JPS63125639A

JPS63125639A - 軟磁性ステンレス鋼

Info

Publication number: JPS63125639A
Application number: JP60081001A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Koji Murata; 村田　幸二; Takashi Yokoyama; 孝横山
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1985-04-16
Filing date: 1985-04-16
Publication date: 1988-05-28
Also published as: DE3612655A1; US4705581A; JPH0510419B2

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）本発明は電磁弁の固定鉄芯、可動鉄芯等に用いられる磁
気特性、電気特性、溶接性、熱処理性、耐食性、機械的
性質、被削性に優れた軟磁性ステンレス鋼に関する。

（従来技術）従来、電磁弁の固定鉄芯、可動鉄芯等は、最大透磁率、
磁束密度などの磁気特性と、電気抵抗、耐食性、機械的
性質などの性質が優れた軟磁性ステンレス鋼が使用され
ていた。

近年、さらに優れた磁気特性、電気特性を有する軟磁性
ステンレス鋼が要望され、Ｓｉ量を２．２％まで増加さ
せた０、０６　Ｃ−２，２Ｓｉ　−１３Ｃｒ　８ＷＪが
開発され一部、実用に供されている。この軟磁性ステン
レス鋼は最大透磁率が２０００以上、磁束密度が１１．
００００以上と良好な磁気特性を有し、かつ電気抵抗が
９０μΩ−Ｃ＋ｎと電気特性についても優れており、さ
らに耐食性、機械的性質、加工性についても比較的良好
であり、品質バランス上からも優れた鋼であった。

°　（解決しようとする問題点）最近、電磁弁の小型化が図られるとともに、高出力叱声
応答性化が要望されるについて、前記の軟磁性ステンレ
ス鋼では磁気特性、電気抵抗が不十分となり、より優れ
た磁気特性、電気抵抗を有し、さらに溶接用途が増加す
るについて溶接後の耐疲労強度についても優れた軟磁性
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１２　Ｃｒ鋼の磁気特性、溶接後の耐疲
労強度、熱処理特性、耐食性に及ぼす各種合金元素の影
響について調査した結果、第１に磁気特性はＣｒ量を１
０〜１３％とするとともにＴｉ、Ｓｉの添加と、低Ｃ＋
Ｎ化によって大巾に改善されること、第２に溶接後の耐
疲労強度は低Ａｌ、低Ｃ十Ｎ化と、Ｔｉ添加によって改
善されること、第３に熱処理特性はＴｉ添加と、低Ｃ＋
Ｎ化によって改善されること、第４に耐食性は１０〜１
３％のＣｒを含有させるとともにＴｉ添加と、低Ｃ＋Ｎ
化によって改善されることを見い出した。

即ち、最大透磁率、磁束密度などの磁気特性は、第１〜
３図に示したように１０〜１３　Ｃｒステンレス鋼ニオ
いて、Ｃ＋Ｎ量の低減とともにＴｉ、　Ｓｉの添加によ
って改善され、Ｃ＋Ｎｉを０．０５％以下、Ｔｉ０．１
％程度、Ｓｉ　２％以上含有することによって最大透磁
率４４００以上と従来鋼（０，０６Ｃ−２，２５ｉ−１
３Ｃｒ）の２倍以上の優れた磁気特性を得ることができ
、かつ、溶接後の耐疲労強度は、Ａｌ（ｉを０．０１０
％以下と低Ａｌ化することによって溶接師の熔は込み深
さを増加させるとともに０．１％程度のＴｉの含有とＣ
＋Ｎ量を０．０５％以下と低Ｃ＋Ｎ化することによって
溶接師の靭性を向上することによって、″　　−一　　
−Ｌユニ溶接後の耐疲労強度を１２０ｋｇｆ／ｃｄ以上
と前記の従来鋼の２倍の優れた溶接性を得ることができ
、さらに、加工後め焼なましにおいても、０．１％程度
のＴｉの含有によって第４図に示したように、９２０℃
という高温で行っても磁気特性が低下することがなく、
かつ高温での結晶粒の粗大化が抑制されて、延性、靭性
を改善される。したがって、従来バッチ炉で８５０°Ｃ
で４時間保持していたものを、高温化することによって
３０分程度の保持時間ででき、連続炉で焼なましが可能
である。連続炉を採用することによって生産性を大巾に
向上でき熱処理コストの低減に寄与するものである。

