JP2000036409A - アクチュエ―タ用複合磁性部材およびアクチュエ―タ用複合磁性部材の強磁性部の製造方法ならびにアクチュエ―タ用複合磁性部材の非磁性部の形成方法 - Google Patents
アクチュエ―タ用複合磁性部材およびアクチュエ―タ用複合磁性部材の強磁性部の製造方法ならびにアクチュエ―タ用複合磁性部材の非磁性部の形成方法Info
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- JP2000036409A JP2000036409A JP12804099A JP12804099A JP2000036409A JP 2000036409 A JP2000036409 A JP 2000036409A JP 12804099 A JP12804099 A JP 12804099A JP 12804099 A JP12804099 A JP 12804099A JP 2000036409 A JP2000036409 A JP 2000036409A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アクチュエータ用複合磁性部材として比較的
安価で加工性、耐食性が良く、優れた軟磁性を有した強
磁性部が得られ易いＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金を適用するこ
とを提案し、該部材の製造方法ならびに非磁性部の形成
方法を提供する。 【解決手段】 重量％でＣ：０．３０〜０．８０％、Ｃ
ｒ：１０．０〜２５．０％、残部がＦｅと不可避不純物
の組成でなり、組織における炭化物の最大粒径が０．１
〜２０μｍに調整された最大透磁率４００以上の強磁性
部と、オーステナイトを主体とする組織に調整された透
磁率２以下の非磁性部を有するアクチュエータ用複合磁
性部材。
安価で加工性、耐食性が良く、優れた軟磁性を有した強
磁性部が得られ易いＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金を適用するこ
とを提案し、該部材の製造方法ならびに非磁性部の形成
方法を提供する。 【解決手段】 重量％でＣ：０．３０〜０．８０％、Ｃ
ｒ：１０．０〜２５．０％、残部がＦｅと不可避不純物
の組成でなり、組織における炭化物の最大粒径が０．１
〜２０μｍに調整された最大透磁率４００以上の強磁性
部と、オーステナイトを主体とする組織に調整された透
磁率２以下の非磁性部を有するアクチュエータ用複合磁
性部材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の電磁弁や
燃料噴射装置等、流体を扱う分野でアクチュエータとし
て用いられる複合磁性部材、及びその製造方法ならびに
アクチュエータ用複合磁性部材の非磁性部の形成方法に
関するものである。
燃料噴射装置等、流体を扱う分野でアクチュエータとし
て用いられる複合磁性部材、及びその製造方法ならびに
アクチュエータ用複合磁性部材の非磁性部の形成方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車の電磁弁や燃料噴射部等、
オイルやガソリンといった液体の流量を制御するアクチ
ュエータとして、強磁性（一般には軟磁性）である固定
子の一部に非磁性部を設けて磁束を可動片に洩らし、磁
束を有効に利用する構造が用いられている。強磁性部品
の一部に非磁性部分を設ける方法としては強磁性部品と
非磁性部品をろう付けするか、レ−ザ−溶接する等の手
法が行われてきた。これらの異種材を接合する手法に対
し、近年、単一材を使用して、この単一材に冷間加工ま
たは熱処理によって強磁性部および非磁性部を設けた複
合磁性部材が提案されている。このような単一材の複合
磁性部材を利用すると、気密性の確保、液体の漏れ防
止、振動等による破損防止等、信頼性の確保という点
で、強磁性体と非磁性体を接合した部品よりも優れたも
のとなる。
オイルやガソリンといった液体の流量を制御するアクチ
ュエータとして、強磁性（一般には軟磁性）である固定
子の一部に非磁性部を設けて磁束を可動片に洩らし、磁
束を有効に利用する構造が用いられている。強磁性部品
の一部に非磁性部分を設ける方法としては強磁性部品と
非磁性部品をろう付けするか、レ−ザ−溶接する等の手
法が行われてきた。これらの異種材を接合する手法に対
し、近年、単一材を使用して、この単一材に冷間加工ま
たは熱処理によって強磁性部および非磁性部を設けた複
合磁性部材が提案されている。このような単一材の複合
磁性部材を利用すると、気密性の確保、液体の漏れ防
止、振動等による破損防止等、信頼性の確保という点
で、強磁性体と非磁性体を接合した部品よりも優れたも
のとなる。
【０００３】例えば特開平６−７４１２４号では、アク
チュエータの固定鉄心に複合磁性部材を適用する提案が
なされている。この提案の中の一つには、固定鉄心に適
用する複合磁性部材として、鉄ークロム系合金、フェラ
イト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼よ
りなる磁性鋼にＮｉ等のオーステナイト生成元素を局所
的に溶融添加し、非磁性のオーステナイト相を形成する
方法が述べられている。
チュエータの固定鉄心に複合磁性部材を適用する提案が
なされている。この提案の中の一つには、固定鉄心に適
用する複合磁性部材として、鉄ークロム系合金、フェラ
イト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼よ
りなる磁性鋼にＮｉ等のオーステナイト生成元素を局所
