(57)【要約】【課題】制振部材として使用可能な制振性を示すとともに加工性に優れた鉄合金を提供する。【解決手段】本発明の鉄合金は、全体を１００質量％としたときに（以下単に「％」という。）、３〜８％のクロム（Ｃｒ）と、０．４〜２％のアルミニウム（Ａｌ）と、Ａｌに対する質量比（Ｍｎ／Ａｌ）が０．６〜２．３のマンガン（Ｍｎ）と、残部が鉄（Ｆｅ）と不可避不純物および／または改質元素とからなることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体を１００質量％としたときに（以下単に「％」という。）、
３〜８％のクロム（Ｃｒ）と、
０．４〜２％のアルミニウム（Ａｌ）と、
Ａｌに対する質量比（Ｍｎ／Ａｌ）が０．６〜２．３のマンガン（Ｍｎ）と、
残部が鉄（Ｆｅ）と不可避不純物および／または改質元素とからなることを特徴とする制振部材に用いる加工性に優れた鉄合金。
【請求項２】
Ａｌを０．４〜０．８％含む請求項１に記載の鉄合金。
【請求項３】
Ｍｎ／Ａｌが０．６〜１．８である請求項１または２記載の鉄合金。
【請求項４】
Ａｌを０．４〜０．６％含む請求項１〜３のいずれかに記載の鉄合金。
【請求項５】
Ｃｒを４〜６％含む請求項１〜４のいずれかに記載の鉄合金。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の鉄合金からなり、１×１０−４〜２×１０−４の歪振幅域、９０〜１２０Ｈｚの周波数域での制振性を指標する損失係数が０．０１以上であることを特徴とする制振部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振材料として用いられる鉄合金および制振部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械的に可動する可動部を有する装置や機器などは、その可動部が加振源となって、各部に多かれ少なかれ振動を生じることが多い。このような振動は様々な騒音の原因となったり、疲労強度の劣化に繋がったり、などして好ましくない。そこで、この振動を抑制する制振材が種々用いられている。たとえば、強度や剛性などの機械的特性があまり要求されず、使用環境（たとえば使用雰囲気）が穏やかな部材であれば、振動を吸収し易い樹脂材や、その樹脂を部分的に用いた素材（たとえば鋼板間に樹脂材を挟持した制振鋼板）が制振材として用いられる。
【０００３】
しかし、強度などの機械的特性が要求され、高温雰囲気で使用される部材には、そのような制振材を安易に用いることはできず、金属材料からなる制振材が用いられることが多い。これまでにも、強度などの機械的特性、耐熱性さらには加工性などに優れると共に比較的原料コストが安価な鉄合金が提案されており、具体例として下記の特許文献１および特許文献２が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２５５８１３号公報
【特許文献２】特開平６−１００９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、マンガン（Ｍｎ）を１０〜２７質量％含むＦｅ−Ｍｎ合金にＣｕ、Ｃｒ、ＳｉおよびＮｉのうちの少なくとも一種を添加すると、加工性（延性）および強度の向上に有利であることが記載されている。さらに、Ｃ、Ｎ、Ｐ、ＳおよびＡｌを０．００５質量％未満となるように添加している。
【０００６】
また、特許文献２には、Ａｌを３〜１１質量％、Ｃｕを５〜７０％、Ｃｒを３〜９質量％含む鉄合金が開示されている。特許文献２では、Ａｌの添加は加工性を向上させるためであると述べているが、その添加量は、３質量％以上必要であるとしている。
【０００７】
