JPH08246104A - トルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料 - Google Patents
トルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料Info
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- JPH08246104A JPH08246104A JP4802995A JP4802995A JPH08246104A JP H08246104 A JPH08246104 A JP H08246104A JP 4802995 A JP4802995 A JP 4802995A JP 4802995 A JP4802995 A JP 4802995A JP H08246104 A JPH08246104 A JP H08246104A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非接触型磁歪式トルクセンサ用回転軸材料に
関し、高強度、高寿命を有する非磁性材料の提供。 【構成】 表層部に磁歪層を形成させてトルクの検出を
行なうのに最適なトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材
料であって、重量比でＣ 0.4〜1.2%、Ｓｉ 1.4%以下、
Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｎｉ 5.0〜15.0%、Ｃｒ 7.0〜14.0
%、ＷとＭｏの１種または２種を1/2Ｗ＋Ｍｏで0.8〜5.0
%、Ｖ 0.5〜2.5%、残部はＦｅおよび通常の不純物より
なるトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料。
関し、高強度、高寿命を有する非磁性材料の提供。 【構成】 表層部に磁歪層を形成させてトルクの検出を
行なうのに最適なトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材
料であって、重量比でＣ 0.4〜1.2%、Ｓｉ 1.4%以下、
Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｎｉ 5.0〜15.0%、Ｃｒ 7.0〜14.0
%、ＷとＭｏの１種または２種を1/2Ｗ＋Ｍｏで0.8〜5.0
%、Ｖ 0.5〜2.5%、残部はＦｅおよび通常の不純物より
なるトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非接触型磁歪式トルク
センサの回転軸材料に係り、特に高強度を有する非磁性
材料に関するものである。
センサの回転軸材料に係り、特に高強度を有する非磁性
材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、工作機械などの産業機械や自動車
において、回転駆動軸を有するシステム制御に関し、駆
動軸の磁歪を検出して制御を行なう非接触型の磁歪式ト
ルクセンサが実用化されつつある。このトルクを検出す
る高磁性材からなるセンサ材料および回転駆動軸用の回
転軸材料として種々の提案がなされており、特に回転軸
材料には、要求される磁気特性の他、長期の使用に耐え
る高強度材が望まれている。例えば、特開平５−１７９
４０８号には、センサ材と軸材の特性を合わせ持ったト
ルクセンサ材料として、Ｆｅ−Ｃｕ系合金鋼に、特定量
のＮｉ，Ｍｏ，Ａｌを添加して高強度、低保磁力とした
軟磁性材料が提案されている。この提案は、構造材料と
して高強度を得ることは可能と考えられるが、保磁力が
5.0〜7.6 Oeと十分に満足できる低い数値が得られず、
トルクセンサとして必ずしも望ましいものとは言えなか
った。
において、回転駆動軸を有するシステム制御に関し、駆
動軸の磁歪を検出して制御を行なう非接触型の磁歪式ト
ルクセンサが実用化されつつある。このトルクを検出す
る高磁性材からなるセンサ材料および回転駆動軸用の回
転軸材料として種々の提案がなされており、特に回転軸
材料には、要求される磁気特性の他、長期の使用に耐え
る高強度材が望まれている。例えば、特開平５−１７９
４０８号には、センサ材と軸材の特性を合わせ持ったト
ルクセンサ材料として、Ｆｅ−Ｃｕ系合金鋼に、特定量
のＮｉ，Ｍｏ，Ａｌを添加して高強度、低保磁力とした
軟磁性材料が提案されている。この提案は、構造材料と
して高強度を得ることは可能と考えられるが、保磁力が
5.0〜7.6 Oeと十分に満足できる低い数値が得られず、
トルクセンサとして必ずしも望ましいものとは言えなか
った。
【０００３】また、斎藤、矢萩（電気製鋼第６１巻第３
号，1990)は、Ｆｅ−Ａｌ合金を回転軸として用いた磁
歪材と一体型の磁歪式トルクセンサを提案している。Ｆ
