JPH02111846A - プレス成形性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、プレス成形性に優れたマルテンサイト系ス
テンレス鋼に関し、とくに磁気記録媒体として使用され
るフロッピーディスクのセンターコア材としての用途に
供して好適なものである。

（従来の技術） パーソナルコンピューターなどに用いられる磁気記録媒
体としてのフロッピーディスクは、コンピューターの小
型化を反映してディスクそのものも小型化のすう勢にあ
る。このような小型のフロッピーディスクにあっては、
読み取りのぶれを防止するためディスクの中央にセンタ
ーコアと称する金属製のディスクが用いられる。

このセンターコアに要求される特性は、■人手に触れる
ので高耐食性を有すること、■またフロンピーディスク
に装着される時チャッキングがマグネット式であるので
強磁性を呈すること、 ■さらにチャッキングの際固定金具によってこすられる
ので耐食性に優れる　（１１ｖとして２３０以上）こと 等であり、従来、冷間圧延で硬くした５ＵＳ４３０のハ
ード材が用いられていた。

しかしながらかかるセンターコアは灰皿状のディスクに
プレス成形する必要があるため、成形性を確保する点か
ら素材の伸びは５％以上が要求されるが、５ＵＳ４３０
のハード材では上記の硬さと伸びとを両立し得す、その
ため部品メーカーにおけるセンターコア部品の不良率が
高く、生産性を阻害する大きな要因となっていた。

上記の問題の解決策として、最近、特開昭６３１４３８
７号公報においてフェライトとマルテンサイトの２棚温
合組織を有するＣｒ系ステンレス鋼が提案された。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこの鋼は、素材の製造工程における仕上げ
焼鈍温度をフェライト−オーステナイト２相域で行うた
め、熱処理温度の変動によってフェライト相とオーステ
ナイト相との相比率が変化し、ひいては冷却後の機械的
性質が大きく変動することから、冷延綱帯全体で機械的
性質が一様でなく、また、圧延方向となす角度によって
機械的性質が大きく異なるため、センターコアをプレス
成形した場合に成形品の形状が平坦とはならず、そのた
めフロンビーディスクが装着されて回転する時にぶれが
生じるなど実用上の問題があった。

この発明は、上記の実情に鑑み開発されたもので、とく
に磁気記録媒体として使用されるフロッピーディスクの
センターコア用素材に用いて好適な、耐摩耗性に富み（
１１ｖで２３０以上）、プレス加工性の点から良好な延
性をそなえ（伸び５％以上）、しかも冷延鋼帯全体の機
械的性質が均一でかつプレス成形後に平坦な形状を維持
できるマルテンサイト系ステンレス鋼を提案することを
目的とする。

（課題を解決するための手段） すなわちこの発明は、 Ｃ＋　Ｎ　：　０．０３〜０．１０　ｗｔ！　（以下単
ニ％Ｔ：　示す）、 Ｓｉ　：　１．０％以下、 ４ｎ二〇、７〜３．０％および Ｃｒ　　：　　１０．０〜２０．０％ を含み、ときにはさらに Ｎｉ　：　２．０％以下および Ｃｕ　：　１．０％以下 を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になり、しかも結
晶粒度番号が８以上でかつマルテンサイト相が９５％を
超える実質的なマルテンサイト組織からなるプレス成形
性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼である。

以下、この発明の基礎となった実験結果について説明す
る。

表１に示す組成になる鋼５０ｋｇをそれぞれ、真空高周
波溶解炉にて溶製し、１２５０’Ｃ１１ｈの加熱後、４
胴厚の熱延板としたのち、８００　”Ｃ１４ｈの焼鈍後
、ｌＯ°Ｃ／ｈの速度が７００°Ｃまで大気放冷し、熱
延焼鈍板とした。ついで酸洗後、板厚０．２５ｍｍまで
冷間圧延したのち、７５０°Ｃ〜１２００°Ｃの各温度
で１分間保持後、空冷した。

かくして得られた鋼材の熱処理温度と伸び、硬さ、マル
テンサイトｆｆｉおよび結晶粒度について調べた結果を
第１図に示す。また第２図には、マルテンサイｔ４と硬
度の変動値との関係についての調査結果を示す。

ここにマルテンサイト結晶粒度は、５５０　’Ｃで３０
分間熱処理し、ついでピクリン酸−塩酸エッチを行なっ
たものについてＪＩＳ　Ｇ　０５５１に記載される粒度
Ｎｏ、で示した。

