TWI773591B - 不鏽鋼棒狀鋼材及電磁零件 - Google Patents
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Abstract
一種不鏽鋼棒狀鋼材，其化學組成以質量%計含有：C：0.001~0.030%、Si：0.01~4.00%、Mn：0.01~2.00%、Ni：0.01~4.00%、Cr：8.0~35.0%、Mo：0.01~5.00%、Cu：0.01~2.00%、N：0.001~0.030%，並且Ti：0~2.00%、Nb：0~2.00%、B：0~0.1%，而且剩餘部分：Fe及不純物；前述化學成分以質量%計更含有選自下述中之一種以上：Ti：0.001%以上、Nb：0.001%以上、B：0.0001%以上；氮化物之平均粒徑為10μm以下，鋼中的固溶N量為0.020質量%以下。
Description
發明領域
本發明是有關於電磁不鏽鋼，特別是有關於高速冷鍛造性與切削性、軟磁特性優異的不鏽鋼棒狀鋼材，以及使用其之電磁零件。
發明背景
以往，以噴射器(injector)、電磁閥等為代表的這種電磁不鏽製品，是將肥粒鐵系不鏽鋼線材、鋼線作為素材進行加工、成型、熱處理來製造；所述肥粒鐵系不鏽鋼線材、鋼線是以SUS430、SUS410L等作為代表。惟，由上述這種肥粒鐵系不鏽鋼線材所加工、製造出的不鏽製品，其軟磁特性尚無法充分應付高精度、高輸出的零件。又，此等製品的冷鍛造性、切削性並無法應付零件製造之高生產，而有著用途受限之缺點。針對上述課題，檢討了下述技術：透過合金元素之最佳化來提升軟磁特性或冷鍛造性、切削性(例如：文獻1(日本特開平6-49606號公報)、文獻2(日本特開平6-49605號公報)、文獻3(日本特開平3-44448號公報))。惟，尚無發明是著眼於靈活應用成分與製程之組合來控制組織，藉此能實現提升肥粒鐵系不鏽鋼棒線之軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性。
發明概要
基於以上情況，本發明是為了解決上述課題，目的在於提供一種高速冷鍛造性與切削性、軟磁特性優異的電磁不鏽鋼，尤其是不鏽鋼棒狀鋼材以及使用其之電磁零件。
本發明是為了解決上述課題所完成者，並以下述不鏽鋼棒狀鋼材及電磁零件為要點。
[1]一種不鏽鋼棒狀鋼材，其化學組成以質量%計含有：
C：0.001~0.030%、Si：0.01~4.00%、Mn：0.01~2.00%、Ni：0.01~4.00%、Cr：8.0~35.0%、Mo：0.01~5.00%、Cu：0.01~2.00%、N：0.001~0.030%、Al：7.000%以下，
進一步地，
Ti：0~2.00%、Nb：0~2.00%、B：0~0.1000%，且
含有選自下述中之一種以上：Ti：0.001%以上、Nb：0.001%以上、B：0.0001%以上，並且
Sn：0~2.50%、V：0~2.0%、W：0~3.00%、Ga：0~0.05%、Co：0~2.50%、Sb：0~2.50%、Ta：0~2.50%、Ca：0~0.05%、Mg：0~0.012%、Zr：0~0.012%、REM：0~0.05%、Pb：0~0.30%、Se：0~0.80%、Te：0~0.30%、Bi：0~0.50%、S：0~0.50%、P：0~0.30%，
剩餘部分：Fe及不純物；
氮化物之平均粒徑為10μm以下，鋼中的固溶N量為0.020質量%以下。
[2]一種不鏽鋼棒狀鋼材，其化學組成以質量%計含有：
C：0.001~0.030%、Si：0.01~4.00%、Mn：0.01~2.00%、Ni：0.01~4.00%、Cr：8.0~35.0%、Mo：0.01~5.00%、Cu：0.01~2.00%、N：0.001~0.030%、Al：7.000%以下，
進一步地，
Ti：0~2.00%、Nb：0~2.00%、B：0~0.1000%，且
含有選自下述中之一種以上：Ti：0.001%以上、Nb：0.001%以上、B：0.0001%以上，並且
Sn：0~2.50%、V：0~2.0%、W：0~3.00%、Ga：0~0.05%、Co：0~2.50%、Sb：0~2.50%、Ta：0~2.50%、Ca：0~0.05%、Mg：0~0.012%、Zr：0~0.012%、REM：0~0.05%、Pb：0~0.30%、Se：0~0.80%、Te：0~0.30%、Bi：0~0.50%、S：0~0.50%、P：0~0.30%，
剩餘部分：Fe及不純物；
氮化物之平均粒徑為10μm以下，鋼中的固溶B量為0.015質量%以下。
[3]如[1]或[2]所記載的不鏽鋼棒狀鋼材，其中，前述化學組成以質量%計更含有選自下述第1群~第3群之1群以上。
