JPS63161146A

JPS63161146A - Ｃｒ−Ｎｉ系磁気目盛用鋼棒

Info

Publication number: JPS63161146A
Application number: JP61314507A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tsukamoto; 塚本　孝; Chuzo Sudo; 須藤　忠三
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1988-07-04
Also published as: JPH0475307B2

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、メカトロニクス分野で用いられる磁気目盛用
網棒の改良に関するものである。

（従来の技術及びその問題点）近年メカトロニクスの発展に伴い第６図（イ）に示す様
な位置検出機構として磁気目盛が使用される様になった
。この磁気目盛用材料として要求される特性は、工業的
に容易に第６図（イ）に示す如き強磁性、非磁性の組合
せが実現できることである。なお、第６図（イ）中１は
母材部、２は溶体化（非磁性）部、３は位置検出センサ
ーを示す。

この具体的方法として、例えば、特開昭５８−７５１７
号公報に示される様に金属材の表面に金属化合物を化学
メンキした後、レーザー等の粒子線により加熱して磁気
的変質部を所定間隔で形成する様にしたものが知られて
いる。また、特開昭５７−１６３０９号公報には、金属
材料表面に高エネルギービームを照射して局部的に熱処
理し磁気的に変質させて目盛を付ける方法が示されてい
る。

しかし、これらは目盛部と基体部の磁気特性の差が小さ
くて高価な検出装置が必要となったり、あるいは検出の
信顛性が低いといった欠点があった。

そこで、この対策としてＦｅ２５重景％、Ｎｉ７５重量
％合金等の非常に高価な磁性材料を適用する例も示され
ているが、これは高価なだけであって強度や耐摩耗性は
あまり望めず、用途上の制約が多い上、磁気特性も完全
とは言い難い。

一方、ある種のオーステナイト系ステンレス鋼は溶体化
状態では非磁性でかつ冷間加工により加工誘起変態が起
こり、強磁性化することが知られており、この特性を利
用すれば比較的簡単に磁気目盛が実現できる可能性があ
る。

本発明の目的は、この現象に着想を得て磁気目盛用材料
としての性能を高めるために成分を改良し、それによっ
て安価で強度が高く、かつ磁気目盛性能に優れた磁気目
盛用鋼棒を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、Ｃｒ、Ｎｉを含み、あるいはさらにＭｏを含
む準安定オーステナイト鋼において、Ｍｏ□４Ｌ３　４
６２　Ｘ　（Ｃ＋Ｎ）　　９．２Ｓ　ｔ　　８．ＩＭ　
ｎ−１３，７Ｃｒ　−９，５Ｎ　ｉ　−１８，５Ｍ　ｏ
なる式で表されるＭｌ、値が１５℃以上で、さらに２Ｎ
ｉ＋１００Ｘ　（Ｃ＋Ｎ）　−Ｃｒ≧２．０の条件を満
足する成分からなり、飽和磁束密度が５ＫＧ以上、１２
ＫＧ以下になる様冷間伸線し、局部を加熱溶体化するこ
とで当該箇所を飽和磁束密度０．１ＫＧ以下の非磁性と
したことを要旨とするものである。

磁気目盛用鋼としては溶体化で完全な非磁性を得る一方
で、冷間加工で強磁性化をできるだけ発達させなければ
優れた特性は得られない。そこで、本発明者等はこれを
実現するための材料成分を詳細に研究した結果、この非
磁性化と強磁性化は矛盾するもので、これを実現するに
は微量元素に至たるまで適切に制御しなければならない
ことを見出した。具体的に磁気目盛材料として必要な特
性を述べると、その骨子とするところは以下の通りであ
る。