また、耐食性は第５図に示したように、Ｃ＋Ｎ量の低減
と、０．１％程度のＴｉの含有によって大巾に改善した
ものである。

本発明はこれらの知見をもとに１２　Ｃｒ　ＳＭにおい
てＣ＋Ｎ量を０．０５％以下とするとともにＳｉＮを増
加し、２．０〜３．０％とし、かつ０．０５〜０．２０
％のＴｉと、０．０１５〜０．０５０％のＳを含有させ
、さらに八１量を０．０１０％以下とその含有量を規制
することによって、磁気特性を大中に改善するととに溶
接後の耐疲労強度、熱処理特性、耐食性、電気抵抗、機
械的性質、被削性を改善したものであり、本発明鋼は４
４００以上の最大透磁率と、１２００００以上の磁束密
度と優れた磁気特性を有し、溶接後の耐疲労強度につい
ても１２０　ｋｇｆ　／ｃｒ１以上と優れており、さら
に９２０℃という高温で焼なましを行っても磁気特性が
低下することがなく、従来バッチ炉で処理していたもの
を連続炉で処理でき、生産性を大巾に向上できるもので
あり、さらに電気抵抗、耐食性、機械的性質、被削性に
ついても優れた軟磁性ステンレス鋼であり、本発明鋼は
電磁弁の小型化、高出力化、高応答性化に十分に対応し
得るものである。

すなわち、本発明鋼は重量比にしてＣ０．０３％以下、
Ｓｉ　’２．０−３．０％、Ｍｎ　０．４％以下、Ｓ　
０．０１５〜０．０５０％、Ｃｒ１０〜１３％、Ｔｉ　
０．０５〜０．２０％、Ｎ０１０３％以下、Ａｌ　　０
．０１０％以下を含有し、かつＣ＋Ｎ　０．０５％以下
で、残部Ｆｅならびに不純物元素６一からなるもので、第２発明鋼は第１発明鋼にＳｅ０．０
１０〜０．０５０％、Ｔｅ　０．０１０〜０．０５０％
、Ｃａｏ、ｏｏｔｏ〜０．０１００％、Ｐｂ　０−０１
５〜０．０４５％のうち１種ないし２種以上を含有させ
、第１発明鋼の被削性をさらに改善させたもので、第３
宛朋鋼はＳを除いた第１発明鋼にＭｏ３％以下、Ｎｉ　
０．５０％以下、Ｃｕ　０．５０％以下、Ｓ　０．００
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は磁気特性、溶接後の耐疲労強度、熱処理性、耐食性
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０．０３％とした。な
お、磁気特性、溶接性、熱処理性をより向上させるため
には０．０１５％以下にすることが望ましい。

Ｓｉは、最大透磁率、磁束密度などの磁気特性を改善し
、かつ、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２．０％以上含有
させる必要がある。

しかし、３．０％を越えてＳｊを含有させても磁気特性
の向上は少なく、かつ延性、靭性ｔ−損なうので上限を
３．０％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０３
４０％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１０％以上含有させる必要がある。し
かしながら、その含有量が増血すると磁束密度など磁気
特性を損なうのでその上限を１３％とした。

Ｔｉは最大透磁率、磁束密度などの磁気特性を大巾に改
善するとともに溶接後の耐疲労強度、熱処理特性につい
ても改善する。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０．０５％以上含有
させる必要があり、その下限を０．０５％とした。

しかし、０．２０％を越えてＴｉを含有させてもその効
果が飽和するのでその上限を０．２０％とした。

Ｎは磁気特性、溶接後の耐疲労強度、熱処理特性を損な
う元素であり、その含有量をできるだけ低下させること
がのぞましくその上限を０．０３％とした。

Ｃ＋Ｎはいずれも磁気特性、溶接後の耐疲労強度、熱処
理特性をＦｉなう元素である。本発明においてはＣ＋Ｎ
Ｎをできるだけ低下させることが必要でありその上限を
０．０５％とした。

