CN116438321A - 不锈钢棒状钢材及电磁部件 - Google Patents

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山先祥太
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西田幸宽
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Abstract

一种不锈钢棒状钢材，其化学组成以质量％计含有C：0.001～0.030％、Si：0.01～4.00％、Mn：0.01～2.00％、Ni：0.01～4.00％、Cr：8.0～35.0％、Mo：0.01～5.00％、Cu：0.01～2.00％、N：0.001～0.030％、Al：7.000％以下，Ti：0～2.00％、Nb：0～2.00％、B：0～0.1％，剩余部分：Fe及杂质，上述化学成分以质量％计进一步含有选自Ti：0.001％以上、Nb：0.001％以上、B：0.0001％以上中的一种以上，氮化物的平均粒径为10μm以下，钢中的固溶N量为0.020质量％以下。

Description

不锈钢棒状钢材及电磁部件
技术领域
本发明涉及电磁不锈钢、特别是高速冷锻性和切削性、软磁特性优异的不锈钢棒状钢材及使用了其的电磁部件。
背景技术
以往，以喷射器或电磁阀等为代表的那样的电磁不锈钢制品将以SUS430、SUS410L等作为代表的铁素体系不锈钢线材、钢线作为原材料而进行加工、成型、热处理来制造。然而，由上述那样的铁素体系不锈钢线材加工、制造的不锈钢制品的软磁特性无法充分应对高精度、高输出功率的部件。此外，这些制品的冷锻性、切削性无法应对部件制造的高生产，存在受到用途的限制的缺点。针对上述课题，为了提高软磁特性、冷锻性、切削性，研究了利用合金元素的最优化的技术(例如专利文献1～3)。但是，没有着眼于通过有效利用基于成分与工艺的组合的组织控制而能够实现铁素体系不锈钢棒线的软磁特性、高速冷锻性、切削性的提高的发明。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-49606号公报
专利文献2：日本特开平6-49605号公报
专利文献3：日本特开平3-44448号公报
发明内容
发明所要解决的课题
鉴于以上，本发明的目的是解决上述课题，提供高速冷锻性和切削性、软磁特性优异的电磁不锈钢、特别是不锈钢棒状钢材及使用了其的电磁部件。
用于解决课题的手段
本发明是为了解决上述的课题而进行的，主旨在于下述的不锈钢棒状钢材及电磁部件。
[1]一种不锈钢棒状钢材，其化学组成以质量％计含有：
C：0.001～0.030％、Si：0.01～4.00％、Mn：0.01～2.00％、Ni：0.01～4.00％、Cr：8.0～35.0％、Mo：0.01～5.00％、Cu：0.01～2.00％、N：0.001～0.030％、Al：7.000％以下，
还含有：
Ti：0～2.00％、Nb：0～2.00％、B：0～0.1000％，
且含有选自Ti：0.001％以上、Nb：0.001％以上、B：0.0001％以上中的一种以上，
Sn：0～2.50％、V：0～2.0％、W：0～3.00％、Ga：0～0.05％、Co：0～2.50％、Sb：0～2.50％、Ta：0～2.50％、Ca：0～0.05％、Mg：0～0.012％、Zr：0～0.012％、REM：0～0.05％、Pb：0～0.30％、Se：0～0.80％、Te：0～0.30％、Bi：0～0.50％、S：0～0.50％、P：0～0.30％，
剩余部分：Fe及杂质，
氮化物的平均粒径为10μm以下，钢中的固溶N量为0.020质量％以下。
[2]一种不锈钢棒状钢材，其化学组成以质量％计含有：
C：0.001～0.030％、Si：0.01～4.00％、Mn：0.01～2.00％、Ni：0.01～4.00％、Cr：8.0～35.0％、Mo：0.01～5.00％、Cu：0.01～2.00％、N：0.001～0.030％、Al：7.000％以下，
还含有：
Ti：0～2.00％、Nb：0～2.00％、B：0～0.1000％，
且含有选自Ti：0.001％以上、Nb：0.001％以上、B：0.0001％以上中的一种以上，
