JPS62170457A

JPS62170457A - 鉄基形状記憶合金

Info

Publication number: JPS62170457A
Application number: JP1098986A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Matsuda; 松田　昭一; Hiroaki Otsuka; 広明大塚; Masahito Murakami; 雅人村上
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-01-23
Filing date: 1986-01-23
Publication date: 1987-07-27

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、室温付近で塑性変形を与えた後、Ａｓ点以上
に加熱したときに形状記憶効果をもつ鉄基形状記憶合金
に関するものである。

〔従来の技術〕

形状記憶現象をもつ合金は、Ｎｉ−Ｔｉ合金をはじめ銅
基合金、鉄基合金など数多く知られている（例えば「金
属Ｊ　１９Ｂ３年３月号３８真）。本出願人は鉄基合金
について研究を進めＦｅ−Ｍｎ−５ｉ系合金が優れた形
状記憶効果を・示すことを見出し特願昭５９−１８７４
０３　、特願昭６０−４０５６１号として特許出願した
。

このＰｅ−Ｍｎ−３ｉ系合金はＳｉの増加とともに形状
記憶効果は向上し非常に有効であるが、ときとしては熱
間加工性、低温靭性などの低下や、繰返し疲労による破
壊や形状記憶効果の減少などを生じる場合があることが
判った。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記のような問題を生じる惧をなくし、優れ
た形状記憶特性と加工性、破壊特性を兼備した鉄基形状
記憶合金を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは前記の問題点を解決するために、先ずＦｅ
−Ｍｎ−５ｉ系形状記憶合金においてＳｉが如何なるメ
カニズムにより形状記憶効果を向上させているかについ
て検討した。すなわち本発明者らはＦｅ−３０％Ｍｎ系
を基本とし、これにＳｉを添加した場合の変態点と磁気
変態点について詳細に検討した。

その結果Ｓｉを添加すると磁気変態点（以下ネール点と
いう。）が著しく低下するが、γ−εマルテンサイト変
態点はほとんど変化せず、室温付近であることを見出し
た。これは形状記憶効果、特に室温加工、加熱による形
状回復を促進するためには（１）　　ネール点を下げ、かつ（２）Ｔ−εマルテンサイト変態点をあまり変化させな
い元素の添加が有効であることを示すものである。

このような知見に基づき、本発明者らは、Ｆｅ　−３０
％ＭｎにＣｏ＋Ｃｒ＋Ｓｉ＋八ｅ　、Ｇｅ、Ｇへ、Ｎｂ
、Ｖ＋Ｔｉ、Ｃｕ＋Ｎｉ、Ｍｏ＋Ｌａ、　Ｃｅ、　Ｎｄ
、　Ｓｍ、　Ｙ、　Ｃ，Ｂ、　Ｉｆ　、　Ｂｅ等の元素
を単独添加し、これらの元素がネール点、γ−εマルテ
ンサイト変態点に及ぼす影響について検討した。その結
果添加したいずれの元素によっても程度の差はあるがネ
ール点が低下すること、一方γ−εマルテンサイト変態
点はＣｏ、Ｃｒ、Ｓｉ以外の元素により低下するが、Ｃ
ｏ、ＣｒはＳｉと類似し、あまり大きな影響を与えない
、等の知見を得た。またこれらの元素は熱間加工性、低
温靭性、繰返し疲労特性においてもＳｔ以上あるいは同
等の効果をもっことが明らかとなった。

本発明はこのような知見に基づくもので、重量％でＭｎ
１５〜４０％と、ＣｏおよびＣｒの１種または２種を基
本成分とし、残部が実質的にＦｅよりなる合金あるいは
さらにこれに１５％以下のＳｉ、Ａｊ２゜Ｇｅ、Ｇａ、
Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏの１種または２種以
上、２％以下のｌａ、　Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、　Ｙの１種
または２種以上、１％以下のＣ，Ｂ，Ｈｆ，Ｂｅの１種
または２種以上のいずれかを選択的に含有する鉄基形状
記憶合金に関するものである。

以下本発明における合金元素の含有量の限定理由につい
て説明する。

Ｍｎは、Ｔ−εマルテンサイト変態を促進する極めで有
効な元素である。しかし、１５％未満の場合には、γ→
εマルテッサイト変態に加えてγ−α′マルテンサイト
変態が生じ形状記憶効果を損なうこと、また、４０％超
の場合には、ネール点　　　　゛が高くなりγ−εマル
テンサイト変態が生じ難くなるため、Ｍｎ含有量は１５
〜４０％とした。

