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[NRIMNews1983-08.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/fc6f1833-1434-4269-a557-176fd80d9dd4/download)

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越川 隆光

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[金材技研ニュース 1983 No.8](https://mdr.nims.go.jp/datasets/450a6a2c-74b2-44a4-a1e1-a6a7b3369c74)

## Fulltext

金属技研ニュース　1983　No.8七Φ一．ゼEoo一一〇⊂ωE0箏○コーooo－o〕0＝あ○蜆oo．］o－Eo－ooo］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］○工←■1金属材料技術研究所極低温疲れ試験装置の連続運転に成功極低温構造材料の寿命予測にめど　あらゆるガスが液体状態になってしまう極めて低い温度が今注目をあびている。この温度は絶対零度（O　K，一273．2℃）にあと4度余りのところであり，液化したヘリウムを使うことヒよって得ることができる。このような温度のもとでは日常我々が体験している温度では起こつえない特異な現象が認められる。その一つとして電気抵抗がゼロになる超電導現象があり、核融合炉をはじめこれを利用した大型機器の開発が、大規模に展開されている。　さて，ごれらの超電導機器を構成している構造材料も極低温にさらされ，さらに機器の稼働に伴い，繰り返」強い応力を受ける。機器が複雑かつ大型化するほど事故を防止するために，極低温における構造材料の高い信頼性が要求されることになり，その寿命を事前に刊則することや寿命を高めることが今後ますます重要になる。　このたび，筑波支所に極低温下で構造材料が繰り返し応力を受ける際の寿命を調べるための疲れ試験装置が新たに設置され，国際的にも注目を集めている。極低温を得るための冷凍システムは，ヘリウム閉ループによつ冷媒を供給し，再凝縮方式を用いた長時問連続運転に適したものである。本装置の全景を写真に示す。ヘリウムガスを用いて昇圧，精製，冷却を繰り返し行い，この春，100時問をこす液体ヘリウム中での連続疲れ試験に成功した。冷凍能力は4．4Kで12Wあり，試験片からの発熱を見込んでも，充分ステンレス鋼やチタン含金などの材料試験を行うことができる。写真　極低温疲れ試験装竈極低温状態を長時間保つための新しい仕組み極低温利用技術の発展に道をひらく　当研究所に設置した極低温疲れ試験装置では，長時閥にわたって安定した極低温状態を保ち，液体ヘリウムの液面を一定に維持できなければならない。そのため閉ループ系で冷媒を循環させ，液体ヘリウムが外界に散逸しない再凝縮冷凍システムを開発した。　ヘリウム再凝繍方式とは図に示すようなもので，沸騰した薬罐の蓋を押えて冷却しておくと、湯繭から蒸発した水蒸気が蓋に当たり，冷却凝縮して水滴となリ，湯圃に戻され，ある圧力のもとでは湯面が一定に保たれるのと同じ仕組みである。ここでは，水蒸気の代りにヘリウムガスが使われ、蒸発したヘリウムガスを液体に戻すことによって，最初にクライオスタットに注入した液体ヘリウム面を長時閥一定に維持することができる。　再凝締器内の冷媒としては液体へりウムとへりウムガスの混含したヘリウムミストを使う。ヘリウムミストを作るには，圧縮機によってへりウムガスを16気圧まで加圧し，その申に含まれている空気成分、水分などの不純物を精製装置によ廿）徹底的に除去する。その後，真空によって外界と熱的に遮断されたコールドボックス内に納められた冷凍機に導く。ヘリウムガスは冷凍機内で4台の膨脹エンジンと熱交換器により順次冷却され，最終的にジュール・トムソン弁によって液化される。ヘリウムガスの流れと冷凍機内部の各部分の定常状態における温度を図に示す。　このたびの実験では再凝縮方式によ‘）連続して長時間極低温が保持され，疲れ試験機のクライオスタット内の液体ヘリウムの液面の低下は，疲れ試験中においても全く認められなかった。その結果、本システムの実用性が実証され，今後，極低温下での各種材料の長時間にわたる疲れ特性を調べることが可能となった。試験機の容量としては，最大5トンまでの引張一圧縮の荷重をかけることができる。また，荷重の繰リ返し周波数はO．01から50ヘルツまで選択できる。　この冷凍システムの特徴は，液体ヘリウムをクライオスタットにつぎ足すことなく，長時間安定した極低温を維持できることである。