JPH04107212A - 高硬度、耐銹性非磁性ピンの製法 - 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］ 本発明は、高硬度で耐誘性に優れた高Ｍｎ鋼製非磁性ビ
ンの製法に関し、この非磁性ピンはＶＴＲ等のガイドピ
ンなどとして有用である。

［従来の技術］ 磁気利用技術の発達に伴なって非磁性鋼の応用範囲は次
第に拡大してきており、特に技術革新の著しい弱電の技
術分野においては、ＶＴＲ、オーディオ機器、事務用、
電子機器等の如く磁気の侵入を嫌う精密機器部品用の材
料として需要が急増している。これら非磁性の要求され
る部材のうち、ＶＴＲ等のガイドピン等のピン類には、
非磁性に加えて優れた硬度（耐摩耗性）と耐誘性、更に
は安価であることが要求される。

［発明が解決しようとする課題］ ところが従来のビン用鋼線材は、硬度向上に主眼を置い
たものでは非磁性特性が不十分であり、方、非磁性に主
眼を置いたものでは硬度が不十分であり、非磁性と高硬
度を同時に満足し得るものは提供されていない。本発明
は上記の様な事情に着目してなされたものであって、そ
の目的は、非磁性と高硬度を同時に満足し、且つ耐誘性
の優れたピン材を得ることのできる方法を提供しようと
するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記ｉ！題を解決することのできた本発明に係る製法の
構成は、Ｃ，Ｍｎ、ＣｒおよびＭＯの含有量が重量％で ０．０５％≦Ｃ５０，４％ １６％＜Ｍｎ５２５％ １４％≦Ｃｒ≦２０％ ０．１％≦ＭＯ≦　４％ である高Ｍｎ非磁性鋼よりなる線材を熱処理し、次いで
６０〜７５％の減面率で伸線加工をした後、切断から仕
上げ研磨を行なうまでの過程で、５００〜６００℃で少
なくとも１回の時効熱処理を行なうところに要旨を有す
るものである。

［作用］ 本発明では、Ｃ，Ｍｎ、ＣｒおよびＭＯ含有量の特定さ
れた高Ｍｎ非磁性鋼よりなる圧延線材を使用し、溶体化
の為の熱処理を施した後、減面率６０〜７５％の伸線加
工を施すことにより、靭性を損なうことなく表面硬度を
高める。このとき減面率が６０％未満では線材に十分な
表面硬度と引張強さを与えることができず（後記第３図
参照）、一方減面率が７５％を超えると絞り値が急激に
低下し、伸線途中で断線等が起こり易くなるので、該伸
線加工時の減面率は６０〜７５％の範囲に設定しなけれ
ばならない、ところで通常のステンレス鋼材（ＳＬＩＳ
３０４）では、後記第６図に示す如く伸線加工率（減面
率）を高めることによって、透磁率が急増し、非磁性材
料としての適性を欠くものとなるが、高Ｍｎ鋼では伸線
加工率を高めても透磁率は殆んど上がらず、高強度で硬
質の非磁性ビンが得られる。伸線加工後は該線材を所定
のビン長さに切断し、仕上げ研磨を行なうまでの間に５
００〜６００℃で少なくとも１回の時効熱処理が行なわ
れる。この時効熱処理は、伸線加工された線材の硬度を
更に高めてピン材としての性能を高めるために行なわれ
るもので、こうした熱処理効果を有効に発揮させるには
時効熱処理温度を５００〜６００℃の範囲に設定しなけ
ればならず、この範囲を外れる場合は十分な硬度向上効
果が得られない（後記第５図参照）。尚この時効熱処理
は、バレル研磨前もしくはバレル研磨後（仕上げ研磨前
）のいずれの時期に行なってもよく、またこの時効熱処
理は通常１回だけで十分であるが、２回以上実施するこ
とも可能である。

この時効熱処理によってピン材の硬度は更に高められ、
硬度、引張強さ、靭性のいずれにおいても優秀な非磁性
ビンが得られる。

本発明で使用される高Ｍｎ非磁性鋼は、高強度と非磁性
を確保するため、次に示す如く適量のＣ，Ｍｎ、Ｃｒお
よびＭＯを含有するものでなければならない。

Ｃ：　０．０５〜０．４％ 優れたオーステナイト形成元素であって且つ強化元素と
して重要な成分であるが、多過ぎると耐誘性が劣化する
傾向があるので、０．０５〜０．４％の範囲とすべきで
ある。