鉄合金に対するＡｌの過剰な添加はＦｅ３Ａｌ系金属間化合物の生成を促進させることが知られている。Ｆｅ３Ａｌ系金属間化合物は、一般に延性が乏しく、加工性が非常に悪いことも知られているため、鉄合金においてはＡｌの添加量をある程度抑える必要がある。その一方で、制振合金へのＡｌの添加は制振性の向上に効果があるため、鉄合金に対するＡｌの添加量を少なくすると、制振性と加工性とを両立することができなくなる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、制振部材として使用可能な制振性を示すとともに加工性に優れた鉄合金を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、制振合金として代表的なＦｅ−Ｃｒ−Ｍｎ合金において、制振部材として必要な高い制振性を保持できる程度にＡｌを含有しつつ、Ａｌ含有量に対するＭｎ含有量を適切な範囲とすることで、Ａｌ添加による制振性の向上効果を損なうことなく延性を向上させられることを新たに見出した。
【００１０】
すなわち、本発明の鉄合金は、制振部材に用いる加工性に優れた鉄合金であって、全体を１００質量％としたときに（以下単に「％」という。）、３〜８％のクロム（Ｃｒ）と、０．４〜２％のアルミニウム（Ａｌ）と、Ａｌに対する質量比（Ｍｎ／Ａｌ）が０．６〜２．３のマンガン（Ｍｎ）と、残部が鉄（Ｆｅ）と不可避不純物および／または改質元素とからなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の鉄合金は、Ｃｒ、ＡｌおよびＭｎを適量含むことで、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｎ合金以上の制振性を示すとともに、延性（加工性）に優れる。具体的には、１×１０−４〜２×１０−４の歪振幅域、９０〜１２０Ｈｚの周波数域で、制振性を指標する損失係数が０．０１以上さらには０．０２以上の制振部材であるのが好ましい。また、常温における破断伸びが、３０％以上さらには４０％以上の鉄合金であるのが好ましい。
【００１２】
Ａｌは、制振性の向上に有効であるとともにフェライト（α）相を安定化させる元素である。一方、鉄合金においてＭｎは、オーステナイト（γ）化元素として知られており、常温ではα相の他にＣｒ２ＦｅＭｎ化合物からなるσ相が生成され、高温ではγ相が安定化する。つまり、Ｍｎの存在により、介在物の微細分散および相変態を用いた結晶粒微細化効果により、凝固組織が微細化されて延性を向上させられる。凝固組織の微細化には、金属組織に占めるα相とγ相との面積比が影響する。さらに、Ａｌ含有量が同じ鉄合金であっても、Ｍｎ量の影響で制振性が低下する。そのため、ＡｌとＭｎとの含有割合の比（Ｍｎ／Ａｌ）を適切な範囲とした鉄合金は、高い延性を示すとともに優れた制振性を有する制振部材として使用可能である。
【００１３】
ちなみに、振動減衰能を示す指標として、本明細書で主に用いた損失係数ηの他に、対数減衰率δや比減衰能Ｗ等がある。これらは相互に関係があり、δ＝πηまたはＷ＝２πηという関係式により、関連付けられる。従って、振動減衰能の指標が異なる場合でも、それら関係式を用いて換算することにより相互に比較することは可能である。
【００１４】
そして本発明の鉄合金では、このような優れた制振性が、低温域や常温域で安定していることはもちろん、高温域でも（低くとも３００℃程度まで）安定しており、制振性の高温安定性が高い。したがって、本発明の鉄合金は従来以上に多種多様な部材へ利用可能である。
【００１５】
ところで、本発明の鉄合金（「鉄合金部材」を含めて、適宜単に「鉄合金」という。）が上記のような優れた制振性を発現するメカニズムや理由は必ずしも定かではないが、現状では次のように考えられる。
【００１６】