Sn：0～2.50％、V：0～2.0％、W：0～3.00％、Ga：0～0.05％、Co：0～2.50％、Sb：0～2.50％、Ta：0～2.50％、Ca：0～0.05％、Mg：0～0.012％、Zr：0～0.012％、REM：0～0.05％、Pb：0～0.30％、Se：0～0.80％、Te：0～0.30％、Bi：0～0.50％、S：0～0.50％、P：0～0.30％，
剩余部分：Fe及杂质，
氮化物的平均粒径为10μm以下，钢中的固溶B量为0.015质量％以下。
[3]根据[1]或[2]所述的不锈钢棒状钢材，其中，上述化学组成以质量％计进一步含有选自下述第1组～第3组中的1组以上。
第1组：
选自Sn：0.0001～2.5％、V：0.001～2.0％、W：0.05～3.0％、Ga：0.0004～0.05％、Co：0.05～2.5％、Sb：0.01～2.5％、及Ta：0.01～2.5％中的一种以上。
第2组：
选自Ca：0.0002～0.05％、Mg：0.0002～0.012％、Zr：0.0002～0.012％、及REM：0.0002～0.05％中的一种以上。
第3组：
选自Pb：0.0001～0.30％、Se：0.0001～0.80％、Te：0.0001～0.30％、Bi：0.0001～0.50％、S：0.0001～0.50％、P：0.0001～0.30％中的一种以上。
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的不锈钢棒状钢材，其中，以压缩率70％计无开裂应变速度为0.1/s以上。
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的不锈钢棒状钢材，其中，利用钻孔加工的孔深(工具寿命)为50mm以上。
[6]根据[1]～[5]中任一项所述的不锈钢棒状钢材，其矫顽力为5.0A/m以下。
[7]一种电磁部件，其使用了[1]～[6]中任一项所述的不锈钢棒状钢材。
根据本发明，能够得到高速冷锻性和切削性、软磁特性优异的不锈钢棒状钢材及电磁部件。
具体实施方式
本发明人们为了得到高速冷锻性和切削性、软磁特性优异的不锈钢棒状钢材及电磁部件，进行了各种研究。其结果是，得到以下的(a)～(c)的见识。
(a)通过以B、Ti、Nb中的一种以上进行了成分调整的铁素体系不锈钢与热轧工艺(精轧入侧温度、精轧的辊径、热处理温度)的组合，能够减小氮化物平均粒径和钢中的固溶N量、固溶B量。
(b)其结果是，发现了下述新方法：关于高速冷锻性，以压缩率70％计无开裂应变速度为0.1/s以上，关于切削性，切削阻力为50mm以上，关于软磁特性，矫顽力成为5.0A/m以下，都能够提高高速冷锻性和切削性、软磁特性的特性。
本发明是基于上述的见识而进行的。此外，对本发明的优选的一实施方式进行详细说明。在以后的说明中，将本发明的优选的一实施方式记载为本发明。以下，对本发明的各要件进行详细说明。在本发明的棒状的钢材中，“棒状钢材”包含“棒钢”、“线材”、“钢线”、“异形线”、“异形棒钢”等。
1.氮化物的平均粒径
在本发明的棒状钢材中，控制氮化物的平均粒径。具体而言，将氮化物的平均粒径设定为10μm以下。因为若氮化物的平均粒径变得超过10μm，则因粗大氮化物而高速冷锻性降低。氮化物的平均粒径更优选设定为7μm以下，进一步优选设定为5μm以下。另一方面，若氮化物的平均粒径变得过小，则软磁特性、切削性劣化，因此氮化物的平均粒径优选0.01μm以上。需要说明的是，氮化物中包含碳氮化物。
氮化物的平均粒径可以通过在棒状钢材的L截面(包含棒状钢材的中心线的截面)中，在表层部、中心部、及存在于表层部与中心部之间的1/4深度位置部中，以400倍的视野进行1个视野以上测定，使用FE-SEM/ESD鉴定观察视野中的氮化物，算出该视野的氮化物的当量圆直径的平均值来求出。
2.钢中的固溶N量和固溶B量
在本发明的棒状钢材中，通过将钢中的固溶N量设定为0.020质量％以下、或将固溶B量设定为0.015质量％以下，来改善软磁特性和高速冷锻性。以下，将具备本发明的后述的优选的成分组成和上述氮化物的平均粒径并且将钢中的固溶N量规定为0.020质量％以下的发明称为“本发明1”。此外，将具备本发明的优选的成分组成和上述氮化物的平均粒径并且将钢中的固溶B量规定为0.015质量％以下的发明称为“本发明2”。
2-1.钢中的固溶N量
在本发明1的棒状钢材中，控制钢中的固溶N量。具体而言，将钢中的固溶N量设定为0.020质量％以下。因为若钢中的固溶N量变得超过0.020质量％，则因由固溶N引起的晶格应变而软磁特性和高速冷锻性降低。钢中的固溶N量更优选设定为0.015质量％以下，进一步优选设定为0.01质量％以下。另一方面，若钢中的固溶N量变得过小，则切削性劣化，因此优选将钢中的固溶N量设定为0.00001质量％以上。需要说明的是，本发明钢中，由于结晶组织为铁素体钢，因此钢中的固溶N量相当于铁素体相中的固溶N量。