ｅ−Ａｌ合金は、Ｆｅ3Ａｌ型規則相を用いたＦｅ−１
３％Ａｌ（重量比）においては、得られる保磁力が0.1
Oe、透磁率が2.5×103と優れたセンサ特性を有するが、
引張強度が70kg/mm2、伸びが3%程度で、構造材料として
強度、延性に難点があり高トルク用の磁歪式トルクセン
サに使用する場合には、必ずしも満足できるものとは言
えない面がある。
号，1990)は、Ｆｅ−Ａｌ合金を回転軸として用いた磁
歪材と一体型の磁歪式トルクセンサを提案している。Ｆ
ｅ−Ａｌ合金は、Ｆｅ3Ａｌ型規則相を用いたＦｅ−１
３％Ａｌ（重量比）においては、得られる保磁力が0.1
Oe、透磁率が2.5×103と優れたセンサ特性を有するが、
引張強度が70kg/mm2、伸びが3%程度で、構造材料として
強度、延性に難点があり高トルク用の磁歪式トルクセン
サに使用する場合には、必ずしも満足できるものとは言
えない面がある。
【０００４】上述の問題点を解決する方法として、機械
的性質に優れる高強度の回転軸材料を用い、これにトル
クを検出する表層部に磁歪層を形成させる複合構造から
なるトルクセンサが検討されている。磁歪層の形成には
磁歪特性を有するスパッタ法、アモルファス薄帯の貼り
付け、メッキ法などが提案されている。ところが、通
常、高強度材としてあげられる機械構造用鋼や18Ｎｉマ
ルエージング鋼などは、マルテンサイト変態を利用する
強化機構のため強磁性体となる。その結果、強磁性体の
回転軸材料の表層部に薄い磁歪層を形成させると、軸材
側の影響により、表層部の磁歪が変化し、検出感度を低
下させる問題があった。一方、表層部の磁歪変化を阻害
しない軸材として、非磁性体からなるオーステナイト鋼
があげられるが、従来のオーステナイト鋼、例えばＳＵ
Ｓ３０４鋼等は高強度材料としては不十分であるという
欠点があった。また、比較的高強度の非磁性材料とし
て、高Ｍｎ系の非磁性鋼があるが、靭性が低いこと、お
よび被削性に劣る問題があった。例えば、特公昭５７−
１９７４９号に提案された鋼の場合、Ｍｎ含有量は、9.
0〜14.0%、Ｎi含有量は、1.5〜5.0%の鋼である。ところ
が、前記の鋼のようにＭｎが高いと基地が粘く、また加
工硬化性が大きいため、被削性が悪くなり、多大な加工
工数を要する問題があった。
的性質に優れる高強度の回転軸材料を用い、これにトル
クを検出する表層部に磁歪層を形成させる複合構造から
なるトルクセンサが検討されている。磁歪層の形成には
磁歪特性を有するスパッタ法、アモルファス薄帯の貼り
付け、メッキ法などが提案されている。ところが、通
常、高強度材としてあげられる機械構造用鋼や18Ｎｉマ
ルエージング鋼などは、マルテンサイト変態を利用する
強化機構のため強磁性体となる。その結果、強磁性体の
回転軸材料の表層部に薄い磁歪層を形成させると、軸材
側の影響により、表層部の磁歪が変化し、検出感度を低
下させる問題があった。一方、表層部の磁歪変化を阻害
しない軸材として、非磁性体からなるオーステナイト鋼
があげられるが、従来のオーステナイト鋼、例えばＳＵ
Ｓ３０４鋼等は高強度材料としては不十分であるという
欠点があった。また、比較的高強度の非磁性材料とし
て、高Ｍｎ系の非磁性鋼があるが、靭性が低いこと、お
よび被削性に劣る問題があった。例えば、特公昭５７−
１９７４９号に提案された鋼の場合、Ｍｎ含有量は、9.
0〜14.0%、Ｎi含有量は、1.5〜5.0%の鋼である。ところ
が、前記の鋼のようにＭｎが高いと基地が粘く、また加
工硬化性が大きいため、被削性が悪くなり、多大な加工
工数を要する問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにトルクセ
ンサ材料として、回転駆動軸に非磁性のオーステナイト
鋼を用い、表層部に磁歪層を形成させるには、以下に示
す問題点を解決する必要がある。すなわち、回転軸材料
として非磁性で透磁率が1.01以下であること、表層部に
磁歪層を形成ないし磁性処理を行なっても回転軸材料の
強度がせいぜい110kg/mm2以下には低下しないこと、お
よび回転駆動軸として旋削加工および溝切り加工時に被
削性が良好であることなどがあげられる。本発明の目的
は、高強度で疲労強度に優れ、かつ非磁性で透磁率が1.
01以下であり、特に表層部に磁歪層を形成させてトルク
の検出を行なうのに最適なトルクセンサ回転軸用高強度
非磁性材料を提供することである。
ンサ材料として、回転駆動軸に非磁性のオーステナイト
鋼を用い、表層部に磁歪層を形成させるには、以下に示
す問題点を解決する必要がある。すなわち、回転軸材料
として非磁性で透磁率が1.01以下であること、表層部に
磁歪層を形成ないし磁性処理を行なっても回転軸材料の
強度がせいぜい110kg/mm2以下には低下しないこと、お
よび回転駆動軸として旋削加工および溝切り加工時に被
削性が良好であることなどがあげられる。本発明の目的
は、高強度で疲労強度に優れ、かつ非磁性で透磁率が1.
