JPH08199308A - インバー系合金線材とその製造方法 - Google Patents
インバー系合金線材とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度のインバー系合金線材の靱性、特に捻
回特性を改善する。 【構成】 インバー系合金線材は、加工後の最終線径サ
イズ状態において、その線材の結晶粒界に存在する炭化
物の面積率が４％以下であり、または横断方向の平均結
晶粒径が１〜５μｍの範囲内にあって、優れた捻回特性
を有していることを特徴としている。
回特性を改善する。 【構成】 インバー系合金線材は、加工後の最終線径サ
イズ状態において、その線材の結晶粒界に存在する炭化
物の面積率が４％以下であり、または横断方向の平均結
晶粒径が１〜５μｍの範囲内にあって、優れた捻回特性
を有していることを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインバー系合金線材に関
し、特に、架空送電ケーブル用の素線に好ましく用いる
ことが可能で靱性，強度，および低熱膨張性に優れたイ
ンバー系合金線材に関するものである。
し、特に、架空送電ケーブル用の素線に好ましく用いる
ことが可能で靱性，強度，および低熱膨張性に優れたイ
ンバー系合金線材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】低熱膨張特性を有する合金としてＦｅ−
３６重量％Ｎｉの組成を有するインバー合金が知られて
おり、それは精密部品などに使用されている。他方、架
空送電ケーブルとしての鋼芯アルミニウム撚線（ＡＣＳ
Ｒ）の送電容量を増大させるために、送電時の温度上昇
による送電ケーブルの弛み度を減少させる方法が検討さ
れており、そのための１つの方法として低熱膨張性合金
線を鋼芯として用いることによって弛み度を減少させる
方法がある。このような低熱膨張性合金線として、たと
えば特公昭５７−１７９４２に記載されているインバー
系合金線が開発されている。
３６重量％Ｎｉの組成を有するインバー合金が知られて
おり、それは精密部品などに使用されている。他方、架
空送電ケーブルとしての鋼芯アルミニウム撚線（ＡＣＳ
Ｒ）の送電容量を増大させるために、送電時の温度上昇
による送電ケーブルの弛み度を減少させる方法が検討さ
れており、そのための１つの方法として低熱膨張性合金
線を鋼芯として用いることによって弛み度を減少させる
方法がある。このような低熱膨張性合金線として、たと
えば特公昭５７−１７９４２に記載されているインバー
系合金線が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特公昭５７−１７９４
２において開発された合金線は、硬材であって１２０ｋ
ｇ／ｍｍ2 の引張り強度を示すが、最終的に亜鉛もしく
は亜鉛合金のめっきなどが施された後において、捻回値
などの靱性面における特性の安定性が低く、送電ケーブ
ルの歩留りを低くしている。なお、亜鉛合金めっきなど
は送電ケーブルの耐食性を改善するために施されるが、
そのめっき界面に形成される金属間化合物は、合金線の
捻回値を低下させるように作用する傾向を有している。
２において開発された合金線は、硬材であって１２０ｋ
ｇ／ｍｍ2 の引張り強度を示すが、最終的に亜鉛もしく
は亜鉛合金のめっきなどが施された後において、捻回値
などの靱性面における特性の安定性が低く、送電ケーブ
ルの歩留りを低くしている。なお、亜鉛合金めっきなど
は送電ケーブルの耐食性を改善するために施されるが、
そのめっき界面に形成される金属間化合物は、合金線の
捻回値を低下させるように作用する傾向を有している。
【０００４】そこで、本発明は、従来用いられている高
強度のインバー系合金線の靱性の改善、特に、最終線径
サイズ状態における捻回特性を改善することを目的とし
ている。
強度のインバー系合金線の靱性の改善、特に、最終線径
サイズ状態における捻回特性を改善することを目的とし
ている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様によ
るインバー系合金線材は、ＦｅとＮｉを主要合金元素と
して含み、加工後の最終線径サイズ状態において線材の
結晶粒界に存在する析出物の面積率が４％以下であり、
高靱性と高強度と低熱膨張性を備えていることを特徴と
している。なお、析出物は炭化物である場合が多い。
るインバー系合金線材は、ＦｅとＮｉを主要合金元素と
して含み、加工後の最終線径サイズ状態において線材の
結晶粒界に存在する析出物の面積率が４％以下であり、
高靱性と高強度と低熱膨張性を備えていることを特徴と
している。なお、析出物は炭化物である場合が多い。
【０００６】本発明のもう１つの態様によるインバー系
合金線材は、ＦｅとＮｉを主要合金元素として含み、加
工後の最終線径サイズ状態において線材の横断方向にお
ける平均結晶粒径が１〜５μｍの範囲内にあり、高靱性
と高強度と低熱膨張性を備えていることを特徴としてい
る。
合金線材は、ＦｅとＮｉを主要合金元素として含み、加
工後の最終線径サイズ状態において線材の横断方向にお
ける平均結晶粒径が１〜５μｍの範囲内にあり、高靱性
と高強度と低熱膨張性を備えていることを特徴としてい
る。
【０００７】本発明のさらに他の態様による高靱性と高
強度と低熱膨張性を備えたインバー系合金線材の製造方
法は、ＦｅとＮｉを主要元素として含むインバー系合金
を準備し、熱間加工と熱処理を組合せて施すことによっ
て合金中の結晶粒界に存在する析出物の面積率を２％以
下にし、その後に、冷間加工と熱処理を組合せて施すこ
とによって線材の最終線径サイズ状態において合金中の
結晶粒界に存在する析出物の面積率を４％以下にするこ
とを特徴としている。
強度と低熱膨張性を備えたインバー系合金線材の製造方
