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技術論文
Technical Paper

Ni-Cr-Mo 合金の電気抵抗特性におよぼす成分，
冷間加工および熱処理の影響
中村優樹＊ 1，小柳禎彦＊ 2

Effects of Composition, Cold Working and Heat Treatment on Electrical
Resistivity Properties of Ni-Cr-Mo Alloys
Yuki NAKAMURA and Yoshihiko KOYANAGI
Synopsis
It is known that the electrical resistivity of Ni-Cr alloys, which have long been widely used as high resistivity materials andthermoelectric materials, significantly changes due to the formation and disappearance of short range order (SRO). On the other
hand, the electrical resistance properties of Ni-Cr-Mo alloys have rarely been considered because it would not be importantfor structural materials. In this study, the effects of composition, cold working and heat treatment on the electrical resistanceproperties of Ni-Cr-Mo ternary alloys are investigated in systematic and following conclusions can be made.
1) Ni-Cr-Mo ternary alloys show the characteristic electrical resistance curve indicating a maximum of around 500 °C to 600 °C
due to the formation and disappearance of the SRO similar to Ni-Cr binary alloys.
2) The electrical resistivity of Ni-Cr-Mo ternary alloys decreased with an increase of the cold working rate. The decreasein electrical resistivity with cold working is a characteristic of alloys that form SRO, and it is thought that the decrease inelectrical resistivity is due to the disappearance of the SRO by cold working.
3) The electrical resistivity of Ni-Cr-Mo alloys is highly dependent on the thermal history. The formation of SRO by annealing
increases the electrical resistance, while the formation of long range order (LRO) by longer heat treatment significantly
decreases the electrical resistance.

1．緒言

一般に，純金属や全率固溶の合金の電気抵抗は，温度の上昇に伴い線形的に単調に増加する．これは，温度の態あるいは K- 効果として古くから知られており，短範
囲規則（Short Range Order：SRO）の生成と消失に起因するものと考えられてきた 1）．Ni-Cr 二元系合金の Ni2Cr（oP6 規則構造）の規則 - 不規則転移温度（Tc）は 580上昇に伴う原子の熱振動に起因して，電子の散乱が生じ℃付近である 2），3）．一般的には，規則格子を形成する固るためである．一方，古くから電熱材料や精密抵抗材と溶体合金は，規則格子が形成されると，固溶元素によっして広く用いられてきた Nichrome（Ni-20 ～ 30 at%Cr 合て格子の周期性が乱れた状態から規則性を有する状態に的な挙動を示す 1），2）．この電気抵抗の異常性は，K- 状は，Ni2Cr 長周期規則（Long Range Order：LRO）の前駆

金）の電気抵抗は，500 ℃～ 600 ℃辺りで滞留する特徴

変化するため，電気抵抗は低下する 4）．しかし，実際に2021年 10月 13日 受付＊ 1 大同特殊鋼㈱技術開発研究所（Corporate Research & Development Center, Daido Steel Co., Ltd.）＊ 2 大同特殊鋼㈱技術開発研究所，工博（Dr. Eng., Corporate Research & Development Center, Daido Steel Co., Ltd.）

電気製鋼 第 92 巻第 2 号 2021 年

80段階として，SRO が生成する．SRO が生成すると LROの場合とは異なり，逆に電気抵抗が増加する．筆者らの知る限りにおいては，SRO の生成によって電気抵抗がし，30 kg の鋼塊を作製した．作製した鋼塊は 1200 ℃
× 24 h の均質化熱処理を施した後，熱間鍛造にて厚さ20 mm の板形状に加工し，さらに熱間圧延にて厚さ増加する理由は，明確になっていないものの，SRO と12 mm に加工した．その後，1100 ℃× 1 h 空冷の溶体化