01以下であり、特に表層部に磁歪層を形成させてトルク
の検出を行なうのに最適なトルクセンサ回転軸用高強度
非磁性材料を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明者は、回転軸材料と
して種々検討を行ない、透磁率を1.01以下に十分低くし
て実質上非磁性にするには、Ｍｎ,Ｎｉ，Ｃｒを適正量
配合して安定なオーステナイト組織にするとともに、特
にＶを適量添加して時効処理を施すと、時効硬化するこ
とにより著しく高強度とすることが可能であることを見
出した。
して種々検討を行ない、透磁率を1.01以下に十分低くし
て実質上非磁性にするには、Ｍｎ,Ｎｉ，Ｃｒを適正量
配合して安定なオーステナイト組織にするとともに、特
にＶを適量添加して時効処理を施すと、時効硬化するこ
とにより著しく高強度とすることが可能であることを見
出した。
【０００７】すなわち本発明のうち第１ないし第４発明
は回転軸材料に関し、そのうちの第１発明は、重量比
で、Ｃ 0.4〜1.2%、Ｓｉ 1.4%以下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、
Ｎｉ 5.0〜15.0%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、ＷとＭｏの１種ま
たは２種を1/2Ｗ＋Ｍｏで0.8〜5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、残
部はＦｅおよび通常の不純物よりなるトルクセンサ回転
軸用高強度非磁性材料であり、第２発明は重量比で、Ｃ
0.4〜1.2%、Ｓｉ 1.4%以下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｓ 0.0
4〜0.15%、Ｎｉ 5.0〜15.0%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、ＷとＭ
ｏの１種または２種を1/2Ｗ＋Ｍｏで0.8〜5.0%、Ｖ 0.5
〜2.5%、残部はＦｅおよび通常の不純物よりなるトルク
センサ回転軸用高強度非磁性材料である。
は回転軸材料に関し、そのうちの第１発明は、重量比
で、Ｃ 0.4〜1.2%、Ｓｉ 1.4%以下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、
Ｎｉ 5.0〜15.0%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、ＷとＭｏの１種ま
たは２種を1/2Ｗ＋Ｍｏで0.8〜5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、残
部はＦｅおよび通常の不純物よりなるトルクセンサ回転
軸用高強度非磁性材料であり、第２発明は重量比で、Ｃ
0.4〜1.2%、Ｓｉ 1.4%以下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｓ 0.0
4〜0.15%、Ｎｉ 5.0〜15.0%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、ＷとＭ
ｏの１種または２種を1/2Ｗ＋Ｍｏで0.8〜5.0%、Ｖ 0.5
〜2.5%、残部はＦｅおよび通常の不純物よりなるトルク
センサ回転軸用高強度非磁性材料である。
【０００８】また第３発明は、重量比で、Ｃ 0.4〜1.2
%、Ｓｉ 0.4%以下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｎｉ 5.0〜15.0
%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、ＷとＭｏの１種または２種を1/2
Ｗ＋Ｍｏで0.8〜5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、およびＡｌ 0.6%
以下、Ｃｕ 0.6%以下、Ｃａ 0.01%以下、Ｃｅ 0.1%以下
の１種または２種以上、残部はＦｅおよび通常の不純物
よりなるトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料であ
り、第４発明は、重量比で、Ｃ 0.4〜1.2%、Ｓｉ 0.4%
以下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｓ 0.04〜0.15%、Ｎｉ 5.0〜1
5.0%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、Ｗ，Ｍｏ単独または複合で1/2
Ｗ＋Ｍｏ 0.8〜5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、Ａl 0.6%以下、Ｃ
ｕ 0.60%以下、およびＣａ 0.01%以下、Ｃｅ0.1%以下の
１種または２種以上、残部はＦｅおよび通常の不純物よ
りなるトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料である。
%、Ｓｉ 0.4%以下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｎｉ 5.0〜15.0