先ず、制振性は、振動エネルギーが制振材内部で部分的に吸収されるなどして低下し、振動の伝達が阻害される現象である。ちなみに、吸収された振動エネルギーは主に熱エネルギーに変換されて外部に放出される。このような振動エネルギーの低減メカニズム（制振メカニズム）として、磁壁（磁区の境界）の移動により振動を吸収する強磁性型、金属結晶の転位の運動により振動を吸収する転位型、マルテンサイト的変態で生成した双晶の運動により振動を吸収する双晶型、マトリクス（Ｆｅなど）と柔らかい分散粒子（黒鉛など）の界面付近の粘性流動により振動を吸収する複合型などがあるといわれている。
【００１７】
本発明の鉄合金は、複数の制振メカニズムが融合して優れた制振性を発現していると思われるが、その成分組成からして主に、磁壁の移動によって振動が吸収される強磁性型であると思われる。もっとも、塑性加工を加えた本発明の鉄合金は、さらに、転位の運動によっても振動を吸収すると考えられる。
【００１８】
上記した本発明の鉄合金は、塑性加工などが施されて所望形状が付与された部材（鉄合金部材）の他、加工前の素材（鉄合金素材）をも含む。その用途は必ずしも限定されていないが、上記のような優れた制振性から明らかなように、制振材料として好適であることは当然である。そして、本発明の鉄合金からなる鉄合金素材は延性が高い（常温での破断伸びが３０％以上）ため、プレス成形、鍛造、圧延などの通常の塑性加工の他、組成によっては深絞り、引き抜きなどの強加工も可能であり、所望形状の鉄合金部材が得られる。なお、本発明の鉄合金の延性および鉄合金部材の制振性の程度は、施される加工や部材の用途に応じて、適切な組成範囲の元で適宜選択されるとよい。
【００１９】
また、本明細書中でいう「改質元素」は、Ｆｅ、Ｃｒ、ＡｌおよびＭｎ以外であって、鉄合金の特性改善に有効な元素である。改善される特性の種類は問わないが、制振性、軟磁性、強度、靱性、延性、高温安定性などがある。改質元素の具体例として、Ｃｕ、Ｎｉなどがある。各元素の組合せは任意である。これらの改質元素の含有量は限られず、また、通常その含有量は微量である。
【００２０】
「不可避不純物」は、原料粉末中に含まれる不純物や各工程時に混入する不純物などであって、コスト的または技術的な理由などにより除去することが困難な元素である。本発明に係る鉄合金の場合であれば、たとえば、炭素（Ｃ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）等がある。なお当然ながら、改質元素や不可避不純物の組成は特に限定されない。
【００２１】
なお、特に断らない限り、本明細書でいう「ａ〜ｂ」は下限ａおよび上限ｂを含む。また、本明細書に記載した下限および上限は任意に組み合わせて「ｃ〜ｄ」のような範囲を構成し得る。
【００２２】
本明細書でいう「鉄合金」または「鉄合金部材」はその形態を問わない。特に鉄合金は、たとえば、バルク状、板状、棒状、管状などの素材であってもよいし、最終的な形状またはそれに近い構造部材自体であってもよい。
【００２３】
また、それらの素材となる鉄合金素材は、溶製材でも焼結材でもよいが、溶製材であれば、緻密で安定した品質の素材が安価で得られる。一方、焼結材であれば、（ニア）ネットシェイプにより最終製品形状に近い状態の鉄合金素材が得られる。
【発明の効果】
【００２４】
Ｃｒ、ＡｌおよびＭｎを適量含む本発明の鉄合金は、制振部材に必要な高い制振性を有し、高延性を示すため加工性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】Ｆｅ−５Ｃｒ−ｙＡｌ−ｘＭｎ合金（単位：質量％）について、Ｍｎ／Ａｌ値に対する損失係数ηを示すグラフである。
【図２】Ｆｅ−５Ｃｒ−ｙＡｌ−ｘＭｎ合金（単位：質量％）について、Ｍｎ／Ａｌ値に対する伸びを示すグラフである。
【図３】Ｆｅ−５Ｃｒ−０．５Ａｌ−１Ｍｎ合金（単位：質量％）の金属組織を示す図面代用写真である。
【図４】Ｆｅ−５Ｃｒ−０．６Ａｌ−１Ｍｎ合金（単位：質量％）の金属組織を示す図面代用写真である。
【図５】Ｆｅ−５Ｃｒ−０．８Ａｌ−１Ｍｎ合金（単位：質量％）の金属組織を示す図面代用写真である。
