JPS62274057A - 冷間鍛造用軟磁性ステンレス鋼 - Google Patents

冷間鍛造用軟磁性ステンレス鋼

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JPS62274057A
JPS62274057A JP11589186A JP11589186A JPS62274057A JP S62274057 A JPS62274057 A JP S62274057A JP 11589186 A JP11589186 A JP 11589186A JP 11589186 A JP11589186 A JP 11589186A JP S62274057 A JPS62274057 A JP S62274057A
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JP
Japan
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less
steel
cold forgeability
machinability
properties
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JP11589186A
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English (en)
Inventor
Yoshinobu Motokura
義信 本蔵
Koji Murata
村田 幸二
Takashi Yokoyama
孝 横山
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Aichi Steel Corp
Original Assignee
Aichi Steel Corp
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Publication date
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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】 3、発明の詳細な説明 (産業上の利用分野) 本発明は電磁パルプ、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、被削性、電
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、鰻
大透磁率、磁束密度および保磁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25i−13Cr鋼、l5i−0,20AI
 −13Cr鋼等が開発され一部、実用に併せられてい
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ファーなどの複雑な形状を有す
る部品に適用されるようになり、前記特性に加えてさら
に冷間鍛造性と被削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、I 5t−13Cr−0
,2Al鋼等のC醗を0.01%程度まで低減させ、か
つ0.018%のS、0.2%のpbを添加した鋼が開
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
kr f / m rd、絞りが74%、限界加工率が
47%と十分な冷間鍛造性を得るものでなく、前記の電
子燃料噴射装置のボデイヤコア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
冷間鍛造性と被削性および電磁気特性を有する軟磁性ス
テンレス鋼の開発が望まれていた。
(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、13 Cr 鋼の電磁気特性と冷間鍛
造性、被削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、5ISA1%Ti添加と低C+
N化によって改善され、また、電気特性は、Si、 A
Iの複合添加による相乗作用により大幅に向上し、少量
のTe添加によって、磁気特性、冷間鍛造性が同時に改
善されること、さらに冷間鍛造性は、Ti添加と低C+
N化によって改善され、被削性は少量のSとpb添加に
よって大幅に向上すること、また冷間鍛造性に対して多
量のSi、AI添加は冷間鍛造性を大幅に損なうが、0
.10〜0.30%のpb添加による冷間鍛造性への影
響が小さいことを見い出した。
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0.025%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
間鍛造性ともに大幅に向上する。
Tiのこの作用は、相当量のC+N暖を含む場合、すべ
てのC+NをTiで固定すると大きなTic 、 Ti
N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+N量が0.025%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% TtN析出物のみが形成さ
れ、もっばらC+Nの侵入型の固溶強化作用のみが消滅
して、冷間鍛造性、磁気特性が大幅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13 Cr鋼においてC
+N量を0.025%以下とするとともに0.4〜1、
10%のSiと、0.31〜0.60%AIと、0.0
2〜0.25%のTiおよび0.002〜0.030%
のTeを含有させ、電磁気特性を大幅に改善すると同時
に冷間鍛造性を改善したものであり、さらに、0.00
5〜0.030%のSと、0.l0〜0.30%のpb
とを複合添加し、冷間鍛造性を損なうことなく被剛性を
も改善したちのである。
(本発明の効果) よって、本発明鋼は13000 G以上の磁束密度(B
 )o )と、1.20e以下の保磁力と優れた磁気特
性を有し、かつ、電気抵抗が68μΩ−1以上と優れた
電気特性を有し、冷間加工性についても引張り強さが4
0kg / m rrr以下、限界加工率が53%以上
と、優れた冷間鍛造性を有し、さらに被削性についても
SO5416以上と優れた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C0.015%以下
、St 0.40〜1.10%、Mn 0.50%以下
、Cr9.0〜19.0%、AI 0.31〜0.60
%、S 0.005〜0.030%、Pb 0.IQ〜
0.30%、Ti 0.02〜0.25%、Te 0.