的に溶融添加し、非磁性のオーステナイト相を形成する
方法が述べられている。
【０００４】また本発明者らの提案による特開平９−１
５７８０２号には、複合磁性部材としてＮｉを０．５〜
４．０％含有するマルテンサイト系ステンレス鋼が開示
されている。この提案には、フェライトと炭化物よりな
る焼鈍状態のマルテンサイト系ステンレス鋼Ｆｅ−Ｃｒ
−Ｃ系合金にＮｉを適量添加することにより、マルテン
サイト系ステンレス鋼の一部をオーステナイト化温度以
上で加熱後冷却することにより得られる透磁率μ２以下
の非磁性部のオ−ステナイトを安定化できることが開示
されている。これらの提案は、単一材において強磁性部
と、安定した非磁性部が得られるという点で優れたもの
である。
５７８０２号には、複合磁性部材としてＮｉを０．５〜
４．０％含有するマルテンサイト系ステンレス鋼が開示
されている。この提案には、フェライトと炭化物よりな
る焼鈍状態のマルテンサイト系ステンレス鋼Ｆｅ−Ｃｒ
−Ｃ系合金にＮｉを適量添加することにより、マルテン
サイト系ステンレス鋼の一部をオーステナイト化温度以
上で加熱後冷却することにより得られる透磁率μ２以下
の非磁性部のオ−ステナイトを安定化できることが開示
されている。これらの提案は、単一材において強磁性部
と、安定した非磁性部が得られるという点で優れたもの
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開平６−７
４１２４号や特開平９−１５７８０２号で提案されてい
る複合磁性部材は、単一材で強磁性部と非磁性部を併せ
持つことができるという点では有利であるものの、非磁
性のオーステナイトを形成するためにＮｉ等の元素を添
加する方法は材料コストを上げるという点で問題があ
る。またＮｉ等を添加すると材料が硬くなるので加工性
が悪くなるとともに、強磁性部において必要な磁気特性
が得られ難くなるという問題がある。本発明の目的は、
アクチュエータ用複合磁性部材として比較的安価で加工
性、耐食性が良く、優れた軟磁性を有した強磁性部が得
られ易いＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金を適用することを提案
し、該部材の製造方法ならびに非磁性部の形成方法を提
供することである。
４１２４号や特開平９−１５７８０２号で提案されてい
る複合磁性部材は、単一材で強磁性部と非磁性部を併せ
持つことができるという点では有利であるものの、非磁
性のオーステナイトを形成するためにＮｉ等の元素を添
加する方法は材料コストを上げるという点で問題があ
る。またＮｉ等を添加すると材料が硬くなるので加工性
が悪くなるとともに、強磁性部において必要な磁気特性
が得られ難くなるという問題がある。本発明の目的は、
アクチュエータ用複合磁性部材として比較的安価で加工
性、耐食性が良く、優れた軟磁性を有した強磁性部が得
られ易いＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金を適用することを提案
し、該部材の製造方法ならびに非磁性部の形成方法を提
供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、アクチュ
エータ用複合磁性部材としてＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金の適
用を検討するために、まずＮｉを実質的に添加しないＦ
ｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金を素材として複合磁性部材を製造
し、強磁性部、非磁性部での各磁気特性を確認した。そ
の結果、素材にＮｉを添加しない方が、Ｎｉを添加した
場合よりも優れた軟磁性の強磁性部が得られること、ま
た非磁性化を確実に行えば、Ｎｉを添加した場合と変わ
らない低い透磁率の非磁性部が得られることを見出し
た。
エータ用複合磁性部材としてＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金の適
用を検討するために、まずＮｉを実質的に添加しないＦ
ｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金を素材として複合磁性部材を製造
し、強磁性部、非磁性部での各磁気特性を確認した。そ
の結果、素材にＮｉを添加しない方が、Ｎｉを添加した
場合よりも優れた軟磁性の強磁性部が得られること、ま
た非磁性化を確実に行えば、Ｎｉを添加した場合と変わ
らない低い透磁率の非磁性部が得られることを見出し
た。
【０００７】次に、複合磁性部材の強磁性部のミクロ組
織を検討した結果、フェライト母相に炭化物が析出した
組織となっていること、更に、磁気特性とミクロ組織の
関係を検討した結果、炭化物の最大粒径を０．１〜２０
μｍに調整することにより、アクチュエータ用途に望ま
れる最大透磁率４００以上の磁気特性が得られること、
かつ該部材の一部をオ−ステナイト化温度以上に加熱、
急冷した際に透磁率２以下の非磁性部が得られ易いこと
を突き止め、本発明に到達した。
織を検討した結果、フェライト母相に炭化物が析出した
組織となっていること、更に、磁気特性とミクロ組織の
関係を検討した結果、炭化物の最大粒径を０．１〜２０
μｍに調整することにより、アクチュエータ用途に望ま
れる最大透磁率４００以上の磁気特性が得られること、
かつ該部材の一部をオ−ステナイト化温度以上に加熱、
急冷した際に透磁率２以下の非磁性部が得られ易いこと
を突き止め、本発明に到達した。
【０００８】すなわち本発明は、重量％でＣ：０．３０
〜０．８０％、Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、残部がＦ
