JPS5924172B2 - 耐熱バイメタル - Google Patents
耐熱バイメタルInfo
- Publication number
- JPS5924172B2 JPS5924172B2 JP1248877A JP1248877A JPS5924172B2 JP S5924172 B2 JPS5924172 B2 JP S5924172B2 JP 1248877 A JP1248877 A JP 1248877A JP 1248877 A JP1248877 A JP 1248877A JP S5924172 B2 JPS5924172 B2 JP S5924172B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bimetal
- temperature
- alloy
- present
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Thermally Actuated Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高温度域で使用可能な耐熱バイメタルに関する
。
。
バイメタルは熱膨張係数の異なる金属を積層し、それぞ
れの金属の温度による熱膨張係数の相違を利用するもの
で、各種の温度調節計等に用いられている。
れの金属の温度による熱膨張係数の相違を利用するもの
で、各種の温度調節計等に用いられている。
近年バイメタルの用途が拡大され、特に高温度域、使に
は腐食性雰囲気で使用できるバイメタルが要望されてい
る。
は腐食性雰囲気で使用できるバイメタルが要望されてい
る。
従来高温度域で使用するバイメタルとしては、低膨張側
にニッケル36〜50%、残部鉄でなる合金を高膨張側
にニッケルークロム−鉄合金、ニッケルーマンガン−鉄
合金あるいはオーステナイト鋼を配したものが知られて
いる。
にニッケル36〜50%、残部鉄でなる合金を高膨張側
にニッケルークロム−鉄合金、ニッケルーマンガン−鉄
合金あるいはオーステナイト鋼を配したものが知られて
いる。
(JIS(日本工業規格)−TM4相当)しかしこの高
温用バイメタルでも、信頼して使用できる温度は400
℃程度までである。
温用バイメタルでも、信頼して使用できる温度は400
℃程度までである。
これはバイメタルを構成する金属の耐熱性および耐食性
がまだ充分でないからである。
がまだ充分でないからである。
特に、低膨張側を構成する前記金属は200〜400℃
付近から熱膨張係数が急激に大きくなる現象を有し、ま
たこの温度付近では弾性係数等の機械的特性も著しく劣
化する。
付近から熱膨張係数が急激に大きくなる現象を有し、ま
たこの温度付近では弾性係数等の機械的特性も著しく劣
化する。
更にこの低膨張側を構成する金属は、耐酸化性、耐食性
も悪く高温度域あるいは腐食性雰囲気での使用には耐え
ないものであった。
も悪く高温度域あるいは腐食性雰囲気での使用には耐え
ないものであった。
本発明の目的は400°C以上の高温度域でわん曲常数
および弾性係数が安定なバイメタルを提供することであ
る。
および弾性係数が安定なバイメタルを提供することであ
る。
本発明の他の目的は耐熱性と合わせて機械的特性および
耐食性の優れたバイメタルを提供することである。
耐食性の優れたバイメタルを提供することである。
すなわち、本発明バイメタルは、特に低膨張側金机を改
良したもので低膨張側は重量係でクロム(Cr ) 1
. (10〜20.0%、モリブデン(Mo)12.0
〜20.0%、ニオブ(Nb)1.0〜5.0%。
良したもので低膨張側は重量係でクロム(Cr ) 1
. (10〜20.0%、モリブデン(Mo)12.0
〜20.0%、ニオブ(Nb)1.0〜5.0%。
アルミニウム(A7)jチタン(Ti)を単独または複
合で0.2〜5.0%、残部か実質的にニッケル(N
i )でなる合金で構成し、高膨張側は前記合金より熱
膨張係数の犬なる耐熱合金で構成したことを特徴とする
特 本発明バイメタルの低膨張側合金においてクロムは耐酸
化性を向上させるために必要で、その量が10.0 %
未満ではその効果が十分でなく、20.0係を越えると
加工性を阻害するのでこの範囲内とした。
合で0.2〜5.0%、残部か実質的にニッケル(N
i )でなる合金で構成し、高膨張側は前記合金より熱
膨張係数の犬なる耐熱合金で構成したことを特徴とする
特 本発明バイメタルの低膨張側合金においてクロムは耐酸
化性を向上させるために必要で、その量が10.0 %
未満ではその効果が十分でなく、20.0係を越えると
加工性を阻害するのでこの範囲内とした。
モリブデンは熱膨張係数を下げるために必要あり、その
量が12.0%未満ではその効果が十分でなく、20.
