JP2820312B2 - 高耐食性軟磁性棒管用鋼 - Google Patents
高耐食性軟磁性棒管用鋼Info
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- JP2820312B2 JP2820312B2 JP2195940A JP19594090A JP2820312B2 JP 2820312 B2 JP2820312 B2 JP 2820312B2 JP 2195940 A JP2195940 A JP 2195940A JP 19594090 A JP19594090 A JP 19594090A JP 2820312 B2 JP2820312 B2 JP 2820312B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電磁弁等の鉄芯に使用される軟磁性棒管用鋼
に関し、特にPbを嫌う環境下で使用する、固有抵抗値が
高く耐食性にすぐれた軟磁性棒管用鋼に関するものであ
る。
に関し、特にPbを嫌う環境下で使用する、固有抵抗値が
高く耐食性にすぐれた軟磁性棒管用鋼に関するものであ
る。
[従来の技術] 一般に電磁弁等の鉄芯材料としてはFe−Si鋼あるいは
Fe−Si−Al鋼が使用されている。しかしこれらの鋼は耐
食性に劣り、加工工程における保管時あるいは電磁弁と
して使用中に発銹しやすいという欠点がある。そこで出
願人は先に耐食性にすぐれた電磁弁用鋼として12〜18Cr
鋼をベースとした電磁ステンレス鋼(特願昭60−287163
号、特開昭62−146249号)を開発し市場に提供してい
る。この電磁ステンレス鋼はC+N<0.02%、Si:0〜3
%、Mn≦0.50%、Cr:12〜18%、Al:0.8〜3%、Mo:0.05
〜0.5%、Pb:0.05〜0.25%、P≦0.040%、S≦0.030%
および残部実質的にFeよりなる鋼でその特性値は、例え
ば15.3Cr−1.4Si−1.3Al−0.35Mo−0.13Pb鋼では、孔食
電位−22mV(特願昭60−287163号では浸漬試験による腐
食減量で耐食性を評価していたが、本発明では同先願よ
りも高耐食の材料であることと、耐孔食性・すき間腐食
の評価ができるという点で浸漬試験よりも適した孔食電
位で評価することにした。)、固有抵抗値99μΩ・cm、
硬さHRB 88、保磁力Hc 0.60 Oe、磁束密度B5 9.6KG、ド
リル穿孔時間約7sであった。
Fe−Si−Al鋼が使用されている。しかしこれらの鋼は耐
食性に劣り、加工工程における保管時あるいは電磁弁と
して使用中に発銹しやすいという欠点がある。そこで出
願人は先に耐食性にすぐれた電磁弁用鋼として12〜18Cr
鋼をベースとした電磁ステンレス鋼(特願昭60−287163
号、特開昭62−146249号)を開発し市場に提供してい
る。この電磁ステンレス鋼はC+N<0.02%、Si:0〜3
%、Mn≦0.50%、Cr:12〜18%、Al:0.8〜3%、Mo:0.05
〜0.5%、Pb:0.05〜0.25%、P≦0.040%、S≦0.030%
および残部実質的にFeよりなる鋼でその特性値は、例え
ば15.3Cr−1.4Si−1.3Al−0.35Mo−0.13Pb鋼では、孔食
電位−22mV(特願昭60−287163号では浸漬試験による腐
食減量で耐食性を評価していたが、本発明では同先願よ
りも高耐食の材料であることと、耐孔食性・すき間腐食
の評価ができるという点で浸漬試験よりも適した孔食電
位で評価することにした。)、固有抵抗値99μΩ・cm、
硬さHRB 88、保磁力Hc 0.60 Oe、磁束密度B5 9.6KG、ド
リル穿孔時間約7sであった。
[発明が解決しようとする課題] 近年電磁弁の使用環境は益々厳しくなりつつあり、電
磁気特性や被削性を従来鋼レベルに維持しかつ耐孔食性
も兼ね備えた耐食性をより一層向上させた材料が望まれ
ている。特に食品関係やハイクリーンルームで用いる電
磁弁にはPb、Sを添加しないことが要望されており、こ