Ｃｒは、Ｔ−εマルテンサイト変態を促進する他、耐食
性の向上にも役立つが、１％未満では、その効果が少な
いこと、また、２０％超ではＴ→εマルテンサイト変態
点が下りすぎるため１〜２０％とした。

Ｃｏは、Ｃｒと同様にγ−εマルテンサイト変態を促進
するが、１％未満ではその効果が少ないこと、また、２
０％超ではネール点が下りすぎるため１〜２０％とした
。

Ｓｉは、ネール点を下げγ−εマルテンサイト変態を促
進するが、１０％超になるとＦｅと金属間化合物を作り
、熱間加工性、延性などが低下するので１０％以下とし
た。

Ａｊ２は、ネール点を下げγ−εマルテンサイト変態を
促進するが、１５％超になるとγ−εマルテンサイト変
態点が低下するので、１５％以下とした。

Ｇｅは、ＡＡと同様の効果があり、ネール点を下げｒ−
εマルテンサイト変態を促進するが、１５％超になると
γ−εマルテンサイト変態点が低下するので、１５％以
下とした。

Ｇａ、はＡ＃、Ｇｅと同様の効果があり、ネール点を下
げγ−εマルテンサイト変態を促進するが、１０％超に
なるとγ→εマルテンサイト変態点が低下するので、１
０％以下とした。

Ｎｂは、Ａ　Ｉ　＋　Ｇｅ＋　Ｇａと同様、ネール点を
下げＴ−εマルテンサイト変態を促進する他、その強度
を上げ形状回復応力の増加にも有用であるが、１５％超
ではＴ→εマルテンサイト変態点の低下や熱間加工性や
成形性の減少などをきたすため１５％以下とした。

■は、Ｎｂと同様、ネール点の低下、形状回復応力の増
加をもたらすが、１５％超では、Ｆｅとの化合物の形成
により熱間加工性、成形性など損なうので、１５％以下
とした。

Ｔｉは、Ａ　ｌ　＋Ｇｅ＋Ｇａと同様、ネール点を下げ
γ→εマルテンサイト変態を促進するが、１５％超にな
ると熱間加工性、成形性およびｒ−εマルテンサイト変
態点の低下をもたらすので１５％以下とした。

Ｃｕは、ネール点を下げる他、耐食性の向上にも有効で
あるが、１５％超ではγ→εマルテンサイト変態点が低
下するので１５％以下とした。

Ｎｉは、ネール点を下げる他、靭性の向上に有効な元素
であるが、１５％超では熱間加工性が低下するので、１
５％以下とした。

Ｍｏは、Ｎｂ、Ｖと同様、ネール点の低下、形状回復応
力の増加をもたらすが、１５％超では、熱間加工性が低
下し、成形性などを損なうので１５％以′下とした。

Ｌａは、ネール点を下げる他、粒界強度の増加により熱
間加工性、成形性、疲労特性の向上などにを効であるが
、２％超では酸化物の形成により成形性、靭性の低下を
きたすため、２％以下とした。

Ｃｅは、Ｌａと同様ネール点を下げる他、粒界強度の向
上に有効であるが、２％超では酸化物の形成により成形
性、靭性の低下をきたすため、２％以下とした。

Ｎｄは、Ｃｅ、Ｌａと同様、ネール点を下げる他、粒界
強度の向上に有効であるが、２％超では酸化物の形成に
より成形性、靭性の低下をきたすため、２％以下とした
。

Ｓｍは、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄと同様、ネール点を下げる他
、粒界強度の向上に有効であるが、２％超では酸化物の
形成により成形性、靭性の低下をきたすため、２％以下
とした。

Ｙは、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｍと同様、ネール点を下げる他、
粒界強度の向上に有効であるが、２％超では酸化物の形
成により成形性、靭性の低下をきたすため、２％以下と
した。

