JP7475181B2 - フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Description
本発明は、フェライト系ステンレス鋼に関する。
フェライト系ステンレス鋼は、家電製品、電子機器、自動車等の幅広い分野で使用されている。特に、暖房機器、厨房機器、自動車分野等のような、材料が高温になる分野では、適用されるステンレス鋼には耐酸化性や耐食性などが要求される。
また、モーターケースやモーターコア等のモーター部品、電子スロットルセンサやＥＰＳセンサのようなセンサ類、リレーや電磁弁、さらにそれらのコア、ヨーク、コネクタやハウジングなどでは、磁気特性が重要となる。
磁気特性とは、具体的には、飽和磁束密度（Ｂｓ）、透磁率（μ）、残留磁束密度（Ｂｒ）、保磁力（Ｈｃ）の値から判断される。飽和磁束密度Ｂｓとは、材料の磁気力の絶対値を示す指標であり、十分大きな磁界Ｈ（Ａ／ｍ）で収束する飽和磁化である。飽和磁束密度Ｂｓが大きいほど、強い磁気含容力で強磁界をシールドする。また、透磁率μとは、磁場に対する敏感さの指標であり、磁界Ｈ（Ａ／ｍ）に対する磁化Ｂ（Ｔ）の勾配（μ＝Ｂ／Ｈ）で算出される。透磁率μが高いほど、磁界に敏感に反応して磁化し易い材料である。更に、残留磁束密度Ｂｒとは、飽和磁束密度Ｂｓの状態から磁界Ｈを０にした際に、材料に残留した磁束密度である。更にまた、保磁力Ｈｃとは、この状態からさらに減磁し、磁束密度が０になった時の磁界値である。残留磁束密度Ｂｒ及び保磁力Ｈｃが共に小さいほど、磁化の解消が容易である。
磁気特性に優れる材料は、高飽和磁束密度、高透磁率、低残留磁束密度、低保磁力を示す材料である。特に飽和磁束密度は、材料中のＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ含有量が反映されるため、高Ｃｒ含有フェライト系ステンレス鋼ではＦｅ含有量が低下してしまい飽和磁束密度が低下する傾向にある。一方で、飽和磁束密度を高めるためにＣｒ含有量を低下させると、耐食性が低下してしまい、電磁弁等の水と接触する部品への適用が難しくなってしまう。
特許文献１には、磁気特性に優れたフェライト系ステンレス鋼板として、重量％にて、Ｃ≦０．０１％、Ｓｉ：０．１～０．６％、Ｍｎ：０．１～１．０％、Ｓ≦０．００４％、Ｃｒ：５～１３％、Ｔｉ：０．０５～０．５％、Ｏ≦０．００４％、Ｎ≦０．０１５％を含有し、かつＣ＋Ｎ≦０．０１５％であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、表層および中心層における（１１１）面強度の和が１０以下であり、最大比透磁率≧４０００であるフェライト系ステンレス鋼板が記載されている。銅、銅合金またはセラミックスに比べると、耐衝撃性及び磁気特性に優れるが、磁気特性に関しては、磁気遮断器用の接点材料として満足できる程度の磁気特性を有するものではない。
特許文献２には、磁気特性に優れたフェライト系ステンレス鋼板として、重量％で、Ｃ：０．０１５％以下、Ｎ：０．０１５％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：１０～１４％、Ｔｉ：０．０５～０．３０％を含有するスラブを熱間圧延により熱延板としたのち、該熱延板に圧下率：２０～６０％の冷間圧延を施し、ついで、８００～９３０℃で焼鈍することによって製造されるフェライト系ステンレス鋼板が記載されている。銅、銅合金またはセラミックスに比べると、耐衝撃性及び磁気特性に優れるが、磁気特性に関しては、磁気遮断器用の接点材料として満足できる程度の磁気特性を有するものではない。
特許文献３には、Ｃ：０．０１５ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．３０ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．３０ｗｔ％以下、Ｃｒ：１０．０～２０．０ｗｔ％、Ｍｏ：０．５～２．０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０５～０．３０ｗｔ％、Ｃｕ：０．３～１．５ｗｔ％およびＡｌ：０．０５～１．５ｗｔ％を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になる高耐食電磁ステンレス鋼が開示されているが、耐食性をＭｏ、Ｃｕ添加により確保している。