れらの成分の添加なしで被削性にすぐれ、種々の特性を
満足する材料を開発することが期待されている。このニ
ーズは、とりわけ、半導体等の洗滌等の製造過程におい
て使用される超純水と接触する鋼について大きく、超純
水と接触してもPbの溶出しない鋼が要望されている。ま
た、環境問題等に対する関心の高まりに伴い、Pb、S等
の成分に対し注意が高まっていることにもよる。前述の
先願鋼もこれらのニーズに対して、耐食性の不足と、Pb
を添加している点で要求を満たしていないものであっ
た。
磁気特性や被削性を従来鋼レベルに維持しかつ耐孔食性
も兼ね備えた耐食性をより一層向上させた材料が望まれ
ている。特に食品関係やハイクリーンルームで用いる電
磁弁にはPb、Sを添加しないことが要望されており、こ
れらの成分の添加なしで被削性にすぐれ、種々の特性を
満足する材料を開発することが期待されている。このニ
ーズは、とりわけ、半導体等の洗滌等の製造過程におい
て使用される超純水と接触する鋼について大きく、超純
水と接触してもPbの溶出しない鋼が要望されている。ま
た、環境問題等に対する関心の高まりに伴い、Pb、S等
の成分に対し注意が高まっていることにもよる。前述の
先願鋼もこれらのニーズに対して、耐食性の不足と、Pb
を添加している点で要求を満たしていないものであっ
た。
本発明はこのようなニーズに応えるべく完成されたも
のであり、電磁気特性をあまり劣化させずに(Hc<20
e、B5>8.5kG)、固有抵抗値を向上させ(85μΩ・cm以
上、先願では70μΩ・cm以上)、同時に厳しい腐食性環
境に耐え得る、耐孔食性を兼ね備えた高度の耐食性(孔
食電位300mV以上)と更に良好な被削性(ドリル穿孔時
間25s以下。これは一般的な快削元素を含まずに固有抵
抗値・耐食性等において上記の特性を有する材料として
は十分に良好な値である。)、硬さ(HRB>85。これは
耐摩耗性・機械的強度の点で必要な値である。)を備え
た軟磁性棒管用鋼を提供せんとするものである。
のであり、電磁気特性をあまり劣化させずに(Hc<20
e、B5>8.5kG)、固有抵抗値を向上させ(85μΩ・cm以
上、先願では70μΩ・cm以上)、同時に厳しい腐食性環
境に耐え得る、耐孔食性を兼ね備えた高度の耐食性(孔
食電位300mV以上)と更に良好な被削性(ドリル穿孔時
間25s以下。これは一般的な快削元素を含まずに固有抵
抗値・耐食性等において上記の特性を有する材料として
は十分に良好な値である。)、硬さ(HRB>85。これは
耐摩耗性・機械的強度の点で必要な値である。)を備え
た軟磁性棒管用鋼を提供せんとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は上記課題を解決したもので電磁気特性や被削
性・硬さを劣化させずに、耐食性・固有抵抗値を向上さ
せた高耐食性軟磁性棒管用鋼であり、その要旨とすると
ころはC+N≦0.02%、Si≦1%、Mn≦0.4%、P≦0.0
4%、S≦0.02%、Cr:16〜18%、Mo:1〜2.5%、Al:1〜
3%、Nb:0.2〜0.5%および残部実質的にFeよりなる鋼
であって、前記先願鋼に比べてもおよそ以下の特徴を有
するものである。
性・硬さを劣化させずに、耐食性・固有抵抗値を向上さ
せた高耐食性軟磁性棒管用鋼であり、その要旨とすると
ころはC+N≦0.02%、Si≦1%、Mn≦0.4%、P≦0.0
4%、S≦0.02%、Cr:16〜18%、Mo:1〜2.5%、Al:1〜
3%、Nb:0.2〜0.5%および残部実質的にFeよりなる鋼
であって、前記先願鋼に比べてもおよそ以下の特徴を有
するものである。
(a)磁気特性改善のために、C、Nを極低におさえ、
またNb添加によりC、Nを固定したことで、高いCr鋼で
あるにもかかわらずHc<20e、B5>8.5kGの電磁気特性を
実現した。
またNb添加によりC、Nを固定したことで、高いCr鋼で
あるにもかかわらずHc<20e、B5>8.5kGの電磁気特性を
実現した。
(b)耐孔食性、耐食性を向上、孔食電位300mV以上を
