JP2005154792A - 導電性とばね特性を改善した通電部品用マルテンサイト含有高Ｃｒ鋼板およびその製造法 - Google Patents
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Abstract
【課題】導電性とばね特性を同時に改善した通電部品用高Ｃr鋼板を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含み、好ましくはＣ＋Ｎ：０.１％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｓi：２.０％以下，Ｔi：０（無添加）〜０.５％，Ｎb：０（無添加）〜０.５％、残部がＦeおよび不可避的不純物からなる化学組成を有し、鋼板のマトリクスが「フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相」の複相組織またはマルテンサイト単相組織であり、粒径３００ｎｍ以下好ましくは粒径１〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散した組織状態を有する導電性とばね特性を改善した通電部品用高Ｃr鋼板。
【選択図】図１
【解決手段】質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含み、好ましくはＣ＋Ｎ：０.１％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｓi：２.０％以下，Ｔi：０（無添加）〜０.５％，Ｎb：０（無添加）〜０.５％、残部がＦeおよび不可避的不純物からなる化学組成を有し、鋼板のマトリクスが「フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相」の複相組織またはマルテンサイト単相組織であり、粒径３００ｎｍ以下好ましくは粒径１〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散した組織状態を有する導電性とばね特性を改善した通電部品用高Ｃr鋼板。
【選択図】図１
Description
本発明は、電気接点材料などの通電部品に使用する高Ｃr鋼板であって、特に導電性とばね特性を同時に改善したマルテンサイト含有鋼板、およびその製造法に関する。
従来、電気接点材料には電気伝導性（導電性）の観点から主として銅合金が使用されている。しかし、電気接点には耐食性やばね特性が良好であることも望まれ、そのような高性能な銅合金を選択するには必然的に材料コストが高くなる。
耐食性が良好で比較的安価な材料としてフェライト系ステンレス鋼等の高Ｃr鋼がある。強度面でも銅合金よりコストメリットが大きい。しかし、鉄合金である以上、導電性の面では銅合金に及ばない。このため、高Ｃr鋼を用いて銅合金部品と代替可能な導電性を確保するには、部品の断面積を大きくすることで対処せざるを得ない。これは部品や装置の小型・軽量化のニーズに逆行することになり、高Ｃr鋼を用いた通電部品の普及を阻む要因となっている。
電気接点材料としては接触相手との間に生じる「接触抵抗」を小さくすることもトータルの導電性を向上させるうえで有効である。そのような観点から、下記特許文献１には接触抵抗を低減したステンレス鋼板が開示されている。これは、Ｃuを1.0％以上含有するステンレス鋼板にＣuリッチ相を析出させた後、「光輝焼鈍」または「大気焼鈍＋電解酸洗」を行って不動態皮膜または最表層にＣuを濃化させるものである。
一方、抗菌性を付与する目的でステンレス鋼にＣuを添加し、Ｃuリッチ相を析出させたものが下記特許文献２〜４に記載されている。しかし、導電性を改善する手段やばね特性を向上させる手段については教示がない。
特許文献１の技術によれば、ステンレス鋼部品の接触抵抗を低減する効果は大きい。しかし、基材自体の導電性はあまり大きく変化しない。このため、銅合金部品の代替材として使用するには依然として部品の断面積を大きくする必要があり、小型・軽量化という面での優位性は薄い。一方、電気接点部品においては「ばね特性」が良好であることも重要であるが、導電性とばね特性の両方を高めた材料を使用するには高価な「ばね用銅合金」を選択せざるを得ない。
本発明は、比較的安価なＣr系ステンレス鋼をベースとした高Ｃr鋼において、基材自体の導電性を大幅に向上させるとともに、ばね特性をも向上させ、電気接点をはじめとする種々の通電部品に適用できる高性能な鋼材を提供することを目的とする。
