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[NRIMNews1970-11.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/75183774-f867-434f-9808-b5df68b51d19/download)

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佐々木 武

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[金材技研ニュース 1970 No.11](https://mdr.nims.go.jp/datasets/46be3b55-c15f-42a6-814f-b9748f85affd)

## Fulltext

金材技研ニュース　1970　No.11七Φ一．：ピEoo一一〇⊂ω⊂o．oo］一〇〇〇．o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－ooo］10〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］○工←N0．11金属材料技術研究所y－HfおよびV－Hf－Zr系新超電導合金の研究　強磁界発生用の超電導材料としては，まずNb－Zr，Nb－Tiたどの固溶合金が，ついでNbヨSn，V3Gaなどのβ一W型化合物が研究，開発された。前者は線材への加工が可能であるが，液体ヘリウム温度で超電導の破れる臨界磁界凪（4．2呪）は100～120kOeにとどまり，後者は冴（4．2呪）は200～220kOeに達するが，極めて硬くて加工は不可能であった。　電気磁気材料研究部電気材料研究室では，上言己のβ一W型化合物ほど硬くなく，しかもこれらをしのぐ凪をもつ全く新らしい型の超電導材料を見出した。すなわち，表に示した組成のV－Hf合金で200kOe，V－Hf－Zr合金で230kOeの極めて高い払（4．2．K）がえられ，さらにこのすぐれた性能はこれらの合金組成で存在するラーベス相（MgCu2型結晶構造をもつ）によって生ずることを明らかにした。ラーベス相が高い凪をもつことは従来知られておらず，本研究により新らしく第三の型の強磁界用超電導材料が見出されたことになる。なお，V－Hf合金にZrを加えると臨界温度丁。も上昇させることができる。　これらの新しい型の合金の電子比熟温度係数γは，金属物理第1研究室の協力で測定した結果，　　　　　　　　　　　　　　　　表㌔㌔■⊥一一一一一一一一．．．、．．．．．特性　　丁。　　H。（生2．K）　合金組成　　　　　…＿　　　（。K）　　　（kOe）（測定値）表に示すようで，固溶合金に比べて異常に高い値をもっている。これらの合金が比較的低い乃をもつにかかわらず尻が極めて高いのはフェルミ面の電子状態密度（γに比例する値）が大きいことと，重いHf原子のスピソ軌道散乱効果にもとづくものと推察される。なお，理論から計算される凪（0．K）は測定された孤（4．γK）から外挿される値とほぼ一致する。　超電導線材としてはその他臨界電流値ハの大きいことが実用上大切であるが，拡散でつくられたラーベス相は表に示したように極めて大きいハをもつこともわかった。ラーベス型合金のビッカース硬度は約350で，β一W型化合物の約1000に比べてはるかに小さく，この結果は一般に硬いほど凪が高いという従来の通念を破るものである。ラーベス型超電導合金が線材化されるかどうかは今後の研究にまたなけれぱならないが，この新らしい材料の出現は超電導材料の進歩にさらに一段の明るさを加えたものといえよう。なお，表に示した亙（4．ガK）は当研究所のパルス磁界発生装置のほか，米国MITの定常強磁界装置によっても確かめられたものである。ラーベス型超電導合金の特性V．Hf　　　　　　　　　9．2V2Hfo．王Zro．王　　　　　　　10．1200230（。柵鵠、）1（、㎎。。㍍。、。）1（。払脇直）1×1051x1052．