実現した。
実現した。
(c)Pb、Sを添加せずに、耐食性・固有抵抗値等にお
いて前述の目標値を維持しながらドリル穿孔時間25s以
下の被削性を実現した。
いて前述の目標値を維持しながらドリル穿孔時間25s以
下の被削性を実現した。
(d)固有抵抗値85μΩ・cm以上、硬さはHRB 85以上の
特性を確保した。
特性を確保した。
すなわち、本発明は上述のような構成により、固有抵
抗値が高く、耐孔食性も兼ね備えた優れた耐食性を備え
るとともに、電磁気特性・被削成も良好な高耐食性軟磁
性棒管用鋼を開発することに成功したものである。
抗値が高く、耐孔食性も兼ね備えた優れた耐食性を備え
るとともに、電磁気特性・被削成も良好な高耐食性軟磁
性棒管用鋼を開発することに成功したものである。
次に本発明において成分組成を限定する理由を説明す
る。なお、説明に用いるデータは全て後述する第1表に
記載する16ヒートに基づくものである。
る。なお、説明に用いるデータは全て後述する第1表に
記載する16ヒートに基づくものである。
[C+N] C、Nは結晶中に固溶すると結晶格子を歪ませ軟磁性
を劣化させるため、C、N含有量は少ないほど好まし
い。第1図に(C+N)%と保磁力の関係を示す。図か
ら明らかなように(C+N)の含有量の減少に伴い、保
磁力は減少し特にC+N=0.04%では平均2.8エルステ
ッド程度のものがC+N=0.01%では平均で1.1エルス
テッドに向上する。また(C+N)%と磁束密度の関係
を第2図および第3図に示す。これらの図においてB3、
B5はそれぞれ印加磁場3エルステッド、5エルステッド
における平均の磁束密度である。これらの図から明らか
なように、(C+N)%の増加に伴い、磁束密度は急激
に低下している。これらの図において特に(C+N)%
が0.02%を越すと磁束密度は急激に低下している。従っ
て(C+N)%の上限を0.02%とする。
を劣化させるため、C、N含有量は少ないほど好まし
い。第1図に(C+N)%と保磁力の関係を示す。図か
ら明らかなように(C+N)の含有量の減少に伴い、保
磁力は減少し特にC+N=0.04%では平均2.8エルステ
ッド程度のものがC+N=0.01%では平均で1.1エルス
テッドに向上する。また(C+N)%と磁束密度の関係
を第2図および第3図に示す。これらの図においてB3、
B5はそれぞれ印加磁場3エルステッド、5エルステッド
における平均の磁束密度である。これらの図から明らか
なように、(C+N)%の増加に伴い、磁束密度は急激
に低下している。これらの図において特に(C+N)%
が0.02%を越すと磁束密度は急激に低下している。従っ
て(C+N)%の上限を0.02%とする。
[Si] 一般に鉄芯材料の固有抵抗値の増加は鉄損の低減に寄
与し、電磁弁作動時の消費電力の低減に有効である。こ
の固有抵抗値の増加にはSiがAlとともに効果的な元素で
ある。第4図にSi量と固有抵抗値の関係を示す。Siは硬
さの増加にも効果的である。第5図にSi量と硬さの関係
を示す。しかし、1%以上のSiの添加は切削性を劣化さ
せるため、上限を1%とする。なお第4図、第5図での
ベース鋼はそれぞれFe−18Cr−2Mo、Fe−18Cr−2Mo−2A
l鋼である。
与し、電磁弁作動時の消費電力の低減に有効である。こ
の固有抵抗値の増加にはSiがAlとともに効果的な元素で
ある。第4図にSi量と固有抵抗値の関係を示す。Siは硬
さの増加にも効果的である。第5図にSi量と硬さの関係
を示す。しかし、1%以上のSiの添加は切削性を劣化さ
せるため、上限を1%とする。なお第4図、第5図での
ベース鋼はそれぞれFe−18Cr−2Mo、Fe−18Cr−2Mo−2A
l鋼である。
[Cr] Crは耐食性に効果的な元素であり、本発明では先述の
先願鋼よりも多く添加する。第6図にCr量と孔食電位の
関係を示す。ベース鋼はFe−2Mo−2Al鋼である。Cr量の
増加に伴い孔食電位は増加するが、Crは原子磁気モーメ
ントを減少させ磁束密度を減少させるため、磁気特性が