■母材部は強磁性体で５ＫＧ以上の飽和磁束密度を有す
ること。

■溶体化部は非磁性体であり、飽和磁束密度０．１ＫＧ
以下であること。

本発明ではこれらの特性を得るために、前述したように
各諸元の限定を行った。以下に、その限定理由について
詳細に述べる。

前述の如く、磁気目盛は強磁性部と非磁性部の磁気特性
の差を位置検出に利用するものである。

そこで前記の所要特性を得るためには、この強磁性と非
磁性を夫々ある一定レベルに保つ必要が生れる。第１図
に母材の飽和磁束密度と磁気センサーの往復誤差の関係
を示す。ここで磁気センサーの往復（出力）誤差とは第
６図（ロ）に示す如くセンサーまたは磁気目盛材を往復
させたときの「出力波形におけるピーク電圧」の変化量
（ピーク出力差、△Ｖ）を計測し、そのときのピーク電
圧幅（ピーク出力値、■）の〃で除してパーセントで表
示したものである。すなわち、往復（出力）誤差＝〔△
ｖ／　（ｖ／２））ｘｌｏＯ％と表されるものである。

そして、この数値は位置精度に極めて大きな影響がある
ので、磁気目盛にとって重要な特性である。

しかして、往復誤差は４．０％以下が実用許容範囲であ
るが、これを維持するには第１図より飽和磁束密度が５
ＫＧ以上必要なことが判る。もちろん前述の通り磁気目
盛の特性は、母材の強磁性だけでなく、溶体化部の非磁
性の程度にも影響され両者の差が大きい程、特性は良く
なる（誤差が小さくなる）。

第１図は、溶体化部の飽和磁束密度が５０〜７０Ｇで、
はぼ完全に非磁性化されている例である。この様に、溶
体化部の非磁性が完全な場合、母材部の飽和磁束密度が
変化するとセンサー出力は一定であるが、往復誤差は増
加につれて減少する。すなわち、磁気センサーの往復誤
差を実用許容範囲の４％以下に押えるためには、母材部
の飽和磁束密度を５ＫＧ以上にする必要があり、本発明
ではかかる値に限定した。

一方、第２図に往復誤差に及ぼす溶体化部の飽和磁束密
度の影響を示す。同図から明らかな様に、溶体化部の飽
和磁束密度が増加して非磁性が保れなくなると、センサ
ー出力が低下し、その結果、往復誤差が大きくなる。往
復誤差を実用許容範囲である４、０％以下にするには、
溶体化部の飽和磁束密度を１００　Ｇ　（０，１ＫＧ）
以下にすることが必要であり、本発明ではかかる値に限
定した。

次に、本発明ではこの様な磁気特性を実現し得る鋼種成
分を限定した。

本発明者等はＣｒ−Ｎｉ系準安定オーステナイトの加工
に対する安定性の評価指標として使われるＭ０値を使っ
て、溶体化、伸線加工によって得られる磁気特性につい
て整理した。その結果を第３図及び第４図に示す。

Ｍｏ値は４１３−４６２　Ｘ　（Ｃ＋Ｎ）　−９，２５
ｉ　−８，１Ｍ　ｎ　−１３，７Ｃｒ　−９，５Ｎｉ　
　−１８，５Ｍ　ｏなる式で表されるが、第３図に伸線
後の飽和磁束密度がＭＤ値によって変化する様子を、ま
た第４図に伸線加工によって飽和磁束密度が増加する様
子を夫々示す。

第３図よりＭｏ値が１５℃以下の場合には加工度を上げ
ても必要な５ＫＧを確保できないことが判る（同様のこ
とは第４図からも判る）、また、第４図よりＭ、値が１
２℃の場合には伸線加工による飽和磁束密度の上昇が４
．５ＫＧ程度で頭打ちになっており、必要な５ＫＧを確
保できないことが判る。この様な理由から本発明ではＭ
Ｄ値を１５℃以上に限定した。

また、第４図に示す様に冷間伸線により飽和磁束密度が
増加して１２ＫＧを超えると加工割れが発生する。これ
は加工誘起マルテンサイトの量が許容限界を超えて発生
し、割れの原因になったためでありこのような理由から
本発明では飽和磁束密度の上限を１２ＫＧに限定した。

