JPS59232258A - 靭性にすぐれた快削・耐食軟磁性棒管用鋼 - Google Patents

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】 本発明は鉄芯などに使用される軟磁性棒管用材料に関し
、さらに詳しくは高靭性・耐食性・被剛性にすぐれた軟
磁性棒管用材料に関する。

一般に鉄芯などに用いられる軟磁性材料としてはＦｅ　
−Ｓｉ鋼あるいはＦｅ−８ｉ−Ａｔ鋼があり、電磁弁な
どの鉄芯その他に使用されている。

これらの材料に要求される特性は電磁特性はもちろんの
こと被剛性・耐食性にすぐれていること、ケらに　電磁
弁作動時に鉄芯部に衝撃が加わるため、同時に靭性にす
ぐれていることも必要である。しかし従来鋼は靭性・被
削性に劣りかつ発銹しやすい欠点がある。また一部に用
いられているように積層型鉄芯ではコ、スト、強度の面
で問題があるため一体物の使用が望まれる。

そのだめの棒管用鋼としてこれまでにも快削Ｆｅ−比べ
、被剛性・耐食性を向上させたものは電磁特性が劣り、
一方、電磁特性を向上させたものは靭性に劣るなどこれ
まで完全な解決は得られていない。

本発明はＯｒ、　Ｓｉ、　Ａｔ、　Ｔｉ、　ｐｂ　（Ｄ
適量複合添加およびＣ％Ｎを極低値に抑えることにより
上記問題点を解決したもので、電磁特性を劣化させずに
靭性を向上させ、同時に耐食性および被剛性をも向上さ
せた棒管用快削・耐食軟磁性鋼チ、Ｐく０．０４０％、
ｓくｏ、ｏａｏｓ　がら；２る固有抵抗７０μΩ・α以
上で良好な延性・靭性を有し被剛性・耐食性を備えると
ともに電磁特性も良好な軟磁性鋼である。

次に本発明において成分組成を限定する理由を説明する
。

（（Ｃ十Ｎ　）およびＣ〕 Ｃ，Ｎは磁気特性に悪影響を及ぼす炭化物窒化物を生成
し、あるいは結晶中に固溶して結晶格子を歪ませ磁性を
劣化させるためＣ１Ｎ含有量は少ないほど好ましい。１
１４１図に（Ｃ十Ｎ　）　％と保磁力の関係を示す。図
かられかるように（Ｃ十Ｎ　）の含有量の減少に伴い、
保磁力は減少し特にＣ十Ｎ＝０．０４係では平均３工ル
ステツド程度のものがＣ十Ｎ　−０，０１％では平均で
０．５エルステツドに向上する。また（Ｃ−４−Ｎ　）
％と磁束密度Ｂとの関係を第２図〜第４図に示す。これ
らの図においてＢ２、Ｂ３、Ｂ５はそれぞれ２エルステ
ツド、３エルステツド、５エルステツドにおける磁束密
度である。なお添字は第１表中の試料扁８を示す。これ
らの図から明らかなように（Ｃ十Ｎ）チの増加に伴い、
磁束密度は急激に低下する。第３図、第４図においては
特に（Ｃ十Ｋ）％が０．０２係を越すと急激に低下して
いる。従って（Ｃ＋Ｎ）％の上限を０．０２　％とする
。

〔Ｃ〕

Ｃは靭性に悪影響を及ぼす元素でもある。

第５図にシャルピー衝堪試咲結果を示す。これはＮ　：
　０．００５優、５ｉ＝ｌチ、Ａｔ＝ｘ係、Ｃｒ　＝　
７％、Ｐｂ＝０．１５％の水準においてＣ含有量を変化
させた例であるが、この図から明らかなようにＣ含有量
の減少により延性・脆性遷移温度は低温側に移り靭性は
向上する。

Ｃ＝０．０４９９１８では延性・脆性遷移温度が１０５
　Ｃテロ　ルノに対し、Ｃ＝０．００７−’Ｃ”は遷移
温度は６０Ｃ程度になる。したがってＣ含有量を極力低
くすることが靭性に対して有効であ、！１ｌｌＣの上限
を０．０２％以下に抑える。

