JPS5928561A - 体積電気抵抗率の高い非磁性鋼 - Google Patents

体積電気抵抗率の高い非磁性鋼

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JPS5928561A
JPS5928561A JP13847582A JP13847582A JPS5928561A JP S5928561 A JPS5928561 A JP S5928561A JP 13847582 A JP13847582 A JP 13847582A JP 13847582 A JP13847582 A JP 13847582A JP S5928561 A JPS5928561 A JP S5928561A
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JP
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magnetic steel
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JP13847582A
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English (en)
Inventor
Yasutaka Okada
康孝 岡田
Kunihiko Yoshikawa
吉川 州彦
「さわら」木 義淳
Yoshiatsu Sawaraki
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、磁気浮上高速鉄道、核融合実験装置、ある
いは掃海艇などの構造用材料や機械部品として好適な、
体積電気抵抗率の高い非磁性鋼に関するものである。
一般に、磁気浮上高速鉄道、核融合実験装置。
掃海艇などの構造用材料や機械部品には、磁場の影響を
受けない非磁性材料を使用する必要があり、非磁性鋼が
これらの素材に供されていた。
従来、非磁性鋼としては、ステンレス系非磁性鋼(SU
S304.5US316など)と高市非磁性鋼(0,4
0−18Mn−5Cr、 0.60−14Mn−2Cr
−2Ni 、 0.9 C−14Mn系など)とが知ら
れている。そして、前者は耐食性に優れている反面、高
価でしかも降伏応力が低く、特に5US304鋼では溶
接や冷間加工によって比透磁率(以下、単に透磁率とい
う)が上昇するという性質を有しておシ、後者は価格が
低廉で、溶接や冷開加工を受けても透磁率が低く安定し
ているうえ。
降伏応力が比較的高くて機械構蚕用に適しているという
反面、切削性(特に穿孔性)や熱間加工性に劣るという
性質を有していることから、それぞれの特性に応じた用
途に使い分けがなされていた。
しかしながら5両者とも体積電気抵抗率(以下。
単に電気抵抗率という)がせいぜい60〜75μΩcI
n(ステンレス系非磁性鋼では70〜75μΩ儂、高地
非磁性鋼では60〜75μΩarL)であシ、非磁性鋼
とは言え、特に磁場の高い磁気浮上高速鉄道や核融合実
験装置などに使用すると渦電流が生じ、渦電流損発熱な
ど種々の障害を生ずるという問題点を有していた。
そして、渦電流は、材料の透磁率を低くする程、また電
気抵抗率を高くする程少く抑えることができるとの事実
をふまえた検討から、従来の非磁性鋼のように透磁率が
1602以下程度の材料であっても電気抵抗率が85μ
Ωα以上、望ましくは90μΩ儒以上であれば前記障害
を大幅に低下でき、実用上はとんど差支えが無くなると
いう認識が一般に得られておシ、従って、そのような高
電気抵抗率を有する非磁性鋼の開発が切望されているの
が現状であった。
本発明者等は、上述のような観点から、価格が低廉で、
透磁率が安定しており、しかも降伏応力が比較的高くて
