種の易炭化性元素またはSi
を含み、かつ該粉末を炭化性雰囲気で熱処理を行うこ
と。
(1) The powder contains at least one oxidizable element or Si, and the powder is heat-treated in an oxidizing atmosphere. (2) The powder is at least one nitridable element or Si
And heat treating the powder in a nitriding atmosphere. (3) The powder is at least one kind of easily carbonizable element or Si
And heat treating the powder in a carbonizing atmosphere.

【0023】ここに、上記「Fe−Al系フェライト鋼」、
「Fe−Si系フェライト鋼」とは、100 体積%フェライト
相の場合ばかりでなく、例えば5体積%程度までのオー
ステナイト相が存在するステンレス鋼も包含される。少
なくとも95体積%のフェライト相が存在しておれば、高
剛性化には十分である。また、易酸化性元素、易窒化性
元素、易炭化性元素とは、FeやAl、Siと比較してより容
易に酸化、窒化、あるいは炭化する傾向を有する元素を
意味する。
Here, the above "Fe-Al type ferritic steel",
The "Fe-Si based ferritic steel" includes not only the case of 100% by volume ferritic phase but also the stainless steel having austenite phase up to about 5% by volume. The presence of at least 95% by volume of ferrite phase is sufficient for increasing the rigidity. The easily oxidizable element, easily nitridable element, and easily carbonizable element mean an element having a tendency to oxidize, nitride, or carbonize more easily than Fe, Al or Si.

【0024】具体的には、易酸化性元素としては、Fe−
Al系フェライト鋼では例えば、Zr、Ti、Mg、Be、Hf、T
h、Y、および希土類元素が含まれる。Fe−Si系フェラ
イト鋼では例えば、Zr、Ti、Al、B、Mg、Nb、V、Ta、
Be、Hf、Th、Yおよび希土類元素が含まれる。
Specifically, as the easily oxidizable element, Fe-
For Al-based ferritic steels, for example, Zr, Ti, Mg, Be, Hf, T
h, Y, and rare earth elements are included. For Fe-Si ferritic steel, for example, Zr, Ti, Al, B, Mg, Nb, V, Ta,
Be, Hf, Th, Y and rare earth elements are included.

【0025】易窒化性元素としては、Fe−Al系フェライ
ト鋼では例えば、Zr、Ti、Th、Hf、Be、Y、および希土
類元素が含まれる。Fe−Si系フェライト鋼では、Zr、T
i、Al、B、Mg、Nb、V、Ta、Th、Hf、Be、Yおよび希
土類元素が含まれる。易炭化性元素としては、Fe−Al系
フェライト鋼では例えば、Zr、Ti、Ta、V、Nb、Y、H
f、Mn、W、Mo、B、Be、Siおよび希土類元素が含まれ
る。
Examples of easily nitridable elements include Zr, Ti, Th, Hf, Be, Y, and rare earth elements in Fe-Al type ferritic steel. For Fe-Si ferritic steel, Zr, T
It contains i, Al, B, Mg, Nb, V, Ta, Th, Hf, Be, Y and rare earth elements. Examples of the easily carbonizable element include Zr, Ti, Ta, V, Nb, Y and H in Fe-Al ferrite steel.
f, Mn, W, Mo, B, Be, Si and rare earth elements are included.

【0026】これらの易酸化性元素、易窒化性元素、易
炭化性元素は、反応熱処理の過程において、雰囲気ガス
中の酸素、窒素、炭素とそれぞれ反応し、酸化物、窒化
物、炭化物が微細析出し、粒子径が5〜50nm程度の微
細な酸化物、窒化物、炭化物の分散状態を形成するもの
と考えられる。
These easily oxidizable elements, easily nitridable elements, and easily carbonizable elements react with oxygen, nitrogen and carbon in the atmosphere gas in the course of the reaction heat treatment, so that oxides, nitrides and carbides are finely divided. It is presumed that it precipitates and forms a dispersed state of fine oxides, nitrides, and carbides having a particle size of about 5 to 50 nm.

【0027】例えば粉末中にTiが含まれる場合、窒化反
応熱処理によって生成したTiN の平均粒子径は10nm程
度であり、メカニカルアロイングによりTiN 粒子 (平均
粒径60nm) を添加した場合に比べ、非常に微細かつ良
好な分散状態が得られる。
For example, when Ti is contained in the powder, the average particle size of TiN produced by the heat treatment for nitriding reaction is about 10 nm, which is much higher than that when TiN particles (average particle size 60 nm) are added by mechanical alloying. A fine and good dispersion state can be obtained.

【0028】ここに、上記反応熱処理の作用としては、
雰囲気ガス中の酸素、窒素、炭素と反応させて酸化物粒
子、窒化物粒子、炭化物粒子を生成させ、微細分散粒子
として析出させることであり、その限りにおいて制限さ
れない。
The action of the reaction heat treatment is as follows.
It is to react with oxygen, nitrogen, and carbon in the atmospheric gas to generate oxide particles, nitride particles, and carbide particles, and to precipitate them as finely dispersed particles, which is not limited.

