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[NRIMNews1976-09.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/8940789d-5f8c-4317-adc6-5145911f7474/download)

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保坂 彬夫

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[金材技研ニュース 1976 No.9](https://mdr.nims.go.jp/datasets/d8b91294-f2bb-4687-9b51-e69ca20c34b3)

## Fulltext

金材技研ニュース　1976　No.9七〇一．ゼEoo一一〇旦ωEoo○コーooo－o0＝あoωoo一］o一⊂o－o何O］一〇〇一0E0fOo○蜆o〇一一〇〇一〇一蜆○眈ωEo．由≧里三…ω…Z－ooω］0f←㎜．9金属材料技術研究所共晶炭化物分散強化鉄合金　現在実用化されている耐熱合金のほとんどは固溶体強化型やこれに析出硬化を加えた型の合金であって，分散強化型合金はあまり使用されていない。しかし固溶体強化型合金や析出硬化型合金は，100ぴC以上の高温度では，軟化や析出相の凝集，素地金属への再固溶のために著しく強度が低下する。分散強化型合金ではその溶融温度まで分散相が素地金属と反応することなく安定に存在するので，1000℃以上の高温度でも強度が維持できる。いままで分散強化型合金が殆んど使用されなかった原因としては，機械的混合法や化学的共沈法などいずれも粉末冶金技術の手法を必要とするものや，内部酸化法など特殊な製造法を要し，大型部品の製作が困難であり，溶製法で得た一般の耐熱合金よリも蓬かに高価になるためである。　そこで鉄鋼材料研究部では製造法が一般の溶製法による耐熱合金の場合と何ら変るところがなく，従って大型部品の製作にも容易に適用できる極めて経済的な分散強化型合金の製造を試みた。この新材料は多量の共晶状高融点炭化物を含有するにも拘わらず塑性加工が可能であり，加工すれば分；只邊a:,?~~ Ft-19.5~~Cr-34.3.~Ni-8.3. l i Fe-17.9~~Cr-l0.6~~Ni-7.6~ iC l iC-4G~ o~~ L~* 4~ 43 7. A :4.~ ~ A-l,?~~ F 24 B;~Cr-7 o 3~~ 2 ~c 39 4~~ l 0.5 5 10 5 7 IJ -f~i~~?n~f*1 (hr~ OO 500 1000 5000 クー」一プ破断時聞　帖■散状態が更に向上する。　図はフェライト系ステンレス鋼（25Cr系，18Cr系）とオーステナイト系ステンレス鋼（20Cr－35Ni系，18Cr－10Ni系）に7．2～8．3％TiCを分散させた材料の1OOO℃クリープ破断強さを示したものである。1OOO℃，1㎏／㎜2の破断寿命はTiCを含むことによって含まないものよつ25Cr系で11O倍，20Cr－35Ni系で3，4倍も向上する。この結果からするとTiCの効果はフェライト系で著しい。一方TiCを含まない場合1000℃の高温度ではオーストナイト系はフェライト系より濫かに強く，上記条件下の破断寿命は20Cr－35Ni系は25Cr系の1390倍もある。しかしこの大差は両合金系にTiCを分散させることによって41．6倍まで縮まっている。ところでTiCを分散させた20Cr－35Ni系合金の1000℃で1000時問のクリープ破断強さは1．2㎏／㎜2を示すが，これは高価なNi基超耐熱合金であるHastelloy　Xの強さに匹敵している。このTiC分散強化鉄合金の顕微鏡組成は写真に示したごとく，オーステナイト素地中にねずみ色の平均粒径2．5μmのTiC粒子が分散している二相組成である。この種の溶製法に　　　　　よる経済的な分散強化型合金の今後の5000フェライト系およぴオーステナイト系ステンレス鋼0）五〇〇〇℃クリープ破断強さにおよぽすTiCの効果。（％は破断伸び）発展が大いに期待できる。写真　　Fe－19．5％Cr－34．3％Ni－8．3％TiC　　合金の顕微鏡組織（×400）一1一1000℃付近におけるハステロイーXのクリープ破断特性　多目的高瀞ガス炉の研究開発の一環として，へりウムガス冷却で試＊斗部出ロガス温度1000℃のインパイルーガスループ（OGL－1）を’製イ乍し，JMTR（大洗，材料試験炉）に設置する工事が日本原子力研究所において進められており，昭和51年末の完成が予定されている。　1000℃付近の出口淑度を保証する高淵．機播の設計に当っては，これに対応して構造材料の特性，特に1時間依存性のクリープ強度を十分に評伽しておく必要があったが，この温度域で使用される耐熱金属材料の信頼できるクり一プデータは非常に少なかった。