JPS61217552A - 冷間鍛造用軟磁性ステンレス鋼 - 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） 本発明は電磁バルブ、電磁クラッチおよび内燃機関の電
子燃料噴射装置等に用いられる冷間鍛造性、磁気特性、
耐食性に優れた冷間鍛造用軟磁性ステンレス鋼に関する
。

（従来技術） 従来、軟磁性ステンレス鋼に要求される特性として、最
大透磁率、磁束密度および保持力などの磁気特性と、電
気抵抗、耐食性、被削性等があり、特に優れた磁気特性
を得るためｌ　Ｓｉ　−０，２０ＡＩ　−１３Ｃｒ−０
，０２Ｃ鋼等が開発され一部、実用に供せられている。

近年、軟磁性ステンレス鋼の用途開発が進み、電子燃料
噴射装置のボディやコアーなどの復雑な形状を有する部
品に通用されるようになり、前記特性に加えてさらに冷
間鍛造性の優れた鋼の開発が要求されていた。

上記要求に対して、たとえば１３Ｃｒ　−Ｉ　５ｉ−０
，２ＡＩ−〇。２Ｐｂ　−０，０１Ｃ鋼等のＣ量を０．
０１％程度まで低減させた鋼が開発され、一部で使用さ
れている。

（解決しようとする問題点） しかし、これらの鋼についても引張り強さが、４４．５
ｋｇｆ　／＝’、絞りが７４％、限界加工率が５７％と
十分な冷間加工性を得るものでなく、前記の電子燃料噴
射装置のボディやファーなどの複雑な形状を有する部品
を冷間鍛造することは困難であり、より優れた冷間鍛造
性と耐食性を有する軟磁性ステンレス鋼の開発が望まれ
てた。

（問題点を解決するための手段） 本発明はかかる従来鋼の欠点に鑑みてなしたものであり
、本発明者等は、１３Ｃｒ鋼の磁気特性と冷間鍛造性に
及ぼす各種合金元素の影響について調査した結果、磁気
特性は、Ｓ１％　ＡｌＸＴｉ添加と低Ｃ十Ｎ化によって
改善され、一方冷間鍛造性は、Ｔｉ添加と低Ｃ＋Ｎ化に
よって改善され、Ｓｉ、　ＡＩ添加は冷間鍛造性を大巾
に損うことを見い出した。

特に、ＴｉはＣ＋Ｎ量が０．０６％程度と通常の値の場
合には冷間鍛造性は殆ど改善されず、しかも磁気特性の
改善もわずかである。ところが、Ｃ＋Ｎ量が０．０４％
以下と極低域においては０．１％程度のＴｉの添加によ
って、磁気特性、冷間鍛造性ともに大巾に向上する。Ｔ
ｉのこの作用は、相当量のＣ十Ｎ量を含む場合、すべて
のＣ＋ＮをＴｉで固定すると大きなＴｉｃ　％　ｈＮの
析出物が形成されてしまい、これによって冷間鍛造性が
低下してしまうが、Ｃ十Ｎ量が０．０４％以下と非常に
少ない場合にはすべてのＣ＋ＮをＴｉで固定化すると無
害で小さなＴｉｃ　。

磁気特性が大巾に向上すると考えられる。

本発明はこれらの知見をもとに１３Ｃｒ鋼においてＣ＋
Ｎ量を０．０４％以下とするとともに０．４〜１．５％
のＳｔと０．０２〜０．４０％のＴｉを含有させ、磁気
特性を大巾に改善すると同時に冷間鍛造性を改善したも
のがあり、本発明鋼は４０００μ以上の最大透磁率と、
１１５０００以上の磁束密度（Ｂ＋ｏ）と、１．２０ｅ
以下の保持力と優れた磁気特性を有し、かつ、冷間加工
性についても引張り強さが４１．０ｋｔｇ／ｗ＋ｓ’以
下、絞りが７７％以上、限界加工率が６２％以上と、優
れた冷間鍛造性を有する冷間鍛造用軟磁性ステンレス鋼
であり、電磁バルブ、電磁クラッチ、内燃機関の電子燃
料噴射装置などに通した鋼である。

