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JP2000169944A - 低温靱性に優れた電磁ステンレス鋼 - Google Patents

低温靱性に優れた電磁ステンレス鋼

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JP2000169944A
JP2000169944A JP10343760A JP34376098A JP2000169944A JP 2000169944 A JP2000169944 A JP 2000169944A JP 10343760 A JP10343760 A JP 10343760A JP 34376098 A JP34376098 A JP 34376098A JP 2000169944 A JP2000169944 A JP 2000169944A
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less
stainless steel
temperature toughness
low
steel
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JP10343760A
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Yodai Takada
揚大 高田
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Sanyo Special Steel Co Ltd
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Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温靱性に悪影響を及ぼすC,Si,P,
S,Cr,O,N量および結晶粒度を規制し低温靱性向
上に有効なAlを添加することにより低温靱性を高めた
電磁ステンレス鋼を提供する。 【解決手段】 重量で、C:0.015%以下、Si:
2.5%以下、Mn:0.5%以下、P:0.03%以
下、S:0.06%以下、Ni:0.1〜1.0%、C
r:4〜15%、Al:0.5〜4%、O:0.01%
以下、N:0.015%以下を含み、且つ残部Feより
なり、鋼中の結晶粒度番号3以上としたことを特徴とす
る低温靱性に優れた電磁ステンレス鋼。さらに、Ti,
Nb,Zr,Vの1種または2種以上を1%以下添加し
たこと。さらにMo,Cuの1種または2種を1%以下
添加したことを特徴とする低温靱性に優れた電磁ステン
レス鋼。さらに、またPb,Bi,Se,Te,Caの
1種または2種以上を0.3%以下添加したことを特徴
とする低温靱性に優れた電磁ステンレス鋼。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、寒冷地や冷却雰囲
気中などで利用される電磁弁や各種センサー等において
使用される低温靱性に優れた電磁ステンレス鋼に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電磁弁や磁気センサー等の磁心材
料には、磁気応答性を改善するための高い固有抵抗と、
優れた磁気特性、さらに耐食性、特に電磁弁はON/O
FFによってプランジャとコアが衝突し衝撃が加わるた
め、例えば10℃以下、特に−20℃以下で使用される
場合には低温でも靱性に優れた電磁材料が求められてい
る。また、材料を冷間鍛造して部品を成形する場合に
は、常温での靱性が良好であることが求められる。その
有効な耐食性を保持しつつ、その靱性を向上せしめる技
術として、例えば、特公昭63−53255号公報が知
られている。この特許は、C+N≦0.02%、Si+
Al≧1.4%、2Si+Al≦6%、Al≦3.5
%、Ti:0.10〜0.60%、Cr:5〜15%、
Mn≦0.40%、Pb:0.05〜0.25%、P≦
0.040%、S≦0.030%残部実質的にFeより
なる、靱性にすぐれた快削・耐食軟磁性棒管用鋼であ
る。
【0003】また、電磁気特性を損なうことなしに耐食
性および被削性を改善した軟磁性棒管用材として、特公
平6−10324号公報が知られている。この特許は、
C+N≦0.02%、Si≧3%、Mn≦0.50%、
Cr:12〜18%、Al:0.8〜1.5%未満、M
o:0.05〜0.5%、Pb≦0.040%、S≦
0.030%、残部Fe及び不可避不純物よりなること
を特徴とする快削耐食軟磁性棒管用鋼である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特公昭63−53255号公報にあっては、Cr,S