第1群
選自下述中之一種以上：
Sn：0.0001~2.5%、V：0.001~2.0%、W：0.05~3.0%、Ga：0.0004~0.05%、Co：0.05~2.5%、Sb：0.01~2.5%、及Ta：0.01~2.5%。
第2群
選自下述中之一種以上：
Ca：0.0002~0.05%、Mg：0.0002~0.012%、Zr：0.0002~0.012%、及REM：0.0002~0.05%。
第3群
選自下述中之一種以上：
Pb：0.0001~0.30%、Se：0.0001~0.80%、Te：0.0001~0.30%、Bi：0.0001~0.50%、S：0.0001~0.50%、P：0.0001~0.30%。
[4]如[1]至[3]中任1者所記載的不鏽鋼棒狀鋼材，其在壓縮率70%下不生裂紋之應變速度為0.1/s以上。
[5]如[1]至[4]中任1者所記載的不鏽鋼棒狀鋼材，其透過鑽孔加工的孔深度(工具壽命)為50mm以上。
[6]如[1]至[5]中任1者所記載的不鏽鋼棒狀鋼材，其保磁力(coercive force)為5.0A/m以下。
[7]一種電磁零件，係使用了如[1]至[6]中任1者所記載的不鏽鋼棒狀鋼材。
依照本發明，便可獲得一種高速冷鍛造性與切削性、軟磁特性優異的不鏽鋼棒狀鋼材及電磁零件。
本發明的實施形態
本案發明人等為了獲得高速冷鍛造性與切削性、軟磁特性優異的不鏽鋼棒狀鋼材及電磁零件，進行了各種檢討。結果獲得以下(a)~(c)之見解。
(a)藉由下述肥粒鐵系不鏽鋼與熱軋製程(精輥軋入口側溫度、精輥軋之輥徑、熱處理溫度)之組合，可縮小氮化物平均粒徑與減少鋼中的固溶N量、固溶B量；所述肥粒鐵系不鏽鋼已透過B、Ti、Nb之一種以上來調整其成分。
(b)結果發現了一種高速冷鍛造性與切削性、軟磁特性之特性全部都能提升的創新手法，其就高速冷鍛造性而言，在壓縮率70%下不生裂紋之應變速度為0.1/s以上；就切削性而言，切削阻抗為50mm以上；就軟磁特性而言，保磁力則為5.0A/m以下。
本發明是基於上述見解所完成者。又，詳細說明本發明適宜之一實施形態。下開說明中，記載本發明適宜之一實施形態作為本發明。以下，針對本發明各要件進行詳細說明。在本發明之棒狀鋼材中，「棒狀鋼材」包含：「棒鋼」、「線材」、「鋼線」、「異形線」、「異形棒鋼」等。
1.氮化物之平均粒徑
在本發明之棒狀鋼材中，控制氮化物之平均粒徑。具體而言，氮化物之平均粒徑設為10μm以下。原因在於，氮化物之平均粒徑若大於10μm時，高速冷鍛造性會因為粗大氮化物而降低。氮化物之平均粒徑較宜設為7μm以下，更宜設為5μm以下。另一方面，氮化物之平均粒徑變得過小時，軟磁特性、切削性會劣化，故氮化物之平均粒徑宜為0.01μm以上。另外，氮化物包含碳氮化物。
關於氮化物之平均粒徑可透過下述來求得：在棒狀鋼材之L剖面(包含棒狀鋼材中心線的剖面)中，表層部、中心部、以及存在於表層部與中心部之間的1/4深度位置部中，以400倍之視野進行1個視野以上的測定，並使用FE-SEM/ESD來鑑別出觀察視野中的氮化物，並算出該視野之氮化物其等效圓直徑的平均值，藉此求得。
2.鋼中的固溶N量與固溶B量
在本發明之棒狀鋼材中，透過將鋼中的固溶N量設為0.020質量%以下或者透過將固溶B量設為0.015質量%以下，藉此改善軟磁特性與高速冷鍛造性。以下，具備本發明後述之適切成分組成與上述氮化物之平均粒徑同時鋼中的固溶N量規定在0.020質量%以下的發明，稱為「本發明1」。又，具備本發明之適切成分組成與上述氮化物之平均粒徑同時鋼中的固溶B量規定在0.015質量%以下的發明，稱為「本發明2」。
2-1.鋼中的固溶N量
在本發明1之棒狀鋼材中，控制鋼中的固溶N量。具體而言，鋼中的固溶N量設為0.020質量%以下。原因在於，鋼中的固溶N量若大於0.020質量%時，固溶N所帶來的晶格應變會使軟磁特性與高速冷鍛造性降低。鋼中的固溶N量較宜設為0.015質量%以下，更宜設為0.01質量%以下。另一方面，鋼中的固溶N量變得過低時，切削性會劣化，因此，適宜的是將鋼中的固溶N量設為0.00001質量%以上。另外，在本發明鋼中，結晶組織為肥粒鐵鋼，因此，鋼中的固溶N量相當於肥粒鐵相中的固溶N量。
關於鋼中的固溶N量，是對於棒狀鋼材施行電解萃取殘渣，萃取出氮化物並測定氮化物之N量(N
pre)，從其與鋼中總N量(N
0)之差值即可測定出鋼中的固溶N量(＝N
0-N
pre)。
2-2.鋼中的固溶B量
