JPH0475307B2

JPH0475307B2 -

Info

Publication number: JPH0475307B2
Application number: JP61314507A
Authority: JP
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1992-11-30
Also published as: JPS63161146A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、メカトロニクス分野で用いられる磁
気目盛用鋼棒の改良に関するものである。（従来の技術及びその問題点）近年メカトロニクスの発展に伴い第６図イに示
す様な位置検出機構として磁気目盛が使用される
様になつた。この磁気目盛用材料として要求され
る特性は、工業的に容易に第６図イに示す如き強
磁性、非磁性の組合せが実現できることである。
なお、第６図イ中１は母材部、２は溶体化（非磁
性）部、３は位置検出センサーを示す。この具体的方法として、例えば、特開昭58−
7517号公報に示される様に金属材の表面に金属化
合物を化学メツキした後、レーザー等の粒子線に
より加熱して磁気的変質部を所定間隔で形成する
様にしたものが知られている。また、特開昭57−
16309号公報には、金属材料表面に高エネルギー
ビームを照射して局部的に熱処理し磁気的に変質
させて目盛を付ける方法が示されている。しかし、これらは目盛部と基体部の磁気特性の
差が小さくて高価な検出装置が必要となつたり、
あるいは検出の信頼性が低いといつた欠点があつ
た。そこで、この対策としてFe25重量％、Ni75重
量％合金等の非常に高価な磁性材料を適用する例
も示されているが、これは高価なだけであつて強
度や耐摩耗性はあまり望めず、用途上の制約が多
い上、磁気特性も完全とは言い難い。一方、ある種のオーステナイト系ステンレス鋼
は溶体化状態では非磁性でかつ冷間加工により加
工誘起変態が起こり、強磁性化することが知られ
ており、この特性を利用すれば比較的簡単に磁気
目盛が実現できる可能性がある。本発明の目的は、この現象に着想を得て磁気目
盛用材料としての性能を高めるために成分を改良
し、それによつて安価で強度が高く、かつ磁気目
盛性能に優れた磁気目盛用鋼棒を提供することに
ある。（問題点を解決するための手段）本発明は、Cr，Niを含み、あるいはさらにMo
を含む準安定オーステナイト鋼において、M_D＝
413−462×（Ｃ＋Ｎ）−9.2Si−8.1Mn−13.7Cr−
9.5Ni−18.5Moなる式で表されるM_D値が15℃以
上で、さらに2Ni＋100×（Ｃ＋Ｎ）−Cr≧2.0の条
件を満足する成分からなり、飽和磁束密度が
5KG以上、12KG以下になる様冷間伸線し、局部
を加熱溶体化することで当該箇所を飽和磁束密度
0.1KG以下の非磁性としたことを要旨とするもの
である。磁気目盛用鋼としては溶体化で完全な非磁性を
得る一方で、冷間加工で強磁性化をできるだけ発
達させなければ優れた特性は得られない。そこ
で、本発明者等はこれを実現するための材料成分
を詳細に研究した結果、この非磁性化と強磁性化
は矛盾するもので、これを実現するには微量元素
に至たるまで適切に制御しなければならないこと
を見出した。具体的に磁気目盛材料として必要な
特性を述べると、その骨子とするところは以下の
通りである。母材部は強磁性体で5KG以上の飽和磁束密
度を有すること。溶体化部は非磁性体であり、飽和磁束密度
0.1KG以下であること。本発明ではこれらの特性を得るために、前述し
たように各諸元の限定を行つた。以下に、その限
定理由について詳細に述べる。前述の如く、磁気目盛は強磁性部と非磁性部の
磁気特性の差を位置検出に利用するものである。
そこで前記の所要特性を得るためには、この強磁
性と非磁性を夫々ある一定レベルに保つ必要が生
れる。第１図に母材の飽和磁束密度と磁気センサ
ーの往復誤差の関係を示す。ここで磁気センサー
