JPH0510419B2

JPH0510419B2 -

Info

Publication number: JPH0510419B2
Application number: JP60081001A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; Koji Murata; Takashi Yokoyama
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1985-04-16
Filing date: 1985-04-16
Publication date: 1993-02-09
Also published as: US4705581A; DE3612655A1; JPS63125639A

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、被削性に優れた軟磁性ステ
ンレス鋼に関する。（従来技術）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0.06 Ｃ−2.2 Si−13 Cr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
11000G以上と良好な磁気特性を有し、かつ電気
抵抗が90μΩ−cm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、加工法について
も比較的良好であり、品質バランス上からも優れ
た鋼であつた。（解決しようとする問題点）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。（問題点を解決するための手段）本発明はかかる従来鋼の欠点に鑑みてなしたも
のであり、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＋Ｎ化によつて大巾に改善され
ること、第２に溶接後の耐疲労強度は低Al、低
Ｃ＋Ｎ化と、Ti添加によつて改善されること、
第３に熱処理特性はTi添加と、低Ｃ＋Ｎ化によ
つて改善されること、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Ｃ＋Ｎ化
によつて改善され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、第１〜３図に示したように10〜13 Crステン
レス鋼において、Ｃ＋Ｎ量の低減とともにTi，
Siの添加によつて改善され、Ｃ＋Ｎ量を0.05％以
下、Ti 0.1％程度、Si ２％以上含有することに
よつて最大透磁率4400以上と従来鋼（0.06C−2.2
Si−13 Cr）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、Al
量を0.010％以下と低Al化することによつて溶接
部の溶け込み深さを増加させるとともに0.1％程
度のTiの含有とＣ＋Ｎ量を0.05％以下と低Ｃ＋Ｎ
化することによつて溶接部の靱性を向上すること
によつて、溶接後の耐疲労強度を120Kg ｆ／cm²
以上と前記の従来鋼の２倍の優れた溶接性を得る
ことができ、さらに、加工後の焼なましにおいて
も、0.1％程度のTiの含有によつて第４図に示し
たように、920℃という高温で行つても磁気特性
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、靱性を改善される。し
たがつて、従来バツチ炉で850℃で４時間保持し
ていたものを、高温化することによつて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つて生産性を大巾
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、耐食性は第５図に示したように、Ｃ＋Ｎ
量の低減と、0.1％程度のTiの含有によつて大巾
に改善したものである。本発明はこれらの知見をもとに12Cr鋼におい
てＣ＋Ｎ量を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Tiと、
0.015〜0.050％のＳを含有させ、さらにAl量を
0.010％以下とその含有量を規制することによつ
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、被削性を改善したものであり、本発明
鋼4400以上の最大透磁率と、12000G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120Kg ｆ／cm²以上と優れており、
さらに920℃という高温で焼なましを行つても磁
気特性が低下することがなく、従来バツチ炉で処
理していたものを連続炉で処理でき、生産性を大
巾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、被削性についても優れた軟磁
性ステンレス鋼であり、本発明鋼は電磁弁の小型
化、高出力化、高応答性化に十分に対応し得るも
のである。すなわち、本発明鋼は重量比にしてＣ 0.03％
以下、Si 2.0〜3.0％、Mn 0.4％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
からなるもので、第２発明鋼は第１発明鋼にSe
0.010〜0.050％、Te 0.010〜0.050％、Ca 0.0010
〜0.0100％、Pb 0.015〜0.045％のうち１種ない
し２種以上を含有させ、第１発明鋼の被削性をさ
らに改善させたもので、第３発明鋼はＳを除いた
第１発明鋼にMo ３％以下、Ni 0.50％以下、Cu
0.50％以下、Ｓ 0.005％以下のうち１種ないし
２種％以上を含有させ、第１発明鋼の耐食性をさ
らに改善したものである。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、溶接後の耐疲労強度、熱処理
性、耐食性を損なう元素であり、本発明において
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％を越えてSiを含有させても磁気
特性の向上は少なく、かつ延性、靱性を損なうの
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付与する基本的
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
大巾に改善するとともに溶接後の耐疲労強度、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、本発明におい
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％を越えて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、溶接後の耐疲労強度、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
低下させることがのぞましくその上限0.03％とし
た。Ｃ＋Ｎ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。本発明にお
いてはＣ＋Ｎ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。優れた被削性を得るには0.015％以上含
有させる必要があり、その下限を0.015％とした。しかし、Ｓは0.050％を越えて含有させると耐
食性を損なうのでその上限を0.050％とした。 Alは溶接後の耐疲労強度を損なう元素である。
しかし、低Al化することによつて溶接部の溶け
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。本発明においてはその含有量
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，Te，Ca，Pbは被削性を改善する元素であ
る。優れた被削性を得るにはSe，Teについては
各々0.010％以上、Caについては0.001％以上、Pb
については0.015％以上含有させる必要があり、
その下限をSe，Teはそれぞれ0.010％、Caは
0.001％、Pbは0.015％とした。しかし、Seを0.050％、Teを0.050％、Pbを
0.045％、Caを0.010％を越えて含有させると磁気
特性を損なうので、その上限をSe 0.050％、Te
0.050％、Ca 0.010％、Pb 0.045％とした。 Mo，Ni，Cx，Ｓについては本発明において
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％
を越えて含有させるといずれも磁気特性を損なう
のでその上限をMoは３％、Ni，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、0.005％以下に低下するこ
とが必要であり、その上限を0.005％とした。（実施例）つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べ
て実施例でもつて明らかにする。第１表はこれらの供試鋼の化学成分を示すもの
である。