在本發明2之棒狀鋼材中，亦可透過控制鋼中的固溶B量來解決本發明之課題。具體而言，鋼中的固溶B量設為0.015質量%以下。原因在於，鋼中的固溶B量若大於0.015質量%時，固溶B所帶來的晶格應變會使軟磁特性與高速冷鍛造性降低。鋼中的固溶B量較宜設為0.010質量%以下，更宜設為0.005質量%以下。另一方面，鋼中的固溶B量變得過低時，切削性會劣化，因此，適宜的是將鋼中的固溶B量設為0.00001質量%以上。另外，在本發明鋼中，結晶組織為肥粒鐵鋼，因此，鋼中的固溶B量相當於肥粒鐵相中的固溶B量。
關於鋼中的固溶B量，是對於棒狀鋼材施行電解萃取殘渣，萃取出氮化物並測定氮化物之B量(B
pre)，從其與鋼中總B量(B
0)之差值即可測定出鋼中的固溶B量(＝B
0-B
pre)。
3.化學組成
各元素之限定理由乃如下所述。另外，以下說明中關於含量的「%」意指「質量%」。
C：0.001~0.030%
C會提高鋼材的強度、切削性。因此，C含量設為0.001%以上。惟，過量含有C時，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會劣化。因此，C含量設為0.030%以下。C含量宜設為0.020%以下，較宜設為0.015%以下。
Si：0.01~4.00%
含有Si作為脫氧元素，會提升軟磁特性、切削性。因此，Si含量設為0.01%以上，宜設為0.10%以上。惟，過量含有Si時，高速冷鍛造性與軟磁特性、切削性會劣化。因此，Si含量設為4.00%以下。Si含量宜設為3.00%以下，較宜設為1.50%以下。
Mn：0.01~2.00%
Mn會提升鋼材的強度與軟磁特性、切削性。因此，Mn含量設為0.01%以上，宜設為0.05%以上。惟，過量含有Mn時，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會降低。又，有時耐蝕性也會降低。因此，Mn含量設為2.00%以下。Mn含量宜設為1.00%以下，較宜設為0.50%以下。
Ni：0.01~4.00%
Ni會提升鋼材的韌性與軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性。因此，Ni含量設為0.01%以上，宜設為0.05%以上。惟，過量含有Ni時，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會降低。因此，Ni含量設為4.00%以下。Ni含量宜設為3.00%以下，較宜設為1.00%以下，更宜設為0.50%以下。
Cr：8.0~35.0%
Cr會提升耐蝕性與軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性。因此，Cr含量設為8.0%以上。Cr含量宜設為10.0%以上。惟，過量含有Cr時，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會降低。Cr含量定為35.0%以下。Cr含量宜設為21.0%以下，較宜設為20.0%以下。
Mo：0.01~5.00%
Mo會提升耐蝕性與軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性。因此，Mo含量設為0.01%以上。惟，過量含有Mo時，高速冷鍛造性、軟磁特性、切削性會降低。因此，Mo含量設為5.00%以下。Mo含量宜設為3.00%以下，較宜設為2.00%以下，更宜設為1.50%以下。
Cu：0.01~2.00%
Cu會提升耐蝕性與軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性。因此，Cu含量設為0.01%以上，宜設為0.05%以上。惟，過量含有Cu時，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會降低。因此，Cu含量設為2.00%以下。Cu含量宜設為1.00%以下，較宜設為0.80%以下，更宜設為0.40%以下。
N：0.001~0.030%
N會提升鋼材的強度、切削性。而且，其為形成氮化物的元素。因此，N含量設為0.001%以上，宜設為0.002%以上。惟，過量含有N時，軟磁特性、切削性、高速冷鍛造性會降低。又，氮化物之平均粒徑會變大，固溶N量會變多。因此，N含量設為0.030%以下。N含量宜設為0.025%以下，較宜設為0.020%以下。
Al：7.000%以下
Al會促使脫氧而具有提升夾雜物潔淨度等級的效果。又，添加Al會提高軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性。惟，過量含有Al時，該效果會飽和，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會降低。又，韌性會因為粗大夾雜物而降低。因此，Al含量設為7.000%以下。Al含量宜設為3.000%以下，較宜設為0.100%以下，更宜設為0.020%以下。另一方面，為了獲得前述效果，Al含量宜設為0.001%以上。
