JPH10102140A

JPH10102140A - オーステナイト系ステンレス鋼の加工誘起変態方法及び磁性部材の製造方法

Info

Publication number: JPH10102140A
Application number: JP8280064A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sugiyama; 聡杉山; Shoichi Takenouchi; 省一竹ノ内; Yoshihiro Tanimura; 圭宏谷村; Keizo Takeuchi; 桂三竹内; Maki Shimizu; 真樹清水; Koji Ishikawa; 孝司石川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-04-21
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JP3374672B2

Abstract

(57)【要約】【課題】オーステナイト系ステンレス鋼において，加
工誘起マルテンサイトを高い比率で生成させることがで
きる加工誘起変態方法，及び強磁性特性に優れた磁性部
材或いは複合磁性部材の製造方法を提供すること。【解決手段】オーステナイト系ステンレス鋼よりなる
素材に対してＭｓ点以上かつＭｄ点以下の温度範囲にお
いて冷間加工を施すことにより，オーステナイト相を加
工誘起マルテンサイト相に加工誘起変態させる方法であ
る。そして，上記冷間加工は，二軸引張加工である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，オーステナイト系ステンレス鋼
の加工誘起変態方法と，磁性部材及び複合磁性部材の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】現在，オーステナイト系ステンレス鋼は，
鉄道車両から家庭用台所用品に至るまで様々な分野で用
いられており，その機械的性質は非常に重要視されてい
る。このオーステナイト系ステンレス鋼に対して，Ｍｓ
点（恒温変態によりマルテンサイトが発生する上限温
度）以上かつＭｄ点（加工誘起変態によりマルテンサイ
トが発生する上限温度）以下の温度範囲において冷間加
工を施すことにより，母相であるオーステナイト相から
マルテンサイト相が生じて加工誘起マルテンサイト変態
が起こることが知られている。なお，上記オーステナイ
ト相はｆｃｃ相（面心立方相）であり，一方，上記加工
誘起マルテンサイト相はほとんどがｂｃｃ相（体心立方
相）のα′マルテンサイト相よりなり，極わずかにｈｃ
ｐ相（稠密六方相）のε′マルテンサイト相が含まれて
いる。以下，特に限定しない限り，加工誘起マルテンサ
イト相とは，上記のα′マルテンサイト相を示す。

【０００３】

【解決しようとする課題】この加工誘起マルテンサイト
変態が生じると，加工誘起マルテンサイト生成量の増加
に伴って，硬度や脆性の増加，機械的性質の変化等をも
たらす場合がある。しかしながら，オーステナイト相と
加工誘起マルテンサイト相とは上記のごとく結晶構造が
異なるという特徴も有する。そのため，オーステナイト
相と加工誘起マルテンサイト相とは，前者が非磁性体で
あり，一方，後者が強磁性体であるというように，その
磁気特性において大きな相違点がある。

【０００４】したがって，後述するような磁性部材或い
は複合磁性部材としてオーステナイト系ステンレス鋼を
使用する場合においては，強磁性の加工誘起マルテンサ
イト相の比率を高めることが極めて有効である。これに
対し，例えば特開平７−１１３９７号公報，特開平８−
３６４３号公報等に示された従来の製造方法において
は，その強磁性部の磁束密度Ｂ₄₀₀₀（強さが４０００Ａ
／ｍの磁界を与えた場合の磁束密度）を０．８Ｔ（テス
ラ）以上の強磁性レベルにすることはできなかった。

【０００５】これは，磁性部材或いは複合磁性部材に加
えうるひずみ量は素材の破断限界および部材形状により
制限されるが，従来の冷間加工法によって最大のひずみ
量を与えても，加工誘起マルテンサイトの生成率が未だ
低いためであると考えられる。それ故，上記加工誘起マ
ルテンサイトを積極的に大量に生成させる方法，即ち，
加えるひずみ量に対する加工誘起マルテンサイト生成量
を高くする方法の開発が要請されていた。

【０００６】また，加工誘起変態方法に関する基礎研究
としては，例えば平成７年塑性加工春季講演会（１９９
５．５．１８〜２０）において報告された「各種応力状
態におけるＳＵＳ３０４の加工誘起変態」等，種々の研
究が行われている。しかしながら，これらの研究におい
ても，高い比率で加工誘起マルテンサイトを生成させる
方法の解明には至っていない。