【表】

【表】第１表においてＡ〜Ｍ鋼は本発明鋼で、Ｎ〜Ｒ
鋼は比較鋼で、Ｓ〜Ｕ鋼は従来鋼である。第２表は第１表の供試鋼について、900℃×
2Hr保持し、ついで冷却速度100℃／Hrという熱
処理を施したＡ〜Ｕ鋼の最大透磁率、磁束密度、
電気抵抗、硬さ、伸び、耐食性、被削性、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トレーサーを用いて、試験片
として外径24φ、内限16φ、厚さ16mmのリングを
作製し、最大透磁率、磁束密度を測定したもので
ある。電気抵抗についてはホイーストンブツジ法
により、試験片として1.2φ×500mm線を用いて測
定したものであり、伸びについてはJIS4号試験片
を用いて測定したものである。また、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、その発銹率を測定し、発銹率が１
％未満のものを評点５とし、発銹率が１〜10％未
満のものを評点４とし、発銹率が10〜30％未満の
ものを評点３とし、発銹率が30〜60％未満のもの
を評点２とし、発銹率が60〜100％のものを評点
１とした。さらに被削性については、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、SUS 304のなめ付溶接を、プラズマ53A×
100V，ｔ＝２mmで行つた試験片の耐圧疲労試験
を行いその強度を測定したものである。

【表】第２表より知られるように、従来鋼であるＳ鋼
は電気抵抗が92μΩ−cm、硬さがHv188と電気抵
抗および硬さについてはすぐれているが、必要量
のTiを含有しないとともにＣ＋Ｎ量と、Al量が
高いことによつて最大透磁率が2300、磁束密度が
11200Gと磁気特性については十分ではなく、か
つ溶接後の耐疲労強度についても90Kg ｆ／cm²と
劣つており、さらに伸び、耐食性、被削性につい
ても十分ではないものであり、またＴ鋼は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量及びCr量が高いことによつ
て最大透磁率が900、磁束密度が7800Gと磁気特
性が大巾に劣るものであり、かつ電気抵抗につい
ても62μΩ−cmと低いのであり、さらに溶接後の
耐疲労強度、硬さ、伸び、被削性についても劣る
ものであり、さらにＵ鋼についてもＴ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量が高いことによつて磁気
特性、電気抵抗、硬さ、被削性について劣るもの
である。また、比較鋼であるＮ鋼は多くのAlを含有す
ることによつて溶接後の耐疲労強度が40Kg ｆ／
cm²と大巾に低いものであり、Ｐ鋼についてはTi
を含有しないことによつて最大透磁率が3200、磁
束密度が11200Gと低く、かつ溶接後の疲労強度
についても低いものであり、Ｑ鋼についてはＣ量
とＣ＋Ｎ量が高いことによつて最大透磁率が
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100Kg ｆ／cm²と低いもの
であり、さらに耐食性、伸び、被削性についても
劣るものであり、Ｒ鋼は必要量のSiを含有しない
ことによつて最大透磁率が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81μΩ−cm²と低いものである。（本発明の効果）これらに対して本発明鋼であるＡ〜Ｍ鋼は、Ｃ
＋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0.015〜0.050％、Crを10〜13％とすることに
よつて、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−cm以上、溶接後の
耐疲労強度については120Kg ｆ／cm²以上と、電
気抵抗、溶接性についてもすぐれており、さらに
耐食性についてはその発銹率が10％以下、硬さが
Hv180以上、伸びが35％以上、被削性が500mm以
上と耐食性、機械的性質、被削性についても優れ
ているものである。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量を
増加させることによつて磁気特性を大巾に改善
し、かつAl含有量の規制と、低Ｃ＋Ｎ化によつ
て溶接後の耐疲労強度を改善し、さらに熱処理特
性、耐食性、電気時性、機械的性質、被削性につ
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１〜４図は、最大透磁率、磁束密度とＣ＋Ｎ
量、Cr量、焼なまし温度、Si量との関係を示し
た線図で、第５図は発銹率とＣ＋Ｎ量との関係を
示した線図である。

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％以下、
Cr 10〜13％、Ti 0.05〜0.20％、Ｎ 0.03％以
下、Al 0.010％以下を含有し、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％以下、
Cr 10〜13％、Ti 0.05〜0.20％、Ｎ 0.03％以
下、Al 0.010％以下を含有し、かつＣ＋Ｎ 0.05
％以下で、さらにSe 0.010〜0.050％、Te 0.010
〜0.050％、Ca 0.0010〜0.0100％、Pb 0.015〜
0.045％のうち１種ないし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％以下を含有
し、かつＣ＋Ｎ 0.05％以下で、さらにMo ３％
以下、Ni 0.50％以下、Cu 0.50％以下、Ｓ
0.005％以下のうち１種ないし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
とする軟磁性ステンレス鋼。