法は、ＦｅとＮｉを主要元素として含むインバー系合金
を準備し、熱間加工と熱処理を組合せて施すことによっ
て合金中の結晶粒界に存在する析出物の面積率を２％以
下にし、その後に、冷間加工と熱処理を組合せて施すこ
とによって線材の最終線径サイズ状態において合金中の
結晶粒界に存在する析出物の面積率を４％以下にするこ
とを特徴としている。
【０００８】本発明のさらに他の態様による高靱性と高
強度と低熱膨張性を備えたインバー系合金線材の製造方
法は、ＦｅとＮｉを主要元素として含むインバー系合金
を準備し、熱間圧延と熱処理を組合せて施すことによっ
てその合金をロッド形状に加工するとともにロッドの長
手方向における平均結晶粒径を５〜４０μｍの範囲内に
し、その後に、冷間加工と熱処理を組合せて施すことに
よって最終線径サイズ状態で線材の横断方向における平
均結晶粒径を１〜５μｍの範囲内にすることを特徴とし
ている。
強度と低熱膨張性を備えたインバー系合金線材の製造方
法は、ＦｅとＮｉを主要元素として含むインバー系合金
を準備し、熱間圧延と熱処理を組合せて施すことによっ
てその合金をロッド形状に加工するとともにロッドの長
手方向における平均結晶粒径を５〜４０μｍの範囲内に
し、その後に、冷間加工と熱処理を組合せて施すことに
よって最終線径サイズ状態で線材の横断方向における平
均結晶粒径を１〜５μｍの範囲内にすることを特徴とし
ている。
【０００９】
【作用】本発明の１つの態様によるインバー系合金線材
においては、加工後の最終線径サイズ状態における線材
中の結晶粒界に存在する析出物の面積率が４％以下であ
るので、線材の捻回特性が改善される。特に、最終線径
サイズ状態における線材中の結晶粒界に存在する析出物
の面積率が２％以下の場合には、線材の捻回特性と信頼
性が著しく改善される。
においては、加工後の最終線径サイズ状態における線材
中の結晶粒界に存在する析出物の面積率が４％以下であ
るので、線材の捻回特性が改善される。特に、最終線径
サイズ状態における線材中の結晶粒界に存在する析出物
の面積率が２％以下の場合には、線材の捻回特性と信頼
性が著しく改善される。
【００１０】本発明のもう１つの態様によるインバー系
合金線材においては、加工後の最終線径サイズ状態にお
ける線材中の横断方向における平均結晶粒径が１〜５μ
ｍであるので、線材の捻回特性が改善される。特に、最
終線径サイズ状態における線材の横断方向の平均結晶粒
径が１．５〜４μｍの範囲内にある場合には、線材の捻
回特性と信頼性が著しく改善される。
合金線材においては、加工後の最終線径サイズ状態にお
ける線材中の横断方向における平均結晶粒径が１〜５μ
ｍであるので、線材の捻回特性が改善される。特に、最
終線径サイズ状態における線材の横断方向の平均結晶粒
径が１．５〜４μｍの範囲内にある場合には、線材の捻
回特性と信頼性が著しく改善される。
【００１１】本発明のさらに他の態様によるインバー系
合金線材の製造方法においては、熱間加工と熱処理の組
合せによって合金中の結晶粒界に存在する析出物の面積
率が２％以下にされるので、その後の冷間加工と熱処理
の組合せによって、線材の最終線径サイズ状態における
合金中の結晶粒界に存在する析出物の面積率を容易に４
％以下にすることができ、捻回特性の優れたインバー系
合金線材を提供することができる。特に、熱間加工と熱
処理の組合せによって合金中の結晶粒界に存在する析出
物の面積率を１％以下にすれば、その後の冷間加工と熱
処理の組合せによる線材の最終線径サイズ状態において
合金中の結晶粒界に存在する析出物の面積率を容易に２
％以下にすることができ、捻回特性の著しく改善された
インバー系合金線材を提供することができる。
合金線材の製造方法においては、熱間加工と熱処理の組
合せによって合金中の結晶粒界に存在する析出物の面積
率が２％以下にされるので、その後の冷間加工と熱処理
の組合せによって、線材の最終線径サイズ状態における
合金中の結晶粒界に存在する析出物の面積率を容易に４
％以下にすることができ、捻回特性の優れたインバー系
合金線材を提供することができる。特に、熱間加工と熱
処理の組合せによって合金中の結晶粒界に存在する析出
物の面積率を１％以下にすれば、その後の冷間加工と熱
処理の組合せによる線材の最終線径サイズ状態において
合金中の結晶粒界に存在する析出物の面積率を容易に２
％以下にすることができ、捻回特性の著しく改善された
インバー系合金線材を提供することができる。
【００１２】本発明のさらに他の態様によるインバー系
合金線材の製造方法においては、熱間加工と熱処理の組
合せによって合金がロッド形状に加工されるとともにそ
のロッドの長手方向における平均結晶粒径が５〜４０μ
ｍの範囲内にされるので、その後の冷間加工と熱処理の
組合せによって、最終線径サイズ状態で線材の横断方向
における平均結晶粒径を容易に１〜５μｍの範囲内にす
ることができ、捻回特性の優れたインバー系合金線材を
提供することができる。
合金線材の製造方法においては、熱間加工と熱処理の組
合せによって合金がロッド形状に加工されるとともにそ
のロッドの長手方向における平均結晶粒径が５〜４０μ
ｍの範囲内にされるので、その後の冷間加工と熱処理の
組合せによって、最終線径サイズ状態で線材の横断方向
における平均結晶粒径を容易に１〜５μｍの範囲内にす
ることができ、捻回特性の優れたインバー系合金線材を
提供することができる。
【００１３】
【実施例】従来用いられている高強度のインバー系合金
線材は主要元素としてＦｅとＮｉを含み、Ｎｉは一部が
Ｃｏと置換されてもよい。通常このような高強度インバ
ー系合金線材は、強化元素としてＭｏ，Ｃｒ，Ｃ，Ｗ，
Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖ，Ｓｉなどの少なくとも１つを含み、さ