発明者らは耐食性の良好な高Ｃr鋼材の導電性を向上させるために種々検討を重ねてきた。その結果、Ｃuを含有するものにおいて、Ｃuを主体とする析出物の粒径をある特定範囲にコントロールしてマトリクス中に分散させたとき、「導電性」が顕著に向上することを見出した。
一方、微細なＣu系析出物を分散させれば析出強化現象により「ばね特性」も同時に改善できるのではないかと期待された。しかしながら、「導電性」は向上しても、「ばね特性」の安定的な改善を図ることはできなかった。そこで発明者らは更に詳細な研究を進めた。その結果、鋼板の金属組織を５０体積％以上のマルテンサイト相を含む「フェライト相＋マルテンサイト相」の複相組織またはマルテンサイト単相組織とし、そのマルテンサイト相中に微細なＣuリッチ相を分散させたとき、「導電性」と「ばね特性」を同時に改善し得ることを見出した。本発明はこのような知見に基づいて完成したものである。
上記目的は、質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含む化学組成を有し、鋼板のマトリクスが「フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相」の複相組織またはマルテンサイト単相組織であり、粒径３００ｎｍ以下のＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散した組織状態を有し、電気抵抗率が６０μΩ・ｃｍ以下、ばね限界値が５００Ｎ／ｍｍ2以上である導電性とばね特性を改善した通電部品用高Ｃr鋼板によって達成される。
「Ｃuリッチ相」は、Ｃuを８０原子％以上含む第２相であり、いわゆるε−Ｃu相と呼ばれるものが代表例として挙げられる。「粒径」は、粒子の最大径を意味する。例えば棒状の析出物の場合は長さが粒径となる。「ばね限界値」は、幅１０ｍｍ，長さ２００ｍｍの短冊状試験片を用いてＪＩＳ Ｈ ３１３０に準じた試験を行い、永久たわみ量が０.１ｍｍとなるときの応力値である。
「Ｃuリッチ相」は、Ｃuを８０原子％以上含む第２相であり、いわゆるε−Ｃu相と呼ばれるものが代表例として挙げられる。「粒径」は、粒子の最大径を意味する。例えば棒状の析出物の場合は長さが粒径となる。「ばね限界値」は、幅１０ｍｍ，長さ２００ｍｍの短冊状試験片を用いてＪＩＳ Ｈ ３１３０に準じた試験を行い、永久たわみ量が０.１ｍｍとなるときの応力値である。
また、質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含む化学組成を有し、鋼板のマトリクスが「フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相」の複相組織またはマルテンサイト単相組織であり、粒径１〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散した組織状態を有する導電性とばね特性を改善した通電部品用高Ｃr鋼板を提供する。
この場合、質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含み、Ｃ＋Ｎ：０.１％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｓi：２.０％以下，Ｔi：０（無添加）〜０.５％，Ｎb：０（無添加）〜０.５％、残部がＦeおよび不可避的不純物からなる化学組成を有するものが採用でき、特にＴi：０.５％以下およびＮb：０.５％以下のうち１種または２種を含み、下記（１）式を満たすものが採用できる。
７(Ｃ＋Ｎ)≦Ｔi＋Ｎb≦７(Ｃ＋Ｎ)＋０.３ ……（１）
この場合、質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含み、Ｃ＋Ｎ：０.１％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｓi：２.０％以下，Ｔi：０（無添加）〜０.５％，Ｎb：０（無添加）〜０.５％、残部がＦeおよび不可避的不純物からなる化学組成を有するものが採用でき、特にＴi：０.５％以下およびＮb：０.５％以下のうち１種または２種を含み、下記（１）式を満たすものが採用できる。
７(Ｃ＋Ｎ)≦Ｔi＋Ｎb≦７(Ｃ＋Ｎ)＋０.３ ……（１）
ここで、「鋼板のマトリクスが『フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相』の複相組織である」とは、鋼板の金属組織において、Ｃuリッチ相以外の部分（素地）が実質的に「フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相」の複相組織からなることを意味する。ただし、上記「５０体積％以上」はＣuリッチ相を含んだ金属組織における体積％をいう。「実質的に」とは、概ね３体積％以下の範囲でその他の相（例えば析出物や介在物）の混在が許容されることを意味する。