構造用材料や機械部品として優れている高Mn系の非磁
性鋼に着目し、透磁率: 1.02以下程度を確保しな
がらその電気抵抗率を所望値(85μΩcIn)以上に
高めるとともに、切削性、熱間加工性及び耐食性をも改
善して、磁気浮上高速鉄道や核融合実験装置などの構造
用材料・機械部品として好適な新しい非磁性鋼を生み出
すべく研究を行なった結果、以下(a)〜(f)に示す
如き知見を得たのである。即ち、 (a)  高地非磁性鋼にSt及びMの1種又は2種を
多量に含有させて、式、 21.8 X (チC) + 8.7 X ([%Si
]十〔チArt))+ 0.9 X Cチ胤〕 ≧ 4
0、を満足させると、電気抵抗率二85μΩα以上を確
保できること(以下、チは重量%とする)。
(b)  高地非磁性鋼において、式。
15×〔チC)+0.9XC%凪〕十〔チNi 〕十〔
%Cu)  ≧ 20゜ を満足させることによシ、透磁率: 1.02以下を確
保できること。
fc)  高地非磁性鋼にSi及びMの1種又は2種を
多量に含有させると、腐食減量が格段に少くなって、耐
食性(特に耐候性)が改善されること、(d)  高1
白非磁性鋼にSi及びMの1種又は2種を多量に含有さ
せると切削性や熱間加工性が低下するようになるが、C
を低くし、P及びSの不純物をも所定量に抑えるととK
よってこれらの劣化を防止できること。
(e)  低C化による強度の低下は、Mnの増量やC
rの添加で、場合によってはVやN、あるいはNiや白
の添加によって補うことができるが、特にMnの増大は
熱膨張係数の低下に、 Crの添加はなお一層の耐食性
の向上につながり、この種付和に好“ましい特性を付与
できること、 (f)  Mii’、 Ca、REM及びYなどの切削
性向上元素を添加すると、切削性がよシ向上するととも
に熱間加工性が改善されること。
この発明は上記知見に基づいてなされたものであって。
非磁性鋼を%C: 0.45%以下、Si: 7.0%
以下、 Mn : 16.0〜40.0%、P : 0
.040 %以下、S : 0.015 %以下、Cr
’: 1.0〜15.0 %bAn :10、Oq6以
下を含有するか、あるいはさらに、■:  0.0 5
 − 1 ・0 0  %  、  N  二 0.0
5 〜0.25%  % MF: 0.001〜0.0
30%、Ca: 0.001〜0.030%、 REM
 : (LO01〜0.050%、Y:0.OO1〜0
.050%、及びNiとCuの1種以上を金言1:0.
5〜3.0%、のうちの1種又は2種以上を含有すると
ともに1式。
15 x (%C) + 0.9 x (%Mn) 十
C%Ni〕+〔q6Cu〕  ≧  20、 及び、 21.8 x (%C) +8.7 x ((%Si 
]+l:%M〕)十0.9 X C%胤〕≧40、 を満足し、Fe及びその他の不可避不純物:残少。
より成る成分組成で構成し、室温での電気抵抗率を十分
に向上させたことに特徴を有するものである。
つぎK、この発明の非磁性鋼において、各成分元素の含
有量を上記のように限定した理由を説明する。
■ C C成分は、オーステナイト安定化や5機械構造用鋼とし
ての0.2 %耐力の確保や電気抵抗率の上昇に有効な
元素であるが、第1図に示すように。
切削性はCiの増加とともに急檄に劣化するので。
この種材料として許容し得る切削特性が確保できるよう
にC含有量を0.45%以下と定めた。第1図は、穿孔
性に及ばすC含有量の影響を示す線図であシ%C含有量
が0.45%を越えると実用上不都合な程度に切削性能
が劣化することがわかる。
なお、C含有量の下限値は、前記2つの式から導き出さ
れるイ直となる。
■ Si 、及びA9゜ Si及びM成分は脱酸剤として有効に作用するものであ
り、やt来はこの方面における効果のみが知られていだ