特許文献４には、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０．０１～０．５０％、Ｍｎ：０．０１～０．５０％、Ｃｒ：７．００～２０．００％、Ｍｏ：０．３０～２．００％、Ｃｕ：０．１０～２．００％、Ｔｉ：０．０５～０．５０％、Ａｌ：０．０５～３．００％、Ｂ：０．０００５～０．０５％およびＮ：０．０５％以下を含み、残部は実質的Ｆｅの組成からなる高冷鍛電磁ステンレス鋼が開示されているが、耐食性をＴｉ、Ｂ、Ｍｏ、Ｃｕ複合添加により確保している。
しかしながら、従来技術では、上記のように、高耐食性と高磁気特性を両立できていない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、耐食性と磁気特性を両立したフェライト系ステンレス鋼を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
［１］ 質量％で、
Ｃ：０．００１～０．１００％、
Ｓｉ：０．０１～３．００％、
Ｍｎ：０．０１～２．００％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ｎｉ：０．０１～３．００％、
Ｃｒ：９．０～２０．０％、
Ａｌ：０．００１～５．０％、
Ｂ：０．０００１～０．０１００％、
Ｎ：０．００１～０．０５０％を含有し、
更に、Ｔｉ：０．０１～０．３０％およびＮｂ：０．００１～０．３００％のいずれか１種または２種を含有し、
残部がＦｅおよび不純物であり、
下記式（１）を満たし、
磁界１０ｋＯｅでの磁束密度が１．４Ｔ以上であることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼。
１２Ｓｉ＋５Ａｌ≧Ｃｒ … （１）
ただし、式（１）におけるＳｉ、Ａｌ、Ｃｒはそれぞれの元素の質量％である。
［２］ さらに、Ｆｅの一部に替えて、質量％で、
Ｍｏ：０．０１～０．３４％、
Ｓｎ：０．００１～３．００％、
Ｃｕ：０．０１～３．００％、
Ｗ：０．００１～１．００％、
Ｖ：０．００１～１．００％、
Ｓｂ：０．００１～０．１００％、
Ｃｏ：０．００１～０．５００％、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．００５０％、
Ｚｒ：０．０００１～０．０３００％、
Ｇａ：０．０００１～０．０１００％、
Ｔａ：０．００１～０．０５０％、
ＲＥＭ：０．００１～０．１００％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする［１］に記載のフェライト系ステンレス鋼。
［１］ 質量％で、
Ｃ：０．００１～０．１００％、
Ｓｉ：０．０１～３．００％、
Ｍｎ：０．０１～２．００％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ｎｉ：０．０１～３．００％、
Ｃｒ：９．０～２０．０％、
Ａｌ：０．００１～５．０％、
Ｂ：０．０００１～０．０１００％、
Ｎ：０．００１～０．０５０％を含有し、
更に、Ｔｉ：０．０１～０．３０％およびＮｂ：０．００１～０．３００％のいずれか１種または２種を含有し、
残部がＦｅおよび不純物であり、
下記式（１）を満たし、
磁界１０ｋＯｅでの磁束密度が１．４Ｔ以上であることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼。
１２Ｓｉ＋５Ａｌ≧Ｃｒ … （１）
ただし、式（１）におけるＳｉ、Ａｌ、Ｃｒはそれぞれの元素の質量％である。
［２］ さらに、Ｆｅの一部に替えて、質量％で、
Ｍｏ：０．０１～０．３４％、
Ｓｎ：０．００１～３．００％、
Ｃｕ：０．０１～３．００％、
Ｗ：０．００１～１．００％、
Ｖ：０．００１～１．００％、
Ｓｂ：０．００１～０．１００％、
Ｃｏ：０．００１～０．５００％、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．００５０％、
Ｚｒ：０．０００１～０．０３００％、
Ｇａ：０．０００１～０．０１００％、
Ｔａ：０．００１～０．０５０％、
ＲＥＭ：０．００１～０．１００％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする［１］に記載のフェライト系ステンレス鋼。
本発明によれば、耐食性と磁気特性を両立したフェライト系ステンレス鋼を提供できる。本発明のフェライト系ステンレス鋼は、モーターケースやモーターコア等のモーター部品、電子スロットルセンサやEPSセンサのようなセンサ類、リレーや電磁弁、さらにそれらのコア、ヨーク、コネクタやハウジングなどに好適に用いることができる。
本発明者らは、磁気特性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提供することを目的として鋭意検討を重ねた。その結果、下記知見を見出した。