らに脱酸剤としてＭｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｃａなどの
少なくとも１つを含んでいる。
線材は主要元素としてＦｅとＮｉを含み、Ｎｉは一部が
Ｃｏと置換されてもよい。通常このような高強度インバ
ー系合金線材は、強化元素としてＭｏ，Ｃｒ，Ｃ，Ｗ，
Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖ，Ｓｉなどの少なくとも１つを含み、さ
らに脱酸剤としてＭｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｃａなどの
少なくとも１つを含んでいる。
【００１４】本発明者たちは、このような高強度インバ
ー系合金線材における靱性に関する不安定要素を除去す
べく種々の調査を行なったところ、線材の結晶粒径、粒
界における析出物量、および特定の不純物元素量が線材
の靱性に重大な影響を及ぼすことを見い出し、また、結
晶粒径や粒界析出物量を制御するために好ましい加工と
熱処理の方法が存在することを見い出した。なお、この
場合の粒界析出物は炭化物であることが多い。
ー系合金線材における靱性に関する不安定要素を除去す
べく種々の調査を行なったところ、線材の結晶粒径、粒
界における析出物量、および特定の不純物元素量が線材
の靱性に重大な影響を及ぼすことを見い出し、また、結
晶粒径や粒界析出物量を制御するために好ましい加工と
熱処理の方法が存在することを見い出した。なお、この
場合の粒界析出物は炭化物であることが多い。
【００１５】線材の最終線径サイズ状態で粒界における
析出物を減少させるためには、熱間圧延加工中に固溶化
温度から冷却（この固溶化温度からの冷却も一種の熱処
理と考えられる）する方法，熱間圧延加工前に溶体化処
理を施す方法，または熱間圧延加工後に溶体化処理を施
す方法のいずれの方法を用いてもよいが、そのように組
合された熱間加工と熱処理の後に粒界に析出している析
出物が少なければ少ないほど、その後の冷間加工と熱処
理に伴って粒界に析出する析出物量を少なくすることが
でき、最終線径サイズ状態の線材中で粒界に存在する析
出物量を少なくすることができる。
析出物を減少させるためには、熱間圧延加工中に固溶化
温度から冷却（この固溶化温度からの冷却も一種の熱処
理と考えられる）する方法，熱間圧延加工前に溶体化処
理を施す方法，または熱間圧延加工後に溶体化処理を施
す方法のいずれの方法を用いてもよいが、そのように組
合された熱間加工と熱処理の後に粒界に析出している析
出物が少なければ少ないほど、その後の冷間加工と熱処
理に伴って粒界に析出する析出物量を少なくすることが
でき、最終線径サイズ状態の線材中で粒界に存在する析
出物量を少なくすることができる。
【００１６】
【表１】
【００１７】一例として、表１に示された組成を有する
インバー系合金が溶解されて鋳造された。
インバー系合金が溶解されて鋳造された。
【００１８】
【表２】
【００１９】表２は、表１のインバー系合金を熱間圧延
した場合に、圧延開始温度と圧延中に６００℃になるま
での冷却速度とが圧延後のロッドにおける長手方向の平
均結晶粒径と結晶粒界における析出物の面積比とに及ぼ
す影響を示している。析出物の面積比と結晶粒径の測定
においては、圧延ロッドを長手方向に切断して切断面を
研磨し、５％ナイタール液で４０秒間腐食したのち、走
査型電子顕微鏡を用いて倍率４０００倍で写真撮影をし
た。その顕微鏡写真を自動画像処理装置にかけて、粒界
に存在する析出物の面積率を算出するとともに、長手方
向の平均結晶粒径を求めた。
した場合に、圧延開始温度と圧延中に６００℃になるま
での冷却速度とが圧延後のロッドにおける長手方向の平
均結晶粒径と結晶粒界における析出物の面積比とに及ぼ
す影響を示している。析出物の面積比と結晶粒径の測定
においては、圧延ロッドを長手方向に切断して切断面を
研磨し、５％ナイタール液で４０秒間腐食したのち、走
査型電子顕微鏡を用いて倍率４０００倍で写真撮影をし
た。その顕微鏡写真を自動画像処理装置にかけて、粒界
に存在する析出物の面積率を算出するとともに、長手方
向の平均結晶粒径を求めた。
【００２０】表２から明らかなように、熱間加工中の冷
却速度が比較的速い試料Ａ，ＢおよびＣにおいては、長
手方向の平均結晶粒径が５〜４０μｍの範囲内にあっ
て、結晶粒界における析出物の面積比が２．０以下にな
っている。他方、試料ＤとＥにおいては熱間加工中の冷
却速度が遅いので、結晶粒径が４０μｍよりはるかに大
きくなって、結晶粒界における析出物の面積比が２．０
％を超えている。
却速度が比較的速い試料Ａ，ＢおよびＣにおいては、長
手方向の平均結晶粒径が５〜４０μｍの範囲内にあっ
て、結晶粒界における析出物の面積比が２．０以下にな
っている。他方、試料ＤとＥにおいては熱間加工中の冷
却速度が遅いので、結晶粒径が４０μｍよりはるかに大
きくなって、結晶粒界における析出物の面積比が２．０
％を超えている。
【００２１】なお、表２においては、約１２０×１２０
ｍｍ2 の正方形断面を有するビレットが複数の孔型ロー
ルに通されて約１２ｍｍの直径の円形断面を有するロッ
ドに圧延された。
ｍｍ2 の正方形断面を有するビレットが複数の孔型ロー
ルに通されて約１２ｍｍの直径の円形断面を有するロッ
ドに圧延された。
【００２２】その後、表２に示されたいずれの試料Ａ〜
Ｅにも、第１の冷間加工，第１の熱処理，皮剥処理，第
２の熱処理，および第２の冷間加工が施された。第１の
冷間加工として、複数のダイスを用いて約３０％の加工
度の引抜き加工が行なわれた。第１の熱処理は、７５容
量％のＨ2 と２５容量％のＮ2 を含むアンモニア分解ガ
スのような非酸化性の雰囲気中で６５０℃において１０
時間行なわれた。この第１の熱処理において軟化された