【0029】ここに、本発明の一つの態様によれば、出
発原料として上述の易酸化性元素、易窒化性元素および
易炭化性元素を含有したFe−Al系フェライト鋼組成また
はFe−Si系フェライト鋼組成の粉末 (単一合金粉末であ
っても粉末混合物であってもよい)を用いるのである。
この場合、微細分散するのは、反応熱処理時の雰囲気に
応じて易酸化性、易窒化性、易炭化性元素の酸化物粒
子、窒化物粒子、炭化物粒子である。
Here, according to one embodiment of the present invention, a Fe—Al-based ferritic steel composition or Fe—Si-based composition containing the above-mentioned easily oxidizable element, easily nitridable element and easily carbonizable element as a starting material. A powder of ferritic steel composition (either a single alloy powder or a powder mixture) is used.
In this case, what is finely dispersed is oxide particles, nitride particles, and carbide particles of easily oxidizable, easily nitridable, and easily carbonizable elements depending on the atmosphere during the reaction heat treatment.

【0030】また、本発明の別の態様によれば、上述の
易酸化性元素、易窒化性元素、易炭化性元素を含まない
Fe−Al系フェライト鋼組成、Fe−Si系フェライト鋼組成
の粉末を用いてもよい。この場合、微細分散するのは、
反応熱処理時の雰囲気に応じてFe−Al系フェライト鋼で
は、Al酸化物粒子、Al窒化物粒子、Al炭化物粒子であ
り、Fe−Si系フェライト鋼では、Si酸化物粒子、Si窒化
物粒子、Si炭化物粒子である。
According to another aspect of the present invention, the above-mentioned easily oxidizable element, easily nitridable element, and easily carbonizable element are not contained.
You may use the powder of Fe-Al type ferritic steel composition and Fe-Si type ferritic steel composition. In this case, the fine dispersion is
Depending on the atmosphere during the reaction heat treatment, Fe-Al ferrite steel, Al oxide particles, Al nitride particles, Al carbide particles, in the Fe-Si ferrite steel, Si oxide particles, Si nitride particles, Si carbide particles.

【0031】[0031]

【作用】次に、本発明におけるフェライト系合金鋼マト
リックス中に粒子を微細分散させることの材料の高剛性
化に対する効果は、次のごとく説明される。すなわち、
金属マトリックス中に粒子を微細に分散させた材料に強
加工を加えると大量の格子歪が導入蓄積されるが、分散
粒子は転位のピン止め効果を持つため、熱間加工後の余
熱では導入された格子歪は解放されずに残留する。この
格子歪エネルギーは加工後の熱処理時に<111>集合
組織を形成するための再結晶駆動力となる。また、この
再結晶熱処理時には微細分散粒子は、粒界移動をピン止
めする効果を持ち、したがって再結晶温度を高温化する
作用がある。そしてそのような再結晶温度の高い材料に
おいては加熱昇温時にある温度において急激に再結晶を
開始する結果、再結晶が方向性を持ち、X線強度でみて
等方性多結晶体に比べ30倍以上という著しい<111>
集合組織を形成する。
Next, the effect of finely dispersing particles in the ferritic alloy steel matrix of the present invention on increasing the rigidity of the material will be described as follows. That is,
A large amount of lattice strain is introduced and accumulated when strong processing is applied to a material in which particles are finely dispersed in a metal matrix, but since dispersed particles have a dislocation pinning effect, they are introduced in the residual heat after hot working. Lattice strain remains without being released. This lattice strain energy serves as a recrystallization driving force for forming a <111> texture at the time of heat treatment after processing. Further, during this recrystallization heat treatment, the finely dispersed particles have the effect of pinning the grain boundary movement, and thus have the effect of raising the recrystallization temperature. In such a material having a high recrystallization temperature, recrystallization is rapidly started at a certain temperature during heating and heating, and as a result, the recrystallization has directionality and is 30% higher than that of an isotropic polycrystal in terms of X-ray intensity. Not less than doubled <111>
Form a texture.

【0032】このように粒子微細分散は、強加工時の歪
の蓄積と、熱処理時の方向性2次再結晶に対する寄与を
通じて材料を高剛性化する作用を持つ。ここで分散粒子
が転位や粒界のピン止め効果を発揮するためには、微細
な分散により粒子間距離がより小さい分散状態を形成す
る必要があり、別の面からは本発明はそのための手段を
提供するのである。
As described above, the fine particle dispersion has the effect of increasing the rigidity of the material by accumulating strain during strong working and contributing to directional secondary recrystallization during heat treatment. In order for the dispersed particles to exert the dislocation and grain boundary pinning effect, it is necessary to form a dispersed state in which the interparticle distance is smaller due to fine dispersion. From another aspect, the present invention provides means for that purpose. To provide.

【0033】本発明において酸化物、窒化物、炭化物分
散の手法として反応熱処理を利用した理由は、この手法
を用いた場合の方が、従来法のように酸化物、窒化物、
炭化物粒子をメカニカルアロイングの原料として添加し
た場合に比較して、より微細な分散状態が得られるから
である。すなわち、前者の場合、反応熱処理中に金属マ
トリックス中に酸化物、窒化物、炭化物が多数核発生す
ることによって微細分散状態が得られるのに対し、メカ
ニカルアロイングは添加した粒子の粒子径が維持される
ために添加粒子の粒子径よりも微細な分散状態を得るこ
とは困難であるからである。この理由から、前者の方法
は後者に比べ優れているといえる。
The reason why reaction heat treatment is used as a method for dispersing oxides, nitrides, and carbides in the present invention is that when this method is used, oxides, nitrides,
This is because a finer dispersed state can be obtained as compared with the case where carbide particles are added as a raw material for mechanical alloying. That is, in the former case, a finely dispersed state is obtained by generating a large number of nuclei of oxides, nitrides, and carbides in the metal matrix during the reaction heat treatment, whereas mechanical alloying maintains the particle size of the added particles. Therefore, it is difficult to obtain a dispersed state finer than the particle diameter of the added particles. For this reason, the former method is superior to the latter method.

