JPH1036950A - 高磁束密度を有する軟磁性ステンレス鋼 - Google Patents

高磁束密度を有する軟磁性ステンレス鋼

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JPH1036950A
JPH1036950A JP21326696A JP21326696A JPH1036950A JP H1036950 A JPH1036950 A JP H1036950A JP 21326696 A JP21326696 A JP 21326696A JP 21326696 A JP21326696 A JP 21326696A JP H1036950 A JPH1036950 A JP H1036950A
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Hiroshi Morikawa
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Abstract

(57)【要約】 【課題】各種リレー鉄芯、モーターヨーク部品に適した
優れた鋼板形状と磁気特性を有する軟磁性ステンレス鋼
を提供する。 【解決手段】本発明の課題は、重量%で、C:0.02
%以下、Si:0.1〜3.0%、Mn:1.0%以
下、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Cr:
9.0〜17.0%、N:0.02%以下、Ni:1.
0%以下、Al:1.0%以下、Ti:1.0%以下を
含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなるステ
ンレス鋼であって、当該冷間圧延鋼板の焼鈍酸洗後にお
ける急峻度が1.5%以下であり、その鋼板表面の残留
応力が絶対値で10kgf/mm2 以下であり、磁束密度B10
が6000G以上であることを特徴とする軟磁性ステン
レス鋼により達成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種リレー鉄芯お
よび各種モーターのヨーク部品などに用いられる軟磁性
ステンレス鋼に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、各種リレー鉄芯や各種モーターの
ヨーク部品には、電磁軟鉄(SUYP)や亜鉛めっき鋼
板(SECP)などが広く用いられている。なお、電磁
軟鉄は耐食性が劣るので、通常は部品加工後にめっき処
理を施したうえで使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】電磁軟鉄の耐食性改善
を目的として、Niめっきやユニクロめっきが施されて
いるが、めっきを施すことにより本来電磁軟鉄の保有す
る磁気特性が劣化するとともに、製品ごとのめっき厚さ
のばらつきに伴う磁気特性のばらつきが生ずるなど、電
磁軟鉄は必ずしも安定して優れた特性を発揮し得るもの
ではなかった。また、亜鉛めっき鋼板はもともと電磁軟
鉄ほどには優れた磁気特性を示さないだけでなく、めっ
き処理を施すことでは電磁軟鉄と同様特性の安定性が得
にくいという特徴がある。
【0004】ところで、リレー鉄芯やモーターヨークの
性能は、磁束密度に依存することが良く知られている。
この磁束密度が高く、素材の耐食性にも優れた材料とし
て特開平5−255817号公報では、Fe−Cr系合
金が提案されている。このFe−Cr系合金は、耐食性
に優れるためめっき工程を省略できる利点のある材料で
ある。Fe−Cr系合金も電磁軟鉄や亜鉛めっき鋼板と
同様に、リレー鉄芯やモーターヨークなどに使用される
際には、その冷延鋼板に打ち抜き加工やプレス加工が施
されるが、急峻度の大きな、すなわち鋼板が不要に大き
なうねりを持ち形状の良くない場合には、加工しづらく
なる。また、加工可能であった場合でも、加工後の部品
形状や寸法精度が必ずしも満足なものではなく、その結
果、リレー鉄芯やモーターヨークとしての性能がばらつ
くという問題がある。
【0005】そこで、焼鈍酸洗後の冷延鋼板の急峻度の
大きなものに対しては、打ち抜きやプレス加工に供する
前に形状矯正が行われることになる。しかし、Fe−C
r系鋼板は、電磁軟鉄や亜鉛めっき鋼板素材である普通
鋼々板に比べて耐力が高く、形状矯正のためには電磁軟
鉄や普通鋼々板の場合より大きな応力を負荷しなければ
ならないため、形状矯正後のFe−Cr系鋼板には大き
な残留応力が生じ易く、この残留応力が磁気特性劣化の
要因として作用する。
【0006】また、わずかではあるが打ち抜きやプレス
加工によっても加工後部品に残留応力が生じることか
ら、先の形状矯正に起因するものも含めて、リレー鉄芯
やモーターヨーク部品への加工後には、残留応力を除去
し磁気特性を回復するための磁気焼鈍と呼ばれる熱処理
を施されるのが通常である。磁気焼鈍は、温度850〜
1150℃、時間30min〜3hr、水素雰囲気ある
いは真空下などの雰囲気条件で実施されるのが一般的な
ようである。磁気焼鈍は工程を繁雑にするとともに、長
時間を要して生産性低下の原因となるとともに消費材を
要して生産コストを増す原因ともなる。
【0007】本発明は、これらの問題点を解消するべく
なされたものであり、耐食性が良好でめっき処理が不要
であり、急峻度を抑制して優れた打ち抜き性、プレス加
工性を付与するとともに、残留応力の発生を抑制して磁
気焼鈍することなしに高磁束密度を保有するリレー鉄芯
やモーターヨーク部品としての使用に適した軟磁性ステ
ンレス鋼の開発を目的としたものである。
【0008】
【課題を解決する手段】上記目的は、重量%で、C:
0.02%以下、Si:0.1〜3.0%、Mn:1.