本發明之棒狀鋼材除了上述元素之外，還在下述成分範圍內含有選自下述中之一種以上的元素：Ti：0.001%以上、Nb：0.001%以上、B：0.0001%以上。此等元素是構成氮化物的主要元素，會關係到氮化物之平均粒徑、固溶N量，因而需要加以控制。關於Ti、Nb、B之中未被選擇到的上述元素，可不含有或在下述成分範圍內來含有。
Ti：0~2.00%
Ti具有提高鋼材的強度、軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性之效果。又，Ti會形成氮化物而關係到固溶N量。更會形成碳氮化物，因而會抑制Cr碳化物之生成並抑制Cr缺乏層之生成。結果，具有防止晶界腐蝕之效果。因此，Ti含量設為0.001%以上。惟，過量含有Ti時，軟磁特性、切削性、高速冷鍛造性會降低。又，氮化物之平均粒徑會變大。因此，Ti含量設為2.00%以下。Ti含量宜設為1.00%以下，較宜設為0.50%以下，更宜設為0.50%以下，再更宜設為0.25%以下。又，為了展現出效果，宜含有0.01%以上。更宜含有0.05%以上。亦可為0.10%以上。
Nb：0~2.00%
Nb具有提高鋼材的強度、軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性之效果。又，Nb會形成氮化物而關係到固溶N量。更會形成碳氮化物，因而會抑制Cr碳化物之生成並抑制Cr缺乏層之生成。結果，具有防止晶界腐蝕之效果。因此，Nb含量設為0.001%以上。惟，過量含有Nb時，軟磁特性、切削性、高速冷鍛造性會降低。又，氮化物之平均粒徑會變大。因此，Nb含量設為2.00%以下。Nb含量宜設為1.00%以下，較宜設為0.80%以下，更宜設為0.60%以下。又，為了展現出效果，宜含有0.02%以上。更宜含有0.05%以上。亦可為0.10%以上。
B：0~0.1000%
B具有提高鋼材之軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性的效果。又，B會形成BN等硼氮化物而關係到固溶N量、固溶B量。尤其是，BN有助於提升切削性。因此，B含量設為0.0001%以上。惟，過量含有B時，軟磁特性、切削性、高速冷鍛造性會降低。又，氮化物之平均粒徑會變大。因此，B含量設為0.1000%以下。B含量宜設為0.0200%以下，較宜設為0.0100%以下。又，為了展現出效果，宜含有0.0005%以上。更宜含有0.0010%以上。亦可為0.0020%以上。
本發明之棒狀鋼材除了上述元素之外，亦可因應需要而含有選自下述中之一種以上的元素作為第1群元素：Sn、V、W、Ga、Co、Sb及Ta。
Sn：0~2.50%
Sn具有提升耐蝕性、軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性之效果，故亦可因應需要而含有。惟，過量含有Sn時，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會降低。又，韌性會因為Sn的晶界偏析而降低。因此，Sn含量設為2.50%以下。Sn含量較宜設為1.00%以下，更宜設為0.20%以下。另一方面，為了獲得上述效果，Sn含量宜設為0.0001%以上，較宜設為0.05%以上。
V：0~2.0%
V具有提升軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性之效果，故亦可因應需要而含有。惟，過量含有V時，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會降低。又，韌性會因為粗大碳氮化物而降低。因此，V含量設為2.0%以下。V含量宜設為1.0%以下，較宜設為0.5%以下，更宜設為0.1%以下。另一方面，為了獲得上述效果，V含量宜設為0.001%以上。
W：0~3.00%
W具有提升耐蝕性之效果，故亦可因應需要而含有。惟，過量含有W時，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會降低。又，韌性會因為粗大碳氮化物而降低。因此，W含量設為3.00%以下。W含量宜設為2.00%以下，較宜設為1.50%以下。另一方面，為了獲得上述效果，W含量宜設為0.05%以上，較宜設為0.10%以上。
Ga：0~0.05%