%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、ＷとＭｏの１種または２種を1/2
Ｗ＋Ｍｏで0.8〜5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、およびＡｌ 0.6%
以下、Ｃｕ 0.6%以下、Ｃａ 0.01%以下、Ｃｅ 0.1%以下
の１種または２種以上、残部はＦｅおよび通常の不純物
よりなるトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料であ
り、第４発明は、重量比で、Ｃ 0.4〜1.2%、Ｓｉ 0.4%
以下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｓ 0.04〜0.15%、Ｎｉ 5.0〜1
5.0%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、Ｗ，Ｍｏ単独または複合で1/2
Ｗ＋Ｍｏ 0.8〜5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、Ａl 0.6%以下、Ｃ
ｕ 0.60%以下、およびＣａ 0.01%以下、Ｃｅ0.1%以下の
１種または２種以上、残部はＦｅおよび通常の不純物よ
りなるトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料である。
【０００９】
【作用】次に本発明における成分限定の理由について説
明する。Ｃは、Ｎｉ，Ｍｎとともにオーステナイト生成
元素として本発明鋼の組織を安定なオーステナイト組織
に保ち、透磁率を1.01以下にするために必要な元素であ
る。またＣは、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗと結びついて炭化物
を析出させ、高硬度、高強度を得るために必要である。
低すぎるとフェライトの生成をまねき、十分な時効硬さ
が得られないので0.4%以上とする。高すぎると偏析を増
大したり、粗大な炭化物を生成し被削性や靭性を損なう
ので1.2%以下とする。Ｃの望ましい範囲は、0.45〜0.80
%である。Ｓｉは、溶製時に脱酸剤として作用し、かつ
強度の向上に有効な元素であるが、あまり過剰に添加す
ると熱間加工性を損なうので1.4%以下とする。Ｓｉの望
ましい範囲は1.0%以下である。
明する。Ｃは、Ｎｉ，Ｍｎとともにオーステナイト生成
元素として本発明鋼の組織を安定なオーステナイト組織
に保ち、透磁率を1.01以下にするために必要な元素であ
る。またＣは、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗと結びついて炭化物
を析出させ、高硬度、高強度を得るために必要である。
低すぎるとフェライトの生成をまねき、十分な時効硬さ
が得られないので0.4%以上とする。高すぎると偏析を増
大したり、粗大な炭化物を生成し被削性や靭性を損なう
ので1.2%以下とする。Ｃの望ましい範囲は、0.45〜0.80
%である。Ｓｉは、溶製時に脱酸剤として作用し、かつ
強度の向上に有効な元素であるが、あまり過剰に添加す
ると熱間加工性を損なうので1.4%以下とする。Ｓｉの望
ましい範囲は1.0%以下である。
【００１０】Ｍｎは、本発明において、Ｃ，Ｎｉととも
にオーステナイト生成元素であり、オーステナイト組織
を安定化させるために添加される。低すぎるとフェライ
トを生成し易く透磁率を高め、かつ基地のオーステナイ
ト組織が不安定になるため3.0%以上とする。多すぎると
基地が粘く、また加工硬化能が大きくなり、被削性が悪
くなるので10.0%以下とする。Ｍｎの望ましい範囲は、
4.5〜7.5%である。
にオーステナイト生成元素であり、オーステナイト組織
を安定化させるために添加される。低すぎるとフェライ
トを生成し易く透磁率を高め、かつ基地のオーステナイ
ト組織が不安定になるため3.0%以上とする。多すぎると
基地が粘く、また加工硬化能が大きくなり、被削性が悪
くなるので10.0%以下とする。Ｍｎの望ましい範囲は、
4.5〜7.5%である。
【００１１】Ｎｉは、Ｃ，Ｍｎとともにオーステナイト
組織に保ち、優れた靭性を保つために必要であるが、低
すぎるとオーステナイト組織が不安定となり、また靭性
を害するので5.0%以上とする。多量の添加は高価になる
ため15.0%以下とする。Ｎｉの望ましい範囲は6.0〜10.0
%である。Ｃｒは耐食性および耐酸化性を高め、また炭
化物を形成し、固溶化処理時の結晶粒の粗大化の抑制の
ために添加される。低すぎると上記添加の効果が得られ
ないので7.0%以上とする。多すぎると粗大な炭化物を生
成し靭性を減少させ、また強度の低下やフェライトの形
成をまねくので、14.0%以下とする。Ｃｒの望ましい範
囲は8.0〜12.0%である。
組織に保ち、優れた靭性を保つために必要であるが、低
すぎるとオーステナイト組織が不安定となり、また靭性
を害するので5.0%以上とする。多量の添加は高価になる
ため15.0%以下とする。Ｎｉの望ましい範囲は6.0〜10.0
%である。Ｃｒは耐食性および耐酸化性を高め、また炭
化物を形成し、固溶化処理時の結晶粒の粗大化の抑制の
ために添加される。低すぎると上記添加の効果が得られ