Ｍｎ　：　１６％超〜２５％ 高強度・非磁性を確保するには、オーステナイト形成元
素であるＭｎを１６％超含有させなければならないが、
多過ぎると熱間加工性が著しく劣化して伸線加工が困難
になるので、２５％以下に抑えなければならない。

Ｃｒ：１４〜２０％ Ｃｒは非磁性を安定化させ且つ耐誘性を高めるうえで極
めて有効な成分であるが、多過ぎるとフェライト相の生
成により非磁性を不安定にするので１４〜２０％の範囲
でなければならない。

Ｍｏ：０．１〜４％ ＭＯは耐食性および強度の向上に寄与するが、多過ぎる
とフェライト相を形成して非磁性を不安定にするので、
０．１〜４％の範囲と定めた。

本発明に係る鋼材の必須成分は以上の４種であり、その
他の含有成分には特に制限がないが、許容される他の成
分およびそれらの好ましい含有量を示すと次の通りであ
る。

Ｓｉ：０．０５〜０７％ 脱酸剤として有効に作用するが、多過ぎるとＳｔ酸化物
が不純介在物として析出し耐誘性を低下させるので、０
．０５〜０．７％の範囲が好ましい。

多量含まれるＭｎと反応してＭｎＳを析出し孔蝕を起こ
す原因となるので、０．０１５％以下に抑えるのがよい
。

Ｎ　：　０．１５〜０．６％ Ｃと同様に極めて有効なオーステナイト形成元素であフ
て且つ強化元素であるが、多過ぎると溶製時に気孔欠陥
が生じ易くなると共に熱間加工性も低下するので、０，
１５〜０．６％の範囲が好ましい。

０　：　０．０１％以下 酸素は巨大な非金属介在物を生成して加工性を低下させ
ると共に耐錆性にも悪影響を及ぼすので、０．０１％以
下に抑えるべきである。

Ｐ　：　０．０４５％以下 Ｐは不純介在物となって特に耐錆性に悪影響を及ぼすの
で０．０４５％以下とすべきである。

Ａ　　１　　：　　０．００１　〜０．０５％Ａ１は脱
酸剤として有効であるほか、Ｂ系介在物の析出を抑制し
て耐錆性を高め、且つオーステナイト粒を微細化して強
度を高める作用があるが、多過ぎるとＣ系介在物を生成
して腐食の起点となり耐錆性を低下させるので、０．０
０１〜０．０５％の範囲がよい。

本発明で使用する高Ｍｎ非磁性鋼は、更に下記の元素を
含むものであってもよい。

Ｎｉ：４％以下 ＮｉはＣ，Ｍｎ、Ｎと同様にオーステナイト形成元素で
あり、溶製時に問題となるＮ量を減少させることができ
るが、コスト高になるので４％以下に止めるのがよい。

Ｃｕ　：　０．１〜４％ Ｃｕはオーステナイト形成元素であり、且つ耐錆性を高
める作用もあるが、多過ぎると熱間加工性を劣化させる
ので０．１〜４％の範囲が好ましい。

Ｖ、Ｔｉ、ＮｂＪ、Ｚｒ　：　０．００５　〜１　　％
これらの元素は結晶粒を微細化して強度向上に寄与する
ほか、耐誘性向上効果も有しており、それらの添加効果
は上記元素の１種または２ｉ以上をｏ、ｏｏｓ％以上含
有させることによって有効に発揮される。しかし多過ぎ
ると靭性を劣化させるので１．０％に抑えるのがよい。

［実施例］ 下記化学成分の高Ｍｎ非磁性鋼よりなる線材を使用し、
第１図の工程図に沿って処理して非磁性ビンを製造した
。但し時効熱処理は、バレル研磨の前または後のいずれ
かで１回行なった。

化学成分（％） Ｃ：　０．１０．　Ｓ　ｉ　：　０．３９．　Ｍ　ｎ　
：　１８．０ＯＮ　ｉ　：　２．０８．　Ｃｒ　：　１
６．２０．Ｍ　ｏ　：　０．４８Ｎ　：　０．４０．　
Ａ　Ｉ・ｏ、ｏｏａ第２図は、上記製造工程と線材の表
面硬度の関係を示したものである。但し、伸線加工時の
減面率は６５％、時効熱処理の条件はいずれも５５０℃
×６０分とした。

