JP2020143357A - 高強度非磁性ステンレス鋼板およびそれを用いた携帯電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】高強度特性、比透磁率が１.００５以下である優れた非磁性特性に加え、優れた耐疲労特性をも兼ね備えた、携帯電子機器の部材に好適なステンレス鋼板を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０.０４０〜０.０８０％、Ｓｉ：０.３０〜１.００％、Ｍｎ：２.００〜４.００％、Ｐ：０.０５０％以下、Ｓ：０.００４％以下、Ｎｉ：１１.００〜１４.００％、Ｃｒ：１８.００〜２０.００％、Ｃｕ：０.５０％以下、Ｍｏ：０.５０％以下、Ｔｉ：０.０１５％以下、Ｃｏ：０.１０〜２.００％、Ｎ：０.１００〜０.３００％、Ａｌ：０.０１０％以下、Ｂ：０.０１００％以下、Ｏ：０.００３０〜０.０１００％、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、粒子径５μｍ以上の非金属介在物についての平均粒子径ＤM5が１５.０μｍ以下である高強度非磁性ステンレス鋼板。【選択図】なし
Description
本発明は、優れた耐疲労特性、高強度、および優れた非磁性特性を高いレベルで兼ね備えた、携帯電子機器の部材に好適なステンレス鋼板に関する。また、そのステンレス鋼板を部材に用いた携帯電子機器に関する。携帯電子機器としては、携帯電話、スマートフォン、携帯音楽プレーヤー、タブレット型端末、ノート型パーソナルコンピュータ、スマートウォッチ、携帯型医療機器などが挙げられる。
スマートフォンに代表される携帯電子機器の高性能・高信頼性を十分に担保するためには、電磁波による干渉を最小限に抑えることが重要である。電磁波の干渉を抑制するためには磁性を有する鉄系部材の使用を少なくし、強度を要する部材には非磁性の金属材料を使用することが有効である。磁性を有する材料を使用すると、電磁波に起因してその材料に生じた磁界が隣接する電子回路に影響を及ぼし、機器の性能低下や誤動作を誘発する要因となる。したがって、携帯電子機器は、磁性材料が必要となるセンサーやモーターなどの部材を除き、できるだけ非磁性材料で構成することが望まれる。非磁性の目安として、従来は比透磁率が１.０１０以下であれば良いとされることが多かった。しかし、最近では電子機器の小型化、性能向上、信頼性向上のニーズが高まり、民生用の携帯電子機器においても比透磁率が１.００５以下である非磁性材料の要求が増えている。
また、携帯電子機器には、ばねとして機能する部品が組み込まれることがある。曲げ加工や、精密な形状への加工が施された部品が組み込まれることもある。ばね部品の耐久性を高めるためには耐疲労特性に優れる材料を使用する必要がある。曲げ加工部や精密加工部での耐久性を確保するためには、それらの加工部位で割れが生じないような材料を使用する必要がある。
非磁性の金属材料としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金などの非鉄金属や、オーステナイト単相系のステンレス鋼などが挙げられる。
アルミニウム合金はスマートフォンや携帯音楽プレーヤーの筐体などに多用されている。マグネシウム合金も一部のノート型パーソナルコンピュータやスマートフォンの筐体などに使用されている。しかし、アルミニウム合金やマグネシウム合金は、プレス加工によって複雑形状の部品に加工することが難しい。そのため、筐体の造形には一般的に切削加工が必要となり、工程が複雑化しやすい。また、材料を薄肉化した場合、強度確保や耐疲労特性の向上に関しても、アルミニウム合金やマグネシウム合金では問題がある。チタン合金は加工が難しく高価であるため、一般的な携帯電子機器の筐体材料には適さない。