第一に、Ｃｒ含有量が９～２０％と比較的低いステンレス鋼において、Ａｌ、Ｓｉ含有量を高くするほど耐食性が向上することを見出した。また、第二に、Ａｌ、Ｓｉ含有量を高くするほど、磁気焼鈍後の磁気特性及び耐食性も向上することを見出した。その含有量のしきい値は、１２Ｓｉ＋５Ａｌ≧Ｃｒ（Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒはそれぞれの元素の質量％）で整理可能であることを見出した。
耐食性に関して、Ａｌは、発生初期の孔食内部でイオンとして溶け出してから表面に吸着することで、孔食成長の抑制及び再不動態化を促進していると考えられる。また、Ｓｉは、孔食内部で酸化物を形成し、孔食成長の抑制及び再不動態化を促進していると考えられる。
さらに、磁気焼鈍による酸化時に、Ａｌ、Ｓｉ含有量が高いことで、耐食性の低いＦｅ主体の酸化物が表面に形成され難く、耐食性担保に寄与していると考えられる。
磁気特性に関しては、Ａｌ、Ｓｉは、フェライト生成元素であり、磁気焼鈍時のγループ回避に寄与することで、磁気特性を改善していると推察される。
磁気特性に関しては、Ａｌ、Ｓｉは、フェライト生成元素であり、磁気焼鈍時のγループ回避に寄与することで、磁気特性を改善していると推察される。
以下に、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼の化学組成について説明する。なお、％は質量％を意味する。
Ｃ：０．００１～０．１００％
Ｃは、磁気特性、耐粒界腐食性、加工性を低下させるため、その含有量を低く抑える必要がある。そのため、Ｃの含有量を０．１００％以下とする。しかしながら、Ｃ含有量を過度に低めることは精練コストを上昇させるため、Ｃ含有量を０．００１％以上とする。Ｃ含有量の好ましい範囲は、０．００２～０．０５０％、より好ましい範囲は０．００３～０．０３０％である。
Ｃは、磁気特性、耐粒界腐食性、加工性を低下させるため、その含有量を低く抑える必要がある。そのため、Ｃの含有量を０．１００％以下とする。しかしながら、Ｃ含有量を過度に低めることは精練コストを上昇させるため、Ｃ含有量を０．００１％以上とする。Ｃ含有量の好ましい範囲は、０．００２～０．０５０％、より好ましい範囲は０．００３～０．０３０％である。
Ｓｉ：０．０１～３．００％
Ｓｉは、磁気特性、中低温（５００～７００℃）の耐酸化性及び高温（７００℃以上）の耐酸化性を飛躍的に向上させる。また表面に濃縮して腐食発生を抑制するのみならず、母材の腐食速度も低減する非常に有益な元素である。そのため、Ｓｉの含有量を０．０１％以上とする。ただし、Ｓｉの過度な含有は溶接溶け込み性を低下させるため、Ｓｉの含有量を３．００％以下とする。Ｓｉ量のより好ましい範囲は０．０１～２．００％、更に好ましい範囲は０．３０～１．５０％、更に好ましい範囲は０．８０～１．２０％である。
Ｓｉは、磁気特性、中低温（５００～７００℃）の耐酸化性及び高温（７００℃以上）の耐酸化性を飛躍的に向上させる。また表面に濃縮して腐食発生を抑制するのみならず、母材の腐食速度も低減する非常に有益な元素である。そのため、Ｓｉの含有量を０．０１％以上とする。ただし、Ｓｉの過度な含有は溶接溶け込み性を低下させるため、Ｓｉの含有量を３．００％以下とする。Ｓｉ量のより好ましい範囲は０．０１～２．００％、更に好ましい範囲は０．３０～１．５０％、更に好ましい範囲は０．８０～１．２０％である。
Ｍｎ：０．０１～２．００％
Ｍｎは、脱酸元素として有用であるが、過剰量のＭｎを含有させると、耐食性を劣化させる。そのため、Ｍｎ含有量を０．０１～２．００％とする。Ｍｎ含有量の好ましい範囲は、０．０５～１．００％、より好ましい範囲は０．０２～０．５０％である。
Ｍｎは、脱酸元素として有用であるが、過剰量のＭｎを含有させると、耐食性を劣化させる。そのため、Ｍｎ含有量を０．０１～２．００％とする。Ｍｎ含有量の好ましい範囲は、０．０５～１．００％、より好ましい範囲は０．０２～０．５０％である。
Ｐ：０．０５０％以下
Ｐは、磁気特性、加工性・溶接性を劣化させる元素であるため、その含有量を制限する必要がある。そのため、Ｐ含有量を０．０５０％以下とする。Ｐ含有量の好ましい範囲は、０．０３０％以下である。しかしながら、Ｐ含有量を過度に低めることは精練コストを上昇させるため、Ｐ含有量を０．００１％以上としてもよい。
Ｐは、磁気特性、加工性・溶接性を劣化させる元素であるため、その含有量を制限する必要がある。そのため、Ｐ含有量を０．０５０％以下とする。Ｐ含有量の好ましい範囲は、０．０３０％以下である。しかしながら、Ｐ含有量を過度に低めることは精練コストを上昇させるため、Ｐ含有量を０．００１％以上としてもよい。
Ｓ：０．０１００％以下