ｅと不可避不純物の組成でなり、組織における炭化物の
最大粒径が０.1〜２０μｍに調整された最大透磁率４０
０以上の強磁性部と、オーステナイトを主体とする組織
に調整された透磁率２以下の非磁性部を有することを特
徴とするアクチュエータ用複合磁性部材である。好まし
くは、Ｃｒの含有量が、Ｃｒ≧１２．０＋４×Ｃに調整
されたアクチュエータ用複合磁性部材である。
〜０．８０％、Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、残部がＦ
ｅと不可避不純物の組成でなり、組織における炭化物の
最大粒径が０.1〜２０μｍに調整された最大透磁率４０
０以上の強磁性部と、オーステナイトを主体とする組織
に調整された透磁率２以下の非磁性部を有することを特
徴とするアクチュエータ用複合磁性部材である。好まし
くは、Ｃｒの含有量が、Ｃｒ≧１２．０＋４×Ｃに調整
されたアクチュエータ用複合磁性部材である。
【０００９】また、重量％でＣ：０．３０〜０．８０
％、Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、残部がＦｅと不可避
不純物からなる組成を有する合金素材を、９００〜１１
００℃の温度範囲で熱間加工を行い、次いでＡ３変態点
以下で焼鈍、冷間加工、再度Ａ３変態点以下で焼鈍した
後の炭化物の最大粒径が０．１〜２０μｍに調整された
最大透磁率４００以上の強磁性部を有することを特徴と
するアクチュエータ用複合磁性部材の強磁性部の製造方
法である。
％、Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、残部がＦｅと不可避
不純物からなる組成を有する合金素材を、９００〜１１
００℃の温度範囲で熱間加工を行い、次いでＡ３変態点
以下で焼鈍、冷間加工、再度Ａ３変態点以下で焼鈍した
後の炭化物の最大粒径が０．１〜２０μｍに調整された
最大透磁率４００以上の強磁性部を有することを特徴と
するアクチュエータ用複合磁性部材の強磁性部の製造方
法である。
【００１０】更に、重量％でＣ：０．３０〜０．８０
％、Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、残部がＦｅと不可避
不純物からなる組成を有する合金素材を、９００〜１１
００℃の温度範囲で熱間加工を行い、次いでＡ３変態点
以下で焼鈍、冷間加工、再度Ａ３変態点以下で焼鈍し、
炭化物の最大粒径が０．１〜２０μｍに調整された最大
透磁率４００以上の強磁性部の一部を局所的にオ−ステ
ナイト化温度以上に加熱、急冷することで透磁率２以下
の非磁性部を形成することを特徴とするアクチュエータ
用複合磁性部材の非磁性部の形成方法である。
％、Ｃｒ：１０．０〜２５．０％、残部がＦｅと不可避
不純物からなる組成を有する合金素材を、９００〜１１
００℃の温度範囲で熱間加工を行い、次いでＡ３変態点
以下で焼鈍、冷間加工、再度Ａ３変態点以下で焼鈍し、
炭化物の最大粒径が０．１〜２０μｍに調整された最大
透磁率４００以上の強磁性部の一部を局所的にオ−ステ
ナイト化温度以上に加熱、急冷することで透磁率２以下
の非磁性部を形成することを特徴とするアクチュエータ
用複合磁性部材の非磁性部の形成方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】上述したように、本発明の重要な
特徴は、アクチュエータ用複合磁性部材としてＦｅ−Ｃ
ｒ−Ｃ系合金を適用し、強磁性部の組織の炭化物を最大
粒径０．１〜２０μｍの範囲に調整したこと、及び好ま
しい範囲として、該部材の耐食性を確保するために素材
となるＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金のＣｒ量とＣ量の関係を調
整したことにある。
特徴は、アクチュエータ用複合磁性部材としてＦｅ−Ｃ
ｒ−Ｃ系合金を適用し、強磁性部の組織の炭化物を最大
粒径０．１〜２０μｍの範囲に調整したこと、及び好ま
しい範囲として、該部材の耐食性を確保するために素材
となるＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金のＣｒ量とＣ量の関係を調
整したことにある。
【００１２】まず、本発明の成分の限定理由を述べる。
Ｃｒはマトリックスに固溶するとともに、一部は炭化物
となり、本発明用途部材の機械的強度と耐食性を確保す
る元素である。Ｃｒの範囲を、１０．０〜２５．０％と
したのは、１０．０％以下では耐食性が悪くアクチュエ
−タ用途には適さず、逆に２５．０％以上では、最大透
磁率４００以上の強磁性が得られないためである。Ｃｒ
のより望ましい範囲は１２．０〜１８．０％であり、特
に望ましくは１３．０％を超えて１６．０％以下であ
る。
Ｃｒはマトリックスに固溶するとともに、一部は炭化物
となり、本発明用途部材の機械的強度と耐食性を確保す
る元素である。Ｃｒの範囲を、１０．０〜２５．０％と
したのは、１０．０％以下では耐食性が悪くアクチュエ
−タ用途には適さず、逆に２５．０％以上では、最大透
磁率４００以上の強磁性が得られないためである。Ｃｒ
のより望ましい範囲は１２．０〜１８．０％であり、特
に望ましくは１３．０％を超えて１６．０％以下であ
る。
【００１３】Ｃは炭化物を形成し、本発明用途の基本と
なるＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系部材の強度と磁気特性を確保する
元素として重要である。また、Ｃはオ−ステナイトの安
定化にも寄与する元素である。Ｃが０．３０％未満で