【0034】本発明において酸化物、窒化物、炭化物生
成のための合金元素を限定した理由は次の通りである。
The reason for limiting the alloying elements for forming oxides, nitrides and carbides in the present invention is as follows.

【0035】Fe−Al系フェライト鋼の場合、酸化物、窒
化物、炭化物生成のための合金元素を易酸化性元素、易
窒化性元素、易炭化性元素またはAlに限定したのは、そ
れらの元素がフェライト系鋼を構成する主要元素である
Feの酸化物、窒化物、炭化物よりも、あるいは、易酸化
性元素、易窒化性元素、易炭化性元素の場合にはFe、Al
の酸化物、窒化物、炭化物より安定な酸化物、窒化物、
炭化物を生成しやすく、従ってその添加量、熱処理雰囲
気・温度・時間を制御すれば微細な酸化物、窒化物、炭
化物の分散状態が得られるからである。
In the case of Fe-Al type ferritic steel, the alloy elements for forming oxides, nitrides and carbides are limited to easily oxidizable elements, easily nitridable elements, easily carbonizable elements or Al. Element is the main element that constitutes ferritic steel
Fe, Al or more in the case of easily oxidizable elements, easily nitridable elements, and easily carbonizable elements than oxides, nitrides, and carbides of Fe
Oxides, nitrides, carbides more stable oxides, nitrides,
This is because carbides are easily generated, and therefore fine dispersion states of oxides, nitrides, and carbides can be obtained by controlling the addition amount, heat treatment atmosphere, temperature, and time.

【0036】また、Fe−Si系フェライト鋼の場合、酸化
物、窒化物、炭化物生成のための合金元素を易酸化性元
素、易窒化性元素、易炭化性元素またはSiに限定したの
は、それらの元素がフェライト系鋼を構成する主要元素
であるFeの酸化物、窒化物、炭化物よりも、あるいは、
易酸化性元素、易窒化性元素、易炭化性元素の場合には
Fe、Siの酸化物、窒化物、炭化物より安定な酸化物、窒
化物、炭化物を生成しやすく、従ってその添加量、熱処
理雰囲気・温度・時間を制御すれば微細な酸化物、窒化
物、炭化物の分散状態が得られるからである。
Further, in the case of Fe-Si type ferritic steel, the alloy elements for forming oxides, nitrides and carbides are limited to easily oxidizable elements, easily nitridable elements, easily carbonizable elements or Si. These elements are more important than the oxides, nitrides, and carbides of Fe, which are the main elements that make up ferritic steel, or
In the case of easily oxidizable elements, easily nitridable elements, and easily carbonizable elements
Fe, Si oxides, nitrides, and carbides are more stable than oxides, nitrides, and carbides. Therefore, fine oxides, nitrides, and carbides can be obtained by controlling the addition amount, heat treatment atmosphere, temperature, and time. This is because the dispersed state of is obtained.

【0037】すなわち、高剛性を得るための<111>
再結晶集合組織を得るために好ましい酸化物、窒化物、
炭化物の微細分散状態を形成させるためには、酸化物、
窒化物、炭化物生成のための反応物質はFe、Al、Siより
も酸化物、窒化物、炭化物を生成し易い性質を持つ必要
があり、それを前提として添加量、熱処理雰囲気・温度
・時間制御による分散状態制御が可能となるからであ
る。
That is, <111> for obtaining high rigidity
Preferred oxides, nitrides to obtain recrystallized texture,
In order to form a finely dispersed state of carbide, an oxide,
Reactants for forming nitrides and carbides must have the property of forming oxides, nitrides, and carbides more easily than Fe, Al, and Si, and assuming that, the addition amount, heat treatment atmosphere, temperature, and time control This is because it is possible to control the distributed state by.

【0038】もちろん、易酸化性、易窒化性、易炭化性
元素を含まないFe−Al系フェライト系鋼を利用する場合
にはAlの酸化物、窒化物、炭化物を生成させ、また、易
酸化性、易窒化性、易炭化性元素を含まないFe−Si系フ
ェライト系鋼を利用する場合にはSiの酸化物、窒化物、
炭化物を生成させ、それによる微細分散を利用しても良
い。
Of course, in the case of using Fe-Al type ferritic steel containing no easily oxidizable, easily nitridable and easily carburizable elements, Al oxides, nitrides and carbides are formed, and easily oxidized. Properties, easily nitriding, when using Fe-Si ferritic steel containing no easily carburizing elements Si oxide, nitride,
It is also possible to generate a carbide and use the resulting fine dispersion.

【0039】酸化物生成のための易酸化性元素としては
すでに述べたように、Fe−Al系フェライト鋼の場合は、
Zr、Ti、Mg、Be、Hf、Th、Yおよび希土類元素などのう
ち1種または2種以上を用いることが望ましい。また、
Fe−Si系フェライト鋼の場合は、Zr、Ti、Al、B、Mg、
Nb、V、Ta、Be、Hf、Th、Yおよび希土類元素などのう
ち1種または2種以上を用いることが望ましい。これら
の添加元素の酸化を行うことによりそれぞれの酸化物が
生成するが、そのような酸化物としては、ZrO2、TiO2
Al2O3 、B2O5、MgO 、NbO 、V2O5、Y2O3などのうち1種
または2種以上の酸化物または複合酸化物であることが
望ましい。複合酸化物としては例えば YxAlyO 、TixYyO
、AlxTiyO が有効である。
As described above, as the easily oxidizable element for forming the oxide, in the case of Fe-Al type ferritic steel,
It is desirable to use one or more of Zr, Ti, Mg, Be, Hf, Th, Y, and rare earth elements. Also,
In the case of Fe-Si based ferritic steel, Zr, Ti, Al, B, Mg,
It is desirable to use one or more of Nb, V, Ta, Be, Hf, Th, Y and rare earth elements. Oxidation of these additional elements produces respective oxides.As such oxides, ZrO 2 , TiO 2 ,
It is desirable that the oxide or the composite oxide is one or more of Al 2 O 3 , B 2 O 5 , MgO, NbO, V 2 O 5 and Y 2 O 3 . As the composite oxide, for example, Y x Al y O, Ti x Y y O
, Al x Ti y O are effective.

