JP5845527B2 - オーステナイト系ステンレス鋼製携帯型電子機器外装部材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
質量%で
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Si≦1.00%
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Ni:8.5〜10.5%
Cr:15〜20%
Cu:2.5〜3.5%
N:0.01〜0.06%
Al:≦0.003%
Ti:≦0.003%
残部Feおよび不可避的不純物からなり、鋼板中に含まれる非金属介在物の平均粒径が5μm以下のMnO−SiO 2 −Al 2 O 3 もしくはTiNである素材からなるオーステナイト系ステンレス鋼製携帯型電子機器外装部材であり、
更に、
前記素材からなる部材は、内部割れがなく、硬さが230HV以上、加工誘起マルテンサイト量が3.5vol.%以下であることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼製携帯型電子機器外装部材であり、
それらのオーステナイト系ステンレス鋼製携帯型電子機器外装部材を製造するにあたって、鋼板を冷間鍛造により鍛造品とした後、300℃〜500℃の温度で1時間以上の時効硬化を伴う歪取り熱処理を行い切削加工により成形することを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼製携帯型電子機器外装部材の製造法である。
その結果、
質量%で
C:0.003〜0.080%
Si≦1.00%
Mn≦3.0%
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S≦0.030%
Ni:8.5〜10.5%
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Cu:2.5〜3.5%
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Ti:≦0.003%
残部Feとなる成分が必要であり、さらに内部割れを防止するためには、鋼板中に含まれる非金属介在物の平均粒径が5μm以下のMnO−SiO2−Al2O3系介在物もしくはTiNにする必要があることがわかった。そのような介在物の大きさおよび組成とするためには、上記成分を満足するとともに、その製錬において、真空下もしくは非酸化性雰囲気下で塩基性スラグを形成し、Al含有量が0.01重量%以下のSi合金を添加し、強制脱酸する必要がある。また、スクラップや前鍋を規制し、不純物中に含まれるTiを極力低減する必要がある。この上記の鋼は、複雑形状に鍛造しても内部割れが生じず、目標の硬度が得られるが、このまま切削加工すると内部応力により切削品の形状変化が生じ、また、切削加工品の強度が足らない。そこで、300℃〜500℃の温度で1時間以上の時効硬化を伴う歪取り熱処理が必要となり、上記の鋼は時効硬化能の考慮もしているため、最終的に、硬度230HV以上で、加工誘起マルテンサイト量が3.5%以下である高強度、非磁性かつ生産性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼製携帯型電子機器外装部材が得られる。
なお、本発明において「内部割れがない」とは、鍛造品の断面を鏡面研磨した後、光学顕微鏡で少なくとも倍率200倍の観察においてわれが認められない事を言う。なお、観察面は鍛造品の内部割れが発生しやすい領域とし、いずれの断面においても割れが認められないこととする。
C:0.003〜0.080質量%
Cは、侵入型元素であって強度を向上させる合金成分である。そのため、過剰に添加されると冷間鍛造性を低下させるため0.080%以下とする。また、Cはオーステナイトを安定化させる元素であり、また、過剰な脱炭は、精錬コストを上昇させ、また、必要とする加工硬化および時効硬化能を得ることから0.003%を下限とする。
Siは、固溶強化元素であり、冷間鍛造性を低下させるため上限を1.00%とする。
Mnは、添加量が増しても強度をほとんど向上させない。また、オーステナイト安定化元素であり、加工誘起マルテンサイト変態を抑制する効果がある。しかしながら、過剰な添加は耐食性の低下を招くため上限を3.0%とする。
Pは耐食性を劣化させる元素であり、極力少量に抑えることが好ましく、上限を0.040%とする。
SはMnと反応しMnSを生成し、耐食性を劣化させるので、その上限を0.030%とする。
Niはオーステナイトを安定化させる元素であり、その下限を8.5%とした。ただし、多量に添加するとコストアップにつながるため、上限を10.5%とした。
Crは耐食性を向上させる元素であり、その効果を十分に得るために下限を15%とした。ただし、多量に添加すると冷間鍛造性を低下させるため、上限は20%とした。
Cuは、オーステナイト相の加工硬化を抑制し、冷間鍛造性を向上させる元素である。その効果を発揮させるために、下限を2.5%とした。また、時効硬化を伴う歪取り熱処理の際に時効硬化に寄与する。ただし、多量に添加されると熱間加工性の低下を生じさせるため、その上限を3.5%とした。
Nはオーステナイトを安定化させとともに、加工硬化および時効硬化に寄与する元素であることから、0.01%を下限とする。また、過剰に添加されると冷間鍛造性を悪化させるため0.06%を上限とする。
Alは酸素親和力がSi,Mnに比べて高く、含有量が0.003%を超えると内部割れの起因となる5μm以上のMnO−SiO2−Al2O3系介在物が生成してしまう。そのため、上限を0.003%とした。
TiはNと反応しTiNを形成する。TiNの大きさは内部割れの起点となるため、その上限を0.003%とした。これを達成するためには、スクラップや前鍋を規制し、不純物中に含まれるTiを極力低減する必要がある。
携帯型電子機器外装部材として、使用中の剛性感や、携帯型電子機器を落下させた場合等の内部機器を保護する役割があり、強度が要求される。各硬さを有するモックアップを準備し、1mの高さから落下させる試験を行った結果、少なくとも部材硬さが230HV以上必要であることがわかった。硬さが230HV以上を達成するために、C,N等の加工硬化および時効硬化に有効な元素を、冷間鍛造性を阻害しない範囲で活用し、また、Cuの時効硬化を有効に活用している。また、地磁気センサー等の磁性に敏感なセンサー等を外装部材近くに配置する場合、低磁化量が要求されるが、外装部材として透磁率が1.15以下であれば、外装部材と地磁気センサー等を数mm離せば実質的に影響がなくなることから、透磁率を1.15以下とするため、外装部材の加工誘起マルテンサイト量を3.5%以下とする。これを達成するために、オーステナイト安定度を本発明では調整している。
Claims (3)
- 質量%で
C:0.003〜0.080%
Si≦1.00%
Mn≦3.0%
P≦0.040%
S≦0.030%
Ni:8.5〜10.5%
Cr:15〜20%
Cu:2.5〜3.5%
N:0.01〜0.06%
Al:≦0.003%
Ti:≦0.003%
残部Feおよび不可避的不純物からなり、鋼板中に含まれる非金属介在物の平均粒径が5μm以下のMnO−SiO2−Al2O3もしくはTiNである素材からなるオーステナイト系ステンレス鋼製携帯型電子機器外装部材。 - 前記部材は、内部割れがなく、硬さが230HV以上、加工誘起マルテンサイト量が3.5vol.%以下であることを特徴とする請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼製携帯型電子機器外装部材。
- 請求項1または2に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板を冷間鍛造により鍛造品とした後、300℃〜500℃の温度で1時間以上の時効硬化を伴う歪取り熱処理を行い切削加工により成形することを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼製携帯型電子機器外装部材の製造方法。
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