Ｓは耐食性を損なう反面被削性を改善する元素である。

優れた被削性を得るには０．０１５％以上含有させる必
要があり、その下限を０．０１５％とした。

しかし、Ｓは０．０５０％を越えて含有させると耐食性
を損なうのでその上限を０．０５０％とした。

Ａｌは溶接後の耐疲労強度を損なう元素である。しかし
、低Ａｌ化することによって溶接部の溶は込み汀さを増
し、耐疲労強度を改善することができる元素でもある。

本発明においてはその含有量をできるだけ低下させるこ
とが望ましくその上限をｏ、ｏｔｏ％とした。

５ｅｓ　Ｔｅ、　Ｃａ−Ｐｂ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Ｓｅ、　Ｔｅについては各々０
．０１０％以上、Ｃａについては０．００１％以上、ｐ
ｂについては０．０１５％以上含有させる必要があり、
その下限をＳｅｓ　Ｔｅはそれぞれ０．０１０％、Ｃａ
は０．００１％、ｐｂは０．０１５％とした。

しかし、Ｓｅを０．０５０％、Ｔｅを０．０５０％、ｐ
ｂを０．０４５％、Ｃａを０．０１０％を越えて含有さ
せると磁気特性を損なうので、その上限をＳｅ　０．０
５０％、Ｔｅｏ、ｏｓｏ％、Ｃａ　０．０１０％、Ｐｂ
　０．０４５％とした。

Ｍｏ、　Ｎｉ、　Ｃｕ、　Ｓについては本発明において
耐食性を改善する元素である。

しかし、Ｍｏは３％、ＮｉとＣｕ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を損なうのでその
上限をＭｏは３％、Ｎｉ、　Ｃｕは０．５％とした。

また、Ｓは被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、０．００５％以下に低下することが必要であり、
その上限を０．００５％とした。

（実施例）つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較筒と比べて実施例
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。

賦不全白一１２＝第１表においてＡ−Ｍ６’ｆｌｌは本発明鋼で、Ｎ−Ｒ
鋼は比較鋼で、Ｓ−Ｕ鋼は従来鋼である。

第２表は第１表の供試鋼について、ｇ００″’ＣＸ２Ｈ
ｒ保持し、ついで冷却速度１００℃／Ｈｒという熱処理
を施したＡ−Ｕ鋼の最大透磁率、磁束密度、電気抵抗、
硬さ、伸び、耐食性、被削性、溶接後の耐疲労強度を示
したものである。磁気特性については、直流型ＢＨトレ
ーサーを用いて、試験片として外径２４φ、内径１６φ
、厚さ１６ｕのリングを作製し、最大透磁率、磁束密度
を測定したものである。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１．２φＸ　５ＱＱ　
ＩＩ線を用いて測定したものであり、伸びについてはＪ
ＩＳＡ号試験片を用いて測定したものである。また、耐
食性についでは、３．５％ＮａＣｌ水溶液を用いて、６
０分塩水噴霧試験を行い、その発銹率を測定し、発銹率
が１％未溝のものを評点５とし、発銹率が１〜１０％未
満のものを評点４とし、発銹率が１０〜３０％未満のも
のを評点３とし、発銹率が３０〜６０％未満のものを評
点２とし、発銹率が６０〜１００％のものを評点１とし
た。さらに被削性については、ドリル・寿命を測定した
ものであり、溶接後の疲労強度については、ＳＯ３３０
４のなめ付熔接を、プラズマ５３ＡＸ１００Ｖ、ｔ＝２
１ｍで行った試験片の耐圧疲労試験を行いその強度を測
定したものである。

べ下条色＝１６− 第２表より知られるように、従来鋼である５ｌｉｌは電
気抵抗が９２μΩ−■、硬さがＨｖ　１８８と電気抵抗
および硬さについてはすぐれているが、必要量のＴｉを
含有しないとともにＣ＋Ｎ量と、へ１量が高いことによ
って最大透磁率が２３０．０．磁束密度が１１２００　
Ｇと磁気特性については十分ではなく、かつ溶接後の耐
疲労強度についても９０ｋｇｆ／ｃｎｌと劣っており、
さらに伸び、耐食性、被削性についても十分ではないも
のであり、またＴ鋼はＳｉ量が０．４５％と低く、かつ
所望のＴｉ量を含有しなく、さらにＡｌ量、Ｃ＋Ｎ量及
びＣｒ量が篇−いことによって最大透磁率が９００．１
６束密度が７８００Ｇと磁気特性が大巾に劣るものであ
り、かつ電気抵抗についても６２μΩ−印と低いもので
あり、さらに溶接後の耐疲労強度、硬さ、伸び、被削性
についても劣るものであり、さらにＵ３１１についても
Ｔ鋼と同様にＳｉ量が低いとともに所望のＴｉ量を含有
しなく、さらにΔ】量、Ｃ＋Ｎ量が高いことによって磁
気特性、電気抵抗、硬さ、被削性について劣るものであ
る。

