CN1282754C - 亚稳定奥氏体系不锈钢 - Google Patents
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Abstract
本发明以提供能够以高的水平同时具有强度等机械特性和疲劳特性的不锈钢为目的。在板厚方向，关于距离表层10μm的部分或距离表层为板厚的20%的部分中的小范围的第1部分的马氏体量的平均值不到65%，并且从材料整体除掉了上述第1部分的第2部分的马氏体量的平均值为70%以上，而且材料整体的马氏体量的平均值为60-75%。
Description
技术领域
本发明涉及用于各种电子机器部件的亚稳定奥氏体系不锈钢，特别涉及以高的水平同时具有强度等机械特性和疲劳特性的不锈钢的开发技术。
背景技术
近年，在便携电话和个人计算机等电子机器方面，推进高密度的安装化，为此，关于这些电子机器所使用的电子部件，谋求着轻薄·短小化。又，在电子部件的使用环境中，不仅循环负载于金属构件的应力增大，而且存在其负荷次数也增大的倾向。这些结果，要求提高电子部件的疲劳特性，具体地，要求开发可适应上述轻薄·短小化的具有强度等机械特性和疲劳特性的金属构件。
关于使这样的金属材料高强度化、而且提高疲劳特性的技术，公开了各种的技术，例如公开了增大材料的轧制加工度等，提高材料的拉伸强度的方法(例如参照非专利文献1)。但是，当材料强度达到一定值时，强度增大与疲劳特性提高未必一致，因此实际上有必要开发强度等机械特性和疲劳特性的平衡良好的材料。
[非专利文献1]
舟久保▲照康、西岛敏译“金属的疲劳”，丸善株式会社，1973年5月10日，p.216-219
在需要这样的机械特性和疲劳特性的用途中，一般使用SUS304或SUS301等加工硬化型亚稳定奥氏体系不锈钢。这些不锈钢在固溶处理后呈现奥氏体相，经其后的冷轧生成加工诱发马氏体相，在用于电子机器部件时可得到相当高的机械特性和疲劳特性。
可是，上述的加工硬化型亚稳定奥氏体系不锈钢，在经上述的固溶处理和冷轧等进行处理的情况下，当马氏体相的生成量变多时，虽然能够谋求高强度化，但是有疲劳强度提高的钝化情况或相反地疲劳特性降低的情况。为此，对于这些不锈钢，存在不能够以高的水平同时具有强度等机械特性和疲劳特性这一问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是，对于过去用于需要机械特性和疲劳特性的用途的加工硬化型亚稳定奥氏体系不锈钢，以高的水平同时具有机械特性和疲劳特性。
本发明人关于加工硬化型亚稳定奥氏体系不锈钢，就以高的水平同时具有上述机械特性和疲劳特性的条件反复锐意研究的结果，得到这样的见解：着眼于材料的马氏体量，通过谋求材料表层的厚度方向的马氏体量的分布的合适化、以及材料整体的平均马氏体量的合适化，从而同时地以高的水平满足高强度和高疲劳特性。
即，本发明的亚稳定奥氏体系不锈钢，其特征在于，在板厚方向，关于离表层10μm的部分或离表层为板厚的20％的部分之中小范围的第1部分的马氏体量的平均值不到65％，并且从材料整体除掉了上述第1部分的第2部分的马氏体量的平均值为70％以上，而且材料整体的马氏体量的平均值为60-75％。
在本发明中，首先，使从材料整体除掉了上述第1部分的第2部分的马氏体量的平均值为70％以上。这样，提高材料内部的马氏体量，谋求高强度化，据此也能够谋求疲劳特性提高。
另外，在本发明中，在板厚方向，关于离表层10μm的部分或离表层为板厚的20％的部分之内的小范围的第1部分的马氏体量的平均值不到65％，这样，通过降低材料表层部的马氏体量，残余奥氏体量变多。据此，在作为疲劳破坏的初期阶段而发生的材料表层的龟裂的尖端部容易发生加工诱发马氏体相，该马氏体相难以引起龟裂的扩展，据此能够提高疲劳特性。