Ｓは、耐食性を劣化させる元素であるため、その含有量を制限する必要がある。そのため、Ｓ含有量を０．０１００％以下とする。Ｓ含有量の好ましい範囲は、０．００７０％以下である。しかしながら、Ｓ含有量を過度に低めることは精練コストを上昇させるため、Ｓ含有量を０．０００１％以上としてもよい。
Ｓは、耐食性を劣化させる元素であるため、その含有量を制限する必要がある。そのため、Ｓ含有量を０．０１００％以下とする。Ｓ含有量の好ましい範囲は、０．００７０％以下である。しかしながら、Ｓ含有量を過度に低めることは精練コストを上昇させるため、Ｓ含有量を０．０００１％以上としてもよい。
Ｎｉ：０．０１～３．００％
Ｎｉは、磁気特性や耐食性を向上させるため、０．０１％以上の含有が必要である。ただし、多量の含有は合金コスト増加に繋がるため、Ｎｉ含有量を３．００％以下とする。Ｎｉ含有量の好ましい範囲は０．０５～１．００％、より好ましい範囲は０．１０～０．５０％である。
Ｎｉは、磁気特性や耐食性を向上させるため、０．０１％以上の含有が必要である。ただし、多量の含有は合金コスト増加に繋がるため、Ｎｉ含有量を３．００％以下とする。Ｎｉ含有量の好ましい範囲は０．０５～１．００％、より好ましい範囲は０．１０～０．５０％である。
Ｃｒ：９．０～２０．０％
Ｃｒは、耐酸化性及び塩害環境での耐食性を確保するために、９．０％以上の含有が必要である。Ｃｒの含有量を増加させるほど、耐酸化性及び耐食性は向上するが、溶接溶け込み性、熱伝導率、加工性、製造性を低下させるため、Ｃｒ含有量は２０．０％以下とする。Ｃｒ含有量の好ましい範囲は、９．５～１５．０％、より好ましい範囲は１０．５～１３．０％である。
Ｃｒは、耐酸化性及び塩害環境での耐食性を確保するために、９．０％以上の含有が必要である。Ｃｒの含有量を増加させるほど、耐酸化性及び耐食性は向上するが、溶接溶け込み性、熱伝導率、加工性、製造性を低下させるため、Ｃｒ含有量は２０．０％以下とする。Ｃｒ含有量の好ましい範囲は、９．５～１５．０％、より好ましい範囲は１０．５～１３．０％である。
Ａｌ：０．００１～５．０％
Ａｌは、本実施形態における重要な元素である。Ａｌは、特に高温（７００℃以上）の耐酸化性を飛躍的に向上させる。加えて鋼表面に濃縮して腐食発生を抑制するのみならず、母材の腐食速度も低減する非常に有益な元素である。この効果は特に低Ｃｒ系ステンレス鋼で顕著である。そのため、Ａｌの含有量を０．００１％以上とする。ただし、Ａｌの過度な含有は材料の伸び減少を引き起こし、加工性を低下させるため、Ａｌの含有量を５．０％以下とする。Ａｌ含有量の好ましい範囲は、０．８００～３．０００％、より好ましい範囲は１．０００～２．０００％である。
Ａｌは、本実施形態における重要な元素である。Ａｌは、特に高温（７００℃以上）の耐酸化性を飛躍的に向上させる。加えて鋼表面に濃縮して腐食発生を抑制するのみならず、母材の腐食速度も低減する非常に有益な元素である。この効果は特に低Ｃｒ系ステンレス鋼で顕著である。そのため、Ａｌの含有量を０．００１％以上とする。ただし、Ａｌの過度な含有は材料の伸び減少を引き起こし、加工性を低下させるため、Ａｌの含有量を５．０％以下とする。Ａｌ含有量の好ましい範囲は、０．８００～３．０００％、より好ましい範囲は１．０００～２．０００％である。
Ｂ：０．０００１～０．０１００％
Ｂは、２次加工性を向上させるのに有用な元素であり、０．０１００％以下の含有が必要である。Ｂ含有量の下限を、安定した効果が得られる０．０００１％以上とする。Ｂ含有量の好ましい範囲は０．０００５～０．００５０％、より好ましい範囲は０．００１０～０．００３０％である。
Ｂは、２次加工性を向上させるのに有用な元素であり、０．０１００％以下の含有が必要である。Ｂ含有量の下限を、安定した効果が得られる０．０００１％以上とする。Ｂ含有量の好ましい範囲は０．０００５～０．００５０％、より好ましい範囲は０．００１０～０．００３０％である。
Ｎ：０．００１～０．０５０％
Ｎは、耐孔食性に有用な元素であるが、磁気特性、耐粒界腐食性、加工性を低下させる。そのため、Ｎの含有量を低く抑える必要がある。そのため、Ｎ含有量を０．０５０％以下とする。しかしながら、Ｎ含有量を過度に低めることは精練コストを上昇させるため、Ｎ含有量を０．００１％以上とする。Ｎ含有量の好ましい範囲は、０．００２～０．０２０％である。
Ｎは、耐孔食性に有用な元素であるが、磁気特性、耐粒界腐食性、加工性を低下させる。そのため、Ｎの含有量を低く抑える必要がある。そのため、Ｎ含有量を０．０５０％以下とする。しかしながら、Ｎ含有量を過度に低めることは精練コストを上昇させるため、Ｎ含有量を０．００１％以上とする。Ｎ含有量の好ましい範囲は、０．００２～０．０２０％である。
Ｔｉ：０．０１～０．３００％およびＮｂ：０．００１～０．３００％の１種又は２種