同様に「鋼板のマトリクスがマルテンサイト単相組織である」とは、鋼板の金属組織において、Ｃuリッチ相以外の部分（素地）が実質的にマルテンサイト相からなることを意味する。「実質的に」は上記と同様の意味である。
同様に「鋼板のマトリクスがマルテンサイト単相組織である」とは、鋼板の金属組織において、Ｃuリッチ相以外の部分（素地）が実質的にマルテンサイト相からなることを意味する。「実質的に」は上記と同様の意味である。
また上記において「粒径１〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散した」とは、それらの相中に観察されるＣuリッチ相析出粒子の粒径の平均値が１〜２０ｎｍの範囲にあることを意味する。ただし、粒径が３００ｎｍを超えるＣuリッチ相が混在する場合は、それらを除いたＣuリッチ相析出粒子の粒径の平均値が１〜２０ｎｍの範囲にあることを意味する。（１）式の元素記号の箇所には質量％で表された当該元素の含有量が代入される。
また本発明では、粒径１〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が分散した上記の組織状態を有するものにおいて、電気抵抗率が６０μΩ・ｃｍ以下のもの、あるいは更にばね限界値が５００Ｎ／ｍｍ2以上であるものを提供する。
特に優れた性能を呈するものとして、粒径５〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散した組織状態を有し、電気抵抗率が６０μΩ・ｃｍ以下、且つばね限界値が６００Ｎ／ｍｍ2以上である鋼板を提供する。
ここで、「粒径５〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散し」とは、それらの相中に観察されるＣuリッチ相析出粒子の粒径の平均値が５〜２０ｎｍの範囲にあることを意味する。ただし、粒径が３００ｎｍを超えるＣuリッチ相が混在する場合は、それらを除いたＣuリッチ相析出粒子の粒径の平均値が５〜２０ｎｍの範囲にあることを意味する。
特に優れた性能を呈するものとして、粒径５〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散した組織状態を有し、電気抵抗率が６０μΩ・ｃｍ以下、且つばね限界値が６００Ｎ／ｍｍ2以上である鋼板を提供する。
ここで、「粒径５〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散し」とは、それらの相中に観察されるＣuリッチ相析出粒子の粒径の平均値が５〜２０ｎｍの範囲にあることを意味する。ただし、粒径が３００ｎｍを超えるＣuリッチ相が混在する場合は、それらを除いたＣuリッチ相析出粒子の粒径の平均値が５〜２０ｎｍの範囲にあることを意味する。
また本発明では、粒径１〜２０ｎｍあるいは５〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が分散した上記組織状態を有するものにおいて、特に、少なくともマルテンサイト相中おいて、転位がＣuリッチ相析出粒子にピン止めされている組織状態を有するものを提供する。
さらに本発明では、鋼板のマトリクスが「フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相」の複相組織またはマルテンサイト単相組織となるように組織調整された鋼板に対して、下記（２）式で定義されるＡ値が１３.０〜２０.０、好ましくは１５.０〜２０.０となる条件で時効処理を施すことを特徴とする導電性とばね特性を改善した通電部品用高Ｃr鋼板の製造法を提供する。
Ａ＝Ｔ(２０＋logｔ)×１０-3 ……（２）
ただし、Ｔは絶対温度で表した時効温度（Ｋ）、ｔは時効時間（ｈr）である。
Ａ＝Ｔ(２０＋logｔ)×１０-3 ……（２）
ただし、Ｔは絶対温度で表した時効温度（Ｋ）、ｔは時効時間（ｈr）である。
本発明によれば、高Ｃr鋼板において基材の「導電性」と「ばね特性」を同時に向上させることが可能になった。本発明の鋼板を通電部品に用いると、「導電性」の向上によって、従来の鋼素材では実現が困難であった通電部品の小型・軽量化のニーズに応えることができる。「ばね特性」の向上によって、特に電気接点等の用途においては部品性能の向上に寄与できる。また、この材料はＣr系ステンレス鋼をベースとした組成を有するため、耐食性にも優れる。したがって本発明は、通電部品として用いられている高耐食性銅合金やばね用銅合金の代替が可能な安価な鋼材を提供するものであり、そのコストメリットは大きい。
