JP3429023B2 - 軟磁気特性およびプレス成形性に優れた電磁ステンレス鋼板 - Google Patents

軟磁気特性およびプレス成形性に優れた電磁ステンレス鋼板

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JP3429023B2 JP09780693A JP9780693A JP3429023B2 JP 3429023 B2 JP3429023 B2 JP 3429023B2 JP 09780693 A JP09780693 A JP 09780693A JP 9780693 A JP9780693 A JP 9780693A JP 3429023 B2 JP3429023 B2 JP 3429023B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、軟磁気特性および耐
食性に優れるだけでなく、良好なプレス成形性をも兼ね
備えた電磁ステンレス鋼板に関し、とくに電磁リレー
材、磁気シールド材および磁気ヨーク材等の用途に用い
て好適なものである。
【0002】
【従来の技術】電磁リレー材や磁気シールド材、ヨーク
材としては、従来、純鉄系の材料に耐候性や耐食性の面
から亜鉛クロメート処理を施したものや、ニッケル、ク
ロム等の表面処理を施したものが用いられてきたが、近
年、環境問題や公害問題の観点からめっきレスのものが
指向されている。
【0003】そこで、めっき等の表面処理が不要な材料
として、種々の電磁ステンレス鋼が開発され、特にかよ
うな電磁ステンレス鋼としては、13〜18Cr−1〜3Si系
の合金鋼(特許第 439,764号)が広く利用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の電磁ステンレス鋼は、耐候性や耐食性には優れるもの
の、透磁率が3000〜4000以下と低く電磁リレー用材料と
しては十分とは言えず、また磁気シールド材、ヨーク材
としてはプレス成形加工で折れや割れが発生するところ
に問題を残していた。この発明は、上記の問題を有利に
解決するもので、耐候性や耐食性に優れるのは言うまで
もなく、透磁率等の軟磁気特性に優れ、さらにはプレス
成形性も良好な電磁ステンレス鋼板を提案することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】さて発明者らは、上記の
問題を解決すべく、電磁ステンレス鋼の成分組成に関
し、広範囲にわたって検討を加えたところ、フェライト
系電磁ステンレス鋼にTiおよびBを複合添加すると、
(1) 合金中のC,Nに効果的に作用し、磁気特性及び耐
食性が大幅に改善され、(2) また結晶粒が微細かつ整粒
となり各結晶粒の粗大化が極力抑制される結果、プレス
成形加工における折れや割れ感受性が大幅に低減する、
ことの知見を得た。この発明は、上記の知見に立脚する
ものである。
【0006】すなわち、この発明は、 C:0.02wt%(以下単に%で示す)以下、 Si:0.01〜1.00%、 Mn:0.01〜1.00%、 Cr:7.0 〜15.0%、 Ti:0.02〜0.25%、 B:0.0002〜0.01%、 N:0.02%以下 を含み、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になり、
エリクセン値が10.0mm以上で、かつ透磁率が5000以上で
あることを特徴とする、軟磁気特性およびプレス成形性
に優れた電磁ステンレス鋼板(第1発明)である。
【0007】またこの発明は、 C:0.02%以下、 Si:0.01〜1.00%、 Mn:0.01〜1.00%、 Cr:7.0 〜15.0%、 Ti:0.02〜0.25%、 B:0.0002〜0.01%、 N:0.02%以下 を含み、かつ Mo:3.00%以下、 Cu:2.00%以下、 Ni:3.00%以下、 Nb:1.00%以下、 V:1.00%以下 のうちから選んだ少なくとも一種を含有し、残部はFeお
よび不可避的不純物の組成になり、エリクセン値が10.0
mm以上で、かつ透磁率が5000以上であることを特徴とす
る、軟磁気特性およびプレス成形性に優れた電磁ステン
レス鋼板(第2発明)である。
【0008】以下、この発明の基礎となった実験結果に
ついて説明する。基本組成を10%Cr鋼とし、この基本鋼
にTiを0.15%含有させたものおよびTiを含有させないも
のそれぞれに、Bを0.02%まで添加したときの、軟磁気
特性、耐食性および成形加工性について調査した。各合
金鋼はそれぞれ、Ar気流中で5kgずつ誘導溶解してか
ら、65mmφのインゴットを作製し、ついで各インゴット
を1050℃で厚み:10mmに熱間鍛造したのち、1mm厚まで
冷間圧延し、供試材とした。かくして得られた各供試鋼
を 950℃で磁気焼鈍した後の透磁率および保磁力につい
て調べた結果を図1(a),(b)に、また孔食電位お