固溶体との間に生じる逆位相境界にて電子の散乱が生じ処理を施した．溶体化処理後，研削加工によって厚さをることなどが考えられる．Nichrome を低温から徐々に

10 mm に調整した後，冷間圧延によって，厚さ 8，6 お温度を上昇させながら電気抵抗を測定した場合，Tc 未

よび 4 mm に加工し，冷間加工率を 20，40 および 60 %満の温度範囲では，原子の熱振動の影響に加えて，昇温とした．

中の SRO 生成によって電気抵抗が増加する．ところが，温度を上げ続けて Tc 直下の温度域に達すると，SRO の熱処理影響の調査は，実用鋼種の中で，Mo/Cr が高い Alloy242 相当材を供試材として用いた．Alloy242 相

存在量は低下しはじめ，最終的には Tc 以上の温度に達当 材 の 化 学 組 成 も Table 1 に 合 わ せ て 示 す．Alloy242

結果として，Tc 付近で電気抵抗 - 温度曲線が滞留する製した鋼塊は 1200 ℃× 16 h の均質化熱処理を施した

して SRO が完全に消滅するため，電気抵抗は低下する．

ことになる．Nichrome は，電気抵抗の高い材料として，高抵抗材などに使われているが，その電気特性の発現には SRO が大きく寄与していると考えられる．

は，真空誘導炉で溶解し，30 kg の鋼塊を作製した．作

後，φ30 mm 丸棒形状まで熱間鍛造を行った．丸棒に加工後，1100 ℃× 1 h の溶体化処理を施し，水冷（Water
Quenching：WQ），空冷（Air Cooling：AC）および炉冷

Ni-Cr 合金に Mo を添加した Ni-Cr-Mo 合金は，耐食（France Cooling：FC）の種々の冷却速度で冷却した．さ性，耐熱性に優れる構造材料として広く実用されておらに，WQ 材については，その後，種々の温度，時間でり，C-22，C-276，Hastelloy S，Alloy242，Alloy625 など

追加の焼なましを行い，電気抵抗の変化を調査した．

の合金も Ni-Cr 合金と同様に特異な電気抵抗特性を有すの作製については，永島ら 7），8）や Turchi9）らによって報ることが予想されるが，その電気抵抗がこれまで注目さ告がなされている．永島らによると，Ni-Cr-Mo 三元系

れることは少なかった．しかし，近年，自動車の電動化

状態図において Ni-13Cr-19Mo（at%）の成分付近で oP6

数多くの合金がこれまでに開発されてきた 5），6）．これらなどによって，例えば，抵抗器用の高抵抗材であった
り，高出力モータの漏れ磁束によって発生する渦電流による発熱を低減するための被覆材料としての使用の可能性が高まっている．そこで，本研究では，Nichrome

Ni-Cr-Mo 系三元系合金の析出挙動および平衡状態図

相 Ni（Cr，Mo）（Pt2Mo 型規則相）が island 上に存在し2ており，その Tc 温度は，Ni2Cr 合金における 580 ℃から約 200 ℃程度上昇しており 800 ℃を超える．oP6 相の island 領域を Table 1 に模式的に示す．Cr+Mo 量が（Ni-20 ～ 30 at%Cr 合金）の組成範囲である Cr+Mo ≦30 at% を超え，oP6 相生成領域よりも高 Cr，Mo 領域

性と成分の関係について調査を行った．さらに，先行調

Cr，Ni-Cr-Mo 合金において高い電気抵抗を発現するた30 at% で Mo/Cr 比を変動させた Ni-Cr-Mo 合金の電気特査にて，Mo/Cr 比が高いほど電気抵抗が高くなる傾向が確認されたことを加味し，高 Mo/Cr 比の実用合金である Alloy242 を対象として，種々の熱処理を施し電気抵
抗の変化挙動について調査を行った．

とすると P 相が容易に析出することが予想される．Niめには，γ 母相中に多量の Cr，Mo を固溶させつつ SRO（oP6 相）を生成させることが好ましいと考えられる．
したがって，γ+SRO（oP6 相）の二相組織となると考えられる Cr+Mo ≦ 30 at% の範囲で成分設計を行っている．
SRO を形成する合金の電気抵抗は組成以外に熱履歴

2．実験方法2.