が、その他に電気抵1[率を著しく増大する作用を有す
ることが新たに判明した。第2図は、電気抵抗率に及は
すSiとAgの含有f![の影響を示す線図であるが、
SiとMは電気抵抗率増加作用において等価な成分であ
り、各々1%の添加毎に約9μΩαの電気抵抗率上昇を
示すことがわかる。
しかしながら、 Si含有量が7.Oq6を越えたり、
AI。
含有量が10.0%を越える場合には、切削性や熱間加
工性が悪化し、透磁率が増大するとともに。
炭化物析出による延性・靭性の低下がみられるようKな
ることから、Si含有量を7.0%以下5M含有量を1
0.0 fi以下とそれぞれ定めた。なお%Si及びM
含有量の下限値は、電気抵抗率を85μΩ信以上とする
だめの前記式、 21.8 X C%C:] +8.7 X ([:%S
i)+(チAe))十0.98 (%庵〕≧40、 によって定まる。
■ P、及びS P及び8分は、いずれも熱間加工性を劣化させる元素で
あ)、特にこの発明の非磁性鋼ではSi及びMが多量に
添加されて熱間加工性が極端に劣化するので、これを実
用の範囲にまで補う必要上。
P含有量を0.040%以下、S含有量を0.015チ
以下とそれぞれ定めた。
■ 1晶 IV1n成分には、オーステナイトを安価に安定化した
シ、電気抵抗を上昇させたシ、あるいは熱膨張係数を低
くする作用があるが、その含有量が16.0−未満では
前記作用に所望の効果が得られないうえ、透磁率も高く
なる。一方、その含有量が40.0チを越えても前記作
用にそれ以上の向上効果が認められないので、胤含有址
を16.0〜40.0 %と定めた。
■  Cr Cr成分には、鋼の0.2チ耐力を向上するとともに、
耐食性を改善する作用があるが、その含有量が1.0%
未満では前記作用に所望の効果がイ↓Jられす、一方1
5.0チを越えると、第3図に示されるようにその効果
が飽和しでしまい、しかもフェライトの発生によって透
磁率も上ゲjする。このようなわけで、Cr含有R(を
1.0〜15.0 %と定めた。
第3図は、火気曝露腐食試験(工業地帯、1年経過)に
おけるCr含有量と腐食減量との関係を示す線図である
。なお、 Cr含有量が1580%までの範囲では%電
気抵抗値に変化のないことも確d召された。
■ V、及びN ■及びN成分は、鋼のo、2%hj力を上昇せしめて機
械構造用材料としての強度を確保する均等な作用を有す
るので、特に強度の向上が要求される場合に必要に応じ
て添加されるものであるが、その含有量が各々0.05
4未満では前記作用に所望の効果を得ることができず、
一方V含有量が1.O0チを、N含有量が0.25%を
それぞれ越えると延性、靭性、切削性及び熱間加工性が
低下するようになることから、その含有量を、■が0.
05〜1.00チ、Nが0.05〜0.25チとそれぞ
れ定めた。また、N成分にもC成分と同様に電気抵抗の
上昇効果が認められるが、o、25tsv下の範囲では
その効果は小さいものである。
なお、M、o’PWにも、■やNと同様の作用効果を認
めることができるうえ、耐食性向上にも有効なものであ
り、電気抵抗率も若干上昇させることから、各々2.0
%以下及び4.0%以下の範囲で添加しても差支えない
(ii)  Mt T ea + RE M 、及びY
これらの元素は、鋼の切削性や熱間加工性を改善する均
等な作用を有するものであシ、特に切削性や熱間加工性
の改善が要求される場合に必要に応じて添加されるもの
であるが、その含有量が各々0.001チ未満では前記
作用に所望の効果を得ることができず、一方1MWやC
aがそれぞれ0.030チを越える場合、あるいはRE
MやYがそれぞれ0.050チを越える場合にはそれら
の効果が消滅してしまい、返って切削性や熱間加工性を
劣化させるようになることから、 MWの含有量を0.