钢中的固溶N量可以通过对棒状钢材进行电解抽出残渣，抽出氮化物，测定氮化物的N量(Npre)，由与钢中总N量(N0)的差值来测定钢中的固溶N量(＝N0－Npre)。
2-2.钢中的固溶B量
在本发明2的棒状钢材中，通过控制钢中的固溶B量，也能够解决本发明的课题。具体而言，将钢中的固溶B量设定为0.015质量％以下。因为若钢中的固溶B量变得超过0.015质量％，则因由固溶B引起的晶格应变而软磁特性和高速冷锻性降低。钢中的固溶B量更优选设定为0.010质量％以下，进一步优选设定为0.005质量％以下。另一方面，若钢中的固溶B量变得过小，则切削性劣化，因此优选将钢中的固溶B量设定为0.00001质量％以上。需要说明的是，本发明钢中，由于结晶组织为铁素体钢，因此钢中的固溶B量相当于铁素体相中的固溶B量。
钢中的固溶B量可以通过对棒状钢材进行电解抽出残渣，抽出氮化物，测定氮化物的B量(Bpre)，由与钢中总B量(B0)的差值来测定钢中的固溶B量(＝B0－Bpre)。
3.化学组成
各元素的限定理由如下所述。需要说明的是，以下的说明中关于含量的“％”是指“质量％”。
C：0.001～0.030％
C会提高钢材的强度、切削性。因此，C含量设定为0.001％以上。然而，若过量地含有C，则软磁特性、高速冷锻性、切削性劣化。因此，C含量设定为0.030％以下。C含量优选设定为0.020％以下，更优选设定为0.015％以下。
Si：0.01～4.00％
Si作为脱氧元素而含有，会提高软磁特性、切削性。因此，Si含量设定为0.01％以上，优选设定为0.10％以上。然而，若过量地含有Si，则高速冷锻性和软磁特性、切削性劣化。因此，Si含量设定为4.00％以下。Si含量优选设定为3.00％以下，更优选设定为1.50％以下。
Mn：0.01～2.00％
Mn会提高钢材的强度和软磁特性、切削性。因此，Mn含量设定为0.01％以上，优选设定为0.05％以上。然而，若过量地含有Mn，则软磁特性、高速冷锻性、切削性降低。此外，还有可能耐蚀性降低。因此，Mn含量设定为2.00％以下。Mn含量优选设定为1.00％以下，更优选设定为0.50％以下。
Ni：0.01～4.00％
Ni会提高钢材的韧性和软磁特性、高速冷锻性、切削性。因此，Ni含量设定为0.01％以上，优选设定为0.05％以上。然而，若过量地含有Ni，则软磁特性、高速冷锻性、切削性降低。因此，Ni含量设定为4.00％以下。Ni含量优选设定为3.00％以下，更优选设定为1.00％以下，进一步优选设定为0.50％以下。
Cr：8.0～35.0％
Cr会提高耐蚀性和软磁特性、高速冷锻性、切削性。因此，Cr含量设定为8.0％以上。Cr含量优选设定为10.0％以上。然而，若过量地含有Cr，则软磁特性、高速冷锻性、切削性降低。Cr含量设定为35.0％以下。Cr含量优选设定为21.0％以下，更优选设定为20.0％以下。
Mo：0.01～5.00％
Mo会提高耐蚀性和软磁特性、高速冷锻性、切削性。因此，Mo含量设定为0.01％以上。然而，若过量地含有Mo，则高速冷锻性、软磁特性、切削性降低。因此，Mo含量设定为5.00％以下。Mo含量优选设定为3.00％以下，更优选设定为2.00％以下，进一步优选设定为1.50％以下。
Cu：0.01～2.00％
Cu会提高耐蚀性和软磁特性、高速冷锻性、切削性。因此，Cu含量设定为0.01％以上，优选设定为0.05％以上。然而，若过量地含有Cu，则软磁特性、高速冷锻性、切削性降低。因此，Cu含量设定为2.00％以下。Cu含量优选设定为1.00％以下，更优选设定为0.80％以下，进一步优选设定为0.40％以下。
N：0.001～0.030％
N会提高钢材的强度、切削性。此外，是形成氮化物的元素。因此，N含量设定为0.001％以上，优选设定为0.002％以上。然而，若过量地含有N，则软磁特性、切削性、高速冷锻性降低。此外，氮化物的平均粒径变大，固溶N量变多。因此，N含量设定为0.030％以下。N含量优选设定为0.025％以下，更优选设定为0.020％以下。
Al：7.000％以下