よびエリクセン値について調べた結果を図2(a),
(b)にそれぞれ示す。
【0009】図1,2から明らかなように、Tiを含む10
Cr−0.15Ti鋼は、B添加量が 0.002〜0.004 %で透磁率
が極大、保磁力が極小を示し、磁気特性の著しい改善が
認められ、またB添加量が 0.002〜0.006 %で孔食電位
が極大を示し、耐食性も著しく改善されることが判明し
た。さらにB量が0.0002〜0.01%の範囲ではエリクセン
値も高い値を呈することが判明した。これに対し、Tiを
含まない10Cr鋼は、Bを添加しても、透磁率、保磁力、
孔食電位およびエリクセン値いずれも劣化するだけであ
った。
【0010】上述したように、Ti, Bを複合含有させる
ことによって、磁気特性のみならず、耐食性さらには成
形加工性を大幅に向上させることができる。上記の改善
機構については、まだ明瞭に解明されてはいないけれど
も、微量のTi,Bが同時にフェライト系ステンレスに添
加されると、鋼中のC,Nに効果的に作用し、炭、窒化
物が粒内に微細均一に分散すると共に、Tiが(Fe,Cr)2
B,FeB等の析出を抑制し、さらにはBが粒界に効果的
に作用して磁気特性や耐食性を向上させることによるも
のと推察される。とはいえ、Ti,Bの添加量が一定量以
上になると(Fe,Cr)2B,FeB等が析出し、逆に磁気特
性や耐食性は阻害されるようになる。なお、Tiが含まれ
ていない場合には、添加されたBによって(Fe,Cr)
2B,FeB,BN等が析出するので、磁気特性や耐食性
はむしろ劣化するものと考えられる。
【0011】
【作用】この発明において、合金鋼の成分組成を前記の
範囲に限定した理由は次のとおりである。 C:0.02%以下 Cは、ステンレス鋼中で耐食性を初めとして、磁気特性
やプレス加工性を著しく劣化させるので、0.01%以下に
抑制することが望ましいが、ステンレス鋼の製造時には
やむなく混入するものなので、実操業を鑑み0.02%以下
とした。
【0012】Si:0.01〜1.00% Siは、鋼中にあって脱酸剤として有用なだけでなく、フ
ェライト系ステンレス鋼の磁気特性の改善にも有効に寄
与し、また電気抵抗を増加し高周波領域のレスポンス特
性の改善にも有用な元素である。しかしながら含有量が
0.01%未満ではその添加効果に乏しく、一方1.00%を超
えると硬度の著しい上昇を招きしプレス加工性を阻害す
るので、含有量は0.01〜1.00%の範囲に限定した。
【0013】Mn:0.01〜1.00% Mnは、ステンレス鋼中にあって脱酸剤として効果的な元
素であるが、一方で磁気特性を阻害するので、1.00%以
下に制限した。
【0014】Cr:7.0 〜15.0% Crは、本合金鋼における主要成分で、耐食性、磁気特性
および電気抵抗に最も効果的な元素の一つである。特に
後述するTi, Bと共存させることによって、磁気焼鈍後
の酸化被膜を非常に緻密で強力なものとして、優れた耐
食性を堅持し、また磁気特性も向上させる。しかしなが
ら含有量が 7.0%に満たないとその効果に乏しく、一方
15.0%を超えるとプレス加工性の劣化を招くだけでな
く、高価ともなるので、 7.0〜15.0%の範囲に限定し
た。
【0015】Ti:0.02〜0.25% Tiは、Bと共に本合金中で最も重要な元素であり、Bと
共存することにより、鋼中のC,Nに効果的に作用し、
C,Nを均一に微細分散させることによって磁気特性お
よび耐食性の向上に貢献する。しかも、プレス成形前の
結晶粒を微細かつ整粒としてプレス成形性を飛躍的に向
上させる有用元素でもある。しかしながら含有量が0.02
%未満ではその効果が充分ではなく、一方0.25%を超え
てもその効果は飽和に達し、かえって製造上弊害が生じ
るので、含有量は0.02〜0.25%の範囲に限定した。
【0016】B:0.0002〜0.01% Bは、Tiと共に本合金中で特に有用な元素であり、本合
金中のC,Nに効果的に作用して、磁気特性および耐食
性を改善するだけでなく、結晶粒を微細化してプレス成
形性の改善にも有効に寄与する。しかしながら含有量が
0.0002%未満ではその効果は十分でなく、一方0.01%を
超えると熱間、冷間での加工性が阻害されるので、0.00
02〜0.01%の範囲で含有させるものとした。
【0017】N:0.02%以下 Nは、Cと同様、ステンレス鋼中にあって耐食性、磁気
特性およびプレス加工性を著しく劣化させる元素であ
り、極力低減することが望ましいが、0.02%以下の範囲
で許容される。
【0018】以上、基本成分について説明したが、この
発明では、その他にも耐食性さらには靭性、プレス成形
性および磁気特性等の向上を目的として、Mo, Cu, Ni,
NbおよびVのうちから選んだ少なくとも一種を、以下の
範囲で適宜添加することができる。 Mo:3.00%以下, Cu:2.00%以下, Ni:3.00%以下, N