【０００７】本発明は，かかる従来の要請に鑑みてなさ
れたもので，オーステナイト系ステンレス鋼において，
加工誘起マルテンサイトを高い比率で生成させることが
できる加工誘起変態方法，及び強磁性特性に優れた磁性
部材或いは複合磁性部材の製造方法を提供しようとする
ものである。

【０００８】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，オーステナイト
系ステンレス鋼よりなる素材に対してＭｓ点以上かつＭ
ｄ点以下の温度範囲において冷間加工を施すことによ
り，オーステナイト相を加工誘起マルテンサイト相に加
工誘起変態させる方法であって，上記冷間加工は，二軸
引張加工であることを特徴とするオーステナイト系ステ
ンレス鋼の加工誘起変態方法にある。

【０００９】本発明において最も注目すべきことは，上
記冷間加工として二軸引張加工を施すことである。この
二軸引張加工とは，例えば張出し加工（バルジ加工）の
ように，異なる二軸の方向の引っ張り応力を加えること
により，これらの引っ張り応力方向に素材を伸展すると
共に両引っ張り方向と９０度に交わる方向に素材を収縮
させる加工をいう。

【００１０】上記の二軸引張加工としては，上記バルジ
加工（金型，液圧，ゴム型，ローラ等を用いる種々の方
法を含む）の他に，エキスパンド成形，電磁成形（爆発
成形），インクリメンタルフォーミング等がある。ま
た，二軸引張加工の回数は，その目的に応じて１回でも
複数回でもよい。また異なる加工方法を組み合わせて複
数回行ってもよい。

【００１１】また，上記二軸引張加工は，素材のＭｓ点
以上かつＭｄ点以下の温度範囲内において行う。Ｍｓ点
未満の温度の場合には，加工を加えなくても単に温度を
下げるだけで発生する恒温変態によるマルテンサイトが
発生してしまい，加工誘起マルテンサイトを高い比率で
発生できないという問題がある。一方，Ｍｄ点を超える
温度の場合には単にオーステナイト相にひずみを加える
だけで加工誘起マルテンサイトが発生しないという問題
がある。

【００１２】次に，本発明の作用につき説明する。本発
明のオーステナイト系ステンレス鋼の加工誘起変態方法
においては，上記冷間加工として二軸引張加工を行う。
そのため，例えば単軸又は二軸の圧縮加工や単軸引張加
工等に比べて，加工誘起マルテンサイト生成率を格段に
高くすることができる（実施形態例１参照）。

【００１３】この理由は，次のように考えられる。即
ち，加工誘起マルテンサイト相は，上記のごとくｂｃｃ
相を含んでいるため，ｆｃｃ相のオーステナイト相より
も単位重量当たりの体積が大きい。そのため，加工誘起
マルテンサイト変態は，体積増加を伴う変態である。一
方，加工誘起変態を引き起こす冷間加工としては，種々
の形態の加工方法があるが，上記二軸引張加工は，最も
素材の体積を増加させる方向に応力を付加する加工方法
といえる。

【００１４】そのため，本発明においては，二軸引張加
工が単なる加工誘起変態を引き起こすための冷間加工と
してだけではなく，オーステナイト相から加工誘起マル
テンサイト相への変態に伴う体積増加を助長する役割を
果たす。それ故，本発明は，圧縮加工等のその他の冷間
加工の場合に比べ，加工誘起マルテンサイト生成率を格
段に高くすることができると考えられる。

【００１５】したがって，本発明によれば，オーステナ
イト系ステンレス鋼において，加工誘起マルテンサイト
を高い比率で生成させることができる加工誘起変態方法
を提供することができる。

【００１６】次に，上記のオーステナイト系ステンレス
鋼の加工誘起変態方法を用いた，強磁性特性に優れた磁
性部材を製造する方法として次の発明がある。即ち，請
求項２の発明のように，オーステナイト系ステンレス鋼
よりなる素材を用い，該素材に対してＭｓ点以上かつＭ
ｄ点以下の温度範囲において冷間加工を施すことによ
り，非磁性のオーステナイト相を強磁性の加工誘起マル
テンサイト相に加工誘起変態させて磁性部材を製造する
方法であって，上記冷間加工は，二軸引張加工であるこ
とを特徴とする磁性部材の製造方法がある。

【００１７】本発明は，加工誘起マルテンサイト相が強
磁性体であるという物理的性質を利用して，強磁性特性
に優れた磁性部材を製造しようとするものである。即
ち，オーステナイト相を加工誘起マルテンサイト相に変
態させることと非磁性体を強磁性体に変換することは，
物理的にみれば同義である。そのため，本発明と上記の
請求項１の発明とは実質的に同一である。