このような成果は，医療診断用のNMR－CT装置や磁気浮上列車などに用いられている各種の超電導磁石の冷却にも役立つと考えられ，極低温技術の普及に大きく貢献することが期待される。圧総機へ一」ウム冷凍機M三 2涼ガ HX　HX4 3 ルス E　　　HX223Kダ68．OK疲れ試験機i64．lK貰XE　HX30．OKRXHX9．lK　　　　　6．OK　7．2K裕凝岩 嵩機273KHX5．lK　4．7KJ．T姜式■験片液体窒索液体へりウム山・I一一≡一I⊥刮｛ コールドポックス カ；’十1上　」　1糟製機／無1警筑1ソ…ヘリウムガ　　スヘリウム ’’クライオスタット再凝締籍液体ヘリウム液面試験片クライオスタットスポットニュース高速増殖炉用ステンレス鋼溶接部の嵩温強度の信頼性向上を図る　商遼増殖炉の圧力容籍は厚さ約30～50mmの304ステンレス鋼製の溶接機造物であリ，商漁環境（500℃前後）下で約20～30年運転される。したがって、圧力容器の厚板溶接部の商槻強度を評価し信鰯性の拝1］上を図ることは，高遼増殖炉の安全性確保のために取リ組むべき璽要課題の一つである。　当弔肝多著戸斤は，早くカ’ら商遼煉圧プコ容辮の溶接継手性能評個に注富し，これについて動燃事薬磁との共剛滑究を進めてきた。そして，昭和5I年度からクリープデータシート試験斉1個の一部として304鋼溶接継手の長時閥試験を行ってお一）、既に約1万時閥までのクり一プ破断データシート〔拙α32（工982）〕を刊行した。これらの継季で使用した溶接材米≡トには、高激強度を商めるためにV，Ti，及ぴNbなどが微最添加してある。このため，母材と比ぺて，溶接都のクリープ破㈱童度はほぽ圃稚度とみなせるが，破断仲びについては，長時洲則での慨下が諸しいことを指摘した。　さらに、商遼炉では、設蓄十段階において，クリープ変形を考慮した棚単性構造解析が義務づけられているため，クリープ伸びデータの取得と解析を進めている　　　　　　（クリープ試験部）鋼の表面処理に新機軸極畳真空の実現に役立つ　圧力10…loPa以下の極高輿空を容易に実現することができる奥空容辮の開発を目的として，ステンレス鋼内部からセラミックスを析出させ垂1詞表面をコーティングするという表面処理法を闘発している。この方淡は皮膜が剥離しても奥空中で再加熱するだけで修復できるという魯己修復機能を備えている。　内音1三から布干出させるセラミックスとしては気体の付蒲力が小さいといわれている窒化ボロンを対象として，18－8ステンレス金1踊にボロンと窒素を添加した含金を溶製した。この含金を奥空印で700℃以上に加熱すると鋼表蘭に窒化ボロンが析出した直表面に析出した窒化ボロン皮膜上には気体の付蒲はほとんどなかった。また，皮膜を肖1」リ取った後，輿空［沖で再加熱すると再ぴ析出皮膜が表繭を覆った。この擁作を十数回繰リ返しても皮膜の修復能カは炎われなかった。　　　　　　（腐食防食研究部）原手炉圧カ容器の超音波探傷へ信号処理法を適用検出性能と精度の向上に成功　原予炉圧カ容猪の非破壊検査は安全確保のうえから必要不珂欠である竈維鍍の厚さは15～25cmもあるので、その内面に発生する傷の尭規には趨音波による探傷以外に適当な方法がない。しかし，容器1内蘭には腐食を防ぐためにステンレス鋼の肉盛りがほどこされており、その粗大絡累i組織によって趨曹波が散乱して雑曹となるため，小さな傷の発見は困難である。　一方、近頃の情轍処理用機器の巡歩にはめざましいものがあり，大鍬のデータを商速で処理することが可能となった。　そこで当研究所では，趨曹波探傷僧号を商遼AD交換雑によリデジタル僑号に変え、これをマイクロコンピューターで処理して函像化，雑欝除去などを行うことにより欠陥検ヒ舳三能及び欠陥寸法溺1淀精度の症i1上をはかっている。実験では180皿耐X70㎜の断繭内から70万点以上のデータを取得し，これに信号処理をほどこすことによリ欠陥位護の特定が容易となり，また欠陥検出惚能も1市1上できた。　　　　　　（オオ料強さ研究部）　インコネル617中の　炭化物の組成を確認　耐熱鋼などの闘発にはNi基含金咋1の炭化物の組成を詳細に知る必要がある。これまでに，X線マィクロアナライザー（XMA）により炭化物の縦成決定を行ってきた。XMAの紺成像を用いると臓予番号効果によりTilC，N）は黒，M2畠C6は灰色，脇Cは虐1として識別できる。各炭化物の生成過秋をみると，M23C6は熱処理で粒弊に析出成長する。M6Cは時効とともに粒界のM23C6を食って粒界に方ストワルド成媛するものと，T1／C，N）の周囲から成侵するものがある。M23C6はM6Cに食われるものの，それ幽身もオストワルド成援する。Ti（C，N〕は鍛初から存荻している。