試料は皮剥ダイスで皮剥された後に、第１の熱処理と同
じ条件のもとに第２の熱処理が施された。第２の熱処理
によって軟化された試料は、複数のダイスに通されて約
８５％の加工度で約２〜５ｍｍの直径まで伸線加工さ
れ、その後にＺｎ−５重量％Ａｌ合金の溶融めっきが施
された。このようにして得られた最終線径サイズを有す
る線材に関して、横断方向における平均結晶粒径と、粒
界における析出物の面積比と、種々の機械的特性とが表
３に示されている。
Ｅにも、第１の冷間加工，第１の熱処理，皮剥処理，第
２の熱処理，および第２の冷間加工が施された。第１の
冷間加工として、複数のダイスを用いて約３０％の加工
度の引抜き加工が行なわれた。第１の熱処理は、７５容
量％のＨ2 と２５容量％のＮ2 を含むアンモニア分解ガ
スのような非酸化性の雰囲気中で６５０℃において１０
時間行なわれた。この第１の熱処理において軟化された
試料は皮剥ダイスで皮剥された後に、第１の熱処理と同
じ条件のもとに第２の熱処理が施された。第２の熱処理
によって軟化された試料は、複数のダイスに通されて約
８５％の加工度で約２〜５ｍｍの直径まで伸線加工さ
れ、その後にＺｎ−５重量％Ａｌ合金の溶融めっきが施
された。このようにして得られた最終線径サイズを有す
る線材に関して、横断方向における平均結晶粒径と、粒
界における析出物の面積比と、種々の機械的特性とが表
３に示されている。
【００２３】
【表３】
【００２４】表３において、試料１Ａ〜１Ｅは、それぞ
れ表２中の試料Ａ〜Ｅから得られた試料であることを表
わしている。これらの試料１Ａ〜１Ｅは、いずれも目標
特性である１２０ｋｇ／ｍｍ2 を超える同様な引張り強
さを有している。しかし、比較試料１Ｄと１Ｅにおいて
は、本発明に属する試料１Ａ，１Ｂおよび１Ｃに比べ
て、捻回特性と伸びが劣っていることが明らかである。
れ表２中の試料Ａ〜Ｅから得られた試料であることを表
わしている。これらの試料１Ａ〜１Ｅは、いずれも目標
特性である１２０ｋｇ／ｍｍ2 を超える同様な引張り強
さを有している。しかし、比較試料１Ｄと１Ｅにおいて
は、本発明に属する試料１Ａ，１Ｂおよび１Ｃに比べ
て、捻回特性と伸びが劣っていることが明らかである。
【００２５】捻回特性は、直径ｄの１００倍の長さを有
する単一線材が破断するまで約６０ｒｐｍで捩じり得る
回数（回／１００ｄ）で表わされている。σは１００本
の線材における捻回値の標準偏差を表わしており、この
σの値が小さいほど捻回特性が安定していて信頼性が高
いことを表わす。
する単一線材が破断するまで約６０ｒｐｍで捩じり得る
回数（回／１００ｄ）で表わされている。σは１００本
の線材における捻回値の標準偏差を表わしており、この
σの値が小さいほど捻回特性が安定していて信頼性が高
いことを表わす。
【００２６】表３において、粒界における析出物の面積
比が２．０％以下であって横断方向の平均結晶粒界が
１．５〜４μｍの範囲内にある試料１Ａと１Ｂは、１０
０回を超える優れた捻回特性を有しかつ１０回以下の標
準偏差σが示すように信頼性が高いものであることがわ
かる。粒界における析出物の面積比が２％を超えている
が４％以下であって、また横断面方向の結晶粒径が１．
５μｍ以下であるが１〜５μｍの範囲内にある試料１Ｃ
は、試料１Ａと１Ｂに比べれば捻回特性が少し劣ってい
るが、３σ管理においても目標特性を満たし得ることが
わかる。すなわち、試料１Ｃにおいて、９５−３σ＝４
５回であって、要求特性（≧１６回／１００ｄ）を満た
している。他方、粒界における析出物の面積比が４％を
超えていて横断方向の結晶粒径が５μｍを超えている比
較試料１Ｄと１Ｅにおいては、３σ管理において捻回特
性が目標特性を満たすことができない。さらに、比較試
料１Ｄと１Ｅにおいては、伸びの目標特性（≧１．５
％）を満たすものの、本発明の試料１Ａ〜１Ｃに比べれ
ば劣っており、特に比較試料１Ｄにおいては冷間加工中
に破断することがあった。
比が２．０％以下であって横断方向の平均結晶粒界が
１．５〜４μｍの範囲内にある試料１Ａと１Ｂは、１０
０回を超える優れた捻回特性を有しかつ１０回以下の標
準偏差σが示すように信頼性が高いものであることがわ
かる。粒界における析出物の面積比が２％を超えている
が４％以下であって、また横断面方向の結晶粒径が１．
５μｍ以下であるが１〜５μｍの範囲内にある試料１Ｃ
は、試料１Ａと１Ｂに比べれば捻回特性が少し劣ってい
るが、３σ管理においても目標特性を満たし得ることが
わかる。すなわち、試料１Ｃにおいて、９５−３σ＝４
５回であって、要求特性（≧１６回／１００ｄ）を満た
している。他方、粒界における析出物の面積比が４％を
超えていて横断方向の結晶粒径が５μｍを超えている比
較試料１Ｄと１Ｅにおいては、３σ管理において捻回特
性が目標特性を満たすことができない。さらに、比較試
料１Ｄと１Ｅにおいては、伸びの目標特性（≧１．５
％）を満たすものの、本発明の試料１Ａ〜１Ｃに比べれ
ば劣っており、特に比較試料１Ｄにおいては冷間加工中
に破断することがあった。
【００２７】ところで、前述のように試料１Ａ〜１Ｅの
それぞれは、表２中の熱間加工された試料Ａ〜Ｅに同一
の冷間加工と熱処理を施して得られたものである。すな
わち、好ましい捻回特性を得るためには、熱間加工後の
ロッドにおける粒界析出物の面積比が２％以下であって
長手方向の結晶粒径が５〜４０μｍの範囲内にあるのが
望ましいことがわかる。
それぞれは、表２中の熱間加工された試料Ａ〜Ｅに同一
の冷間加工と熱処理を施して得られたものである。すな
わち、好ましい捻回特性を得るためには、熱間加工後の
ロッドにおける粒界析出物の面積比が２％以下であって
長手方向の結晶粒径が５〜４０μｍの範囲内にあるのが
望ましいことがわかる。
【００２８】
【表４】
【００２９】表４は、第１冷間加工の加工度とその直後
の第１熱処理の温度が最終線径サイズ状態の線材に関し