1

供試材

Table 1 に本実験で用いた供試材の代表的な化学成分の影響も強く受ける．Nichrome においては，溶体化処
理後急冷した材料を，SRO 生成温度域で恒温保持すると 7 % 程度の電気抵抗の増加がみられることが報告されている 1）．一方で，熱処理条件によっては，SRO から LRO へ変化して電気抵抗が低下する．電気抵抗におを示す．Fig. 1 に Ni-Cr-Mo 三角図状に供試材の位置付

よぼす熱処理の影響については，より実用的な応用を想けを示す．まず，電気抵抗と成分および冷間加工の影定して，Alloy242 を用いて調査を実施した．Alloy242 は，響について系統的に調査するため，Cr と Mo の総量を先行研究における高 Mo/Cr 比合金 Ni0.75（Cr0.33Mo0.66）0.25

25 at% と 30 at% として，Cr と Mo の比率を変化させた

7 鋼種の供試材を準備した．供試材は真空誘導炉で溶解に近い化学組成を有しており熱処理条件の最適化により高い電気抵抗の発現が期待される．一方で，工業的には

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時効析出型の合金としても認知されており，650 ℃程度

3．結果および考察の温度域域で時効熱処理を行うことで，粒内に微細なLRO（oP6 相）を析出させ，優れた強度特性を発現させることが可能である．

Ni0.75(Cr0.8Mo0.2)0.25

bal.

19.7

0.25

するといずれの合金も加工硬化によって，500 HV 程ま

Ni0.75(Cr0.5Mo0.5)0.25

bal.

11.9

1.04

サイズの差が大きく固溶強化能が大きいため，溶体化処

4.05

きい．

Ni0.75(Cr0.2Mo0.8)0.25
Ni0.7(Cr0.8Mo0.2)0.3

Ni0.7(Cr0.5Mo0.5)0.326

ミクロと硬さComposition (at%) Ratio

SpeciesNi0.75(Cr0.33Mo0.66)0.25

30

1

さを示す．溶体化処理状態ではいずれの合金も 200 HV

Ni0.75(Cr0.66Mo0.33)0.25

25

3.

Fig. 2 に 溶体化処理状態および 60 % 冷間圧延後の硬Table 1. Chemical composition of specimens.
Cr+Mo
(at%)

81

Alloy242

Ni

Mo

Mo/Cr

16.6

8.24

0.50

bal.

8.17

16.5

bal.

24.0

bal.

bal.
bal.
bal.

Cr

4.96

14.8
9.7

4.9

12.4
20.1

5.88
14.8

16.5

2.02

以下である．溶体化処理状態の供試材を 60 % 冷間加工で硬さが向上した．Mo は Cr と比較して，Ni との原子
理状態，冷間加工後ともに Mo/Cr が高い程，硬さが大

0.25
1.00
1.70

Cr+Mo=30 at%, 60 % reduction

Cr+Mo=30 at%, 0 % reduction

Cr+Mo=25 at%, 60 % reduction

Cr+Mo=25 at%, 0 % reduction

550
500

H ar dness (H V)

450
400
350
300
250
200
150
100

0.0

1.0

2.0

M o/Cr

3.0

4.0

5.0

Fig. 2. Vickers hardness as a function of Mo/Cr and cold
working reduction.
Fig. 1. Chemical composition of specimens in Ni-Cr-Mo
system.

2.

2

試験方法

得られた供試材について，ビッカース硬さ測定を行った．また，各試料の厚さ中心位置から 3 × 3 × 80 mm

3.