i,Al,Ti,Pbの適量複合添加およびC,Nを極
低値に抑えることにより電磁特性を劣化させずに靱性を
向上させ、同時に耐食性および被削性をも向上させると
いうものであるが、低温靱性を向上させるには、未だ十
分ではなく、また、特公平6−10324号公報にあっ
ては、磁気特性改善のためにC,Nを極力抑え、Alを
0.8%以上添加することにより耐食性を向上させ、さ
らに耐食性を向上させるために、Moを添加すると共
に、被削性を改善するためにPbを添加するというもの
であるが、これも低温靱性を向上させるには、未だ十分
ではないという問題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述したような問題を解
消するため、発明者らは鋭意開発を進めた結果、低温靱
性に悪影響を及ぼすC,Si,P,S,Cr,O,N量
および結晶粒度を規制し低温靱性向上に有効なAlを添
加することにより低温靱性を高めた電磁ステンレス鋼を
提供することにある。その発明の要旨とするところは、 (1)重量で、C:0.015%以下、Si:2.5%
以下、Mn:0.5%以下、P:0.03%以下、S:
0.06%以下、Ni:0.1〜1.0%、Cr:4〜
15%、Al:0.5〜4%、O:0.01%以下、
N:0.015%以下を含み、且つ残部Feよりなり、
鋼中の結晶粒度3以上としたことを特徴とする低温靱性
に優れた電磁ステンレス鋼。
【0006】(2)前記(1)に記載した鋼に、さら
に、Ti,Nb,Zr,Vの1種または2種以上を1%
以下添加したことを特徴とする低温靱性に優れた電磁ス
テンレス鋼。 (3)前記(1)または(2)に記載した鋼に、さらに
Mo,Cuの1種または2種を1%以下添加したことを
特徴とする低温靱性に優れた電磁ステンレス鋼。 (4)前記(1)〜(3)に記載した鋼に、さらに、P
b,Bi,Se,Te,Caの1種または2種以上を
0.3%以下添加したことを特徴とする低温靱性に優れ
た電磁ステンレス鋼にある。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る成分組成を限
定する理由を説明する。 C:0.015%以下 Cは、ステンレス鋼の製造に際して必然的に導入される
ものであるが、このCは磁気特性を劣化させ、また靱性
を劣化させ、冷間鍛造性の悪化を招くことから、0.0
15%を上限として、その含有量が調整されなければな
らない。
【0008】Si:2.5%以下 Siは、固有抵抗の増加に効果的な元素であり、ステン
レス鋼中のSi%の増加に伴い、その固有抵抗を増加さ
せる。また、一方、このSiは、磁気特性の改善に効果
的な元素である。しかしながら、2.5%を超えるSi
の添加は冷間鍛造性、および低温靱性の劣化を招くこと
から、その上限は2.5%とする必要がある。
【0009】Mn:0.5%以下 Mnは、Cと同様に、ステンレス鋼の製造工程において
必然的に導入される元素であるが、その多量の存在はス
テンレス鋼の冷間鍛造性を損なうものであることから、
その上限を0.5%とした。 P:0.03%以下、S:0.06%以下、N:0.0
15%以下 P,S,Nは冷間鍛造性の悪化を招き、またSおよびN
は何れも磁気特性に悪影響を及ぼす元素であると共に、
低温靱性を妨げる元素であることから、それらは、それ
ぞれ0.03%以下、0.06%以下、0.015%以
下とした。なお、低温靱性は後述の如く主に結晶粒度で
確保する為、特に被削性を要求される場合には、S:
0.03%超0.06%以下と高めに設定しても良い。
【0010】Ni:0.1〜1.0% Niは、ステンレス鋼の耐食性を効果的に向上させ、か
つ低温靱性を向上させる元素である。しかし0.1%未
満ではその効果を達成することができず、1.0%を超
える添加は効果が飽和し、磁気特性を劣化させるため、
その含有量を0.1〜1.0%とした。 Cr:4〜15% Crは、耐食性に効果的な元素であり、また、固有抵抗
の増加にも効果的であるが、しかしながら15%を超え
る多量添加は磁気特性が著しく劣化すると共に、低温靱
性を妨げる。一方4%未満では耐食性の面から効果的で
ないので、4〜15%とした。
【0011】Al:0.5〜4% Alは、低温靱性の向上および耐食性改善に極めて有効
な元素である。しかし、0.5%未満では低温靱性の面
から効果的でなく、また、4%を超える添加は効果が飽
和するため、その含有量を0.5〜40%とした。 O:0.01%以下 Oは、酸化物系介在物を形成して、低温靱性を妨げる元
素であると共に、ステンレス鋼の冷間鍛造性を著しく劣
化させるところから、その上限を0.01%とした。
【0012】Ti,Nb,Zr,Vの1種または2種以
上を1%以下 Ti,Nb,Zr,Vは選択元素として含有せしめ、低
温靱性の向上とステンレス鋼の冷間鍛造性の向上を図る