0%を越えると加工性を阻害するのでこの範囲内とした
。
量が12.0%未満ではその効果が十分でなく、20.
0%を越えると加工性を阻害するのでこの範囲内とした
。
ニオブは熱膨張係数を下げるのに有効な元素であり、そ
の量が1.0係未満ではその効果が十分でなく、5.0
%を越えると加工性を阻害するのでこの範囲内とした。
の量が1.0係未満ではその効果が十分でなく、5.0
%を越えると加工性を阻害するのでこの範囲内とした。
チタン、アルミニウムは高温強度を保つために有効であ
り、それぞれ単独でまたは複合で用いてもよいがその量
が0.2%未満では添加効果が十分でなく、5.0係を
越えると加工性を阻害するのでこの範囲内とした。
り、それぞれ単独でまたは複合で用いてもよいがその量
が0.2%未満では添加効果が十分でなく、5.0係を
越えると加工性を阻害するのでこの範囲内とした。
なお、附随不純物として原料中に混入するコバルト(C
o )や鉄(Fe)等の不純物および溶製時に脱酸剤と
して添加されるマンガン(Mn)、けい素(Si)等は
、微量であれば許容できるが、望ましくは1.0%以下
がよい。
o )や鉄(Fe)等の不純物および溶製時に脱酸剤と
して添加されるマンガン(Mn)、けい素(Si)等は
、微量であれば許容できるが、望ましくは1.0%以下
がよい。
本発明バイメタルを構成する高膨張側合金は、前述の低
膨張側合金より熱膨張係数が犬である既存の耐熱合金で
あればよいが、バイメタルとじて好ましいわん曲常数を
得るには、熱膨張係数が15X10−6/’C以上であ
ることが望ましい。
膨張側合金より熱膨張係数が犬である既存の耐熱合金で
あればよいが、バイメタルとじて好ましいわん曲常数を
得るには、熱膨張係数が15X10−6/’C以上であ
ることが望ましい。
また高温度域で各種用途にバイメタルとして使用するた
めには600°Cでの引張り強さ、硬度等の機械的強度
は、常温時の機械的強度の70%以上であることが望ま
しい。
めには600°Cでの引張り強さ、硬度等の機械的強度
は、常温時の機械的強度の70%以上であることが望ま
しい。
発明者等の実験によれば、高膨張側として、市販されて
いる5US304(クロム18%、ニッケル8%、残部
が実質的に鉄)、および5US310(クロム25%、
ニッケル20%、残部が実質的に鉄)を用いて充分効果
があった。
いる5US304(クロム18%、ニッケル8%、残部
が実質的に鉄)、および5US310(クロム25%、
ニッケル20%、残部が実質的に鉄)を用いて充分効果
があった。
以下実施例を説明する。
まず本発明バイメタルの低膨張側を構成する合金および
比較の為の合金として表1に示す組成の合金を高周波誘
導溶解炉によりそれぞれ溶製し、この溶製した合金から
それぞれ試験片を作成した。
比較の為の合金として表1に示す組成の合金を高周波誘
導溶解炉によりそれぞれ溶製し、この溶製した合金から
それぞれ試験片を作成した。
次いでこれらの試験片について室温から700°Cまで
の温度変化に対する平均熱膨張係数、室温および700
℃の縦弾性係数、700℃における酸化増量をそれぞれ
求め表1にあわせて示した。
の温度変化に対する平均熱膨張係数、室温および700
℃の縦弾性係数、700℃における酸化増量をそれぞれ
求め表1にあわせて示した。
また表2に本発明バイメタルを構成する高膨張側合金の
例の緒特性を比較の為の合金とともに示す。
例の緒特性を比較の為の合金とともに示す。
本発明バイメタルは、表1および表2に示す合金素材を
熱間圧延にて接着し、以後合間圧延、焼鈍、酸洗等の慣
用手段にて所定の板厚とすることにより得られる。
熱間圧延にて接着し、以後合間圧延、焼鈍、酸洗等の慣
用手段にて所定の板厚とすることにより得られる。
表1に示すように本発明バイメタルを特徴づける低膨張
側合金(試料1〜6)は、比較例(試料7〜10)と比
較すると、700°C迄はぼ一定した熱膨張係数が大き
く、試料10は400℃以上では安定した熱膨張係数が
得られない。
側合金(試料1〜6)は、比較例(試料7〜10)と比
較すると、700°C迄はぼ一定した熱膨張係数が大き
く、試料10は400℃以上では安定した熱膨張係数が
得られない。
また本発明バイメタルを構成する試料1〜6は、700