进一步地，在本发明中，使材料整体的马氏体量的平均值为60-75％。这样，通过谋求材料整体的马氏体量的合适化，作为材料整体在实现充分的强度的同时，能够将材料表层的马氏体量调整到上述的值。
这样的亚稳定奥氏体系不锈钢，希望用于接插件(コネクタ)或开关等触点部件，进而用于金属圆顶(ド一ム)型开关。这样，本发明的亚稳定奥氏体系不锈钢，通过用于近年轻薄·短小化的电子机器部件，能够充分发挥其优良的强度等机械特性和疲劳特性，在电子部件的使用环境时，即使循环负载于金属构件的应力大、且其负荷次数多的情况下，也能够发挥作为电子机器部件能十分耐用的不锈钢的特性。
发明的具体实施方式
以下参照附图说明本发明实施方案。
首先，说明关于材料各部分和整体的马氏体量的限定理由。
亚稳定奥氏体系不锈钢，在对材料负载循环应力的场合，就作为疲劳破坏的初期阶段而发生的材料表层的龟裂而言，在其尖端部分应力集中，发生加工诱发马氏体相，硬化，因此难以发生龟裂扩展。关于板厚方向距离表层的厚度，就10μm、或板厚的20％的部分中小的一方而言，该部分的马氏体量的平均值不到65％是因为，当该值达到65％以上时，由于预先存在的马氏体相的作用，在发生龟裂的部分难以新发生马氏体相，妨碍材料表层的龟裂扩展变得困难的缘故。即，在使上述马氏体量的平均值为65％以上的场合，不能够提高疲劳特性。
其次，关于板厚方向距离表层的厚度，就10μm、或板厚的20％的部分中小的一方而言，关于除去了该部分的剩余部分、和材料整体的马氏体量，从确保充分的强度、和可将材料表层的马氏体量调整成为上述的值的观点考虑，分别定为70％以上、和60-75％。
实施例
以下通过实施例具体说明本发明。
用于实施例的亚稳定奥氏体系不锈钢为SUS301。其成分组成示于表1。锻造在基于JIS规定的成分范围下通过熔融铸造得到的SUS301锭后，热轧到板厚3mm，固溶处理后，分别反复进行2次冷轧和再结晶退火，再经终轧，加工到板厚0.1mm。
表1
| C | N | Si | Mn | Ni | Cu | Cr | Mo | Fe |
| 0.11 | 0.059 | 0.6 | 0.8 | 6.3 | 0.16 | 16.6 | 0.1 | 余量 |
再者，材料整体的马氏体量的平均值通过改变终轧的加工度来调整。另外，材料表层和除了表层以外的部分的马氏体量的平均值，通过在终轧时加于材料的张力(压力；tension)、工作辊直径来调整。例如，当较高地设定张力时，与材料的板厚方向中心部比，材料表层的轧制变形量少，因此能够减少材料表层的马氏体量。另一方面，当较低地设定张力时，与材料的板厚方向中心部比，材料表层的轧制变形量多，因此材料表层的马氏体量增大。这样，通过张力等可调整马氏体量。那些条件示于表2。
表2
| 试样 | 终轧的加工度(％) | 张力(MPa) | 工作辊直径(mm) | |
| 进入一侧 | 出来一侧 | |||
| 实施例1 | 38 | 28 | 40 | 50 |
| 实施例2 | 42 | 28 | 40 | 50 |
| 实施例3 | 47 | 25 | 30 | 50 |
| 比较例1 | 42 | 20 | 25 | 50 |
| 比较例2 | 10 | 28 | 40 | 50 |
| 比较例3 | 60 | 25 | 30 | 50 |
如以上那样，调整材料整体和各部分的马氏体量，得到具有表3所示的平均马氏体量的实施例1-3和比较例1-3的各不锈钢带。再者，关于加工后的材料，实施例了拉伸试验和疲劳试验。
表3
| 试样 | 平均马氏体量 | 拉伸强度(MPa) | 屈服应力(MPa) | 延伸率(％) | 直到断裂的循环次数(次) | ||