て粒界における析出物の面積比と種々の機械的特性に及
ぼす影響を示している。表４においては、表２中の試料
Ａに対して種々の加工度の第１冷間加工と種々の温度に
おける第１の熱処理が施されている。第１熱処理後の処
理は、表３に関連して説明された処理と同様である。こ
れらの試料１Ａ〜７Ａは、いずれも目標特性である１２
０ｋｇ／ｍｍ2 より大きな類似の引張り強度を有してい
る。
の第１熱処理の温度が最終線径サイズ状態の線材に関し
て粒界における析出物の面積比と種々の機械的特性に及
ぼす影響を示している。表４においては、表２中の試料
Ａに対して種々の加工度の第１冷間加工と種々の温度に
おける第１の熱処理が施されている。第１熱処理後の処
理は、表３に関連して説明された処理と同様である。こ
れらの試料１Ａ〜７Ａは、いずれも目標特性である１２
０ｋｇ／ｍｍ2 より大きな類似の引張り強度を有してい
る。
【００３０】しかし、最終状態で粒界における析出物の
面積比が４％以下であって、本発明に属する試料１Ａ〜
６Ａにおいては、３σ管理のもとにおいても捻回特性が
目標値（≧１６回／１００ｄ）を満たし得るのに対し
て、最終状態での粒界における析出物の面積比が４％を
超えている比較試料７Ａにおいては、捻回特性が３σ管
理において目標値を満たし得ない（８９−３σ＝８９−
３×３５＜１６回）。
面積比が４％以下であって、本発明に属する試料１Ａ〜
６Ａにおいては、３σ管理のもとにおいても捻回特性が
目標値（≧１６回／１００ｄ）を満たし得るのに対し
て、最終状態での粒界における析出物の面積比が４％を
超えている比較試料７Ａにおいては、捻回特性が３σ管
理において目標値を満たし得ない（８９−３σ＝８９−
３×３５＜１６回）。
【００３１】ところで、試料４Ａは第１冷間加工の加工
度が７０％を超える８０％であるので、最終状態での粒
界における析出物の面積比が４％以下であるが２％を超
えており、試料１Ａ〜３Ａに比べて捻回特性および伸び
が劣っている。すなわち、第１冷間加工の加工度は７０
％以下であることがより望ましい。
度が７０％を超える８０％であるので、最終状態での粒
界における析出物の面積比が４％以下であるが２％を超
えており、試料１Ａ〜３Ａに比べて捻回特性および伸び
が劣っている。すなわち、第１冷間加工の加工度は７０
％以下であることがより望ましい。
【００３２】さらに、試料５Ａにおいては第１の熱処理
温度が６００℃未満の５７０℃であるので、粒界におけ
る析出物の量は少なくなっているが、線材中の歪の除去
が不十分であるので、試料１Ａ〜３Ａに比べて捻回値が
ばらつき、その結果として平均捻回値も低下していると
ともに、伸びも低下している。すなわち、第１の熱処理
温度は６００℃以上であることがより望ましい。
温度が６００℃未満の５７０℃であるので、粒界におけ
る析出物の量は少なくなっているが、線材中の歪の除去
が不十分であるので、試料１Ａ〜３Ａに比べて捻回値が
ばらつき、その結果として平均捻回値も低下していると
ともに、伸びも低下している。すなわち、第１の熱処理
温度は６００℃以上であることがより望ましい。
【００３３】さらに、試料６Ａは比較的大きな７０％の
第１冷間加工度と比較的高い７００℃の熱処理温度が設
定されているので、最終状態での粒界における析出物の
面積比が試料１Ａ〜１Ｃに比べて大きくなって捻回特性
や伸びが低下している。特に、第１の熱処理温度は７０
０℃を超えれば、比較試料７Ａにおけるように最終状態
での粒界における析出物の面積比が４％を超えることに
なり、目標捻回特性（≧１６回／１００ｄ）を満足しえ
なくなる。すなわち、第１の熱処理温度は６００℃〜７
００℃の範囲内にあることが望ましい。
第１冷間加工度と比較的高い７００℃の熱処理温度が設
定されているので、最終状態での粒界における析出物の
面積比が試料１Ａ〜１Ｃに比べて大きくなって捻回特性
や伸びが低下している。特に、第１の熱処理温度は７０
０℃を超えれば、比較試料７Ａにおけるように最終状態
での粒界における析出物の面積比が４％を超えることに
なり、目標捻回特性（≧１６回／１００ｄ）を満足しえ
なくなる。すなわち、第１の熱処理温度は６００℃〜７
００℃の範囲内にあることが望ましい。
【００３４】
【表５】
【００３５】表５は、熱間加工，冷間加工および熱処理
が最終線径サイズ状態の線材に関して横断方向の平均結
晶粒径と捻回特性に及ぼす影響を示している。表５中の
試料番号の後に付されたアルファベット（Ａ）〜（Ｅ）
は、表２中の熱間加工された試料Ａ〜Ｅに対して第１冷
間加工，第１熱処理，皮剥処理，第２冷間加工，および
Ｚｎ−５重量％Ａｌ合金めっきが施された試料であるこ
とを表わしている。表５中の各試料において、皮剥処理
の前後における第１および第２の熱処理温度は同一温度
に設定されている。
が最終線径サイズ状態の線材に関して横断方向の平均結
晶粒径と捻回特性に及ぼす影響を示している。表５中の
試料番号の後に付されたアルファベット（Ａ）〜（Ｅ）
は、表２中の熱間加工された試料Ａ〜Ｅに対して第１冷
間加工，第１熱処理，皮剥処理，第２冷間加工，および
Ｚｎ−５重量％Ａｌ合金めっきが施された試料であるこ
とを表わしている。表５中の各試料において、皮剥処理
の前後における第１および第２の熱処理温度は同一温度
に設定されている。
【００３６】表５からわかるように、最終線径サイズ状
態での横断方向の平均結晶粒径が１〜５μｍの範囲内に
あって本発明に属する試料１１〜１４においては、３σ
管理のもとにおいても捻回特性が目標値（≧１６回／１
００ｄ）を満たし得るのに対して、横断方向の結晶粒径
が１〜５μｍの範囲外にある比較試料１５〜１７におい
ては、捻回特性が３σ管理において目標値を満たし得な
い。
態での横断方向の平均結晶粒径が１〜５μｍの範囲内に
あって本発明に属する試料１１〜１４においては、３σ