Al具有促进脱氧、使夹杂物清洁度水平提高的效果。此外，Al的添加会提高软磁特性、高速冷锻性、切削性。然而，若过量地含有Al，则其效果饱和，软磁特性、高速冷锻性、切削性降低。此外，因粗大夹杂物而韧性降低。因此，Al含量设定为7.000％以下。Al含量优选设定为3.000％以下，更优选设定为0.100％以下，进一步优选设定为0.020％以下。另一方面，为了得到上述效果，Al含量优选设定为0.001％以上。
本发明的棒状钢材除了含有上述元素以外，在下述成分范围内含有选自Ti：0.001％以上、Nb：0.001％以上、B：0.0001％以上中的一种以上的元素。这些元素为构成氮化物的主要元素，由于与氮化物的平均粒径、固溶N量有关，因此需要进行控制。关于Ti、Nb、B中上述未被选择的元素，可以不含有、或在下述成分范围内含有。
Ti：0～2.00％
Ti具有提高钢材的强度、软磁特性、高速冷锻性、切削性的效果。此外，Ti会形成氮化物，与固溶N量有关。进而形成碳氮化物，因此会抑制Cr碳化物的生成，抑制Cr缺乏层的生成。其结果是，具有防止晶界腐蚀的效果。因此，Ti含量设定为0.001％以上。然而，若过量地含有Ti，则软磁特性、切削性、高速冷锻性降低。此外，氮化物的平均粒径变大。因此，Ti含量设定为2.00％以下。Ti含量优选设定为1.00％以下，更优选设定为0.50％以下，进一步优选设定为0.50％以下，再优选设定为0.25％以下。此外，为了表现出效果，优选含有0.01％以上。进一步优选0.05％以上。也可以为0.10％以上。
Nb：0～2.00％
Nb具有提高钢材的强度、软磁特性、高速冷锻性、切削性的效果。此外，Nb会形成氮化物，与固溶N量有关。进而形成碳氮化物，因此会抑制Cr碳化物的生成，抑制Cr缺乏层的生成。其结果是，具有防止晶界腐蚀的效果。因此，Nb含量设定为0.001％以上。然而，若过量地含有Nb，则软磁特性、切削性、高速冷锻性降低。此外，氮化物的平均粒径变大。因此，Nb含量设定为2.00％以下。Nb含量优选设定为1.00％以下，更优选设定为0.80％以下，进一步优选设定为0.60％以下。此外，为了表现出效果，优选含有0.02％以上。进一步优选0.05％以上。也可以为0.10％以上。
B：0～0.1000％
B具有提高钢材的软磁特性、高速冷锻性、切削性的效果。此外，B会形成BN等硼氮化物，与固溶N量、固溶B量有关。特别是BN有助于切削性的提高。因此，B含量设定为0.0001％以上。然而，若过量地含有B，则软磁特性、切削性、高速冷锻性降低。此外，氮化物的平均粒径变大。因此，B含量设定为0.1000％以下。B含量优选设定为0.0200％以下，更优选设定为0.0100％以下。此外，为了表现出效果，优选含有0.0005％以上。进一步优选0.0010％以上。也可以为0.0020％以上。
本发明的棒状钢材除了含有上述元素以外，根据需要，作为第1组的元素，还可以含有选自Sn、V、W、Ga、Co、Sb及Ta中的一种以上的元素。
Sn：0～2.50％
Sn具有提高耐蚀性、软磁特性、高速冷锻性、切削性的效果，因此也可以根据需要含有。然而，若过量地含有Sn，则软磁特性、高速冷锻性、切削性降低。此外，因Sn的晶界偏析而韧性降低。因此，Sn含量设定为2.50％以下。Sn含量更优选设定为1.00％以下，进一步优选设定为0.20％以下。另一方面，为了得到上述效果，Sn含量优选设定为0.0001％以上，更优选设定为0.05％以上。
V：0～2.0％
V具有提高软磁特性、高速冷锻性、切削性的效果，因此也可以根据需要含有。然而，若过量地含有V，则软磁特性、高速冷锻性、切削性降低。此外，因粗大碳氮化物而韧性降低。因此，V含量设定为2.0％以下。V含量优选设定为1.0％以下，更优选设定为0.5％以下，进一步优选设定为0.1％以下。另一方面，为了得到上述效果，V含量优选设定为0.001％以上。
W：0～3.00％
W由于具有提高耐蚀性的效果，因此也可以根据需要含有。然而，若过量地含有W，则软磁特性、高速冷锻性、切削性降低。此外，因粗大碳氮化物而韧性降低。因此，W含量设定为3.00％以下。W含量优选设定为2.00％以下，更优选设定为1.50％以下。另一方面，为了得到上述效果，W含量优选设定为0.05％以上，更优选设定为0.10％以上。
Ga：0～0.05％
Ga由于具有提高耐蚀性的效果，因此也可以根据需要含有。然而，若过量地含有Ga，则热加工性降低。因此，Ga含量设定为0.05％以下。另一方面，为了得到上述效果，Ga含量优选设定为0.0004％以上。
Co：0～2.50％
