JPH10508658A - 非磁性ステンレス鋼の用途 - Google Patents

非磁性ステンレス鋼の用途

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JPH10508658A JP8515240A JP51524096A JPH10508658A JP H10508658 A JPH10508658 A JP H10508658A JP 8515240 A JP8515240 A JP 8515240A JP 51524096 A JP51524096 A JP 51524096A JP H10508658 A JPH10508658 A JP H10508658A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、超伝導磁性構成部材の製造材料としてステンレス鋼合金の用途を提供する。この合金は重量％で０．０５〜０．２５％Ｃ、０．１〜１．５％Ｓｉ、３．５〜７．５％Ｍｎ、１７〜２１％Ｃｒ、６〜１０％Ｎｉ、０．１０〜０．５０％Ｎ、残部としてＦｅ及び不可避的不純物を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】 非磁性ステンレス鋼の用途 本発明は、特に加速器装置に使用するマグネットカラーのような超伝導磁石構 成部材を製造用の非磁性高強度ステンレス鋼の用途に関する。 種々の先端物理実験室における急速な研究進歩は、従来は想起されなかった又 は容易に実現不能であった複数の特性を兼ね備えたより複雑な材料についての必 要性が増している。そのような材料として、例えば高い機械的強度であって非磁 性的な性質を有し、低温度で磁気的不活性が必要となるような応用分野において 使用されるような材料である。 高強度鋼のなかには、非安定オーステナイトバネ鋼と呼ばれ、１７Ｃｒ、７Ｎ ｉ、０．８Ｓｉ、１．２Ｍｎ、０．１Ｃ及び０．０３Ｎの典型的な公称分析値を 有するＳＳ２３３１は、高強度と良好な腐食性質との組合せのために特別な存在 である。 現在系統的に発展した研究を基に、慎重に選んだ組成により非磁性組織を喪失 しない間に、冷間加工によって特別な変形加工硬化を達成することが可能である ことが分かった。さらに、磁気的性質に影響を及ぼすことなく、低透磁率と良好 な熱収縮性とを組み合わせて持たせた合金に析出硬化を付与でき、非常に低温度 で非常に高強度を達成できることが分かった。 最も包括的な観点から見た本発明の合金の最適組成（重量％で）を次に示す。 即ち、 Ｃ： ０．０５〜０．２５ Ｓｉ： ０．１〜１．５ Ｍｎ： ３．５〜７．５ Ｃｒ： １７〜２１ Ｎｉ： ６〜１０ Ｎ： ０．１０〜０．５０ 残部： Ｆｅ及び不可避的不純物 Ｃｒ含有量は良好な耐食性を達成するために多くする必要がある。この合金は 焼鈍して窒素含有高クロムを析出させることが可能である利点がある。オーステ ナイト相の非安定化と耐食性の減少とを備え持つＣｒ含有量を極端に局部的に減 少させる傾向を抑えるために、Ｃｒ含有量は１６％を越える必要がある。Ｃｒは フェライト安定化元素であるので、あまり高いＣｒ含有量は強磁性フェライトの 存在をもたらす。したがって、Ｃｒ含有量は、２１％未満、好ましくは１９％未 満にする必要がある。 Ｎｉは特に有効なオーステナイト安定化元素である。Ｎｉは、マルテンサイト へと変態に対してオーステナイト安定性を増加する。十分安定な非磁性組織を達 成するために、Ｎｉ含有量は６％を越え、好ましくは７％を越える必要がある。 冷間加工後に高強度を達成するために、Ｎｉ含有量は１０％を越えてはならない 。 オーステナイト安定効果に比較してＭｎは、液相及び固相の双方において、窒 素の溶解性を与える重要な能力を備える。したがって、Ｍｎは３．５％を越える 必要がある。しかしながら、高Ｍｎ量は塩化物を含む環境において耐食性を減少 させる、したがって、７．５％を越えてはならない。 この合金の種々の成分量は、ニッケル等量がＮｉ等量＝Ｎｉ＋３０Ｃ＋０．５ Ｍｎ＋２５Ｎとして計算され、クロム等量がＣｒ等量＝Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５Ｓｉ で計算され、そして両方の量が、１６〜２２、好ましくは１８〜２０の範囲の値 に達するように選ぶ必要が ある。 次に本発明を得られた研究成果によって説明する。この説明により、機械的性 質及び磁気的性質のより詳細な内容が理解されよう。 実施例 試験材料の製造のため、高周波誘導炉における溶解と約１６００℃でのインゴ ットへの鋳造とが行われる。