は、強磁性体の一部を加熱、急冷した際、透磁率２以下
の非磁性部を得ることが困難である。一方、０．８０％
を超えると非磁性部の特性は良いが、強磁性部の最大透
磁率を４００以上に維持し難くなる。そのため本発明に
おいては、Ｃの範囲を０．３０〜０．８０％に規定し
た。Ｃのより望ましい範囲は、０．４５〜０．６５％で
ある。なお、本発明の部材は脱酸元素としてＳｉ、Ｍ
ｎ、Ａｌの１種以上を、特に磁気特性に影響しない範囲
として合計で２．０％以下含有してもよく、望ましくは
１．０％以下とすると良い。
なるＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系部材の強度と磁気特性を確保する
元素として重要である。また、Ｃはオ−ステナイトの安
定化にも寄与する元素である。Ｃが０．３０％未満で
は、強磁性体の一部を加熱、急冷した際、透磁率２以下
の非磁性部を得ることが困難である。一方、０．８０％
を超えると非磁性部の特性は良いが、強磁性部の最大透
磁率を４００以上に維持し難くなる。そのため本発明に
おいては、Ｃの範囲を０．３０〜０．８０％に規定し
た。Ｃのより望ましい範囲は、０．４５〜０．６５％で
ある。なお、本発明の部材は脱酸元素としてＳｉ、Ｍ
ｎ、Ａｌの１種以上を、特に磁気特性に影響しない範囲
として合計で２．０％以下含有してもよく、望ましくは
１．０％以下とすると良い。
【００１４】次に本発明の透磁率の限定理由を述べる。
本発明の対象となるアクチュエ−タは磁気回路の部品で
あり、強磁性部に望まれる特性としては、軟磁性と磁気
的な応答性が優れていること、また非磁性部に望まれる
特性としては漏れ磁束を遮断し、磁気回路の効率を上げ
ることである。高性能のアクチュエータとして用いるた
めには、前記強磁性部の最大透磁率は４００以上とする
必要がある。また非磁性部の透磁率を２以下としたの
は、これを超える範囲では磁束が通り易くなり非磁性と
しての用途に適さなくなるからである。
本発明の対象となるアクチュエ−タは磁気回路の部品で
あり、強磁性部に望まれる特性としては、軟磁性と磁気
的な応答性が優れていること、また非磁性部に望まれる
特性としては漏れ磁束を遮断し、磁気回路の効率を上げ
ることである。高性能のアクチュエータとして用いるた
めには、前記強磁性部の最大透磁率は４００以上とする
必要がある。また非磁性部の透磁率を２以下としたの
は、これを超える範囲では磁束が通り易くなり非磁性と
しての用途に適さなくなるからである。
【００１５】次に、炭化物の最大粒径を限定した理由に
ついて述べる。本発明において、強磁性部の炭化物の最
大粒径を０．１〜２０μｍの範囲に規定したのは、０．
１μｍ未満の範囲では、炭化物として析出しているＣ量
が少なく、換言すればマトリックスに固溶するＣ量が多
くなり過ぎて、強磁性部としての組織であるフェライト
組織を維持することが難しくなる。ひいては強磁性部に
必要とされる最大透磁率４００以上の特性が得られ難く
なる。逆に炭化物の最大粒径が２０μｍを超える範囲で
は、非磁性部の形成を目的とした加熱処理をしても、炭
化物が分解し難いために、非磁性のオ−ステナイト相を
形成し難いからである。なお、炭化物の最大粒径の望ま
しい範囲は１〜１０μｍである。
ついて述べる。本発明において、強磁性部の炭化物の最
大粒径を０．１〜２０μｍの範囲に規定したのは、０．
１μｍ未満の範囲では、炭化物として析出しているＣ量
が少なく、換言すればマトリックスに固溶するＣ量が多
くなり過ぎて、強磁性部としての組織であるフェライト
組織を維持することが難しくなる。ひいては強磁性部に
必要とされる最大透磁率４００以上の特性が得られ難く
なる。逆に炭化物の最大粒径が２０μｍを超える範囲で
は、非磁性部の形成を目的とした加熱処理をしても、炭
化物が分解し難いために、非磁性のオ−ステナイト相を
形成し難いからである。なお、炭化物の最大粒径の望ま
しい範囲は１〜１０μｍである。
【００１６】次に好ましい範囲として、本発明部材の素
材となるＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金のＣｒ量とＣ量の関係を
規定した理由を述べる。Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金はＡ３変
態点以下で焼鈍した状態では、（フェライト＋炭化物）
主体の組織となって軟磁性を示す。この組織は本発明部
材の強磁性部に相当するものであるが、この組織に含ま
れる炭化物の組成はＣｒ２３Ｃ６主体であり、素材に含
有されるＣ量の約４倍量のＣｒを炭化物として消費す
る。
材となるＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金のＣｒ量とＣ量の関係を
規定した理由を述べる。Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金はＡ３変
態点以下で焼鈍した状態では、（フェライト＋炭化物）
主体の組織となって軟磁性を示す。この組織は本発明部
材の強磁性部に相当するものであるが、この組織に含ま
れる炭化物の組成はＣｒ２３Ｃ６主体であり、素材に含
有されるＣ量の約４倍量のＣｒを炭化物として消費す
る。
【００１７】このため、強磁性部の耐食性を確保するた
めには、炭化物として消費されるＣｒの他に、耐食性に
効果があるフェライト組織中に固溶するＣｒ量を、一定
量以上、確保しておくことが必要となる。本発明者ら
は、この固溶Ｃｒ量を１２．０％以上とすることで、ア
クチュエ−タに必要な耐食性を確保できることを見出し
た。以上の観点から、好ましいＣｒ量とＣ量の関係を、
Ｃｒ≧１２．０＋４×Ｃとした。
めには、炭化物として消費されるＣｒの他に、耐食性に
