JPH02228451A

JPH02228451A - 鉄基形状記憶合金

Info

Publication number: JPH02228451A
Application number: JP8947689A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Otsuka; 広明大塚; Hiroyuki Yamada; 寛之山田; Tadakatsu Maruyama; 忠克丸山; Hiroyuki Tanahashi; 浩之棚橋
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1990-09-11

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、良好な形状記憶効果を発渾する鉄基の形状記
憶合金に関するものである。

［従来の技術］形状記憶効果を有する合金はＴｉ−Ｎｉ合金をはじめＣ
ｕ　−Ｚ　ｎ−ＡＪ合金、Ｃｕ　−ＡＩ−Ｎｉ合金等数
多く知られている（例えば「形状記憶合金」舟久保煕康
男１１９８４年産業図書発行８頁）。本出願人は鉄基形
状記憶合金について研究を進めＦｅ−Ｍｎ−３１系合金
が優れた形状記憶効果を示すことを見い出し、この形状
記憶合金について先に特許出願した（特開昭６１−７６
６４７号公報、特開昭６２−１７０４５７号公報）。

前記のＦｅ−Ｍｎ−３ｉ系形状記憶合金は、優れた形状
記憶効果を示すが、使用時には加工熱処理操作が必要で
あり、その分の手間とコストがかかることとＭｎを多く
含むため耐食性が問題であり、その特性の向上が求めら
れていた。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、耐食性に優れ、加工熱処理の操作なしで優れ
た形状記憶効果を発現する鉄基の形状記憶合金を提供す
るものである。

［課題を解決するための手段］本発明は、重量％で、Ｍｎ：５〜１５％、Ｎ：０．０２
〜０．５％、Ｃｒ：１〜２０％、Ｎｉ：１〜１０％、Ｓ
ｉ：１〜１０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物
からなることを特徴とする鉄基形状記憶合金、および重
量％でＭｎ　：　５〜１５％。

Ｎ：０．０２〜０．５％、Ｃｒ：１〜２０％、Ｎｉ：１
〜１０％、５ｉｌｌ〜１０％含有し、さらに１〜１０％
のＣｏ、１〜１０％のＭ、各々０．００５〜０．５％の
Ｇｅ、Ｎｂ、各々０．０５〜１％のＴｉ。

■、０．００５〜０．５％のＢ、　０．００５〜０．５
％のＲＥＭのうち１種または２種以上を含有し、残部Ｆ
ｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする鉄基形
状記憶合金である。

耐食性を向上させるためには、Ｃｒ、Ｎｉの添加が有効
であることは、ステンレス鋼等で周知であり、一般にＣ
ｒの含有量が増えるほど耐食性が向上することが知られ
ている。

本発明が対象とするＦｅ−Ｍｎ−３ｔ茶系形記憶合金は
、オーステナイト（γ）相からマルテンサイト（ε）相
への応力誘起変態（外部応力によりマルテンサイト変態
する現象）を利用して形状記憶効果を得ているが、Ｃｒ
を多く添加すると、■Ｍｓ点（マルテンサイト変態温度
）が低下しすぎる（室温変形の場合Ｍｓ点は室温付近が
望ましい）、■フェライト（α）相が出て来るため形状
記憶効果が低下する等の問題があった。これを防止する
ために本発明では、Ｍｎの量を減らすとともに、Ｎｉと
Ｃｒを併せて添加するようにしたものである。

また形状記憶効果のちととなるγ→ε変態は、ｆｃｃ構
造からｈｃｐ構造への構造相転移であるため積層欠陥エ
ネルギーが小さい方が相転移が起こりやすい。Ｎにはこ
の積層欠陥エネルギーを低下する作用があり、本発明で
はＮを添加することによりｒ→ε変態が促進されるため
一層形状記憶効果に優れた合金となる。

まず本発明における基本的成分を構成する元素について
説・明する。

Ｍｎは、Ｔ→ε変態を促進する重要な元素であるが、耐
食性を向上させる目的でＣｒを多く添加した場合、Ｍｓ
点（γ→ε変態温度）が低下しすぎて室温変形の形状記
憶合金には適さなくなる恐れがあるが、Ｍｎ量１゛５％
以下ならばＭｓ点が室温からかけ離れたものとはならず
有効に使用できる。また、５％未満の場合Ｍｓ点が高く
なりすぎてしまうためＭｎ含有量は５〜１５％とした。

Ｎはオーステナイト（γ）相を強化すると同時に、積層
欠陥エネルギーを低下させる効果があるため、γ→ε変
態が促進される。その効果は０．０２％以上の添加によ
って得られる。また、０．５％を超える場合には熱間加
工性や成形性が劣化するため、Ｎ含有量は０．０２〜０
．５％に限定した。

Ｃｒはγ→ε変態を促進するほか、耐食性の向上に役立
つが、１％未満ではその効果が少ないこと、また、２０
％を超えるとＭｓ点が低下しすぎるためＣｒ含有量は１
〜２０％とした。

ＮｉはＣｒと同様に耐食性の向上に役立つが、１％未満
ではその効果が小さいこと、また、１０％を超えると冷
間加工性や成形性が劣化するため、Ｎｔ含有量は１〜１
０％とした。またＮｉは合金相をオーステナイト（γ）
相にするためにはＣｒと併せて添加することが望ましい
。