【図６】Ｆｅ−５Ｃｒ−１Ａｌ−０．５Ｍｎ合金（単位：質量％）の金属組織を示す図面代用写真である。
【図７】Ｆｅ−５Ｃｒ−１Ａｌ−１Ｍｎ合金（単位：質量％）の金属組織を示す図面代用写真である。
【図８】Ｆｅ−５Ｃｒ−１Ａｌ−３Ｍｎ合金（単位：質量％）の金属組織を示す図面代用写真である。
【図９】Ｆｅ−５Ｃｒ−２Ａｌ−４Ｍｎ合金（単位：質量％）の金属組織を示す図面代用写真である。
【図１０】制振性を指標する損失係数の算出方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
発明の実施形態を挙げて本発明をより詳しく説明する。なお、以下の実施形態を含め、本明細書で説明する内容は、本発明に係る鉄合金のみならず、鉄合金部材およびその製造方法にも適宜適用される。このため、下記から選択される構成は、いずれの発明にも、また、カテゴリーを越えて、重畳的または任意的に、上述した本発明の構成に付加可能である。たとえば、鉄合金の組成に関する構成であれば、鉄合金部材は勿論、その製造方法にも関連する。また、製造方法に関する構成のように見えても、プロダクトバイプロセスとして理解すれば、鉄合金に関する構成ともなり得る。なお、いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なる。
【００２７】
＜合金組成＞
本発明の鉄合金、鉄合金部材および鉄合金素材（以下、単に「鉄合金」という。）は、主成分であるＦｅと、Ｃｒ、ＡｌおよびＭｎと、からなる。具体的には、本発明の鉄合金は、全体を１００質量％としたときに（以下単に「％」という。）、３〜８％のＣｒと、０．４〜２％のＡｌと、Ｍｎ／Ａｌが０．６〜２．３のＭｎと、残部がＦｅと不可避不純物および／または改質元素とからなる。改質元素および不可避不純物については前述した通りである。
【００２８】
Ｃｒは、鉄合金の少なくとも制振性を向上させるのに有効な元素である。ＡｌおよびＭｎと共存することで、制振性を格段に向上させる。
【００２９】
Ｃｒを添加した鉄合金は、磁気特性が高く、優れた制振性を示す。しかし、Ｃｒ含有量が３％未満では磁気特性の向上効果が小さく、十分な制振性が得られない。好ましいＣｒ含有量は、４％以上さらには４．５％以上である。ただし、Ｃｒ含有量が過多では、高温（たとえば７５０℃以上）にしてもγ相が生成せずα相が安定化する。そのため、Ｃｒ含有量が過多では、高温環境下においてα相が粗大化して延性が低下する。また、Ｃｒが過多ではコスト高になる。そのため、Ｃｒ含有量は８％以下とする。好ましいＣｒ含有量は、７％以下、６％以下さらには５．５％以下である。
【００３０】
Ａｌは、制振性の向上に有効な元素であると共に軟磁気特性の向上に有効な元素である。Ａｌ含有量が０．４％未満では、十分な制振性が得られない。好ましいＡｌ含有量は、０．５％以上さらには０．７％以上である。しかし、Ａｌの添加量が多すぎるとα相が粗大化して延性を低下させ、コスト高にも繋がる。そのため、Ａｌ含有量を１．５％以下、１％以下、０．９％以下さらには０．８％以下とするとよい。
【００３１】
Ｍｎは、鉄合金の凝固組織を微細化させることで延性の向上に有効な元素であり、Ａｌに起因するα相の粗大化を抑制する。そのため、好ましいＭｎ含有量はＭｎ／Ａｌ（質量比）で、１．２以上である。一方で、Ｍｎ含有量が過多であると、磁壁を移動し難くして振動の吸収能を低下させるため、Ａｌによる制振性の向上効果を低減させる。好ましいＭｎ含有量はＭｎ／Ａｌ（質量比）で、２．１以下さらには１．８以下である。特に、Ｍｎ／Ａｌが０．６〜１．８かつＡｌ含有量が０．４〜０．８％さらには０．４〜０．６％である場合には、制振性と加工性とが高いレベルで両立されるため好ましい。
【００３２】
＜金属組織＞