ないので7.0%以上とする。多すぎると粗大な炭化物を生
成し靭性を減少させ、また強度の低下やフェライトの形
成をまねくので、14.0%以下とする。Ｃｒの望ましい範
囲は8.0〜12.0%である。
【００１２】ＭｏとＷは、炭化物を形成し、固溶化処理
時の結晶粒粗大化を抑制し、高い時効硬さと高い疲労寿
命を得るために有効であるが、必ずしも共同で添加する
必要はなく、必要に応じて１種または２種添加する。高
い疲労寿命に対してはＷの方が有利で、一方靭性や被削
性に対してはＭｏの方が有利である。低すぎると上記添
加の効果が得られないので0.8%以上とする。多すぎると
逆に粗大な炭化物を形成し、靭性を低下させるので1/2
Ｗ＋Ｍｏで5.0%以下とする。1/2Ｗ＋Ｍｏの望ましい範
囲は、1.0〜3.5%である。Ｖは、炭化物を形成して固溶
化処理時に結晶粒の粗大化を抑制し、特に高い時効硬さ
を得るため、またＣｒ系炭化物の粒界析出を防止して高
い疲労寿命を得るために極めて重要な添加元素である。
低すぎると上記添加の効果が得られないので0.5%以上と
する。多すぎると粗大な炭化物を形成して靭性を低下さ
せ、またフェライトの生成をまねくので2.5%以下とす
る。Ｖの望ましい範囲は、1.0〜２．０％である。
時の結晶粒粗大化を抑制し、高い時効硬さと高い疲労寿
命を得るために有効であるが、必ずしも共同で添加する
必要はなく、必要に応じて１種または２種添加する。高
い疲労寿命に対してはＷの方が有利で、一方靭性や被削
性に対してはＭｏの方が有利である。低すぎると上記添
加の効果が得られないので0.8%以上とする。多すぎると
逆に粗大な炭化物を形成し、靭性を低下させるので1/2
Ｗ＋Ｍｏで5.0%以下とする。1/2Ｗ＋Ｍｏの望ましい範
囲は、1.0〜3.5%である。Ｖは、炭化物を形成して固溶
化処理時に結晶粒の粗大化を抑制し、特に高い時効硬さ
を得るため、またＣｒ系炭化物の粒界析出を防止して高
い疲労寿命を得るために極めて重要な添加元素である。
低すぎると上記添加の効果が得られないので0.5%以上と
する。多すぎると粗大な炭化物を形成して靭性を低下さ
せ、またフェライトの生成をまねくので2.5%以下とす
る。Ｖの望ましい範囲は、1.0〜２．０％である。
【００１３】本発明材は、Ｍｎを含有させた高硬度オー
ステナイト鋼のため、加工硬化し易く、そのため被削性
を改善するために以下に示す被削性改善元素を必要に応
じて、単独または複合添加するのがよい。Ｓは、Ｍｎと
の間に硫化物を形成し、被削性を大幅に向上させるため
に必要に応じて添加される。低すぎると上記の効果が得
られないので０．０４％以上とするのがよい。多すぎる
と熱間加工性を害し、靭性を過度に減少させるので0.15
%以下とする。Ｃｕは、磁歪材の磁性焼鈍時にＦｅとの
間に微細な固溶体を析出させ、時効硬化時の最高硬さを
上げるとともに、基地の延性を適度に減じて被削性を高
める効果があり、また耐食性を高める効果がある。多す
ぎると熱間加工性を害するので0.6%以下とするのがよ
い。
ステナイト鋼のため、加工硬化し易く、そのため被削性
を改善するために以下に示す被削性改善元素を必要に応
じて、単独または複合添加するのがよい。Ｓは、Ｍｎと
の間に硫化物を形成し、被削性を大幅に向上させるため
に必要に応じて添加される。低すぎると上記の効果が得
られないので０．０４％以上とするのがよい。多すぎる
と熱間加工性を害し、靭性を過度に減少させるので0.15
%以下とする。Ｃｕは、磁歪材の磁性焼鈍時にＦｅとの
間に微細な固溶体を析出させ、時効硬化時の最高硬さを
上げるとともに、基地の延性を適度に減じて被削性を高
める効果があり、また耐食性を高める効果がある。多す
ぎると熱間加工性を害するので0.6%以下とするのがよ
い。
【００１４】Ａｌは、固溶化処理時に基地に固溶する一
方、粉体肉盛後の磁性焼鈍時にＮｉとの間に金属間化合
物を析出し、基地の延性を適度に減じ、被削性を向上さ
せる効果がある。多すぎると熱間加工性を害し、フェラ
イトの生成をまねくので0.6%以下とするのがよい。Ｃ
ａ，Ｃｅは、ＭｎＳが形成する際の核となり、ＭｎＳの
形態および分布を制御する効果がある。Ｃａ，Ｃｅが多
すぎると靭性を害するため、添加する場合には、それぞ
れ上限を0.01%、0.1%とするのがよい。先に述べたよう
に、本発明材料は、安定なオーステナイト組織の鋼であ
りながら、時効することにより著しく高強度とすること
ができる特徴がある。したがって、軸材に溶体化処理を
施し、比較的軟らかい状態で溝加工した後、700〜875℃
の温度で析出硬化させる時効処理を行なうことができ
る。また、例えば本発明の軸用材料を溶体化処理した
後、溝加工し、次いで表層部に磁歪層を設ければ、軸材
の時効処理と磁歪層の磁性焼鈍とを同時に行なえる利点
がある。
方、粉体肉盛後の磁性焼鈍時にＮｉとの間に金属間化合
物を析出し、基地の延性を適度に減じ、被削性を向上さ
せる効果がある。多すぎると熱間加工性を害し、フェラ
イトの生成をまねくので0.6%以下とするのがよい。Ｃ
ａ，Ｃｅは、ＭｎＳが形成する際の核となり、ＭｎＳの
形態および分布を制御する効果がある。Ｃａ，Ｃｅが多
すぎると靭性を害するため、添加する場合には、それぞ
れ上限を0.01%、0.1%とするのがよい。先に述べたよう
に、本発明材料は、安定なオーステナイト組織の鋼であ