一方、非磁性特性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼については、これまでに種々の開発例がある。例えば特許文献１には、透磁率が１.００５以下となるようなファスナー用のステンレス鋼材が記載されている。しかし、板状材料（特に薄板）において、優れた非磁性および耐疲労特性を両立させる手法に関しては開示がない。
特許文献２には、高強度、高弾性限、高靭性を有する非磁性鋼材が記載されている。しかし、比透磁率が１.００５以下である鋼板を安定して得ることができる技術は示されていない。また、特許文献２の技術では、耐疲労特性の改善について考慮されていない。
特許文献３には、非金属介在物の形態を制御することにより冷間鍛造性を高めたステンレス鋼板が記載されている。しかし、比透磁率１.００５以下の優れた非磁性を安定して実現する手法や、そのような非磁性鋼板において優れた耐疲労特性を付与する手法については開示がない。
本発明は、高強度特性、比透磁率が１.００５以下である優れた非磁性特性に加え、優れた耐疲労特性をも兼ね備えた、携帯電子機器の部材に好適なステンレス鋼板の実現を目的とする。また本発明は、そのステンレス鋼板を部材に用いた、性能面および耐久面で信頼性の高い携帯電子機器を提供することを目的とする。
発明者らは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏをバランス良く含有する組成に調整されたオーステナイト系ステンレス鋼において、鋼板中に存在する比較的大きいサイズの非金属介在物の存在量を厳しく制限することによって、上記目的が実現できることを見いだした。
すなわち、上記課題を達成するため、本発明では、質量％で、Ｃ：０.０４０〜０.０８０％、Ｓｉ：０.３０〜１.００％、Ｍｎ：２.００〜４.００％、Ｐ：０.０５０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｉ：１１.００〜１４.００％、Ｃｒ：１８.００〜２０.００％、Ｃｕ：０.５０％以下、Ｍｏ：０.５０％以下、Ｔｉ：０.０１５％以下、Ｃｏ：０.１０〜２.００％、Ｎ：０.１００〜０.３００％、Ａｌ：０.０１０％以下、Ｂ：０.０１００％以下、Ｏ：０.００３０〜０.０１００％、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鋼板であって、鋼板表面に観察される非金属介在物の下記（Ａ）に従う平均粒子径ＤM5が１５.０μｍ以下であり、圧延方向の引張強さが１０００Ｎ／ｍｍ2以上であり、比透磁率μｒが１.００５以下である携帯電子機器用ステンレス鋼板が提供される。
（Ａ）鋼板の板厚方向に対して垂直な表面（圧延面）を機械研磨にて鏡面研磨仕上とした観察面について、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により、無作為に選択した重複しない複数の視野からなる合計１０ｍｍ2以上の領域を観察し、その領域内に観測される非金属介在物粒子のうち、下記（Ｂ）に定義される粒子径Ｄが５.０μｍ以上である全ての非金属介在物粒子についての前記Ｄの相加平均値を求め、その相加平均値を平均粒子径ＤM5（μｍ）とする。ただし、それぞれの前記視野において、粒子の全体が当該視野内に存在する非金属介在物粒子のみを平均粒子径ＤM5の測定対象とする。粒子径Ｄが５.０μｍ以上である非金属介在物粒子が存在しない場合は、平均粒子径ＤM5は０μｍとする。
（Ｂ）画像上において、ある非金属介在物粒子の輪郭線上にある任意の２点を結ぶ線分のうち最も長い線分を「長軸」と呼び、長軸の長さ（μｍ）を「長径」、長軸に対して画像上で直角方向に測定した当該非金属介在物粒子の最も長い部分の長さ（μｍ）を「短径」と呼ぶとき、（長径＋短径）／２で表される値を当該非金属介在物粒子の粒子径Ｄ（μｍ）と定義する。