Ｔｉ及びＮｂは、ステンレス鋼の鋭敏化を防止するために、Ｔｉの場合は０．０１％以上、Ｎｂの場合は０．００１％以上を含有する必要がある。ただし、多量の含有は合金コスト増加や靭性の低下、鋼中介在物増加による耐食性低下、製造性低下に繋がるため、Ｔｉ量またはＮｂ含有量はそれぞれ０．３００％以下とする。Ｔｉ含有量及びＮｂ含有量の好ましい範囲はそれぞれ、０．０３～０．２５％、より好ましい範囲はそれぞれ、０．１０～０．１７％である。Ｔｉ及びＮｂは、何れか一方が含有されていればよく、Ｔｉ及びＮｂの両方が含有されていてもよい。
Ｔｉ及びＮｂは、ステンレス鋼の鋭敏化を防止するために、Ｔｉの場合は０．０１％以上、Ｎｂの場合は０．００１％以上を含有する必要がある。ただし、多量の含有は合金コスト増加や靭性の低下、鋼中介在物増加による耐食性低下、製造性低下に繋がるため、Ｔｉ量またはＮｂ含有量はそれぞれ０．３００％以下とする。Ｔｉ含有量及びＮｂ含有量の好ましい範囲はそれぞれ、０．０３～０．２５％、より好ましい範囲はそれぞれ、０．１０～０．１７％である。Ｔｉ及びＮｂは、何れか一方が含有されていればよく、Ｔｉ及びＮｂの両方が含有されていてもよい。
特に、Ｔｉに関しては、２Ａｌ＋Ｓｉ－１０Ｔｉ≧０（Ａｌ、Ｓｉ及びＴｉは、フェライト系ステンレス鋼におけるそれぞれの元素の質量％）を満たすことで、耐食性が大幅に向上するため好ましい。
以上が、本実施形態のステンレス鋼の基本となる化学組成であるが、本実施形態では、更に、次のような元素を必要に応じて含有させることができる。
Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｗ、Ｖ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｔａ、ＲＥＭは、目的に応じて、これらの１種または２種以上が含有されていてもよい。これらの元素の下限は、０％以上、好ましくは０％超である。
Ｍｏ：０．０１～３．００％
Ｍｏは、耐食性を向上させるため、０．０１％以上含有することができる。しかし、過剰の含有は、加工性を劣化させると共に、高価であるためコストアップに繋がる。そのため、Ｍｏ含有量を３．００％以下とする。Ｍｏ含有量の好ましい範囲は、０．０５～２．００％であり、より好ましい範囲は０．０５～１．００％である。
Ｍｏは、耐食性を向上させるため、０．０１％以上含有することができる。しかし、過剰の含有は、加工性を劣化させると共に、高価であるためコストアップに繋がる。そのため、Ｍｏ含有量を３．００％以下とする。Ｍｏ含有量の好ましい範囲は、０．０５～２．００％であり、より好ましい範囲は０．０５～１．００％である。
Ｓｎ：０．００１～３．００％
Ｓｎは、耐食性を向上させるため、０．００１％以上含有することができる。しかし、過剰の含有はコスト増加に繋がる。そのため、Ｓｎ含有量を３．００％以下とする。Ｓｎ含有量の好ましい範囲は、０．００５～１．００％であり、より好ましくは０．０１０～１．００％である。
Ｓｎは、耐食性を向上させるため、０．００１％以上含有することができる。しかし、過剰の含有はコスト増加に繋がる。そのため、Ｓｎ含有量を３．００％以下とする。Ｓｎ含有量の好ましい範囲は、０．００５～１．００％であり、より好ましくは０．０１０～１．００％である。
Ｃｕ：０．０１～３．００％
Ｃｕは、耐食性を向上させるため、０．０１％以上含有することができる。しかし、過剰の含有はコスト増加に繋がる。そのため、Ｃｕ含有量を３．００％以下とする。Ｃｕ含有量の好ましい範囲は０．０２～１．００％、より望ましい範囲は０．０５～０．０９％である。
Ｃｕは、耐食性を向上させるため、０．０１％以上含有することができる。しかし、過剰の含有はコスト増加に繋がる。そのため、Ｃｕ含有量を３．００％以下とする。Ｃｕ含有量の好ましい範囲は０．０２～１．００％、より望ましい範囲は０．０５～０．０９％である。
Ｗ：０．００１～１．００％
Ｗは、耐食性を向上させるため、１．００％以下を含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｗ含有量を０．００１％以上とする。Ｗ含有量の好ましい範囲は、０．００５～０．８０％である。
Ｗは、耐食性を向上させるため、１．００％以下を含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｗ含有量を０．００１％以上とする。Ｗ含有量の好ましい範囲は、０．００５～０．８０％である。
Ｖ：０．００１～１．００％
Ｖは、耐食性を向上させるため、１．００％以下を含有することができる。安定した効果を得ためには、Ｖ含有量を０．００１％以上とする。Ｖ含有量の好ましい範囲は、０．００５～０．５０％である。