1×／042，8×104250278鉄鋼の靱性と金属学的因子　鉄鋼の靱性は，船舶や圧力容器たどのように脆性破壊を起すおそれのある用途に用いられる場合にとくに重要な性質であり，温度や歪速度などの外的因子と，結晶粒度や化学成分等の内的因子によって支配される。後者については，結晶粒の微細化が遷移温度を下げること，および合金元素としてのニッケルの添加が低温における靱性を改善すること，などがよく知られているが，鉄鋼中の分散粒子が靱性におよぽす影響については不明の点が多い。たとえぽ鋼中のA1Nの存在は，結晶粒の徴細化により問接的に靱性に寄与することは明らかであるが，その靱性への直接的た効果については検討の余地があるものと思われる。　鉄鋼材料研究部鉄鋼第一研究室では，靱性と金属学的因子を検討する研究の一部として，鉄中の微細分散相がその低温靱性におよぼす影響を研究している。分散相を含む鉄試料の作成方法とLては，粉末冶金法によるもの，析出を利用するもの，内部酸化，内部窒化によるもの，たどが考えられる。この実験では，分散相の影響を分離してとり出すために内部窒化法を用いた。すなわちFe－0．5％Ti合金を完全に内部窒化してマトリックス中に徴細なTiNを分散させて，その靱性におよぽす影響を調べた。窒化は水素とアソモニアの混合ガス中で700℃，24時問行ない，その結果鉄中のTiはほとんど窒化物に変化した。窒化後水素焼鈍により固溶窒素を除き，さらに850℃で真空焼鈍Lて，分散相の大きさと分布を変えた。写真はその一例を示したもので，分散粒子はTiNであることが回析により同定された。なおこの写真の試料は窒化後850℃で96時問焼鈍したものである。　このようなTiN分散相を含む鉄の一196℃における機械的性質の一例を示すとつぎの表のようになる（この試料の処理条件は写真の試料のそれと同様である）。表窒化したFe－0．5％Ti合金の一196℃におけ　　る機械的性質窒化試料純　　鉄結晶粒度（μ）2028降伏応力（kg／㎜望）9472㌦ヂ雫ノ14272619　表に示されたように，TiNの分散により当然降伏応力は上昇するが，伸びは減少している。これに対して絞りは粒子分散によりむしろ増加している。窒化試料の応力歪曲線の形を純鉄のそれと比較検討すると図に示すように均一伸びが減少して局部伸びが増大することが認められる。このような形の曲線は降伏強度の高い鋼の曲線と類似している。鉄鋼の靱性におよぽす分散粒子の影響を考察するためには，上に述べたような応力歪曲線の形状変化のもつ意味を検討する必要があると考えられる。…　　李㎝1そ」ぺ・　　　警グ螂、．　一　　　珪　　　　　　・舳、㌻　一　”廷一　　台　　㌻、曲　　篭　　簑　い讐械　讐，　　　　　　　　　甑“約・㌔」吐　）　　　　み干　　　　　　…山」γ繧．．ぐ簑ヰ　．萎㍉舳1・　　　祭　≡　・馨　　　、’｛写真　窒化LたFe－0．5％Ti合金中の窒化物　　　（X2！，500）ユ00　1一一　力　　50（〃・πり5％　　　　　　　寸111ひ’（％）図　窒化試料と純鉄の応力伸び曲線の一例　　（試験温度一／96℃）25C卜20Ni鋼の高温特性　ガス出口温度が1000℃あるいはそれ以上の高温ガス冷却型の原子炉の開発が現在間題とされているが，その背景には原子力発電が火力発電と経済的に競合できるようになり，また原子炉の安全性についても十分の見通しが得られ，さらにエネルギを多く消費する産業である鉄鋼業，化学工業などで在来の燃料に代る熱エネルギを求めていることなどがあげられよう。　ところで上記の高温ガス冷却炉開発の問題点は燃料要素と熱交換器用耐熱材料にあるといわれているが，仮にガス出口温度を1000℃とした場合，耐熱金属材料としていかなる材料を選定ないしは開発すべきかという点に関しては，水素製造用スチーム，リフォーミソグプラソト，あるいはエチレソ製造用ナフサ分解炉で使用される高温高圧の反応管の開発と使用実績が参考となろう。現在これらの反応管にはイソコロイ800（C≦0．1％，Cr：19．O～23．0％，Ni：30．0～35．0％）あるいはHK40（25Cr－20Ni－0．4％C鋳鋼）などが用いられている。　