（ＳｉおよびＡｚ） ＳｉおよびＡＬは固■抵抗の増加に効果的な元素でめり
、一般に鉄芯材の鉄損の低減に符与する。

第６図は（Ｓｉ＋Ａｚ）の合計量と固有抵抗の関係を示
すものである。図にみるとおり　（Ｓｔ十Ａｔ）％の増
加に伴い固有抵抗はｊ＋、ｌ加し、（Ｓｉ＋ＡＡ）係が
１．４係で固有抵抗値は７０μΩ・αに達し従来鋼とほ
ぼ同一の水準を確保できる。従って（Ｓｉ＋Ａ７）の下
限ｅ１．４ｑ６とする。

第７図に（２Ｓｉ　＋Ａｔ）量と伸び、絞シおよび衝撃
遷移温度の関係をＴｉ添加の有無に分けて示す。伸び、
絞９はＴｉ添加の場合（ＺＳｉ＋Ａｔ）量の↓曽刀口に
伴い仄第に減少するが（２Ｓｉ＋Ａ４）が６チを越すと
急波に減少する。また衝撃値４移温度は（２ｂｉ　＋Ａ
ｔ）の増加に伴ない高くなシ、靭性の低下がみとめられ
る。この場合Ｔｉの添加が衝撃遷移温度を低くすること
はこの図から明らかである。Ｓｉ、Ａｚを高めて固有抵
抗を高くする場合に延性・靭性を高い水準に維持するた
めには２Ｓｉ＋Ａｔ≦６％にとどめかつＴｔを添加する
ことが必侠である。オたＡｔについては３．５係以上含
有するものは洛製上困難を伴うのでＡｔの上限を３．５
％とする。

［Ｃｒ　：］ Ｃｒは耐誘性に効果的な元素であｐ、また第８図に示す
ように固有抵抗の増加にも効果的である。しかしながら
第８図かられかるように１５係以上の多量の添加は固有
抵抗の増加がみられずかつ、Ｃｒは原子磁気モーメント
を減少させ、磁束密度Ｂを減少させるため、磁気特性が
著しく劣化するので上限を１５％とする。一方下限は耐
誘性の面から効果的な５襲とする。

［ｐｂ　） 本発明鋼においてはＳｉ、ＡＡ、Ｏｒなど被剛性に悪影
響を及ぼす元素を多量に含むので被剛性が極めて悪い。

これを改善するための本発明鋼においては被剛性を向上
させかつ磁気特性を劣化させない元素としてＰｂを添加
すムＰｂの添加は０．０５％未満では効果がなく０．２
５チを越えると効果が城オロする。従ってＰｂの下限を
０．０５％とし上限を０．２５％とする。

ＣＴｉ　：］ Ｃ，Ｎは前述のように磁性に対して好ましくなｌ／−Ｉ
Ｏ特に固溶したＣ、Ｎは結晶格子に歪みを生じ、磁壁移
動を阻署するため、磁性１て悪影響を及ぼす。このＣ，
Ｎの悪ｉβｄを軽減させるために炭窒化物形成元素であ
るＴｉを０．６０チ以下徐加する。またＴｉは靭性を向
上させる元素でもるる。第９図にシャルピー衝撃試験結
果を示す。図かられかるようにＣ＋Ｎ＜０．０２チの場
合においてＴｉ＝Ｏ１０，２０，０，３８係と増加する
に伴い、遷移温度は６０Ｃ，４５Ｃ１２５Ｕと低温側に
移動し、靭性は向上する。

第７図においてＴｉ添加鋼と′Ｅｉ無添加鋼の靭ること
かわかる。

電磁特性改善すなわち固有抵抗値を高めるための８ｉ、
Ａｔの添加は靭性の劣化をもたらし、Ｃ十Ｎ＜０．０２
％　、２Ｓｉ　＋ＡＡ＜；：６％と制限するだけでは靭
性の改善は不充分で、さらにＴｉ金するに必要な値０．
１０％とする。Ｉｌｌ　ｉはこの目的に加えて本発明鋼
においてはマトリックスの強化の目的で更に０，６チま
で添加する。このマトリックス強化効果は０，６φをこ
すと飽′；ｆｏ　１．てくるので０．６％を最大値とす
る。

その他製造上不可僻的に伴う不純物元素については電磁
特性および延性・靭性をそこなわぬ範囲としてＭｎ　＜
０．４０％、Ｐく０．０４０％、ＳくＯ，ｏａｏ％とす
る。

実施例 第１表に本発明鋼および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溶解炉にて溶製し、５０ゆ鋼
塊に鋳込んだ後４０ｍ＋ｎの丸棒、に鍛造・焼鈍後加工
し作製した。これをケルビンダブルブリッヂにて電気抵
抗を測定し、固有抵抗を求めた後一部靭性を評価するた
めに一般に用いられているシャルピー衝撃試験片に加工
し試験を実施した、また硬さの測定も行った。実施結果
を以下に述べる。

