JPH02179855A

JPH02179855A - 快削軟磁性ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH02179855A
Application number: JP33191488A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Koji Murata; 村田　幸二; Takashi Yokoyama; 孝横山
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1990-07-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は電磁弁の固定鉄芯、可動鉄芯等に用いられる磁
気特性、電気特性、溶接性、熱処理性、耐食性、機械的
性質、被剛性に優れた軟磁性ステンレス鋼に関する。

［従来の技術］従来、電磁弁の固定鉄芯、可動鉄芯等は、最大透磁率、
磁束密度などの磁気特性と、電気抵抗、耐食性、機械的
性質などの性質が優れた軟磁性ステンレス鋼が使用され
ていた。

近年、さらに優れた磁気特性、電気特性を有する軟磁性
ステンレス鋼が要望され、Ｓｉ量を２．２％まで増加さ
せた０、０６Ｃ２，２Ｓｉ　　１３Ｃｒ鋼が開発され、
一部実用に供されている。この軟磁性ステンレス鋼は最
大透磁率が２０００以上、磁束密度がｌ１００ＯＧ以上
と良好な磁気特性を有し、かつ電気抵抗が９０μΩ−Ｃ
１と電気特性についても優れており、さらに耐食性、機
械的性質、加工性についても比較的良好であり、品質バ
ランス上からも優れた鋼であった。

［発明が解決しようとする課題〕最近、電磁弁の小型化が図られるとともに、高出力化高
応答性化が要望されるについて、前記の軟磁性ステンレ
ス鋼では磁気特性、電気抵抗が不十分となり、より優れ
た磁気特性、電気抵抗を有し、さらに溶接用途が増加す
るについて溶接後の耐疲労強度についても優れた軟磁性
ステンレス鋼の開発が望まれていた。また、ステンレス
鋼は普通鋼材に比べて難削性であり、これら軟磁性ステ
ンレス鋼についても切削性の改善が強く望まれていた。

本発明は従来の軟磁性ステンレス鋼の前記のごとき閏題
点に鑑みてなされたものであって、従来の軟磁性ステン
レス鋼よりも磁気特性、電気特性、溶接性、熱処理性、
耐食性、機械的性質、被剛性に優れた軟磁性ステンレス
鋼を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明はかかる従来鋼の欠点を解決すべく鋭意研究を重
ねたものであって、本発明者等は１２Ｃｒ鋼の磁気特性
、溶接後の耐疲労強度、熱処理特性、耐食性に及ぼす各
種合金元素の影響について調査した結果、第１に磁気特
性はＣｒ量を１０〜１３％とするとともにＴｉ、Ｓｉの
添加と、低Ｃ十Ｎ化によって大巾に改善されること、第
２に溶接後の耐疲労強度は低Ａ１、低ＣｆＮ化と、Ｔｉ
添加によって改善されること、第３に熱処理特性はＴｉ
添加と、低Ｃ十Ｎ化によって改善されること、第４に耐
食性は１０〜１３％のＣｒを含有させるとともにＴｉ添
加と、低ＣｆＮ化によって改善されること、第５に切削
性はｐｂ、ｓおよびＳｅの添加により磁気特性および電
気特性を劣化させることなく改善できることを見い出し
た。

即ち、最大透磁率、磁束密度などの磁気特性は、１０〜
１３Ｃｒステンレス鋼において、ＣｆＮ量の低減ととも
にＴｉ、Ｓｉの添加によって改善され、ＣｆＮ量を０．
０５％以下、Ｔ　ｉ　０　、１％程度、Ｓｉ２％以上含
有することによって最大透磁率は４４００以上と従来鋼
＜０．０６Ｃ−２，２３ｉ−１３Ｃｒ）の２倍以上の優
れた磁気特性を得ることができ、かつ、溶接後の耐疲労
強度は、Ａｉ量を０．０１０％以下と低Ａｉ化すること
によって溶接部の溶は込み深さを増加させるとともに０
．１％程度のＴｉの含有とＣｆＮ量を０．０５％以下と
低ＣｆＮ化することによって、溶接後の靭性を向上する
ことによって溶接後の耐疲労強度を１２０　ｋｇｆ　／
　ｃ種２以上と前記の従来鋼の２倍の浸れた溶接性を得
ることがでる。

さらに、加工後の焼なましにおいても、０．１％程度の
Ｔ１の含有によって９２０℃という高温で行っても磁気
特性が低下することがなく、かつ高温での結晶粒の粗大
化が抑制されて、延性、靭性が改善される。したがって
、従来バッチ炉で８５０℃で４時間保持していたものを
、高温化することによって３０分程度の保持時間ででき
、連続炉で焼なましが可能である。連続炉を採用するこ
とによって生産性を大巾に向上でき熱処理コストの低減
に寄与するものである。