【００１８】したがって，本発明によれば，上記冷間加
工として二軸引張加工を行うことにより，請求項１の発
明の場合と同様の作用効果によって，高い比率で加工誘
起マルテンサイトを生成させることができる。そのた
め，強磁性特性に優れた磁性部材を容易に得ることがで
きる。それ故，上記素材の組成及び二軸引張加工による
ひずみ量を適切に選択した場合には，例えば磁束密度Ｂ
₄₀₀₀が０．８Ｔ以上に達するような極めて強磁性特性に
優れた磁性部材を得ることができる（実施形態例３参
照）。

【００１９】次に，上記の請求項２の発明を利用した，
複合磁性部材の製造方法として次の発明がある。即ち，
請求項３の発明のように，オーステナイト系ステンレス
鋼よりなる素材を用い，該素材に対してＭｓ点以上かつ
Ｍｄ点以下の温度範囲において冷間加工を施すことによ
り，非磁性のオーステナイト相を強磁性の加工誘起マル
テンサイト相に加工誘起変態させて強磁性部を形成し，
次いで，該強磁性部の一部分を加熱溶体化してオーステ
ナイト相の非磁性部を形成することにより，上記強磁性
部と上記非磁性部とを連続的に有する複合磁性部材を製
造する方法であって，上記冷間加工は，二軸引張加工で
あることを特徴とする複合磁性部材の製造方法がある。

【００２０】本発明において最も注目すべきことは，上
記二軸引張加工を行うことにより加工誘起マルテンサイ
トを生成させて強磁性部を形成し，次いで該強磁性部の
一部を加熱溶体化して非磁性部を形成することである。

【００２１】上記加熱溶体化は，非磁性部を形成すべき
一部分のみをオーステナイト変態温度以上に加熱する処
理である。加熱溶体化の手段としては，例えば高周波焼
鈍，レーザー加工等がある。また，加熱溶体化は，１０
秒以内の短時間で行うことが好ましい。これにより，再
びオーステナイト化した結晶粒径を３０μｍ以下とする
ことができ，比透磁率を十分に小さくすることができ
る。一方，加熱溶体化を１０秒を超える時間で行う場合
には，オーステナイト化した組織の粗大化を招くという
問題がある。

【００２２】ここで，複合磁性部材とは，上記のごと
く，一つの部材の中に強磁性部と非磁性部とを連続して
有している部材をいう。この複合磁性部材は，強磁性部
と非磁性部との間に接合部を必要としないため，耐久性
及び製造コストの面において非常に優れた磁気回路用部
材として利用しうる。そのため，これまでにも前述した
先行技術に示されたごとく，種々の複合磁性部材の製造
方法が開示されている。本発明は，このような従来の方
法よりもさらに強磁性特性に優れた強磁性部を有する複
合磁性部材の製造方法を提供しようとするものである。

【００２３】次に，本発明の作用につき説明する。本発
明の複合磁性部材の製造方法においては，上記強磁性部
の形成手段として，二軸引張加工を用いる。そのため，
上記のごとく，加工誘起マルテンサイト生成率が他の加
工方法の場合と比べて格段に高い。それ故，非常に強磁
性特性に優れた強磁性部が得られる。

【００２４】即ち，この強磁性部は，請求項２の発明の
場合と同様に，素材の組成及び二軸引張加工によるひず
み量を適切に選択することによって，例えば磁束密度Ｂ
₄₀₀₀が０．８Ｔ以上に達するような極めて優れた強磁性
特性を得ることができる（実施形態例３参照）。

【００２５】また，本発明においては，上記のごとく強
磁性化した強磁性部の一部分を加熱溶体化する。これに
より，その一部分が容易にオーステナイト相に戻り非磁
性部となる。それ故，本発明によれば，強磁性特性に極
めて優れた強磁性部と，非磁性部とが，一つの部材に連
続して形成された複合磁性部材を容易に製造することが
できる。

【００２６】次に，請求項４の発明のように，上記冷間
加工としては，上記二軸引張加工の後に，更に単軸又は
二軸の圧縮加工を行うことが好ましい。この場合には，
上記素材に付与できるトータルひずみ量を増大させるこ
とができ，さらに強磁性特性に優れた強磁性部を得るこ
とができる。即ち，加工誘起マルテンサイトの生成量
は，一般的に冷間加工のトータルひずみ量が多いほど増
加する。そのため，比較的小さいひずみ量しかとれない
二軸引張加工の後に，ひずみ量を比較的大きくとれる圧
縮加工をさらに加えることが非常に有効である。