【0040】窒化物生成のための易窒化性元素としては
すでに述べたように、Fe−Al系フェライト鋼の場合は、
Zr、Ti、Th、Hf、Be、Y、希土類元素などのうち1種ま
たは2種以上を用いることが望ましい。また、Fe−Si系
フェライト鋼の場合、Zr、Ti、Al、B、Mg、Nb、V、T
a、Th、Hf、Be、Y、希土類元素などのうち1種または
2種以上を用いることが望ましい。これらの添加元素の
窒化を行うことによりそれぞれの窒化物が生成するが、
そのような窒化物としては、ZrN 、TiN 、AlN 、BN、Mg
3N2 、NbN 、VN、TaN 、YNなどのうち1種または2種以
上の窒化物または複合窒化物であることが望ましい。
As described above as the easily nitridable element for forming the nitride, in the case of Fe-Al type ferritic steel,
It is desirable to use one or more of Zr, Ti, Th, Hf, Be, Y, and rare earth elements. In the case of Fe-Si ferrite steel, Zr, Ti, Al, B, Mg, Nb, V, T
It is desirable to use one or more of a, Th, Hf, Be, Y and rare earth elements. By nitriding these additive elements, respective nitrides are produced,
Such nitrides include ZrN, TiN, AlN, BN, Mg
Desirably, it is a nitride or a composite nitride of one or more of 3 N 2 , NbN, VN, TaN, and YN.

【0041】炭化物生成のための易炭化性元素としては
すでに述べたように、Fe−Al系フェライト鋼では、Zr、
Ti、Ta、V、Nb、Y、Hf、Mn、W、Mo、B、Be、Siおよ
び希土類元素などのうち1種または2種以上を用いるこ
とが望ましい。Fe−Si系フェライト鋼では、Zr、Ti、T
a、V、Nb、Y、Hf、Mn、W、Mo、B、Beおよび希土類
元素などのうち1種または2種以上を用いることが望ま
しい。これらの添加元素の炭化を行うことによりそれぞ
れの炭化物が生成するが、そのような炭化物としては、
ZrC 、TiC 、TaC 、Al4C3 、VC、NbC 、Y2C3などのうち
1種または2種以上の炭化物または複合炭化物であるこ
とが望ましい。
As already described as the easily carbonizable element for forming carbide, in the Fe--Al type ferritic steel, Zr,
It is desirable to use one or more of Ti, Ta, V, Nb, Y, Hf, Mn, W, Mo, B, Be, Si and rare earth elements. In Fe-Si ferritic steel, Zr, Ti, T
It is desirable to use one or more of a, V, Nb, Y, Hf, Mn, W, Mo, B, Be and rare earth elements. Carbides of these additional elements produce respective carbides, and as such carbides,
Desirably, it is a carbide or a composite carbide of one or more of ZrC, TiC, TaC, Al 4 C 3 , VC, NbC, and Y 2 C 3 .

【0042】さらには、これらの酸化物、窒化物、炭化
物は、それらの複合、混合状態であっても良く、さらに
はホウ化物等との複合、混合物であっても良い。これら
の易酸化性元素、易窒化性元素、易炭化性元素の配合量
については特に制限されず、目的に応じて適宜設定でき
るが、好ましくは、金属元素としては1.0 〜5.0 %であ
る。
Further, these oxides, nitrides, and carbides may be in a mixed or mixed state thereof, or may be in a mixed or mixed state with boride or the like. The compounding amounts of these easily oxidizable elements, easily nitridable elements, and easily carbonizable elements are not particularly limited and can be appropriately set according to the purpose, but the metal element is preferably 1.0 to 5.0%.

【0043】酸化物、窒化物、炭化物の反応生成は、雰
囲気ガスと粉末の表面との反応といえる。反応状態は反
応時間と粉末粒度により制御されるので特に原料粉末粒
度に制限はないが、短時間処理により均一な粒子分散が
達成され易いことから、望ましくは1000ミクロン以下、
さらに250 ミクロン以下がより望ましい。
It can be said that the reaction formation of oxides, nitrides and carbides is a reaction between the atmospheric gas and the surface of the powder. Since the reaction state is controlled by the reaction time and the powder particle size, there is no particular limitation on the raw material powder particle size, but since it is easy to achieve uniform particle dispersion by a short time treatment, it is preferably 1000 microns or less,
Further, it is more preferable that the thickness is 250 microns or less.