0%以下、P:0.04%以下、S:0.01%以下、
Cr:9.0〜17.0%、N:0.02%以下、N
i:1.0%以下、Al:1.0%以下、Ti:1.0
%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物から
なるステンレス鋼であって、当該冷間圧延鋼板の焼鈍酸
洗後における急峻度が1.5%以下であり、その鋼板表
面の残留応力が絶対値で10kgf/mm2 以下であり、磁束
密度B10が6000G以上であることを特徴とする軟磁
性ステンレス鋼により達成することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明者らは、鋼板の磁束密度に
影響を及ぼす因子について行った種々の検討を通じて、
鋼板表面の残留応力値と磁束密度との間に関係のあるこ
とを見出した。本発明範囲内の化学組成を有するFe−
Cr系鋼板表面の残留応力値と磁束密度B10との関係を
鋭意調査した結果、図1および図2の各々に示すよう
に、鋼板表面の残留応力値が圧縮であると引張であると
にかかわらず、残留応力値とB10との間には一元的な関
係が成立し、残留応力値の絶対値が大きくなるほどB10
は低下するとの知見を得た。
【0010】さらに、本発明範囲内の化学組成を有する
Fe−Cr系鋼板であれば、鋼板表面の残留応力の絶対
値を10kgf/mm2 以下とすることにより、リレー鉄芯や
モーターヨーク部品等の性能確保に必要なB10で600
0G以上の特性が得られることを明らかにした。
【0011】また、上述したように打ち抜き、プレス加
工時には、鋼板の急峻度が小さいことが要求される。鋼
板の急峻度が大きいと加工に支障があるため、急峻度の
矯正をしなければならず、矯正によって磁束密度B10
低下するという問題が生ずる。したがって、加工性を満
足し、且つ所望の磁束密度を得るためには、鋼板の急峻
度を小さくしなければならない。本発明鋼板の用途であ
るモーターヨーク、リレー鉄芯等への加工であれば、急
峻度が1.5%以下であれば良い。なお、ここで急峻度
とは、図3において定義する値をいう。
【0012】一般的に鋼板は、冷間圧延後に仕上焼鈍酸
洗されるが、冷間圧延時にロールクラウンあるいはロー
ル荷重が不適切であった場合には、仕上焼鈍酸洗後も鋼
板にたわみがあり形状の不良なものが発生する。本発明
で意図するところのFe−Cr系において急峻度1.5
%以下の鋼板を得るためには、冷間圧延時にバックアッ
プロールのテーパ量およびロール荷重を適正範囲に調整
するとともに、両者の設定バランスのとれていることが
必要である。例えば、ワークロールの直径が45〜55
mmのゼンジミア圧延機にて本発明のステンレス鋼の冷
間圧延を実施する場合には、ワークロールに隣接するバ
ックアップロールのテーパ量を10/10000〜30
/10000に調整し、ロール荷重を450〜550ト
ンに調整することにより、急峻度が1.5%以下の形状
の良好な鋼板が得られる。ここで、バックアップロール
のテーパ量は、図4において定義する値をいう。
【0013】また、冷間圧延によって急峻度が1.5%
を越える鋼板となった場合には、形状矯正のための調質
圧延を実施して急峻度を1.5%以下にするとともに、
その後再焼鈍、例えば800℃×0minの焼鈍を実施
することにより、矯正圧延の残留応力を除去して絶対値
で10kgf/mm2 以下とし、所望の磁束密度B106000
G以上を得ることができる。
【0014】本発明の鋼板は、打ち抜き、プレス加工等
の部品加工後も磁気焼鈍なしでの使用を基本としてい
る。しかし、部品加工が強加工である場合には、加工後
の残留応力が絶対値で10kgf/mm2 を越えることもあ
り、その場合には磁束密度が低下して使用に適さない。
この場合にも、部品加工後に低温短時間、例えば800
℃×0minの磁気焼鈍を施すことにより、部品の残留
応力が除去され良好な磁束密度を得ることができるので
使用可能となる。
【0015】本発明鋼板は、仕上焼鈍酸洗後には急峻度
が1.5%以下であり、打ち抜き、プレス加工等の部品
加工を容易に行うことが可能であり、鋼板表面の残留応
力の絶対値が10kgf/mm2 以下、且つ磁束密度B10が6
000G以上であるため、モーター、リレーなどに組込
み使用され優れた特性を発揮するものである。
【0016】以下に、本発明の対象となる鋼の化学組成