°Cにおいても充分高い縦弾性係数を有し、かつ700
°Cにおける酸化増量を比較例と比較して明らかなよう
に極めて耐酸化性に優れている。
°Cにおいても充分高い縦弾性係数を有し、かつ700
°Cにおける酸化増量を比較例と比較して明らかなよう
に極めて耐酸化性に優れている。
また、表2によれば本発明バイメタルを構成する高膨張
側合金(試料11,12)は比較のための従来材料(試
料13〜14)と比較すると軟化開始温度が高く、また
耐熱耐食性も優れている。
側合金(試料11,12)は比較のための従来材料(試
料13〜14)と比較すると軟化開始温度が高く、また
耐熱耐食性も優れている。
表12表2に示す各合金素材を組合せて、板厚LOmm
に仕上げこの板についてわん曲常数、電気抵抗、弾性係
数を測定した。
に仕上げこの板についてわん曲常数、電気抵抗、弾性係
数を測定した。
この代表的な結果を従来の高温用バイメタル(JIS−
TM4)と比較して表3に示す。
TM4)と比較して表3に示す。
またこれらのバイメタルについて、一端が固定支持され
た長さ100mmのものの先端の温度変化による変位距
離を図に示す。
た長さ100mmのものの先端の温度変化による変位距
離を図に示す。
表3から明らかなように本発明バイメタル(試料21〜
26)は、600℃付近まで実用的に使用でき、限界温
度も従来のもの(試料27)と比較すると極めて高い。
26)は、600℃付近まで実用的に使用でき、限界温
度も従来のもの(試料27)と比較すると極めて高い。
また図によれば、本発明バイメタルの変位量は、温度に
ほぼ一定であり、使用上好ましいものである。
ほぼ一定であり、使用上好ましいものである。
また弾性係数も高温度域で低下することがなく、この点
も好ましい。
も好ましい。
次に本発明バイメタルの耐食性、耐酸化性を従来のもの
と比較して調べた。
と比較して調べた。
その結果を表4に示す。
なお耐食性および耐酸化性は、塩水噴霧試験(JIS−
Z−2371)、高温水蒸気中での腐食増量(300±
2°C、91kg/i溶存酸素(103p−の水蒸気中
で100時間)および高温空気中での酸化増量(700
±5℃で50時間)で調べた。
Z−2371)、高温水蒸気中での腐食増量(300±
2°C、91kg/i溶存酸素(103p−の水蒸気中
で100時間)および高温空気中での酸化増量(700
±5℃で50時間)で調べた。
表4より明らかなように本発明バイメタルは塩水噴霧試
験(35°C248時間)においては全くサビの発生は
なく高温水蒸気中での腐食増量は従来のものと比較して
1/4〜1/7と極めて優れている。
験(35°C248時間)においては全くサビの発生は
なく高温水蒸気中での腐食増量は従来のものと比較して
1/4〜1/7と極めて優れている。
同じく高温空気中での酸化増量においては、1/3以下
とすぐれている。
とすぐれている。
したがって本発明バイメタルはメッキ等の表面処理、ク
ラッド等を施こすことなく高温炉中での使用、排気ガス
等の腐食性雰囲気中での使用が可能である。
ラッド等を施こすことなく高温炉中での使用、排気ガス
等の腐食性雰囲気中での使用が可能である。
特に、本発明ノ下イメタルは、高温水蒸気中での耐食性
にすぐれており高温水蒸気の制御機構等に好適である。
にすぐれており高温水蒸気の制御機構等に好適である。
また、本発明バイメタルの高膨張側合金をコバルトを含
まない合金で構成したバイメタルは、特に原子炉用の各
種機構へ好ましく適用することができる。
まない合金で構成したバイメタルは、特に原子炉用の各
種機構へ好ましく適用することができる。
以上述べたように本発明バイメタルは従来の高温用バイ
メタルでは不可能であった高温度域での使用および耐食
性、耐酸化性雰囲気中での使用が可能となり、その使用
範囲は極めて広い。
メタルでは不可能であった高温度域での使用および耐食
性、耐酸化性雰囲気中での使用が可能となり、その使用
範囲は極めて広い。
なお、本発明バイメタルの高膨張側金属は実施例に示し
たものに限られるものではない。
たものに限られるものではない。
図はバイメタルの温度変化による変位距離4示すグラフ
である。
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 低膨張側は重量係でクロム10.0〜20.0%モ