（Ａ）鋼板の板厚方向に対して垂直な表面（圧延面）を機械研磨にて鏡面研磨仕上とした観察面について、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により、無作為に選択した重複しない複数の視野からなる合計１０ｍｍ2以上の領域を観察し、その領域内に観測される非金属介在物粒子のうち、下記（Ｂ）に定義される粒子径Ｄが５.０μｍ以上である全ての非金属介在物粒子についての前記Ｄの相加平均値を求め、その相加平均値を平均粒子径ＤM5（μｍ）とする。ただし、それぞれの前記視野において、粒子の全体が当該視野内に存在する非金属介在物粒子のみを平均粒子径ＤM5の測定対象とする。粒子径Ｄが５.０μｍ以上である非金属介在物粒子が存在しない場合は、平均粒子径ＤM5は０μｍとする。
（Ｂ）画像上において、ある非金属介在物粒子の輪郭線上にある任意の２点を結ぶ線分のうち最も長い線分を「長軸」と呼び、長軸の長さ（μｍ）を「長径」、長軸に対して画像上で直角方向に測定した当該非金属介在物粒子の最も長い部分の長さ（μｍ）を「短径」と呼ぶとき、（長径＋短径）／２で表される値を当該非金属介在物粒子の粒子径Ｄ（μｍ）と定義する。
上記ステンレス鋼板において、鋼板の板厚方向に対して垂直な表面（圧延面）におけるビッカース硬さは例えば３００ＨＶ以上である。
また、本発明では、上記ステンレス鋼板を素材に用いた部材を有する携帯電子機器が提供される。
また、本発明では、上記ステンレス鋼板を素材に用いた部材を有する携帯電子機器が提供される。
本発明によれば、比透磁率が１.００５以下の優れた非磁性特性を有する高強度ステンレス鋼板において、優れた耐疲労特性をも具備するものが実現された。このステンレス鋼板は、アルミニウム合金やマグネシウム合金と比べ、プレス成形により目的部材に近い形状にまで加工することができ切削の負荷も少ないという利点、耐疲労特性に優れるという利点、および薄肉化したときの強度が高いという利点を有する。また、従来の高強度非磁性ステンレス鋼板と比べ、比透磁率が１.００５以下の優れた非磁性特性と、優れた耐疲労特性とを安定して呈する。優れた耐疲労特性をもたらす非金属介在物の形態（平均粒子径 ＤM5が１５.０μｍ以下であること）は、曲げ加工部や精密加工部での割れ防止にも有効である。本発明は、携帯電子機器の性能面および耐久面での信頼性向上に寄与しうる。
〔鋼の化学組成〕
以下、鋼組成における「％」は特に断らない限り質量％を意味する。
以下、鋼組成における「％」は特に断らない限り質量％を意味する。
Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏをバランス良く含有するオーステナイト単相系ステンレス鋼において、比透磁率が１.００５以下の優れた非磁性特性と、優れた耐疲労特性を両立させることが可能となる。具体的には、Ｍｎ：２.００〜４.００％、Ｎｉ：１１.００〜１４.００％、Ｃｏ：０.１０〜２.００％の範囲でこれらの元素を含有させる。このうち、Ｍｎはオーステナイト相を安定させる作用の他、非金属介在物の組成を軟質なＭｎ酸化物系あるいはＭｎ−Ｓｉ酸化物系（以下これらをまとめて「Ｍｎ−Ｓｉ−Ｏ系」という。）が主体の組成とする作用を発揮する。Ｍｎ含有量は２.５０％以上とすることがより好ましい。Ｎｉ含有量は１２.００〜１３.００％の範囲に管理してもよい。Ｃｏ含有量は０.５０％以下の範囲に管理してもよい。
Ｃｒは、携帯電子機器に求められる耐食性レベルを確保するために１８.００〜２０.００％の範囲とする。
Ｃ含有量を０.０４０〜０.０８０％、かつＮ含有量を０.１００〜０.３００％の範囲に調整することによって、ＣとＮによる高強度化およびオーステナイト相の安定化作用を十分に発揮させることができるとともに、良好なプレス加工性や曲げ加工性を確保することができる。Ｎ含有量は０.２００％以下の範囲に管理してもよい。
Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉについては、鋼板におけるサイズの大きい非金属介在物の存在量を十分に抑制するうえで、それぞれの含有量をコントロールすることが重要である。Ｓｉによる脱酸を行い、スラグ塩基度を適切にコントロールした精錬を行うことによって、軟質なＭｎ−Ｓｉ−Ｏ系介在物が主体の非金属介在物組成となり、サイズの大きい非金属介在物の存在量を低減することができる。鋼中のＳｉ含有量が０.３０〜１.００％となるＳｉ添加量範囲において、Ｓｉによる脱酸効果を十分に得ることが可能になる。Ａｌは強力な脱酸剤であり、非金属介在物の総量を低減する目的でＳｉと併用してもよい。しかし、Ａｌ添加はＡｌ2Ｏ3系介在物の存在量を増やす要因となる。硬質なＡｌ2Ｏ3系介在物は鋼板製造過程で小さく分断されにくいので、Ａｌ2Ｏ3系介在物が多量に生じると、冷延鋼板においてサイズの大きい非金属介在物の存在量を所定範囲に抑えることが難しくなる。鋼中のＡｌ含有量は０〜０.０１０％の範囲とする必要があり、０.００８％以下に管理してもよい。Ｔｉ含有量が多いと粗大なＴｉＮ系介在物やＴｉＯ2系介在物が形成されやすくなり、この場合も、サイズの大きい非金属介在物の存在量を所定範囲に抑えることが難しくなる。Ｔｉ含有量は０〜０.０１５％の範囲に制限され、０.００８％以下に管理してもよい。大量生産現場ではＴｉを添加しなくても精錬容器の付着物などからＴｉが混入することがある。Ｔｉ含有量を上記の範囲に厳しく制限するためには、例えばＴｉ含有量の少ない原料を精選することや、前チャージにＴｉ添加鋼を溶製した精錬容器の使用を避けることなどが有効である。
Ｃｕは、オーステナイト相の加工硬化を抑制するので、プレス成形による加工度が大きい場合や、冷間鍛造を施す場合にはＣｕを含有させることが効果的である。ただし、多量のＣｕ含有は耐食性低下を引き起こす要因となる。Ｃｕ含有量は０〜０.５０％の範囲に制限され、０.３０％以下の含有量範囲に管理してもよい。
Ｍｏは、ステンレス鋼の耐食性向上に有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。本発明者らは、０〜０.５０％のＭｏ含有量範囲において、本発明で目的とする優れた耐疲労特性と優れた非磁性特性とを両立させることが可能であることを確認している。コスト低減の観点などからＭｏ含有量を０.１０％以下、あるいは０.０５％以下の範囲に管理してもよい。
Ｂは、オーステナイト単相系ステンレス鋼板において、表面疵発生の抑制、製造性の改善、溶接性の改善に有効な元素であるため、必要に応じて添加することができる。ただし、添加量が多いと上記特性は逆に悪化するようになる。Ｂ含有量は０〜０.０１００％の範囲とする。
溶製時に溶鋼中のＯ（酸素）含有量が低くなると、Ｍｎ、Ｓｉ等が酸化しにくくなり、非金属介在物におけるＡｌ2Ｏ3の比率が高くなる。Ａｌ2Ｏ3系介在物は硬質であるため鋼板製造過程で小さく分断されにくく、鋼板中にサイズの大きい非金属介在物粒子として存在しやすい。一方で、Ｏ含有量が過度に高いと粗大な非金属介在物の生成量が増える。検討の結果、鋼板中に存在する粗大な非金属介在物の量を十分に抑制することによる耐疲労特性の改善効果を十分に得るためには、Ｏ含有量が０.００３０％（３０ｐｐｍ）〜０.０１００％（１００ｐｐｍ）の範囲となるようにコントロールされている必要がある。
Ｐは、耐食性を低下させる要因となる。検討の結果、Ｃｒ含有量が上記の範囲にあるオーステナイト系ステンレス鋼板では、Ｐ含有量０〜０.０５０％の範囲において携帯電子機器に必要な耐食性を確保できる。過度のＰ低減には製鋼負荷の増大や原材料コストの増大を伴う。大量生産においては、Ｐ含有量は例えば０.００１％以上の範囲で調整すればよい。