効果があるフェライト組織中に固溶するＣｒ量を、一定
量以上、確保しておくことが必要となる。本発明者ら
は、この固溶Ｃｒ量を１２．０％以上とすることで、ア
クチュエ−タに必要な耐食性を確保できることを見出し
た。以上の観点から、好ましいＣｒ量とＣ量の関係を、
Ｃｒ≧１２．０＋４×Ｃとした。
【００１８】次に製造工程の限定理由を述べる。先ず、
熱間加工温度を９００〜１１００℃の範囲としたのは、
９００℃未満ではマトリックスに固溶するＣ量が少なく
炭化物の最大粒径が２０μｍを超え、逆に１１００℃を
超える温度では固溶Ｃ量が多くなり過ぎて、最大粒径
０．１μｍ以上の炭化物が得られないからである。
熱間加工温度を９００〜１１００℃の範囲としたのは、
９００℃未満ではマトリックスに固溶するＣ量が少なく
炭化物の最大粒径が２０μｍを超え、逆に１１００℃を
超える温度では固溶Ｃ量が多くなり過ぎて、最大粒径
０．１μｍ以上の炭化物が得られないからである。
【００１９】また、熱間加工後にＡ３変態点以下で焼鈍
するのは、熱間加工中に生成した炭化物の核を成長さ
せ、合金素材の硬さを下げ、その後の冷間加工をし易く
するためである。Ａ３変態点以上の温度では炭化物の成
長が十分でなく、硬さを下げる効果が小さいためであ
る。更に、冷間加工を行うのは、合金素材に歪を与える
ことにより、炭化物の加工誘起析出を起させるためであ
り、加工率は４０〜９０％を施すことが有効である。ま
た、冷間加工後に再度Ａ３変態点以下で焼鈍するのは、
冷間加工中に析出した炭化物を成長、凝集させ炭化物の
最大粒径を０．１〜２０μｍの大きさに安定化させるた
めである。
するのは、熱間加工中に生成した炭化物の核を成長さ
せ、合金素材の硬さを下げ、その後の冷間加工をし易く
するためである。Ａ３変態点以上の温度では炭化物の成
長が十分でなく、硬さを下げる効果が小さいためであ
る。更に、冷間加工を行うのは、合金素材に歪を与える
ことにより、炭化物の加工誘起析出を起させるためであ
り、加工率は４０〜９０％を施すことが有効である。ま
た、冷間加工後に再度Ａ３変態点以下で焼鈍するのは、
冷間加工中に析出した炭化物を成長、凝集させ炭化物の
最大粒径を０．１〜２０μｍの大きさに安定化させるた
めである。
【００２０】上述の工程により強磁性化された合金素材
の一部に非磁性部を設ける方法としては、合金素材の一
部をレ−ザ−等で部分的にオ−ステナイト化温度以上に
加熱後、急冷することが望ましい。この部分的な加熱、
急冷処理により、強磁性化された合金素材の一部に、非
磁性のオ−ステナイトを主体とする組織が形成され、透
磁率２以下の非磁性部を設けることができる。この部分
的な非磁性化処理により、合金素材は、単一材で強磁性
部と非磁性部を有する複合磁性部材となる。
の一部に非磁性部を設ける方法としては、合金素材の一
部をレ−ザ−等で部分的にオ−ステナイト化温度以上に
加熱後、急冷することが望ましい。この部分的な加熱、
急冷処理により、強磁性化された合金素材の一部に、非
磁性のオ−ステナイトを主体とする組織が形成され、透
磁率２以下の非磁性部を設けることができる。この部分
的な非磁性化処理により、合金素材は、単一材で強磁性
部と非磁性部を有する複合磁性部材となる。
【００２１】この場合の加熱とは、オ−ステナイト化温
度以上〜溶融点以下での固溶体化処理または溶融点以上
での溶融加熱、のいずれの方法を用いても良いが、Ｎｉ
を含有しないＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金においてＮｉを含有
した場合と同レベルの低い透磁率を得るためには、非磁
性化温度はできるだけ高い方が望ましく、溶融点以上で
の溶融加熱の方がより望ましい。また非磁性部のオ−ス
テナイトを主体とする組織とは、部分的な加熱後の急冷
処理時にマルテンサイト変態が進行せず、オ−ステナイ
トが大半を占める組織を指す。
度以上〜溶融点以下での固溶体化処理または溶融点以上
での溶融加熱、のいずれの方法を用いても良いが、Ｎｉ
を含有しないＦｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金においてＮｉを含有
した場合と同レベルの低い透磁率を得るためには、非磁
性化温度はできるだけ高い方が望ましく、溶融点以上で
の溶融加熱の方がより望ましい。また非磁性部のオ−ス
テナイトを主体とする組織とは、部分的な加熱後の急冷
処理時にマルテンサイト変態が進行せず、オ−ステナイ
トが大半を占める組織を指す。
【００２２】本発明では、オ−ステナイトが大半を占め
る組織であることの指標として、非磁性部をＸ線回折に
より定量的に調べた時に、次の（１）式を満足すること
とした。 γ／（γ＋α‘）≧０．５ ・・・（１） ここで、γとはＸ線により検出されるオ−ステナイト
（γ）の結晶面γ（１１１）、γ（２００）、γ（２２
０）、γ（３１１）の面集合度の総和であり、α‘とは
マルテンサイト（α‘）の結晶面α‘（１１０）、α
‘（２００）、α‘（２１１）の面集合度の総和であ
る。（１）式はオ−ステナイトが組織全体の５０％以上
を占めることを意味する。本発明は、上述した製造工程
を施すことで、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系複合磁性部材をアクチ
ュエータ用途に適用することができたものである。
る組織であることの指標として、非磁性部をＸ線回折に
より定量的に調べた時に、次の（１）式を満足すること
とした。 γ／（γ＋α‘）≧０．５ ・・・（１） ここで、γとはＸ線により検出されるオ−ステナイト
（γ）の結晶面γ（１１１）、γ（２００）、γ（２２