クリープ試験部では昭和47年度来，同研究所との共同研究としてOGL－1炉内管高洛部に用いられるNi基耐熱合金ハステロイーX（2玉．5Cr－17，5Fe－9Mo－0．6Co－O．5W）の長時間クリープ破断試験を行い，設言十の基礎データに供した。　試験材にはOGL－1内壁管に使用されるものと岡一のロット　雷豆O　　　　　　　　　　　　　　　竜からの鍛造母材と，施行上重要　とな溶接法による因子として電子　只ビーム（EB）およびTIG溶接継手材が選ばれた。さらに，上記　捜のメL考寮試験片（6㎜㎜φ×30㎜固GL）に加えて，実際の管に対応する板状試験片（10㎜岬×3㎜t×30㎜GL）を上記それぞれについて加　　　10工し，供試片とし㍍そして試　図1験温度800，900．1000，およぴuOO℃，応力範囲O．5－10kgf／m㎜2　　30で最長約2万時間まで，約60点　　2Gのクリープ破断データが得られた。　　　　　　　　　　　　　　　“io　図1は丸棒母材のクリープ破　週　　　　　　　　　　　　　　　旭断データをOrr－Sherby－Dom　さによる時間一温度パラメータで　只整理したもので，その結果に基　　　　　　　　　　　　　　　媛づき，時問依存性の許容応力強さStが算出され，ヂOGレエ高温構造設計指針」の基礎データとなった。　　　　　　　　　　1　採用された二種類の溶接継手　　1刮のクリープ破断強さは900℃で　　図2は両者にあまり大きな違いはなく，母材とほぼ同等とみなされたが，1000℃になるとTIG溶接継手では破断延性が小さい（仲ぴ1O％以下）ため，破断寿命も低下する傾向が認められた（図2）。同様な傾向は板材についても認められ100ぴC長時間で，TIG溶接継手の破断時閲は母材の約％以下となり，この温度域で使用されるハステロイーXの溶接施工には電子ビーム溶接法の方が有利であることが示された。今後の予定としては，冒本原子力研究所におけるハステロイーXの高淑ガス炉環境下での粒界腐食挙動に関する研究成果に基づき，同含金の成分規制により材質改善をはかった材料（ハステロィーXR）について，1000℃付近でのクリープおよびクリープ破断試験の実施が計画されている。3020一豆O 、　　1一一　一　　一　　一 ≡…一 o、 一、900℃、、o一5し o、、 、、 、 8 o℃一、㌫ 、oo 、、3 、、 oo噴区閥の、一、、σ⊃ 下眼磁、、 、2 一 O、 oぺ、一、卒均彼＝ 、、、O C 、、王 、Ω　　　　1O… ○ヨ　　　　lO’1oヨ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1oヨ　　　　　　　　　　破　断　11寺　1閉　（出r）ハステロイーX，0GL一馬鍛造材のクリープ破断データ。O－S－Dパラメータ法3次武剛希曲線およぴ95％信頼区間の下隈値。；I■ 1　　■　　■…　　　　　　… 棒材 板材漁度 T E SM S？ SE900℃ ⑧ ○ ◎ じ Q…王OOO℃ 8 口 回 阜 ヰT－TIGE－EB溶接継手lll　　　l　　lフ棒・概材の平均直1一 ■ 皿 口⑲ 8 O℃… o 的一■　… 一1　　皿」■■■1一 ‘一　〇華固o 9 OC4 ψ　固，o 鉋 10 OC杏 岱iOヨ1痔舟職1φ　　io’　　　　　　　　　破　断　　　　1hr〕ハステロイーXのクリープ破断データの比較，板材及ぴ溶接継手。io5一2一遊星圧延機の荷重特性　圧延技術において，荷重特性を明確にすることは最も基本的な課題であり，実楳薬にとって必要不可欠なものである。従来の圧延’機にっいてはこれまでに精力的な研究とデータの蓄積がなされてきた。しかし遊星圧延機については歴史も比較的新らしく，系統的に整理されたデータがほとんどないうえ，その特異な圧延機構のゆえに理論的なアプローチにも多くの困難が伴っている。　金属加工研究部では、遊姓圧延機の圧延機構を解明し，その普遍的な圧延特性を明らかにするため，実験と理諭の繭而より検討を加えてい・る。　ここでは，圧延実鮫より実1員1jされた圧延荷重およぴトルクを理’論モデルからの言十算結果と比較し，モデルの妥当性について検討を行った締果の概要を紹介する。　遊星圧延機の荷重特性を支配する茱本的な因子は，スラブの送り速度、遊星ロールの公転速度，入側板厚，出側板厚である。実験は，99．5％純アルミニウム焼鈍材を用いて，」二記41丞1予の水準を広範酬こ変えた条件で冷1湖圧延を行い、｛苛二…猛およびトルクを測定した，これより個々の困子の荷重におよぼす影響を如ることはできるが，それ等の絶対値を独立　　　　　　　　　　　。　　　　　　　　　　　　　　　h。（㎜）　　　　　　図1　搬大荷璽P㎜axにおよぽすVo，お。の影　　　　　　　　饗〔b：板叩轟，k：変形祇抗〕k餉　仰軸皇勿105王 5にとらえている1災i〕，遊星圧延機一般の荷重特性を把握することは困葉性である。　