本発明ではＣr：９.０〜２０.０質量％，Ｃu：１.０〜１５.０質量％を含有する高Ｃr鋼を対象とする。特にＣr系ステンレス鋼の組成を基本としてＣuを含有させたものが好適である。
Ｃrは鋼の耐食性を改善するために必須の元素である。ただし、過剰の添加は導電性を低下させ、製造性を劣化させるので２０質量％以下に制限される。
Ｃrは鋼の耐食性を改善するために必須の元素である。ただし、過剰の添加は導電性を低下させ、製造性を劣化させるので２０質量％以下に制限される。
Ｃuは鋼材の「導電性向上」および「ばね特性向上」のために添加する。１.０質量％未満では後述の時効析出による導電性およびばね特性の向上効果が十分に発揮されない。一方、Ｃu含有量が増すと熱間加工性および耐食性が低下してくる。種々検討の結果、Ｃu含有量が１５.０質量％以下であれば工業的に鋼板の製造は可能であり、耐食性劣化も一般的な電気接点材料としてはさほど問題にならないことがわかった。ただし、熱延鋼板の歩留り低下等を考慮すると、８.０質量％以下の範囲でＣuを含有させることが望ましい。
Ｃuを含有する高Ｃr鋼においてＣuリッチ相をマトリクス中に分散させた材料は既に存在する（特許文献１〜４）。しかしながら、析出物の量ではなく、粒径に着目し、Ｃuリッチ相を粒径が３００ｎｍ以下あるいは１〜２０ｎｍの範囲になるようにコントロールして分散させた通電部品用鋼材は知られていない。ここで、個々の粒子の粒径は最大径によって表される。最近の透過型電子顕微鏡観察手段を用いると粒径１ｎｍ程度の極めて微細な析出物の存在を確かめることができる。個々の微細粒子の粒径を定量的に表示することは難しいが、平均粒径が１〜２０ｎｍあるいは５〜２０ｎｍの範囲にあるかどうかを判別することは十分可能である。
発明者らの研究の結果、粒径１〜５００ｎｍのＣuリッチ相を高Ｃr鋼板の組織中に分散させたとき、導電性の向上効果が認められた。特にその析出物の粒径を５〜２０ｎｍにコントロールしたとき、導電性は顕著に向上することが判った。更に、未固溶のＣuリッチ相（例えば粒径２０００ｎｍ以上）が微細粒径のＣuリッチ相（例えば粒径１〜２０ｎｍ）と共存する場合には、導電性向上効果は一層大きくなる傾向が見られた。これらの現象が生じる理由は現時点で明らかではない。
ところが、「ばね特性」の向上をも意図した場合、Ｃuリッチ相の粒径を導電性が向上する上記範囲にコントロールするだけでは不十分であることが明らかになった。詳細な検討の結果、まずＣuリッチ相の粒径は３００ｎｍ以下にコントロールしなければ「ばね特性」の向上は難しいことがわかった。そして、マルテンサイト相が少なくとも５０体積％以上を占めるマトリクス中にＣuリッチ相の析出粒子を分散させたとき、「導電性」の向上効果を有しながら「ばね特性」をも向上させることが可能になることを突き止めた。このような組織状態によって、電気抵抗率が６０μΩ・ｃｍ以下、且つばね限界値５００Ｎ／ｍｍ2以上の特性が実現される。
この組織状態をＣuリッチ相の析出形態などによって明確に特定することは必ずしも容易ではない。しかし、例えば１〜２０ｎｍの微細なＣuリッチ相を析出・分散させることにより「導電性」と「ばね特性」を顕著に向上させた試料について、子細な電子顕微鏡観察を行ったところ、マルテンサイト相中において、転位がＣuリッチ相の析出粒子にピン止めされた特徴的な形態を呈していることがわかった。その観察例を図１に示す。
図１の透過型電子顕微鏡写真は、後述表３の発明例Ｎo.２５の試料においてマルテンサイト相の部分を観察した例である。Ｃuリッチ相の析出粒子（白く見える粒子，場所によっては黒く見える）が、転位（黒く見える線状部分，場所によっては白く見える）に沿って存在している箇所を確認することができる。これは、マルテンサイト変態に伴う格子歪みによって導入された可動転位がＣuリッチ相析出粒子によって固着されている状態であると考えられ、この組織状態がばね特性の向上に寄与していると推察される。
Ｃuリッチ相の平均粒径が５〜２０ｎｍの範囲にあるとき、ばね特性の向上効果は最も大きい。この場合、電気抵抗率を６０μΩ・ｃｍ以下に維持しながら、ばね限界値を６００Ｎ／ｍｍ2以上のレベルに向上できる。