【００２７】上記単軸又は二軸の圧縮加工としては，例
えば，スピニング加工，スエージング加工，金型による
絞り加工，圧延加工，冷間鍛造，金型によるしごき加
工，引き抜き加工，押し出し加工，金型による曲げ加
工，その他の加工方法がある。この単軸又は二軸の圧縮
加工の回数も，その目的に応じて１回でも複数回でもよ
い。また異なる加工方法を組み合わせて複数回行っても
よい。

【００２８】また，請求項５の発明のように，上記冷間
加工は，多段階に分割して行うことが好ましい。これに
より，冷間加工による上記素材の温度上昇を抑制するこ
とができ，容易にＭｓ点以上かつＭｄ点以下の温度範囲
における冷間加工を実現することができる。

【００２９】また，請求項６の発明のように，上記冷間
加工は上記素材を強制冷却しながら行うこともできる。
この場合にも，Ｍｓ点以上かつＭｄ点以下の温度範囲に
おける冷間加工を実現することができる。

【００３０】また，請求項７の発明のように，上記素材
は，重量比においてＣが０．６％以下，Ｃｒが１２〜１
９％，Ｎｉが６〜１２％，Ｍｎが２％以下，Ｍｏが２％
以下，Ｎｂが１％以下，さらに残部がＦｅ及び不可避不
純物によって構成され，平山の当量Ｈｅｑ＝〔Ｎｉ％〕
＋１．０５〔Ｍｎ％〕＋０．６５〔Ｃｒ％〕＋０．３５
〔Ｓｉ％〕＋１２．６〔Ｃ％〕が２０〜２３％であり，
かつ，ニッケル当量Ｎｉｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋３０〔Ｃ
％〕＋０．５〔Ｍｎ％〕が９〜１２％であって，かつク
ロム当量Ｃｒｅｑ＝〔Ｃｒ％〕＋〔Ｍｏ％〕＋１．５
〔Ｓｉ％〕＋０．５〔Ｎｂ％〕が１６〜１９％である組
成のオーステナイト系ステンレス鋼よりなることが好ま
しい。

【００３１】上記素材の組成においてＣを０．６％以下
としたのは，０．６％を超えると炭化物量が増加して加
工成形性が低下するからである。またＣｒの量を１２〜
１９％とし，かつＮｉの量を６〜１２％としたのは，こ
れらの元素が上記下限値を下回ると比透磁率がμ＝１．
２以下の非磁性を示すことがなく，一方，上限値を超え
ると磁束密度Ｂ₄₀₀₀が０．３Ｔ以上を示さなくなるから
である。またＭｎが２％を超えると成形性能を低下させ
るという問題がある。

【００３２】さらに，ＭｏとＮｂとは必ずしも添加する
必要はないが，ＭｏはＭｓ点を低める効果があり，また
Ｎｂは材料強度を高める作用があり，目的に応じて単独
または複合で添加することができる。ここでＭｏが２％
を超えると，またＮｂが１％を超えると加工成形性が低
下するため，好ましくは，ＭｏおよびＮｂの添加量の上
限をそれぞれ２％および１％とするのがよい。

【００３３】このように各元素の組成範囲を限定するだ
けでなく，これらの組成範囲内における組み合わせによ
ってさらに確実に優れた磁気特性が得られる。即ち，上
記の平山の当量Ｈｅｑが２０％より小さい場合には比透
磁率μ＝１．２を超えて十分な非磁性特性が得られない
という問題があり，一方，２３％を超える場合には，磁
束密度Ｂ₄₀₀₀が０．３Ｔを超えることが困難であるとい
う問題がある。

【００３４】また，上記のニッケル当量Ｎｉｅｑおよび
クロム当量Ｃｒｅｑの範囲は，上記平山の当量の場合と
同様の理由により，それぞれ９〜１２％および１６〜１
９％の範囲とした。ここで，素材には，脱酸元素として
通常Ｓｉが２％以下及びＡｌが０．５％以下，また他の
不純物元素が含有されているが，これらは複合磁性部材
の特性を損なうものではない。

【００３５】

【発明の実施の形態】

実施形態例１本発明の実施形態例にかかるオーステナイト系ステンレ
ス鋼の加工誘起変態方法につき，図１〜図３を用いて説
明する。本例のオーステナイト系ステンレス鋼の加工誘
起変態方法は，オーステナイト系ステンレス鋼よりなる
素材に対してＭｓ点以上かつＭｄ点以下の温度範囲にお
いて冷間加工を施すことにより，オーステナイト相をマ
ルテンサイト相に加工誘起変態させる方法である。そし
て，本例における上記冷間加工は，二軸引張加工であ
る。