第５図に溶体化状態での飽和磁束密度がＮｉ。

Ｃｒ、Ｃ，Ｎによって変化する様子を示す。溶体化状態
での飽和磁束密度の増加は主にδフェライトの発生に起
因する。Ｎｉ、Ｃ，Ｎは減少するとδフェライトの発生
を促進するし、一方Ｃｒは減少するとδフェライトの発
生は逆に減少する。この溶体化状態でのδフエライト発
生による飽和磁束密度の変化を整理する指標として２Ｎ　ｉ　＋　１００　Ｘ　（Ｃ＋Ｎ）　−Ｃｒを用い
た。その結果が第５図である。同図から明らかな様に、
必要とする非磁性確保レベルである１　００Ｇ　（０，
１ＫＧ）以下を確保するには、２Ｎｉ　＋１００　Ｘ　
（Ｃ＋Ｎ）−Ｃｒの値が２．０以上であることを要する
。

この様な理由から、本発明では２Ｎｉ＋１００Ｘ　（Ｃ
＋Ｎ）−Ｃｒの値を２．０以上に限定した。

（実施例）本発明の効果を実施例により説明する。本実施例では下
記表に掲げる１Ｉｉｌ１１．５．８．１１．１４．１６
．１９及び２１〜２７の鋼を１５０　ｋｇ真空溶解炉で
溶製して３２φの棒材に熱間鍛造した後、２５φに外削
し試験に供した。

実施例？＆Ｌ１〜４では、Ｍ、値が１２．３と本発明範
囲を下回っている。このため、溶体化状態の飽和磁束密
度は２０Ｇ以下と十分に低い値を保っているが、伸線後
では、加工度を５７％まで上げても４４２０Ｇにしかな
らず、これ以上加工しても増加する傾向が認められない
。したがって、各加工度に伸線後、レーザーで溶体化目
盛処理後、第６図に示す検出装置により精度を測定した
結果、いずれも５ＫＧに不足しているため、往復誤差は
５．４％〜１４．５％と実用許容範囲の４．０％を超え
ている。

実施例１’ｈ５〜１５ではＭ、値が１８．０〜６４．５
といずれも本発明範囲の中にある。しかし、実施例光５
．８においては冷間伸線による飽和磁束密度の上昇が夫
々３０５０Ｇと４５００ＧＬかなく、本発明範囲の５０
００Ｇに達していない。このため往復誤差は夫々１２．
１％、５．４％と実用許容範囲の４．０％を超えている
。

一方、実施例阻１３．１５では冷間伸線後の飽和磁束密
度が夫々１３５００Ｇ、１３１００Ｇと本発明範囲の１
２０００Ｇを超えたため、加工割れが発生している。こ
れ以外の実施側石６．７．９．１０．１１．１２．１４
ではＭＤ値、２Ｎｉ＋１００Ｘ　（Ｃ＋Ｎ）−Ｃｒ、及
び伸線後の飽和磁束密度のいずれもが本発明範囲にあり
往復誤差も実用許容範囲の４．０％以下に収まっている
。

実施例１１＆ｌ１６〜２０では、２Ｎｉ　＋１００Ｘ　
（Ｃ＋Ｎ）−Ｃｒの値が１．５〜１．７と本発明範囲を
外れて下回っており、このため溶体化時の飽和磁束密度
が３１０〜４００Ｇと１００Ｇを超えている。

したがって、往復誤差は１０．１％〜１２．１％と実用
許容範囲の４．０％を大きく超えている。また、実施例
Ｎ１１８．２０では伸線後の飽和磁束密度が夫々１２２
００Ｇと１３０００Ｇと、本発明範囲の１２０００Ｇを
超えたため加工割れが発生している。