第１表に固有抵抗測定値を化学成分とともに示す。また
第６図に（Ｓｉ＋Ａｔ）％と固有抵抗の関係を示す。（
Ｓｉ＋ＡＡ）％を１．４％以上にすることＫより従来鋼
と同レベルである７ｏμΩ・儂以上になった。第１表お
よび第　９　図にみるように’Ｉ’ｉ＝０％、　　Ｔｉ
＝０．２０％、Ｔｉ＝０．３８％添加することによシ遷
移温度に６０Ｃ１４０Ｃ，２０Ｃと低温側に移動し、靭
性は向上する。

第１０図に固有抵抗値と遷移温度との関係を示す。図中
実線は八−８ｉ−Ａｔ鋼の結果で必シ、斜線で示した範
囲内は発明鋼の結果である。図にみるとおシ本発明鋼は
Ｆｅ　−Ｓｉ　−Ａｔ鋼に比較して固有抵抗値が高くか
つ遷移温度が低い。即ち７と整時性、靭性にすぐれてい
る。

被削性試験はＳＫＨ９のドリル（直径８咽、先端角１２
０°、ねじれ角２５°）を使用し、推カフ１ｋｇ、回転
数９００　ｒｐｍで１０ＩｎＩｎ深さの穿孔に要する時
間を測定した。その結果従来の１，１ｅ−８ｉｌｌ−お
よびＦｅ　−Ｓｔ　−ＡＬｆＡの才孔に要する時間のレ
ベルが２２〜３７　ｓｅｃであるのに対して、ｐｂｏ、
ｏ５〜０．２５％添加した本発明鋼の穿孔に要する時間
のレベルは５〜ｌ　’ｌ、　ｓｅｅであり、良好ね被剛
性を示した。

耐食性については簡単な耐候性試験（４２時間　純水間
欠噴霧）を行い評価した。その結果を第１表に示す。従
来のＦｅ　−Ｓｉ鋼を標準としてこれと比較して◎は全
く変色しなかったもの、○は変色しコーナ一部に点食状
に発銹したもの、性を示し、特にＣｒ１ｔの多いものは
すぐれた耐食性を示しだ。

これらの発明鋼を鉄芯に使用した電ｒ−弁の作動特性は
従来鋼（゛たとえば第り表のＡ１６）を鉄芯に用いた場
合に比して消’Ａ’ｆｌＸ力が小さくなリ、電磁弁鉄芯
などの用途においてすぐれた電磁特性を示すことがわか
った。

【図面の簡単な説明】

ｇ１図は（Ｃ＋Ｎ　）％と保磁力の関係を示す図である
。第２図乃至第４図は（Ｃ十Ｎ　）％と磁束密度Ｂとの
関係を示す図であり、それぞれ、第２図は２エルステツ
ド、第３図は３エルステツド、第４図は５エルステツド
における関係図である。第５図はＣ含有量を変化させた
場合のシャルピー衝撃試験結果を示す図、第６図は（Ｓ
ｔ　＋Ａｔ）％と固有抵抗の関係を示す図、第７図は（
ＺＳｉ＋Ａｔ）チと伸び、絞シおよび衝撃遷移温度の関
係を示す図である。 第８図はＯｒ％と固有抵抗値との関係を示す図である。 第９図はＴｉ含有量を変化させた場合のシャルピー衝撃
試験結果を示す図である。第１０図は固有抵抗値と遷移
温度の関係を示す図である。 双 ｄ） 戦 第５図 試　、験逼炭（’Ｃ） 第６図 （Ｓｉ＋ＡＰ）％ 第８図 第９図 ■ 善− 訊Ａ＊　３に嵐ＣＣ） 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃ＋Ｎ　＜０．０２チ、Ｓｉ＋　Ａｔ〉１．４チ、２Ｓ
   ｉ＋Ａべ６チ、Ａｔ＜３．５％、Ｔｉ　：　０．１０〜
   ０．６０％、０ｒ＝５〜１５％、Ｍｎ＜１：０４０％、
   Ｐｂ　：　０．０５〜０．２５％、Ｐく０．０４０％、
   ｓ＜ｏ、ｏ３ｏ１残部実質的にＦｅよシなる、靭性にす
   ぐれた快削・耐食軟磁性棒管用鋼。