りながら、時効することにより著しく高強度とすること
ができる特徴がある。したがって、軸材に溶体化処理を
施し、比較的軟らかい状態で溝加工した後、700〜875℃
の温度で析出硬化させる時効処理を行なうことができ
る。また、例えば本発明の軸用材料を溶体化処理した
後、溝加工し、次いで表層部に磁歪層を設ければ、軸材
の時効処理と磁歪層の磁性焼鈍とを同時に行なえる利点
がある。
【００１５】
【実施例】表１に本発明材料であるＡ〜Ｍおよび比較材
料としてＮはＳＵＳ３０４，ＯはＳＮＣＭ４３９，Ｐは
特公昭５７−１９７４９号として、その化学組成(wt%)
を示す。各々の試料の熱処理条件は、本発明鋼Ａ〜Ｍの
固溶化処理は1180℃×0.5時間水冷、時効処理は800〜85
0℃×2時間油冷を行なって、硬さがHRC38付近になるよ
うに調整した。比較鋼Ｎは固溶化処理のみとし、1100℃
×1時間水冷とした。比較鋼Ｏの焼入条件は、850℃×1
時間油冷、焼戻条件は、600℃×3時間油冷とした。比較
鋼Ｐの固溶化処理は1150℃×0.5時間水冷、時効処理は8
50℃×2時間油冷とした。
料としてＮはＳＵＳ３０４，ＯはＳＮＣＭ４３９，Ｐは
特公昭５７−１９７４９号として、その化学組成(wt%)
を示す。各々の試料の熱処理条件は、本発明鋼Ａ〜Ｍの
固溶化処理は1180℃×0.5時間水冷、時効処理は800〜85
0℃×2時間油冷を行なって、硬さがHRC38付近になるよ
うに調整した。比較鋼Ｎは固溶化処理のみとし、1100℃
×1時間水冷とした。比較鋼Ｏの焼入条件は、850℃×1
時間油冷、焼戻条件は、600℃×3時間油冷とした。比較
鋼Ｐの固溶化処理は1150℃×0.5時間水冷、時効処理は8
50℃×2時間油冷とした。
【００１６】
【表１】
【００１７】表２にトルクセンサ回転軸用材料の特性を
示す。本発明鋼における透磁率は1.004以下でオーステ
ナイトが安定していることを示している。引張強度は11
2〜118kg/mm2と比較鋼ＯのＳＮＣＭ４３９よりも高強度
である。回転曲げ疲労寿命は5.8×105〜1.0×106回と比
較鋼ＯのＳＮＣＭ４３９よりも高寿命である。被削性は
ドリル試験で穿孔時間を測定し、ＳＵＳ３０４の穿孔時
間を100とし、他の鋼と比較した数値を被削性指数で示
した。本発明鋼の被削性は122〜136と良好であり、高Ｍ
ｎ鋼である比較鋼Ｐに対して被削性は良好であると言え
る。また、被削性のさらなる向上を目的として添加した
Ａｌ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｃｅについては、本発明鋼のＡ〜Ｃ
と比較して改善されていると言える。
示す。本発明鋼における透磁率は1.004以下でオーステ
ナイトが安定していることを示している。引張強度は11
2〜118kg/mm2と比較鋼ＯのＳＮＣＭ４３９よりも高強度
である。回転曲げ疲労寿命は5.8×105〜1.0×106回と比
較鋼ＯのＳＮＣＭ４３９よりも高寿命である。被削性は
ドリル試験で穿孔時間を測定し、ＳＵＳ３０４の穿孔時
間を100とし、他の鋼と比較した数値を被削性指数で示
した。本発明鋼の被削性は122〜136と良好であり、高Ｍ
ｎ鋼である比較鋼Ｐに対して被削性は良好であると言え
る。また、被削性のさらなる向上を目的として添加した
Ａｌ，Ｃｕ，Ｃａ，Ｃｅについては、本発明鋼のＡ〜Ｃ
と比較して改善されていると言える。
【００１８】
【表２】
【００１９】
【発明の効果】以上に示すように、本発明の非接触型磁
歪式トルクセンサの回転軸材料は、透磁率が1.01以下の
非磁性で、高い硬さと高い疲労強度を有しながら、被切
削性は従来の高Ｍｎ系の非磁性鋼よりも大幅に改善され
ているため、加工工数の大幅な削減や溝加工形状等の精
密加工が可能となる。さらに、例えば本発明の軸用材料
を溶体化処理した後、比較的軟らかい状態で溝加工し、
次いで表層部に磁歪層を設ければ軸材の時効硬化処理と
磁歪層の磁性焼鈍とを同時に行なえる利点がある。
歪式トルクセンサの回転軸材料は、透磁率が1.01以下の
非磁性で、高い硬さと高い疲労強度を有しながら、被切
削性は従来の高Ｍｎ系の非磁性鋼よりも大幅に改善され
ているため、加工工数の大幅な削減や溝加工形状等の精
密加工が可能となる。さらに、例えば本発明の軸用材料
を溶体化処理した後、比較的軟らかい状態で溝加工し、
次いで表層部に磁歪層を設ければ軸材の時効硬化処理と
磁歪層の磁性焼鈍とを同時に行なえる利点がある。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年５月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】また、斎藤、矢萩（電気製鋼第６１巻第３
号，1990)は、Ｆｅ−Ａｌ合金を回転軸として用いた磁
歪材と一体型の磁歪式トルクセンサを提案している。Ｆ
ｅ−Ａｌ合金は、Ｆｅ3Ａｌ型規則相を用いたＦｅ−１
３％Ａｌ（重量比）において、得られる保磁力が0.1 O
e、透磁率が2.5×103と優れたセンサ特性を有するが、
引張強度が70kg/mm2、伸びが3%程度で、構造材料として
強度、延性に難点があり高トルク用の磁歪式トルクセン
サに使用する場合には、必ずしも満足できるものとは言
えない面がある。
号，1990)は、Ｆｅ−Ａｌ合金を回転軸として用いた磁
