JPH09194938A

JPH09194938A - 磁気特性に優れたフェライト系ステンレス鋼成形加工品の製造方法

Info

Publication number: JPH09194938A
Application number: JP244296A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Miyamoto; 博之宮本; Shinji Tsuge; 信二柘植
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気特性に優れるとともに、高い寸法精度を備
えたフェライト系ステンレス鋼成形加工品の製造方法を
提供する。【解決手段】重量％で、Ｃ：０．０１５％以下、Ｓｉ：２％以下Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：１０〜１４％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｔｉ：０．０５〜０．４％、Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｃｕ：０〜０．５％、Ｖ：０〜０．５％、Ｎｉ：０〜０．５％、Ｍｏ：０〜１．０％を含有し、かつ、下記の（１）式および（２）式を満足
し、残部がＦｅおよび不可避の不純物からなるフェライ
ト系ステンレス鋼を冷間で成形加工した後、６７０〜７
５０℃の温度で焼鈍処理を行うことを特徴とする磁気特
性に優れたフェライト系ステンレス鋼成形加工品の製造
方法。Ｃ＋Ｎ≦０．０２％（１）Ｔｉ／（Ｃ＋Ｎ）≧５（２）元素記号：各元素の含有率（重量％）を表す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気特性に優れたフ
ェライト系ステンレス鋼成形加工品の製造方法に関し、
さらに詳しくは、磁気特性に優れるとともに、高い寸法
精度を備えた磁気シ−ルド部材等の成形加工品の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェライト系ステンレス鋼は耐食軟磁性
材料として、腐食環境下で用いられる電磁弁、磁気シ−
ルド部材、モ−タ鉄心等に広く利用されている。磁気特
性としては、用途により交流磁気特性あるいは直流磁気
特性が要求される。磁気シ−ルド部材に対しては、直流
磁気特性が要求され、高い透磁率（磁気シ−ルド性）と
低い保磁力（消磁性）が求められている。

【０００３】これらの磁気特性を向上させるためには、
磁壁の移動や回転を妨げる固溶Ｃ、固溶Ｎあるいは微細
な析出物を極力減らすことが必要であるので、対策の１
つとして、可能な限り高純度化する方法が採られている
（例えば、特開平６−４９６０５号公報、特開平６−４
９６０６号公報）。また、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ等を添加し、
固溶Ｃ、Ｎを固定することによって安定化させ、磁気特
性を改善させる方法も提案されている（例えば、特開平
４−３１８１５３号公報、特開平５−９８３５２号公
報）。

【０００４】しかし、磁気特性が良好とされる上記フェ
ライト系ステンレス鋼においても、加工歪が存在すると
磁気特性が著しく低下するため、プレス加工等で成形加
工が施された場合、用途によっては磁気特性を回復させ
るために、焼鈍処理（磁気焼鈍ともいう）が必要とな
る。

【０００５】焼鈍処理による磁気特性の改良方法につい
ては、特開昭５０−７８５１６号公報、特開昭５８−１
２６９２０号公報、特開平５−９８３５２号公報、特開
平５−２５５８１７号公報、特開平６−４９６０５号公
報などに開示されている。焼鈍条件は、通常、８５０〜
１０００℃で２〜４時間保持というように、高温かつ長
時間の処理となっている。

【０００６】商業的な生産を考慮した場合、上記の高温
長時間の焼鈍処理は非効率的であるので、生産性あるい
は経済性の面で好ましくない。また、高温長時間の焼鈍
処理により、成形加工された被焼鈍材の形状が変化する
ので、高い寸法精度が要求される電気機器等の部材とし
ては、その要求に応えられない場合が多い。したがっ
て、商業的な生産性の観点から、可能な限り低温かつ短
時間の焼鈍処理によって、所定の磁気特性が得られる材
料の開発あるいは成形加工品の製造方法の開発が望まれ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課題
を解決するためになされたものであって、磁気特性に優
れるとともに、高い寸法精度を備えた磁気シ−ルド部材
等のフェライト系ステンレス鋼成形加工品の製造方法を
提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために、フェライト系ステンレス鋼を対象
に、冷間における成形加工後の焼鈍温度を極力低下する
ことができる化学組成と焼鈍条件との関係について研究
を行った。その結果、（ａ）鋼中にＴｉを含有させるこ
と、（ｂ）鋼中のＴｉ、ＣおよびＮ含有率の関係を所定
の条件とすること、（ｃ）冷間での成形加工後、所定の
温度条件で焼鈍処理を行うことにより、磁気特性が成形
加工前とほぼ同レベルで、かつ、成形加工品の寸法精度
が良好な製品を得ることができることを知見した。