また、耐食性はＣｆＮ量の低減と、０．１％程度のＴｉ
の含有によって大巾に改善したものである。さらに切削
性については、第１図に示したように、ｐｂを添加する
ことによって磁気特性および電気特性を劣化させること
なく改善できるものである。

本発明はこれらの知見をもとに１２Ｃｒ鋼においてＣ十
Ｎｆｉを０．０５％以下とするとともにＳｉ量を増加し
２，０〜３．０％とし、かつ０．０５〜０．２０％のＴ
ｉと、０．０１５〜０．０５０％のＳおよび０．１０〜
０．３０％のｐｂを含有させ、さらにＡ１量を０．０１
０％以下とその含有量を規制することによって、磁気特
性を大巾に改善するとともに溶接後の耐疲労強度、熱処
理特性、耐食性、電気抵抗、機械的性質、被剛性を改善
したものであり、本発明鋼は４４００以上の最大透磁率
と、１２０００以上の磁束密度と優れた磁気特性を有し
溶接後の耐疲労強度についても１２０　ｋＢｆ／　ｃｍ
２以上と優れており、さらに９２０℃という高温で焼な
ましを行っても磁気特性が低下することなく、従来バッ
チ炉で処理していたものを連続炉で処理でき生産性を大
幅に向上できるものであり、さらに電気抵抗、耐食性、
機械的性質、被剛性についても優れた軟磁性ステンレス
鋼であり、本発明は電磁弁の小形化、高出力化、高応答
性化に充分対応し得るものである。

すなわち、本発明鋼は第１発明鋼として、重量比にし”
（Ｃ；０．０３％以下、Ｓｉ；２．０〜３．０％、Ｍｎ
；０．４０％以下、Ｓ；０．０１５〜０．０５０％、Ｃ
「；１０〜１３％、Ｔｉ；０．０５〜０．２０％、Ｎ、
０．０３％以下、Ａｌ；０．０１０％以下、Ｐｂ；Ｏ。

１０〜０．３０％を含有し、かつｃ＋Ｎ；０．０５％以
下で、残部Ｆｅならびに不純物元素からなることを要旨
とする。第２発明鋼は第１発明鋼の被剛性をさらに改善
するため第１発明鋼にさらにＳｅｇｏ　、０１０〜０．
０５０％を含有し、第３発明は第１発明の耐食性をさら
に改善するため第１発明にさらにＭｏ；３％以下、Ｎ　
ｉ；０．５０％以下、Ｃｕ、０．５０％以下、Ｓ：０．
００５％以下のうち１種または２種以上を含有したこと
を要旨とする。

以下に本発明鋼の成分限定理由について説明する。

Ｃは磁気特性、溶接後の疲労強度、熱処理性、耐食性を
損なう元素であり、本発明のおいてはできるだけ低下さ
せることが望ましく、その上限を０．０３％とした。な
お、磁気特性、溶接性、熱処理性をより向上させるため
には、０．０１５％以下にすることが望ましい。

Ｓｉは最大透磁率、磁束密度などの磁気特性を改善し、
かつ電気抵抗を増加させる元素であり、軟磁性鋼として
は重要な元素であり、少なくとも２．０％以上含有させ
る必要がある。しかし３゜０％を超えてＳｉを含有させ
ても、磁気特性の向上は少なく、延性および靭性を損な
うので、上限を３．０％とした。

ＭｎはＳｉと同様に製鋼時の脱酸に必要な元素であり、
磁気特性を損なうことのない範囲とし、その上限を０．
４０％とした。

Ｃｒはステンレス鋼の耐食性をｆ１与する基本的な元素
であり、少なくとも１０％以上含有させる必要がある。

しかしながら、その含有量が増加すると磁束密度など磁
気特性を損なうので、その上限を１３％とした。

Ｔｉは最大透磁率、磁束密度などの磁気特性を大幅に改
善するとともに、熱処理特性についても改善する。さら
にＴｉは耐食性についても改善する元素であり、本発明
のおいては最も重要な元素である。これらの効果を得る
には、少なくとも０゜０５％以上含有させる必要があり
、その下限を０゜０５％とした。しかし、０．２０％を
超えてＴｉを含有させても、その効果が飽和するので、
その上限を０，２０％とした。

Ｎは磁気特性、溶接後の疲労強度、熱処理特性を損なう
元素であり、その含有量をできるだけ低下させることが
望ましく、その上限を０，０３％とした。

ＣｆＮはいずれも磁気特性、溶接後の耐疲労強度、熱処
理特性を損なう元素である６本発明においてはＣｆＮ量
をできるだけ低下させることが必要であり、その上限を
０．０５％とした。