本発明の鉄合金は、結晶粒微細効果に起因する高延性により、加工性に優れる。加工前の鉄合金（鋳放しの状態の合金素材）または熱間加工後の合金素材において、結晶粒の平均粒径が２００μｍ以下さらには５０μｍ以上１５０μｍ以下であるとよい。なお、結晶粒径の測定は、断面の各種顕微鏡写真より算出することができる。具体的には、顕微鏡写真から複数個の結晶粒の最大径（粒子を２本の平行線で挟んだとき平行線の間隔の最大値）を測定し、それらの算術平均値を平均粒径とすればよい。
【００３３】
加工性の観点では、結晶粒径は小さい方が望ましい。しかし、結晶粒径が大きい方が、制振性は高くなる。したがって、本発明の鉄合金からなる制振部材においては、結晶粒の平均粒径が５０〜２００μｍさらには１００〜１５０μｍであるとよい。
【００３４】
＜製造方法＞
＜１．合金素材＞
本発明の鉄合金は、上述した組成を有するものであれば、溶製材でも焼結材でもよい。もっとも、酸化物等の介在によって鉄合金の制振性、機械的特性などが低下し得るので、鉄合金は酸化防止雰囲気さらには真空雰囲気で鋳造や焼結されたものであるのが好ましい。そして、合金素材に対しては、必要に応じて以下の工程を施して制振部材が得られる。
【００３５】
＜２．塑性加工＞
本発明の鉄合金に対して施される塑性加工として、熱間加工工程および冷間加工工程がある。
【００３６】
熱間加工工程は、鉄合金素材を再結晶温度（７５０℃程度）以上に加熱した状態で塑性加工を施す工程である。再結晶温度以上に加熱するとγ相が生成されるとともに加工の応力負荷により、結晶粒はさらに微細化する。このような塑性加工として、たとえば、熱間圧延、熱間鍛造などが挙げられる。この熱間加工工程を行う温度（熱間温度）は、再結晶温度以上であるが、たとえば、８５０〜１１５０℃さらには９５０〜１１００℃であると好ましい。
【００３７】
冷間加工工程は、鉄合金素材をその再結晶温度未満の冷間温度で塑性加工を施す工程である。このような冷間加工には、鉄合金部材の仕様に応じて、打ち抜き、曲げ、絞りなど多種多様な加工がある。冷間加工工程は、さらに結晶粒が微細化した熱間加工工程後の鉄合金素材（後述の焼鈍工程前）に対して行われるのが好ましい。しかし、本発明の鉄合金であれば鋳放しの状態であっても延性が高いため、鋳放し材に直接冷間加工を行ってもよい。熱間加工工程後に行われる冷間加工工程は、鉄合金素材を最終的な製品（鉄合金部材）の形状かそれに近い形状とする工程である。この場合の冷間加工工程は、仕様の定まった鉄合金部材を安価に量産する場合に有効な工程である。
【００３８】
これらの熱間加工工程や冷間加工工程で行う加工度は、鉄合金素材のサイズや最終的な鉄合金部材のサイズにより異なるため一概に特定できないが、その加工度は鉄合金の制振性にも影響することが解っている。これは、加工度が増加することによって、鉄合金素材または鉄合金部材中に導入される加工歪や転位などが増加し、また、結晶粒径も小さくなって、振動エネルギーを吸収する磁壁の移動性や転位密度などが変化するためと考えられる。熱間加工工程の加工度を指標するものとして、たとえば、圧下率（加工後の厚さの変化分／加工前の厚さ）がある。本発明の鉄合金では、たとえば、この圧下率を５０〜９０％さらには６０〜８０％とするとよい。
【００３９】
＜３．焼鈍工程＞
焼鈍工程は、塑性加工後の鉄合金素材を、その再結晶温度以上の焼鈍温度に加熱した後に徐冷する工程である。これにより、それ以前の塑性加工で導入された加工歪や転位などが除去または減少され得る。また、結晶粒が成長して大きくなることで、制振性が向上する。この焼鈍温度は、前述した熱間温度と同様、再結晶温度以上であるが、たとえば、８５０〜１１５０℃さらには９５０〜１１００℃であると好ましい。また、加熱時間は、３０分〜１．５時間さらには４５分〜６０分が好ましい。
【００４０】