【００３６】本例においては，本発明の効果を確認すべ
く，２種類の素材を準備し，これに種々の冷間加工を加
えて加工誘起マルテンサイト生成量の測定を行い，冷間
加工方法の影響を調べた。上記冷間加工方法としては，
図３に示すモデルのごとく，二軸引張（Ａ），単軸引張
（Ｂ），単軸圧縮（Ｃ），二軸圧縮（Ｄ）の４種類の方
法について行った。なお，準備した素材は，ＳＵＳ３０
１とＳＵＳ３０４の２種類である。それぞれの化学成分
を表１に示す。

【００３７】また，ＳＵＳ３０１は１ｍｍ厚みの板材か
ら，またＳＵＳ３０４はインゴットからそれぞれ各試験
片を作製した。なおＳＵＳ３０１においては，板材を重
ね合わせ，熱拡散法によって板材を接合し，ブロック材
に加工した後，仕上熱処理を施すことによって，単軸圧
縮及び二軸圧縮用の試験片を作製した。

【００３８】所要形状に加工した各試験片には，これを
真空度１０^-3Ｐａ，温度１３７３Ｋにおいて時間７．２
ｋｓ保持することにより固溶化熱処理を施した。但し，
ＳＵＳ３０１の単軸圧縮片及び二軸圧縮片は接合と仕上
げの都合上，合計時間５．８ｋｓ保持することによって
固溶化熱処理を施した。その結果，全ての試験片につい
て同じ結晶粒度番号６の状態が得られ，試験片間の粒径
の差異による粒径依存性を考慮する必要のない試験片を
作製することができた。

【００３９】

【表１】

【００４０】次に，各冷間加工を施すための試験方法に
つき説明する。単軸引張試験は，引張試験片として幅Ｗ
＝１０ｍｍ，標点距離Ｌ＝４０ｍｍ，平行部の長さＰ＝
６０ｍｍ，肩部の半径Ｒ＝１０ｍｍ，及び厚さＴ＝１ｍ
ｍに縮小したＪＩＳＺ２２０１１３号Ｂ試験片を用
いた。そして，ＩＮＳＴＲＯＮ万能試験機によって，最
大でＳＵＳ３０１は相当ひずみε＝０．４４５，ＳＵＳ
３０４は相当ひずみε＝０．２８１までひずみを与え
た。

【００４１】単軸圧縮試験は，圧縮試験片として一辺の
長さが１５ｍｍの立方体状の試験片を用いた。そして，
油圧式圧縮試験機によって，最大でＳＵＳ３０１は相当
ひずみε＝１．０００，ＳＵＳ３０４は相当ひずみε＝
０．９１０まで，繰り返し潤滑をしながらひずみを与え
た。

【００４２】二軸引張試験は，二軸引張試験用の張出し
試験片として直径９０ｍｍで板厚１ｍｍの円盤状の試験
片を用いた。そして，深絞り試験機を使って張出し試験
を行い，最大でＳＵＳ３０１は相当ひずみε＝０．２０
４，ＳＵＳ３０４は相当ひずみε＝０．１６３までひず
みを与え，等二軸引張試験を行った。

【００４３】二軸圧縮試験は，単軸圧縮試験のとき用い
た試験片と同じ一辺の長さが１５ｍｍの立方体状の試験
片を用いた。そして，油圧式圧縮試験機とステッピング
モーターによる水平方向の荷重を与える装置の組み合わ
せによる二軸圧縮試験機を使って，最大でＳＵＳ３０１
は相当ひずみε＝０．１５７，ＳＵＳ３０４は相当ひず
みε＝０．１７６までひずみを与え，等二軸圧縮試験を
行った。以上全ての試験は，雰囲気温度３００Ｋにおい
て，変形熱による温度上昇が起こらないようにひずみ速
度１０^-3／ｓにより行った。これにより試験片の温度
は，試験中においてＭｓ点以上かつＭｄ点以下の温度範
囲に収められる。

【００４４】また，マルテンサイト相の定量はＦｉｓｈ
ｅｒＦｅｒｒｉｔｅｓｃｏｐｅを用いて測定した。ま
た，オーステナイト及びマルテンサイトの結晶構造やマ
ルテンサイト相の定量値の正当性を調べるために多結晶
Ｘ線回折を行った。このとき，Ｘ線の線源としてＣｏ−
Ｋα線を用いた。