Ｓは、ＭｎＳ系の非金属介在物を形成する。ＭｎＳ系介在物は圧延方向に伸ばされるが、細かく分断されずに圧延方向に細長く伸びた介在物として鋼板中に存在しやすい。この種の介在物は圧延平行方向を曲げ軸とする曲げ応力に対し、疲労破壊の起点となりやすい。上記の範囲でＭｎを含有するオーステナイト単相系ステンレス鋼板の耐疲労特性を十分に確保するためには、Ｓ含有量を０〜０.００５％の範囲に抑える必要があり、０.００４％以下とすることがより好ましい。過度のＳ低減には製鋼負荷の増大や原材料コストの増大を伴う。大量生産においては、Ｓ含有量は例えば０.０００５％以上の範囲で調整すればよい。
〔非金属介在物〕
発明者らの検討によれば、上記の化学組成に調整された非磁性オーステナイト単相系ステンレス鋼板の耐疲労特性を安定して向上させるには、鋼板中に存在する非金属介在物のうち、一定以上のサイズを有する粗大な非金属介在物の平均粒子径が小さいことが、極めて効果的である。そのため本発明では、疲労破壊や加工割れの起点として作用しない微細な非金属介在物を除外して、粗大な非金属介在物についての平均粒子径を採用する。
発明者らの検討によれば、上記の化学組成に調整された非磁性オーステナイト単相系ステンレス鋼板の耐疲労特性を安定して向上させるには、鋼板中に存在する非金属介在物のうち、一定以上のサイズを有する粗大な非金属介在物の平均粒子径が小さいことが、極めて効果的である。そのため本発明では、疲労破壊や加工割れの起点として作用しない微細な非金属介在物を除外して、粗大な非金属介在物についての平均粒子径を採用する。
具体的には、鋼板表面に観察される非金属介在物について、前述（Ａ）に記載した平均粒子径ＤM5が１５.０μｍ以下である金属組織とする。平均粒子径ＤM5が１２.０μｍ以下であることがより好ましい。この平均粒子径ＤM5は、前述（Ｂ）に定義される粒子径Ｄが５.０μｍ以上である非金属介在物粒子についての平均粒子径である。上記の化学組成に調整された非磁性オーステナイト単相系ステンレス鋼板においては、粒子径Ｄが５.０μｍ以上の非金属介在物粒子が疲労破壊の起点として作用し、耐疲労特性に悪影響を及ぼす。
鋼板中に存在する非金属介在物の平均粒子径ＤM5が小さい組織状態を実現するためには、
（i）鋼の化学組成を上述の範囲にコントロールすること、
（ii）溶鋼の精錬において非金属介在物の組成を軟質なＭｎ−Ｓｉ−Ｏ系介在物が主体となるようにコントロールすること、
（iii）圧延工程で非金属介在物の粒子を分断して小粒子化すること、
が重要である。
（i）鋼の化学組成を上述の範囲にコントロールすること、
（ii）溶鋼の精錬において非金属介在物の組成を軟質なＭｎ−Ｓｉ−Ｏ系介在物が主体となるようにコントロールすること、
（iii）圧延工程で非金属介在物の粒子を分断して小粒子化すること、
が重要である。
具体的な精錬条件としては、脱炭後の成分調整段階において、脱酸剤にＳｉを用い、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を例えば１.３〜１.５と低めに調整することが有効である。Ａｌ脱酸を併用する場合は、過度なＡｌ添加を避けるように配慮する。また、精錬時には通常の工業用原料であるスクラップの投入量を極力低減することが望ましい。スクラップを投入しないことがより好ましい。通常のスクラップ原料にはＴｉ、Ｓ、Ａｌ等の含有量が高い鋼材が混入している場合があるため、スクラップを多量に使用すると鋼の化学組成を上述の範囲に厳密にコントロールすることが難しくなる。
鋳造後には、一般的なステンレス鋼板の製造手法に従って、熱間圧延および冷間圧延を施す。厚さ１５０〜２５０ｍｍ程度の連続鋳造スラブの場合、熱間圧延、冷間圧延を経て最終的に板厚１ｍｍ以下（例えば０.０５〜１.０ｍｍ）の鋼板とすることで、軟質なＭｎ−Ｓｉ−Ｏ系組成が主体の非金属介在物を十分に分断することでき、平均粒子径ＤM5が１５.０μｍ以下の金属組織が得られる。なお、このようにして得られた上記組成範囲の鋼板の場合、通常は、前述の粒子径Ｄが５.０μｍ以上の非金属介在物が存在することから、平均粒子径ＤM5は５.０μｍ以上の値となることが多い。ただし、鋼の化学組成や工程の条件によっては、最終的な鋼板中に粒子径Ｄが５.０μｍ以上の非金属介在物が観測されず、平均粒子径ＤM5の値が形式的に０μｍとなる場合もありうる。その場合も、本発明で規定する「平均粒子径ＤM5が１５.０μｍ以下」の要件を満たすことになる。
