JPH03138337A

JPH03138337A - 冷間鍛造用軟磁性ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH03138337A
Application number: JP27404189A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Hitokatsu Usami; 宇佐美　仁克; Koji Murata; 村田　幸二
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1991-06-12

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、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、磁
束密度および保磁力などの磁気特性と、電気抵抗、耐食
性等があり、特に優れた磁気特性を得るため、２５ｉ−
１３Ｃｒ鋼、Ｉ　５ｉ〜０．２０Ａｌ−１３Ｃｒ鋼等が
開発され一部、実用に供されている。

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等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
鍛造性の優れた鋼の開発が要求されていた。

上記要求に対して、例えば、Ｉ　５ｉ〜０．２０Ａｌ−
１３Ｃｒ鋼等のＣ含有量を０．０１χ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、引張強さが４４゜５ｋ
ｇ　ｆ／ＩＩｍｔ、絞りが７４χ１、限界加工率が４７
χと十分な冷間鍛造性を得るものでなく、前記の電子燃
料噴射装置のボディやコアル等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を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、Ａｌ添加と極低ＣＡＮ化によって改善され
、また、電気特性は、Ａｌの添加により大幅に向上し、
一方冷間鍛造性は、低Ｃ＋Ｎ化および低Ｓ化によって改
善されることを見出した。

ＡｌはＳｉとともに、電磁気特性を改善し、１３Ｃｒ系
フエライト中でマトリックスを固溶硬化し、冷間鍛造性
を害する元素であることが知られている。

本発明の課題は冷鍛性と電磁気特性の両立であり、ある
元素を添加した時、その添加による電気抵抗の増加の割
合が、引張強さの増加に比べて非常に大きい元素の発見
である。本発明者等の詳細な合金元素の影響調査の結果
、Ａｌが最も効果的であることを見出し、従来にない優
れた冷鍛性と、電磁気特性のバランスを持つ軟磁性ステ
ンレス鋼を得て、本発明を完成させた。

本発明はこれらの知見をもとに１３　Ｃｒ鋼においてＣ
＋Ｎ含有量を０．０１５％以下とするとともに、０．２
２〜０．８３２のＡｌを含有させ、電磁気特性を大幅に
改善させたものであり、さらにＣ＋Ｎ含有量を０．０１
５％以下、Ｓ含有量を０．００５％以下とすることによ
り、冷間鍛造性を大幅に改善したものである。

よって、本発明鋼は１３，０ＯＯＧ以上の磁束密度（Ｂ
２゜）と、１．００．以下の保磁力と優れた磁気特性を
有し、かつ、電気抵抗が５５μΩ−ｃｍ以上と優れた電
気特性を有し、冷間鍛造性についても引張強さが３８　
ｋｇ　ｆ／ｍ＋ｍ”以下、限界加工率が６５％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適した鋼である。

すなわち、本発明鋼は重量比にしてｃ　ｏ、ｏｏｓ％以
下、Ｓｉ　０．２０χ未満、Ｍｎ　０．３５％以下、Ｓ
　０．００５％以下、Ｃｒ　１１〜１３！　、Ｎ　０．
００８％以下、Ｃ＋Ｎ　０．０１５Ｘ以下、Ａｌ　０．
２２〜０．８３χを含有し、残部Ｆｅならびに不純物元
素からなるもので、第２発明は第１発明にさらにＰｂ　
０．１０〜０．３０％、Ｓ　０．０４０％以下、Ｓｅ　
０．０４０Ｘ以下、Ｃａ　０．００２０〜０．０２００
′＆のうち１種ないし２種以上を含有し、かつ、Ｓ　、
　Ｓｅを１種以上含有させる場合にはＴｅ　０．００２
〜０．０４０Ｘ、　Ｚｒ　０．０２〜０．１５χのうち
１種を含有し、さらにＳ＋Ｓｅ＋Ｔｅを０．０５０％以
下とし、第１発明の被削性を改善したもので、第３発明
は第１発明にＭｏ　４．０％以下、Ｃｕ　０．５０％以
下、Ｎｉ　２．５０％以下、Ｎｂ　０．２０％以下、Ｖ
　０．２０Ｘ以下のうち１種ないし２種以上を含有させ
、第１発明の耐食性をさらに改善したもので、第４発明
は第２発明にＭｏ　４．０％以下、Ｃｕ　０．５０Ｚ以
下、Ｎｉ　２．５０χ以下、Ｎｂ　０．２０Ｘ以下、Ｖ
　０．２０％以下のうち１種ないし２種以上を含有させ
、第２発明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、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０．００８χとした。

Ｓｉは、製鋼時の脱酸に必要な元素であるが、その固溶
強化作用によって冷間鍛造性を害する元素でもあり、本
発明は冷間鍛造性を最重視するものであり、その上限を
０．２０χ未満とした。