実施例光２１〜２５ではＮｉ量を調整し２Ｎｉ＋１ＯＯ
Ｘ　（Ｃ＋Ｎ）−ＣｒＯ値を変化させた。

すなわち、実施例阻２１〜２３では２Ｎｉ＋１０　Ｑｘ
　（Ｃ＋Ｎ）−Ｃｒの値が３．２〜３．６と本発明範囲
内にあり、溶体化時の飽和磁束密度が、４０〜５０Ｇと
１００Ｇ以下に収っている。したがって往復誤差も２．
９％〜３．１％と実用許容範囲４％に収っている。一方
、実施例阻２４〜２５では２Ｎｉ＋１００Ｘ　（Ｃ＋Ｎ
）−Ｃｒの値は０．５〜１．９と本発明範囲を下回って
おり溶体化時の飽和磁束密度も１３０〜９５０Ｇと１０
０Ｇを超えている。このため往復誤差も５．２％〜１７
．１％と４％を超えてしまっている。

実施例光２６〜２７ではＭｏを添加した例を示す。いず
れも２Ｎｉ＋１　ｏｏｘ　（Ｃ＋Ｎ）−Ｇ及びＭ、値共
本発明範囲を満たしており、往復誤差は３．０％〜３．
２％と許容範囲に収っている。

以上の様に、本発明の請求範囲に従えば、所要の優れた
特性を有する磁気目盛用鋼棒を得ることが出来る。

（発明の効果）以上説明したように本発明は、Ｃｒ、Ｎｉを含み、ある
いはさらにＭｏを含む準安定オーステナイト鋼において
、ＭＤ＝４１３　４６２　Ｘ　（Ｃ＋Ｎ）　　９．２３
　ｉ−８，１Ｍ　ｎ　−１３，７Ｃｒ　−９，５Ｎｉ　
−１８，５Ｍ　ｏなる式で表されるＭ、値が１５℃以上
で、さらに２　Ｎｉ　＋　１００　Ｘ（Ｃ＋Ｎ）−Ｃｒ
≧２．０の条件を満足する成分からなり、飽和磁束密度
が５ＫＧ以上、１２ＫＧ以下になる様冷間伸線し、局部
を加熱溶体化することで、当該箇所を飽和磁束密度０．
１ＫＧ以下の非磁性とした為、安価で強度が高く、しか
も磁気目盛性能に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は母材の磁気特性とセンサー往復誤差の関係図、
第２図は溶体化部の磁気特性とセンサー往復誤差の関係
図、第３図は伸線後の飽和磁束密度とＭｏ３０点の関係
図、第４図は伸線加工による飽和磁束密度の増加に及ぼ
すＭ。３０点の影響を示す図面、第５図は成分による溶
体化状態の飽和磁束密度の変化図、第６図（イ）は磁気
目盛による位置検出機構の一例を示す図面、（ロ）はそ
の往復誤差説明図である。第３１？、　　　　　　　　　丁４図ＭＤ　　うｏｐ−ｃｃ）　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　Ｒｔ　　（ｖａ）第５図ど０）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃｒ、Ｎｉを含み、あるいはさらにＭｏを含む準
安定オーステナイト鋼において、Ｍ＿Ｄ＝４１３−４６
２×（Ｃ＋Ｎ）−９．２Ｓｉ−８．１Ｍｎ−１３．７Ｃ
ｒ−９．５Ｎｉ−１８．５Ｍｏなる式で表されるＭｎ値
が１５℃以上で、さらに２Ｎｉ＋１００×（Ｃ＋Ｎ）−
Ｃｒ≧２．０の条件を満足する成分からなり、飽和磁束
密度が５ＫＧ以上、１２ＫＧ以下になる様冷間伸線し、
局部を加熱溶体化することで、当該箇所を飽和磁束密度
０．１ＫＧ以下の非磁性としたことを特徴とする磁気目
盛用鋼棒。