〔強度〕
携帯電子機器の小型化に対応するためには、筐体やばね部品には薄肉化が要求され、それに使用する素材鋼板には高い強度が要求される。ここでは、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に従う圧延方向の引張強さ（１３Ｂ号試験片使用）が１０００Ｎ／ｍｍ2以上であるものを対象とする。１３００Ｎ／ｍｍ2以上、あるいは１３５０Ｎ／ｍｍ2以上に調整することも可能である。硬さについては、鋼板の板厚方向に対して垂直な表面（圧延面）について測定したＪＩＳ Ｚ２２４４：２００９に従いビッカース硬さＨＶ３０（試験力２９４.２Ｎ）が３００ＨＶ以上であることが望ましい。
携帯電子機器の小型化に対応するためには、筐体やばね部品には薄肉化が要求され、それに使用する素材鋼板には高い強度が要求される。ここでは、ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に従う圧延方向の引張強さ（１３Ｂ号試験片使用）が１０００Ｎ／ｍｍ2以上であるものを対象とする。１３００Ｎ／ｍｍ2以上、あるいは１３５０Ｎ／ｍｍ2以上に調整することも可能である。硬さについては、鋼板の板厚方向に対して垂直な表面（圧延面）について測定したＪＩＳ Ｚ２２４４：２００９に従いビッカース硬さＨＶ３０（試験力２９４.２Ｎ）が３００ＨＶ以上であることが望ましい。
〔非磁性特性〕
比透磁率μｒが１.００５以下である鋼板を対象とする。比透磁率μｒは、鋼板から採取した直径５ｍｍのサンプルについて、試料振動型磁力計を用いて５ｋＯｅ（３９７.９ｋＡ／ｍ）の磁場を加えて磁化させて得られた磁場−磁化曲線から求めることができる。
比透磁率μｒが１.００５以下である鋼板を対象とする。比透磁率μｒは、鋼板から採取した直径５ｍｍのサンプルについて、試料振動型磁力計を用いて５ｋＯｅ（３９７.９ｋＡ／ｍ）の磁場を加えて磁化させて得られた磁場−磁化曲線から求めることができる。
表１に示す鋼Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ５を溶製した。このうち鋼Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ４はステンレス鋼の大量生産ラインにてＶＯＤプロセスで溶製した。鋼Ｂ５は３０ｋｇ真空溶解炉を用いてラボ溶製した。鋼Ｃは市販のＳＵＳ３１６Ｌに相当するものであり、板厚５ｍｍの熱延焼鈍鋼板の製品からサンプルを採取した。鋼Ａ１〜Ａ３は発明対象鋼、鋼Ｂ１〜Ｂ５、Ｃは比較鋼である。
大量生産ラインの溶製では、ＶＯＤによる脱炭を終えた溶鋼に副原料および造滓剤を投入して成分調整を行う精錬において、Ｓｉによる脱酸を行った。鋼Ｂ３ではＡｌによる脱酸も併用した。鋼Ａ１〜Ａ３の精錬では通常のスクラップを投入せず、成分が既知である副原料を精選して使用し、スラグ塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ2）を１.３〜１.５の範囲にコントロールした。鋼Ｂ１〜Ｂ４の精錬では特に精選していない通常の副原料を使用し、スラグ塩基度についても特段の制御を行っていない。成分調整後、連続鋳造を行って厚さ２００ｍｍの連続鋳造スラブとし、熱間圧延、熱延板焼鈍、酸洗の工程で板厚５ｍｍの熱延焼鈍鋼板を得た。