001〜0.030%、Caミノ有量を0.001−0
.030%、REMI7)含有量を0.001〜0.0
50%、Yの含有量を0−001〜0.050%とそれ
ぞれ限定した。なお、REM(希土類元素)はいずれを
用いても均等な作用を有するものであるが、経済性の面
からもミツシュメタルとして添加するのが望ましい。
■ Ni 、及びCu Ni及びCu成分はともにオーステナイトを安定化する
作用を有しているので、オーステナイトをよシ安定化す
ることが要求される場合に必要に応じて添加される元素
であるが、その含有量が両者の和で0.54未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方30%を越えて含
有せしめると鋼のコスト上昇を招くうえ、耐応力腐食割
れ性が劣化するようになることから、その含有量を両者
の和で0.5〜3.0と定めた。
■ 15×〔%C) +〇、9 x[%Mn〕+[:%
Ni〕十〔%Cu〕  ≧ 20 第4図は、C、Mn 、 Ni及びCu含有量と透磁率
の関係を示す図表であるが、第4図からも明らかなよう
に、式、 15X(%CE+〇、9x(%IvIn:]十(%Ni
)+[%Cu]は透磁率と一定の対応関係にあり、透磁
率を1.02以下にするためKは上記式の値を20以上
とする必要があるのである。
なお、冷間加工などにより透磁率を高くさせないために
は、25以上の値であることが好ましい。
■  2 1.8  x  〔%C)+ 8.7  X
  ([チSi )+[’1bNl ))+ 0.9 
x (創面〕 ≧ 40 第5図は、電気抵抗率に及はすC,Si、Mn及びM含
有量の影響を示すものであるが、第5図からも明らかな
ように、式、 21.8 X (%CE+8.7X([、%Si:l+
(%u))+o、9x(%M口と電気抵抗率は直線関係
にあシ、電気抵抗率が85μΩに以上になるためには上
記式の値を40以上とする必要がある。
この発明の非磁性鋼の組成は上述の通りであるが、該非
磁性鋼の製造にあたっては従来知られているいずれの方
法をも採用することができることはいうまでもない。
ついで、この発明を実施例により比較例と対比しながら
説明する。
実施例 まず、第1表に示される如き成分組成の鋼を溶製し、熱
間圧延によって板材を製造した。なお、その際に、本発
明鋼1及び14、並びに従来鋼24及び26については
、 50トン電気炉溶製→AOD処理→・インゴット鋳造→
分塊→熱間圧延、 の工程によって22WTR厚の板材とし、さらに、10
50℃の温度に30分間保持後水冷するという固溶化処
理を施したが、その他のものについては、 2トン電気炉溶製→インゴット諦造→鍛造→熱間圧延、 の工程によって15fi厚の板材とした後、1050℃
の温度に30分間保持してから水冷するという固溶化処
理を施した。但し、本発明鋼13は、圧延のまま自然放
冷したものである。
ついで、得られた各鋼板の機械的性質、透磁率、及び室
温での電気抵抗率を測定し、その結果を第2表に示した
第2表に示される結果からも、本発明@41〜23はい
ずれも電気抵抗率=85μΩ工以上、透磁率: 1.0
2以下を示すものであり、しかも機械的性質に優れたも
のであることが明らかであるが、従来鋼24〜29はい
ずれも電気抵抗率が低く、透磁率も高い値を示した。さ
らに、Cの高い従来鋼24にあっては、SLの増加もあ
って、炭化物が析出しゃすくなシ、強度は上昇するが延
性、靭性が大幅に低下することがわかる。また、従来鋼
25及び26のように、AM、Si量が多過ぎると割れ
が発生して分塊圧延不能となることも確認された。
これとは別に、本発明@1〜2′3に対して、シ7グk
Uベア1”試験(50℃、C1−: 500PPMの水
溶液中)を1ケ月実施したが、いずれも応力腐食割れの
発生をみなかった。さらに、本発明鋼1について熱膨張
係数(室温〜100℃)を測定したところ、11.6X
10 7℃という一般構造用鋼に近い値を示した。
上述のように、この発明によれば、透出率が1.02以
下と低いうえに、電気抵抗率が85μΩσ以上と高く、
切削性、熱間加工性、機械的性質、あるいは耐食性に優
れ、かつ価格の低床な非磁性鋼が得られ、磁気浮上高速
鉄道、核融合実験装置、さら罠は掃海艇などの構造材・
機械部品などの性能をより一層向上できるなど、工業上