すなわち、本発明鋼は重量比にしてＣ０．０３％以下、
Ｓｉ　０．４０〜１．５０％、Ｍｎ　０．５０％以下、
Ｃｒ９．０〜１９．０％、Ｔｉ　０．０２〜０．４０％
、Ｎ　０．０３％以下を含有し、かつ、Ｃ＋Ｎ０．０４
％以下で、残部Ｆｅならびに不純物元素からなるもので
、第２発明鋼は第１発明鋼にＭｏ　２．５％以下、Ｃｕ
　０．５％以下、Ｎｉ　０．５％以下、Ｓ　０．００３
％以下のうち１種ないし２種以上を含有させ、第１発明
鋼の耐食性をさらに向上させたもので、第３発明鋼は第
１発明鋼にＰｂ　０．１０〜０．３０％、Ｓ　　０．０
１０〜０．０５０％、Ｃａ０．００２〜０．０２％、Ｔ
ｅ　０．０１０〜０．０２％のうち１種ないし２種以上
を含有させて、第１発明鋼の切削性を改善したものであ
る。

以下に本発明鋼の成分限定理由について説明する。

Ｃは、固溶強化作用によって冷間鍛造性を害するととも
に磁気特性にも悪影響を与える元素であり、本発明にお
いてはできるだけ低下させることが望ましくその上限を
０．０３％とした。なお、冷間鍛造性、磁気特性をさら
に向上させるためには好ましくは０．１５％以下にする
ことが望ましい。

Ｓｉは最大透磁率、磁束密度、保持力などの磁気特性を
改善し、しかも電気抵抗を増加させる元素であり、軟磁
性鋼としては重要な元素であり、少なくとも０．４０％
以上含有させる必要がある。

しかし、Ｓｉは固溶強化作用によって冷間鍛造性を害す
る元素でもありその上限を１．５０％とした。

ＭｎはＳｔと同様に製鋼時の脱酸に必要な元素であり、
磁気特性を損うことのない範囲とし、その上限を０．５
０％とした。

Ｃｒはステンレス鋼の耐食性を付与する基本的な元素で
あり、少なくとも９．０％以上含有させる必要がある。

しかしながら、その含有量が増加すると磁束密度など磁
気特性を損うのでその上限を１９．０％とした。なお、
磁気特性をより向上させるためには好ましくは１４．０
％以下にすることが望ましい。

Ｔｉは最大透磁率、磁束密度、保持力などの磁気特性を
大巾に改善するとともにＣ十Ｎ量が０．０４％以下と極
低域においては、Ｃ＋Ｎを微細な炭窒化物に固定化する
ことによって、引張り強さ、限界加工率などの冷間鍛造
性を大巾に改善する元素であり、さらにＴｉは耐食性に
ついても改善する元素であり、本発明においては最も重
要な元素である。

これらの効果を得るには少なくとも０．０２％以上含有
させる必要があり、その下限を０９０２％とした。

なお、より優れた磁気特性、冷間鍛造性を得るにはＣ＋
Ｎ量の５倍を目標に添加すべきであり、０．０５％以上
含有させることが望ましい。

しかし、０．４０％以上のＴｉを含有させてもその効果
が飽和するので、上限を０．４０％とした。

ＮはＣと同様に固溶強化作用によって冷間鍛造性を損う
元素であり、本発明においてはできるだけ低下させるこ
とが望ましくその上限を０．０３％以下とした。

なお、冷間鍛造性をより向上させるには０．０２０％以
下にすることが望ましい。

Ｃ＋Ｎはいずれも固溶強化作用によって冷間鍛造を損う
元素である。本発明においては引張り強さ４１．０ｋｇ
／ｗ：以下、限界加工率６２％以上と優れた冷間鍛造性
を得ることを目的とするものであり、Ｃ十Ｎ量をできる
だけ低下させることが必要であり、上限を０．０４％と
した。