Ga具有提升耐蝕性之效果，故亦可因應需要而含有。惟，過量含有Ga時，熱加工性會降低。因此，Ga含量設為0.05%以下。另一方面，為了獲得上述效果，Ga含量宜設為0.0004%以上。
Co：0~2.50%
Co具有提升鋼材的強度、軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性之效果，故亦可因應需要而含有。又，適量添加Co會提高飽和磁通量密度，因而會提升軟磁特性。惟，過量含有Co時，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會降低。因此，Co含量設為2.50%以下。Co含量宜設為1.00%以下，較宜設為0.80%以下。另一方面，為了獲得上述效果，Co含量宜設為0.05%以上，較宜設為0.10%以上。
Sb：0~2.50%
Sb具有提升耐蝕性之效果，故亦可因應需要而含有。惟，過量含有Sb時，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會降低。因此，Sb含量設為2.50%以下。Sb含量較宜設為1.00%以下，更宜設為0.20%以下。另一方面，為了獲得上述效果，Sb含量宜設為0.01%以上，較宜設為0.05%以上。
Ta：0~2.50%
Ta具有提升耐蝕性之效果，故亦可因應需要而含有。惟，過量含有Ta時，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會降低。因此，Ta含量設為2.50%以下。Ta含量宜設為1.50%以下，較宜設為0.90%以下。另一方面，為了獲得上述效果，Ta含量宜設為0.01%以上，較宜設為0.04%以上，更宜設為0.08%以上。
本發明之棒狀鋼材除了上述元素之外，亦可因應需要而含有選自下述中之一種以上的元素作為第2群元素：Ca、Mg、Zr及REM。
Ca：0~0.05%
Mg：0~0.012%
Zr：0~0.012%
REM：0~0.05%
考量脫氧，亦可因應需要而含有Ca、Mg、Zr及REM。惟，過量含有此等各元素時，軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性會降低。又，韌性會因為粗大夾雜物而降低。因此設定Ca：0.05%以下、Mg：0.012%以下、Zr：0.012%以下、REM：0.05%以下。Ca含量宜設為0.010%以下，較宜設為0.005%以下。Mg宜設為0.010%以下，較宜設為0.005%以下。Zr宜設為0.010%以下，較宜設為0.005%以下。REM宜設為0.010%以下。
另一方面，為了獲得上述效果，宜設定Ca：0.0002%以上、Mg：0.0002%以上、Zr：0.0002%以上、REM：0.0002%以上。Ca含量較宜設為0.0004%以上，更宜設為0.001%以上。Mg含量較宜設為0.0004%以上，更宜設為0.001%以上。Zr含量較宜設為0.0004%以上，更宜設為0.001%以上。REM含量較宜設為0.0004%以上，更宜設為0.001%以上。
另外，所謂REM，是鑭系元素之15元素再加上Y及Sc的17元素的總稱。在鋼中可含有此等17元素之中1種以上；REM含量意指此等元素之合計含量。
本發明之棒狀鋼材除了上述元素之外，亦可因應需要而含有選自下述中之一種以上的元素作為第3群元素：Pb、Se、Te、Bi、S及P。
Pb：0~0.30%、
Se：0~0.80%、
Te：0~0.30%、
Bi：0~0.50%、
S：0~0.50%、
P：0~0.30%、
考量切削性，亦可因應需要而含有Pb、Se、Te、Bi、S及P。惟，過量含有此等各元素時，軟磁特性、高速冷鍛造性會降低。又，韌性會降低。因此設定Pb：0.30%以下、Se：0.80%以下、Te：0.30%以下、Bi：0.50%以下、S：0.50以下，P：0.30以下。Pb含量宜設為0.1%以下，較宜設為0.05%以下。Se含量宜設為0.1%以下，較宜設為0.05%以下。Te含量宜設為0.1%以下，較宜設為0.05%以下。Bi含量宜設為0.1%以下，較宜設為0.05%以下。S含量宜設為0.1%以下，較宜設為0.05%以下。P含量宜設為0.1%以下，較宜設為0.05%以下。
另一方面，為了獲得上述效果，宜設定Pb：0.0001%以上、Se：0.0001%以上、Te：0.0001%以上、Bi：0.0001%以上、S：0.0001%以上、P：0.0001%以上。Pb含量較宜設為0.0004%以上，更宜設為0.001%以上。Se含量較宜設為0.0004%以上，更宜設為0.001%以上。Te含量較宜設為0.0004%以上，更宜設為0.001%以上。Bi含量較宜設為0.0004%以上，更宜設為0.001%以上。S含量較宜設為0.0001%以上，更宜設為0.0002%以上。P含量較宜設為0.0004%以上，更宜設為0.001%以上。