【００４５】次に，上記各試験の結果を図１，図２に示
す。図１，図２は，ともに横軸に相当ひずみを，縦軸に
加工誘起マルテンサイト生成量（％）をとった。そし
て，二軸引張をＥ１１，Ｅ１２，単軸引張をＣ１２，Ｃ
２２，単軸圧縮をＣ１３，Ｃ２３，二軸圧縮をＣ１４，
Ｃ２４により示した。図１はＳＵＳ３０１に関するもの
であり，図２はＳＵＳ３０４に関するものである。

【００４６】図１，図２より知られるごとく，いずれの
成分においても，二軸引張加工の場合が他の加工方法の
場合よりも高い比率で加工誘起マルテンサイトが生成し
たことがわかる。即ち，本例においては，二軸引張，単
軸引張，単軸圧縮，二軸圧縮の順序で加工誘起マルテン
サイトが生成しやすいことがわかる。このことは，加工
誘起マルテンサイトの生成率は，いずれの加工方法にお
いてもひずみ量が増加するほど高くなるが，素材に体積
増加方向の応力を強く与える加工方法である程さらに高
くなることを示している。

【００４７】なお，本例においては，従来より加工誘起
変態の起こりやすさの目安として一般的に用いられてい
る平山らのＮｉ当量や野原らのＭ_d30（Ｋ）において評
価するとＳＵＳ３０１の方がＳＵＳ３０４よりも加工誘
起変態し易いにもかかわらず，ＳＵＳ３０４の方が加工
誘起マルテンサイト生成量が多い結果となった。この原
因は，本例のＳＵＳ３０１とＳＵＳ３０４における炭素
（Ｃ）含有量の差（表１参照）にあり，炭素量が多いＳ
ＵＳ３０１の方がより多くの変態駆動力が必要となるた
めと考えられる。

【００４８】実施形態例２本例は，実施形態例１の評価結果をさらに裏付けるた
め，加工誘起マルテンサイト生成に対する静水圧応力の
影響を調べた。即ち，上記実施形態例１における単軸，
二軸の各引張，圧縮の上記４種類の試験における，相当
ひずみ約０．１における静水圧応力と，加工誘起マルテ
ンサイト生成率との関係を求めた。図４はＳＵＳ３０１
についてのものであり，図５はＳＵＳ３０４についての
ものである。

【００４９】図４，図５に示されたデータは，いずれも
静水圧応力が高い側から二軸引張，単軸引張，単軸圧
縮，二軸圧縮の順にならんでいる。したがって，図４，
図５から明らかなように二軸引張，単軸引張，単軸圧
縮，二軸圧縮の順で加工誘起マルテンサイト生成率が高
くなっていることがわかる。

【００５０】したがって，本例によれば，静水圧応力が
大きいほど加工誘起マルテンサイト変態が生じやすく，
二軸引張加工が加工誘起変態に非常に有利であることが
わかる。

【００５１】実施形態例３次に，本発明の実施形態例にかかる複合磁性部材の製造
方法につき，図６〜図１２を用いて説明する。本例にお
いて製造する複合磁性部材１は，図１１に示すごとく，
筒状の形状の複合磁性部材であって，その上半部に非磁
性部３を下半部に強磁性部２を有するものである。そし
て，その製造に当たっては，図６に示すごとく，オース
テナイト系ステンレス鋼よりなる円盤状の素材１０を用
いる。

【００５２】そして，図７〜図９に示すごとく，素材１
０に対してＭｓ点以上かつＭｄ点以下の温度範囲におい
て冷間加工を施すことにより，非磁性のオーステナイト
相を強磁性のマルテンサイト相に加工誘起変態させて強
磁性部２を形成する。次いで，図１０に示すごとく，強
磁性部２の一部分を加熱溶体化してオーステナイト相の
非磁性部３を形成する。

【００５３】これにより，図１１に示すごとく，強磁性
部２と非磁性部３とを連続的に有する複合磁性部材１を
製造する。また，本例における上記冷間加工としては，
二軸引張加工の後に，更に単軸又は二軸の圧縮加工を行
う。

【００５４】以下，これを詳説する。まず，準備する素
材１０は，図６に示すごとく，円盤形状のブランク材で
あって，表２に示した化学成分よりなるオーステナイト
系ステンレス鋼である。また，素材１０は，全体的に非
磁性のオーステナイト相よりなる。