０）、γ（３１１）の面集合度の総和であり、α‘とは
マルテンサイト（α‘）の結晶面α‘（１１０）、α
‘（２００）、α‘（２１１）の面集合度の総和であ
る。（１）式はオ−ステナイトが組織全体の５０％以上
を占めることを意味する。本発明は、上述した製造工程
を施すことで、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系複合磁性部材をアクチ
ュエータ用途に適用することができたものである。
【００２３】（実施例１）本発明ではＣ、Ｃｒの含有量
と炭化物の最大粒径が重要となるので、真空溶解でＣ、
Ｃｒ含有量を種々に変えた１０ｋｇの鋼塊を得た後、鍛
造を行い、１０００℃で熱間圧延を行い、板厚５．０ｍ
ｍとした。この材料をＡ３変態点以下の７８０℃で焼鈍
した後、酸化スケ−ルを除去し、冷間圧延により板厚
１．０ｍｍとした。この冷間圧延材をＡ３変態点以下の
７８０℃で再度、焼鈍して強磁性化した合金素材を得
た。該素材を鏡面研磨後、化学的に腐食した試料を走査
型電子顕微鏡で３０００倍の視野で１０視野以上観察
し、観察される炭化物の最大粒径を求めた。表１に実験
に供した合金素材の化学組成と強磁性化後の炭化物の最
大粒径を示す。
と炭化物の最大粒径が重要となるので、真空溶解でＣ、
Ｃｒ含有量を種々に変えた１０ｋｇの鋼塊を得た後、鍛
造を行い、１０００℃で熱間圧延を行い、板厚５．０ｍ
ｍとした。この材料をＡ３変態点以下の７８０℃で焼鈍
した後、酸化スケ−ルを除去し、冷間圧延により板厚
１．０ｍｍとした。この冷間圧延材をＡ３変態点以下の
７８０℃で再度、焼鈍して強磁性化した合金素材を得
た。該素材を鏡面研磨後、化学的に腐食した試料を走査
型電子顕微鏡で３０００倍の視野で１０視野以上観察
し、観察される炭化物の最大粒径を求めた。表１に実験
に供した合金素材の化学組成と強磁性化後の炭化物の最
大粒径を示す。
【００２４】合金素材Ｎｏ．１〜３は、Ｃｒ量をほぼ等
しくし、Ｃ量を変化させたものであり、合金素材Ｎｏ．
７はＣ添加量を低めたもの、合金素材Ｎｏ．８はＣ添加
量を高めたものである。また合金素材Ｎｏ．２、４、
５、６は、Ｃ量をほぼ等しくし、Ｃｒ量を変化させたも
のであり、合金素材Ｎｏ．９はＣｒ添加量を高めたもの
である。また合金素材Ｎｏ．１〜９は実質的にＮｉを含
有せず、合金素材Ｎｏ．１０は、特開平９−１５７８０
２号で提案されたＮｉを含有する複合磁性部材に相当す
る。合金素材Ｎｏ．１〜１０の内、耐食性の面から好ま
しい範囲であるＣｒ≧１２．０＋４×Ｃを満足している
のはＮｏ．１、Ｎｏ．５〜７、Ｎｏ．９の５個である。
しくし、Ｃ量を変化させたものであり、合金素材Ｎｏ．
７はＣ添加量を低めたもの、合金素材Ｎｏ．８はＣ添加
量を高めたものである。また合金素材Ｎｏ．２、４、
５、６は、Ｃ量をほぼ等しくし、Ｃｒ量を変化させたも
のであり、合金素材Ｎｏ．９はＣｒ添加量を高めたもの
である。また合金素材Ｎｏ．１〜９は実質的にＮｉを含
有せず、合金素材Ｎｏ．１０は、特開平９−１５７８０
２号で提案されたＮｉを含有する複合磁性部材に相当す
る。合金素材Ｎｏ．１〜１０の内、耐食性の面から好ま
しい範囲であるＣｒ≧１２．０＋４×Ｃを満足している
のはＮｏ．１、Ｎｏ．５〜７、Ｎｏ．９の５個である。
【００２５】
【表１】
【００２６】炭化物の観察の一例として、強磁性化後の
合金素材Ｎｏ．１の断面におけるミクロ組織を図１に示
す。
合金素材Ｎｏ．１の断面におけるミクロ組織を図１に示
す。
【００２７】得られた強磁性体の一部をＣＯ２レ−ザに
よって半溶融化温度に加熱後、水冷し、部分的に非磁性
化した複合磁性部材を得た。更に、ＣＯ２レ−ザ加熱に
よる熱影響部以外から、外径４５ｍｍ、内径３３ｍｍの
ＪＩＳリングを切り出し、１次巻線１５０回、２次巻線
３０回の巻線を行った後、直流磁束計により最大透磁率
μｍを求め、強磁性部の磁気特性を評価した。一方、高
周波加熱によって得られた非磁性部は、Ｘ線回折分析に
よりオ−ステナイトを主体とする相が形成されているこ
とを確認し、透磁率計を用いて透磁率μの測定を行っ
た。
よって半溶融化温度に加熱後、水冷し、部分的に非磁性
化した複合磁性部材を得た。更に、ＣＯ２レ−ザ加熱に
よる熱影響部以外から、外径４５ｍｍ、内径３３ｍｍの
ＪＩＳリングを切り出し、１次巻線１５０回、２次巻線
３０回の巻線を行った後、直流磁束計により最大透磁率
μｍを求め、強磁性部の磁気特性を評価した。一方、高
周波加熱によって得られた非磁性部は、Ｘ線回折分析に
よりオ−ステナイトを主体とする相が形成されているこ
とを確認し、透磁率計を用いて透磁率μの測定を行っ
た。
【００２８】また複合磁性部材の内、強磁性部と非磁性
部の両方を含む部分から、２０ｍｍ角のブロックを採取
し、ブロック表面を＃５００まで研磨し、ＪＩＳ Ｚ
２３７１に記載の塩水噴霧試験を行って、耐食性を評価
した。この場合の耐食性の評価は、温度３５℃、濃度５
％のＮａＣｌ水溶液を１００時間、試料に噴霧した時、
錆が発生しないものを耐食性（○）、錆が発生するもの
を耐食性（×）とした。強磁性部の最大透磁率、非磁性
部の透磁率、耐食性の評価結果を表２に示す。
部の両方を含む部分から、２０ｍｍ角のブロックを採取
し、ブロック表面を＃５００まで研磨し、ＪＩＳ Ｚ
２３７１に記載の塩水噴霧試験を行って、耐食性を評価
した。この場合の耐食性の評価は、温度３５℃、濃度５
％のＮａＣｌ水溶液を１００時間、試料に噴霧した時、
錆が発生しないものを耐食性（○）、錆が発生するもの
を耐食性（×）とした。強磁性部の最大透磁率、非磁性
部の透磁率、耐食性の評価結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】素材に含有されるＣが０．３０〜０．８０