著しく劣化するので上限を18%とする。一方先願の電磁
ステンレス鋼よりも高いレベルの耐食性を確保するた
め、下限は16%とすることが必要である。
先願鋼よりも多く添加する。第6図にCr量と孔食電位の
関係を示す。ベース鋼はFe−2Mo−2Al鋼である。Cr量の
増加に伴い孔食電位は増加するが、Crは原子磁気モーメ
ントを減少させ磁束密度を減少させるため、磁気特性が
著しく劣化するので上限を18%とする。一方先願の電磁
ステンレス鋼よりも高いレベルの耐食性を確保するた
め、下限は16%とすることが必要である。
[Mo] Moは耐食性・硬さに効果的な元素であり、本発明では
先願鋼よりも多く添加する。第7図にMo量と孔食電位、
第8図にMo量と硬さの関係を示す。これらの図でベース
鋼はFe−18Cr−2Al鋼である。この合金系では、耐食性
・硬さの水準として孔食電位340mV以上、硬さ(HRB)84
以上が要求され、これに有効なMo量として下限を1%と
する。一方上限は2.5%とする。
先願鋼よりも多く添加する。第7図にMo量と孔食電位、
第8図にMo量と硬さの関係を示す。これらの図でベース
鋼はFe−18Cr−2Al鋼である。この合金系では、耐食性
・硬さの水準として孔食電位340mV以上、硬さ(HRB)84
以上が要求され、これに有効なMo量として下限を1%と
する。一方上限は2.5%とする。
[Al] AlはSiとともに固有抵抗値の増加に効果的な元素であ
り、鉄芯材料の鉄損の低減に寄与する。第9図にAl量と
固有抵抗値の関係を示す。Alは硬さの向上にも効果的な
元素である。第10図にAl量と硬さの関係を示す。この合
金系においては、固有抵抗値・硬さの水準として固有抵
抗値75以上、硬さ(HRB)85以上が要求され、これに有
効なAl量として下限を1%とする。しかし第11図に示す
ように過剰なAlの添加は耐食性を劣化させるため、Al量
の上限を3%とする。なおこれらの図においてベース鋼
はFe−18Cr−2Mo鋼である。
り、鉄芯材料の鉄損の低減に寄与する。第9図にAl量と
固有抵抗値の関係を示す。Alは硬さの向上にも効果的な
元素である。第10図にAl量と硬さの関係を示す。この合
金系においては、固有抵抗値・硬さの水準として固有抵
抗値75以上、硬さ(HRB)85以上が要求され、これに有
効なAl量として下限を1%とする。しかし第11図に示す
ように過剰なAlの添加は耐食性を劣化させるため、Al量
の上限を3%とする。なおこれらの図においてベース鋼
はFe−18Cr−2Mo鋼である。
[Nb] C、Nは前述のように軟磁性に対して好ましくない。
特に固溶したC、Nは結晶格子を歪ませ、磁壁移動を阻
害するため、軟磁性に悪影響を及ぼす。このC、Nを炭
窒化物を形成させることにより固定し、軟磁性に及ぼす
C、Nの悪影響を軽減させるためNbを添加する。理論的
にはC、NとNbの原子量比はおよそ1:8であるので、
C、NをNbC、NbN、Nb(C、N)として固定するのに最
低限必要なNb量は、前述の上限値(C+N)=0.02%と
して(C+N)×8より0.16%であるが完全にC、Nを
固定するためには0.2〜0.5%必要であることが分かっ
た。
特に固溶したC、Nは結晶格子を歪ませ、磁壁移動を阻
害するため、軟磁性に悪影響を及ぼす。このC、Nを炭
窒化物を形成させることにより固定し、軟磁性に及ぼす
C、Nの悪影響を軽減させるためNbを添加する。理論的
にはC、NとNbの原子量比はおよそ1:8であるので、
C、NをNbC、NbN、Nb(C、N)として固定するのに最
低限必要なNb量は、前述の上限値(C+N)=0.02%と
して(C+N)×8より0.16%であるが完全にC、Nを
固定するためには0.2〜0.5%必要であることが分かっ
た。
実質的なNbの有効性のためと考えられる。
[S] SはMnS系・CrS系・(Mn,Cr)S系などの硫化物を形
成し、腐食反応の起点となるため、耐食性に対して好ま
しくない。また電磁弁として使用中に、制御する流体
(薬品等)によっては硫化物が溶け出す可能性があり好