Ｖは、耐食性を向上させるため、１．００％以下を含有することができる。安定した効果を得ためには、Ｖ含有量を０．００１％以上とする。Ｖ含有量の好ましい範囲は、０．００５～０．５０％である。
Ｓｂ：０．００１～０．１００％
Ｓｂは、耐全面腐食性を向上させるため、０．１００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｓｂ含有量を０．００１％以上とする。Ｓｂ含有量の好ましい範囲は、０．０１０～０．０８０％である。
Ｓｂは、耐全面腐食性を向上させるため、０．１００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｓｂ含有量を０．００１％以上とする。Ｓｂ含有量の好ましい範囲は、０．０１０～０．０８０％である。
Ｃｏ：０．００１～０．５００％
Ｃｏは、二次加工性と靭性を向上させるために、０．５００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｃｏ含有量を０．００１％以上とする。Ｃｏ含有量の好ましい範囲は、０．０１０～０．３００％である。
Ｃｏは、二次加工性と靭性を向上させるために、０．５００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｃｏ含有量を０．００１％以上とする。Ｃｏ含有量の好ましい範囲は、０．０１０～０．３００％である。
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％
Ｃａは、脱硫のために含有されるが、過剰に含有すると、水溶性の介在物ＣａＳが生成して耐食性を低下させる。そのため、０．０００１～０．００５０％の範囲でＣａを含有することができる。Ｃａ含有量の好ましい範囲は、０．０００５～０．００３０％である。
Ｃａは、脱硫のために含有されるが、過剰に含有すると、水溶性の介在物ＣａＳが生成して耐食性を低下させる。そのため、０．０００１～０．００５０％の範囲でＣａを含有することができる。Ｃａ含有量の好ましい範囲は、０．０００５～０．００３０％である。
Ｍｇ：０．０００１～０．００５０％
Ｍｇは、組織を微細化し、加工性、靭性の向上にも有用である。そのため、０．００５０％以下の範囲でＭｇを含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｍｇ含有量を０．０００１％以上とする。Ｍｇ含有量の好ましい範囲は、０．０００５～０．００３０％である。
Ｍｇは、組織を微細化し、加工性、靭性の向上にも有用である。そのため、０．００５０％以下の範囲でＭｇを含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｍｇ含有量を０．０００１％以上とする。Ｍｇ含有量の好ましい範囲は、０．０００５～０．００３０％である。
Ｚｒ：０．０００１～０．０３００％
Ｚｒは、耐食性を向上させるために、０．０３００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｚｒ含有量を０．０００１％以上とする。Ｚｒ含有量の好ましい範囲は、０．００１０～０．０１００％である。
Ｚｒは、耐食性を向上させるために、０．０３００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｚｒ含有量を０．０００１％以上とする。Ｚｒ含有量の好ましい範囲は、０．００１０～０．０１００％である。
Ｇａ：０．０００１～０．０１００％
Ｇａは、耐食性と耐水素脆化性を向上させるために、０．０１００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｇａ含有量を０．０００１％以上とする。Ｇａ含有量の好ましい範囲は、０．０００５～０．００５０％である。
Ｇａは、耐食性と耐水素脆化性を向上させるために、０．０１００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｇａ含有量を０．０００１％以上とする。Ｇａ含有量の好ましい範囲は、０．０００５～０．００５０％である。
Ｔａ：０．００１～０．０５０％
Ｔａは、耐食性を向上させるために、０．０５０％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｔａ含有量を０．００１％以上とする。Ｔａ含有量の好ましい範囲は、０．００５～０．０３０％である。
Ｔａは、耐食性を向上させるために、０．０５０％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ｔａ含有量を０．００１％以上とする。Ｔａ含有量の好ましい範囲は、０．００５～０．０３０％である。