Ｃuリッチ相の粒径が２０ｎｍを超えて大きくなると析出物数が減少するため、ピン止めされた転位の数は著しく減少する。ただ、この場合でも、５０体積％以上のマルテンサイト相を生成させた後に時効処理を施したときには、ばね限界値は明らかに向上する。この組織状態を析出物や転位の様子によって特定することは難しいが、析出物が比較的小さく、数が多い場合は、析出物周囲の歪み場が大きくなり転位の動きが拘束されるのではないかと推測される。
このような「導電性」と「ばね特性」を同時に改善した高Ｃr鋼板は以下のようにして製造できる。
まず、Ｃr：９.０〜２０.０質量％，Ｃu：１.０〜１５.０質量％を含む鋼の熱延鋼板あるいは冷延鋼板を用意し、これを、少なくともＡc1点以上の温度に加熱した後、急冷（例えば水流に曝すなど）して、５０体積％以上のマルテンサイト相を含む組織を得る。残部は基本的にフェライト相であるが、マルテンサイト単相組織としてもよい。この種の鋼のＡc1点は概ね９００〜９５０℃の範囲にあるが、上記加熱温度は１０００℃を超える高温とすることが好ましい。１０００℃以下の場合、組成によってはマルテンサイト量を十分に確保することが難しくなる。１０２０〜１１００℃の範囲に加熱するのが特に好ましい。加熱時間は均熱３０秒〜２分が好ましい。
まず、Ｃr：９.０〜２０.０質量％，Ｃu：１.０〜１５.０質量％を含む鋼の熱延鋼板あるいは冷延鋼板を用意し、これを、少なくともＡc1点以上の温度に加熱した後、急冷（例えば水流に曝すなど）して、５０体積％以上のマルテンサイト相を含む組織を得る。残部は基本的にフェライト相であるが、マルテンサイト単相組織としてもよい。この種の鋼のＡc1点は概ね９００〜９５０℃の範囲にあるが、上記加熱温度は１０００℃を超える高温とすることが好ましい。１０００℃以下の場合、組成によってはマルテンサイト量を十分に確保することが難しくなる。１０２０〜１１００℃の範囲に加熱するのが特に好ましい。加熱時間は均熱３０秒〜２分が好ましい。
次いで、５０体積％以上のマルテンサイト相を含む状態で、時効処理に供する。この場合、下記（２）式で定義されるＡ値が１３.０〜２０.０となる条件で時効処理を行うと、Ｃuリッチ相の粒径を１〜２０ｎｍにコントロールすることができる。
Ａ＝Ｔ(２０＋logｔ)×１０-3 ……（２）
ここで、Ｔは絶対温度で表した時効温度（Ｋ）、ｔは時効時間（ｈr）である。
特に、Ａ値が１５.０〜２０.０となる条件で行うとＣuリッチ相の粒径を５〜２０ｎｍにコントロールすることができ、ばね特性の向上効果が非常に大きい。
Ａ＝Ｔ(２０＋logｔ)×１０-3 ……（２）
ここで、Ｔは絶対温度で表した時効温度（Ｋ）、ｔは時効時間（ｈr）である。
特に、Ａ値が１５.０〜２０.０となる条件で行うとＣuリッチ相の粒径を５〜２０ｎｍにコントロールすることができ、ばね特性の向上効果が非常に大きい。
時効処理の後、フッ酸−硝酸、硫酸−硝酸等の混酸で酸洗することにより、表面接触抵抗を改善することができる。
本発明の対象鋼としては、下記[1]の化学組成の鋼を採用することが好ましい。下記[2]の化学組成の鋼が一層好ましい。
[1] 質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含み、Ｃ＋Ｎ：０.１％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｓi：２.０％以下，Ｔi：０（無添加）〜０.５％，Ｎb：０（無添加）〜０.５％、残部がＦeおよび不可避的不純物からなる化学組成。
[2] 質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含み、Ｃ＋Ｎ：０.１％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｓi：２.０％以下であり、Ｔi：０.５％以下およびＮb：０.５％以下のうち１種または２種を含み、残部がＦeおよび不可避的不純物からなり、且つ下記（１）式を満たす化学組成。
７(Ｃ＋Ｎ)≦Ｔi＋Ｎb≦７(Ｃ＋Ｎ)＋０.３ ……（１）
この範囲でＴi，Ｎbを含有させたとき、製造性の改善効果が大きい。
[1] 質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含み、Ｃ＋Ｎ：０.１％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｓi：２.０％以下，Ｔi：０（無添加）〜０.５％，Ｎb：０（無添加）〜０.５％、残部がＦeおよび不可避的不純物からなる化学組成。