【0044】もちろん原料粉末の製造方法に制限はな
く、インゴットからの粉砕粉末、アトマイズ粉末、PR
EP (Plasma Rotating Electrode Process)粉末等が使
用される。このような粉末を用いて雰囲気ガスからの酸
化、窒化、炭化により粉末粒子表面および内部に微細な
粒子を分散させる。
Of course, there is no limitation on the method for producing the raw material powder, and it is possible to use crushed powder from ingot, atomized powder, PR
EP (Plasma Rotating Electrode Process) powder or the like is used. By using such powder, fine particles are dispersed on the surface and inside of the powder particles by oxidation, nitriding, and carbonization from the atmospheric gas.

【0045】具体的には、酸化の場合、雰囲気ガス中の
酸素分圧 (PO2)、H2/H2O、CO/CO2により制御されるが、
PO2 制御は非常に困難である。例えば、Fe−Al系フェラ
イト鋼において、例えば、酸化を800 〜1100℃で行おう
とすると、Fe、Alを酸化させずにZr、Mg等の易酸化性元
素だけを酸化させるためには、10-40 以下の酸素分圧に
制御する必要があり困難である。Fe−Si系フェライト鋼
においては、例えば、酸化を800 〜1100℃で行おうとす
ると、Fe、Siを酸化させずにTi、Al等の易酸化性元素だ
けを酸化させるためには、10-30 以下の酸素分圧に制御
する必要があり困難である。
Specifically, in the case of oxidation, it is controlled by oxygen partial pressure (PO 2 ), H 2 / H 2 O and CO / CO 2 in the atmosphere gas.
PO 2 control is very difficult. For example, in Fe-Al-based ferritic steel, for example, when oxidation is performed at 800 to 1100 ° C., in order to oxidize only easily oxidizable elements such as Zr and Mg without oxidizing Fe and Al, 10 − It is difficult to control the oxygen partial pressure below 40, which is difficult. In Fe-Si-based ferrite steel, for example, when attempting to oxidation at 800 C. to 1100 ° C., Fe, Ti without oxidizing the Si, in order to only oxidize oxidizable elements such as Al is 10 -30 It is difficult to control the oxygen partial pressure below, which is difficult.

【0046】一方、H2/H2Oによる制御が比較的容易であ
る。このH2/H2Oの制御は水素ガス雰囲気の露点により管
理される。Fe−Al系フェライト鋼の場合は、Feを酸化さ
せないでAlおよびZr、Mg等の易酸化性元素を酸化させる
ためには、露点40℃以下程度で十分であり、また、Fe、
Alを酸化させずにZr、Mg等の易酸化性元素を酸化させる
ためには、−70℃以下と高純度のドライ水素ガスを用い
ればよい。
On the other hand, control by H 2 / H 2 O is relatively easy. This control of H 2 / H 2 O is controlled by the dew point of the hydrogen gas atmosphere. In the case of Fe-Al ferritic steel, a dew point of about 40 ° C or lower is sufficient to oxidize easily oxidizable elements such as Al and Zr and Mg without oxidizing Fe.
In order to oxidize easily oxidizable elements such as Zr and Mg without oxidizing Al, dry hydrogen gas having a high purity of −70 ° C. or lower may be used.

【0047】Fe−Si系フェライト鋼の場合は、Feを酸化
させないでSiおよびTi、Al等の易酸化性元素を酸化させ
るためには、露点40℃以下程度で十分であり、また、F
e、Siを酸化させずにTi、Al等の易酸化性元素を酸
化させるためには、−70℃以下と高純度のドライ水素ガ
スを用いればよい。またCO/CO2の場合もその比が 1/3〜
106/1 程度の制御で十分である。
In the case of Fe-Si type ferritic steel, a dew point of about 40 ° C. or lower is sufficient to oxidize easily oxidizable elements such as Si and Ti and Al without oxidizing Fe.
In order to oxidize easily oxidizable elements such as Ti and Al without oxidizing e and Si, dry hydrogen gas having a high purity of −70 ° C. or lower may be used. In the case of CO / CO 2 , the ratio is 1/3 ~
10 6/1 about the control is sufficient.

【0048】これらの反応温度、時間に特に制限はない
が、極端に粉末同士が焼結固化しない程度、つまり800
〜1100℃、15〜100 分程度が好ましい。窒化物生成反応
の雰囲気は、N2ガス、アンモニアガス、N2+H2ガス等の
窒素を含むガスであれば特に制限はないが、酸化反応と
比べ、高温で反応させると制御が困難なため、500 〜80
0 ℃程度の低温で2〜10時間という長時間処理が望まし
い。
The reaction temperature and time are not particularly limited, but the extent that the powders do not sinter and solidify, that is, 800
It is preferably about 1100 ° C for about 15 to 100 minutes. The atmosphere for the nitride formation reaction is not particularly limited as long as it is a gas containing nitrogen such as N 2 gas, ammonia gas, and N 2 + H 2 gas, but it is difficult to control when the reaction is performed at a high temperature as compared with the oxidation reaction. , 500-80
It is desirable to perform a long-time treatment at a low temperature of about 0 ° C. for 2 to 10 hours.

【0049】炭化物生成反応の雰囲気は、Cを含むガ
ス、例えば、CO+CO2 ガス (CO+CO2雰囲気の場合は、
酸化物が生成し、次いで炭化物が生成し、混合物として
生成)、アルコール添加雰囲気ガス、メタンガス、RX
ガス等が有効である。最も制御の容易な方法は、RXガ
スを用いたカーボンポテンシャル (CP) によるものであ
る。一般に鉄鋼材料の浸炭制御に用いられるCPよりも若
干低めの 0.2〜0.5 程度で 800〜1100℃、10〜60分程度
の短時間処理が好ましい。
The atmosphere for the reaction for forming the carbide is a gas containing C, for example, CO + CO 2 gas (in the case of CO + CO 2 atmosphere,
Oxide is formed, then carbide is formed, and is formed as a mixture), alcohol-added atmosphere gas, methane gas, RX
Gas is effective. The easiest control method is by carbon potential (CP) using RX gas. Generally, a short time of about 0.2 to 0.5, 800 to 1100 ° C, and about 10 to 60 minutes is preferable, which is slightly lower than CP used for carburizing control of steel materials.