歪材と一体型の磁歪式トルクセンサを提案している。Ｆ
ｅ−Ａｌ合金は、Ｆｅ3Ａｌ型規則相を用いたＦｅ−１
３％Ａｌ（重量比）において、得られる保磁力が0.1 O
e、透磁率が2.5×103と優れたセンサ特性を有するが、
引張強度が70kg/mm2、伸びが3%程度で、構造材料として
強度、延性に難点があり高トルク用の磁歪式トルクセン
サに使用する場合には、必ずしも満足できるものとは言
えない面がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】また第３発明は、重量比で、Ｃ 0.4〜1.2
%、Ｓｉ 1.4%以下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｎｉ 5.0〜15.0
%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、ＷとＭｏの１種または２種を1/2
Ｗ＋Ｍｏで0.8〜5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、およびＡｌ 0.6%
以下、Ｃｕ 0.6%以下、Ｃａ 0.01%以下、Ｃｅ 0.1%以下
の１種または２種以上、残部はＦｅおよび通常の不純物
よりなるトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料であ
り、第４発明は、重量比で、Ｃ 0.4〜1.2%、Ｓｉ 1.4%
以下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｓ 0.04〜0.15%、Ｎｉ 5.0〜1
5.0%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、Ｗ，Ｍｏ単独または複合で1/2
Ｗ＋Ｍｏ 0.8〜5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、Ａl 0.6%以下、Ｃ
ｕ 0.60%以下、およびＣａ 0.01%以下、Ｃｅ0.1%以下の
１種または２種以上、残部はＦｅおよび通常の不純物よ
りなるトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料である。
%、Ｓｉ 1.4%以下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｎｉ 5.0〜15.0
%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、ＷとＭｏの１種または２種を1/2
Ｗ＋Ｍｏで0.8〜5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、およびＡｌ 0.6%
以下、Ｃｕ 0.6%以下、Ｃａ 0.01%以下、Ｃｅ 0.1%以下
の１種または２種以上、残部はＦｅおよび通常の不純物
よりなるトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料であ
り、第４発明は、重量比で、Ｃ 0.4〜1.2%、Ｓｉ 1.4%
以下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｓ 0.04〜0.15%、Ｎｉ 5.0〜1
5.0%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、Ｗ，Ｍｏ単独または複合で1/2
Ｗ＋Ｍｏ 0.8〜5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、Ａl 0.6%以下、Ｃ
ｕ 0.60%以下、およびＣａ 0.01%以下、Ｃｅ0.1%以下の
１種または２種以上、残部はＦｅおよび通常の不純物よ
りなるトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】Ａｌは、固溶化処理時に基地に固溶する一
方、磁性焼鈍時にＮｉとの間に金属間化合物を析出し、
基地の延性を適度に減じ、被削性を向上させる効果があ
る。多すぎると熱間加工性を害し、フェライトの生成を
まねくので0.6%以下とするのがよい。Ｃａ，Ｃｅは、Ｍ
ｎＳが形成する際の核となり、ＭｎＳの形態および分布
を制御する効果がある。Ｃａ，Ｃｅが多すぎると靭性を
害するため、添加する場合には、それぞれ上限を0.01
%、0.1%とするのがよい。先に述べたように、本発明材
料は、安定なオーステナイト組織の鋼でありながら、時
効することにより著しく高強度とすることができる特徴
がある。したがって、軸材に溶体化処理を施し、比較的
軟らかい状態で溝加工した後、700〜875℃の温度で析出
硬化させる時効処理を行なうことができる。また、例え
ば本発明の軸用材料を溶体化処理した後、溝加工し、次
いで表層部に磁歪層を設ければ、軸材の時効処理と磁歪
層の磁性焼鈍とを同時に行なえる利点がある。
方、磁性焼鈍時にＮｉとの間に金属間化合物を析出し、
基地の延性を適度に減じ、被削性を向上させる効果があ
る。多すぎると熱間加工性を害し、フェライトの生成を
まねくので0.6%以下とするのがよい。Ｃａ，Ｃｅは、Ｍ
ｎＳが形成する際の核となり、ＭｎＳの形態および分布
を制御する効果がある。Ｃａ，Ｃｅが多すぎると靭性を
害するため、添加する場合には、それぞれ上限を0.01