ラボ溶製では、３０ｋｇ真空溶解炉においてスラグ塩基度の調整を行わずに、原料の精選、真空度の調整および微量の脱酸用Ａｌの投入による成分調整にて鋼Ｂ５を溶製し、鋳塊を得た。鋳塊の柱状晶部から厚さ５０ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ１１０ｍｍの鋳片を切り出し、熱間圧延、エレマ電気炉による熱延板焼鈍、ホーミングの工程で板厚５ｍｍの熱延焼鈍鋼板を得た。
上記各熱延焼鈍鋼板を用いて、冷間圧延率６０％の冷延鋼板を作製した。一部の鋼については冷間圧延率３３％、８０％の冷延鋼板も作製した。それぞれの作製工程は次の通りである。いずれも最終板厚を１ｍｍに揃えた。
（冷間圧延率３３％材）
板厚５ｍｍの熱延焼鈍鋼板を板厚１.５ｍｍまで冷間圧延したのち１００％水素雰囲気下で１１００℃×１分の中間焼鈍を施し、次いで板厚１.０ｍｍまで冷間圧延することにより作製した。
（冷間圧延率６０％材）
板厚５ｍｍの熱延焼鈍鋼板を板厚２.５ｍｍまで冷間圧延したのち１００％水素雰囲気下で１１００℃×１分の中間焼鈍を施し、次いで板厚１.０ｍｍまで冷間圧延することにより作製した。
（冷間圧延率８０％材）
板厚５ｍｍの熱延焼鈍鋼板を板厚１.０ｍｍまで冷間圧延することにより作製した。
（冷間圧延率３３％材）
板厚５ｍｍの熱延焼鈍鋼板を板厚１.５ｍｍまで冷間圧延したのち１００％水素雰囲気下で１１００℃×１分の中間焼鈍を施し、次いで板厚１.０ｍｍまで冷間圧延することにより作製した。
（冷間圧延率６０％材）
板厚５ｍｍの熱延焼鈍鋼板を板厚２.５ｍｍまで冷間圧延したのち１００％水素雰囲気下で１１００℃×１分の中間焼鈍を施し、次いで板厚１.０ｍｍまで冷間圧延することにより作製した。
（冷間圧延率８０％材）
板厚５ｍｍの熱延焼鈍鋼板を板厚１.０ｍｍまで冷間圧延することにより作製した。
以上のようにして得られた各冷延鋼板を供試材に用いて、以下のことを調べた。
［非金属介在物の平均粒子径ＤM5］
前述の（Ａ）に従う方法で測定した。
［非金属介在物の平均粒子径ＤM5］
前述の（Ａ）に従う方法で測定した。
［硬さ］
鋼板の板厚方向に対して垂直な表面（圧延面）について、ＪＩＳ Ｚ２２４４：２００９に基づいてビッカース硬さＨＶ３０（試験力２９４.２Ｎ）を測定した。
鋼板の板厚方向に対して垂直な表面（圧延面）について、ＪＩＳ Ｚ２２４４：２００９に基づいてビッカース硬さＨＶ３０（試験力２９４.２Ｎ）を測定した。
［引張強さ］
ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に基づいて圧延方向の引張強さ（１３Ｂ号試験片使用）を測定した。
ＪＩＳ Ｚ２２４１：２０１１に基づいて圧延方向の引張強さ（１３Ｂ号試験片使用）を測定した。
［比透磁率μｒ］
供試材の鋼板から採取した直径５ｍｍ、板厚１ｍｍのサンプルについて、試料振動型磁力計（理研電子株式会社製、ＢＨＶ５２５）を用いて掃引速度１ｋＯｅ／分で５ｋＯｅ（３９７.９ｋＡ／ｍ）の磁場を加えて磁化させ、そこで得られた磁場−磁化曲線の傾きより透磁率を求め、真空の透磁率４π×１０-7Ｈ／ｍで除して比透磁率とした。各例とも試験数ｎ＝５で測定を行い、５個の平均値を当該供試材の比透磁率μｒとした。
供試材の鋼板から採取した直径５ｍｍ、板厚１ｍｍのサンプルについて、試料振動型磁力計（理研電子株式会社製、ＢＨＶ５２５）を用いて掃引速度１ｋＯｅ／分で５ｋＯｅ（３９７.９ｋＡ／ｍ）の磁場を加えて磁化させ、そこで得られた磁場−磁化曲線の傾きより透磁率を求め、真空の透磁率４π×１０-7Ｈ／ｍで除して比透磁率とした。各例とも試験数ｎ＝５で測定を行い、５個の平均値を当該供試材の比透磁率μｒとした。
［疲労限界応力］
平面曲げ疲労試験機によりＪＩＳ Ｚ２２７５に準拠して繰返し数１０7回の疲労限界応力を測定した。試験片は長手方向を圧延平行方向とし、幅３０ｍｍ、長さ９０ｍｍ、幅方向両端にＲ＝４２.５ｍｍのＲ部を有し、Ｒ部の最小板幅２０ｍｍのものを使用した。
以上の結果を表２に示す。