在本發明鋼板之化學組成中，剩餘部分為Fe及不純物。在此所謂「不純物」意指：工業上製造鋼板時由於礦石、廢料等原料、製造步驟的種種因素而混進來的成分，且在不對本發明帶來不良影響之範圍下所允許的成分。
另外，作為不純物可例示如O、Zn、H等。不純物宜減低，但若含有時，O、Zn及H宜設為0.01%以下。
4.製造方法
說明本發明之電磁不鏽鋼(不鏽鋼棒狀鋼材)適宜的製造方法。本發明之不鏽鋼棒狀鋼材無關乎製造方法，若具有上述構成就能獲得其效果，不過，透過例如以下的這種製造方法，便可穩定獲得本發明之不鏽鋼棒狀鋼材。
就本發明之不鏽鋼棒狀鋼材而言，熔煉出具有上述化學組成之鋼，並鑄造成具有預定徑長的鑄片，之後，將熱的或溫的棒線輥軋以粗輥軋、中間輥軋、精輥軋來進行，再施行棒狀鋼材之熱處理。在粗輥軋前宜施行傾斜輥軋。之後，因應需要而適宜施行酸洗等。
4-1.精輥軋入口側溫度
關於棒狀鋼材的熱輥軋，宜控制精輥軋之入口側溫度。棒狀鋼材之精輥軋入口側溫度會使氮化物之平均粒徑變化的同時，還會使鋼中所含N、B之固溶量分率變化。因此，精輥軋入口側溫度會對軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性帶來影響。棒狀鋼材之精輥軋入口側溫度設為大於1200℃時，氮化物會變得容易熔解，而固溶N量、固溶B量會增加。結果，軟磁特性、高速冷鍛造性會降低。又，氮化物之平均粒徑會變得過小，因而切削性會降低。因此，精輥軋入口側溫度設為1200℃以下，宜為1100℃以下，更宜為1050℃以下。另一方面，精輥軋入口側溫度小於600℃時，固溶N量會變得過少，因而切削性會降低。又，存在未固溶之氮化物會使氮化物之平均粒徑變大，因而高速冷鍛造性會降低。因此，精輥軋入口側溫度設為600℃以上。精輥軋入口側溫度宜為700℃，更宜為800℃。
4-2.精輥軋之輥徑
精輥軋之輥徑會對棒狀鋼材之應變分布與量帶來影響，且關係到氮化物之平均粒徑與鋼中的固溶N量，會對軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性帶來影響，因而需要加以控制。精輥軋輥徑小於50mm時，應變就不會被導入於棒狀鋼材中心部，微細氮化物不會被促使往差排上形成，而氮化物之平均粒徑會變大。又，固溶N量會變多。結果，軟磁特性、高速冷鍛造性會降低。另外，前述精輥軋輥徑對鋼中固溶N量所產生的作用是與固溶B之情況相同，精輥軋輥徑小於50mm時固溶B量會變多。因此，精輥軋輥徑設為50mm以上，宜為80mm以上，更宜為100mm以上。另一方面，精輥軋輥徑若大於500mm時，氮化物會變得過於微細，固溶N量、固溶B量也會變多，因而切削性與磁特性會降低，故設為500mm以下，宜為400mm以下，更宜為300mm以下。
4-3.棒狀鋼材之熱處理溫度
熱輥軋後的棒狀鋼材宜施予熱處理。棒狀鋼材之熱處理溫度會使氮化物之平均粒徑與鋼中的固溶量分率產生變化。因此，棒狀鋼材之熱處理溫度會對軟磁特性、高速冷鍛造性、切削性帶來影響。棒狀鋼材之熱處理溫度設為大於1300℃時，氮化物會變得易於熔解，固溶N量、固溶B量會增加。結果，軟磁特性、高速冷鍛造性會降低。又，氮化物之平均粒徑會變得過小，因而切削性會降低。因此，熱處理溫度設為1300℃以下，宜為1200℃以下，更宜為1100℃以下。另一方面，棒狀鋼材之熱處理溫度小於500℃時，固溶N量會變得過低，因而切削性會降低。又，未固溶氮化物的存在會使氮化物之平均粒徑變大，因而高速冷鍛造性會降低。因此，熱處理溫度設為500℃以上。熱處理溫度宜為600℃以上，更宜為700℃。
5.不鏽鋼棒狀鋼材之品質
本發明之不鏽鋼棒狀鋼材，其在壓縮率70%下不生裂紋之應變速度若為0.1/s以上，即可實現優異的高速冷鍛造性。
本發明之不鏽鋼棒狀鋼材，其透過鑽孔加工的孔深度(工具壽命)若為50mm以上，即可實現優異的切削性。
本發明之不鏽鋼棒狀鋼材，其保磁力若為5.0A/m以下，即可實現優異的軟磁特性。
6.電磁零件
使用本發明不鏽鋼棒狀鋼材的電磁零件，其乃例如噴射器、電磁閥等的鐵芯、連接器，由於作為素材之棒狀鋼材具有優異的軟磁特性，故能發揮出“提升磁性吸引力”或“零件細徑化”、“提升回應性”等效果。還由於作為素材之棒狀鋼材具有優異的高速冷鍛造性與切削性，因此就能以高生產、低成本方式來製造出該零件，並能以冷鍛造來近終形(near net shape)化。
以下，透過實施例更具體說明本發明，但是本發明不受限於作為例示的此等實施例。
實施例
[實施例1]