焼鈍温度から鉄合金素材を徐冷することにより焼鈍工程が完了し、制振性に優れた鉄合金部材が得られる。冷却速度が１０００℃／分を超える（たとえば水冷する）と、制振合金部材に歪が入るなどして制振性が低下するため望ましくない。そのため、空冷または加熱炉を用いた炉冷などで行うとよい。冷却速度は、１〜１０℃／分さらには３〜６℃／分であるのが望ましい。
【００４１】
＜制振合金部材＞
本発明の鉄合金部材は、上述したような制振性および伸びの他に、ベースがＦｅであるから、強度、剛性、靱性など、各種の機械的特性にも優れる。たとえば、引張強度は３６０ＭＰａあり、十分に高強度である。また、本発明の鉄合金は耐熱性（制振性の高温安定性）に優れるので、使用環境が高温下（３００℃程度まで）であっても、その制振性はほとんど低下しない。このように各種の機械的特性に優れるので本発明の鉄合金は構造部材としても十分利用可能である。したがって、従来の構造部材を本発明の鉄合金部材で置換すれば、前述した制振性をも併せもたせることが可能となる。特に、本発明の鉄合金からなる制振部材の望ましい用途としては、その制振性が良好に発揮される歪振幅域（１×１０−４付近）で使用される一般機械設備などが挙げられる。
【実施例】
【００４２】
実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４３】
《試験片の製造》
（１）鉄合金素材の溶製
原料として純Ｆｅ、純Ｃｒ、純Ａｌおよび純Ｍｎの鋳塊を用意して、表１に示す種々の合金組成に配合した。これらの配合原料をアルミナ製坩堝に入れて高周波真空溶解炉で溶解した。この溶解は、０．１〜０．５ｔｏｒｒ（１３．３２２〜６６．６６１Ｐａ）まで排気した後、１００ｔｏｒｒ（１３３３２．２Ｐａ）までＡｒガスを導入し、さらにその脱ガス後に５００ｔｏｒｒ（６６６６１Ｐａ）までＡｒガスを導入した雰囲気で行った。このときの溶解温度は１５３０℃とし、一度の溶解で５ｋｇの溶湯を調製した。こうして得られた鉄合金溶湯をアルゴンガス雰囲気の下、鋳鉄製の鋳型へ注湯し、自然冷却により凝固させた。こうして、φ７０ｍｍ×１３０ｍｍの円柱形状の試験片素材（鉄合金素材）を得た。
【００４４】
（２）熱間加工工程
これらの試験片素材に対して、大気雰囲気の下で熱間圧延（塑性加工）を施した（熱間加工工程）。この圧延前には、予め１０００℃×１時間の加熱（予熱）を行っておいた。（圧延前の厚さ−圧延後の厚さ）／（圧延前の厚さ）で表される圧延時の圧下率は、７５％とした。
【００４５】
（３）焼鈍工程
熱間圧延後の試験片素材を、大気雰囲気の加熱炉中に入れて１０５０℃で６０分加熱した後、６時間かけて常温まで炉冷した。冷却速度は、約５．４℃／ｍｉｎであった。
【００４６】
以上の工程を経て、制振性評価用の板状試験片（幅１０ｍｍ×長さ１６０ｍｍ×厚さ３ｍｍ）を得た。
【００４７】
《測定》
（Ｉ）合金組成の分析
上記の手順で得られた各試料について、湿式分析により組成分析して、鉄合金全体の分析組成を得た。こうして得た基本元素組成を表１に「分析値」として示した。なお、表１の「−」は、未配合、未分析もしくは未測定、分析不可もしくは測定不可のいずれかを示す。
【００４８】
（II）制振性の評価
熱処理後の板状試験片を用いて、片持ち梁法により損失係数を測定した。図１０は、片持ち梁法の説明図である。片持ち梁法は、試験片の一端部を万力で固定して所定の自由長をもつ片持ち梁とし、自由振動を発生させて歪減衰曲線を測定する方法である。測定条件として、他端から８０ｍｍの位置に歪みゲージを接着し、自由長を１３０ｍｍとし、他端部をハンマーで加振して自由振動を発生させた。付与した振動は、周波数：１００Ｈｚ、歪振幅：１×１０−４、であった。そして、歪ゲージに接続した動歪計からの信号をオシロスコープにより検出し、歪減衰曲線を得た。
【００４９】
歪減衰曲線の概略を図１０の右下に示す。損失係数の算出は、減衰自由振動波形から応答変位の振幅を読み取り、図１０の式を用いてηを算出した。結果を表１および図１に示した。
【００５０】