Co由于具有提高钢材的强度、软磁特性、高速冷锻性、切削性的效果，因此也可以根据需要含有。此外，适量的Co添加会提高饱和磁通密度，因此提高软磁特性。然而，若过量地含有Co，则软磁特性、高速冷锻性、切削性降低。因此，Co含量设定为2.50％以下。Co含量优选设定为1.00％以下，更优选设定为0.80％以下。另一方面，为了得到上述效果，Co含量优选设定为0.05％以上，更优选设定为0.10％以上。
Sb：0～2.50％
Sb由于具有提高耐蚀性的效果，因此也可以根据需要含有。然而，若过量地含有Sb，则软磁特性、高速冷锻性、切削性降低。因此，Sb含量设定为2.50％以下。Sb含量更优选设定为1.00％以下，进一步优选设定为0.20％以下。另一方面，为了得到上述效果，Sb含量优选设定为0.01％以上，更优选设定为0.05％以上。
Ta：0～2.50％
Ta由于具有提高耐蚀性的效果，因此也可以根据需要含有。然而，若过量地含有Ta，则软磁特性、高速冷锻性、切削性降低。因此，Ta含量设定为2.50％以下。Ta含量优选设定为1.50％以下，更优选设定为0.90％以下。另一方面，为了得到上述效果，Ta含量优选设定为0.01％以上，更优选设定为0.04％以上，进一步优选设定为0.08％以上。
本发明的棒状钢材除了含有上述元素以外，根据需要，作为第2组的元素，还可以含有选自Ca、Mg、Zr、及REM中的一种以上的元素。
Ca：0～0.05％
Mg：0～0.012％
Zr：0～0.012％
REM：0～0.05％
Ca、Mg、Zr、及REM为了脱氧，也可以根据需要含有。然而，若过量地含有这些各元素，则软磁特性、高速冷锻性、切削性降低。此外，因粗大夹杂物而韧性降低。因此，设定为Ca：0.05％以下、Mg：0.012％以下、Zr：0.012％以下、REM：0.05％以下。Ca含量优选设定为0.010％以下，更优选设定为0.005％以下。Mg优选设定为0.010％以下，更优选设定为0.005％以下。Zr优选设定为0.010％以下，更优选设定为0.005％以下。REM优选设定为0.010％以下。
另一方面，为了得到上述效果，优选设定为Ca：0.0002％以上、Mg：0.0002％以上、Zr：0.0002％以上、REM：0.0002％以上。Ca含量更优选设定为0.0004％以上，进一步优选设定为0.001％以上。Mg含量优选设定为0.0004％以上，进一步优选设定为0.001％以上。Zr含量更优选设定为0.0004％以上，进一步优选设定为0.001％以上。REM含量更优选设定为0.0004％以上，进一步优选设定为0.001％以上。
需要说明的是，REM是镧系元素的15个元素加上Y及Sc这17个元素的总称。可以使钢中含有这些17个元素中的1种以上，REM含量是指这些元素的合计含量。
本发明的棒状钢材除了含有上述元素以外，根据需要，作为第3组的元素，还可以含有选自Pb、Se、Te、Bi、S及P中的一种以上的元素。
Pb：0～0.30％、
Se：0～0.80％、
Te：0～0.30％、
Bi：0～0.50％、
S：0～0.50％、
P：0～0.30％、
Pb、Se、Te、Bi、S及P为了切削性，也可以根据需要含有。然而，若过量地含有这些各元素，则软磁特性、高速冷锻性降低。此外，韧性降低。因此，设定为Pb：0.30％以下、Se：0.80％以下、Te：0.30％以下、Bi：0.50％以下、S：0.50以下、P：0.30以下。Pb含量优选设定为0.1％以下，更优选设定为0.05％以下。Se含量优选设定为0.1％以下，更优选设定为0.05％以下。Te含量优选设定为0.1％以下，更优选设定为0.05％以下。Bi含量优选设定为0.1％以下，更优选设定为0.05％以下。S含量优选设定为0.1％以下，更优选设定为0.05％以下。P含量优选设定为0.1％以下，更优选设定为0.05％以下。
另一方面，为了得到上述效果，优选设定为Pb：0.0001％以上、Se：0.0001％以上、Te：0.0001％以上、Bi：0.0001％以上、S：0.0001％以上、P：0.0001％以上。Pb含量更优选设定为0.0004％以上，进一步优选设定为0.001％以上。Se含量更优选设定为0.0004％以上，进一步优选设定为0.001％以上。Te含量更优选设定为0.0004％以上，进一步优选设定为0.001％以上。Bi含量更优选设定为0.0004％以上，进一步优选设定为0.001％以上。S含量更优选设定为0.0001％以上，进一步优选设定为0.0002％以上。P含量更优选设定为0.0004％以上，进一步优选设定为0.001％以上。