ＭＯ％　Ｃ１１％　Ｎは、本発明において耐食性を改善
する元素である。

しかし、Ｍｏは２．５％、ＣｕとＮｉはそれぞれ０．５
％を越えて含有させるといずれも磁気特性、冷間鍛造性
を損うのでその上限をＭｏは２．５％、ＣＬＩＳＮｔは
０．５％とした。またＳは切削性を改善する元素である
が、反面、耐食性を低下させる元素でもある。

優れた耐食性を得るためには、０．００３％以下に低下
することが好ましく、その上限を０．００３％とした。

Ｐｂ、　Ｓ、　Ｃａ５Ｔｅは被削性を改善する元素であ
る。

優れた被削性を得るにはｐｂは０９１０％以上、Ｓはｏ
、ｏｉｏ％、Ｃａは０．００２％、Ｔｅは０．０１％以
上含有させる必要があり、その下限をＰｂｏ。１０％、
Ｓｏ、０１０％、Ｃａ　０．００２％、Ｔｅ　０．０１
％とした。

しかし、ｐｂを０．３０％、Ｔｅを０．２０％越えて含
有させると磁気特性、冷間鍛造性を害し、かっＳを００
０５０％を越えて含をさせると耐食性、冷間鍛造性を損
い、さらにＣａは０．０２％を越えて含有させると冷間
鍛造性を損うので、その上限をＰｂ　０．３０％ｓ　　
ｏ、ｏｓｏ％、Ｃａ　０．０２％、Ｔｅ　０．０２％と
した。

（実施例） つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べて実施例
でもって明らかにする。

第１表はこれらの供試鋼の化学成分を示すものである。

第１表においてＡ−Ｎ鋼は本発明鋼で、Ｐ−Ｔ鋼は比較
鋼で、Ｕ、Ｖ鋼は従来鋼である。

第２表は第１表の供試鋼について、９００℃×２Ｈｒ保
持し、ついで冷却速度１００℃／Ｈｒという熱処理を施
したＡ〜Ｖ鋼の引張り強さ、絞り、限界加工率、最大透
磁率、磁束密度、保持力、耐食性、電気抵抗を示したも
のである。引張り強さ、絞りについては、ＪＩＳ４号試
験片を用いて測定したものであり、限界加工率について
は、日本塑性加工学会冷間鍛造分科会基準、冷間据込み
性試験方法（暫定基準）にもとづいて、試験片として直
径１４φ、高さ２１ｆｌ、ノツチ付を用い、圧縮試験を
行い割れ発生率５０％時の据込率を測定したものである
。

磁気特性については、直流型ＢＨ）レーサーを用いて、
試験片として外径２４φ、内径１６φ、厚さ１６龍のリ
ングを作製し、最大透磁率、磁束密度、保持力を測定し
たものである。

また、耐食性については、３．５％ＮａＣ１，３０℃水
溶液中にＩＨｒ浸漬させ、その発車率を測定し発車率が
５％以下のものをＯ１発発車率５〜２５％のものを△と
した。電気抵抗についてはボイーストンブッジ法により
試験片として１．２φＸ　５００　ｎＩＪ＋を用いて測
定したものである。

−１Ｋ下余白 第２表より知られるように、従来鋼であるＵ鋼は最大透
磁率が４４００　（μ）、磁束密度が１１８００　Ｇ保
持力が１．２０ｅと磁気特性については優れているが、
必要量のＴｉを含有しないことによって引張り強さが４
４．５ｋｇｆ　／−絞りが７４％、限界加工率が５７％
と冷間鍛造性について劣るものであり、またＶ鋼はＳｉ
量が０．３５％と低く、かつ必要量のＴｉを含有してい
ないため最大透磁率、磁束密度、保持力などの磁気特性
については大巾に劣るものであり、かつ引張り強さが４
５．７ｋｇｆ／−と冷間鍛造性につついても劣るもので
ある。