また、比較鋼であるＮ５ｆｌＪは多くのＡｌを含有する
ことによって溶接後の耐疲労強度が４０ｋｇｆ／ｃ＋１
と大巾に低いものであり、ＰＨ１についてはＴｉを含有
しないことによって最大透磁率が３２００、磁束音度が
１１２００　Ｇと低く、かつ溶接後の疲労強度について
も低いものであり、Ｑ鋼についてはＣ量とＣ十Ｎ量が高
いことによって最大透磁率が３０００、磁束密度が１１
４００　Ｇと磁気特性が低く、かつ溶接後の耐疲強度１
００　ｋｇ　ｆ　／　ｃｉと低いものであり、さらに耐
食性、伸び、被削性についても劣るものであり、Ｒ鋼は
必要量のＳｉを含有しないことによって最大透磁率が３
８００、磁束密度が１０６００　Ｇと磁気特性が低く、
さらに電気抵抗についても８１μΩ−ｄと他低いもので
ある。

（本発明の効果）これらに対して本発明鋼であるＡ　−Ｍ　１１は、Ｃ十
Ｎ量およびＡｌ量を極力低下させるとともに０．０５〜
０．２０％のＴｉを含有させ、かつＳｉ量を２．０〜３
．０％、Ｓを０．０１５〜０．０５０％、Ｃｒを１０〜
１３％とすることによって、最大透磁率が４４００以上
、磁束密度が１２００００以上と優れた磁気特性を有し
ており、かつ電気抵抗についても９２μΩ−■以上、溶
接後の耐疲労強度については１２０’ｋｇｆ　／Ｃｌ１
１　　以上と、電気特性、溶接性についてもすぐれてお
り、さらに耐食性についてはその発錆率が１０％以下、
硬さがＨｖ　１８０以上、伸びが３５％以上、被削性が
５００ｆ１以上と耐食性、機械的性質、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含有量を低減するとと
もにＪｉのＴｉを含有させ、かつＳｉ量を増加させるこ
とによって磁気特性を大巾に改善し、かつＡｌ含有量の
規制と、低Ｃ十Ｎ化によって溶接後の耐疲労強度を改善
し、さらに熱処理特性、耐食性、電気特性、機械的性質
、被同性についても優れており、本発明鋼は電磁弁の固
定鉄芯、可動鉄芯等に適した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】

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量比にしてＣ０．０３％以下、Ｓｉ２．０〜３
．０％、Ｍｎ０．４０％以下、Ｓ０．０１５〜０．０５
０％、Ｃｒ１０〜１３％、Ｔｉ０．０５〜０．２０％、
Ｎ０．０３％以下、Ａ１０．０１０％以下を含有し、か
つＣ＋Ｎ０．０５％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軟磁性ステンレス鋼。
（２）重量比にしてＣ０．０３％以下、Ｓｉ２．０〜３
．０％、Ｍｎ０．４０％以下、Ｓ０．０１５〜０．０５
０％、Ｃｒ１０〜１３％、Ｔｉ０．０５〜０．２０％、
Ｎ０．０３％以下、Ａｌ０．０１０％以下を含有し、か
つＣ＋Ｎ０．０５％以下で、さらにＳｅ０．０１０〜０
．０５０％、Ｔｅ０．０１０〜０．０５０％、Ｃａ０．
００１０〜０．０１００％、Ｐｂ０．０１５〜０．０４
５％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軟磁性ステン
レス鋼。
（３）重量比にしてＣ０．０３％以下、Ｓｉ２．０〜３
．０％、Ｍｎ０．４０％以下、Ｃｒ１０〜１３％、Ｔｉ
０．０５〜０．２０％、Ｎ０．０３％以下、Ａｌ０．０
１０％以下を含有し、かつＣ＋Ｎ０．０５％以下で、さ
らにＭｏ３％以下、Ｎｉ０．５０％以下、Ｃｕ０．５０
％以下、Ｓ０．００５％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
特徴とする軟磁性ステンレス鋼。