リブデン12.0〜20,0%、ニオブ1.0〜5.0
%、アルミニウム、チタンを単独または複合で0.2〜
5.0%、残部が実質的にニッケルでなる合金で構成し
、高膨張側は前記合金より熱膨張係数の犬なる耐熱合金
で構成した耐熱バイメタル。 2 高膨張側を構成する合金は、600℃での機械的強
度が常温時の機械的強度の70%以上である特許請求の
範囲第1項記載の耐熱バイメタル。 3 高膨張側を構成する合金は、熱膨張係数が15X1
0−6/℃以上である特許請求の範囲第1項または第2
項のいずれかに記載の耐熱バイメタル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1248877A JPS5924172B2 (ja) | 1977-02-09 | 1977-02-09 | 耐熱バイメタル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1248877A JPS5924172B2 (ja) | 1977-02-09 | 1977-02-09 | 耐熱バイメタル |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5397926A JPS5397926A (en) | 1978-08-26 |
JPS5924172B2 true JPS5924172B2 (ja) | 1984-06-07 |
Family
ID=11806775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1248877A Expired JPS5924172B2 (ja) | 1977-02-09 | 1977-02-09 | 耐熱バイメタル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5924172B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61181564A (ja) * | 1985-02-07 | 1986-08-14 | Toyoda Mach Works Ltd | ロボツトハンド |
JPH0365239B2 (ja) * | 1985-07-05 | 1991-10-11 | ||
JPH0437751B2 (ja) * | 1984-04-12 | 1992-06-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4720435A (en) * | 1984-11-19 | 1988-01-19 | Haynes International, Inc. | Nuclear grade steel articles |
US7160400B2 (en) * | 1999-03-03 | 2007-01-09 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Low thermal expansion Ni-base superalloy |
-
1977
- 1977-02-09 JP JP1248877A patent/JPS5924172B2/ja not_active Expired
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0437751B2 (ja) * | 1984-04-12 | 1992-06-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | |
JPS61181564A (ja) * | 1985-02-07 | 1986-08-14 | Toyoda Mach Works Ltd | ロボツトハンド |
JPH0365239B2 (ja) * | 1985-07-05 | 1991-10-11 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5397926A (en) | 1978-08-26 |
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