Ｓｉはγ→ε変態を促進するほかオーステナイト（γ）
相を強化する効果があるが、１％未満ではその効果が少
ないこと、また、１０％を超えると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、Ｓｉ含
有量は１〜１０％とした。

次に前述の本発明において基本的な組成を構成する元素
に続き、選択成分元素について説明する。

形状記憶合金としての特性は、前述の基本的な組成によ
り発現されるが、使用目的、用途等に応じて以下の選択
成分元素のうちより適宜選択して添加することができる
。

ＣｏはＣｒと同様にγ→ε変態を促進するが、１％未満
ではその効果が小さいこと、また１０％を超えると冷間
加工性、延性などが低下するので、Ｃｏ含有量は１〜１
０％とした。

Ｍはγ→ε変態を促進するが、１％未満ではその効果が
小さいこと、また、１０％を超えると、冷間加工性、延
性などが低下するためＭ含有量は１〜１０％とした。

Ｇｅ、ＮｂもＣｏ、Ｎと同様にＴ→ε変態を促進するが
、０．００５％未満ではその効果が小さく、０．５％を
超えると冷間加工性、延性が低下するため、Ｇｅ、Ｎｂ
の含有量は各々０．００５〜０．５％とした。

Ｔｉ、Ｖはオーステナイト（Ｔ）相の強化により変形時
のすべり導入抑制の効果があるが、０．０５％未満では
その効果は小さく、１％を超えると冷間加工性、延性な
どが低下するためＴｉ、Ｖの含有量は各々０．０５〜１
％とした。

Ｂは粒界強度の増加に有効で、オーステナイト（γ）相
の強化により変形時のすべり導入抑制の効果があるが、
ｏ、　ｏｏｓ％未満ではその効果は小さく、０．５％を
超えると化合物の形成により熱間加工性、成形性が低下
するため、Ｂの含有量はｏ、ｏｏｓ〜０．５％とした。

ＲＥＭは熱間加工性や成形性を向上させる効果があり、
上記選択元素を添加して加工性が低下した場合に添加す
ると有効であるが、ｏ、ｏｏｓ％未満ではその効果は小
さく、０．５％を超えて添加してもその効果に特に向上
がみられないため、ＲＥＭ含有量は０．００５〜０．５
％とした。尚、ＲＥＭは希土類元素を表わし、Ｃｅ、Ｙ
等の単独添加であっても、希土類元素の混合物であるミ
ツシュメタルを用いて添加してもよい。

また、Ｃｏ以下の選択元素は、単独でもその効果はある
が、いくつかを組み合わせて添加してもよい。

本発明の形状記憶合金は、所望成分となるように調整し
た原料を転炉、電気炉、高周波炉等の公知の手段で溶製
し、鋳造後、圧延等の加工を施こすことによって製造す
ることができる。

［実施例］高周波溶解により、第１表に示される化学組成の合金を
溶製し、平行部２３ｍｍ、４ｍｍφの丸棒引張試験片を
作製し、丸棒によるＳＭＥ　（形状記憶効果）測定を行
った。表中の形状回復歪は、室温における３％の引張変
形に対して、３００°Ｃ加熱後実際にもどった歪の量を
示している。各種配管用締結部材として応用製品に使用
するためには、少なくとも１％以上の形状回復歪が必要
である。

耐食性は、塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ２３７１）　　４８
時間後の錆び面積を示す。

このような組成にすることにより、耐食性に優れ、加工
熱処理なしで従来材と同等かそれ以上の形状記憶効果を
有する形状記憶合金を作製することができた。

［発明の効果］以上のように本発明は、耐食性に優れ、加工熱処理なし
で従来材と同等かそれ以上の形４Ｊ記憶効果を発現する
鉄基の形状記憶合金を提供するものである。これにより
湿気を多く含む雰囲気においても材料の表面処理なしで
使用することが可能となり、しかも材料によっては加工
熱処理の必要もないためコストを大幅に削減することが
できる。

手続補正書　（自発）平成１年４月２１日平成１年特許願第４７６．８９号２、発明の名称鉄基形状記憶合金３、補正をする者事件との関係　特許出願人東京都千代田区大手町二丁目６番３号（６６５）新日本製鐵株式會社代表者　齋　　藤　　　　裕４、代理人〒１００東京都千代田区丸の内二丁目４番１号（１）明細書５頁７〜８行「重要な元素であるが、」を
「重要な元素であるが、多く含むと耐食性に問題が生じ
る。」に補正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｍｎ：５〜１５％、Ｎ：０．０２〜０．５％、Ｃｒ：１〜２０％、Ｎｉ：１〜１０％、Ｓｉ：１〜１０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを
特徴とする鉄基形状記憶合金。
（２）重量％で、Ｍｎ：５〜１５％、Ｎ：０．０２〜０．５％、Ｃｒ：１〜２０％、Ｎｉ：１〜１０％、Ｓｉ：１〜１０％を含有し、さらに１〜１０％のＣｏ、１〜１０％のＭ、
各々０．００５〜０．５％のＧｅ、Ｎｂ、各々０．０５
〜１％のＴｉ、Ｖ、０．００５〜０．５％のＢ、０．０
０５〜０．５％のＲＥＭのうち１種または２種以上を含
有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなることを特徴
とする鉄基形状記憶合金。