Ｓは耐食性を損なう反面被削性を改善する元素である。

ｆｆれた被剛性を得るなめには０．０１５％以上含有さ
せる必要があり、その下限をｏ、０１５％とした。しか
し、Ｓは０．０５０％を超えて含有させると、耐食性を
損なうのでその上限を０．０５％とした。

Ａ１は溶接後の耐疲労強度を損なう元素である。

しかし、低Ａ１化することによって、その溶接部の溶は
込み深さを増し、耐疲労強度を改善することができる元
素でもある０本発明ではその含有量をできるだけ低下さ
せることが望ましく、その上限を０．０１０％とした。

Ｓｅおよびｐｂは被削性を改善する元素である。

優れた被剛性を得るには、Ｓｅについては０．０１０％
以上、ｐｂについては０．１０％以上含有させる必要が
あり、その下限をＳｅは０．０１０％、Ｐｂは０．１０
％とした。しかし、Ｓｅを０．０５０％、ＰｂＩ２．３
０％を超えて含有させると、磁気特性を損なうので、そ
の上限ｔ３ｅ０．０５０′Ａ、ＰｂＯ１３０％とした。

Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓは本発明においては耐食性を改善
する元素である。しかし、Ｍｏは３％、ＮｉとＣｕはそ
れぞれ０．５％を超えて含有させると、いずれも磁気特
性を損なうので、その上限はＭ。

は３％、ＮｉおよびＣｕは０．５％とした。また、Ｓは
被削性を改善する元素であるが、反面耐食性を低下させ
る元素でもある。優れた耐食性を得るためには、０．０
０５％に低下する必要があり、その上限を０．００５％
とした。

［実施例］次に本発明の特徴を従来鋼、比較鋼と比べて実施例で以
て明らかにする。

第１表はこれら供試鋼の化学成分を示すものである。

第１表において、Ａ〜Ｌ鋼は発明鋼で、Ａ−Ｃ鋼は第１
発明鋼、Ｄ〜Ｆ鋼は第２発明鋼、Ｇ〜Ｌ鋼は第３発明鋼
である。Ｍ〜Ｐ鋼は比較鋼で、Ｍ鋼はＡ１の含有量が高
いもの、Ｎ鋼はＴｉを含有しないもの、０ｗ４はＦＣ系
含有Ｉの高いもの、ｅ鋼はＳ；の低いものである。また
、Ｑ〜Ｓ鋼は従来鋼である。

（以　　下　　余　　白　　）第２表は第１表の供試鋼について、９００℃×２Ｈｒ保
持し、次いで冷却速度１００℃／Ｈｒという熱処理を施
したＡ−９鋼の最大透磁率、磁束密度、電気抵抗、硬さ
、耐食性、被剛性、溶接後の耐疲労強度を示したもので
ある。磁気特性については、直流型ＢＨ）レーザを用い
て試験片として外径２４φ、内径１６φ、厚さ１６ｍ１
＊のリングを作成し、最大透磁率、磁束密度を測定した
ものである。ｆｌＸｌＸ抗抵抗いては、ホビーストンブ
リッジ法により、試験片として１．２φＸ５０Ｃ１ａｍ
線を用いて測定したものである。耐食性については、３
．５％ＮａＣｌ水溶液を用いて６０分塩水噴霧試験を行
い、その発錆率を測定し、発錆率が１％未満のものを評
点５とし、発錆率が１〜１０％未満のものを評点４とし
、発錆率が１０〜３０％未満のものを評点３とし、発錆
率が３０〜６０％未満のものを評点２とし、発錆率が６
０〜１００％のものを評点１とした。さらに被剛性につ
いては、ドリル寿命を測定したものであり、溶接後の疲
労強度については、５ＵＳ３０４のなめ付は溶接を、プ
ラズマ５３ＡＸ１００Ｖ、ｔ＝２ｍｍで行った耐圧疲労
試験を行い、その強度を測定したものであ第２表より知られるように、従来鋼であるＱ鋼は電気抵
抗が９２μΩ−ｅｌｌ、硬さがＨｖ１種８と、電気抵抗
および硬さについては優れているが、必要量のＴｉを含
有しないとともに、Ｃ十Ｎ量とＡ量が高いことによって
、最大透磁率が２３００、磁束密度が１１２００Ｇと磁
気特性については十分でなく、かつ溶接後の疲労強度に
ついても、９０ｋｇｆ／ｅｍ”と劣っており、さらに耐
食性、被削性についても十分ではないものであり、また
Ｒ３１ｌはＳｉ量が０．４５％と低く、かつ所望のＴｉ
量を含有しなく、さらにＡｌ量、Ｃ＋Ｎ量およびＣｒＪ
ｉが高いことによって、最大透磁率が９００、磁束密度
が７８００Ｇと磁気特性が大幅に劣るものであり、かつ
電気抵抗についても、６０μΩ−ｅｌｍと低いものであ
り、さらに溶接後の耐疲労強度、硬さ、被剛性について
も劣るものであり、さらにＳ＃ｌについてもＲ鋼と同様
に、Ｓｉ量が低いとともに所望のＴｉ量を含有しなく、
さらにＡｌ量、Ｃ＋Ｎ量が高いことによって、磁気特性
、電気抵抗、硬さ、被剛性について劣るものである。