ましくない。製造上不可避的に伴う不純物濃度として、
上限を0.02%とする。
成し、腐食反応の起点となるため、耐食性に対して好ま
しくない。また電磁弁として使用中に、制御する流体
(薬品等)によっては硫化物が溶け出す可能性があり好
ましくない。製造上不可避的に伴う不純物濃度として、
上限を0.02%とする。
その他製造上不可避的に伴う不純物元素については電
磁気特性等をそこなわない範囲としてMn≦0.4%、P≦
0.04%とする。
磁気特性等をそこなわない範囲としてMn≦0.4%、P≦
0.04%とする。
[実 施 例] 第1表に本発明実施例鋼・比較鋼・先願鋼および従来
鋼の化学成分を示す。
鋼の化学成分を示す。
これらの材料のうち本発明実施例鋼と比較鋼は真空誘
導溶解炉にて溶製し100kg鋼塊に鋳込んだ後、直径40mm
の丸棒に鍛造・焼鈍後各種テスト用試料に加工した。固
有抵抗値はケルビンダブルブリッジを用いて直流四端子
法にて電気抵抗を測定して算出した。耐食性は孔食電位
により評価した。また硬さを測定した。磁気特性はリン
グ状の試験片により直流B−Hトレーサで測定した。被
削性はSKH 9のドリル(直径8mm、先端角120゜、ねじれ
角25゜)を使用し、推力70kg、回転数915rpmで10mm深さ
の穿孔に要する時間を測定した。
導溶解炉にて溶製し100kg鋼塊に鋳込んだ後、直径40mm
の丸棒に鍛造・焼鈍後各種テスト用試料に加工した。固
有抵抗値はケルビンダブルブリッジを用いて直流四端子
法にて電気抵抗を測定して算出した。耐食性は孔食電位
により評価した。また硬さを測定した。磁気特性はリン
グ状の試験片により直流B−Hトレーサで測定した。被
削性はSKH 9のドリル(直径8mm、先端角120゜、ねじれ
角25゜)を使用し、推力70kg、回転数915rpmで10mm深さ
の穿孔に要する時間を測定した。
第2表に本発明実施例鋼・比較鋼および従来鋼の諸特
性測定結果を示す。本発明実施例鋼では各項目とも比較
鋼・従来鋼と比べて同等レベルあるいはそれ以上のすぐ
れた値を示している。第12図に従来のステンレス鋼と本
発明実施例鋼の孔食電位の比較を示す。本発明実施例鋼
の特筆すべき特徴は、磁気特性を劣化させずに耐食性・
固有抵抗・硬さを改善していること、耐食性・固有抵抗
値・硬さが大きく改善され、Pb・Sを添加していないに
もかかわらず被削性を維持していることである。
性測定結果を示す。本発明実施例鋼では各項目とも比較
鋼・従来鋼と比べて同等レベルあるいはそれ以上のすぐ
れた値を示している。第12図に従来のステンレス鋼と本
発明実施例鋼の孔食電位の比較を示す。本発明実施例鋼
の特筆すべき特徴は、磁気特性を劣化させずに耐食性・
固有抵抗・硬さを改善していること、耐食性・固有抵抗
値・硬さが大きく改善され、Pb・Sを添加していないに
もかかわらず被削性を維持していることである。
[発明の効果] 以上述べたように本発明鋼は電磁気特性を劣化させず
に固有抵抗値・硬さを向上させ、同時に腐食性環境に耐
え得るに十分な耐食性を備え、また溶出する不都合、有
害のおそれがあるPb、Sの添加なしにすぐれた被削性を
有しており、よりきびしい環境での使用を目的とした電
磁弁の鉄芯などに適している。
に固有抵抗値・硬さを向上させ、同時に腐食性環境に耐
え得るに十分な耐食性を備え、また溶出する不都合、有
害のおそれがあるPb、Sの添加なしにすぐれた被削性を
有しており、よりきびしい環境での使用を目的とした電
磁弁の鉄芯などに適している。
したがって、既述の各種業界のニーズに応えた極めて
有用な発明である。
有用な発明である。
第1図は(C+N)量が保磁力に及ぼす影響を示した図
である。 第2図、第3図は(C+N)量が磁束密度に及ぼす影響
を示した図である。 第4図はSi量が固有抵抗に及ぼす影響を示した図であ
る。 第5図はSi量が硬さに及ぼす影響を示した図である。 第6図はCr量が孔食電位に及ぼす影響を示した図であ
る。 第7図はMo量が孔食電位に及ぼす影響を示した図であ