【０００９】本発明は、これらの知見を基に完成したも
のであって、その要旨は、「重量％で、Ｃ：０．０１５％以下、Ｓｉ：２％以下Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：１０〜１４％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｔｉ：０．０５〜０．４％、Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｃｕ：０〜０．５％、Ｖ：０〜０．５％、Ｎｉ：０〜０．５％、Ｍｏ：０〜１．０％を含有し、かつ、下記の（１）式および（２）式を満足
し、残部がＦｅおよび不可避の不純物からなるフェライ
ト系ステンレス鋼を冷間で成形加工した後、６７０〜７
５０℃の温度で焼鈍処理を行うことを特徴とする磁気特
性に優れたフェライト系ステンレス鋼成形加工品の製造
方法。

【００１０】Ｃ＋Ｎ≦０．０２％（１）Ｔｉ／（Ｃ＋Ｎ）≧５（２）ここで、元素記号は、各元素の含有率（重量％）を表
す。」にある。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明のフェライト系ステンレス
鋼成形加工品の製造方法に用いられるステンレス鋼（以
下、単に本ステンレス鋼と記す）の化学組成および冷間
における成形加工後の焼鈍処理について、具体的に説明
する。

【００１２】（１）化学組成ＣおよびＮ：いずれも磁気特性に有害な元素であるの
で、できるだけ低い方が望ましい。本発明では、Ｃ、Ｎ
含有率とも、０．０１５重量％（以下、化学組成の％表
示は重量％を表す）以下、かつ、Ｃ＋Ｎ≦０．０２％と
した。好ましくはＣ、Ｎ含有率とも０．０１％以下、Ｃ
＋Ｎ≦０．０１５％である。

【００１３】Ｃｒ：本ステンレス鋼の耐食性を担う重要
な元素であり、１０％以上含むことが必要である。一
方、含有率が高すぎる場合には、磁気特性と加工性を害
するので、上限は１４％とした。したがって、Ｃｒ含有
率の範囲は、１０〜１４％であり、好ましくは１１〜１
３％である。

【００１４】Ｓｉ：溶鋼の脱酸に用いられる元素であ
り、磁気特性を向上させる作用もある。しかし、過剰な
場合は、焼鈍処理の際の磁気特性の回復を遅らせるばか
りでなく、加工性を損なうので、２％以下とした。好ま
しくは１％以下である。なお、Ｓｉは、Ａｌ等の他の脱
酸元素を含む場合には特に添加しなくてもよいが、本ス
テンレス鋼の場合にはＴｉが添加されるので、Ｔｉの歩
留まり向上の観点から、下限は０．１％程度とすること
が望ましい。

【００１５】Ｍｎ：おもに脱酸剤として用いられる元素
である。ただし、過剰の場合には、磁気特性および加工
性を害するので、２％以下とした。好ましくは１％以下
である。Ｍｎの下限は特に限定しないが、安定した脱酸
効果を得るために、０．１％程度とすることが望まし
い。

【００１６】Ｐ：磁気特性、耐食性および成形性に有害
な元素であるので、できるだけ低い方が望ましい。しか
し、原料等から不可避的に混入してくる元素であり、工
業的には、極端に低くすることは困難である。したがっ
て、実操業上製造可能で、本発明鋼で許される範囲であ
る０．０４％以下とした。好ましくは、０．０２％以下
である。

【００１７】Ｓ：原料等から不可避的に混入してくる元
素であるが、微量の場合は、磁気特性、耐食性および成
形性を高める働きがある。しかし、過剰に含む場合は、
逆にこれらの特性を損なうので、０．０２％以下とし
た。好ましくは０．０１％以下である。Ｓは特に添加す
る必要がある元素ではない。

【００１８】Ａｌ：溶鋼の脱酸効果が大きい元素であ
り、磁気特性を高める働きもある。本ステンレス鋼で
は、溶鋼中の酸素との親和力が強いＴｉが添加されるの
で、Ｔｉの添加歩留まりを高めるためにも必要な元素で
ある。その効果を得るためには、０．００５％以上を必
要とする。一方、過剰に含む場合は、鋼の硬質化を招
き、加工性を低下させるので、上限は０．１％とした。

【００１９】Ｔｉ：Ｔｉは、磁気特性に有害な固溶Ｃお
よび固溶ＮをＴｉＣあるいはＴｉＮとして固定し、固溶
Ｃ、固溶Ｎを安定化するのに必要な元素である。また、
熱間加工性および耐食性を高める効果があるとともに、
加工後の焼鈍処理において磁気特性の回復を速める元素
でもある。その効果を発揮させるためには、０．０５％
以上、かつ、Ｔｉ／（Ｃ＋Ｎ）≧５（元素記号は、各元
素の含有率を表す）を必要とする。また、０．４％を超
える場合には、逆に磁気特性の回復を遅らせるばかりで
なく、鋼を硬質化させ、加工性を損なう原因になるの
で、上限は０．４％とした。したがって、Ｔｉ含有率
は、０．０５〜０．４％、かつ、Ｔｉ／（Ｃ＋Ｎ）≧５
である。Ｔｉ含有率の範囲は、好ましくは０．１〜０．
３％である。