管理のもとにおいても捻回特性が目標値（≧１６回／１
００ｄ）を満たし得るのに対して、横断方向の結晶粒径
が１〜５μｍの範囲外にある比較試料１５〜１７におい
ては、捻回特性が３σ管理において目標値を満たし得な
い。
【００３７】ところで、試料１４は第１冷間加工の加工
度が７０％を超える８０％であるので、最終状態での横
断方向の結晶粒径が５％以下であるが４％を超えてお
り、試料１１〜１３に比べて捻回特性が劣っている。す
なわち、第１冷間加工の加工度は７０％以下であること
が望ましい。
度が７０％を超える８０％であるので、最終状態での横
断方向の結晶粒径が５％以下であるが４％を超えてお
り、試料１１〜１３に比べて捻回特性が劣っている。す
なわち、第１冷間加工の加工度は７０％以下であること
が望ましい。
【００３８】なお、比較試料１５における横断方向の小
さな結晶粒径は表２における試料Ｃの長手方向における
小さな結晶粒径と関係しているものと思われる。また試
料Ｃは試料ＡおよびＢに比べて比較的大きな粒界析出物
の面積比を有しており、試料１５の最終線径サイズ状態
における粒界析出物の面積比は第１および第２の熱処理
の比較的低い温度にもかかわらず４．４％に増加してい
た。
さな結晶粒径は表２における試料Ｃの長手方向における
小さな結晶粒径と関係しているものと思われる。また試
料Ｃは試料ＡおよびＢに比べて比較的大きな粒界析出物
の面積比を有しており、試料１５の最終線径サイズ状態
における粒界析出物の面積比は第１および第２の熱処理
の比較的低い温度にもかかわらず４．４％に増加してい
た。
【００３９】さらに、横断方向の結晶粒径が非常に大き
な比較試料１７においては、第２冷間加工時に破断を生
じることがあった。
な比較試料１７においては、第２冷間加工時に破断を生
じることがあった。
【００４０】次に、インバー系合金線材に対する不純物
の影響を調べるために、表６に示されているような合金
が溶解された鋳造された。表６において、それぞれの元
素に関する数値は合金中の重量％を表わしている。
の影響を調べるために、表６に示されているような合金
が溶解された鋳造された。表６において、それぞれの元
素に関する数値は合金中の重量％を表わしている。
【００４１】
【表６】
【００４２】
【表７】
【００４３】表７は、表６に示された組成を有するイン
バー系合金線材の最終線径サイズ状態における種々の機
械的特性を示している。
バー系合金線材の最終線径サイズ状態における種々の機
械的特性を示している。
【００４４】表６に示された組成を有するいずれの試料
についても、ビレットが１２００℃に加熱された後に約
６００℃までを１０℃／秒の冷却速度で冷却しながら孔
型ロールで圧延された。これらの圧延ロッドを調べたと
ころ、いずれのロッドも約０．２％の粒界析出物の面積
比と長手方向における約２２μｍの平均結晶粒径を有し
ていた。
についても、ビレットが１２００℃に加熱された後に約
６００℃までを１０℃／秒の冷却速度で冷却しながら孔
型ロールで圧延された。これらの圧延ロッドを調べたと
ころ、いずれのロッドも約０．２％の粒界析出物の面積
比と長手方向における約２２μｍの平均結晶粒径を有し
ていた。
【００４５】熱間加工されたいずれの圧延ロッドも、２
２％の第１冷間伸線加工，皮剥処理，６５０℃で１０時
間の熱処理，８６％の第２冷間伸線加工，およびＺｎ−
５重量％Ａｌ合金めっきが施された。
２％の第１冷間伸線加工，皮剥処理，６５０℃で１０時
間の熱処理，８６％の第２冷間伸線加工，およびＺｎ−
５重量％Ａｌ合金めっきが施された。
【００４６】表７において、これらの試料２１〜２７
は、いずれも目標特性である１２０ｋｇ／ｍｍ2 を超え
る同様な引張り強さを有している。しかし、比較試料２
４〜２７においては、本発明に属する試料２１〜２３に
比べて捻回特性と延びが劣っていることがあきらかであ
る。
は、いずれも目標特性である１２０ｋｇ／ｍｍ2 を超え
る同様な引張り強さを有している。しかし、比較試料２
４〜２７においては、本発明に属する試料２１〜２３に
比べて捻回特性と延びが劣っていることがあきらかであ
る。
【００４７】すなわち、０．０１重量％以下のＰ，０．
００４重量％以下のＳ，０．００５重量％以下のＯ，お
よび０．００８重量％以下のＮを含んでいて本発明に属
する試料２１〜２３は優れた捻回特性を有している。特
に、試料２１と２２においては、０．００５重量％以下
のＰ，０．００２重量％以下のＳ，０．００３重量％以
下のＯ，および０．００６重量％以下のＮを不純物とし
て含むだけであるので、優れた捻回特性とその安定性
（すなわち小さなσ）を有している。
００４重量％以下のＳ，０．００５重量％以下のＯ，お
よび０．００８重量％以下のＮを含んでいて本発明に属
する試料２１〜２３は優れた捻回特性を有している。特
に、試料２１と２２においては、０．００５重量％以下
のＰ，０．００２重量％以下のＳ，０．００３重量％以
下のＯ，および０．００６重量％以下のＮを不純物とし
て含むだけであるので、優れた捻回特性とその安定性
（すなわち小さなσ）を有している。
【００４８】他方、比較試料２４〜２７においては、い
ずれの試料も、０．０１重量％を超えるＰ，０．００４
重量％を超えるＳ，０．００５重量％を超えるＯ，およ
び０．００８重量％を超えるＮの少なくとも１つの不純
物を含んでいるので、本発明の試料２１〜２３に比べて
捻回特性が著しく劣っており、捻回特性の目標値（≧１
６回／１００ｄ）を達成できない。
ずれの試料も、０．０１重量％を超えるＰ，０．００４
重量％を超えるＳ，０．００５重量％を超えるＯ，およ
び０．００８重量％を超えるＮの少なくとも１つの不純
物を含んでいるので、本発明の試料２１〜２３に比べて
捻回特性が著しく劣っており、捻回特性の目標値（≧１
６回／１００ｄ）を達成できない。