002〜0.030%、N 0.015%以下を含有し
、かつ、C+N 0.025%以下、Si+ Al 1
.35%以下およびS + Te 0.040%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Se 0.002〜0
.050%、Ca 0.002〜0.02%のうち1種
ないし2種を含有させて、第1発明鋼の被削性をさらに
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
0.015%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0.010%以下に
することが望ましい。
Siは最大透磁率、磁束密度、保磁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
る元素でありその上限を1.10%とした。
MnはSiと同様に製鋼時の脱酸に必要な元素であり、
磁気特性を損なうことのない範囲とし、その上限を0.
50%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
気特性を損なうのでその上限を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。
AIは磁気特性と電気抵抗を改善する元素であり、特に
Siとの複合添加による相乗効果によって電気抵抗を大
幅に向上する元素であり、これらの効果を得るには少な
くとも0.31%以上含有させる必要があり、その下限
を0.31%とした。
しかし、0.60%を越えてAIを含有すると本発明の
優れた冷間鍛造性を損なうので上限を0.60%とした
Sは少量の添加によって被削性を著しく改善する元素で
あり、少なくともo、oos%以上含有させる必要があ
る。しかし、S量を多く含有させると冷間鍛造性、耐食
性を損なうので上限を0.030%とした。
pbは被削性を改善する元素であり、特にSとの複合添
加によって優れた被削性が得られるもので、少なくとも
0.10%以上含有させる必要がある。
しかし、pbを多く含有させると冷間鍛造性、熱間加工
性を損なうので上限を0.30%とした。
Tiは最大透磁率、磁束密度、保磁力などの磁気特性を
大幅に改善するとともにC+N量が0.025%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
造性を大幅に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0.02%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+
Nllの3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、0.25%以上のTiを含有させてもその効果
が飽和するのモ、上限を0.25%とした。
Teは冷間鍛造性、磁気特性を改善する元素であり、少
なくとも0.002%以上含有させる必要がある。しか
し、Teを多く含有させるとかえって冷間鍛造性を損な
うので上限を0.030%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な
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0.015%以下とした。
C+Nはいずれも固溶強化作用によって冷間鍛造性を損
なう元素である。本発明においては引張り強さ40kg
/mn?以下、限界加工率53%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+N量をでき
るだけ低下させることが必要であり、上限を0.025
%とした。
Si+ AIはいずれも磁気特性、電気特性を改善する
元素であるが、多く含有させると冷間鍛造性を損なう元
素でもあり、本発明は優れた冷間鍛造性を得ることを目
的とするものであり、Si+ AIの上限を1.35%
とした。
S+Teはいずれも被削性を改善する元素であるが、多
く含有させると冷間鍛造性を損なう元素でもあり、S+
Teの上限を0.040%とした。
MO% CuSNi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
を損なうのでその上限を阿0は2.5%、CLISNi
は0.5%とした。
Se、 Caはいずれも被削性を改善する元素である。
より優れた被削性を得るにはSeは0.002%、Ca
は0.002%以上含有させる必要があり、その下限を
Se 0.002、Ca 0.002%とした。
しかし、Seをo、oso%を越えて含有させると耐食
性、冷間鍛造性を損ない、さらにCaは0.02%を越
えて含有させる冷間鍛造性を損なうので、その上限をS
e 0.050%、Ca 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δ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。
以下余白 第1表においてA−3鋼は本発明鋼で、T〜v鋼は比較
鋼で、W−′/鋼は従来鋼でi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−Y鋼の引張り強さ、限界加工率、磁束密度、保
磁力、耐食性、電気抵抗、被削性を示したものである。