有用な効果がもたらされるのである。
【図面の簡単な説明】 第1図は鍋の穿孔性に及はすC含有量(i二の影響を示
す線図、第2図は電気抵′抗率に及はすSiとMの含有
量の影響を示す線図、第3図は大気曝気試験におけるC
r含有批と腐食減量との関係を示す線区、第4図はC,
+シin、Ni及びCu含有量と透磁率の関係を示す図
表、第5図は電気抵抗に及はすC,Si。 胤及びM含有量の影響を示す線図である。 出願人 住友金属工業株式会社 代理人  富 1)和 夫(はが1名)年1図 %C 第2図 %Si十Aη %Cr 条4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  C: 0.45−以下。 Siニア、09!1以下、 Mn: 16.0〜40.0%、 P : 0.040%以下、 S : 0.015%以下、 Cr: 1.0〜15.0 % 。 A1: 10.0−以下、 を含有するとともに1式。 15×〔%C) x O,9x (%Mn:l +C%
    Ni ]十〔チCu)≧20゜ 及び、 21.8 X I:チC)+8.7X([:%St]+
    I:%M〕)+ 0.9 x C%Mn )≧40゜を
    満足し、 Fe及びその他の不可避不純物:残シ、(以上重量%)
    よシ成る仁とを特徴とする。室温で体積電気抵抗率の高
    い非磁性鋼。 (2)  C: 0.45チ以下、 Siニア、Oチ以下、 Mn: 16.0〜40.0%、 P : 0.040%以下、 s : o、o i sチ以下、 Cr: 1.0〜15.0%。 At : 10.0%以下、 を含有するとともに、 V : 0.05〜1.00%、 N : 0.05〜0.25%。 01種以上を含及し、かつ5式。 15X[%C] 十〇、’l x (56Mn )+ 
    [: fNi:]+〔%Cu)  ≧20、 及び、 21.8 X [%c ) + 8.7 X (1:%
    SD + C%ARE)+ 0.9 X C%胤〕 ≧
    40% を満足し、 Fe及びその他の不可避不純物:残シ、(以上重量%)
    よシ成ることを特徴とする、室温で体積電気抵抗率の高
    い非磁性鋼。 (31C: 0.45%以下、 Siニア、0%以下、 Mn: 16.0〜40.Ofy、 P : 0.040 ’16以下、 S : 0.015%以下、 Cr: 1.0〜15.0チ、 M : 10.0%以下、 を含有するとともに、 MP: 0.001〜0.030%、 Ca: 0.001〜0−030 % bREM : 
    0.001〜0.050チ、y : o、o o i〜
    0.050チ、の1種以上を含有し、かつ1式、 15×[%C]7)−0,9X (チ胤〕+〔チNi 
    )十〔チCu)≧20、 及び。 21.8 x[%C:] +8.7 x (1:%Si
     :)+(%u)+ 0.9 X C%Mn:]  ≧
    40゜を満足し、 Fe及びその他の不可避不純物:残り、(以上重量%)
    よシ成ることを特徴とする。室温で体積電気抵抗率の高
    い非磁性鋼。 (4)  C: 0.45チ以下、 St: 7.0%以下、 Mn: 16.0〜’40.0%、 P : 0.015%以下。 S : 0.015チ以下、 Cr: 1.0〜15.0%。 M : 10.0%以下。 を含有するとともに、 Ni及びCuの1種以上を合計で: 0.5〜3.0チ。 含有し、かつ、式、 15)r:%C]+o、9x(%?vIn) + (%
     Ni )十〔チCu)  ≧20゜ 及び。 21.8 X (%C:l + 8.7 X (C%S
    i:]+[%Al〕)+ 0.9 X (%Mn ] 
      ≧40、を満足し、 Fe及びその他の不可避不純物:残シ、(以上重量%)
    よシ成ることを特徴とする、室温で体積電気抵抗率の高
    い非磁性鋼。 (5)  C: 0.45 %以下。 St: 7.0%以下。 Mn: 16.0〜40−0 % s P : 0.015%以下。 S : 0.015 %以下、 Cr: 1.0〜15.0 %、 u : 10.0%以下、 を含有するとともに。 v : o、o s〜1.00チ。 N : 0.05〜0.25チ。 の1種以上を含有し、さらに、 Mグ: o、o o i〜0.030%、Ca: 0.