【００５５】

【表２】

【００５６】次いで，図７〜図９に示すごとく，非磁性
の素材１０に対して，加工誘起変態を引き起こすための
冷間加工を施す。この冷間加工は，図７に示すごとく，
二軸引張加工としてのバルジ加工と，図８，図９に示す
ごとく，単軸圧縮加工としてのスピニング加工を組み合
わせたものである。

【００５７】具体的には，まず図７に示すごとく，半径
２５ｍｍの球頭部５２を有するパンチ５１と素材１０を
拘束するためのクランプ部５３とよりなるバルジ加工装
置５０を用い，素材１０が１６ｍｍ張り出されて中間材
１１となるまでバルジ加工する。このときの相当ひずみ
は０．２５である。

【００５８】次いで，さらに冷間加工を加えて相当ひず
み量を増加させるため，図８，図９に示すごとく，加工
度を高くとれる単軸圧縮のスピニング加工を中間材１１
に施す。なお，中間材１１は，上記バルジ加工時にクラ
ンプ部５３により拘束された外周部を予め切断してお
く。

【００５９】そして，スピニング加工は，図８，図９に
示すごとく，セットした中間材１１と共に回転する成形
型６１と移動ローラ６２とよりなるスピニング加工装置
６０を用いて行う。そして，中間材１１の先端部１１１
から徐々に移動ローラ６２を移動させることにより中間
材１１にスピニング加工を加える。このときの相当ひず
みは，上記バルジ加工と合わせて０．５となる。

【００６０】このように二軸引張加工としてのバルジ加
工と単軸圧縮加工としてのスピニング加工を行うことに
より，素材１０は，全体的に加工誘起マルテンサイトが
生成した強磁性部３を有する第２中間材１２となる。

【００６１】次いで，図１０に示すごとく，第２中間材
１２の先端部１２１を切断すると共に，高周波コイル７
を用いて上半部を約１０秒以内の誘導加熱により加熱溶
体化する。これにより，図１１に示すごとく，上半部が
非磁性部３，下半部が強磁性部２の複合磁性部材１が得
られる。

【００６２】次に，本例においては，得られた複合磁性
部材１の磁気特性を評価するため，強磁性部２の加工誘
起マルテンサイト生成量と磁束密度Ｂ₄₀₀₀を測定すると
共に，非磁性部３の比透磁率を測定した。加工誘起マル
テンサイト生成量の測定方法は，実施形態例１と同様に
した。

【００６３】測定の結果について説明する。まず，強磁
性部２における加工誘起マルテンサイト生成量は，９０
％に達していた。そして，磁束密度Ｂ₄₀₀₀は１．３Ｔに
達していた。比較のために，二軸引張加工を行わず，単
軸圧縮加工のスピニング加工のみによって本例と同等の
相当ひずみ０．５を与えた比較品を作製した。冷間加工
以外の部分は本例の複合磁性部材の製造方法と同様にし
た。そして，得られた比較品の強磁性部において，上記
と同様の測定をした結果，加工誘起マルテンサイト生成
率が約６５％，磁束密度Ｂ₄₀₀₀が０．６Ｔであった。

【００６４】上記の関係を図１２に示す。図１２は，横
軸に加工誘起マルテンサイト生成量（％）を，縦軸に強
磁性レベル（磁束密度Ｂ₄₀₀₀）をとった。そして，本例
における強磁性部の強磁性レベルをＥ３，比較品の強磁
性レベルをＣ３として示した。同図より，同じ相当ひず
み０．５を与える冷間加工を施した場合においても，単
軸圧縮加工だけの場合は加工誘起マルテンサイト生成率
が低く，強磁性レベルも低いが，二軸引張加工を行った
本例の場合はいずれも格段に向上していることが明確に
わかる。

【００６５】これらことから，本例の方法は強磁性部の
磁気特性の向上に極めて有効であることがわかる。ま
た，非磁性部３における比透磁率は，μ＝１．００〜
１．０５であって，非常にすぐれた特性を示した。

【００６６】このように，本例においては，強磁性特性
に極めて優れた強磁性部２と非磁性の非磁性部３を連続
的に有する複合磁性部材１を容易に製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における，ＳＵＳ３０１の各種加
工方法ごとの，相当ひずみと加工誘起マルテンサイト生
成量との関係を示す説明図。