％の範囲でかつ、Ｃｒが１０．０〜２５．０％の範囲の
部材Ｎｏ．１〜６は、最大透磁率４００以上の強磁性部
と透磁率２以下の非磁性部が得られている。Ｃが０．２
２％の部材Ｎｏ．７では、Ｃ量が低すぎて透磁率２以下
の非磁性部が得られない。逆にＣが０．８５％を超える
部材Ｎｏ．８では、非磁性部の特性は良いが、最大透磁
率４００以上の強磁性部が得られない。
％の範囲でかつ、Ｃｒが１０．０〜２５．０％の範囲の
部材Ｎｏ．１〜６は、最大透磁率４００以上の強磁性部
と透磁率２以下の非磁性部が得られている。Ｃが０．２
２％の部材Ｎｏ．７では、Ｃ量が低すぎて透磁率２以下
の非磁性部が得られない。逆にＣが０．８５％を超える
部材Ｎｏ．８では、非磁性部の特性は良いが、最大透磁
率４００以上の強磁性部が得られない。
【００３１】また、素材に含有されるＣｒが２５．７％
の部材Ｎｏ．９とＮｉを３．０５％含有する部材Ｎｏ．
１０では強磁性部の最大透磁率４００が得られない。以
上の結果から、最大透磁率４００以上の強磁性部と透磁
率２以下の非磁性部を得るためにはＣを０．３０〜０．
８０％、Ｃｒを１０．０〜２０．０％の範囲に調整し、
かつＮｉを含有しないことが有効であることが分かる。
更に好ましい範囲として、本発明部材の内、Ｃｒ≧１
２．０＋４×Ｃの関係を満足している部材Ｎｏ．１、Ｎ
ｏ．５、Ｎｏ．６の耐食性はいずれも良好となってい
る。
の部材Ｎｏ．９とＮｉを３．０５％含有する部材Ｎｏ．
１０では強磁性部の最大透磁率４００が得られない。以
上の結果から、最大透磁率４００以上の強磁性部と透磁
率２以下の非磁性部を得るためにはＣを０．３０〜０．
８０％、Ｃｒを１０．０〜２０．０％の範囲に調整し、
かつＮｉを含有しないことが有効であることが分かる。
更に好ましい範囲として、本発明部材の内、Ｃｒ≧１
２．０＋４×Ｃの関係を満足している部材Ｎｏ．１、Ｎ
ｏ．５、Ｎｏ．６の耐食性はいずれも良好となってい
る。
【００３２】（実施例２）本発明では強磁性部の炭化物
の最大粒径を制御する因子として熱間加工温度も重要と
なるため、本発明の範囲である表１の合金素材Ｎｏ．２
を、熱間加工温度を８５０〜１１５０℃の範囲で種々に
変えて強磁性部の炭化物の最大粒径と磁気特性を調査し
た。熱間加工温度以外の製造工程ならびに炭化物の最大
粒径と磁気特性の調査方法は（実施例１）と同じであ
る。調査結果を表３に示す。
の最大粒径を制御する因子として熱間加工温度も重要と
なるため、本発明の範囲である表１の合金素材Ｎｏ．２
を、熱間加工温度を８５０〜１１５０℃の範囲で種々に
変えて強磁性部の炭化物の最大粒径と磁気特性を調査し
た。熱間加工温度以外の製造工程ならびに炭化物の最大
粒径と磁気特性の調査方法は（実施例１）と同じであ
る。調査結果を表３に示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】炭化物の最大粒径を０．１〜２０μｍに調
整した合金素材Ｎｏ．１１〜１３では、強磁性部の最大
透磁率４００以上、非磁性部の透磁率２以下の複合磁気
特性を満足している。一方、炭化物の最大粒径が０．１
μｍ未満の合金素材Ｎｏ．１４では最大透磁率４００が
得られない。逆に、炭化物の最大粒径が２０μｍを超え
る合金素材Ｎｏ．１５では透磁率２以下の非磁性部が得
られないことがわかる。また炭化物の最大粒径を０．１
〜２０μｍに調節するためには熱間加工温度を９００〜
１１００℃にすることが有効であることがわかる。
整した合金素材Ｎｏ．１１〜１３では、強磁性部の最大
透磁率４００以上、非磁性部の透磁率２以下の複合磁気
特性を満足している。一方、炭化物の最大粒径が０．１
μｍ未満の合金素材Ｎｏ．１４では最大透磁率４００が
得られない。逆に、炭化物の最大粒径が２０μｍを超え
る合金素材Ｎｏ．１５では透磁率２以下の非磁性部が得
られないことがわかる。また炭化物の最大粒径を０．１
〜２０μｍに調節するためには熱間加工温度を９００〜
１１００℃にすることが有効であることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ系合金
の組成と、炭化物の最大粒径を所定の範囲に調整し、か
つ適切な温度範囲での熱間加工と非磁性化処理を行うこ
とにより、一つの部材で強磁性部と非磁性部を併せ持つ
ことができ、Ｎｉ等の特殊元素を添加しないＦｅ−Ｃｒ
−Ｃ系合金を自動車等のアクチュエ−タ用複合磁性部材
に適用するに当たって欠くことのできない技術となる。
の組成と、炭化物の最大粒径を所定の範囲に調整し、か
つ適切な温度範囲での熱間加工と非磁性化処理を行うこ
とにより、一つの部材で強磁性部と非磁性部を併せ持つ
ことができ、Ｎｉ等の特殊元素を添加しないＦｅ−Ｃｒ
−Ｃ系合金を自動車等のアクチュエ−タ用複合磁性部材
に適用するに当たって欠くことのできない技術となる。
【図１】本発明の複合磁性部材の一例を示す顕微鏡写真
である。
である。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量％でＣ：０．３０〜０．８０％、Ｃ
ｒ：１０．０〜２５．０％、残部がＦｅと不可避不純物
の組成でなり、組織における炭化物の最大粒径が０．１
〜２０μｍに調整された最大透磁率４００以上の強磁性
部と、オーステナイトを主体とする組織に調整された透
磁率２以下の非磁性部を有することを特徴とするアクチ
ュエータ用複合磁性部材。 - 【請求項２】 Ｃｒ含有量が、Ｃｒ≧１２．０＋４×Ｃ
の関係式を満足することを特徴とする請求項１に記載の
アクチュエータ用複合磁性部材。 - 【請求項３】 重量％でＣ：０．３０〜０．８０％、Ｃ
ｒ：１０．０〜２５．０％、残部がＦｅと不可避不純物
