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[NRIMNews1973-11.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/11468f68-31e1-40ae-93c3-69ad7256a0f3/download)

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林 弘

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[金材技研ニュース 1973 No.11](https://mdr.nims.go.jp/datasets/e9b02c59-29ed-40f9-8ab5-92ed8a26d303)

## Fulltext

金材技研ニュース　1973　No.11七〇一．ゼEoo一一〇EωEo一垣o］一〇〇〇一〇0＝あ○蜆oo一］o－Eo－ooO］’oo’0E0f000眈o〇一一〇〇一〇一眈○眈ωEo．但≧聖三…ω…Z－ooω］0f←㎜．11金属材料技術研究所加工性のよいオーステナイト系高アルミニウム耐酸化鋼　自動車工業界では，昭和51年度排気ガス規制のクリアーを目標に各種有害ガスの低減対策を進めている。これらガス浄化システムのうち，サーマルリアクタとアフターバーナ（触媒コンバータ）は長時問高温の排気ガスにさらされ，強烈な酸化を受けるのみならず，加熱，冷却に伴なう熱疲れや熱変形を受けるため，材料に要求される性能も極めて高度なものにならざるを得ない。　現在の所，オーステナイト系ステンレス鋼，とくにSUS310がほぽ満足し得る材料であるとみなされているが，価格，市場への供給安定性の面からみて問題を残している。このため，低価格でしかも優れた耐酸化性を有するFe－Cr－A1合金がクローズアップされ，自動車メーカ自身を含めた活澄な研究が一進められている。研究の対象となっているのはCr12～18％，A12～4％のフェライト系耐酸化鋼であるが，一般にAlおよびCr％が高くなるほど耐酸化性が増す一方，熱問および冷問加工性は悪化する。悪化の主たる原因は，フェライト鋼特有の結晶粒粗大化傾向がAlの添加によってさらに促進されるためと考えられる。　製造冶金研究部では，Fe－A1含金のフェライト組織中にオーステナイトを導入し，加工性を抜本的に改善することを試みた。周知のようにAlは強力なフェライト形成元素であるため，完全なオーステナイト組織を得ることは困難である。今まで炭素を含めた各種合金元素について検討した結果，加工性の改善には組織中に約30％のオーステナイトを形成させれば十分であること，NiよつMnの方が良好な結果が得られること，炭素は耐酸化性に悪影響があることなどが判明した。　一例として写真に，Fe－10Al－30Mn合金の組織を示した。約40％のオーステナイトと約60％のフェライトからなるこのような二相組織は，結晶粒の粗大化を抑制するのに極めて効果的であつ，オーステナイトの共存と相まって優れた熱問，冷問加工性を保有している。耐酸化性はFe－Cr－A1合金系よつ優れており，1200℃，2時問加熱後の酸化増量はO．5mg／㎝2前後となっている。また酸化皮膜の密着性もよく，“ふくれ”など異常酸化現象は認められていない。現在，これらの結果をもとにさらに第三元素の添加効果について研究を進め，実用化に対する検討を行なっている。一1一写真　Fe－1OAl－30Mn合金の顕微鏡組織才一ステナイト。ステンレス鋼の高温回転曲げ疲れ特性　近年，機械構造物が高淋度下の過酷な条件のもとで使踊される機会が蛸えている。しかし，その強さ設計の一つρ堪礎になる高瀞疲れ強さについての系．統的なデータは極めて少なく，その整備が望まれている。このような要望にこたえるため疲れ試験菩罧では，一連の高瀞疲れ試験を実施し，高瀞疲れ強さのデータの集積を進めている。高サイクル疲れ試験については，クラウス型高淋回転闘げ疲れ試験機（容鐙：10㎏一m，最大固転数：10，000回／分，最高使用温度：800℃）20台を整備した。