ＲＥＭ：０．００１～０．１００％
ＲＥＭは、脱酸効果等を有するので、精練で有用な元素であるため、０．１００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、ＲＥＭ量を０．００１％以上とする。ＲＥＭ含有量の好ましい範囲は、０．００３～０．０５０％である。
ここで、ＲＥＭ（希土類元素）は、一般的な定義に従い、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。ＲＥＭは、これら希土類元素から選択される１種以上であり、ＲＥＭの含有量とは、希土類元素の合計量である。
ＲＥＭは、脱酸効果等を有するので、精練で有用な元素であるため、０．１００％以下含有することができる。安定した効果を得るためには、ＲＥＭ量を０．００１％以上とする。ＲＥＭ含有量の好ましい範囲は、０．００３～０．０５０％である。
ここで、ＲＥＭ（希土類元素）は、一般的な定義に従い、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）の２元素と、ランタン（Ｌａ）からルテチウム（Ｌｕ）までの１５元素（ランタノイド）の総称を指す。ＲＥＭは、これら希土類元素から選択される１種以上であり、ＲＥＭの含有量とは、希土類元素の合計量である。
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼は、上述してきた元素以外は、Ｆｅ及び不純物（不純物には不可避的不純物も含む）からなる。また、以上説明した各元素の他にも、本発明の効果を損なわない範囲で含有させることが出来る。本実施形態では、例えばＢｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｈ等を含有させてもよいが、その場合は可能な限り低減することが好ましい。一方、これらの元素は、本発明の課題を解決する限度において、その含有割合が制御され、必要に応じて、Ｂｉは０．０１％以下、Ｐｂは０．０１％以下、Ｓｅは０．０１％以下、Ｈは０．０１％以下を含有してもよい。
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼は、１０ｋＯｅ（エルステッド）での磁束密度が１．４Ｔ（テスラ）以上を示す。これにより、モーターケースやモーターコア等のモーター部品、電子スロットルセンサやEPSセンサのようなセンサ類、リレーや電磁弁、さらにそれらのコア、ヨーク、コネクタやハウジングなどに好適に用いることができる。
また、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼の形態は特に限定されないが、鋼板であることが好ましい。
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板の製造方法は、製鋼－熱間圧延－焼鈍・酸洗－冷間圧延－焼鈍の各工程よりなり、各工程の製造条件については、特に規定するものでは無い。ただし、冷間圧延及び焼鈍を施した後に、磁気焼鈍を行う必要がある。
製鋼においては、前記必須成分および必要に応じて添加される成分を含有する鋼を、転炉溶製し続いて２次精錬を行う方法が好適である。溶製した溶鋼は、鋳造（連続鋳造）することによりスラブとする。スラブは、所定の温度に加熱され、所定の板厚に連続圧延で熱間圧延される。最終製品の結晶粒度を考慮すると、スラブ厚さは３．０ｍｍ厚さ以上が望ましい。熱間圧延後の焼鈍工程は省略しても良く、酸洗後の冷間圧延は、通常のゼンジミアミル、タンデムミルのいずれで圧延しても良いが、鋼板の加工性を考慮するとタンデムミル圧延の方が望ましい。
冷間圧延においては、ロール粗度、ロール径、圧延油、圧延パス回数、圧延速度、圧延温度などは一般的な範囲内で適宜選択すれば良い。冷間圧延の途中に中間焼鈍を入れても良く、中間および最終焼鈍はバッチ式焼鈍でも連続式焼鈍でも構わない。また、焼鈍の雰囲気は、必要であれば水素ガスあるいは窒素ガスなどの無酸化雰囲気で焼鈍する光輝焼鈍でも大気中で焼鈍しても構わない。最終焼鈍後は、ソルト処理、酸洗、電解酸洗等を行うとよい。
磁気焼鈍は１×１０－２～９×１０－２Ｐａの真空中で、昇温速度１～１００℃／ｍｉｎ、均熱温度８００～１０００℃、均熱時間を１～１０時間、好ましくは１～３時間の条件で行うことが望ましい。熱処理後はＡｒガス等による冷却を行っても良いし、空冷や炉冷としても良い。このような磁気焼鈍を行うことで、結晶粒の粗大化が起こり、磁気特性が良好となり、１０ｋＯｅでの磁束密度を向上させることができる。