【図２】実施形態例１における，ＳＵＳ３０４の各種加
工方法ごとの，相当ひずみと加工誘起マルテンサイト生
成量との関係を示す説明図。

【図３】実施形態例１における，（Ａ）二軸引張，
（Ｂ）単軸引張，（Ｃ）単軸圧縮，（Ｄ）二軸圧縮，の
モデルを示す説明図。

【図４】実施形態例２における，ＳＵＳ３０１の静水圧
応力と加工誘起マルテンサイト生成量との関係を示す説
明図。

【図５】実施形態例２における，ＳＵＳ３０４の静水圧
応力と加工誘起マルテンサイト生成量との関係を示す説
明図。

【図６】実施形態例３における，素材の斜視図。

【図７】実施形態例３における，バルジ加工を示す説明
図。

【図８】実施形態例３における，スピニング加工の初期
状態を示す説明図。

【図９】実施形態例３における，スピニング加工の終期
状態を示す説明図。

【図１０】実施形態例３における，加熱溶体化を示す説
明図。

【図１１】実施形態例３における，複合磁性部材を示す
説明図。

【図１２】実施形態例３における，加工誘起マルテンサ
イト生成量と強磁性レベルとの関係を示す説明図。

【符号の説明】

１．．．複合磁性部材，１０．．．素材，１１．．．中間材，１２．．．第２中間材，２．．．強磁性部，３．．．非磁性部，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹内桂三愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (72)発明者清水真樹愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内 (72)発明者石川孝司愛知県岡崎市東大友町稲葉79−１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オーステナイト系ステンレス鋼よりなる
素材に対してＭｓ点以上かつＭｄ点以下の温度範囲にお
いて冷間加工を施すことにより，オーステナイト相を加
工誘起マルテンサイト相に加工誘起変態させる方法であ
って，上記冷間加工は，二軸引張加工であることを特徴
とするオーステナイト系ステンレス鋼の加工誘起変態方
法。
【請求項２】オーステナイト系ステンレス鋼よりなる
素材を用い，該素材に対してＭｓ点以上かつＭｄ点以下
の温度範囲において冷間加工を施すことにより，非磁性
のオーステナイト相を強磁性の加工誘起マルテンサイト
相に加工誘起変態させて磁性部材を製造する方法であっ
て，上記冷間加工は，二軸引張加工であることを特徴と
する磁性部材の製造方法。
【請求項３】オーステナイト系ステンレス鋼よりなる
素材を用い，該素材に対してＭｓ点以上かつＭｄ点以下
の温度範囲において冷間加工を施すことにより，非磁性
のオーステナイト相を強磁性の加工誘起マルテンサイト
相に加工誘起変態させて強磁性部を形成し，次いで，該
強磁性部の一部分を加熱溶体化してオーステナイト相の
非磁性部を形成することにより，上記強磁性部と上記非
磁性部とを連続的に有する複合磁性部材を製造する方法
であって，上記冷間加工は，二軸引張加工であることを
特徴とする複合磁性部材の製造方法。
【請求項４】請求項３において，上記冷間加工として
は，上記二軸引張加工の後に，更に単軸又は二軸の圧縮
加工を行うことを特徴とする複合磁性部材の製造方法。
【請求項５】請求項３又は４において，上記冷間加工
は，多段階に分割して行うことを特徴とする複合磁性部
材の製造方法。
【請求項６】請求項３〜５のいずれか１項において，
上記冷間加工は上記素材を強制冷却しながら行うことを
特徴とする複合磁性部材の製造方法。
【請求項７】請求項３〜６のいずれか１項において，
上記素材は，重量比においてＣが０．６％以下，Ｃｒが
１２〜１９％，Ｎｉが６〜１２％，Ｍｎが２％以下，Ｍ
ｏが２％以下，Ｎｂが１％以下，さらに残部がＦｅ及び
不可避不純物によって構成され，平山の当量Ｈｅｑ＝
〔Ｎｉ％〕＋１．０５〔Ｍｎ％〕＋０．６５〔Ｃｒ％〕
＋０．３５〔Ｓｉ％〕＋１２．６〔Ｃ％〕が２０〜２３
％であり，かつ，ニッケル当量Ｎｉｅｑ＝〔Ｎｉ％〕＋
３０〔Ｃ％〕＋０．５〔Ｍｎ％〕が９〜１２％であっ
て，かつクロム当量Ｃｒｅｑ＝〔Ｃｒ％〕＋〔Ｍｏ％〕
＋１．５〔Ｓｉ％〕＋０．５〔Ｎｂ％〕が１６〜１９％
である組成のオーステナイト系ステンレス鋼よりなるこ
とを特徴とする複合磁性部材の製造方法。