また、比較鋼であるＭ鋼は多くのＡ１を含有することに
よって、溶接後の耐疲労強度が４０ｋｇｆ／ｃＩｌ１２
と大幅に低いものであり、ＮａについてはＴｉを含有し
ないことによって、最大透磁率が３２００、磁束密度が
１１２００Ｇと低く、かつ溶接後の耐疲労強度について
も低いものであり、Ｑ鋼については、Ｃ量とＣ＋Ｎｉｌ
が高いことにより、最大透磁率が３０００．磁束密度が
１１４００Ｇと磁気特性が低く、かつ溶接後の耐疲労強
度が１００ｋｇｆ／ａｍ２と低いものであり、さらに耐
食性、被剛性についても劣るものであり、Ｐ鋼は必要量
のＳｉを含有しないことにより、最大透磁率は３８００
、磁束密度が１０６００Ｇと磁気特性が低く、さらに電
気抵抗についても８０μΩ−ｅｌｌと低いものである。

これらに対して本発明鋼であるＡ〜Ｍｗ４はＣ十Ｎ量お
よびＡｌ量を極力低下させるとともに、０゜０５〜０．
２０％のＴｉを含有させ、かつＳｉ量を２．０〜３．０
％、ＳをＯ，Ｏ］、５〜０．０５０％、Ｃｒを１０〜１
３％とすることによって、最大透磁率が４４００以上、
磁束密度が１２０００Ｇ以上と優れた磁気特性を有して
おり、かつ電気抵抗についても９２μΩ−ｃｒｍ以上、
溶接後の耐疲労強度については１２０　ｋｇｆ　／　ｃ
ｍ”以上と電気特性、溶接性についても優れており、さ
らに耐食性についてはその発錆率が１０％以下、硬さが
Ｈｖ１種０以上、被削性が５００論−以上と耐食性、機
械的性質、被剛性についても優れているものである。

［発明の効果］上述のように本発明鋼は、Ｃ＋Ｎ含有量を低減するとと
もに、適量のＴｉを含有させかつＳｉを増加させること
により、磁気特性を大幅に改善し、かつ適量のＰｂ含有
によって切削性を改善し、さらに熱処理特性、耐食性、
電気特性、機械的性質、被剛性についても優れており、
本発明鋼は電磁弁の固定鉄芯、可動鉄芯等に適した快削
軟磁性ステンレス鋼であり、高い実用性を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はｐｂ含有量と磁気特性の関係を示す図である。第１図ｐｂ量（・ム）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量比にしてＣ；０．０３％以下、Ｓｉ；２．０
〜３．０％、Ｍｎ；０．４０％以下、Ｓ；０．０１５〜
０．０５０％、Ｃｒ；１０〜１３％、Ｔｉ；０．０５〜
０．２０％、Ｎ；０．０３％以下、Ａｌ；０．０１０％
以下、Ｐｂ；０．１０〜０．３０％を含有し、かつＣ＋
Ｎ；０．０５％以下で、残部Ｆｅならびに不純物元素か
らなることを特徴とする快削軟磁性ステンレス鋼。
（２）重量比にしてＣ；０．０３％以下、Ｓｉ；２．０
〜３．０％、Ｍｎ；０．４０％以下、Ｓ；０．０１５〜
０．０５０％、Ｃｒ；１０〜１３％、Ｔｉ；０．０５〜
０．２０％、Ｎ；０．０３％以下、Ａｌ；０．０１０％
以下、Ｐｂ；０．１０〜０．３０％、Ｓｅ；０．０１０
〜０．０５０％を含有し、かつＣ＋Ｎ；０．０５％以下
で、残部Ｆｅならびに不純物元素からなることを特徴と
する快削軟磁性ステンレス鋼。
（３）重量比にしてＣ；０．０３％以下、Ｓｉ；２．０
〜３．０％、Ｍｎ；０．４０％以下、Ｃｒ；１０〜１３
％、Ｔｉ；０．０５〜０．２０％、Ｎ；０．０３％以下
、Ａｌ；０．０１０％以下、Ｐｂ；０．１０〜０．３０
％を含有し、かつＣ＋Ｎ；０．０５％以下で、さらにＭ
ｏ；３％以下、Ｎｉ；０．５０％以下、Ｃｕ；０．５０
％以下、Ｓ；０．００５％以下のうち１種または２種以
上を含有し、残部Ｆｅならびに不純物元素からなること
を特徴とする快削軟磁性ステンレス鋼。