JP4115610B2 - 低温靱性に優れた電磁ステンレス鋼 - Google Patents
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【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／ＯＦＦ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、Ｍｏ：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，Ｓｉ，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）質量で、Ｃ：０．０１５％以下、Ｓｉ：０．１８〜２．５％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０６％以下、Ｎｉ：０．１〜０．３４％、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。
【０００６】
（２）前記（１）に記載した鋼に、さらに、Ｔｉ，Ｚｒ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）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、０．０１５％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：０．１８〜２．５％
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：０．０１５％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：０．１〜０．３４％
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、０．３４％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０．１〜０．３４％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，Ｚｒの１種または２種以上を１％以下
Ｔｉ，Ｚｒ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】
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。
【００１４】
【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。
【００１５】
【表１】
【００１６】
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。
【００１７】
（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％ＲＨ、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。
【００１８】
【表２】
【００１９】
【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。
【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／ＯＦＦ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、Ｍｏ：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，Ｓｉ，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）質量で、Ｃ：０．０１５％以下、Ｓｉ：０．１８〜２．５％、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０６％以下、Ｎｉ：０．１〜０．３４％、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。
【０００６】
（２）前記（１）に記載した鋼に、さらに、Ｔｉ，Ｚｒ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）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、０．０１５％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：０．１８〜２．５％
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：０．０１５％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：０．１〜０．３４％
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、０．３４％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０．１〜０．３４％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，Ｚｒの１種または２種以上を１％以下
Ｔｉ，Ｚｒ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】
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。
【００１４】
【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。
【００１５】
【表１】
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。
【００１７】
（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％ＲＨ、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。
【００１８】
【表２】
【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 (3)
- 質量で、
Ｃ：０．０１５％以下、
Ｓｉ：０．１８〜２．５％、
Ｍｎ：０．５％以下、
Ｐ：０．０３％以下、
Ｓ：０．０６％以下、
Ｎｉ：０．１〜０．３４％、
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。 - 請求項１に記載した鋼に、さらに、Ｔｉ，Ｚｒ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。
- 請求項１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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34376098A JP4115610B2 (ja) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | 低温靱性に優れた電磁ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34376098A JP4115610B2 (ja) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | 低温靱性に優れた電磁ステンレス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000169944A JP2000169944A (ja) | 2000-06-20 |
| JP4115610B2 true JP4115610B2 (ja) | 2008-07-09 |
Family
ID=18364034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34376098A Expired - Lifetime JP4115610B2 (ja) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | 低温靱性に優れた電磁ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4115610B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3748055B2 (ja) * | 2001-08-07 | 2006-02-22 | 信越化学工業株式会社 | ボイスコイルモータ磁気回路ヨーク用鉄合金板材およびボイスコイルモータ磁気回路用ヨーク |
| FR2832734B1 (fr) | 2001-11-26 | 2004-10-08 | Usinor | Acier inoxydable ferritique au soufre, utilisable pour des pieces ferromagnetiques |
| JP2003293102A (ja) * | 2002-04-03 | 2003-10-15 | Daido Steel Co Ltd | 電磁ステンレス鋼板 |
| JP4693349B2 (ja) * | 2003-12-25 | 2011-06-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | ハイドロフォーム加工後の耐割れ性に優れるＣｒ含有フェライト系鋼板 |
| JP4757707B2 (ja) * | 2006-05-24 | 2011-08-24 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 被削性に優れた高固有抵抗電磁鋼 |
| JP6859862B2 (ja) * | 2016-07-11 | 2021-04-14 | 大同特殊鋼株式会社 | 軟磁性合金 |
| US11482355B2 (en) | 2016-07-11 | 2022-10-25 | Daido Steel Co., Ltd. | Soft magnetic alloy |
| JP7427722B2 (ja) | 2022-07-12 | 2024-02-05 | 東北特殊鋼株式会社 | 被削性に優れた析出硬化型軟磁性フェライト系ステンレス鋼 |
-
1998
- 1998-12-03 JP JP34376098A patent/JP4115610B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000169944A (ja) | 2000-06-20 |
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