これらのインゴットは約１２００℃に加熱し、この 材料を鍛造して棒材(bars)に熱間加工した。この材料はその後ストリップに熱間 圧延され、その後急冷焼なまし(quench annealing)そして酸洗いをした。急冷焼 なましは約１０８０℃で行い且つ急冷は水中で行われた。 急冷焼なまし後に得られたストリップは、種々の圧下量で冷間圧延され、その 後種々の試験用の試験試料が採取された。磁気的性質に関する温度変化と起こり うる影響(impact)とを避けるために、試料は各冷間圧延工程後、室温まで冷却さ れた。 上記の全ての合金に対して、P,S ＜0.030 重量％ 冷間加工量の度合いとしての一軸引張り試験を行ったときの合金 の強度を表２に示す。ここで、ＲP０．０５及びＲP０．２は、０．０５％残留伸 び及び０．２％残留伸びを付与した荷重に相当し、Ｒmは荷重−伸び図における 最大荷重値に相当し、Ａ１０は極限伸びに相当する。 表２は、本発明の合金に関して、非常に高い強度水準が冷間加工により得られ ることが可能であることを示す。ＡＩＳＩ３０５は、むしろ高ニッケル含有量と の組み合わせるよりも、すなわち窒素と 炭素である溶解合金元素の低含有量によって実質的に遅い加工硬化を示すことが 分かった。 本発明にしたがう材料としては、高強度であることに加え可能なかぎりにおい て１に近い低い透磁率を有する必要がある。 表３は、７５％冷間圧下及び４５０℃／２ｈの焼鈍後の種々の合金に対する磁 界の強さに依存する透磁率を示す。 表３は、本発明に関して冷間加工と析出硬化によって、透磁率＜１．０５の非 常に低い値を組み合わせ、１７００または１８００Ｍ Ｐａさえもを越える高強度を達成することが可能であることを示している。本発 明の範囲から外れた組成の比較合金と、ＡＩＳＩ３０４と、ＡＩＳＩ３０５とは 、オーステナイトにおいても不安定すぎることが分かり、且つ、不十分な加工硬 化量であることが分かる。 表４の結果から分かるように、本発明の合金に関しては、冷間加工と析出硬化 によって、透磁率＜１．０５の非常に低い値を組み合わせ、１７００を越える高 強度を達成することが不可能である。比較鋼ＡＩＳＩ３０４及びＡＩＳＩ３０５ はオーステナイトにおいて不安定すぎることが分かり、合金８６６及びＡＩＳＩ ３０４は高強度で磁性を持つことが分かり、または、不十分な加工硬化量である ことが分かる。 低い値の透磁率を有するこのような材料についての別の結果によれば、その材 料は低温度で望ましい程度の熱収縮値を有することが分かった。測定結果によれ ば、７７Ｋ〜３００Ｋの温度範囲に対する全熱収縮量は、約０．２５％であるこ とが分かった。 さらに、焼きなまし、または僅かに冷間圧延した条件（引張り強度〜１０００ Ｎ／ｍｍ2）の材料に対して、相対的透磁率係数は、４．２Ｋ以下の温度または １．８Ｋでさえも１．００５以下の値が測定された。 測定は、重量％で次の分析値を有する材料に関して行った。 残部はＦｅと不可避的不純物である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １．高強度を有する非磁性ステンレス鋼合金の用途であって、 Ｃ： ０．０５〜０．２５ Ｓｉ： ０．１〜１．５ Ｍｎ： ３．５〜７．５ Ｃｒ： １７〜２１ Ｎｉ： ６〜１０ Ｎ： ０．１０〜０．５０、及び 残部： Ｆｅ及び不可避的不純物を重量％で実質的に含有し、 超伝導磁石構成部材の製造材料として低温度で低透磁率及び良好な熱収縮値に 関する要求を満足する高強度を有する非磁性ステンレス鋼合金の用途。 ２．前記合金が、１７〜１９％のＣｒ及び７〜１０％のＮｉを含有することを 特徴とする請求項１記載の非磁性ステンレス鋼合金の用途。 ３．合金化元素の含有量が次の条件式、 Ｃｒ等量＝Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．１５Ｓｉ＝１６〜２２ Ｎｉ等量＝Ｎｉ＋３０Ｃ＋０．５Ｍｎ＋２５Ｎ＝１６〜２２ を満足して調整されることを特徴とする請求項１または２記載の非磁性ステンレ ス鋼合金の用途。 ４．合金化元素の含有量が次の条件式、 Ｃｒ等量＝Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５Ｓｉ＋０．５Ｎｂ＝１８〜２０ Ｎｉ等量＝Ｎｉ＋３０Ｃ＋０．５Ｍｎ＋２５Ｎ＝１８〜２０ を満足して調整されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非 磁性ステンレス鋼合金の用途。
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