また、比較鋼であるＰｍは必要以上のＳｉを含有するこ
とによって最大透磁率が３８００　（μ）、保持力が１
．３０ｅと磁気特性が劣り、かつ引張り強さ、限界加工
率についても劣るものであり、Ｑ鋼は必要量のＳｔを含
有しないことによって最大透磁率が３３００　（μ）、
保持力が１．５０ｅと磁気特性が劣っており、Ｒ鋼は必
要量のＴｉを含有しないことによって磁気特性、冷間鍛
造性、耐食性のいずれについても劣っており、Ｓ鋼はＣ
＋Ｎが０．０４６％と高いことによって最大透磁率が２
８００　（μ）、限界加工率が５９．７　（％）と磁気
特性、冷間鍛造性が劣っており、ＴｌｌはＭｎ含有量が
０゜８２％と高いことにより最大透磁率が３２００　（
μ）、磁束密度が９５００Ｇ、保持力が２゜１０ｅと磁
気特性が劣るものである。

（本発明の効果） これらに対して本発明鋼であるＡ−Ｎ鋼は、Ｃ１Ｎ等の
固溶強化作用によって冷間鍛造性を劣化させる元素の含
有量を極力低下させるとともに０．０２〜０．４０％の
Ｔｉ、　０．４０％〜１．５０％の５ｉＳ０．５０％以
下のＭｎ、　９．０〜１９．０％のＣｒを含有させたこ
とによって引張り強さが４０ｋｇｆ／−以下、絞りが７
７（％）以上、限界加工率が６２％以上と優れた冷間鍛
造性を有しており、磁気特性についても最大透磁率が４
６００　（μ）以上、磁束密度１１８００Ｇ以上、かつ
保持力が、１．２０ｅ以下と優れており、さらに耐食性
、電気抵抗についても優れているものである。

上述のように、本発明鋼はＣ，Ｎの含有量を極力低減さ
せるとともに適量のＴｉを含有させ、かつＳｉｓ　Ｍｎ
の上限を規制することによって磁気特性を損うことなく
冷間鍛造性を改善したものであり、かつ適量のＣｒとＴ
ｉを含有させることによって耐食性についても優れてお
り、本発明鋼は電磁バルブ、電磁クラッチ、内燃機関の
電子燃料噴射装置等に通した冷間鍛造用軟磁性ステンレ
ス鋼であり高い実用性を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は最大透磁率、磁束密度とＳｉ、Ｔｉ量との関係
を示した線図で、第２図は限界加工率とＳｉ、５７　　
（四 Ｃ＋Ｈ（％）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比にしてＣ０．０３％以下、Ｓｉ０．４０〜
   １．５０％、Ｍｎ０．５０％以下、Ｃｒ９．０〜１９．
   ０％、、Ｔｉ０．０２〜０．４０％、Ｎ０．０３％以下
   を含有し、かつＣ＋Ｎ０．０４０％以下で、残部Ｆｅな
   らびに不純物元素からなることを特徴とする冷間鍛造用
   軟磁性ステンレス鋼。
2. （２）重量比にしてＣ０．０３％以下、Ｓｉ０．４０〜
   １．５０％、Ｍｎ０．５０％以下、Ｃｒ９．０〜１９．
   ０％、Ｔｉ０．０２〜０．４０％、Ｎ０．０３％以下を
   含有し、かつ、Ｃ＋Ｎ０．０４％以下で、さらにＭｏ２
   ．５％以下、Ｃｕ０．５％以下、Ｎｉ０．５％以下、Ｓ
   ０．００３％以下のうち１種ないし２種以上を含有し、
   残部Ｆｅならびに不純物元素からなることを特徴とする
   冷間鍛造用ステンレス鋼。
3. （３）重量比にしてＣ０．０３％以下、Ｓｉ０．４０〜
   １．５０％、Ｍｎ０．５０％以下、Ｃｒ９．０〜１９．
   ０％、Ｔｉ０．０２〜０．４０％、Ｎ０．０３％以下を
   含有し、かつ、Ｃ＋Ｎ０．０４％以下で、さらにＰｂ０
   ．１０〜０．３０％、Ｓ０．０１０〜０．０５０％、Ｃ
   ａ０．００２〜０．０２％、Ｔｅ０．０１〜０．２０％
   のうち１種ないし２種以上を含有し、残部Ｆｅならびに
   不純物元素からなることを特徴とする冷間鍛造用軟磁性
   ステンレス鋼。