【００２０】Ｃｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｏ：これらの元素は、
本ステンレス鋼の耐食性を付加的に高めるためる作用が
あり、必要に応じて少なくとも１種を添加する。Ｃｕ、
Ｖ、Ｎｉについてはそれぞれ０．５％、Ｍｏについては
１．０％を超えて含有する場合には、耐食性の改善効果
が低下することに加えて、磁気特性の低下および製造コ
ストの上昇を招くので、Ｃｕ、ＶおよびＮｉはそれぞれ
０．５％以下、Ｍｏは１．０％以下とした。なお、これ
らの元素を添加する場合、好ましくは、Ｃｕ、Ｖ、Ｎｉ
はそれぞれ０．２％以下、Ｍｏは０．５〜１．０％であ
る。

【００２１】（２）焼鈍処理磁気焼鈍としての焼鈍条件は、次のとおりである。

【００２２】焼鈍温度は、前述のように、成形加工品の
寸法精度および生産性の観点から、できるだけ低い方が
望ましい。本発明者らは、上記化学組成の本ステンレス
鋼の鋼板を対象に、冷間加工の際の圧下率（加工歪）と
焼鈍温度と磁気特性との関係を調査した。

【００２３】その結果、後述の実施例１で述べるよう
に、焼鈍温度６７０〜７５０℃の条件で、冷間加工前と
同レベルの保磁力が得られることを確認した。すなわ
ち、保磁力は、焼鈍温度の上昇とともに低下し、特に６
７０℃以上での低下が著しく、加工前と同レベルの値ま
で低下する。また、７５０℃を超える温度で焼鈍して
も、保磁力の低下効果がほとんどなく、逆に加熱に伴う
変形に起因する寸法精度不良あるいは成形品の表面にお
けるスケ−ルの発生等の問題が生じる。

【００２４】上記の理由により、冷間加工後の焼鈍温度
は、６７０〜７５０℃とした。

【００２５】なお、磁気特性としては、高い透磁率（磁
気シ−ルド性）と低い保磁力（消磁性）保磁力の両者が
要求される。後述の実施例で示すように、６７０〜７５
０℃の焼鈍処理によれば、低い保磁力と同時に高い透磁
力も得られる。

【００２６】

【実施例】本実施例に用いた供試材は、工業的に製造さ
れた厚さ２ｍｍの冷延鋼板である。

【００２７】表１に、供試材の化学組成を示す。供試材
Ａ〜Ｉは本発明例、供試材Ｊ〜Ｐは化学組成の一部が本
発明の範囲外の比較例である。これらの供試材について
は、本発明で重要な役割を果たすＣ、ＮおよびＴｉの含
有率に注目し、比較例としては、これらの合金元素が本
発明の範囲外のものを選んだ。

【００２８】

【表１】

【００２９】これらの供試材から、幅５０ｍｍ、長さ３
００ｍｍの素材を切り出し、実施例１の場合は圧下率
５、１０および２０％の３条件、実施例２の場合は圧下
率２０％の条件で冷間圧延を施し、加工歪を付与した。
冷間加工後の素材から、ＪＩＳＣ２５０４に規定され
ている外径４５ｍｍ、内径３３ｍｍのリング状試験片を
採取した。この試験片に対して、温度６００、６５０、
７００および７５０℃、保持時間１５分の条件で焼鈍処
理を施した。焼鈍処理後の試験片について、磁気特性
（最大透磁力および保磁力）を測定した。磁気特性の測
定方法は、エプスタイン法であり、リング状試験片を２
枚重ね、最大印加磁界５０エルステッド、印加速度６．
７エルステッド／秒、１サイクル当たりの時間３０秒の
条件で測定した。

【００３０】（実施例１）表１に示した本発明例の供試
材Ａおよび比較例の供試材Ｊを対象に、保磁力（Ｈ_C）
に及ぼす焼鈍温度の影響を調査した。

【００３１】図１、図２に、それぞれ本発明例のステン
レス鋼である供試材Ａ、比較例のステンレス鋼である供
試材Ｊを対象に、焼鈍温度と保磁力と圧下率の関係を調
査した結果を示す。図１から明らかなように、本発明例
のステンレス鋼の保磁力は、焼鈍温度の上昇とともに低
下する傾向があり、特に６５０℃以上での低下が著し
い。６７０℃以上では、加工前（図１中、温度Ａ_Sで圧
下率０％の値）の３エルステッドに近い値まで回復し
た。６７０℃以上では、保磁力は温度を上昇させてもほ
とんど低下しない。