b:1.00%以下およびV:1.00%以下 Mo, Cu, Ni, NbおよびVはいずれも、本合金の耐食性改
善に有用なだけでなく、プレス成形性の向上にも有効に
寄与するが、いずれも上記した上限量を超えるとかえっ
てプレス成形性の劣化を招くだけでなく、高価ともなる
ので、それぞれ上記の範囲で含有させるものとする。
【0019】なおこの発明に従う電磁ステンレス鋼板
は、常法に従い、以下に述べる工程で製造することがで
きる。すなわち、通常の転炉又は電気炉等で溶解後、A
OD,COD等で精錬したのち、連続鋳造又は造塊−分
塊法によって鋼片とし、ついで熱間圧延後、焼鈍・酸洗
を施したのち、冷延圧延を施して所定形状の冷延板とす
る。
【0020】
【実施例】表1に示す成分組成になる供試鋼(No.1〜1
7)をそれぞれ、Ar気流中で5kgづつ誘導溶解し、65mm
φのインゴットとした。ついで各インゴットを1050℃で
10mm厚まで熱間鍛造後、1mm厚まで冷間圧延して供試材
とした。かくして得られた供試材の軟磁気特性、耐食性
およびプレス成形性について調べた結果を、表2に示
す。
【0021】なお軟磁気特性は、外径:45mm、内径:30
mm、厚み:1mmのリング試料を作製し、 750〜1050℃で
磁気焼鈍後、B−Hループトレーサーで直流磁気特性を
測定した。エクセリン試験は、一辺:100 mm、厚み:1
mmの試験片を作製し、磁気焼鈍後、試験に供した。耐食
性は、径:15mm、長さ:15mmの試験片を作製し、800 番
までサンドペーパーで研磨後、真空中にて 950℃, 2h
の磁気焼鈍を行ったのち、 3.5%NaCl水溶液(30℃)中
で孔食電位を測定した。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】表2から明らかなように、TiおよびBを含
有しない従来鋼No.12(SUS410) およびNo.13(13Cr−2Si)
はいずれも、プレス成形性、磁気特性および耐食性全て
について良好な結果は得られなかった。またCrが下限量
に満たない、比較鋼No.14 は、プレス成形性は良好であ
ったが、特に耐食性に劣っていた。No.15 鋼は、C、Ti
が過剰に含まれているため、プレス成形性、磁気特性、
耐食性いずれも劣っていた。No.16 鋼は、Cr, Mo, Cu,
Niが過剰に含まれているために、耐食性は良好であった
が、プレス成形性、磁気特性に劣っていた。No.17 鋼
は、N、Bが過剰に含まれているために、プレス成形
性、磁気特性、耐食性いずれにも劣っていた。
【0025】これに対し、この発明に従うNo.1〜11はい
ずれも、高いエリクセン値示し、また磁気特性もHc≦0.
80A/cm, μm ≧5000, B25≧1.25Tと良好で、しかも耐
食性については、50mv以上という優れた孔食電位が得ら
れた。
【0026】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、軟磁気特性
に優れるだけでなく、耐食性さらにはプレス成形性にも
優れた電磁ステンレス鋼板を得ることができ、電磁リレ
ー材、磁気シールド材、ヨーク材等として産業界に貢献
するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】B含有量と透磁率(a)および保磁力(b)と
の関係を示すグラフである。
【図2】B含有量と孔食電位(a)およびエリクセン値
(b)との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.02wt%以下、 Si:0.01〜1.00wt
    %、 Mn:0.01〜1.00wt%、 Cr:7.0 〜15.0wt%、 Ti:0.02〜0.25wt%、 B:0.0002〜0.01wt%、 N:0.02wt%以下 を含み、残部はFeおよび不可避的不純物の組成になり、
    エリクセン値が10.0mm以上で、かつ透磁率が5000以上で
    あることを特徴とする、軟磁気特性およびプレス成形性
    に優れた電磁ステンレス鋼板。
  2. 【請求項2】C:0.02wt%以下、 Si:0.01〜1.00wt
    %、 Mn:0.01〜1.00wt%、 Cr:7.0 〜15.0wt%、 Ti:0.02〜0.25wt%、 B:0.0002〜0.01wt%、 N:0.02wt%以下 を含み、かつ Mo:3.00wt%以下、 Cu:2.00wt%以下、 Ni:3.00wt%以下、 Nb:1.00wt%以下、 V:1.00wt%以下 のうちから選んだ少なくとも一種を含有し、残部はFeお
    よび不可避的不純物の組成になり、エリクセン値が10.0
    mm以上で、かつ透磁率が5000以上であることを特徴とす
    る、軟磁気特性およびプレス成形性に優れた電磁ステン
    レス鋼板。
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