| 整体 | 到表层10μm | 表层以外 | |||||
| 实施例1 | 66.7 | 50.1 | 70.9 | 1645 | 1208 | 7.0 | 2.3×107 |
| 实施例2 | 70.1 | 55.9 | 73.7 | 1701 | 1305 | 4.9 | 5.9×106 |
| 实施例3 | 72.3 | 61.3 | 75.1 | 1772 | 1353 | 4.9 | 7.1×106 |
| 比较例1 | 70.8 | 72.8 | 70.3 | 1787 | 1280 | 4.2 | 2.7×105 |
| 比较例2 | 10.9 | 18.8 | 8.9 | 1058 | 902 | 19.3 | 8.1×104 |
| 比较例3 | 98.5 | 99.1 | 98.4 | 1982 | 1873 | 0.8 | 1.7×105 |
以下详细叙述表3所示的马氏体量和各种机械特性(拉伸强度、屈服应力和延伸率)的评价。
(1)马氏体量
奥氏体相为非磁性，与此相对，马氏体相为顺磁性，马氏体量通过利用这种情况，采用磁感应铁素体含量计(铁素体仪)测定材料的磁性的强度，据此由马氏体相的相变量、具体讲由体积率求出。又，关于板厚方向，通过在轧制完成材料的状态直接测定马氏体量和在利用化学研磨除去材料表层10μm后测定马氏体量，算出材料表层的马氏体量。
(2)机械特性(拉伸强度、屈服应力和延伸率)
剪裁依据JIS Z 2201中规定的13B号的板状试验片，实施依据JISZ 2241标准的拉伸试验。实施例1-3，与材料的强度一起，材料整体的马氏体量增加，改变终轧加工度制作了试样。又，实施例2和比较例1，强度和材料整体的马氏体量基本相同，但材料表层的马氏体量后者多，比起实施例2，降低比较例1一方的张力，制作了试样。
(3)疲劳特性
疲劳特性依据JIS Z 2273标准，使用采用了滑轮的超薄板寿命试验机，按最大负载应力1150MPa测定了直到断裂的循环耐久次数。
根据表3，实施例1，表层、表层以外、以及整体的马氏体量在本发明范围内，因此，机械特性(拉伸强度、屈服应力和延伸率)和疲劳特性良好。又，比较例2，材料表层马氏体量少，但疲劳特性劣化。这是因为，比较例2的材料整体、或表层以外的马氏体量少，因此，拉伸强度变低的缘故。再有，实施例3和比较例1，材料整体的马氏体量、拉伸强度、屈服应力和延伸率各值大致相同，但比较例1一方的疲劳特性劣化。这是因为，比较例1的材料表层的马氏体量变多的缘故。再者，比较例3由于材料表层和整体的马氏体量高，因此可看到疲劳特性劣化。
发明效果
如以上说明的那样，根据本发明，关于加工硬化型亚稳定奥氏体系不锈钢，着眼于材料的马氏体量，通过谋求材料表层的厚度方向的马氏体量的分布比率的合适化、以及材料整体的平均马氏体量的合适化，从而能够以高的水平同时具有强度等机械特性和疲劳特性。所以，本发明在可提供适合作为各种电子机器部件材料的亚稳定奥氏体系不锈钢方面是有希望的。
Claims (3)
1.一种亚稳定奥氏体系不锈钢，其特征在于，在板厚方向，关于离表层10μm的部分或离表层为板厚的20％的部分中小范围的第1部分的马氏体量的平均值不到65％，并且从材料整体除掉了上述第1部分的第2部分的马氏体量的平均值为70％以上，而且材料整体的马氏体量的平均值为60-75％。
2.根据权利要求1所记载的亚稳定奥氏体系不锈钢，其特征在于，用于接插件或开关。
3.根据权利要求2所记载的亚稳定奥氏体系不锈钢，其特征在于，用于金属圆顶型开关。
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