【0050】さらに、酸化物生成の場合においては、所
望以上の酸化 (表面酸化等) が進行していることが多い
ので還元処理を実施することが望ましい。また、これら
の反応は粒子表面と雰囲気ガスとの反応であるため、流
動層、30mm以下の積層状態で反応させることが望まし
い。
Further, in the case of oxide formation, it is desirable to carry out a reduction treatment because oxidation (surface oxidation etc.) more than desired progresses in many cases. Further, since these reactions are a reaction between the particle surface and the atmospheric gas, it is desirable to react in a fluidized bed and a laminated state of 30 mm or less.

【0051】次いで、本発明による酸化物、窒化物、炭
化物の微細分散した単一合金粉末または粉末混合物を押
出成形、例えば熱間押出を含む成形加工を行うことによ
り、格子歪の蓄積した状態の素材が得られる。このとき
の成形加工法としては HIP、CIP 等により成形した後、
熱間押出加工を施し、その前後に圧延および/または鍛
造で強加工して格子歪を導入しても良い。
Then, the finely dispersed single alloy powder or powder mixture of the oxides, nitrides, and carbides according to the present invention is subjected to extrusion molding, for example, hot extrusion to obtain a state in which lattice strain is accumulated. Material is obtained. As the molding method at this time, after molding by HIP, CIP, etc.,
The lattice distortion may be introduced by performing hot extrusion processing and performing strong processing before and after the rolling and / or forging.

【0052】本発明の場合、押出比で表す加工度が比較
的小さくても高剛性材料が得られる、例えば押出比3〜
10であってもよい。一般的にはこの押出比は10以上であ
る。このようにして得られた素材を熱処理することによ
り<111>集合組織の著しく発達した高剛性材料が得
られる。このときの熱処理温度は方向性2次再結晶処理
のために行うのであって、したがって、1000〜1450℃に
0.5 〜2時間加熱処理すれば十分である。次に、実施例
によって本発明の作用をさらに具体的に詳述する。
In the case of the present invention, a high-rigidity material can be obtained even if the workability represented by the extrusion ratio is relatively small.
May be 10. Generally, this extrusion ratio is 10 or more. By heat-treating the material thus obtained, a highly rigid material having a significantly developed <111> texture can be obtained. The heat treatment temperature at this time is for the secondary directional recrystallization treatment.
Heat treatment for 0.5 to 2 hours is sufficient. Next, the operation of the present invention will be described more specifically with reference to examples.

【0053】[0053]

【実施例】【Example】

(1) 酸化物を微細分散させる場合 Fe−4Al系フェライト鋼をベースとしてTi、Zr、Mg、Y
等を所定量添加したArガスアトマイズ粉末(250μm以
下) を用いて、また、Fe−3Si系フェライト鋼をベース
としてTi、Zr、Al、Y等を所定量添加したArガスアトマ
イズ粉末(250μm以下) を用いて、H2ガス (露点20℃、
−80℃) 、CO/CO2(105) で900 ℃、30分酸化熱処理し
た。露点20℃のH2ガスで酸化した粉末については、さら
に−80℃の露点でH2ガスを用いて、1000℃60分還元熱処
理を行った。
(1) In case of finely dispersing oxides Fe-4Al based ferritic steel as a base Ti, Zr, Mg, Y
Ar gas atomized powder (250 μm or less) added with a predetermined amount of Al, etc., and Ar gas atomized powder (250 μm or less) with a predetermined amount of Ti, Zr, Al, Y, etc. added based on Fe-3Si ferritic steel. H 2 gas (dew point 20 ° C,
Oxidation heat treatment was performed at −80 ° C.) and CO / CO 2 (10 5 ) at 900 ° C. for 30 minutes. The powder oxidized with H 2 gas having a dew point of 20 ° C. was further subjected to reduction heat treatment at 1000 ° C. for 60 minutes using H 2 gas at a dew point of −80 ° C.

【0054】この粉末を用いて1100℃に1時間予備加熱
後、1050℃で熱間押出により押出比10にて強加工成形し
た。次いで1250℃で1時間2次再結晶熱処理して材料を
得た。このようにして得られた材料について、生成した
酸化物粒子を分析電子顕微鏡により平均粒子径と粒子種
を同定し、また、縦共振法によりヤング率を測定した。
This powder was preheated to 1100 ° C. for 1 hour, and then hot-worked at 1050 ° C. at an extrusion ratio of 10 to form a strong work. Then, secondary recrystallization heat treatment was performed at 1250 ° C. for 1 hour to obtain a material. With respect to the material thus obtained, the oxide particles produced were identified for their average particle diameter and particle species by an analytical electron microscope, and Young's modulus was measured by the longitudinal resonance method.

【0055】これらの結果を比較例とともに表1にまと
めて示す。表1に示す結果から明らかなように、酸化物
分散のための反応熱処理雰囲気として、H2/H2O、CO/CO2
が有効であることがわかる。
The results are shown in Table 1 together with the comparative examples. As is clear from the results shown in Table 1, H 2 / H 2 O, CO / CO 2 was used as the reaction heat treatment atmosphere for the oxide dispersion.
It turns out that is effective.