ものである。特に被削性改善のために、Sを0.03%
超0.06%以下添加する際には、Ti,Zrを添加す
ることにより、良好な低温靱性が保たれる。しかしなが
ら、それら元素の多量添加は磁気特性を劣化せしめ、ま
た冷間鍛造性も阻害されるようになることから、それぞ
れ1%を上限とした。 Mo,Cuの1種または2種を1%以下 Mo,Cuは、それぞれステンレス鋼の耐食性を効果的
に向上せしめ得るものであることから、それぞれ1%を
上限とした。
【0013】Pb,Bi,Se,Te,Caの1種また
は2種以上を0.3%以下 Pb,Bi,Se,Te,Caは、それぞれ被削性向上
元素であり、目的とするステンレス鋼に快削性を付与す
るために添加されるものである。そして、これら元素は
冷間鍛造性や磁気特性を損なわない範囲において添加さ
れるものであり、それぞれ0.3%を上限とし、それぞ
れ単独にて或いは適宜組み合わせて添加されるものであ
る。
【0014】結晶粒度番号3以上 結晶粒度番号3以上としたのは、本発明の最大の特徴で
あり、結晶粒が小さい(結晶粒度番号が大きい)と、単
位体積当たりの結晶粒と結晶粒界の数が多くなり、応力
を分散でき、低温靱性が向上する。一方、結晶粒が大き
くなる(結晶粒度番号が小さくなる)と、単位体積当た
りの結晶粒と結晶粒界の数が少なくなり、応力が集中
し、低温靱性が低下する。従って、その結晶粒度番号の
下限を3とした。
【0015】
【実施例】表1に、本発明鋼、比較鋼の化学成分を示
す。これらの組成の材料は、真空誘導炉にて50kg鋼
塊を溶製し、それらを径40mmに鍛伸後、焼鈍を施し
た。さらに、焼鈍済の径40mm丸棒より各試験片を作
製し、各測定に充てた。低温靱性については、シャルピ
ー衝撃試験で遷移温度を測定した。また、磁気特性はB
−Hトレーサーで測定、固有抵抗は直流四端子法で、耐
食性はサイクル湿潤試験を行い評価した。
【0016】
【表1】
【0017】その測定条件は次の通りである。 (1)シャルピー衝撃試験(JIS Z 2242) JIS4号Vノッチ サブサイズ(5×10×55L)
試験片で−100〜100℃で試験を行い、エネルギー
遷移温度(TrE)を測定。 (2)磁気特性 リング状試験片を作製し、850℃×4h保持の真空磁
気焼鈍を施した後に直流B−Hトレーサを用いて磁束密
度B25および保磁力HC を測定した。
【0018】(3)固有抵抗 ケンビンダブルブリッジを用いた直流4端子法で測定し
た。 (4)耐食性 φ12×21Lの試験片をエメリー研磨紙で800番ま
で研磨した後、サイクル湿潤試験(20℃、90%R
H、1.5h保持→70℃、90%RH、4.5h保持
サイクル数;20回)を行い下記基準で比較した。 ○:発錆の面積率が5%未満で耐食性が良好であるもの ×:発錆の面積率が5%以上で耐食性が不良好であるも
の その結果を表2に示す。
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による電磁ス
テンレス鋼は、特に優れた低温靱性を有するものであ
り、しかも磁気特性や電気抵抗特性の改善されたもので
あり、また有効な耐食性を有するものであって、冷間鍛
造用材料として腐食環境向けの電磁材料として用いられ
るものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量で、 C:0.015%以下、 Si:2.5%以下、 Mn:0.5%以下、 P:0.03%以下、 S:0.06%以下、 Ni:0.1〜1.0%、 Cr:4〜15%、 Al:0.5〜4%、 O:0.01%以下、 N:0.015%以下、 を含み、且つ残部Feよりなり、鋼中の結晶粒度番号3
    以上としたことを特徴とする低温靱性に優れた電磁ステ
    ンレス鋼。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した鋼に、さらに、T
    i,Nb,Zr,Vの1種または2種以上を1%以下添
    加したことを特徴とする低温靱性に優れた電磁ステンレ
    ス鋼。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載した鋼に、さら
    に、Mo,Cuの1種または2種を1%以下添加したこ
    とを特徴とする低温靱性に優れた電磁ステンレス鋼。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3に記載した鋼に、さらに、
    Pb,Bi,Se,Te,Caの1種または2種以上を
    0.3%以下添加したことを特徴とする低温靱性に優れ
    た電磁ステンレス鋼。
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