2

電気抵抗と温度，成分の関係

Fig. 3 に各供試材の体積抵抗率と温度の関係を示す．

いずれの合金も温度の上昇に伴い，なだらかに体積抵抗率が増加する．500 ℃付近に変曲点が存在し，電気抵抗の増加率が上昇し，550 ℃から 600 ℃で電気抵抗が最も高くなる．その後，さらに温度を上昇させると体積抵の試料を圧延方向と水平方向に切り出し，四端子法を

抗率は低下してゆく．この一連の電気抵抗の変化挙動

用いて電気抵抗測定を行った．Alloy242 の丸棒についは，Nichrome と類似しており，Ni-Cr-Mo 合金についてては，1/4 直径相当位置から切り出しを行った．電気抵

も Ni-Cr 合金と同様に SRO の形成と消失による特異な

抗は Ar ガスフロー雰囲気にて 20 ℃から 10 ℃ /min で昇温を行い，50 ℃または 100 ℃おきに各測定温度で 5min 恒温保持した後，最高で 900 ℃まで加熱を実施して測定を実施した．

電気抵抗の変化挙動を発現していると考えられる．つまり，温度の上昇に伴って，熱振動と昇温中の SRO の形成の影響により電気抵抗が徐々に増加する．500 ℃から
550 ℃付近で急速に SRO の形成が進行することで，より顕著に電気抵抗が増加し，600 ℃を超えると，SRO から不規則相への転移，あるいは SRO から LRO への変態が生じて，電気抵抗が低下しているものと考えられる．
最も Mo 比率の高い Ni0.75（Cr0.2Mo0.8）0.25 合金については，

600 ℃から 700 ℃にかけて，その他の供試材に比べて著

電気製鋼 第 92 巻第 2 号 2021 年

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しい電気抵抗の低下が確認される．これは，LRO の形成が顕著に起きたものと予想され，Mo/Cr 比の増加に伴い LRO の形成速度が増加することを示していると考えられる．その後，800 ℃まで昇温すると LRO が再度不規則化するために電気抵抗は増加する． Verma

10）
，11）

らは，

Ni 2 Cr の 化 学 量 論 組 成 の 合 金 に つ い て Ni 2 Cr か ら 最大 Ni（Cr2
0.5 Mo 0.5 ） ま で Mo 量 を 変 化 さ せ， 昇 温 速 度
5 ℃ /min で昇温した場合の電気抵抗の変化について調査している．Verma らの報告でも Ni（Cr2
0.63Mo0.37）以上に Mo を高めると LRO の生成に伴う急激な電気抵抗の低下が確認されており，今回の結果とも一致する．
(Cr0.8Mo0.2)0.25(Cr0.66Mo0.33)0.25(Cr0.5Mo0.5)0.25(Cr0.33Mo0.66)0.25(Cr0.2Mo0.8)0.25(Cr0.8Mo0.2)0.3が形成していると考えられる 20 ℃における電気抵抗と Mo/Cr の関係は，γ 相中の固溶元素の置換に加えて，

SRO の形成量もしくは，SRO の原子配列におよぼす Crから Mo への元素置換の影響を反映したものとなっていると考えることができる．つまり，Fig. 4 における20℃と 900℃における電気抵抗の変化量の差分が，SROにおよぼす Mo/Cr の影響と考えられる．具体的には，
Cr+Mo=25 at% の供試材の場合，Ni0.75（Cr0.8Mo0.2）0.25 を基準として 20 ℃における電気抵抗は Mo/Cr の増加に伴って増加し，最大で約 21 μΩ・cm 増加している．一方で，
900 ℃においては最大で約 12 μΩ・cm の増加にとどまる．この電気抵抗の増加量の差分である約 9 μΩ・cm はMo/Cr 比を 0.25 から 4.05 まで増加させた場合に，SRO（oP6 相）中の Mo/Cr 比率の変化あるいは SRO の形成量

(Cr0.5Mo0.5)0.3の変化に伴って生じたと考えることができる．

150

25

Resistivity (μΩ･cm)

Amount of change resistivity (μΩ・cm)

145
140
135
130
125
120
115

20 ℃,Cr+Mo=25 at%
20 ℃,Cr+Mo=30 at%

100

200

300

400

500

600

700

800

900

900 ℃,Cr+Mo=30 at%

15

10

5

0
0

900 ℃,Cr+Mo=25 at%

20

1000

0.1

1.0

Temperature (℃)

Fig. 3. Change in resistivity from at 20 ℃ to 900 ℃.