【0056】粉末中に含まれる元素は、Fe−4Al系フェ
ライト鋼の場合、Alより酸化しやすいTi、Zr、Mg、Y、
Al等の元素が有効であること、Fe−3Si系フェライト鋼
の場合、Siより酸化しやすいTi、Zr、Al、Y、Si等の元
素が有効であることも明らかである。
In the case of Fe-4Al type ferritic steel, the elements contained in the powder are Ti, Zr, Mg, Y, which are more easily oxidized than Al.
It is also clear that elements such as Al are effective, and in the case of Fe-3Si based ferritic steel, elements such as Ti, Zr, Al, Y and Si that are more easily oxidized than Si are effective.

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】(2) 窒化物を微細分散させる場合 Fe−4Al系フェライト鋼をベースとして、Ti、Zr、Y等
の元素を所定量添加したインゴット/粉砕粉末 (−500
μm以下) を用いて、NH3 、N2+H2、NH3 +Ar雰囲気で
600 ℃、7時間反応熱処理を行った。
(2) Fine Dispersion of Nitride Based on Fe-4Al ferritic steel, a predetermined amount of elements such as Ti, Zr and Y are added to the ingot / pulverized powder (-500
(μm or less) in an atmosphere of NH 3 , N 2 + H 2 , NH 3 + Ar
The reaction heat treatment was performed at 600 ° C. for 7 hours.

【0059】さらに、Fe−3Si系フェライト鋼をベース
として、Ti、Nb、Al、Y等の元素を所定量添加したイン
ゴット/粉砕粉末 (−500 μm以下) を用いて、NH3
N2+H2、NH3 +Ar雰囲気で600 ℃、7時間反応熱処理を
行った。
Further, using an ingot / crushed powder (-500 μm or less) containing Fe-3Si type ferritic steel as a base and adding a predetermined amount of elements such as Ti, Nb, Al and Y, NH 3 ,
The reaction heat treatment was performed at 600 ° C. for 7 hours in an atmosphere of N 2 + H 2 and NH 3 + Ar.

【0060】これらの粉末を用いて1100℃に1時間予備
加熱後、1050℃で熱間押出により押出比10にて強加工成
形した。次いで1250℃で1時間2次再結晶熱処理して材
料を得た。
Using these powders, after preheating at 1100 ° C. for 1 hour, they were subjected to strong extrusion molding at 1050 ° C. by hot extrusion at an extrusion ratio of 10. Then, secondary recrystallization heat treatment was performed at 1250 ° C. for 1 hour to obtain a material.

【0061】このようにして得られた材料について、生
成した窒化物粒子を分析電子顕微鏡により平均粒子径と
粒子種を同定し、また、縦共振法によりヤング率を測定
した。これらの結果を比較例とともに表2にまとめて示
す。
With respect to the thus-obtained material, the produced nitride particles were identified for their average particle diameter and particle species by an analytical electron microscope, and Young's modulus was measured by the longitudinal resonance method. These results are summarized in Table 2 together with Comparative Examples.

【0062】表2に示す結果から明らかなように、窒化
物分散のための反応熱処理雰囲気として、N2+H2、N
H3 、いずれも有効であり、またこれらのガスと不活性
ガスの混合体でも良いことがわかる。
As is clear from the results shown in Table 2, N 2 + H 2 and N 2 were used as the reaction heat treatment atmosphere for dispersing the nitride.
It is understood that any of H 3 is effective, and that a mixture of these gases and an inert gas may be used.

【0063】粉末中に含まれる元素は、Fe−4Al系フェ
ライト鋼の場合、Alより窒化しやすいTi、Zr、Y、Al等
の元素が有効であること、また、Fe−3Si系フェライト
鋼の場合、Siより窒化しやすいTi、Nb、Al、Y、Si等の
元素が有効であることも明らかである。
As for the elements contained in the powder, in the case of Fe-4Al type ferritic steel, elements such as Ti, Zr, Y and Al which are more easily nitrided than Al are effective, and the elements of Fe-3Si type ferritic steel are In this case, it is clear that elements such as Ti, Nb, Al, Y and Si that are more easily nitrided than Si are effective.

【0064】[0064]

【表2】 [Table 2]

【0065】(3) 炭化物を微細分散させる場合 Fe−4Al系、Fe−3Si系フェライト鋼をベースとしてT
i、Nb、Zr、V等の元素を所定量添加したArアトマイズ
粉末(250μm以下) を用いて、RXガス (CP=0.2 、0.
4 、0.5)、Ar+CH4 、Ar+CH3OH で950 ℃、30分浸炭熱
処理した。
(3) When Carbide is Finely Dispersed Fe-4Al and Fe-3Si based ferritic steels as a base
Using Ar atomized powder (250 μm or less) containing a predetermined amount of elements such as i, Nb, Zr and V, RX gas (CP = 0.
4, 0.5), Ar + CH 4 , Ar + CH 3 OH at 950 ° C for 30 minutes.

【0066】これらの粉末を用いて1100℃に1時間予備
加熱後、1050℃で熱間押出により押出比10にて強加工成
形した。次いで1200℃で1時間2次再結晶熱処理して材
料を得た。
These powders were preheated to 1100 ° C. for 1 hour and then subjected to hot working at 1050 ° C. by hot extrusion at an extrusion ratio of 10. Then, secondary recrystallization heat treatment was performed at 1200 ° C. for 1 hour to obtain a material.