%、0.1%とするのがよい。先に述べたように、本発明材
料は、安定なオーステナイト組織の鋼でありながら、時
効することにより著しく高強度とすることができる特徴
がある。したがって、軸材に溶体化処理を施し、比較的
軟らかい状態で溝加工した後、700〜875℃の温度で析出
硬化させる時効処理を行なうことができる。また、例え
ば本発明の軸用材料を溶体化処理した後、溝加工し、次
いで表層部に磁歪層を設ければ、軸材の時効処理と磁歪
層の磁性焼鈍とを同時に行なえる利点がある。
Claims (4)
- 【請求項１】 重量比で、Ｃ 0.4〜1.2%、Ｓｉ 1.4%以
下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｎｉ 5.0〜15.0%、Ｃｒ 7.0〜1
4.0%、ＷとＭｏの１種または２種を1/2Ｗ＋Ｍｏで0.8〜
5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、残部はＦｅおよび通常の不純物よ
りなるトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料。 - 【請求項２】 重量比で、Ｃ 0.4〜1.2%、Ｓｉ 1.4%以
下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｓ 0.04〜0.15%、Ｎｉ 5.0〜15.
0%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、ＷとＭｏの１種または２種を1/2
Ｗ＋Ｍｏで0.8〜5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、残部はＦｅおよ
び通常の不純物よりなるトルクセンサ回転軸用高強度非
磁性材料。 - 【請求項３】 重量比で、Ｃ 0.4〜1.2%、Ｓｉ 0.4%以
下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｎｉ 5.0〜15.0%、Ｃｒ 7.0〜1
4.0%、ＷとＭｏの１種または２種を1/2Ｗ＋Ｍｏで0.8〜
5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、およびＡｌ 0.6%以下、Ｃｕ 0.6%
以下、Ｃａ 0.01%以下、Ｃｅ 0.1%以下の１種または２
種以上、残部はＦｅおよび通常の不純物よりなるトルク
センサ回転軸用高強度非磁性材料。 - 【請求項４】 重量比で、Ｃ 0.4〜1.2%、Ｓｉ 0.4%以
下、Ｍｎ 3.0〜10.0%、Ｓ 0.04〜0.15%、Ｎｉ 5.0〜15.
0%、Ｃｒ 7.0〜14.0%、Ｗ，Ｍｏ単独または複合で1/2Ｗ
＋Ｍｏ 0.8〜5.0%、Ｖ 0.5〜2.5%、Ａl 0.6%以下、Ｃｕ
0.60%以下、およびＣａ 0.01%以下、Ｃｅ 0.1%以下の
１種または２種以上、残部はＦｅおよび通常の不純物よ
りなるトルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4802995A JPH08246104A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | トルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4802995A JPH08246104A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | トルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08246104A true JPH08246104A (ja) | 1996-09-24 |
Family
ID=12791894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4802995A Pending JPH08246104A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | トルクセンサ回転軸用高強度非磁性材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08246104A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106636846A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-10 | 南京理工大学 | 一种变磁性相变临界场降低的MnCoSi基合金 |
-
1995
- 1995-03-08 JP JP4802995A patent/JPH08246104A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106636846A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-10 | 南京理工大学 | 一种变磁性相变临界场降低的MnCoSi基合金 |
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