Ｍｎは、Ｓｉと同様に製鋼時の脱酸に必要な元素である
が、磁気特性を損なうことのない範囲とし、その上限を
０．３５χとした。

Ｓは、被削性を改善する元素であるが、反面、冷間鍛造
性を害する元素でもあり、その上限を０．００５χとし
た。

Ｃｒは、ステンレス鋼の耐食性を付与する基本的元素で
あり、少な（とも１１χ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１３χ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、本発明ではできるだけ低下させること
が望ましく、その上限をｏ、ｏｏｓχ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０本発明においては引張強さ３８　ｋ
ｇ　ｆ／＋ｕｎ”以下、限界加工率が６５％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
含有盟をできるだけ低下させることが必要であり、その
上限を０．０１５χとした。

Ａｌ　は、本発明で最も重要な元素であり、Ｓｉに比べ
て冷間鍛造性の阻害が少なく、磁気特性および電気特性
を改善する元素であり、少なくとも０．２２％以上含有
させる必要がある。しかし、その含有量が増加すると冷
間鍛造性を損なうので、その上限を０．８３χとした。

Ｐｂ、　Ｓ、　Ｓｅ、　Ｃａは、いずれも被削性を改善
する元素である。

ｐｂは、優れた被削性を得るために、少なくとも０．１
０％以上含有させる必要がある。しかし、多く含有させ
ると冷間鍛造性、熱間加工性を損なうので、その上限を
０．３０’ｌ（とじた。

Ｓ、Ｓｅは、多く含有させると冷間鍛造性、耐食性を損
なうので、その上限を０．０４０χとした。

Ｃａは、優れた被削性を得るため少なくとも０．００２
０２以上含有させる必要がある。しかし多く含有させて
も効果が飽和するので、その上限を０．０２００χとし
た。

Ｔｅは、冷間鍛造性に及ぼすＳ、Ｓｅの悪影響を無害化
する作用を有しており、少なくとも０．００２χ含有さ
せる必要がある。しかし、多く含有させると、かえって
冷間鍛造性を損なうので、その上限を０．４０Ｘとした
。

さらに、本発明は優れた冷間鍛造性を得ることを最大の
目的とするものであり、Ｓ＋Ｓｅ＋Ｔｅの合計の上限を
ｏ、ｏｓｏχとした。

Ｚｒは、ＭｎＳを球状化して、冷間鍛造性を改善する元
素であり、少なくとも０．０２％以上含有させる必要が
ある。しかし、Ｚｒを多く含有させると介在物量が増加
し、冷間鍛造性を損なうので上限を０．１５２とした。

Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ＋Ｎｂ、Ｖは、耐食性を改善する元素
である。

しかし、Ｍｏは４．０％、Ｃｕは０．５０％、Ｎｉは２
．５ｏ％、Ｎｂ、　Ｖはそれぞれ０．２０χ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Ｍｏは４．０％、Ｃｕは０．５０％、Ｎｉ
は２．５ｏ％、Ｎｂ、■は０．２０χとした。

（実施例）次に本発明の特徴を、比較鋼、従来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
。

（以下余白）第１表において１〜３０鋼は本発明鋼で、１〜８羽が第
１発明鋼であり、９〜１４ｍが第２発明鋼であり、１５
〜２５鋼が第３発明鋼であり、２６〜３０鋼が第４発明
鋼である。また３１〜３５鋼は比較鋼であり、３６鋼は
従来鋼である。

第２表は第１表の供試鋼について、９００°ＣＸ２１１
ｒ保持し、ついで冷却速度１００°Ｃ／Ｈｒという熱処
理を施した１〜３６鋼の引張強さ、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。

引張強さについては、ＪＩＳ　４号試験片を用いて測定
したものである。

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、冷間据込性試験方法（暫定基準）に基づいて、
試験片として直径１４１φ、高さ２１ｍｍ、ノツチ付を
用いて圧縮試験を行い、割れ発生率５０χ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Ｂｌ＋　）レーサーを用い
て、試験片として外径２４＋ｙｏ＋φ、内径１６ｍｍφ
、厚さ１６ｍｍ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、５χＮａＣ１，２５°Ｃ水溶
液にて塩水噴霧試験を行いその発錆率を測定し、発錆率
が５％以下のものを◎、５超〜２５χ　のものを○、２
５超〜５０χのものをΔ、５０χ超のものを×とした。

電気抵抗については、ホイートストンブリッジ法により
、試験片として１．２　ｍｍφＸ　５００ｍｍ線を用い
て測定したものである。

被削性については、１０　ｍｍ厚さの試験片を用いて回
転数７２５ｒ、ｐ、ｍ、　　ドリルＳＫＩ　５　ｍｍφ
、荷重４　ｋｇで穿孔試験を行い、孔明けに要する時間
を測定したものである。