の往復（出力）誤差とは第６図ロに示す如くセン
サーまたは磁気目盛材を往復させたときの「出力
波形におけるピーク電圧」の変化量（ピーク出力
差、△Ｖ）を計測し、そのときのピーク電圧幅
（ピーク出力値、Ｖ）の1/2で除してパーセントで
表示したものである。すなわち、往復（出力）誤
差＝〔△Ｖ／（Ｖ／２）〕×100％と表されるもので
ある。そして、この数値は位置精度に極めて大き
な影響があるので、磁気目盛にとつて重要な特性
である。しかして、往復誤差は4.0％以下が実用許容範
囲であるが、これを維持するには第１図より飽和
磁束密度が5KG以上必要なことが判る。もちろ
ん前述の通り磁気目盛の特性は、母材の強磁性だ
けでなく、溶体化部の非磁性の程度にも影響され
両者の差が大きい程、特性は良くなる（誤差が小
さくなる）。第１図は、溶体化部の飽和磁束密度が50〜70G
で、ほぼ完全に非磁性化されている例である。こ
の様に、溶体化部の非磁性が完全な場合、母材部
の飽和磁束密度が変化するとセンサー出力は一定
であるが、往復誤差は増加につれて減少する。す
なわち、磁気センサーの往復誤差を実用許容範囲
の４％以下に押えるためには、母材部の飽和磁束
密度を5KG以上にする必要があり、本発明では
かかる値に限定した。一方、第２図に往復誤差に及ぼす溶体化部の飽
和磁束密度の影響を示す。同図から明らかな様
に、溶体化部の飽和磁束密度が増加して非磁性が
保れなくなると、センサー出力が低下し、その結
果、往復誤差が大きくなる。往復誤差を実用許容
範囲である4.0％以下にするには、溶体化部の飽
和磁束密度を100G（0.1KG）以下にすることが必
要であり、本発明ではかかる値に限定した。次に、本発明ではこの様な磁気特性を実現し得
る鋼種成分を限定した。本発明者等はCr−Ni系準安定オーステナイト
の加工に対する安定性の評価指標として使われる
M_D値を使つて、溶体化、伸線加工によつて得ら
れる磁気特性について整理した。その結果を第３
図及び第４図に示す。 M_D値は413−462×（Ｃ＋Ｎ）−9.2Si−8.1Mn−
13.7Cr−9.5Ni−18.5Moなる式で表されるが、第
３図に伸線後の飽和磁束密度がM_D値によつて変
化する様子を、また第４図に伸線加工によつて飽
和磁束密度が増加する様子を夫々示す。第３図よりM_D値が15℃以下の場合には加工度
を上げても必要な5KGを確保できないことが判
る（同様のことは第４図からも判る）。また、第
４図よりM_D値が12℃の場合には伸線加工による
飽和磁束密度の上昇が4.5KG程度で頭打ちになつ
ており、必要な5KGを確保できないことが判る。
この様な理由から本発明ではM_D値を15℃以上に
限定した。また、第４図に示す様に冷間伸線により飽和磁
束密度が増加して12KGを超えると加工割れが発
生する。これは加工誘起マルテンサイトの量が許
容限界を超えて発生し、割れの原因になつたため
でありこのような理由から本発明では飽和磁束密
度の上限を12KGに限定した。第５図に溶体化状態での飽和磁束密度がNi，
Cr，Ｃ，Ｎによつて変化する様子を示す。溶体
化状態での飽和磁束密度の増加は主にδフエライ
トの発生に起因する。Ni，Ｃ，Ｎは減少すると
δフエライトの発生を促進するし、一方Crは減
少するとδフエライトの発生は逆に減少する。こ
の溶体化状態でのδフエライト発生による飽和磁
束密度の変化を整理する指標として 2Ni＋100×（Ｃ＋Ｎ）−Cr を用いた。その結果が第５図である。同図から明
らかな様に、必要とする非磁性確保レベルである
100G（0.1KG）以下を確保するには、2Ni＋100×
（Ｃ＋Ｎ）−Crの値が2.0以上であることを要する。この様な理由から、本発明では2Ni＋100×（Ｃ
＋Ｎ）−Crの値を2.0以上に限定した。（実施例）本発明の効果を実施例により説明する。本実施
例では下記表に掲げるNo.１、５、８、11、14、
16、19及び21〜27の鋼を150Kg真空溶解炉で溶製
して32φの棒材に熱間鍛造した後、25φに外削し
試験に供した。