在本发明的钢板的化学组成中，剩余部分为Fe及杂质。这里所谓“杂质”是指在工业上制造钢板时因矿石、废铁等原料、制造工序的各种要因而混入的成分、在不对本发明造成不良影响的范围内被容许的成分。
需要说明的是，作为杂质，例如可例示出O、Zn、H等。杂质优选减少，在含有的情况下，O、Zn及H优选设定为0.01％以下。
4.制造方法
对本发明的电磁不锈钢(不锈钢棒状钢材)的优选的制造方法进行说明。本发明的不锈钢棒状钢材不论制造方法如何，只要具有上述的构成，就可得到其效果，例如通过以下那样的制造方法，能够稳定地得到本发明的不锈钢棒状钢材。
就本发明的不锈钢棒状钢材而言，将具有上述化学组成的钢进行熔炼，铸造具有规定的直径的铸坯之后，以粗轧、中间轧制、精轧来进行热或温的棒线轧制，进行棒状钢材的热处理。优选在粗轧之前进行倾斜轧制。之后，根据需要适当进行酸洗等。
4-1.精轧入侧温度
棒状钢材的热轧优选控制精轧的入侧温度。棒状钢材的精轧入侧温度会使氮化物的平均粒径发生变化，并且会使钢中所含的N、B的固溶量分率发生变化。因此，精轧入侧温度会对软磁特性、高速冷锻性、切削性造成影响。若将棒状钢材的精轧入侧温度设定为超过1200℃，则氮化物变得容易溶解，固溶N量、固溶B量增加。其结果是，软磁特性、高速冷锻性降低。此外，由于氮化物的平均粒径变得过小，因此切削性降低。因此，精轧入侧温度设定为1200℃以下，优选为1100℃以下，进一步优选1050℃以下。另一方面，若精轧入侧温度变得低于600℃，则固溶N量变得过少，因此切削性降低。此外，因未固溶氮化物的存在而氮化物的平均粒径变大，因此高速冷锻性降低。因此，精轧入侧温度设定为600℃以上。精轧入侧温度在700℃以上优选，在800℃进一步优选。
4-2.精轧的辊径
精轧的辊径会对棒状钢材的应变分布和量造成影响，与氮化物的平均粒径和钢中的固溶N量有关，由于对软磁特性、高速冷锻性、切削性造成影响，因此需要进行控制。若精轧辊径变得低于50mm，则不会向棒状钢材中心部导入应变，不会促进位错上的微细氮化物的形成，氮化物的平均粒径变大。此外，固溶N量变多。其结果是，软磁特性、高速冷锻性降低。需要说明的是，上述的精轧辊径的对钢中的固溶N量造成的作用在固溶B的情况也同样，若精轧辊径变得低于50mm，则固溶B量变多。因此，精轧辊径设定为50mm以上，优选为80mm以上，进一步优选为100mm以上。另一方面，若精轧辊径变得超过500mm，则氮化物变得过于微细，固溶N量、固溶B量也变多，因此切削性和磁特性降低，因此设定为500mm以下，在400mm以下优选，在300mm以下进一步优选。
4-3.棒状钢材的热处理温度
热轧后的棒状钢材优选进行热处理。棒状钢材的热处理温度会使氮化物的平均粒径和钢中的固溶量分率发生变化。因此，棒状钢材的热处理温度对软磁特性、高速冷锻性、切削性造成影响。若将棒状钢材的热处理温度设定为超过1300℃，则氮化物变得容易溶解，固溶N量、固溶B量增加。其结果是，软磁特性、高速冷锻性降低。此外，由于氮化物的平均粒径变得过小，因此切削性降低。因此，热处理温度设定为1300℃以下，优选为1200℃以下，进一步优选为1100℃以下。另一方面，若棒状钢材的热处理温度变得低于500℃，则固溶N量变得过少，因此切削性降低。此外，由于因未固溶氮化物的存在而氮化物的平均粒径变大，因此高速冷锻性降低。因此，热处理温度设定为500℃以上。热处理温度在600℃以上优选，在700℃下进一步优选。
5.不锈钢棒状钢材的品质
本发明的不锈钢棒状钢材以压缩率70％计无开裂应变速度成为0.1/s以上，能够实现优异的高速冷锻性。
本发明的不锈钢棒状钢材利用钻孔加工的孔深(工具寿命)成为50mm以上，能够实现优异的切削性。
本发明的不锈钢棒状钢材的矫顽力成为5.0A/m以下，能够实现优异的软磁特性。
6.电磁部件
使用了本发明的不锈钢棒状钢材的电磁部件例如为喷射器或电磁阀等的芯、连接器等，由于作为原材料的棒状钢材具有优异的软磁特性，因此能够发挥“磁吸引力的提高”和“部件的细径化”、“响应性的提高”等这样的效果。此外，由于作为原材料的棒状钢材具有优异的高速冷锻性和切削性，因此能够以高生产、低成本来制造该部件，还能够实现利用冷锻的同时复合成形化。
以下，通过实施例对本发明更具体地进行说明，但本发明是例示，并不限定于这些实施例。
实施例1
将具有表1、2中记载的化学组成的钢进行熔炼。在钢的熔炼时，假定不锈钢的廉价的熔炼工艺即AOD熔炼，利用100kg的真空熔化炉进行熔化，铸造成直径为180mm的铸坯。之后，通过下述的制造条件，制成直径为20.0mm的不锈钢棒线。