る。 第8図はMo量が硬さに及ぼす影響を示した図である。 第9図はAl量が固有抵抗に及ぼす影響を示した図であ
る。 第10図はAl量が硬さに及ぼす影響を示した図である。 第11図はAl量が孔食電位に及ぼす影響を示した図であ
る。 第12図は本発明実施例鋼と先願鋼・従来のステンレス鋼
の孔食電位の比較を示した図である。
である。 第2図、第3図は(C+N)量が磁束密度に及ぼす影響
を示した図である。 第4図はSi量が固有抵抗に及ぼす影響を示した図であ
る。 第5図はSi量が硬さに及ぼす影響を示した図である。 第6図はCr量が孔食電位に及ぼす影響を示した図であ
る。 第7図はMo量が孔食電位に及ぼす影響を示した図であ
る。 第8図はMo量が硬さに及ぼす影響を示した図である。 第9図はAl量が固有抵抗に及ぼす影響を示した図であ
る。 第10図はAl量が硬さに及ぼす影響を示した図である。 第11図はAl量が孔食電位に及ぼす影響を示した図であ
る。 第12図は本発明実施例鋼と先願鋼・従来のステンレス鋼
の孔食電位の比較を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 義和 兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番 地 山陽特殊製鋼株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−35757(JP,A) 特開 平2−61028(JP,A) 特開 平1−180945(JP,A) 特公 昭51−8740(JP,B2)
Claims (1)
- 【請求項1】C+N≦0.02%、 Si≦1%、 Mn≦0.4%、 P≦0.04%、 S≦0.02%、 Cr:16〜18%、 Mo:1〜2.5%、 Al:1〜3%、 Nb:0.2〜0.5% および残部実質的にFeよりなる、固有抵抗値が高く耐食
性にすぐれた高耐食性軟磁性棒管用鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2195940A JP2820312B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 高耐食性軟磁性棒管用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2195940A JP2820312B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 高耐食性軟磁性棒管用鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0483857A JPH0483857A (ja) | 1992-03-17 |
JP2820312B2 true JP2820312B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=16349503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2195940A Expired - Fee Related JP2820312B2 (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 高耐食性軟磁性棒管用鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2820312B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996011483A1 (en) * | 1994-10-11 | 1996-04-18 | Crs Holdings, Inc. | Corrosion-resistant magnetic material |
Family Cites Families (5)
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