【表】

【表】実施例No.１〜４では、M_D値が12.3と本発明範
囲を下回つている。このため、溶体化状態の飽和
磁束密度は20G以下と十分に低い値を保つている
が、伸線後では、加工度を57％まで上げても
4420Gにしかならず、これ以上加工しても増加す
る傾向が認められない。したがつて、各加工度に
伸線後、レーザーで溶体化目盛処理後、第６図に
示す検出装置により精度を測定した結果、いずれ
も5KGに不足しているため、往復誤差は5.4％〜
14.5％と実用許容範囲の4.0％を超えている。実施例No.５〜15ではM_D値が18.0〜64.5といずれ
も本発明範囲の中にある。しかし、実施例No.５、
８においては冷間伸線による飽和磁束密度の上昇
が夫々3050Gと4500Gとしかなく、本発明範囲の
5000Gに達していない。このため往復誤差は夫々
12.1％、5.4％と実用許容範囲の4.0％を超えてい
る。一方、実施例No.13、15では冷間伸線後の飽和磁
束密度が夫々13500G、13100Gと本発明範囲の
12000Gを超えたため、加工割れが発生している。
これ以外の実施例No.６、７、９、10、11、12、14
ではM_D値、2Ni＋100×（Ｃ＋Ｎ）−Cr、及び伸線
後の飽和磁束密度のいずれもが本発明範囲にあり
往復誤差も実用許容範囲の4.0％以下に収まつて
いる。実施例No.16〜20では、2Ni＋100（Ｃ＋Ｎ）−Cr
の値が1.5〜1.7と本発明範囲を外れて下回つてお
り、このため溶体化時の飽和磁束密度が310〜
400Gと100Gを超えている。したがつて、往復誤
差は10.1％〜12.1％と実用許容範囲の4.0％を大き
く超えている。また、実施例No.18、20では伸線後
の飽和磁束密度が夫々12200Gと13000Gと、本発
明範囲の12000Gを超えたため加工割れが発生し
ている。実施例No.21〜25ではNi量を調整し2Ni＋100×
（Ｃ＋Ｎ）−Crの値を変化させた。すなわち、実
施例No.21〜23では2Ni＋100×（Ｃ＋Ｎ）−Crの値
が3.2〜3.6と本発明範囲内にあり、溶体化時の飽
和磁束密度が、40〜50Gと100G以下に収つてい
る。したがつて往復誤差も2.9％〜3.1％と実用許
容範囲４％に収つている。一方、実施例No.24〜25
では2Ni＋100×（Ｃ＋Ｎ）−Crの値は0.5〜1.9と本
発明範囲を下回つており溶体化時の飽和磁束密度
も130〜950Gと100Gを超えている。このため往
復誤差も5.2％〜17.1％と４％を超えてしまつて
いる。実施例No.26〜27ではMoを添加した例を示す。
いずれも2Ni＋100×（Ｃ＋Ｎ）−Ｇ及びM_D値共本
発明範囲を満たしており、往復誤差は3.0％〜3.2
％と許容範囲に収つている。以上の様に、本発明の請求範囲に従えば、所要
の優れた特性を有する磁気目盛用鋼棒を得ること
が出来る。（発明の効果）以上説明したように本発明は、Cr，Niを含み、
あるいはさらにMoを含む準安定オーステナイト
鋼において、M_D＝413−462×（Ｃ＋Ｎ）−9.2Si−
8.1Mn−13.7Cr−9.5Ni−18.5Moなる式で表され
るM_D値が15℃以上で、さらに2Ni＋100×（Ｃ＋
Ｎ）−Cr≧2.0の条件を満足する成分からなり、飽
和磁束密度が5KG以上、12KG以下になる様冷間
伸線し、局部を加熱溶体化することで、当該箇所
を飽和磁束密度0.1KG以下の非磁性とした為、安
価で強度が高く、しかも磁気目盛性能に優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は母材の磁気特性とセンサー往復誤差の
関係図、第２図は溶体化部の磁気特性とセンサー
往復誤差の関係図、第３図は伸線後の飽和磁束密
度とM_D30点の関係図、第４図は伸線加工による
飽和磁束密度の増加に及ぼすM_D30点の影響を示
す図面、第５図は成分による溶体化状態の飽和磁
束密度の変化図、第６図イは磁気目盛による位置
検出機構の一例を示す図面、ロはその往復誤差説
明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１ Cr，Niを含み、あるいはさらにMoを含む準
安定オーステナイト鋼において、M_D＝413−462
×（Ｃ＋Ｎ）−9.2Si−8.1Mn−13.7Cr−9.5Ni−
18.5Moなる式で表されるM_D値が15℃以上で、さ
らに2Ni＋100×（Ｃ＋Ｎ）−Cr≧2.0の条件を満足
する成分からなり、飽和磁束密度が5KG以上、
12KG以下になる様冷間伸線し、局部を加熱溶体
化することで、当該箇所を飽和磁束密度0.1KG以
下の非磁性としたことを特徴とする磁気目盛用鋼
棒。