なおＡ鋼は、通常の５ＵＳ４１０のＭｎ量を高めた鋼種
で９００〜１１００°Ｃの温度域でオーステナイト単相
域となる鋼種であり、一方Ｂ鋼は通常の５ＵＳ４１０で
１０５０°Ｃ付近でオーステナイト相の比率が約７０％
と最大となる鋼である。

同図より明らかなように、Ｂ鋼では、熱処理温度によっ
てオーステナイト相比率が異なるため、熱処理温度の変
動による硬度のばらつきが大きく品質が安定しない。こ
の点ＡＩの場合は、９００〜１１００°Ｃの温度域でほ
ぼオーステナイト単相域となり、熱処理後の冷却に伴い
変態してマルテンサイト単相組織となるため、硬さは９
００〜１１００°Ｃの広い温度域で３５０１１νとほぼ
一定になる。しかしながらオーステナイト単相域（冷却
後の硬さが一定の温度域）でも熱処理温度が高くなるす
なわち結晶粒度Ｎｏが小さくなると伸びは減少し、とく
に結晶粒度Ｎｏが８未満になると伸びは急激に減少し、
５％未満になる。

次に、伸びと結晶粒度との関係をさらに詳細に調査する
ため、冷延後、９５０″Ｃで種々の時間保持した場合の
Ａｉの硬さ、伸び、マルテンサイト量および結晶粒度に
ついて調べた結果を、保持時間との関係で第３図に示す
。

同図より明らかなように、保持時間が長くなっても、マ
ルテンサイト量および硬さは変化しないが、結晶粒度番
号が小さく従って粒径は大きくなり、また伸びが減少す
る。したがってマルテンサイト単相組織を有するステン
レス鋼板の伸びは熱処理温度および保持時間に依存する
というよりも単に結晶粒度に依存するといえる。

このように結晶粒度Ｎαが８以上の実質的にマルテンサ
イト単相組織にすることにより伸びの改善が図れるが、
９５％を超えるマルテンサイト相を有してい・れば、こ
の発明でいう実質的マルテンサイト組織の主旨には反し
ない。

以上の実験結果から、この発明では結晶粒度番号が８以
上の実質的なマルテンサイト単相組織を必須の要件とし
た。

（作　用） この発明鋼において、成分組成を上記の範囲に限定した
のは次の理由による。

Ｃ十Ｎ：０．０３〜０．１０％ ＣおよびＮはいずれも、強度改善成分をして均等であり
、少量で強度を高めるのに有効に寄与するが、合計量で
０．１０％を超えるとマルテンサイト単相組織を有する
ステンレス鋼の硬さはｌｌｖで４００を超えるほど硬質
となってプレス成形性が阻害され、一方０，０３％未満
ではマルテンサイト単相組織となっても硬さが２３０１
１ｖに満たないので、０．０３〜０、１０％の範囲で含
有させるものとした。

Ｓｉ　：　１．０％以下 Ｓｉは、脱酸剤として添加されるが、１．０％を超えて
添加されると熱間圧延時に耳割れを生じ、製品歩留りが
著しく低下するので、その含有量は１．０％以下とする
必要がある。

Ｍｎ　：　０．７〜３．０％ Ｍｎは、高温におけるオーステナイト形成元素であり、
高温で熱処理した後の冷却によってマルテンサイトに変
態するので、この意味ではマルテンサイト形成元素とい
える。ここに実質的なマルテンサイト単相組織を形成さ
せるためには少なくとも０．７％以上の添加が必要であ
り、一方３．０％を超えると残留オーステナイト相の出
現を招き、硬化しなくなるので、０．７〜３．０％の範
囲で添加する必要がある。

Ｃｒ　：　１０．０〜２０．０％ Ｃｒは、１０％未満では耐食性が充分ではなく、また２
０％を超えると高温でのオーステナイト単相域からの冷
却によってオーステナイト相がマルテンサイト相に完全
に変態しきれず一部オーステナイト相が残存し硬質化し
ないので、Ｃｒ含有量は１０．０％〜２０．０％の範囲
に限定した。

Ｎｉ　：　２．０％以下 Ｎｉは、Ｍｎと同様のオーステナイト形成元素であるが
、２．０％を超えての添加は残留オーステナイト相の出
現を招き、硬化しなくなるので２．０％以下（好ましく
は０．２％以上）で含有させるものとした。

Ｃｕ　：　１．０ｗｔ％以下 Ｃｕは、Ｍｎ、　Ｎｉと同様オーステナイト形成元素で
あるが、１．０％を超えるとＭｎ、　Ｎｉについて述べ
たと同様の理由により硬化しなくなるので１．０％以下
（好ましくは０．２％以上）で含有させるものとした。