Fig. 4. Relationship between resistivity at 20 ℃ and 900℃ and Mo/Cr.

F ig . 4 に 供 試 材 の 中 で 最 も Mo/ Cr 比 が 小 さ い

Ni0.75（Cr0.8Mo0.2）0.25 お よ び Ni0.7（Cr0.8Mo0.2）0.3 の 電 気 抵 抗をそれぞれ基準とした，Cr+Mo 量ごとの 20 ℃と 900 ℃

10.0

Mo/Cr

3.

における電気抵抗と Mo/Cr 比の関係を示す． いずれの3電気抵抗と冷間加工の関係

Fig. 5 に各供試材の電気抵抗と冷間加工率の関係を示

温度においても供試材の電気抵抗は，Mo/Cr の比率のす．いずれの供試材も冷間加工率の増加に伴い体積抵抗増加に伴い体積抵抗率が増加する．Fig. 3 に示す通り，率が低下している．体積抵抗率の低下挙動については組

Ni0.75（Cr0.2Mo0.8）0.25 の 600 ℃以上の急激な電気抵抗の低成による明確な差異は確認されない．一般的に，金属の下を除けば，各供試材の電気抵抗の大小関係は，いずれ

体積抵抗率は，ひずみの増加に伴い増加するため，冷間の温度においても変わらない．しかし，Fig. 4 に示す通加工によって体積抵抗率が低下する挙動は特異な現象でり，それぞれの温度の電気抵抗増加の Mo/Cr 依存性は異なり，900 ℃に比べて 20 ℃における電気抵抗の増加の傾きが大きい．溶体化処理後の 20 ℃においては，冷ある．冷間加工による体積抵抗率の低下現象は，Ni-Cr
合金でも見られる特徴的な挙動の一つであり，冷間加工
によって短範囲規則相が消滅するためと考えられている却過程（AC）で生成した SRO と γ 母相の二相状態と1）は消滅し γ 単相となっていると考えられる．したがっ態でも SRO は残存しているものと考えられる． Fig. 6 になっており，900 ℃においては，不規則化により SROて，900 ℃における電気抵抗と Mo/Cr の関係は，固溶

元素を Cr から Mo に置換した場合の γ 相の格子ひずみの差による電気抵抗の影響と考えられる．一方，SRO．冷間加工率を 60 % まで増加させても連続的に電気抵抗は低下し続けていることから，冷間加工率 60 % の状

各供試材の溶体化処理後の状態から 60 % 冷間加工した
時の電気抵抗の低下量を示す．Mo/Cr の増加に伴い電気抵抗の低下量が大きい傾向にあるが，絶対量の差は，最技術論文＞ Ni-Cr-Mo 合金の電気抵抗特性におよぼす成分，冷間加工および熱処理の影響

83

大で 2 μΩ・cm 程度と比較的小さい．冷間加工による電Ni0.75(Cr0.8Mo0.2)0.25

Ni0.75(Cr0.66Mo0.33)0.25

気抵抗の低下が，SRO の消滅によるものであり，Mo/Cr

Ni0.75(Cr0.5Mo0.5)0.25

Ni0.75(Cr0.33Mo0.66)0.25の増加に伴い，SRO の存在量に差が生じているとした

Ni0.75(Cr0.2Mo0.8)0.25

Ni0.7(Cr0.8Mo0.2)0.3

Ni0.7(Cr0.5Mo0.5)0.3

場合，冷間加工による電気抵抗の低下挙動には，Mo/Cr

145の依存性が大きくなると考えられる．しかし，実際はSRO の影響による電気抵抗増加の Mo/Cr 依存量よりもその値は小さい．したがって，SRO に起因した Mo/Crの増加に伴う電気抵抗の増加は，SRO の形成量の増加
ではなく，SRO 中の原子配列の変化に主に起因していると考えられる．このことは，電気抵抗が，Cr+Mo の

140

Resist ivit y (μΩ･cm)

Fig. 4 にて，20 ℃と 900 ℃の電気抵抗の差として考えた総量より Mo/Cr の影響を強く受けている結果とも一致

135
130
125
120
115

する．Fig. 1 に示すように，oP6 相は，供試材よりも高110

Cr，Mo の化学組成を中心として生成する．したがって，当然のことながら，同じ Mo/Cr であれば，Mo+Cr 量が多い程，SRO（oP6）量も増加すると考えられる．しかいると考えられる．

3.