限定理由について説明する。 C:0.02重量%以下 Cは、炭化物を生成し、耐食性を劣化するとともに磁気
特性に対しても悪影響を及ぼすため、0.02重量%以
下とする。
【0017】Si:0.1重量%以上、3.0重量%以
下 Siは、磁気特性を向上させるのに有効に作用する元素
であり、磁気特性向上に寄与するためには0.1重量%
以上を含有する必要がある。しかし、過剰の含有は硬度
を増し、打ち抜きあるいはプレス加工を困難にすること
から、3.0重量%以下とする。
【0018】Mn:1.0重量%以下 Mnは、製鋼時の脱酸に必要な元素であるが、過剰の含
有は磁気特性を劣化させるため、1.0重量%以下とし
た。
【0019】P:0.04重量%以下 Pは、磁気特性を劣化させる作用があるため、0.04
重量%以下とした。
【0020】S:0.01重量%以下 Sは、磁気特性を著しく劣化させる作用を呈する元素で
あることから、0.01重量%以下に制限した。
【0021】Cr:9.0重量%以上、17.0重量%
以下 Crは、本発明において意図する用途に必要な耐食性を
確保するために必須の元素であり、9.0重量%以上の
含有を必要とする。しかし、過剰の含有は、磁束密度を
低下させる作用があるため、17.0重量%以下とす
る。
【0022】Ni:1.0重量%以下 Niは、磁束密度の低下を招くため、1.0重量%以下
とした。
【0023】N:0.02重量% Nは、Cと同じく耐食性および磁気特性を劣化させる作
用を呈するため、0.02重量%以下とした。
【0024】AlおよびTi:各々1.0重量%以下 AlおよびTiは、製鋼時の脱酸に必要な元素であり、
添加に伴う脱酸機能により不純物低減に寄与するため、
磁気特性を向上させる。しかし、過剰に添加されると介
在物として鋼中に残存するなどして、逆に磁気特性劣化
の作用を呈するため、各々1.0重量%以下とした。
【0025】
【実施例】以下、実施例にもとづき発明を詳細に説明す
る。表1に示す化学組成を有する各種供試鋼を、電気炉
−転炉−脱ガス−連続鋳造工程を経て溶製し、厚さ20
0mmのスラブを得た。表1に示す各供試鋼のうち、A
1〜A5は本発明例であり、B1〜B2は比較例であ
る。いずれの鋼も熱間圧延後、焼鈍酸洗し冷間圧延に供
した。冷間圧延は、バックアップロールのテーパ量を1
0/10000〜30/10000の範囲に調整し、ロ
ール荷重を450〜550トンの範囲に調整して実施
し、最終的な仕上板厚は1.0mmとした。その後、9
00℃×0minで仕上焼鈍し、弗硝酸の混酸酸洗を施
した。
【0026】
【表1】
【0027】各供試冷延鋼板は、仕上焼鈍酸洗後に10
00mm×1000mmの大きさの試験片を採取し、表
面が平坦な定盤の上に置き、図3に示したlおよびhを
測定して急峻度を求めた。また、各供試鋼板より、外径
45mm、内径33mmのリング試験片を採取した。次
に、得られたリング試験片に、打ち抜きやプレスの部品
加工によるひずみ付与、すなわち残留応力の影響を想定
し、アムスラー型試験機にて約1%程度のひずみに相当
する加工を施した。その後、磁気焼鈍することなしに磁
束密度B10を測定した。また、各リング試験片の表面残
留応力はX線ディフラクトメーター法により測定した。
【0028】さらに、各供試鋼の耐食性は、JIS−Z
2371に準拠し、24時間塩水噴霧試験により評価し
た。評価は目視判定により行い、殆ど発錆の認められな
いものを耐食性良好な○とし、面積率で10%以上の錆
が発生したものについては耐食性不良な×とした。
【0029】表2に試験結果を示す。供試鋼A1〜A5
は、化学組成が本発明の範囲内であるとともに、急峻度
が1.5%以下と鋼板形状に優れ、表面残留応力の絶対
値が10kgf/mm2 以下と小さく、磁束密度B10が600
0G以上と優れた磁気特性を示し、また耐食性も優れて
いる。
【0030】一方、比較例である供試鋼B1およびB2
について、B1は急峻度および表面残留応力が本発明範
囲にあるため磁束密度B10が高く磁気特性には優れる
が、Cr含有量が低いため耐食性が劣る。B2は、急峻
度および表面残留応力ともに本発明範囲にあるが、Cr
含有量が本発明範囲を外れて高いため、耐食性は良好で
あるが磁束密度B10が低い。
【0031】次に、化学組成が本発明範囲内にあるとこ
ろの表3に示す供試鋼A6を用いて、種々の急峻度の冷
延鋼板を作製する目的で、表4に示すように冷間圧延条
件を変化させて厚さ1.0mmまで冷延を実施した。試
験番号1、2および4では、冷延後仕上焼鈍酸洗を行い