Ｃは、強度増加に有効であるが、１％超では靭性低下を
きたすため１％以下とした。

Ｂは、粒界強度の増加に有効であるが、１％超では化合
物の形成により熱間加工性、成形性の低下をきたすため
１％以下とした。

１（ｆは、Ｂと同様粒界強度の増加に有効であるが、１
％超では化合物の形成により熱間加工性、成形性の低下
をきたすため１％以下とした。

Ｂｅは、Ｂ、ｌｌｆと同様、粒界強度の増加に有効であ
るが、１％超では化合物の形成により熱間加工性、成形
性の低下をきたすため１％以下とした。

〔実施例〕

次に本発明合金の実施例について説明する。

第１表に、真空溶解により溶製した合金の成分を示す。

鋳塊を１０５０〜１２５０°Ｃで１時間加熱後、５ｍ−
厚に熱間圧延し、５龍（幅）×１關（＊）　Ｘ　２５ｍ
ｍ　（長さ）の板材を切り出し、室温で２０°の曲げ変
形を加えＡｓ点以上に加熱した際の形状回復度から形状
記憶効果の度合を調べ、形状記憶について、曲げ変形し
たものが７５％以上回復したものを◎、２５〜７５％の
ものを○、回復がみとめられないものを×で示した。ま
た熱間成形性については、５關厚に仕上げた熱間圧延材
の表面性状から判断し、全く問題がない場合には○、や
や難がある場合にはへ、割れなどが発生した場合には、
×で表示した。さらに靭性は一１００℃でシャルピー試
験をし、１００％延性破面を呈したものをＯ１延性破面
と脆性破面が混在するものをΔ、１００％脆性破面を呈
したものを×で表示した。これらの結果によれば、本発
明合金は、形状記憶特性、成形性、靭性のいずれも優れ
ていることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明合金は、安価で加工性のよい形状記憶合金である
と同時に、加工が加わらない限り室温以外でもオーステ
ナイト単相であるため、非磁性合金として使用すること
ができる。

）続補正書（自発ン昭和６１年３Ｊ−１１７日士−テ許庁長官宇賀道部１段１、事件の表示昭和６１年特許願第０１０９８９号２、発明の名称鉄基形状記憶合金３、妊市正をする考事件との関係　１−１を許出１ｇ丁１人東京都千代田区
大手町二丁目６番３号（６６５）新日本・袈へ株式分社代表者　武　　１）　　　豊４、代理　人〒１００東京都千代田区丸の内二丁目４番１号６、　′ｆ山正のｘ寸３乏

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％でＭｎ１５〜４０％と、ＣｏおよびＣｒの
１種または２種を１〜２０％含有し、残部は実質的に鉄
よりなることを特徴とする鉄基形状記憶合金。
（２）重量％でＭｎ１５〜４０％と、ＣｏおよびＣｒの
１種または２種を１〜２０％含有し、さらにＳｉ，Ａｌ
，Ｇｅ，Ｇａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏの１
種または２種以上を１５％以下含有し、残部は実質的に
鉄よりなることを特徴とする鉄基形状記憶合金。
（３）重量％でＭｎ１５〜４０％と、ＣｏおよびＣｒの
１種または２種を１〜２０％含有し、さらにＬａ，Ｃｅ
，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｙの１種または２種以上を２％以下含有
し、残部は実質的に鉄よりなることを特徴とする鉄基形
状記憶合金。
（４）重量％でＭｎ１５〜４０％と、ＣｏおよびＣｒの
１種または２種を１〜２０％含有し、さらにＣ，Ｂ，Ｈ
ｆ，Ｂｅの１種または２種以上を１％以下含有し、残部
は実質的に鉄よりなることを特徴とする鉄基形状記憶合
金。
（５）重量％でＭｎ１５〜４０％と、ＣｏおよびＣｒの
１種または２種を１〜２０％含有し、さらにＳｉ，Ａｌ
，Ｇｅ，Ｇａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏの１
種または２種以上を１５％以下、およびＬａ，Ｃｅ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｙの１種または２種以上を２％以下含有し、
残部は実質的に鉄よりなることを特徴とする鉄基形状記
憶合金。
（６）重量％でＭｎ１５〜４０％と、ＣｏおよびＣｒの
１種または２種を１〜２０％含有し、さらにＳｉ，Ａｌ
，Ｇｅ，Ｇａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏの１
種または２種以上を１５％以下、およびＣ，Ｂ，Ｈｆ，
Ｂｅの１種または２種以上を１％以下含有し、残部は実
質的に鉄よりなることを特徴とする鉄基形状記憶合金。
（７）重量％でＭｎ１５〜４０％と、ＣｏおよびＣｒの
１種または２種を１〜２０％含有し、さらにＬａ，Ｃｅ
，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｙの１種または２種以上を２％以下、お
よびＣ，Ｂ，Ｈｆ，Ｂｅの１種または２種以上を１％以
下含有し、残部は実質的に鉄よりなることを特徴とする
鉄基形状記憶合金
（８）重量％でＭｎ１５〜４０％と、ＣｏおよびＣｒの
１種または２種を１〜２０％含有し、さらにＳｉ，Ａｌ
，Ｇｅ，Ｇａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏの１
種または２種以上を１５％以下、Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓ
ｍ，Ｙの１種または２種以上を２％以下、Ｃ，Ｂ，Ｈｆ
，Ｂｅの１種または２種以上を１％以下含有し、残部は
実質的に鉄よりなることを特徴とする鉄基形状記憶合金