将条件记载于下。具体而言，将所铸造的铸坯进行加热，在倾斜轧制、粗轧、中间轧制之后，以表6的No.123的条件的精轧温度1180℃、精轧辊径480mm进行精轧，之后在表6的No.123的条件的温度1290℃下实施热处理，制作直径为20.0mm的棒线(棒状钢材)。
表1
Figure BDA0004234821340000141
表2
Figure BDA0004234821340000151
对于所得到的棒线(棒状钢材)，评价氮化物的平均粒径及钢中的固溶N量、固溶B量、高速冷锻性、软磁特性、切削性。以下，在表3、表4及表5中汇总示出结果。表3、表4为与本发明1对应的本发明例及比较例，表中记载钢中的固溶N量。表5为与本发明2对应的本发明例及比较例，表中记载钢中的固溶B量的实际成绩。需要说明的是，这些测定按照以下的步骤来进行测定。
表3
Figure BDA0004234821340000161
表4
Figure BDA0004234821340000171
表5
Figure BDA0004234821340000181
关于氮化物的平均粒径，在棒状钢材的L截面(包含棒状钢材的中心线的截面)中，在表层部、中心部、及存在于表层部与中心部之间的1/4深度位置部中，以400倍的视野进行1个视野以上测定。然后，使用FE-SEM/ESD来鉴定观察视野中的氮化物，算出该视野的氮化物的当量圆直径的平均值。如果氮化物的平均粒径为0.01～5μm则设定为“A”，如果为5～7μm则设定为“B”，如果为7～10μm则设定为“C”，如果超过10μm则设定为“D”。在使用本发明的棒钢钢材的情况下，为“A”及“B”、“C”，氮化物的平均粒径优异。需要说明的是，氮化物中包含碳氮化物。
关于钢中的固溶N量，对棒状钢材进行电解抽出残渣，抽出氮化物，测定氮化物的N量(Npre)，由与钢中总N量(N0)的差值来测定钢中的固溶N量(＝N0－Npre)。如果钢中的固溶N量为0.00001～0.01质量％则设定为“A”，如果为0.01～0.015质量％则设定为“B”，如果为0.015～0.020质量％则设定为“C”，如果超过0.020质量％则设定为“D”。在使用本发明的棒钢钢材的情况下，如表3中所示的那样，为“A”及“B”、“C”，钢中的固溶N量优异。
关于钢中的固溶B量，对棒状钢材进行电解抽出残渣，抽出氮化物，测定氮化物的B量(Bpre)，由与钢中总B量(B0)的差值来测定钢中的固溶B量(＝B0－Bpre)。如果钢中的固溶B量为0.01质量％以下则设定为“B”，如果为0.01～0.015质量％则设定为“C”，如果超过0.015质量％则设定为“D”。在使用本发明的棒钢钢材的情况下，如表5中所示的那样，为“B”及“C”，钢中的固溶B量优异。
高速冷锻性通过压缩试验由端面的开裂有无来判定。制作φ10×15mm的试验片，在常温下以压缩率70％的条件使应变速度发生变化，使试验片压缩，观察试验后的试验片侧面，判定开裂的有无，评价高速冷锻性。如果以压缩率70％计无开裂应变速度为10/s以上则设定为“A”，如果为1/s以上则设定为“B”，如果为0.1/s以上则设定为“C”，如果低于0.1/s则设定为“D”。在使用本发明的棒钢钢材的情况下，为“A”及“B”、“C”，高速冷锻性优异。
软磁特性是测定矫顽力(A/m)。制作厚度3mm×外径10mm×内径8mm的环状试验片，实施950℃×2hr的热处理后测定矫顽力。如果矫顽力为2.0A/m以下则设定为“A”，如果为3.5A/m以下则设定为“B”，如果为5.0A/m以下则设定为“C”，如果超过5.0A/m则设定为“D”。在使用本发明的棒钢钢材的情况下，为“A”及“B”、“C”，软磁特性优异。
切削性通过工具寿命来评价。制作φ15×30mm的试验片，向长度方向进行钻孔加工(干式、钻孔径：φ4mm、切削速度：25m/min、进给：0.1mm/rev、工具：SKH9)，测定变得无法切削的孔深，评价切削性。如果孔深(工具寿命)为130mm以上则设定为“A”，如果为100mm以上则设定为“B”，如果为50mm以上则设定为“C”，如果低于50mm则设定为“D”。在使用本发明的棒钢钢材的情况下，为“A”及“B”、“C”，切削性优异。
实施例2
接着，使用表1中所示的钢种P，通过表6、表7中记载的条件来制作直径15mm的棒状钢材。需要说明的是，精轧入侧温度、精轧辊径、热处理温度以外的历程设定为与上述实施例1同样。对于所制作的棒线(棒状钢材)，通过上述的方法来测定氮化物的平均粒径及钢中的固溶N量、固溶B量、高速冷锻性、软磁特性、切削性。以下，将结果汇总示于表6、表7中。表6为与本发明1对应的本发明例及比较例，表中记载钢中的固溶N量。表7为与本发明2对应的本发明例及比较例，表中记载钢中的固溶B量的实际成绩。