本実施形態のフェライト系ステンレス鋼板によれば、モーターケースやモーターコア等のモーター部品に好適な耐食性と磁気特性に優れたフェライト系ステンレス鋼を提供できる。
以下、実施例に基づいて、本発明をより詳細に説明する。
表１Ａ～表１Ｄに示す組成の鋼を溶製し、厚さ３．０ｍｍ以上のスラブを板厚４ｍｍになるまで熱間圧延を施した。次いで、熱間圧延後の鋼板にショット・酸洗を施した。その後、板厚が０．８ｍｍになるまで冷間圧延を施し、９２０℃で１分間焼鈍を行い、次いでソルト処理及び酸洗を施した。酸洗は、硝酸濃度が１５０ｇ／Ｌの溶液中で電解酸洗を行った。このようにしてフェライト系ステンレス鋼板を製造した。さらに１．３×１０－２Ｐａの真空中で昇温速度１～１００℃／ｍｉｎの速度で昇温し、７００～１０００℃で２時間の磁気焼鈍を行い、その後、空冷した。
作製した鋼板から、幅７５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試験片を切り出し、ＪＡＳＯ－ＣＣＴ試験用試験片とした。ＪＡＳＯ－ＣＣＴ試験は、ＪＡＳＯ Ｍ ６１０－９２に準拠して１２サイクル行った。ＪＡＳＯ－ＣＣＴ試験の判定基準として、ＪＩＳ Ｇ ０５９５に準拠する方法でレイティングナンバを判定し、「３」を境界値とした。レイティングナンバが４～９の鋼種は表１Ｅ及び表１Ｆ中に符号「○」で示し、レイティングナンバが０～３の鋼種は表１Ｅ及び表１Ｆ中に符号「×」で示した。
また作製した鋼板から、６ｍｍ×４ｍｍの試料を放電加工で切り出し、理研電子（株）製の振動試料型磁力計（ＢＨＶ－５０Ｔ）を用いて±１０ｋＯｅ（±７９５ｋＡ／ｍ）の磁界を試料長手方向に印加し、その際の磁束密度を測定した。結果を表１Ｅ及び表１Ｆに示した。
表１Ｅ及び表１Ｆに結果を示す。１２Ｓｉ＋５Ａｌ≧Ｃｒ（Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉはそれぞれの元素の質量％濃度を示す）を満たす場合は、磁束密度が１．４Ｔ以上になり、ＪＡＳＯ－ＣＣＴ試験結果が「○」となることがわかる。
比較例Ｂ１～９においては、１２Ｓｉ＋５Ａｌ≧Ｃｒ（Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉはそれぞれの元素の質量％濃度を示す）を満たさず、磁束密度が１．４Ｔ未満になり、ＪＡＳＯ－ＣＣＴ試験結果は「×」であった。
また、比較例Ａ１’～Ａ４’は、発明例Ａ１～Ａ４と同じ化学成分を有する鋼であるが、磁気焼鈍の焼鈍温度が８００℃未満であったため、磁束密度が低くなった。
本発明のフェライト系ステンレス鋼は、耐食性と磁気特性を両立することができるので、モーターケースやモーターコア等のモーター部品、電子スロットルセンサやEPSセンサのようなセンサ類、リレーや電磁弁、さらにそれらのコア、ヨーク、コネクタやハウジングなどに好適に用いることができる。即ち、本発明は産業上極めて有益である。
Claims (2)
- 質量％で、
Ｃ：０．００１～０．１００％、
Ｓｉ：０．０１～３．００％、
Ｍｎ：０．０１～２．００％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ｎｉ：０．０１～３．００％、
Ｃｒ：９．０～２０．０％、
Ａｌ：０．００１～５．０％、
Ｂ：０．０００１～０．０１００％、
Ｎ：０．００１～０．０５０％を含有し、
更に、Ｔｉ：０．０１～０．３０％およびＮｂ：０．００１～０．３００％のいずれか１種または２種を含有し、
残部がＦｅおよび不純物であり、
下記式（１）を満たし、
磁界１０ｋＯｅでの磁束密度が１．４Ｔ以上であることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼。
１２Ｓｉ＋５Ａｌ≧Ｃｒ … （１）
ただし、式（１）におけるＳｉ、Ａｌ、Ｃｒはそれぞれの元素の質量％である。 - さらに、Ｆｅの一部に替えて、質量％で、
Ｍｏ：０．０１～０．３４％、
Ｓｎ：０．００１～３．００％、
Ｃｕ：０．０１～３．００％、
Ｗ：０．００１～１．００％、
Ｖ：０．００１～１．００％、
Ｓｂ：０．００１～０．１００％、
Ｃｏ：０．００１～０．５００％、
Ｃａ：０．０００１～０．００５０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．００５０％、
Ｚｒ：０．０００１～０．０３００％、
Ｇａ：０．０００１～０．０１００％、
Ｔａ：０．００１～０．０５０％、
ＲＥＭ：０．００１～０．１００％
の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載のフェライト系ステンレス鋼。
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