第３図は、伸線加工時の減面率を０〜７５％の範囲で変
更し、他の条件は全く同じとした場合について、得られ
る仕上げ研磨材の表面硬さ、引張強さおよび絞り性を調
べた結果を示したものであり、伸線加工時の減面率を６
０〜７５％に設定することにより、高レベルの表面硬さ
と引張強さを得ることができる。

ちなみに表面硬さと摩耗量の間には第４区（図中の１は
試料、２はチップを示す）に示す様な傾向があり、表面
硬さが高くなるほど耐摩耗性は向上する。一方、伸線工
程後におけるワイヤの切断を円滑に行なう為の一般的基
準（硬さの限界）はＨｖ＝５００とされている。従って
、ピン等の製品としての耐摩耗性、即ち表面硬度を確保
するには、切断容易性も加味して伸線工程でＨｖ＝５０
０の硬度を確保し、その後の時効処理によって目標硬さ
が得られる様にする必要がある。そして伸線工程でＨｖ
＝５００を確保し得る減面率は６０％であり、一方伸線
減面率が７５％を超えると絞り値が急激に低下しく４５
％以下）、伸線途中で断線が発生するなど、伸線加工を
安定に行なえなくなるので、伸線減面率は６０〜７５％
に定めた。

第５図は、伸線加工時の減面率を６５％に設定し、バレ
ル研磨の前または後で行なわれる時効熱処理温度を室温
から６５０℃の範囲で変えた場合について、仕上げ研磨
材のビッカース硬さに与える影響を調べた結果を示した
グラフである。このグラフからも明らかである様に、時
効熱処理温度を５００〜６００℃とすることにより高レ
ベルの硬度を確保し得ることが分かる。

第６図は、時効熱処理温度を５５０℃×６０分に設定し
、伸線加工時の減面率を変えた場合の透Ｍｉ率に及ぼす
影響を調べた結果を示したものであり、高Ｍｎ鋼では減
面率を高めても透磁率の変動は殆んど見られず、低透磁
性を保っている。これに対し通常のステンレス鋼材（Ｓ
ＵＳ３０４）では、減面率が２０〜３０％を超えると透
磁率が急増し、非磁性を失う。

第７図は、伸線加工時の減面率を６５％、時効熱処理温
度を５５０℃×６０分に設定して得た高Ｍｎ非磁性鋼ピ
ンの塩水噴霧試験による銹発生率を調べた結果を示した
ものであり、比較のためＳ　Ｕ　Ｓ　３０３．Ｓ　Ｕ　
Ｓ　３０４．Ｓ　ＣＭ４３５の結果も併記している。こ
のグラフからも明らかである様に、本発明によって得ら
れる高Ｍｎ非磁性鋼は５ＵＳ３０４を上回る非常に優れ
た耐錆性を有していることが分かる。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、伸線加工時の減面
率と時効熱処理温度を特定することによって、引張強さ
、靭性、耐錆性及び非磁性に優れた高硬度の高Ｍｎ非磁
性ピンを提供し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す工程図、第２図は各工程
毎の表面硬さの変化を示すグラフ、第３図は伸線加工時
の減面率と引張強さ、表面硬さ及び絞りとの関係を示す
グラフ、第４図は表面硬さと摩耗量の関係を示すグラフ
、第５図は時効熱処理温度とビッカース硬さの関係を示
すグラフ、第６図は伸線加工時の減面率と透磁率の関係
を示すグラフ、第７図は塩水噴霧時間と錆発生率の関係
を示すグラフである。 第１図 第２図 （※２〕、（ミニぐ３）時効条件：５５０ｔｌ：Ｘ６０
分第４図 表面硬さ （Ｈｖ ２００ｇ） 第５図 温 時効温度 Ｃ℃） 煩 缶 冊 （′３−） 塩酢ぜ餠 （凌）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　Ｃ，Ｍｎ，ＣｒおよびＭｏの含有量が重量％で ０．０５％≦Ｃ≦０．４％ １６％＜Ｍｎ≦２５％ １４％≦Ｃｒ≦２０％ ０．１％≦Ｍｏ≦４％ である高Ｍｎ非磁性鋼よりなる線材を熱処理し、次いで
   ６０〜７５％の減面率で伸線加工をした後、切断から仕
   上げ研磨を行なうまでの過程で、５００〜６００℃の温
   度で領域内で少なくとも１回の時効熱処理を行なうこと
   を特徴とする高硬度、耐銹性非磁性ピンの製法。