熔煉出具有表1、2所記載之化學組成的鋼。熔煉鋼時，是假定為不鏽鋼之廉價熔煉製程即AOD熔煉，以100kg之真空熔解爐進行熔解，並鑄造成直徑180mm之鑄片。之後，透過下述製造條件作成直徑20.0mm之不鏽鋼棒線。
條件記載於下。具體而言，將鑄造好的鑄片進行傾斜輥軋、粗輥軋、中間輥軋後，以表6之No.123條件的精輥軋溫度1180℃、精輥軋輥徑480mm進行精輥軋，之後，以表6之No.123條件的溫度1290℃施予熱處理，製作出直徑20.0mm之棒線(棒狀鋼材)。
[表1]
[表2]
針對所得棒線(棒狀鋼材)評價了：氮化物之平均粒徑及鋼中的固溶N量、固溶B量、高速冷鍛造性、軟磁特性、切削性。以下，將結果彙整列示於表3、表4及表5。表3、表4是對應本發明1之本發明例及比較例，表中記載了鋼中的固溶N量。表5則是對應本發明2之本發明例及比較例，表中記載了鋼中的固溶B量的成果。另外，此等之測定是根據以下順序來進行測定。
[表3]
[表4]
[表5]
關於氮化物之平均粒徑，是在棒狀鋼材之L剖面(包含棒狀鋼材中心線的剖面)中，表層部、中心部、以及存在於表層部與中心部之間的1/4深度位置部中，以400倍之視野進行1個視野以上的測定。然後，使用FE-SEM/ESD來鑑別出觀察視野中的氮化物，並算出該視野之氮化物其等效圓直徑的平均值。氮化物之平均粒徑若為0.01~5μm者定為「A」，若為5~7μm者定為「B」，若為7~10μm者定為「C」，若大於10μm者定為「D」。使用本發明之棒鋼鋼材時為「A」及「B」、「C」，氮化物之平均粒徑優異。另外，氮化物包含碳氮化物。
關於鋼中的固溶N量，是對於棒狀鋼材施行電解萃取殘渣，萃取出氮化物並測定氮化物之N量(N
pre)，從其與鋼中總N量(N
0)之差值，測定出鋼中的固溶N量(＝N
0-N
pre)。鋼中的固溶N量若為0.00001~0.01質量%者定為「A」，若為0.01~0.015質量%者定為「B」，若為0.015~0.020質量%者定為「C」，若為大於0.020質量%者定為「D」。使用本發明之棒鋼鋼材時，如表3所示為「A」及「B」、「C」，鋼中的固溶N量優異。
關於鋼中的固溶B量，是對於棒狀鋼材施行電解萃取殘渣，萃取出氮化物並測定氮化物之B量(B
pre)，從其與鋼中總B量(B
0)之差值，測定出鋼中的固溶B量(＝B
0-B
pre)。鋼中的固溶B量若為0.01質量%以下者定為「B」，若為0.01~0.015質量%者定為「C」，若為大於0.015質量%者定為「D」。使用本發明之棒鋼鋼材時，如表5所示為「B」及「C」，鋼中的固溶B量優異。
高速冷鍛造性是透過壓縮試驗看端面有無裂紋來進行判定。製作出φ10×15mm之試驗片，常溫下以壓縮率70%之條件使應變速度變化並壓縮試驗片，觀察試驗後之試驗片側面並判定有無裂紋來評價高速冷鍛造性。在壓縮率70%下不生裂紋之應變速度若為10/s以上者定為「A」，若為1/s以上者定為「B」，若為0.1/s以上者定為「C」，若為小於0.1/s者定為「D」。使用本發明之棒鋼鋼材時為「A」及「B」、「C」，高速冷鍛造性優異。
軟磁特性是測定了保磁力(A/m)。製作出厚度3mm×外徑10mm×內徑8mm之環狀試驗片，並在施予950℃×2hr之熱處理後，測定保磁力。保磁力若為2.0A/m以下者定為「A」，若為3.5A/m以下者定為「B」，若為5.0A/m以下者定為「C」，若為大於5.0A/m者定為「D」。使用本發明之棒鋼鋼材時為「A」及「B」、「C」，軟磁特性優異。
切削性是透過工具壽命來進行評價。製作出φ15×30mm之試驗片，並朝長度方向施行鑽孔加工(乾式，鑽頭(drill)徑：φ4mm，切削速度：25m/min，給進：0.1mm/rev，工具：SKH9)，並測定出達到無法切削之孔深度來評價切削性。孔深度(工具壽命)若為130mm以上者定為「A」，若為100mm以上者定為「B」，若為50mm以上者定為「C」，若為小於50mm者定為「D」。使用本發明之棒鋼鋼材時為「A」及「B」、「C」，切削性優異。
[實施例2]
接著使用表1所示鋼種P，以表6、表7所記載的條件製作出直徑15mm之棒狀鋼材。另外，除了精輥軋入口側溫度、精輥軋輥徑、熱處理溫度以外的歷程是設定為與前述實施例1相同。針對所製作出的棒線(棒狀鋼材)，透過上述方法測定了：氮化物之平均粒徑及鋼中的固溶N量、固溶B量、高速冷鍛造性、軟磁特性、切削性。以下，將結果彙整列示於表6、表7。表6是對應本發明1之本發明例及比較例，表中記載了鋼中的固溶N量。表7則是對應本發明2之本發明例及比較例，表中記載了鋼中的固溶B量之成果。
[表6]
[表7]
依照本發明，便可獲得軟磁特性優異的棒狀鋼材，在產業上極為有用。
(無)
Claims (12)