原子炉構造材料研究室では，これら高Cr高Ni系鋼の高温強さまたさらに浸炭が機械的性質におよぼす影響などの高温特性について研究を進めているが，その一環として，25Cr－20Ni鋼の高温特性におよぽすCの影響を鍛造材鋳造材を用い検討した。　25％Cr，21％Niを基準組成とし，0．2％～0．7％の範囲でC含量の異なる5試料を溶製して実験に供した。　本鋼のCの固溶限は18Cr－12Ni鋼に比べ著しく小さく，ユ300℃で約0．3％であるが，これは主としてNi含量の多いためであろう。　ユ300℃で溶体化処理した0，3％C含有鋼の800℃加熱による電気抵抗の変化からCの析出速度はCの過飽和度にほぽ比例するものと推定され，また900℃加熱による格子定数の変化から，数万時問の使用を対象とするこの種の鋼にあっては，Cの固溶強化は全くないと考えられる。　図は25Cr－20Ni鋳鋼のクリープ破断特性におよぽすCの影響を示したもので，C含量の増大とともにクリープ破断時間は増大する。一方1200℃で溶体化処理した鍛造25Cr－20Ni鋼の900℃，3kg／mm2のクリープ破断時問はC含量の増大とともに減少する傾向がみられ，C含量0・3％以上ではいずれも100hr以下であり，クリープ破断応力は高C側で鋳造材に比べ著しく劣化する。これはC含量の増大とともに溶体化処理時の未固溶炭化物が多くなり，この残留炭化物が，その周辺に加熱により生じる微細た析出炭化物を吸収し，著しく凝集成長して高温強度の劣化をもたらすためである。（写真（a）参照）　一方鋳造試料ではC含量の増大とともに共品炭化物の量が増すが，鍛造材の溶体化処理時に残留する炭化物と異なり，析出強化を十分有効なものとするため（写真（b〕参照），HK40の1000℃の許容応力をNi基，Co基合金に匹敵するものとしている。ただしこの共晶炭化物はクリープ破断の源となりやすい。いずれにしても加熱時に存在する炭化物の形状が析出強化能に著しい影響を与え，興味ある現象といえよう。400900℃5幻榊’l　　　l衙皐胴11舳j一一一一破舳1ぴ300 4」こ 。＾｛㌔，　200上≒L㌔一．　一一一一　　一■■＿1一■一3＝～E1OO 2oO．2　　0．3　　0，4　　0．5　　0．6　　0．’C冊‘％〕2⊥｝　　　　（乱）　　　　　　　　　　（b〕　　　鍛造材　　　　　　　　鋳造材写真　　0．69％C－25Cr－20Ni鋼の900℃，300hr　　　加熱後の組織（×400）　　　　　　　　　　　07　　　　　C丑（％〕図　25Cr－20Ni鋳鋼のクリープ破断　特1生におよばすCの影響試験研究成果の秋季学・協会発表（口頭）　　発　　　　　　魎　　　目日本金属学会◇純鮒キiにおける変形双I箔一尖として光≡　顕観察◇FeA1雌繍≡1予1の機械灼性質◇非鉄B　C　c金鰯のカllX硬化◇酸化ジルコニウムの駿塗鰍こついて◇粥辮糠よるカス分榊る1◇カーボニル鉄粉の焼緒におよぼす水熊1◇ヵ一ボソチップを伽する奥空融解淡1　による酸素、窒繁同跨燈搬◇膿藤Mite中の肘十の非曲1◇8CN1－20Cr一（Mn）合金の商撤酸化挙1　動について◇Si，Mn複合脱酸生成物の水索還元◇糠“合金の舳舳村Ag1◇Zr＿Nb－Rn禽金与こ僕1する砂r究担坐者い郡◇低瀞1時効したCu－4wt％Ti舎金の引　張り変彩巾の磯気抵抜変化◇Cu－3，6％Ti合金の初期時効について◇Cu－3・6％丁三合金の初鰯勝効に統く■　過徽こついて◇ヨ1…鉄B　C　C金属の機械約性質におよぼ1　す水索の影徽こついて◇ニオブ・水素禽金の電気抵抗に及ぼす≡　塑性変形効果◇N1－A1里O畠分敵強化禽金の65C～I，工00　℃の緑度範鰯におけるクリーブ◇A1－S正合金における棚二…ヨ核生成W（Si　の析幽核生成と凍総空孔および空孔集．　合体）◇繊蕃性を念む一方剛‘l1凝固について◇炭索繊維一金鰯系複禽材のrド製◇VヨGa趨篭導線材の研究（第6報）◇VヨSi超篭導糊…1三に対する添カ嗜金属の　効榮◇複合淡（V■CuGa～1＝二よるVヨG目　Multi　Wireの搬置潮拙1◇S㎜Co且一S㎜Cu5系禽金の磁気トルク　と固転ヒステリシスについて◇雫醤解法による純タソグステソのエッチ　ピツトおよび光像の作成淡◇結晶敵界の析舳こ対する役割◇Fe－Ni一㌻i系マルテソサイト含金の機　械約性質におよぼす前オーステナイト　粒の混粒の影響◇遊星圧延機で圧延したA1板の性質　（その1）冷延板◇遊星圧延機で圧延したA王板の性質　（その2）熱延板○州1恵一！