    001〜0.030 %、REM : 0.001〜0
    .050%。 Y :  0.00 1〜0.0 5 0 %、の1種
    以上をも含有し、かつ、式、 15X[%C)+0.9X〔チ励〕+[チNi ]+(
    %Cu)  ≧20、 及び、 21.8 X [チCl +8.7 X ((チSi〕
    →−〔チM〕)十〇、9 X (%励〕 ≧40、 を満足し、 Fe及びその他の不可避不純物:残り、(以上型i’t
    %)よシ成ることを特徴とする、室温で体積電気抵抗率
    の高い非磁性鋼。 (6)  C: 0.45チ以下、 Si : 7.0%以下、 Mn : 16.0〜40.0%、 P : 0.015%以下、 S : 0.015%以下、 Cr: 1.0〜15.0 %、 Al: i o、oチ以下、 を含有するとともに。 V : 0.05〜1.00%、 N :  0.05〜0.25チ。 の1種以上を含有し、さらに、 Ni及びCuの1種以上を合計で: 0.5〜3.0チ、 含有し、かつ、式、 15×〔%C) + 0.98 (%!血〕+〔%Ni
    〕十〔チCu)  ≧20、 及び、 21.8 x (チC) + 8.7 X (1:%S
    i)+C%A11)十〇、9 X (%地〕 ≧40゜ を満足し、 Fe及びその他の不可避不純物:残シ、(以上重量%)
    より成ることを特徴とする、室温で体積電気抵抗率の高
    い非磁性鋼。 (7)  C: 0.45%以下、 Siニア、0%以下、 Mn: 16.0〜40.0 %、 P : 0.015%以下。 S : 0.01596以下− Cr:  1.0〜1 5.0%、 A1.: i o、o%以下、 を含有するとともに、 MP: 0.001〜0.030%。 Ca: 0.001〜0.030 %、REM  二 
    0.0 0 1 〜0.0 5 0  % 、Y : 
    0.001〜0.050%、 の1種以上を含有し、さらに。 Ni及びCuの1種以上を合計で: 0.5〜3.0チ、 含有し、かつ、式。 15×〔%C)十〇、9x(チ凧]+(%Ni)+〔%
    Cu、1  ≧20゜ 及び、 21.8 X (%C) + 8.7 X (1m%S
    i)+[:チM〕)+ 0.9 X [%I白〕 ≧4
    0゜を満足し、 Fe及びその他の不可避不純物:残シ、(以上重量%)
    よシ成ることを特徴とする、室温で体積電気抵抗率の高
    い非磁性鋼。 (8)  C: 0.45チ以下。 St: 7.0チ以下、 Mn:  1 6.0〜40.0 %。 P : 0.015%以下、 S : 0.015チ以下。 Cr:  1.0〜1 5.0 %、 AM : 10.0%以下、 を含有するとともに。 V : 0.05〜1.00 To、 N : 0.05〜0.25チ、 の1種以上を含有し、かつ、 MW: 0.001〜0.030 %%Ca二 0.0
     0 1 〜0.0 3 0  % 、REM : 0
    .001.0.050%。 Y : 0.001〜0.050チ、 の1種以上をも含有し、さらに、 Ni及びCuの1種以上を合計で: 0.5〜3.0%、 含有すると同時に1式、 15×〔%C) + 0.9 x (%Mn〕+C%N
    i )+〔チCu)  ≧20、 及び、 21.8 X (%C〕+8.7 X (C%Si ]
     +C%M〕)+ 0,9 X [%ffi白〕 ≧4
    0、を満足し。 Fe及びその他の不可避不純物:残シ、(以上重量%)
    よシ成ることを特徴とする、室温で体積電気抵抗率の高
    い非磁性鋼。
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