なお不純物元素および製鋼工程での脱酸剤として、りん
、硫黄、アルミニウムなどが挙げられるが、りん、硫黄
については耐食性、成形性の面から極力低減することが
好ましく、またアルミニウムについては０．２０％以下
に抑制することが望ましい。

次に製造法について説明すると、実質的にマルテンサイ
ト単相組織とするためには、化学成分によって高温での
オーステナイト単相温度域は異なるけれども、その温度
域で１秒以上の熱処理が必要であり、また熱処理後の冷
却速度としては５°Ｃ／ｓ以上の冷却が望ましい。

またマルテンサイト単相組織の結晶粒度Ｎｏ、で８以上
にするには、オーステナイト単相温度域で、極力低温短
時間の熱処理が望ましい。

（実施例） 表２に示す組成になる鋼５　ｏ　ｋｇをそれぞれ、真空
高周波溶解炉にて溶製し、１２５０°Ｃ１１ｈの加熱後
、４ｍｍ厚の熱延板としたのち、８００°Ｃ１４ｈの焼
鈍後、１０″Ｃ／ｈの速度で７００″Ｃまで大気放冷し
、熱延焼鈍板とした。ついで酸洗後、０．２５胴厚まで
冷間圧延したのち、（７５％１２＋　２５％Ｎ２）ガス
、露点ニー５０°Ｃの雰囲気中にて、８５０°Ｃ，９０
０”ｃ、　９５０’Ｃ，１０００℃およびｌｌ００℃の
各温度で１分間の熱処理を施し、空冷した。その後、プ
レス成形により第４図に示すような形状のフロッピーデ
ィスク用センターコアに成形した。

表２に、プレス成形前のマルテンサイト量、結晶粒度番
号、硬さ、伸びならびにプレス成形時の不良率について
の調査結果を示す。

／ 同表より明らかなように、フェライトとマルテンサイト
の２相部合組織であるＮｏ、１．　７．　８．　９はい
ずれも、熱処理温度の変動に伴って硬さや伸びが採取場
所によって大きく変動するため、成形品の平坦度が悪く
、不良品の発生率が高い。

またＮｏ、３．６は、マルテンサイト単相組織となり、
硬さは３５０＋１νと要求範囲を満足するけれども、結
晶粒度Ｎｏ、が８未満であるので伸びが不足し、ディス
クへのプレス成形時に割れが発生し易く、やはり不良率
が高い。

これに対し、この発明に従うＮｏ、２．４および５はい
ずれも、マルテンサイト単相組織でしかも結晶粒度番号
は８以上であって、硬さおよび伸びとも要求範囲を満足
し、しかも不良品の発生率は極めて低い。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、磁気記録媒体として使用さ
れるフロッピーディスクのセンターコア用素材に要求さ
れる高耐摩耗性および良プレス加工性など全ての緒特性
を兼ね備えるステンレス鋼を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱処理温度と冷延板の伸び、硬さ、マルテン
サイト量および結晶粒度番号との関係を示したグラフ、 第２図は、マルテンサイト量と硬さの変動値との関係を
示したグラフ、 第３図は、冷延後、９５０°Ｃにおける保持時間と冷延
板の伸び、硬さ、マルテンサイト量および結晶粒度番号
との関係を示したグラフ、 第４図は、フロッピーディスクのセンターコアの形状を
示す斜視図である。 第１図 第２図 マルテンサイト量　（％） ！！！！処理温屑（６Ｃ） 第３図 ｑ５ｏ′Ｃ７か保ＭｆＬｔｔ間（ｈ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ＋Ｎ：０．０３〜０．１０ｗｔ％、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：０．７〜３．０ｗｔ％および Ｃｒ：１０．０〜２０．０ｗｔ％ を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になり、しかも結
   晶粒度番号が８以上でかつマルテンサイト相が９５％を
   超える実質的なマルテンサイト組織からなることを特徴
   とするプレス成形性に優れたマルテンサイト系ステンレ
   ス鋼。 ２、Ｃ＋Ｎ：０．０３〜０．１０ｗｔ％、 Ｓｉ：１．０ｗｔ％以下、 Ｍｎ：０．７〜３．０ｗｔ％および Ｃｒ：１０．０〜２０．０ｗｔ％ を含み、かつ Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下および Ｃｕ：１．０ｗｔ％以下 を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になり、しかも結
   晶粒度番号が８以上でかつマルテンサイト相が９５％を
   超える実質的なマルテンサイト組織からなることを特徴
   とするプレス成形性に優れたマルテンサイト系ステンレ
   ス鋼。