【００３２】一方、図２に示したように、化学組成が本
発明の範囲外である比較例の供試材Ｊは、焼鈍温度の上
昇とともに、保磁力が徐々に低下する傾向がある。しか
し、図１に見られた６５０℃以上での急激な保磁力の低
下は認められなかった。したがって、焼鈍後の保磁力が
高く、７００℃においても圧下率５％の場合で４．３エ
ルステッド、圧下率２０％の場合で５．８エルステッド
と高い値であった。供試材Ｊは、ＣおよびＮ含有率が本
発明の範囲より高く、Ｔｉ含有率が本発明の範囲より低
いために、前記（１）式および（２）式を満足していな
い。このように、焼鈍温度と化学組成の内のいずれか１
方が本発明の範囲外である場合には、磁気特性の良好な
成形加工品が得られなかった。

【００３３】上記の結果から、冷間における成形加工後
の焼鈍温度は、６７０〜７５０℃が適当であることが確
認された。

【００３４】（実施例２）冷間加工における圧下率２０
％の場合について、磁気特性に及ぼす化学組成の影響を
調査した。表１に示した本発明例の供試材Ａ〜Ｉおよび
比較例の供試材Ｊ〜Ｐを対象に、前記のように６００、
６５０、７００および７５０℃の温度で焼鈍処理を行
い、磁気特性の調査を行った。

【００３５】表２、表３に、それぞれ本発明例の供試材
Ａ〜Ｉ、比較例の供試材Ｊ〜Ｐに関する磁気特性の調査
結果を示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】表２から明かなように、本発明例の供試材
で、かつ、焼鈍温度が本発明の範囲内である７００℃お
よび７５０℃の場合には、最大透磁率μ_maxが９３０〜
２５８０と高く、かつ、保磁力Ｈ_cが１．７〜４．８エ
ルステッドと低く、磁気特性は良好であった。それに対
して、供試材の化学組成が本発明の範囲内であっても、
焼鈍温度が６００℃および６５０℃と本発明の範囲より
低い場合には、最大透磁率が４０１〜１１４０と低く、
保磁力が４．９〜８．２エルステッドと高く、磁気特性
は不良であった。この結果は、上記の実施例１とも一致
しており、化学組成と焼鈍温度の両者が本発明の範囲で
なければ、満足できる磁気特性を得ることができないこ
とが確認された。

【００３９】化学組成が本発明の範囲外の供試材の磁気
特性は、表３に示したように、焼鈍温度が７００℃ある
いは７５０℃の本発明の範囲であっても、最大透磁率が
５５６〜９８４と低く、保磁力が５．２〜７．１エルス
テッドと高く、磁気特性は不良であった。焼鈍温度が６
００℃および６５０℃の場合は、さらに思わしくない結
果であった。

【００４０】

【発明の効果】本発明の方法で得られるフェライト系ス
テンレス鋼成形加工品は、素材の化学組成と冷間加工後
の成形品の焼鈍温度の組み合わせが適切なため、最大透
磁率が高く、かつ、保磁力が低く磁気特性に優れてい
る。また、本発明の焼鈍温度は従来の焼鈍温度に比べて
低い。そのために、焼鈍処理の際に成形加工品の形状の
変化、寸法精度の悪化などの問題が生じない。したがっ
て、磁気特性とともに高い寸法精度が要求される用途に
好適であり、電気機器用の磁気シ−ルド部材等として利
用することができる。また、焼鈍処理は、従来の方法に
比べて温度が低く、かつ、短時間であるので、生産性が
著しく向上し、製造コストの低減効果も得られる。

【００４１】このように、本発明の方法は、良好な磁気
特性と高い寸法精度が要求される成形加工品の製造に多
大の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明例の供試材Ａを対象に、保磁力Ｈ_cと焼
鈍温度と圧下率との関係を調査した結果を示す図であ
る。

【図２】比較例の供試材Ｊを対象に、保磁力Ｈ_cと焼鈍
温度と圧下率との関係を調査した結果を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：０．０１５％以下、Ｓｉ：２％以下Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：１０〜１４％、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ｔｉ：０．０５〜０．４％、Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｎ：０．０１５％以下、Ｃｕ：０〜０．５％、Ｖ：０〜０．５％、Ｎｉ：０〜０．５％、Ｍｏ：０〜１．０％を含有し、かつ、下記の（１）式および（２）式を満足
し、残部がＦｅおよび不可避の不純物からなるフェライ
ト系ステンレス鋼を冷間で成形加工した後、６７０〜７
５０℃の温度で焼鈍処理を行うことを特徴とする磁気特
性に優れたフェライト系ステンレス鋼成形加工品の製造
方法。Ｃ＋Ｎ≦０．０２％（１）Ｔｉ／（Ｃ＋Ｎ）≧５（２）元素記号：各元素の含有率（重量％）を表す。