[2] 質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含み、Ｃ＋Ｎ：０.１％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｓi：２.０％以下であり、Ｔi：０.５％以下およびＮb：０.５％以下のうち１種または２種を含み、残部がＦeおよび不可避的不純物からなり、且つ下記（１）式を満たす化学組成。
７(Ｃ＋Ｎ)≦Ｔi＋Ｎb≦７(Ｃ＋Ｎ)＋０.３ ……（１）
この範囲でＴi，Ｎbを含有させたとき、製造性の改善効果が大きい。
[1]または[2]の各元素の他、Ｍo：３.０％以下，Ｎi：３.０％以下，Ａl：５.０％以下，Ｖ：２.０％以下，Ｗ：２.０％以下，Ｚr：１.０％以下，ＲＥＭ：０.１％以下の範囲でこれらの元素を必要に応じて１種または２種以上含有させてもよい。
表１に示す高Ｃr鋼を真空溶解炉で溶製し、熱間圧延にて板厚３ｍｍの熱延板（鋼帯）とし、１０５０℃で１０分加熱する熱処理を行い、冷間圧延を行って板厚１ｍｍの冷延鋼板とした。次いで１０５０℃で均熱１分加熱したのち水流に曝して冷却した。次に、表２，表３に示す条件で時効処理を施した。
時効処理後（時効処理を施さなかったものは冷間圧延後）の鋼板について、マルテンサイト量，電気抵抗率，Ｃuリッチ相の粒径，接触抵抗，ばね限界値を求めた。
電気抵抗率は、幅３ｍｍ×長さ１００ｍｍの試験片を用いて４端子法（ＪＩＳ Ｃ ２５２５）にて測定した。
Ｃuリッチ相の粒径は、透過型電子顕微鏡観察により、マルテンサイト相中に観察されるＣuリッチ相の粒径の範囲を目視で判定することにより求めた。例えば粒径が５〜２０ｎｍと表示されるものは、観察される測定可能な粒子の粒径が５〜２０ｎｍの範囲にあることを意味する。粒径の平均値を具体的な数値で表示することは難しいが、例えば粒径が５〜２０ｎｍと表示されるものでは、平均粒径が５〜２０ｎｍの範囲内にあることは確かである。フェライト相が混在する試料については、フェライト相中に観察されるＣuリッチ相の粒径も上記のようにして求めたが、マルテンサイト相中のものとほぼ同じ粒径範囲であった。なお、析出粒子がＣuリッチ相であることは、電子顕微鏡に付属のＥＤＸ装置にて同定できる。
接触抵抗は、図２に示す構成の装置を用いて、純金製の線材で作った接触子を試料表面に１００ｇの荷重で押しつけたときの接触抵抗を、４端子法にて測定して求めた。接触荷重はバネをねじることによって発生する回転トルクを利用して調整される。この装置では、荷重のＯＮ／ＯＦＦに連動したステージの走査によって接触位置を自動的に変えることができるようになっている。
ばね限界値は、幅１０ｍｍ，長さ２００ｍｍの短冊状試験片を用いてＪＩＳ Ｈ ３１３０に準じた試験を行って求めた。永久たわみ量が０.１ｍｍとなるときの応力値をばね限界値とした。
これらの結果を表２，表３に示す。
これらの結果を表２，表３に示す。
本発明例は、５０体積％以上のマルテンサイト相を含む組織状態とした後に時効処理を施したものである。時効後においてもマルテンサイト量はほとんど同じである。マルテンサイト量が100％と表示されるものは鋼板のマトリクスがマルテンサイト単相組織である。それ以外のものは、鋼板のマトリクスがフェライト相＋マルテンサイト相の複相組織である。いずれの本発明例も粒径３００ｎｍ以下のＣuリッチ相がマトリクス中に分散し、電気抵抗率６０μΩ・ｃｍ以下の優れた導電性と、ばね限界値５００Ｎ／ｍｍ2以上の優れたばね特性を呈していた。また、接触抵抗も１０ｍΩ以下と低かった。このうちＮo.３８以外は前記（３）式で定義するＡ値が１３.０〜２０.０となる条件で時効処理を施したものである。これらは粒径１〜２０ｎｍのＣｕリッチ相がマトリクス中に分散し、且つ図１に例示したようにマルテンサイト相中で転位がＣuリッチ相の析出粒子にピン止めされた組織状態を呈していた。特に、Ａ値が１５.０〜２０.０となる条件で時効処理を行ったもの（Ｎo.２１，２２，２４〜２６，２８〜３０，３２〜３７）は、Ｃuリッチ相の平均粒径が５〜２０ｎｍの範囲にあり、ばね限界値６００Ｎ／ｍｍ2以上という非常に優れたばね特性を呈した。
これに対し、比較例Ｎo.１〜３は鋼のＣu含有量が少なすぎたためＣuリッチ相が析出せず、導電性，接触抵抗，ばね特性に劣った。Ｎo.４，６はＡ値が低すぎる条件で時効処理したためＣuリッチ相の析出がなく、導電性，ばね特性に劣った。Ｎo.５，７，８はＡ値が高すぎる条件で時効処理したためＣuリッチ相が粗大化しすぎ、ばね特性に劣った。Ｎo.１１，１２は時効処理を行わなかったためＣuリッチ相の析出がなく、導電性，ばね特性に劣った。Ｎo.９，１０はＣu含有量が高いので最終焼鈍後に粗大なＣuリッチ相が生成したが、その後時効処理しなかったため粗大なＣuリッチ相が残り、ばね特性が悪かった。