表6
Figure BDA0004234821340000211
表7
Figure BDA0004234821340000221
产业上的可利用性
根据本发明，能够得到软磁特性优异的棒状钢材，在产业上极为有用。

Claims (7)

1.一种不锈钢棒状钢材，其化学组成以质量％计含有：
C：0.001～0.030％、
Si：0.01～4.00％、
Mn：0.01～2.00％、
Ni：0.01～4.00％、
Cr：8.0～35.0％、
Mo：0.01～5.00％、
Cu：0.01～2.00％、
N：0.001～0.030％、
Al：7.000％以下、
Ti：0～2.00％、
Nb：0～2.00％、
B：0～0.1000％、
且含有选自Ti：0.001％以上、Nb：0.001％以上、B：0.0001％以上中的一种以上、
Sn：0～2.50％、
V：0～2.0％、
W：0～3.00％、
Ga：0～0.05％、
Co：0～2.50％、
Sb：0～2.50％、
Ta：0～2.50％、
Ca：0～0.05％、
Mg：0～0.012％、
Zr：0～0.012％、
REM：0～0.05％、
Pb：0～0.30％、
Se：0～0.80％、
Te：0～0.30％、
Bi：0～0.50％、
S：0～0.50％、
P：0～0.30％，
剩余部分：Fe及杂质，
氮化物的平均粒径为10μm以下，钢中的固溶N量为0.020质量％以下。
2.一种不锈钢棒状钢材，其化学组成以质量％计含有：
C：0.001～0.030％、
Si：0.01～4.00％、
Mn：0.01～2.00％、
Ni：0.01～4.00％、
Cr：8.0～35.0％、
Mo：0.01～5.00％、
Cu：0.01～2.00％、
N：0.001～0.030％、
Al：7.000％以下、
Ti：0～2.00％、
Nb：0～2.00％、
B：0～0.1000％，
且含有选自Ti：0.001％以上、Nb：0.001％以上、B：0.0001％以上中的一种以上、
Sn：0～2.50％、
V：0～2.0％、
W：0～3.00％、
Ga：0～0.05％、
Co：0～2.50％、
Sb：0～2.50％、
Ta：0～2.50％、
Ca：0～0.05％、
Mg：0～0.012％、
Zr：0～0.012％、
REM：0～0.05％、
Pb：0～0.30％、
Se：0～0.80％、
Te：0～0.30％、
Bi：0～0.50％、
S：0～0.50％、
P：0～0.30％，
剩余部分：Fe及杂质，
氮化物的平均粒径为10μm以下，钢中的固溶B量为0.015质量％以下。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的不锈钢棒状钢材，其中，所述化学组成以质量％计进一步含有选自下述第1组～第3组中的1组以上，
第1组：
选自Sn：0.0001～2.5％、
V：0.001～2.0％
W：0.05～3.0％、
Ga：0.0004～0.05％、
Co：0.05～2.5％、
Sb：0.01～2.5％、及
Ta：0.01～2.5％中的一种以上，
第2组：
选自Ca：0.0002～0.05％、
Mg：0.0002～0.012％、
Zr：0.0002～0.012％、及
REM：0.0002～0.05％中的一种以上，
第3组：
选自Pb：0.0001～0.30％、
Se：0.0001～0.80％、
Te：0.0001～0.30％、
Bi：0.0001～0.50％、
S：0.0001～0.50％、
P：0.0001～0.30％中的一种以上。
4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的不锈钢棒状钢材，其中，以压缩率70％计无开裂应变速度为0.1/s以上。
5.根据权利要求1～权利要求4中任一项所述的不锈钢棒状钢材，其中，利用钻孔加工的孔深(工具寿命)为50mm以上。
6.根据权利要求1～权利要求5中任一项所述的不锈钢棒状钢材，其矫顽力为5.0A/m以下。
7.一种电磁部件，其使用了权利要求1～权利要求6中任一项所述的不锈钢棒状钢材。
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