- 一種不鏽鋼棒狀鋼材，其化學組成以質量%計含有：C：0.001~0.030%、Si：0.01~4.00%、Mn：0.01~2.00%、Ni：0.01~4.00%、Cr：8.0~35.0%、Mo：0.01~5.00%、Cu：0.01~2.00%、N：0.001~0.030%、Al：7.000%以下，進一步地，Ti：0~2.00%、Nb：0~2.00%、B：0~0.1000%，且含有選自下述中之一種以上：Ti：0.001%以上、Nb：0.001%以上、B：0.0001%以上，並且Sn：0~2.50%、V：0~2.0%、W：0~3.00%、Ga：0~0.05%、Co：0~2.50%、Sb：0~2.50%、Ta：0~2.50%、 Ca：0~0.05%、Mg：0~0.012%、Zr：0~0.012%、REM：0~0.05%、Pb：0~0.30%、Se：0~0.80%、Te：0~0.30%、Bi：0~0.50%、S：0~0.50%、P：0~0.30%，剩餘部分：Fe及不純物；氮化物之平均粒徑為10μm以下，鋼中的固溶N量為0.020質量%以下。
- 一種不鏽鋼棒狀鋼材，其化學組成以質量%計含有：C：0.001~0.030%、Si：0.01~4.00%、Mn：0.01~2.00%、Ni：0.01~4.00%、Cr：8.0~35.0%、Mo：0.01~5.00%、Cu：0.01~2.00%、N：0.001~0.030%、Al：7.000%以下，進一步地，Ti：0~2.00%、 Nb：0~2.00%、B：0~0.1000%，且含有選自下述中之一種以上：Ti：0.001%以上、Nb：0.001%以上、B：0.0001%以上，並且Sn：0~2.50%、V：0~2.0%、W：0~3.00%、Ga：0~0.05%、Co：0~2.50%、Sb：0~2.50%、Ta：0~2.50%、Ca：0~0.05%、Mg：0~0.012%、Zr：0~0.012%、REM：0~0.05%、Pb：0~0.30%、Se：0~0.80%、Te：0~0.30%、Bi：0~0.50%、S：0~0.50%、P：0~0.30%，剩餘部分：Fe及不純物；氮化物之平均粒徑為10μm以下，鋼中的固溶B量為0.015質量%以下。
- 如請求項1之不鏽鋼棒狀鋼材，其中，前述化學組成以質量% 計更含有選自下述第1群~第3群之1群以上：第1群選自下述中之一種以上：Sn：0.0001~2.5%、V：0.001~2.0% W：0.05~3.0%、Ga：0.0004~0.05%、Co：0.05~2.5%、Sb：0.01~2.5%、及Ta：0.01~2.5%；第2群選自下述中之一種以上：Ca：0.0002~0.05%、Mg：0.0002~0.012%、Zr：0.0002~0.012%、及REM：0.0002~0.05%；第3群選自下述中之一種以上：Pb：0.0001~0.30%、Se：0.0001~0.80%、Te：0.0001~0.30%、Bi：0.0001~0.50%、S：0.0001~0.50%、P：0.0001~0.30%。
- 如請求項2之不鏽鋼棒狀鋼材，其中，前述化學組成以質量%計更含有選自下述第1群~第3群之1群以上：第1群選自下述中之一種以上：Sn：0.0001~2.5%、V：0.001~2.0% W：0.05~3.0%、Ga：0.0004~0.05%、Co：0.05~2.5%、Sb：0.01~2.5%、及Ta：0.01~2.5%；第2群選自下述中之一種以上：Ca：0.0002~0.05%、Mg：0.0002~0.012%、Zr：0.0002~0.012%、及REM：0.0002~0.05%；第3群選自下述中之一種以上：Pb：0.0001~0.30%、Se：0.0001~0.80%、Te：0.0001~0.30%、Bi：0.0001~0.50%、S：0.0001~0.50%、 P：0.0001~0.30%。
- 如請求項1至請求項4中任1項之不鏽鋼棒狀鋼材，其在壓縮率70%下不生裂紋之應變速度為0.1/s以上。
- 如請求項1至請求項4中任1項之不鏽鋼棒狀鋼材，其透過鑽孔加工的孔深度(工具壽命)為50mm以上。
- 如請求項5之不鏽鋼棒狀鋼材，其透過鑽孔加工的孔深度(工具壽命)為50mm以上。
- 如請求項1至請求項4中任1項之不鏽鋼棒狀鋼材，其保磁力為5.0A/m以下。
- 如請求項5之不鏽鋼棒狀鋼材，其保磁力為5.0A/m以下。
- 如請求項6之不鏽鋼棒狀鋼材，其保磁力為5.0A/m以下。
- 如請求項7之不鏽鋼棒狀鋼材，其保磁力為5.0A/m以下。
- 一種電磁零件，係使用了如請求項1至請求項11中任一項之不鏽鋼棒狀鋼材。
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