【００４９】なお、以上のいずれの実施例においても、
合金元素のＭｏをＶに置換えても線材の種々の特性がほ
どんど影響を受けず、ＶはＭｏと同等に用いることがで
きる。
合金元素のＭｏをＶに置換えても線材の種々の特性がほ
どんど影響を受けず、ＶはＭｏと同等に用いることがで
きる。
【００５０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高強度
のインバー系合金線材の靱性、特に捻回特性を改善する
ことができ、それを用いて架空送電ケーブルの歩留りを
改善することができる。
のインバー系合金線材の靱性、特に捻回特性を改善する
ことができ、それを用いて架空送電ケーブルの歩留りを
改善することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/10 38/52 (72)発明者 吉田 敦 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 矢萩 慎一郎 愛知県大府市江端町二丁目72番地 (72)発明者 斎藤 貴伸 愛知県岡崎市板屋町216番地１号
Claims (15)
- 【請求項１】 ＦｅとＮｉを主要合金元素として含むイ
ンバー系合金線材であって、加工後の最終線径サイズ状
態において前記線材の結晶粒界に存在する析出物の面積
率が４％以下であり、高靱性と高強度と低熱膨張性を備
えたことを特徴とするインバー系合金線材。 - 【請求項２】 前記析出物の面積率が２％以下であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のインバー系合金線材。 - 【請求項３】 ＦｅとＮｉを主要合金元素として含むイ
ンバー系合金線材であって、加工後の最終線径サイズ状
態において前記線材の横断方向における平均結晶粒径が
１〜５μｍの範囲内にあり、高靱性と高強度と低熱膨張
性を備えたことを特徴とするインバー系合金線材。 - 【請求項４】 前記最終線径サイズ状態において前記線
材の横断方向における平均結晶粒径が１〜５μｍの範囲
内にあることを特徴とする請求項１または２に記載のイ
ンバー系合金線材。 - 【請求項５】 前記最終線径サイズ状態において前記線
材の横断方向における平均結晶粒径が１．５〜４μｍの
範囲内にあることを特徴とする請求項３または４に記載
のインバー系合金線材。 - 【請求項６】 前記インバー系合金中のＮｉの一部がＣ
ｏで置換されていることを特徴とする請求項１ないし５
のいずれかの項に記載されたインバー系合金線材。 - 【請求項７】 前記インバー系合金はＭｏ，Ｃｒ，Ｃ，
Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ，ＶおよびＳｉのうちの少なくとも１つ
を強化元素としてさらに含むことを特徴とする請求項１
ないし６のいずれかの項に記載されたインバー系合金線
材。 - 【請求項８】 前記インバー系合金は、Ｍｎ，Ａｌ，Ｍ
ｇ，Ｔｉ，およびＣａのうちの少なくとも１つを脱酸剤
としてさらに含むことを特徴とする請求項１ないし７の
いずれかの項に記載されたインバー系合金線材。 - 【請求項９】 前記合金に含まれる不純物は、Ｐが０．
０１重量％以下、Ｓが０．００４重量％以下、Ｏが０．
００５重量％以下、そしてＮが０．００８重量％以下で
あることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかの項
に記載されたインバー系合金線材。 - 【請求項１０】 前記合金に含まれる不純物は、Ｐが
０．００５重量％以下、Ｓが０．００２重量％以下、Ｏ
が０．００３重量％以下、そしてＮが０．００６重量％
以下であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれ
かの項に記載されたインバー系合金線材。 - 【請求項１１】 高靱性と高強度と低熱膨張性を備えた
インバー系合金線材の製造方法であって、 ＦｅとＮｉを主要元素として含むインバー系合金を準備
し、 熱間加工と熱処理を組合せて施すことによって、前記合
金中の結晶粒界に存在する析出物の面積率を２％以下に
し、 その後に、冷間加工と熱処理を組合せて施すことによっ
て、前記線材の最終線径サイズ状態において前記合金中
の結晶粒界に存在する析出物の面積率を４％以下にする
ことを特徴とするインバー系合金線材の製造方法。 - 【請求項１２】 前記熱間加工と熱処理を組合せて施し
た後における前記析出物の面積率を１％以下にし、前記
最終線径サイズ状態における前記析出物の面積率を２％
以下にすることを特徴とする請求項１１に記載のインバ
ー系合金線材の製造方法。 - 【請求項１３】 高靱性と高強度と低熱膨張性を備えた
インバー系合金線材の製造方法であって、 ＦｅとＮｉを主要合金元素として含むインバー系合金を
準備し、 熱間加工と熱処理を組合せて施すことによって、前記合
金をロッド形状に加工するとともに前記ロッドの長手方
向における平均結晶粒径を５〜４０μｍの範囲内にし、 その後に冷間加工と熱処理を組合せて施すことによっ
て、最終線径サイズ状態で前記線材の横断方向における
平均結晶粒径を１〜５μｍの範囲内にすることを特徴と
するインバー系合金線材の製造方法。 - 【請求項１４】 前記熱間加工と熱処理を組合せて施す
ことによって前記合金をロッド形状に加工するとともに
前記ロッドの長手方向における平均結晶粒径を５〜４０
μｍの範囲内にし、その後の前記熱加工と熱処理を組合
せて施すことによって前記最終線径サイズ状態で前記線
材の横断方向における平均結晶粒径を１〜５μｍの範囲
内にすることを特徴とする請求項１１または１２に記載
のインバー系合金線材の製造方法。 - 【請求項１５】 前記合金は前記熱間加工後に７０％以
下の加工度で最初の冷間加工が施され、その後に６００