（以下余白）第２表より明らかなように、比較鋼である３１鋼は、Ｃ
ｒ含有量が高いために磁束密度が１２，８００Ｇと低く
、引張強さ、限界加工率が劣り冷間鍛造性が劣るもので
あり、３２鋼は、Ｃｒ含有量が低いため、冷間鍛造性は
優れているが、耐食性が非常に劣るものであり、３３鋼
は、Ａｌ含有量が高いため限界加工率が６１χと低く、
引張強さ、磁束密度においても劣り、３４綱は、Ｓｉ含
有量が高いため限界加工率が５８χと低く、引張強さ、
磁束密度においても劣り、３５鋼は、Ｃ＋Ｎ含有量が高
いため限界加工率が５２Ｘと極めて低く、引張強さ、保
磁力、耐食性においても非常に劣るものである。

また、従来鋼である３６ｍは、電気抵抗、被削性につい
ては優れているが、限界加工率は４７％、引張強さ４５
ｋｇ　ｆ／ｍｍ２と冷間鍛造性が非常に劣り、磁気特性
も劣るものである。

これらに対して、本発明鋼である１〜３０　ｍは、Ｃ，
Ｎ、Ｓｉ等の固溶強化作用によって冷間鍛造性を劣化さ
せる元素の含を量を極力低下させるとともに、Ａ１含有
量を０．２２〜０．８３％、Ｃｒ含有量を１１〜１３χ
とすることによって、引張強さが３８ｋｇ　ｆ／ｍｍ”
以下、限界加工率が６５ｍ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１３．０００
Ｇ以上で、かつ、保磁力が１．００．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。

（発明の効果）上述のように、本発明鋼はＣ，Ｎの含有量を極力低減さ
せ、旧を利用することにより、優れた冷鍛性と、良好な
磁気特性、電気特性を兼ね備えた鋼であり、さらにＳ　
＋　Ｐ　ｂ　＋　Ｔ　ｅ　＋　Ｓ　ｅ　＋　Ｚ　ｒ　＋
　Ｃａ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適
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

【特許請求の範囲】

（１）重量比にしてＣ０．００８％以下、Ｓｉ０．２０
％未満、Ｍｎ０．３５％以下、Ｓ０．００５％以下、Ｃ
ｒ１１〜１３％、Ｎ０．００８％以下、Ｃ＋Ｎ０．０１
５％以下、Ａｌ０．２２〜０．８３％を含有し、残部Ｆ
ｅならびに不純物元素からなるこを特徴とする冷間鍛造
用軟磁性ステンレス鋼。
（２）重量比にしてＣ０．００８％以下、Ｓｉ０．２０
％未満、Ｍｎ０．３５％以下、Ｃｒ１１〜１３％、Ｎ０
．００８％以下、Ｃ＋Ｎ０．０１５％以下、Ａｌ０．２
２〜０．８３％を含有し、さらにＰｂ０．１０〜０．３
０％、Ｓ０．０４０％以下、Ｓｅ０．０４０％以下、Ｃ
ａ０．００２０〜０．０２００％のうち１種ないし２種
以上を含有し、かつ、Ｓ、Ｓｅを１種以上含有させる場
合にはＴｅ０．００２〜０．０４０％、Ｚｒ０．０２〜
０．１５％のうち１種を含有し、さらにＳ＋Ｓｅ＋Ｔｅ
を０．０５０％以下とし、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）重量比にしてＣ０．００８％以下、Ｓｉ０．２０
％未満、Ｍｎ０．３５％以下、Ｓ０．００５％以下、Ｃ
ｒ１１〜１３％、Ｎ０．００８％以下、Ｃ＋Ｎ０．０１
５％以下、Ａｌ０．２２〜０．８３％を含有し、さらに
Ｍｏ４．０％以下、Ｃｕ０．５０％以下、Ｎｉ２．５０
％以下、Ｎｂ０．２０％以下、Ｖ０．２０％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。
（４）重量比にしてＣ０．００８％以下、Ｓｉ０．２０
％未満、Ｍｎ０．３５％以下、Ｃｒ１１〜１３％、Ｎ０
．００８％以下、Ｃ＋Ｎ０．０１５％以下、Ａｌ０．２
２〜０．８３％を含有し、さらにＰｂ０．１０〜０．３
０％、Ｓ０．０４０％以下、Ｓｅ０．０４０％以下、Ｃ
ａ０．００２０〜０．０２００％のうち１種ないし２種
以上を含有し、かつ、Ｓ、Ｓｅを１種以上含有させる場
合にはＴｅ０．００２〜０．０４０％、Ｚｒ０．０２〜
０．１５％のうち１種を含有し、さらにＳ＋Ｓｅ＋Ｔｅ
を０．０５０％以下とし、さらにＭｏ４．０％以下、Ｃ
ｕ０．５０％以下、Ｎｉ２．５０％以下、Ｎｂ０．２０
％以下、Ｖ０．２０％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。