4電気抵抗と熱処理の関係

Ni-Cr-Mo 合金の電気抵抗特性の調査結果から，電気抵

抗に Mo/Cr が大きな影響をおよぼすことが判明した．一方で，電気抵抗と温度の関係から，SRO の形成挙動には，温度依存性があり，熱処理条件によっても電気特性が大きく変化すると予想される．Alloy242 は 1990 年代初期にガスタービン用として開発された Ni-Cr-Mo 合金で，熱膨張係数を小さくする目的で多量の Mo が添加されている．さらに，550 ℃から 750 ℃程度の温度範囲で時効

熱処理を施すことで Ni（Cr，Mo）を析出させて強度の向2上を図ることが可能であり，SRO，LRO に関する研究も

20

30

40

Reduction (%)

50

60

70

reduction.
-6

Amount of change i n r esi st ivit y (μΩ･cm)

SRO の量におよぼす組成の影響は小さいことを示して

10

Fig. 5. Relationship between resistivity and cold working

し，実際は，Mo+Cr 量よりも Mo/Cr の影響が大きい．
これは，少なくとも溶体化処理後の空冷中に生成する

0-7

Cr+Mo=30 at%
Cr+Mo=25 at%

-8

-9

-10

-11

0.1

1.0

10.0

M o/CrFig. 6. Relationship between the amount of decrease inresistivity due to 60 % cold working and Mo/Cr.
の形成は 500 ℃～ 600 ℃近傍で最も早く進行すると考え，その使用用途から電気抵抗に関られる．一方，最も冷却速度が遅く，初期状態で SRO がする報告は少ない．電気抵抗と熱処理の関係について十分に形成していると考えられる炉冷材については，水は，Alloy242 相当材を用いて調査を実施した．Fig. 7 に

冷材のような電気抵抗増加の変曲点は確認されず，500

電気抵抗と温度の関係を示す．冷却速度が遅いほど室温している．また，炉冷材は，空冷材および水冷材が 600における電気抵抗は増加しており，炉冷材は水冷材に比℃にて電気抵抗が最大に達するのに対して，500 ℃で最べて約 8 μΩ・cm 電気抵抗が増加している．これは，冷大に達しており，600 ℃では，電気抵抗の低下が確認さ

却速度が遅いほど，冷却中に SRO の形成が進んだためれる．空冷材および水冷材は 600 ℃において，電気抵抗と考えられる．冷却速度の違いは，温度の上昇に伴う電が最大に達していることから，600 ℃において不規則性

気抵抗の変化挙動にも影響をおよぼす．冷却速度が速への転移に伴う SRO の減少が起きているとは考えにく

く，SRO の形成が最も軽微であると考えられる水冷材

い．また，依然として，空冷，水冷材に比べると電気抵

は，空冷，炉冷材と比較して，400 ℃から 600 ℃にかけ抗が高いことから SRO は存在するものの，一部 SRO か行われているが

12），13）1100 ℃× 1 h 後，WQ，AC および FC した Alloy242 のて急激に電気抵抗が増加している．このことから，SRO℃で電気抵抗が最大になるまで線形的に電気抵抗が増加

ら LRO へ変化したものと考えられる．

電気製鋼 第 92 巻第 2 号 2021 年

84

700 ℃では，いずれの冷却速度で冷却した供試材もにくくなると考えられる．さらに言えば，Fig. 7 におけ

700 ℃における電気抵抗が，600 ℃に比べて低下した理係がなく，温度の上昇に伴う原子の熱振動の影響のみに

600 ℃に 比 べ て 電 気 抵 抗 が 低 下 し て い る． 炉 冷 材 の由は，不規則相への転移に伴う SRO 量の低下と LRO 形成の両方が考えられるが，定量的にそれぞれの影響量を判断することは難しい．800 ℃以上では，すべての供試
材で電気抵抗の値が同等となっており，不規則相への転移に伴い SRO はほぼ消滅していると考えられる．