一方，変形モードを単純化したモデルに基ずき圧延過程の幾何学的変化を理論的に検討した結果，圧延荷重を支配する基本的なパラメータはワークロール1対当1つに送り込まれる単位1隔体積Voと出側板厚h、の2つであることを明らかにした。そしてこれよiつワークロールの転圧過程で非定常的に変化する荷動油線を求めることができる血いまその最大値Pmaxに蒲冒し，Vo，h。の影響を解析すると図1のような言十算結果が得られる。　そこで前記の広範な実験より得られた実測荷重の撮大値Prと，その条件に対応する計算値P㎜axを対比させると，図2に示すように原点を通る直線関係が得られた。このことは理論荷重特性が広範囲にわたって実損1j値と定性的に一致’することをホしている。さらにこの直線の勾配よつ見掛けの変形祇抗を逆算するとk＝18㎏／㎜2となiつ，最大荷重が現われる位置で材料が加工硬化していることを考えると，アルミニウムの冷間変形抵抗として妥当な値であり，理論モデルが定量自勺にも適用し得ることが示された。またトルクの最大値についても図3に示すように計算値Mmaxと実測値Mrの闘には良好な相関が得られた。　以上，遊星圧延機一般の荷重特性を支配する基本パラメータを明らかにし，それに基づく解析結果が多様な実操業にも適用し得ることが確かめられた。150畠100｛～　50　　　　　　㌔／　　　・共・※　　　　　／き素∴㍗其x　▲▲パ　＾　　　　｝工X2．x㍑　　　　　△4　■　　　　　　　　回8　口　　0　　　2　　　4　　　6　　　8　　　ユO　　　　　　　　Pm砒／もk（固皿）図2　最大荷璽の実損1j値Prと喬十算値P㎜axの比鮫6θO實自o400μ』署200　　　　　／　　　　　⑬・xヅ　　　眺才　　　回〃　　κ㌦パ弟xh、oO．5皿衙◎1X2△杢回80100200300　　　Mmax／bk　（m皿2）図3　鍛大トルクの実損11値Mrと言辛算値M㎜目xの比較一3一【特許紹介〕　希土類セリウム族元素の酸化物を含む銀基合金接点材料　　　出願公告　昭和5ユ年2月2畑　昭51－5983　　　特許昭和51年7月28日第822599号　　　発明者　森本一郎，佐藤充典，土方殴行　この発明は希土類セヨjウム族元素の酸化物5モル％以下と残部銀よつなる合金，及びセりウム族元素の酸化物をMg，Mn，Zr，Ti，Ni，Zn申の1以上の元素の酸化物2．5モル％以下で置き換えた含金の接点材料を提供する。　銀合金接点材料として特にAg－CdO合金は優れた性質をもつが，これに代り得る材料としてLa，Ce，Pr，M，Smのセリウム族元素の酸化物を含む銀基含金が，耐溶着性，耐消耗性及ぴ接融抵抗等の接点特性に優れていることを見出した。図1は本発明材料と現用材料との耐溶着性試験結果で，この合金の耐溶着性が現用材料と同等以上であることを示している。加工性及び臨界電流値を向上させるための超電導マグネット材料の処理方法　　　出願公告　昭和垂8年12月雀日　昭48－41078　　　特許昭和50年10月2蝸第292735号　　　発明者　太刀川恭治　この発明はNb－20～70at．％系合金の加工性と同時にその超電導特性を向上させる処理法である。　この合金は超電導現象を利用して強磁場を作るが，細線や薄いテープまで加工するのはかなり困難である。この発明では，前記合金の塑性加工の前にこれを650～950℃で1時間以上加熱することを特徴とする処理法である。表面酸化を防止しながら5時間以上の加熱でその効果が著しい。この処理によって本含金はZb側とZr側の二つの体心立方格子相に分離し，溶製のままで高温で安定なβ相が常温まで無理にもたらされている1相状態よつ内部ひずみが少なく塑性加工が容易になる。図2は直径1．5㎜のNb－50at．％Zr合金線をO．75㎜まで線引きした時のダイスの受ける抵抗力が本処理法の適用により減少することを示している。曲線1，2，3，4は，線引きの前にそれぞれ785，885，685．1050℃で5時間加熱したもので，曲線5は加熱していない。このように塑性加工が著しく容易になると同時に，本発明によると臨界電流及び臨界温度が向上する。ユ50王0050　／／ノムO．5L品一　　　ノノ25 30　　　35　　　4G　　　45　　　50　　試　験　電　流　（A〕　　　　図1。、。／盲甘　亘　荘看 t ｝一刊世＼。／　③’＾」Lプク冬6≡暮i，481，391I311．23亘．151，071．0θO．940，880，820．76　　　　ダイス孔径（㎜）148139131123〕510710θ094088082076ダイス孔径（皿m）図2妙短　信令⑳海外出張　中潔　輿三　強カ材料研究部　強力鋼の強靱伽こ関する研究のため昭和51年9月6日から昭和52年9月10日までアメljカ含衆国へ出張した。　　　　　　　逓巻　第213号荊携兼発行人　　　保坂材多夫印　　　棚　株式会社ユニオンプリント　　　　　　東京都大田区中央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　　　　　　　電話　東京（03）719－227ヱ（代表）　　　　　　　郵便番号153一4一