からなる組成を有する合金素材を、９００〜１１００℃
の温度範囲で熱間加工を行い、次いでＡ３変態点以下で
焼鈍、冷間加工、再度Ａ３変態点以下で焼鈍した後の炭
化物の最大粒径が０．１〜２０μｍに調整された最大透
磁率４００以上の強磁性部を有することを特徴とするア
クチュエータ用複合磁性部材の強磁性部の製造方法。 - 【請求項４】 重量％でＣ：０．３０〜０．８０％、Ｃ
ｒ：１０．０〜２５．０％、残部がＦｅと不可避不純物
からなる組成を有する合金素材を、９００〜１１００℃
の温度範囲で熱間加工を行い、次いでＡ３変態点以下で
焼鈍、冷間加工、再度Ａ３変態点以下で焼鈍し、炭化物
の最大粒径が０．１〜２０μｍに調整された最大透磁率
４００以上の強磁性部の一部を局所的にオ−ステナイト
化温度以上に加熱、急冷することでオーステナイトを主
体とする組織に調整された透磁率２以下の非磁性部を形
成することを特徴とするアクチュエータ用複合磁性部材
の非磁性部の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12804099A JP2000036409A (ja) | 1998-05-11 | 1999-05-10 | アクチュエ―タ用複合磁性部材およびアクチュエ―タ用複合磁性部材の強磁性部の製造方法ならびにアクチュエ―タ用複合磁性部材の非磁性部の形成方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-145121 | 1998-05-11 | ||
| JP14512198 | 1998-05-11 | ||
| JP12804099A JP2000036409A (ja) | 1998-05-11 | 1999-05-10 | アクチュエ―タ用複合磁性部材およびアクチュエ―タ用複合磁性部材の強磁性部の製造方法ならびにアクチュエ―タ用複合磁性部材の非磁性部の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000036409A true JP2000036409A (ja) | 2000-02-02 |
Family
ID=26463827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12804099A Pending JP2000036409A (ja) | 1998-05-11 | 1999-05-10 | アクチュエ―タ用複合磁性部材およびアクチュエ―タ用複合磁性部材の強磁性部の製造方法ならびにアクチュエ―タ用複合磁性部材の非磁性部の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000036409A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7325564B2 (en) | 2004-03-24 | 2008-02-05 | Keihin Corporation | Linear solenoid valve |
| US7388461B2 (en) | 2004-01-21 | 2008-06-17 | Keihin Corporation | Electromagnetic apparatus |
| US7487798B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-02-10 | Keihin Corporation | Linear solenoid valve |
| JP2013028825A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-07 | Tohoku Tokushuko Kk | 複合材料及び電磁アクチュエータ |
| JP2013505364A (ja) * | 2009-09-21 | 2013-02-14 | アペラム | 機械抵抗の局所変化を有するステンレス鋼 |
-
1999
- 1999-05-10 JP JP12804099A patent/JP2000036409A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7388461B2 (en) | 2004-01-21 | 2008-06-17 | Keihin Corporation | Electromagnetic apparatus |
| US7325564B2 (en) | 2004-03-24 | 2008-02-05 | Keihin Corporation | Linear solenoid valve |
| US7503347B2 (en) | 2004-03-24 | 2009-03-17 | Keihin Corporation | Linear solenoid valve |
| US7487798B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-02-10 | Keihin Corporation | Linear solenoid valve |
| JP2013505364A (ja) * | 2009-09-21 | 2013-02-14 | アペラム | 機械抵抗の局所変化を有するステンレス鋼 |
| JP2013028825A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-07 | Tohoku Tokushuko Kk | 複合材料及び電磁アクチュエータ |
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