Claims (10)
- 質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含む化学組成を有し、鋼板のマトリクスが「フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相」の複相組織またはマルテンサイト単相組織であり、粒径３００ｎｍ以下のＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散した組織状態を有し、電気抵抗率が６０μΩ・ｃｍ以下、ばね限界値が５００Ｎ／ｍｍ2以上である導電性とばね特性を改善した通電部品用高Ｃr鋼板。
- 質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含む化学組成を有し、鋼板のマトリクスが「フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相」の複相組織またはマルテンサイト単相組織であり、粒径１〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散した組織状態を有する導電性とばね特性を改善した通電部品用高Ｃr鋼板。
- 質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含み、Ｃ＋Ｎ：０.１％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｓi：２.０％以下，Ｔi：０（無添加）〜０.５％，Ｎb：０（無添加）〜０.５％、残部がＦeおよび不可避的不純物からなる化学組成を有し、鋼板のマトリクスが「フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相」の複相組織またはマルテンサイト単相組織であり、粒径１〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散した組織状態を有する導電性とばね特性を改善した通電部品用高Ｃr鋼板。
- 質量％で、Ｃr：９.０〜２０.０％，Ｃu：１.０〜１５.０％を含み、Ｃ＋Ｎ：０.１％以下，Ｍn：２.０％以下，Ｓi：２.０％以下であり、Ｔi：０.５％以下およびＮb：０.５％以下のうち１種または２種を含み、残部がＦeおよび不可避的不純物からなり、且つ下記（１）式を満たす化学組成を有し、鋼板のマトリクスが「フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相」の複相組織またはマルテンサイト単相組織であり、粒径１〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散した組織状態を有する導電性とばね特性を改善した通電部品用高Ｃr鋼板。
７(Ｃ＋Ｎ)≦Ｔi＋Ｎb≦７(Ｃ＋Ｎ)＋０.３ ……（１） - 電気抵抗率が６０μΩ・ｃｍ以下である請求項２〜４に記載の鋼板。
- 電気抵抗率が６０μΩ・ｃｍ以下、ばね限界値が５００Ｎ／ｍｍ2以上である請求項２〜４に記載の鋼板。
- 粒径５〜２０ｎｍのＣuリッチ相の析出粒子が前記マトリクスを構成する相中に分散した組織状態を有し、電気抵抗率が６０μΩ・ｃｍ以下、且つばね限界値が６００Ｎ／ｍｍ2以上である請求項２〜４に記載の鋼板。
- 少なくともマルテンサイト相中おいて、転位がＣuリッチ相析出粒子にピン止めされている組織状態を有する請求項２〜７に記載の鋼板。
- 鋼板のマトリクスが「フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相」の複相組織またはマルテンサイト単相組織となるように組織調整された鋼板に対して、下記（２）式で定義されるＡ値が１３.０〜２０.０となる条件で時効処理を施す請求項６に記載の鋼板の製造法。
Ａ＝Ｔ(２０＋logｔ)×１０-3 ……（２）
ただし、Ｔは絶対温度で表した時効温度（Ｋ）、ｔは時効時間（ｈr）である。 - 鋼板のマトリクスが「フェライト相＋５０体積％以上のマルテンサイト相」の複相組織またはマルテンサイト単相組織となるように組織調整された鋼板に対して、下記（２）式で定義されるＡ値が１５.０〜２０.０となる条件で時効処理を施す請求項７に記載の鋼板の製造法。
Ａ＝Ｔ(２０＋logｔ)×１０-3 ……（２）
ただし、Ｔは絶対温度で表した時効温度（Ｋ）、ｔは時効時間（ｈr）である。
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