常淑では応カサイクルが106～107サイクル以上で明瞭な疲れ隈度が認められるような材料でも，高猟になるとさらに応力が低下するのに伴い破壊繰返し数が漸蛸することがあると書われている。したがって，高減．における疲れ強さはできるだけ大きな繰返し数に対するものを求めることが必要とされている。そこで1O邑サイクルにおける疲れ強さを求めることを目標として言式験研究を行なっている。　図1は溶体化処理されたオーステナイト・ステンレス鋼SUS316の室温から700℃の範囲のS－N曲線である。室猟から600℃の範闘では，107サイクル以削こ破壊しない奮武験片は108サイクルの応力繰返しにも耐え，玉08サイクルまでの試験では明瞭な疲れ隈度が認められる。しかし700℃では、1×工O？サイクルの応力繰返しに耐えたものが，2～3×107と応カ繰返しが進むにつれ破壊し始め，107と10君サイクルに対する疲れ強さは異なってくる。　そして，S－N舶線のヲ杉は2段になる。これらの現象は溶体化処理されたオーステナイト・ステンレス鋼SUS304，321，347についても同様に認められる。そして各温度において疲れ強さのO．2％耐力に対する割含をみると，4鋼種とも，室温および700℃に＝おいては1．O～I．2，400～600℃においては王．2～1．7となっている。　時効性材料においてはコーキシング効果が存在すると書われているので，各槻度でコーキシング効果の存在’を調ぺた。試験は疲れ強さ・近くの応力を10竃サイクル与えた後に1．1×107サイクル（24時間）ごとに応力を増加させる試験と，9×工05サイクル後に4．5×105サイクル（1時閥）ごとに応力を坤加させる試験を行なった。SUS316に対する結果を図2に示す。それによると，108サイクル後では400～600℃で顕著なコーキシング効果が認められたが（疲れ強さの20～30％高い応力においてもユ．1X玉07サイクルの閥では破壊しない），室淋および700℃ではほとんど認められない。一方，9×105サイクル後4．5×105サイクルごとに応力を漸増させる試験では400～600℃でやはりコーキシング効果は顕著に現われ（20～30％），かつ，700℃においても14～15％程度疲れ強さよ昔）も上昇した応力に耐えることができる。　これらの結果は，400～600℃の淋度では疲れ過程中の析舳痔効による材料の強化により，また、700℃では疲れ試験の経過とともに過時効による軟化’現象が起ることによるものと考えられる。珊蛸盟蝸彗蛇、別20ト冊蝸曽H冊I5　1’　1ヨH　○沽　　　㎜　　。。＼一　　　㍉㌔個　曲○赤．。　。曲O脊個晒㌧も　噌　、昌。①音一　。。1轍：淵＝1三　一　　　　　　　　肝　　　　　　　　　　1　　　　　　　　転　　　　　　　　騨［　　　　　。＾。。。1　　　　　　皿帯一！皿i■　亘　m　別　　　1｝r　　　　　　　　1一珊！　ヨ’ヨ目柵o’　　　　　　　　1o；　　　　　　　　m自　　　　　　　　10＝　　　　　　　l〇一　　　　　　雛　旭　　し　敵111洲11〕図1　応力一破壊繰返し数醐1線（S－N舶線）雰圭11！〆黒刎　1田一　蝸　’　1石一　］｛織　巫　し　数図2　応力漸璃言武験の緒梁一2一鉄鉱石の加圧還元　現在，高炉による製鉄法においては，生産性の向上とコークス比の低下をはかるための一手段として高圧操薬を行なっている。またその他のガス遺元による直接製鉄法においても，力11圧を行ない生産性を高めようとしている。高炉における高圧操業は炉頂圧O．3～2．5㎏／㎝2程度であるが、これにより炉内を流れるガスの体積を減じて流速を減少し，鉱石とガスとの熱交換をよくし，遼元反応を促遊させることなどで大型高炉の操業を安定化させ，コークス比の低下と増産が可能となる。ここに加圧に伴なう装置．ヒの閥題もさることながら，冶金反応の而でも解明されなければならない諾間魑が存在する。そこで製錬研究部においては，原料の性状，遼元条件（ガスの禰類，圧力，瀞度など）ならびに遺元生成物の性状との関連性を把携するための実験を行なっている。　」二述の実験に用いる加圧式熱天秤は，市販品がユ00（　80“舟終604020過兄＃且　図1　加圧式熱天秤の構成図16㎏／㎝！