引張り強さについては、JISd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21謳、ノツチ付を用い、圧縮試験を行い割れ発生率
50%時の薗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16nのリ
ングを作製し、磁束密度、保磁力を測定したものである
また、耐食性については、5%NaC1,35℃水溶液
にて100Hrの塩水噴霧試験を行いその発銹率をした
電気抵抗についてはホイーストンブッジ法により試験片
として1.2φX500m線を用いて測定したものであ
る。
被削性については、10m厚の試験片を用いて回転数7
25 r、p、+++ 、ドリルSKH5φ、荷重4 
kgで穿孔試験を行い、大明けに要する時間を測定した
ものである。
以下余白 第2表より知られるように、従来鋼であるW&8は耐食
性については優れているが、磁束密度が12、100G
と磁気特性については低いものであり、また、引張り強
さが47kg f / m rd、限界加工率が44%
と冷間鍛造性についても劣るものであり、さらに電気抵
抗、被削性についても劣るものである。
また、xllはAI量が0.20%と低く、かつ必要量
のTiを含有していないため磁束密度などの磁気特性、
電気特性については劣るものであり、かつ、引張り強さ
が45kg f / m rdと冷間鍛造性についても
劣るものであり、さらにS量が低いことによって被削性
についても劣るものである。
さらに、YllについてはXHIIと同様にA1)lが
低また、比較鋼であるT綱はTeを含有しないことによ
って冷間鍛造性、被削性が劣るものであり、Uilはp
bを含有しないことによって被削性が劣っており、V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、耐食性のいずれかについても劣るものである
これらに対して本発明鋼であるA −S 鋼は、01N
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0.02〜0.25
%のTi50.40〜1.10%のSi、 0.31〜
0.60%の八1.0.50%以下のMn、 9.0〜
19.0%のCr、 0.005〜0.030%のS、
 0.10〜0.30%のPb、 0.002〜0.0
30%のTeを含有させたことによって引張り強さが4
0に+r f / m cd以下、限界加工率が53%
以上と優れた冷間鍛造性を有しており、磁気特性につい
ても磁束密度130000以上、かつ、保磁力が1.2
0e以下と優れており、さらに耐食性、電気抵抗、被削
性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Tl5Teを含有させ、かつ、S’
SMnの上限を規制することによって磁気特性を損なう
ことなく冷間鍛造性を改善したものであり、s、pbの
複合添加により冷間鍛造性を損なうことなく被削性を改
善し、さらに適量のCrと、Tiを含有させることによ
って耐食性についても擾れており、本発明鋼は電磁パル
プ、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。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量比にしてC 0.015%以下、Si 0.
    40〜1.10%、Mn 0.50%以下、Cr 9.
    0〜19.0%、Al 0.31〜0.60%、S 0
    .005〜0.030%、Pb 0.10〜0.30%
    、Ti 0.02〜0.25%、Te 0.002〜0
    .030%、N 0.015%以下含有し、かつC+N
     0.025%以下、Si+Al 1.35%以下およ
    びS+Te 0.040%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C 0.015%以下、Si 0.
    40〜1.10%、Mn 0.50%以下、Cr 9.
    0〜19.0%、Al 0.31〜0.60%、S 0
    .005〜0.030%、Pb 0.10〜0.30%
    、Ti 0.02〜0.25%、Te 0.002〜0
    .030%、N 0.015%以下含有し、かつC+N
     0.025%以下、Si+Al 1.35%以下およ
    びS+Te 0.040%以下で、さらにMo 2.5
    %以下、Cu 0.5%以下、Ni 0.5%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軟磁性ステ
    ンレス鋼。
  3. (3)重量比にしてC 0.015%以下、Si 0.
    40〜1.10%、Mn 0.50%以下、Cr 9.
    0〜19.0%、Al 0.31〜0.60%、S 0
    .005〜0.030%、Pb 0.10〜0.30%
    、Ti 0.02〜0.25%、Te 0.002〜0
    .030%、N 0.015%以下含有し、かつC+N
     0.025%以下、Si+Al 1.35%以下およ
    びS+Te 0.040%以下で、さらにSe 0.0
    02〜0.050%、Ca 0.002〜0.02%の
    うち1種ないし2種を含有し、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。
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