（III）延性の評価
引張試験を行い、鉄合金素材（試験片素材）の破断伸びを測定した。伸びの測定は、ＪＩＳＧ０５６７に準じて２５℃において試験を行った。結果を、表１および図２に示した。
【００５１】
（IV）金属組織の観察
上記の引張試験の結果より、伸びが４０％未満であった＃４１、＃４２および＃５２、伸びが４０％以上であった＃１３、＃２１、＃３２および＃４６の鉄合金素材（試験片素材）の断面を、金属顕微鏡を用いて観察した。結果を図３〜図９に示した。
【００５２】
【表１】
2011219842.tif 000002
【００５３】
なお、表１の「評価」の欄は、損失係数ηが０．０１７３を超かつ伸びが３０％以上である場合を○、ηおよび伸びの値のうち一方でも上記の範囲にない場合を×、とした。また、＃００はＡｌを含有しないため、Ｍｎ／Ａｌ値を計算できないが、Ｍｎ／Ａｌ値を「０」として図１および図２に示した。
【００５４】
合金組成の分析より、表１に示す＃１１〜＃７１の試料は、＃００に対してＡｌが０．４１〜５％添加され、Ｍｎ含有量が０．４８〜４．９７％の範囲であった。
【００５５】
＃６１および＃７１より、Ａｌ含有量が多いと制振性は向上するが、延性は低下することがわかった。延性すなわち鉄合金素材の加工性を向上させるためには、Ａｌ含有量を２％以下とする必要があり、さらにはＡｌ含有量を０．８％以下とすることで、４０％以上の伸びを示すことがわかった。
【００５６】
損失係数は、図１より、Ｍｎ／Ａｌ値が大きいほど低下する傾向にあった。Ｍｎ／Ａｌ値が２．１付近から、ηはＭｎ／Ａｌ値の増加に伴い大きく低下した。Ｍｎ／Ａｌ値が２．３を超えると、Ａｌを含まない＃００よりも損失係数が低下することがわかった。Ｍｎ／Ａｌ値が１．８以下であれば、Ａｌ量にかかわらず０．０３以上の損失係数を示した。
【００５７】
一方、伸びは、図２より、Ｍｎ／Ａｌ値が大きいほど向上する傾向にあった。Ｍｎ／Ａｌ値が０．６以上で、伸びが３０％以上となった。また、Ａｌ含有量が０．４〜１％の各試料については、Ｍｎ／Ａｌ値が１．２までは延性が増加傾向にあり、１．２以上で４０〜５５％程度の伸びを安定して示した。
【００５８】
すなわち、Ｍｎ／Ａｌ値が０．６〜２．３かつＡｌ含有量が０．４〜０．８％であるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｍｎ合金は、＃００よりも制振性に優れ、４０％以上の伸びを示すことがわかった。特に、Ｍｎ／Ａｌ値が０．６〜１．８かつＡｌ含有量が０．４〜０．６％であるＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｍｎ合金は、＃００よりも制振性および加工性ともに優れることがわかった。
【００５９】
また、金属組織の観察より、延性に優れＭｎ／Ａｌ値が高い試料ほど、結晶粒が微細になることがわかった。＃４１は、伸びが悪くＭｎ／Ａｌ値が小さい試料であり、図６に示す一視野に観察された結晶粒は数個であった。＃４１（図６）、＃４２（図７）、＃４６（図８）の順でＭｎの添加量が多くなるにしたがい、一視野に観察された結晶粒の個数は増加し、Ｍｎに起因する結晶粒微細化効果により凝固組織は微細であった。ところが、＃４６よりも結晶粒が大きい＃１３（図３）、＃２１（図４）および＃３２（図５）の方が、伸びが大きかった。つまり、Ｍｎ含有量が多い方が凝固組織は微細であったが、Ｍｎ含有量が４％を超える（＃４６および＃５３）と結晶粒の大きさの割には延性が向上しないことがわかった。
【図１】
2011219842.tif 000003
【図２】
2011219842.tif 000004
【図１０】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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