1o’’’〃　　　　　　　　几カス〃〃　　　　　　　　　　600℃1〃　　一一舳　O　2杢68玉O王214王6182θ　　　　　i1寄　　　111j（mi口〕図2　気孔率26％タブレットの遼元舳線なく試作を行なった。図1は本装糧の椛成図で，各禰ガスの常圧から20kg／cm2までの加庄下における重最変化を検脇できるもので，重鍛渕定部，記録部およぴその他の附属部より椛成される。その主なる仕様を示すと，測定しうる最大変化鐙2．5g，天秤感最0．1mg，反応む■1渡（最高）1，300℃，漱度プログラム制御，加圧圧力（最大）20kg／cm2，魯動記録式である。　試薬特級Fe・O・の微粉末を圧締成形したのち，所定の漱度で焼成した気孔率2～38％のタブレットを対象に，蕎式作した加圧式熱天秤を用いて水素遺元を行なった。遠元猟度60ト90ぴC，水素ガス圧は常圧～16kg／㎝2であった。図2および3は得られた結果の一例である。　いずれの遺元においても誘導期を示すものはみられず，反応初期から立ちあがる賄線であった。加圧の効果は主反応期での遠元速度の塙大に認められる。また，一定遼元率における遼元速度と圧力との関係から多孔質タブレットでは加圧の効果が認められる。これに対し，綴密質のものになると高測則で遼元初期にのみその効果が認められるが以後は緩捜となる。さらに，この場合700～800℃において，加圧されるにしたがい遼元後期に遠元速度の遅滞する現象が認められたが，これらは遺元生成物の性状，焼緒速度あるいは遠元時の雰囲気などの梢互作用によるものと思われる。現在はCO系について実験を進めているが，CO－H2混含系についても実施する予定である。1OO＾　80“1冒60402θ　　　　　　　　　　一．。一二二ニニニ811k”　　　　　　　　　／’’〇一　　　　　　　／o　／　　　　　　／O／　　　　　。□・　　　　　　ノ　　　　／、・〃　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一一一一一　900．C2468王O12王4161820　　　　詞奇　　　11記（min）図3　気孔碓2％タブレットの遺元d塙線一3一出願公開発明の利用の御案内　わが固のめざましい経済成長は，産薬の技術革新のすすんだことが鍛大の鍵を握っているとされているが，その反痂環墳公害，災審の増力≡．1，資源　エネルキ’一の沽渇などの困民生活に好ましくない閥趣が．牛れている。　　・方，従米わが国の産業披術革新のなかで，白らつく一）あげた革新的披術は数少なく，外国からの技術の移転が大きく寄与していることが指摘されている。現在，世弊のトップレベルの経済カを逮成したわが［ヨl1は、外困技術への依存から離れ陶主技術の闘発の必・要作が要縞されている。貿易σ）協調拡大，発展途．．1・二国に対1する経済技術脇力などの課魑をひかえ、わが国がめぐまれない天然資源環境公害などの悪条件を’剋／浸し、．峯塁かで水準の高い‘・k活を営むためには、新しい兇地からの科学技利サの紘ミ拶ミ・カ｛〕…婆…三着≡寿されよう。　本棚1＝究j」帰はわが困の産業発埼二達の某盤をなすとみられる金楢材料披術のiチ1］．1二のため，また岡民ぢ三活の維持1’芒1／上に好ましくない新しい杜会問題の解決に波及効果σ）大きい研究にとり組んでいるが、とりわけ［ξ1主技術の研究開発につとめている。　本研究昧研究報告，学協会誌およぴ研究一集会などを遭して本研究所の研究成果が発表されるが，特許箭1岐によって保護される研究成・果はこれを特言午止1＝1願し、新しい技術のイ呆護につとめるとともに，その普及利用を図っている。さらに，技術のライフサイクルの短縮が一通常化しているので、改良技．術の保護に対’しても棚応の配慮がなされている。また先進諾国の技術水準と較べて鰹れておj）かつ実禰化の見通しの明るいものについては，外国特許を取得して・先進諾国における匡1主披術の保’護を図っている。これらの畔1には資源の一再生利用を目的とした鉄鋼又クラップの・連統処理枝術の開発や，有害金属による環境汚染を防ぐためこれを使用しない新材料の開発などがある。　本研究所研究成果の普及利用の・一環として，このたび出願公1滞になった発閉の婆旨を本ニュース3月，6月，9J三1，ユ1月の各号に繍介することになったので，本号では昭和47年8月から翌年8月までに舳頼公開になった発閉を掲載し，広く季1」用の便宜に供することになった。