平面曲げ疲労試験機によりＪＩＳ Ｚ２２７５に準拠して繰返し数１０7回の疲労限界応力を測定した。試験片は長手方向を圧延平行方向とし、幅３０ｍｍ、長さ９０ｍｍ、幅方向両端にＲ＝４２.５ｍｍのＲ部を有し、Ｒ部の最小板幅２０ｍｍのものを使用した。
以上の結果を表２に示す。
非金属介在物の平均粒子径ＤM5が１５μｍ以下に調整されている本発明例の冷延鋼板は、引張強さが１０００Ｎ／ｍｍ2以上の高強度と、比透磁率μｒが１.００５以下の非磁性特性を両立するものにおいて、耐疲労特性の安定した改善効果が見られた（比較例５〜９との対比）。なお、市販のＳＵＳ３１６Ｌ相当材では比透磁率μｒが１.００５以下の非磁性特性を実現することは難しいことがわかる（比較例Ｎｏ.１０〜１２）。
Claims (3)
- 質量％で、Ｃ：０.０４０〜０.０８０％、Ｓｉ：０.３０〜１.００％、Ｍｎ：２.００〜４.００％、Ｐ：０.０５０％以下、Ｓ：０.００５％以下、Ｎｉ：１１.００〜１４.００％、Ｃｒ：１８.００〜２０.００％、Ｃｕ：０.５０％以下、Ｍｏ：０.５０％以下、Ｔｉ：０.０１５％以下、Ｃｏ：０.１０〜２.００％、Ｎ：０.１００〜０.３００％、Ａｌ：０.０１０％以下、Ｂ：０.０１００％以下、Ｏ：０.００３０〜０.０１００％、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鋼板であって、鋼板表面に観察される非金属介在物の下記（Ａ）に従う平均粒子径ＤM5が１５.０μｍ以下であり、圧延方向の引張強さが１０００Ｎ／ｍｍ2以上であり、比透磁率μｒが１.００５以下である携帯電子機器用ステンレス鋼板。
（Ａ）鋼板の板厚方向に対して垂直な表面（圧延面）を機械研磨にて鏡面研磨仕上とした観察面について、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により、無作為に選択した重複しない複数の視野からなる合計１０ｍｍ2以上の領域を観察し、その領域内に観測される非金属介在物粒子のうち、下記（Ｂ）に定義される粒子径Ｄが５.０μｍ以上である全ての非金属介在物粒子についての前記Ｄの相加平均値を求め、その相加平均値を平均粒子径ＤM5（μｍ）とする。ただし、それぞれの前記視野において、粒子の全体が当該視野内に存在する非金属介在物粒子のみを平均粒子径ＤM5の測定対象とする。粒子径Ｄが５.０μｍ以上である非金属介在物粒子が存在しない場合は、平均粒子径ＤM5は０μｍとする。
（Ｂ）画像上において、ある非金属介在物粒子の輪郭線上にある任意の２点を結ぶ線分のうち最も長い線分を「長軸」と呼び、長軸の長さ（μｍ）を「長径」、長軸に対して画像上で直角方向に測定した当該非金属介在物粒子の最も長い部分の長さ（μｍ）を「短径」と呼ぶとき、（長径＋短径）／２で表される値を当該非金属介在物粒子の粒子径Ｄ（μｍ）と定義する。 - 鋼板の板厚方向に対して垂直な表面（圧延面）におけるビッカース硬さが３００ＨＶ以上である請求項１に記載の携帯電子機器用ステンレス鋼板。
- 請求項１または２に記載のステンレス鋼板を素材に用いた部材を有する携帯電子機器。
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| JPH04116142A (ja) * | 1990-09-06 | 1992-04-16 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | 高剛性率低透磁率非磁性機能合金およびその製造方法 |
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| JP2018109215A (ja) * | 2017-01-05 | 2018-07-12 | 日新製鋼株式会社 | 非磁性オーステナイト系ステンレス鋼板および非磁性部材の製造方法 |
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