急峻度を測定した。試験番号3では、仕上焼鈍酸洗後、
レベラー通板とレベラーに起因するひずみ除去を目的と
した再焼鈍(800℃×0min)を実施し、さらに酸
洗後急峻度を測定した。試験番号5では、レベラー通板
しているが、ひずみ除去を目的とした再焼鈍することな
しに急峻度を測定した。各試験番号の供試材とも急峻度
測定後、外径45mm、内径33mmのリング試験片を
採取し、磁束密度B10を測定した。ただし、試験番号2
及び5の両者については、表面残留応力の影響を明確に
するため、リング試験片に加工後アムスラー型試験機に
て、試験番号2の試験片には1%ひずみの加工および試
験番号5の試験片には3%ひずみの加工を施した後、磁
束密度B10を測定した。また、各試験番号のリング試験
片について、前記と同様の方法にて表面残留応力を測定
した。
【0032】
【表3】
【0033】
【表4】
【0034】表5に測定結果を示す。本発明例の試験番
号1及び2では、冷延条件が適切であり急峻度が小さ
く、最終工程での付与ひずみも小さいことから、表面残
留応力の絶対値が10kgf/mm2 以下であり、磁束密度B
10も6000G以上の良好な値を示す。一方、冷延条件
が不適であるが形状矯正のためのレベラー通板をしてい
ない試験番号4では、表面残留応力の絶対値が10kgf/
mm2 以下で磁束密度B10も6000G以上の良好な値を
示すものの、急峻度が高く、試験片への加工に困難性が
伴い、手作業による加工を強いられるなど部品材料とし
ては不適なものであった。試験番号5は、形状矯正のた
めにレベラー通板しているが、その後のひずみ取り再焼
鈍を実施していないばかりでなく最終付与ひずみも3%
と大きいため、急峻度は小さいものの表面残留応力の絶
対値が10kgf/mm2 を超え、したがって磁束密度B10
6000G未満と磁気特性が良くない。
【0035】
【表5】
【0036】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、各種リレー鉄芯、モーターヨーク部品に適した磁気
特性と耐食性を有し、部品加工の自動化等に適した鋼板
形状をも有する軟磁性ステンレス鋼を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 圧縮残留応力値と磁束密度B10の関係を示す
図。
【図2】 引張残留応力値と磁束密度B10の関係を示す
図。
【図3】 急峻度を説明する図。
【図4】 ロールのテーパ量を説明する図。
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬戸 孝二 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で、C:0.02%以下、Si:
    0.1〜3.0%、Mn:1.0%以下、P:0.04
    %以下、S:0.01%以下、Cr:9.0〜17.0
    %、N:0.02%以下、Ni:1.0%以下、Al:
    1.0%以下、Ti:1.0%以下を含有し、残部がF
    eおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼であっ
    て、その鋼板表面の残留応力が絶対値で10kgf/mm2
    下であり、磁束密度B10が6000G以上であることを
    特徴とする軟磁性ステンレス鋼。
  2. 【請求項2】冷間圧延鋼板の焼鈍酸洗後における急峻度
    が1.5%以下であることを特徴とする請求項1に記載
    の軟磁性ステンレス鋼。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009038908A (ja) * 2007-08-02 2009-02-19 Nisshin Steel Co Ltd ヒステリシスモータ及びヒステリシスモータ用ロータの製造方法
CN114836684A (zh) * 2022-04-01 2022-08-02 山西太钢不锈钢股份有限公司 低铬软磁不锈钢及其制备方法和应用
JP2023502232A (ja) * 2019-12-20 2023-01-23 ポスコホールディングス インコーポレーティッド 磁化特性が向上したフェライト系ステンレス鋼及びその製造方法

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