掲載された出願公開発明の利用，また技術内容の詳細な確認を御皿希望される各f立におかれては，本研究所企口珂’i言栗調衿係へお；・i’］〕」■1願いたい。出願公開発明＊雰騒気流動ダイカスト法　　　　　　　　　　　　　　特公榊幽7－15372　　　　　　　　　　　　　　！＝…召利］47勾三8月21日　ダイカスト製品の鋳一巣発生防止のため，溶湯注入1’白1前に金型［’llの雰固気を注人口からベントホールに向かって流動させる雰厚劃気流動ダイカス1・法亡とくにアルミニウムダイカスト品の鋳巣防Ll．Lに著しい奏力果があつ，’爪垂喬ダイカスト品にも1…司布祭の交力茱がある。　→巣業をクローズドシステムとし熱索力率を向、1二させるため炉からf1l』る排ガスに酸素を混合して，これを炉内に循環送風する硫化鉱のl1吃式処理繰薬法。排ガスの」部が再循環して使用されるため，系外へ排1・llされるガスが約5分の工に減少する。＊硫化鉱の乾式処理操業法特公脚ヨ召47－15306日召和遂7牟三8月21B＊炭素繊維の新しい表面処遇法　　　　　　　　　　　　　　特公開昭垂7－7869　　　　　　　　　　　　　　日召不口47勾三g月王玉日　炭素繊維と含成樹月旨または金属との複合材の機械的性質の向．止とのため，両者の密着性をよくするように炭素艦麦系僅の表繭にパイログラファイトをヰ斤出させる処理法。一嬉一＊超電導マグネット用合金　　　　　　　　　　　特公開昭4卜24290　　　　　　　　　　　　葦沼和47年IO削6日　従来の含金系趨電導材料に1鮫べて数段高い1臨界磁界をもつV一冊一Mの含金で，MはCr，Ta，Mo，Wの畔1の少なくとも1種以上の金属である。VヨGa趨電導線の臨界磁界にほぽ匹敵する200KOe以上の値が得られる。＊強化素地を持つ繊維強化複合材料およびその製　造法　　　　　　　　　　　特公開昭雀7－23302　　　　　　　　　　　昭和47年10月12日　複含材料の機械的性質を改良するために共晶含金を繊維で強化し，含金素地に…一方向性析出棚を析1＝1』させた繊維強化複合材料ならぴにその製造法。＊鉄系強化焼結体　　　　　　　　　　　特公開昭47－42406　　　　　　　　　　　日召和47年12月16日　機械的性質の向上のため，鉄粉に少最の炭素，マンガン，バナジウムを混含し焼結体の空孔周囲の素地にバナジウム炭化物を析出させた鉄系焼緒体。力江過概の再加圧が省け，熱処理工程が短締される効果がある。＊V．Ga超電導体および製造法　　　　　　　　　　　特公開昭48－3291　　　　　　　　　　　日召和48年1月17日　力江性を向．ヒさせるため銅一ガリウム合金巾にバナジウム粉末を分敵させ，これを加工，熱処理したV3Ga超電導体およびその製造法。交流横失がなくなつ，交流用途にも適する。＊改良されたV3Ga趨電導体　　　　　　　　　　　特公開昭48－30395　　　　　　　　　　　昭和48年4月2H1　臨界電流値を改良するためにべりリウム等9種類の金属元素榊の1種を所定範髄で含有させた肌Ga趨電導体。珊Gaをつくる熱拡敵処理漱度が下つ1臨界電流が大になる。＊水中溶接法　　　　　　　　　　　特公開昭48－29647　　　　　　　　　　　昭和48年4別蝸　水申における溶接アークあるいはプラズマを安定化し，母材の急冷を防止して良好な溶接継手を得るため，溶接アークあるいはプラズマおよび母材を水ガラスで水から遮断する水中溶接法。ブロホール，アンダーカットなどのない良好な溶接継手が得られる竈＊タール質発熱自硬性鋳型の製造法　　　　　　　　　　　特公開昭47－42418　　　　　　　　　　　日忍禾口47勾三12月工6日　溶湯の鋳込み時に十分弓搬1で，しかも鋳込み後にくずし易い貞硬性鋳型を得るため，鋳砂に夕一ル質物質，ソーダ塩，金属粉末を加えて造型する発熱自硬性鋳型の製造法。＊鉄鉱獄二還元剤を内装させた原料を周いる製鉄　法　　　　　　　　　　　特公開昭48－30615　　　　　　　　　　　　日召和48勾三4月23臼　製鉄能率を向上させるため遺元剤を内装した原料を用い，遺元炉および強粘緒炭を不用にした製鉄法。