物理福沢安光10山燦　敏博≡〃吉蘭秀彦18餓蟻1イ鼻1○責鱗箏正10籍離工1　斉藤。鰯鷺○小林　　剛　繍臓　　正○平囲鉾嵐璽劉○斉藤一努1　辻本　得蔵≡　辻木　得蔵．○橘木　健紀　斎藤　一弱○辻水　得蔵○鮫木鰯1佐・木搬10輪11甥10燃宏○鰯○渡辺山鷺1搬一繋1〃〃〃〃〃〃〃非鉄〃〃事11鉄≡〃〃〃特材〃〃〃○田［や　千秋■篭磁＝○瑠川鍵1”　太フ］川恭捻…　太刀川恭総≡〃　旺1［1l・1書秋1○鍛佐鱗1　斉藤　正樹○」二原　　満　森本　一郎○困村　良雄　藤非　忠行　大庭　宰夫○渡辺○」l1原　浩司　渕細　西緒　　泰○大久傑　透　1羽頭　　挟　鈴木　正敏○犬久傑　透　困頭　　挾　鈴木　正敏周本真空技術篭磁　〃原炉製冶千葉工大製冶　〃腐食製冶　〃腐食発　　表　　魎◇薄膜内で変態したFe－Niマルテソサ　イトの形態◇純鯵モリブデソ多絡繋1の変形応力に　及ほす織水股の影穀◇液圧処理されたタフピッチ鍬＝1＝1の介在　物表面から発坐した転位の電顕観察◇亜鉛。ジルコニウム多繍肋変形応プ］　に及ぼす瀞水圧1三の影徽◇里e－AトCr合金の彌f駿化性と機械酌伯三　質におよぼすTi，Mo添加の影響◇ステソレス鋼肉盛りクラッドの劇跣水　［巾の応力腐食割れにおよぼすフェライ　ト鐙の影琴薯◇クロムステソレス鋼鵬綴水；・1・の而寸禽　性におよぼすアルミニウム添カllの影響臼本物理学会◇スピソ波共鵬の起閥◇TiFexCor”の磁性◇透過電顕鰯察艇繰にもとづく変形双励機構の考察◇引張り速度を変えるときの鉄の加工硬　化8本鋳物協会◇球状幾鉛の生成に闘する一爽験撚名は田雀称で，○舳主発表者を琢す。　　目　　　　担　当　賭　　都　　　　　　　○宮地　’1専文　製冶　　　　　　　　渡辺　　敏　　　　　　　○小口　　灘　材強　　　　　　　　書田　　逃　　　　　　　　　　　　稔　　　　　　　○儀水　　稔　　〃　　　　　　　　小口　　灘　　　　　　　　剤王1　進　材試　　　　　　　○小口　　醗　材強　　　　　　　　　　　　遜　　　　　　　　信木　　稔　　　　　　　○池日ヨ溝一　腐食　　　　　　　　大概重雛　　　　　　　　伊藤　伍郎　科研　　　　　　　○石原児雛　・　　　　　　　　併藤　伍劇三科研　　　　　　　○溝水　　　　腐食　　　　　　　　佐藤　俊司　　　　　　　　伊藤　伍郎　科研◇ネズミ鋳鉄におけるクレージソグ生成搬の鍵察◇鋳鉄の識葬炉溶解に関する一爽駿◇雰鰯気流動ダイカスト法の猟究◇璽剛箒分析法による鋳鉄鋳物の表面欠　陥撃困の解析◇水カラス糠繍砂型のカ日熱坐成物におよ　ぼす㌣グ平シヤの巖徽こついて精密機械◇Zn－A1趨幽坐禽金の徽撮における機　械的特僧1≡◇加二］：誘趨変態オーステナイ1鋼の磁性　変化に灘す暑研究圓本非破壌検査協会◇ステソレス鋼管のうず篭流検査におけ　　る雑音摘示について転枚の運動と降伏シンポジウム1◇J－Gの隣伏理論とその隈界格子欠階会議◇セル構造と加工硬化◇鉄の変形双晶第7圓X線工糞分析討論会◇第2週期元素のアルミニウム化含物と　AlKβ，およびAIK〆線の化学シフト　　との関係○大河内　薬　物理　能勢　　宏○能勢　　宏　　〃　浅閉　小川　恵一　　〃　武1勾　燃之　　〃○菊地　政郎　饗冶　　　　一理三東海大　宮！王1征一理　製冶　生妻1：　予1　〃　菊地　政鋤　製冶　吉村　　浩　原炉○宮陛1征一郷東海大○有水　信也　墾茎冶　災保　和炎○粟原　　盗　製冶　牧口　　　　・○村松　　晃　牧1コ　烈貞　・　松村　英一　1．止旧　　利信　　〃　星本　健一　材強○舟久保照康’焚犬工　太田1コ　稔　材強○悸糠　秀之　材強　布鮒　一蔵武内　jヨ月之　物理武1判小jl1大蝦月月之勝美〃〃化学　　　　　遜巻　第143号編集兼発行佐　々　木　　　武印　　棚奥村印刷株式会杜　　　　　　　東京毒1三千代田区酎申帥一互一4発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　　束京都国黒区申国黒2了目3番12号　　　　　　　　　　　　　扇黒（719）2271（代表）