それぞれを前記の識別像によ一〕，XMAにより、点分析した。実験緒果の一例を示すと、1OOO℃，1000時閉のM23C6の紺成は，CrI？．g4Nil．74M02．63Coo．56Feo，07T…o．02A1o．oo　Sio．ol　C6であった。　　　　　　（金属化学研究部）lCP発光分光法によリNb含有銑鉄分析の迅速化をはかる　I　CP（誘導緒合プラズマ）発光分光分析法は高溢、しのプラズマを光源とする発光分光分析法で，次のようなすぐれた特徴をもっている。①商感度である。⑳司一条件で主成分から微鍛成分までの多元素1琶1時定±蟄：が可能で，化学分析の迅速化と省力化に寄与する。③元素閉の妨讐が少ない。④検最線の腹線範囲が広い。⑤定搬用の標雌には含成溶液を用いることができる。　工CP発光分光分析法を用いて，当研究所で行っている日中共剛肝究（Nbを含む銚銚の新製錬披術）に関連して，Nb含有銑鉄吟1のNb，Mη，P，S，Tiの定鐙淡を確立した。　また，I　C　P発光分光分析法は，椴準含金蓄式料の入手が鰯難な研究闘発中の金属切料，例えば，航空字宙材料、原予加＝オ料、超電導材＊斗などの分析に独力な乎段となることが期待されている。　　　　　　（金属化学研究部）【特許紹介】　　熱聞ダイス鋼　発明者　渡辺　敏，中島宏興　公告昭和56年4月25日日召56－18072　特　許　沼和57年12月14日　第u26工06号　熱問ダイス鋼は本来焼入性のすぐれた鋼種であるが，大形の金型やダイスに用いられる場含には焼入性が不足し，内部にかなつの不完全焼入組織を伴っている。このような不完全焼入組織は型の使用中における破損あるいはヒートチェックの発生による寿命の減少の主な原因となる。このためさらに焼入性のすぐれた鋼種が求められている。　本発明は，通常の熱聞ダイス鋼に対して，安価なマンガンの含有量を高めるだけでその焼入性を飛躍的に向上させ，不完全焼入組織の発生を防止するものである。例えば，空冷で中心部まで完全に焼入れできる丸棒の直径は，JIS　SKD6鋼の40㎝に対して，本発明による鋼では容易に150㎝に増大する。【出願公開発明の紹介】磁性粉末の粒径分別法　特公開昭57－298I1　　　　　　　　　　　　　昭和57年9月6日　本発明は，流体中を運動する磁性粉末混含物に磁場を作用させ，該磁性粉末の運動軌跡を変化させることにより粒径分別を行うことを特徴とする磁性粉末の粒径分別法である。従来法である箭分け法や浮遊分離法などによると，分別可能な粒径は数μ獅以上であ’），平均粒径がヱμm以下の破性体超微粒子のみを分別するのが不可能である。これに対し，本方法によると，最大粒径50μ㎜以下の磁性粉体中よ一）平均粒径1μm以下の磁性体趨微粒子を分別捕集する上に優れた効果がある。超強カマルエージ鋼の　特公開昭57－I6王049製造方法　　　　　　　■沼和57年10月4日　本発明は，Ni3～20％，Co5～25％，Mo5～ユ7％，W20％以下，Ti雀．5％以下，A12．5％以下，残部鉄及び不純物よ｝）なる超強カマルエージ鋼を，u00℃以上の溶体処理温度に加熱した後，当該温度から1000℃までの温度で熱間加工し，I000℃から900℃まで温度では加工を中断して空冷し，900℃以下の温度で2回以上の力冒工により50％以上の加工度を与え，更に常温以下の温度に焼入れることを特徴とする超強カマルエージ鋼の製造方法である。　従来法では，1100℃以上の溶体化処理漁度に加熱した後，冷却過程で連続的に加工する加工熱処理法が適用された。この処理ではI000～900℃の区聞での加工で多量の粗大な析出物が生じる。そのため，低応力破壊が発生し，高強度を得ることができなかった。これに対し，本発明によって製造された鋼は350kgf／㎜㎜2を趨える引張強さが得られ，高比強度と靱性を必要とする機械構造物などへの利周が期待される。禽短　信禽⑧漉外般張　佐藤　彰　工業化研究部第1研究室長　臼申科学技術協力による共同打含せのため，昭和58年6月I日から昭和58年6月ユ冊まで，中蕪人民共和国へ舳長した。　太国昭彦　疲れ試験部第2試験室長　金属材料の疲労強度評価に関する研究調査のため，昭和58年6月4臼から劃召和58年7月3日まで，イギリス，フランス，西ドイツ，スイス及びノールウェーへ出張した。　尾崎　太　工業化研究部主任研究官　第23回国際分光学金議に出席のため，昭和58年6月24日から昭和58年7月3日まで，オランダヘ出張した。　　　　　　遭巻第296号繍集毅発行人　　越川隆光印　珊1」株式会社三興印棚　　　　　　東京都新宿区信濃町王2発行所　科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　東京都目黒区中目黒2丁目3番12号　　　　　　　　　東京（03〕7i9－2271（代表〕