【0067】このようにして得られた材料について、生
成した炭化物粒子を分析電子顕微鏡により平均粒子径と
粒子種を同定し、また、縦共振法によりヤング率を測定
した。これらの結果を比較例とともに表3にまとめて示
す。表3に示す結果からも明らかなように、炭化物分散
のための反応熱処理雰囲気として、RXガス、Ar+C
H4 、Ar+CH3OH が有効であることがわかる。
With respect to the thus-obtained material, the generated carbide particles were identified for their average particle diameter and particle species by an analytical electron microscope, and Young's modulus was measured by the longitudinal resonance method. These results are collectively shown in Table 3 together with Comparative Examples. As is clear from the results shown in Table 3, the reaction heat treatment atmosphere for dispersing the carbide is RX gas, Ar + C.
It can be seen that H 4 and Ar + CH 3 OH are effective.

【0068】粉末中に含まれる元素は、Fe−4Al系フェ
ライト鋼の場合、Alより炭化しやすいTi、Nb、Zr、V、
Al等の元素が有効であること、さらに、Fe−3Si系フェ
ライト鋼の場合、Siより炭化しやすいTi、Nb、Zr、V、
Si等の元素が有効であることも明らかである。
In the case of Fe-4Al ferritic steel, the elements contained in the powder are Ti, Nb, Zr, V, which are more easily carbonized than Al.
Elements such as Al are effective, and in the case of Fe-3Si ferrite steel, Ti, Nb, Zr, V, which are more easily carbonized than Si,
It is also clear that elements such as Si are effective.

【0069】[0069]

【表3】 [Table 3]

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明により、大幅な加工歪付与が可能
となり<111>集積度の著しい向上が図られた。その
結果、ヤング率25,000kgf/mm2 以上の高剛性材料の製造
が可能となり、各種バネ材、各種シャフト材、振動吸収
を必要とする自動車をはじめとする各種構造部品への適
用が可能となる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, a large amount of processing strain can be imparted, and the <111> degree of integration can be significantly improved. As a result, it becomes possible to manufacture high-rigidity materials with a Young's modulus of 25,000 kgf / mm 2 or more, and it can be applied to various spring materials, various shaft materials, and various structural parts including automobiles that require vibration absorption. .

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Fe−Al系フェライト鋼組成の粉末を少な
くとも押出比3以上の押出加工を含む成形加工を施した
後、2次再結晶熱処理を行う方法であって、前記成形加
工に先立って反応熱処理を行い、該反応熱処理に際して
下記(1) 、(2) および(3) の少なくとも1の手段でもっ
て粒子を微細に分散させることを特徴とする高剛性材料
の製造方法。 (1) 前記粉末が少なくとも1種の易酸化性元素またはAl
を含み、かつ該粉末に酸化性雰囲気で熱処理を行うこ
と。 (2) 前記粉末が少なくとも1種の易窒化性元素またはAl
を含み、かつ該粉末に窒化性雰囲気で熱処理を行うこ
と。 (3) 前記粉末が少なくとも1種の易炭化性元素またはAl
を含み、かつ該粉末を炭化性雰囲気で熱処理を行うこ
と。
1. A method of performing secondary recrystallization heat treatment after subjecting a powder of Fe-Al-based ferritic steel composition to a shaping process including at least an extrusion process with an extrusion ratio of 3 or more, prior to the shaping process. A method for producing a high-rigidity material, characterized in that a reactive heat treatment is performed, and during the reactive heat treatment, particles are finely dispersed by at least one of the following means (1), (2) and (3). (1) The powder is at least one oxidizable element or Al
And heat treating the powder in an oxidizing atmosphere. (2) The powder is at least one nitridable element or Al
And heat treating the powder in a nitriding atmosphere. (3) The powder is at least one kind of easily carbonizable element or Al
And heat treating the powder in a carbonizing atmosphere.
【請求項2】 Fe−Si系フェライト鋼組成の粉末を少な
くとも押出比3以上の押出加工を含む成形加工を施した
後、2次再結晶熱処理を行う方法であって、前記成形加
工に先立って反応熱処理を行い、該反応熱処理に際して
下記(1) 、(2) および(3) の少なくとも1の手段でもっ
て粒子を微細に分散させることを特徴とする高剛性材料
の製造方法。 (1) 前記粉末が少なくとも1種の易酸化性元素またはSi
を含み、かつ該粉末に酸化性雰囲気で熱処理を行うこ
と。 (2) 前記粉末が少なくとも1種の易窒化性元素またはSi
を含み、かつ該粉末に窒化性雰囲気で熱処理を行うこ
と。 (3) 前記粉末が少なくとも1種の易炭化性元素またはSi
を含み、かつ該粉末を炭化性雰囲気で熱処理を行うこ
と。
2. A method of performing secondary recrystallization heat treatment after subjecting a powder of Fe—Si based ferritic steel composition to a shaping process including an extrusion process of at least an extrusion ratio of 3 or more, prior to the shaping process. A method for producing a high-rigidity material, characterized in that a reaction heat treatment is performed, and during the reaction heat treatment, particles are finely dispersed by at least one of the following means (1), (2) and (3). (1) The powder is at least one oxidizable element or Si
And heat treating the powder in an oxidizing atmosphere. (2) The powder is at least one nitridable element or Si
And heat treating the powder in a nitriding atmosphere. (3) The powder is at least one kind of easily carbonizable element or Si
And heat treating the powder in a carbonizing atmosphere.
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