＊炭素繊維の強化法　　　　　　　　　　　特公開日召47－43593　　　　　　　　　　　昭和雀7年12月19日　強度を向」二させるため，析出層が出現しない程度州時閥，炭素繊維を有機化合物の気体に接触させて，炭素繊維を強化する方法。＊溶銑の流蚤調節装置　　　　　　　　　　　特公開昭48－30633　　　　　　　　　　　昭和48年4月23昌　高炉から連続製鋼炉へ移送する溶銑流鐙を調節し，連統製鋼の制御を容易にするため，溶銑の保持槽，重最検出装灘，液面レベル検出槽および液面検脳装置から構成された流量調節装置。一5一＊金属電解製錬装置　　　　　　　　　　　　特公開昭48－30606　　　　　　　　　　　　昭和48年4年23日　電解槽内の電解液削こ懸濁させた金属粒子を利用して，その表函に純金属を電解析出させる金属電解製錬において、電解液を直接鑑枠するための上下振動する多孔板を設けた金属電解製錬装置。電解液の掩絆により粒子の懸濁と運動がよく行なわれ，金属粒子表面の篭解が効果的に進行する。＊改良されたNb．Sn超電導体　　　　　　　　　　　　特公開昭48－42697　　　　　　　　　　　　昭和48年6月21日　臨界電流を向．たさせるためNb3Snにナトリウム等11種類の金属元素の中の1以」二を所定の範囲で含有させた趨電導体。Nb．Snをつくる熱拡散処理淋度が下り臨界電流値が大になる。＊才一ステナイト鋼の強化法　　　　　　　　　　　特公開昭48－40624　　　　　　　　　　　昭和48年6月14日　耐食性を損なうことなく強度および耐力を改良するため80ぴC～Md点で塑性加］二し，これを水冷または空冷するオーステナイト鋼の強化法。＊被溶接物の表側と嚢側との雰顕気圧力差をつく　る装置　　　　　　　　　　　特公開昭48－48343　　　　　　　　　　　　昭和48年7月9日　片面アーク溶接において裏あてを使用しないで均一・な裏波ビートをつくるため，溶接個所の表側と裏側に圧力差をつくリ，これを利周してアークで溶かした金属が溶接個所に均一に溶け込み裏面に均…なビードをつくるもので，水柱ヘッドを利用して圧力差を微調節するようにした被溶接物の表側と裏側とに雰囲気圧力差をつくる装置。パイプや薄板の片面溶接に顕著な効果を発揮する。＊片面溶接嚢あて　　　　　　　　　　　特公開昭48－48344　　　　　　　　　　　昭和48年7月9臼安定した裏波ビードを形成させるため裏波ビードの形成状態の検出素子と素子による検出値を電気的測定器へ送る端子を備えた片面溶接裏あて。＊網員状拡散層による鉄系焼結体の強化法　　　　　　　　　　　　特公梛召48－48307　　　　　　　　　　　　昭和48年7月9冒　機械的性質を改良するためにFe－Ni含金またはNiにMn等を添加した燭1含金粉とFe粉とを混含して焼結しFe粒子聞に網目状拡散層を形成させる鉄系焼結体の強化法。＊高温用p一型熱電素手　　　　　　　　　　　特公開昭48－60018　　　　　　　　　　　昭和48年8月23日　高温における熱起電力素子の劣下防止，耐食性，耐熱性の改良のため鉄けい化物に㎜族以外の遷移金属を含有させたp一型熱電素子。＊噴流ガスで溶接部溶融金属を保持する片面裏波　溶接法　　　　　　　　　　　特公開昭48－60038　　　　　　　　　　　　昭和48年8月23日　裏あてを用いない片面アーク溶接において安定した裏波ビードを形成させるために溶接中の溶融金属を噴流ガスを利用して保持する片面裏波溶接法。妙短　信⑧⑳海外出張池囲省三　金属物理研究部主任研究官　炭葉および鍋を含む鉄合金の疲れに関する研究のため日召和些8年呈至月6日から嗣49年11月8日までアメり力含衆園ノースウェスタン大学へ出張した。　　　　　　　遜巻　第179号編集兼発イ〒人　　　　　　　　　　才木　　　　　　　　　弘印　　　帰11　株式会社ユニオンプリント　　　　　　東京都大既区中央8－30－2　　　　　　電話　東京（03）753－6969（代表）発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　東京都目黒区申目黒2丁目3番12号　　　　　　　　　　東京（03）7呈9－2271（代表）　　　　　　　郵便番号（153）一6一