る室温から 400 ℃までの電気抵抗の増加は SRO とは関よるものと考えられる．
Fig. 8 に 650 ℃× 48 h の熱処理を行った場合の電気抵抗を示す．電気抵抗は 112 μΩ・cm と溶体化処理状態と比較しても著しく低下しており，逆に硬さは 300 HV 以
上に増加している．Kumar13）らは，Alloy242 の時効硬化

電気 抵 抗 と 温 度 の 関 係 か ら， お お よ そ 500 ℃ か ら

700 ℃の温度域で SRO の形成が顕著に進むと考えられ，
600 ℃以上の温度域では，SRO から LRO への変化が起

きやすく，電気抵抗が低下することが懸念される．

挙動について報告しており，溶体化処理後，種々の温度
で時効熱処理した際の硬さと組織変化について調査を行っており，650 ℃，700 ℃で時効熱処理を行った場合，
10 h 未満の熱処理では SRO のみが観察され，10 h 以上の熱処理を行った場合に初めて LRO が明確に出現し始めることを報告している．したがって，650 ℃× 48 h 熱・1100 ℃×1 h/WQ・1100 ℃×1 h/AC

処理材は，長時間の熱処理によって，SRO から LRO へ・1100 ℃×1 h/FCの変態が進行し，SRO の消失のために電気抵抗が大きく低下したと考えられる．Nichrome が高抵抗材として

138

抵抗器に用いられていることからもわかる通り，Ni-Cr-

136

Mo 合金をその電気抵抗特性に着目して選定する場合に134

は，電気抵抗が高いことが望ましい場合が多いと想定さ132れる．そのため，SRO を形成して電気抵抗を高めることが有効であるが，不適切に長時間の熱処理を行った場

900

1000

Temperature ( ℃)ることが懸念されるため，適切な熱処理を行うことが重要となる．

Fig. 7. Change in resistivity from at 20℃ to 900 ℃.

Resistivity
140

抵抗が低下している．この結果は，Fig. 7 の炉冷材の電気抵抗と温度の変化の傾向とも一致する．
一方で温度域 I に該当する 400 ℃熱処理材の電気抵抗を見てみると，ほとんど水冷まま材と差がない．これは，Fig. 7 にて，水冷材，空冷材，炉冷材で室温から400 ℃までの電気抵抗の変化挙動に差がみられなかった

結果と相関がみられる．つまり，400 ℃以下の温度域では，原子の移動が起きにくくなり，SRO の形成が進み

h/
FC

h/
AC

h/
AC

h/
AC

h/
AC

1

1

1

1

℃

℃

℃

℃

℃

00

00

00

00

50

0

℃
×

1

Q

h/
AC

h/
W
1
℃
×
0

190
170
150

①
+4

抗が高く，600 ℃，700 ℃と温度が上がるにつれて電気

111.2

110

①
11
0

た，わずかな差ではあるが，500 ℃熱処理が最も電気抵

210

115

SRO の生成温度域Ⅱに該当する温度で熱処理した場合には，水冷状態に比べて電気抵抗が増加している．ま

230

120

1

冷しており，電気抵抗の測定は 20 ℃で実施している．

250

③
11
0

られなかった．いずれの供試材も，種々の熱処理後は空

290
270

℃
×

る差が確認されたが，硬さについては，顕著な変化は見

310

125

0

カース硬さを示す．電気抵抗については，熱処理によ

330

129.1

128.8

130

②
11
0

種々の温度で 1 h 熱処理を行った場合の電気抵抗とビッ350
134.1 134.0 133.4

133.1

135

Resi st ivi t y (μΩ・cm)

Fig. 8 に 1100 ℃× 1 h 水冷後，400 ℃から 700 ℃のHardness

136.6

H ar dness (H V)

800

AC

700

h/

600

48

500

×

400

×

300

①
+6

200

×

100

合には，LRO への変態によって逆に電気抵抗が低下す

Ⅲ

①
+7

0

Ⅱ

×

Ⅰ

①
+6

128

×

130

①
+5

Resistivity (μΩ・cm)

140

Fig. 8. Effect of heat treatment on resistivity (at 20 ℃)
and hardness of Alloy242.