〜７００℃の範囲内の温度で少なくとも１回熱処理され
ることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれかの
項に記載されたインバー系合金線材の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00823695A JP3447830B2 (ja) | 1995-01-23 | 1995-01-23 | インバー系合金線材とその製造方法 |
| TW084112829A TW344075B (en) | 1995-01-23 | 1995-12-01 | Invar alloy wire and method for making the same |
| EP96100655A EP0723025B1 (en) | 1995-01-23 | 1996-01-17 | Invar type alloy wire and manufacturing method thereof |
| DE69615874T DE69615874T2 (de) | 1995-01-23 | 1996-01-17 | Invarlegierungsdraht und Herstellungsverfahren |
| KR1019960001246A KR100204443B1 (ko) | 1995-01-23 | 1996-01-22 | 인바계 합금선과 이의 제조방법 |
| US09/033,334 US6165627A (en) | 1995-01-23 | 1998-03-02 | Iron alloy wire and manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00823695A JP3447830B2 (ja) | 1995-01-23 | 1995-01-23 | インバー系合金線材とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08199308A true JPH08199308A (ja) | 1996-08-06 |
| JP3447830B2 JP3447830B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=11687523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00823695A Expired - Lifetime JP3447830B2 (ja) | 1995-01-23 | 1995-01-23 | インバー系合金線材とその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0723025B1 (ja) |
| JP (1) | JP3447830B2 (ja) |
| KR (1) | KR100204443B1 (ja) |
| DE (1) | DE69615874T2 (ja) |
| TW (1) | TW344075B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003082439A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-19 | Daido Steel Co Ltd | 強度，捻回特性に優れたインバー合金線及びその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW389794B (en) * | 1995-01-23 | 2000-05-11 | Daido Steel Co Ltd | High strength, low thermal expansion alloy wire and method of making the wire |
| DE19944578C2 (de) * | 1999-09-17 | 2001-08-23 | Krupp Vdm Gmbh | Verwendung einer wärmeausdehnungsarmen Eisen-Nickel-Legierung mit besonderen mechanischsen Eigenschaften |
| FR2855185B1 (fr) * | 2003-05-21 | 2006-08-11 | Usinor | Fil metallique en alliage fe-ni ayant une grande resistance mecanique et un faible coefficient de dilatation thermique, pour cables haute tension, et procede de fabrication |
| RU2468108C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2012-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (г. Москва) ФГУП ЦНИИчермет им. И.П. Бардина | Коррозионностойкий высокопрочный инварный сплав |
| CN113718182B (zh) * | 2021-08-30 | 2022-06-17 | 无锡华能电缆有限公司 | 锌铝镀层殷钢单线及其制备方法 |
| CN114086086B (zh) * | 2021-11-05 | 2022-07-15 | 河钢股份有限公司 | 纳米相碳氮复合颗粒增强型因瓦合金线材及其制备方法 |
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