技術論文＞ Ni-Cr-Mo 合金の電気抵抗特性におよぼす成分，冷間加工および熱処理の影響

4．結言

Ni-Cr-Mo 合金の電気抵抗特性におよぼす成分，冷間加工，熱処理の影響について調査を行い下記知見を得856）C. T. Sims，N. S. Stoloff and W. C. Hagei：Superalloys
Ⅱ，Jhon Wiley and Sons，New York，1987．

7）R. Nagashima，H. Nakashima and M. Takeyama：MRS
Advances，6（2021），187．

8）R. Nagashima，R. Yamagata，H. Nakashima and

た．

M. Takeyama：Superalloys 2020 Proc，（2020），131．

1）Ni-Cr-Mo合金の電気抵抗は，Ni-Cr合金と同様に温9）P. E. A. Truch，L. Kafman and Z. K. Liu：CALPHAD，留する特徴的な変化挙動を示す．これは，SRO形

1 0 ） A . Ve r m a ， J . B . S i m g h ， N . Wa n d e r k a a n d

度を上昇させた際に，500 ℃から 600 ℃辺りで滞成に起因している．

2）Ni-Cr-Mo合金の電気抵抗は Mo/Cr比の増加に伴い高くなる．これは，Mo/Cr比の増加に伴い，γ母相
中の Moの固溶量が増加することに加えて，oP6相（SRO）中の Crが Moに置換されることが影響していると考えられる．
3）Ni-Cr-Mo合金は，Ni-Cr合金と同様に冷間加工率の増加に伴い電気抵抗が低下する．これは，冷間加工によって，SROの消滅が起きるためと考えられ

30（2006），70．

J. K. Chakravratty：Acta Mat.，96（2015），366．

11）A . Ve r m a ， J . B . S i m g h ， M . S u n s a r a m a n a n d

N . Wanderka：Metall. Mater. Trans. A，43（ 2012），
3078．

12）M. K. Miller，I. M. Anderson，L. M. Pike and

D. L. Klarstrom：Mat. Sci. Eng.，A，327（2002），89．

13）M. Kumar，V. K. Vasuderevan：Acta Mater，44（1996），
1591．

る．冷間加工に伴う電気抵抗の低下量は，Mo/Cr
比が高い程大きくなるものの顕著な差はみられな
い．
4）Ni-Cr-Mo合金の電気抵抗は，溶体化処理後の冷却速度を遅くすることで増加する．また，500 ℃から 700 ℃の温度域で焼なましすることでも増加する．これは，冷却中もしくは焼なまし中に，SROの生成が進むためと考えられる．ただし，SRO生
成温度域で長時間の熱処理を行うと SROから LROへの変化して，電気抵抗は著しく低下する．
これまで主にその優れた耐食・耐熱性や機械的強度が注目されてきた Ni-Cr-Mo 合金だが，その電気抵抗は，

高抵抗材として知られる Nichrome 以上に高く，今後，その電気抵抗特性を生かした利用も期待される．ただし，その電気抵抗は，加工や熱処理によっても大きく変化するため，取り扱いには注意が必要である．
（文献）1）長島富雄：日本金属学会会報，3（1964），6，281．

2）長崎誠三，平林眞：二元系合金状態図集（2版），ア
グネ技術，2001，122．
3）L. Karmazin：Mater. Sci. Eng.，54（1982），247．

4）金子秀夫：電子材料（5版），日本金属学会，1998，
21．

5）M. J. Cieslak，T. J. Headly and A. D. Romig：Metall.
Trans. A. 17（1986），2035．

中村優樹

小柳禎彦