JPH08269640A - リレー鉄芯用軟磁性ステンレス鋼 - Google Patents
リレー鉄芯用軟磁性ステンレス鋼Info
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- JPH08269640A JPH08269640A JP9312795A JP9312795A JPH08269640A JP H08269640 A JPH08269640 A JP H08269640A JP 9312795 A JP9312795 A JP 9312795A JP 9312795 A JP9312795 A JP 9312795A JP H08269640 A JPH08269640 A JP H08269640A
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Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐食性に優れ電磁軟鉄に匹敵する磁気特性を
もつリレー鉄芯用材料を得る。 【構成】 重量％で，Ｃ：０.０２％以下，Ｓｉ：０.３
〜２.０％，Ｍｎ：０.７％以下，Ｐ：０.０４％以下，
Ｓ：０.００５％以下，Ｎｉ：０.３％以下，Ｃｒ：９.
０〜１４.０％，Ｎ：０.０２％以下，Ｏ：０.０１０％
以下，Ａｌ：２.０％以下，場合によっては更にＴｉ：
５（Ｃ＋Ｎ）〜０.４％以下を含有し，且つ Ｆ値＝Ｃｒ＋Ｓｉ＋２.１（Ａｌ＋Ｔｉ）−３７.０（Ｃ
＋Ｎ）−２.０Ｎｉ−０.６Ｍｎ−１０.８ で定義されるＦ値が０以上４以下となるように各成分量
が調整され，残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる
リレー鉄芯用軟磁性ステンレス鋼。
もつリレー鉄芯用材料を得る。 【構成】 重量％で，Ｃ：０.０２％以下，Ｓｉ：０.３
〜２.０％，Ｍｎ：０.７％以下，Ｐ：０.０４％以下，
Ｓ：０.００５％以下，Ｎｉ：０.３％以下，Ｃｒ：９.
０〜１４.０％，Ｎ：０.０２％以下，Ｏ：０.０１０％
以下，Ａｌ：２.０％以下，場合によっては更にＴｉ：
５（Ｃ＋Ｎ）〜０.４％以下を含有し，且つ Ｆ値＝Ｃｒ＋Ｓｉ＋２.１（Ａｌ＋Ｔｉ）−３７.０（Ｃ
＋Ｎ）−２.０Ｎｉ−０.６Ｍｎ−１０.８ で定義されるＦ値が０以上４以下となるように各成分量
が調整され，残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる
リレー鉄芯用軟磁性ステンレス鋼。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はリレー鉄芯用軟磁性ステ
ンレス鋼に関する。
ンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より，リレー鉄芯は電磁軟鉄で作られ
るのが最も普通であった。しかし，電磁軟鉄は耐食性が
劣るので，鉄芯部品に加工後にメッキ処理を施して耐食
性を付与していた。このメッキ処理には，Ｎｉメッキや
ユニクロメッキなどが一般に用いられている。
るのが最も普通であった。しかし，電磁軟鉄は耐食性が
劣るので，鉄芯部品に加工後にメッキ処理を施して耐食
性を付与していた。このメッキ処理には，Ｎｉメッキや
ユニクロメッキなどが一般に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来よりリレー鉄芯用
として最も汎用されている電磁軟鉄は，耐食性付与のた
めにメッキ処理を施すと，そのメッキ処理費用が嵩むば
かりでなく，磁気特性の劣化が免れないという問題が付
随した。一般にメッキ製品ではメッキ厚がばらつくこと
は避けられないが，僅かのメッキ厚の変動でもリレー鉄
芯の場合には，その磁場印加時に必要な吸着力がばらつ
くという問題があった。
として最も汎用されている電磁軟鉄は，耐食性付与のた
めにメッキ処理を施すと，そのメッキ処理費用が嵩むば
かりでなく，磁気特性の劣化が免れないという問題が付
随した。一般にメッキ製品ではメッキ厚がばらつくこと
は避けられないが，僅かのメッキ厚の変動でもリレー鉄
芯の場合には，その磁場印加時に必要な吸着力がばらつ
くという問題があった。
【０００４】したがって，本発明の目的は，素材ままで
耐食性が良好でかつ従来の電磁軟鉄性に匹敵するリレー
特性を示す鉄芯材料を提供することにあり，これによっ
て耐食性に優れ且つ良好なリレー特性をもつリレー鉄芯
を提供するにある。
耐食性が良好でかつ従来の電磁軟鉄性に匹敵するリレー
特性を示す鉄芯材料を提供することにあり，これによっ
て耐食性に優れ且つ良好なリレー特性をもつリレー鉄芯
を提供するにある。
【０００５】
【問題点を解決する手段】本発明によれば，重量％で，
Ｃ：０.０２％以下，Ｓｉ：０.３〜２.０％，Ｍｎ：０.
７％以下，Ｐ：０.０４％以下，Ｓ：０.００５％以下，
Ｎｉ：０.３％以下，Ｃｒ：９.０〜１４.０％，Ｎ：０.
０２％以下，Ｏ：０.０１０％以下，Ａｌ：２.０％以下
を含有し，場合によっては，さらにＴｉ：５（Ｃ＋Ｎ）
〜０.４％を含有し，且つ下式で定義されるＦ値または
Ｆ'値（Ｔｉを含有する場合）が０以上４以下となるよ
うに各成分量が調整され，残部がＦｅおよび不可避的不
純物からなるリレー鉄芯用軟磁性ステンレス鋼を提供す
る。 Ｆ値＝Ｃｒ＋Ｓｉ＋２.１（Ｔｉ＋Ａｌ）−３７.０（Ｃ
＋Ｎ）−２.０Ｎｉ−０.６Ｍｎ−１０.８
Ｃ：０.０２％以下，Ｓｉ：０.３〜２.０％，Ｍｎ：０.
７％以下，Ｐ：０.０４％以下，Ｓ：０.００５％以下，
Ｎｉ：０.３％以下，Ｃｒ：９.０〜１４.０％，Ｎ：０.
０２％以下，Ｏ：０.０１０％以下，Ａｌ：２.０％以下
を含有し，場合によっては，さらにＴｉ：５（Ｃ＋Ｎ）
〜０.４％を含有し，且つ下式で定義されるＦ値または
Ｆ'値（Ｔｉを含有する場合）が０以上４以下となるよ
うに各成分量が調整され，残部がＦｅおよび不可避的不
純物からなるリレー鉄芯用軟磁性ステンレス鋼を提供す
る。 Ｆ値＝Ｃｒ＋Ｓｉ＋２.１（Ｔｉ＋Ａｌ）−３７.０（Ｃ
＋Ｎ）−２.０Ｎｉ−０.６Ｍｎ−１０.８
【０００６】したがってまた本発明によれば，前記の成
分組成を有する軟磁性ステンレス鋼からなるリレー鉄芯
を提供する。
分組成を有する軟磁性ステンレス鋼からなるリレー鉄芯
を提供する。
【０００７】
【作用】本発明者等は，前記の目的を達成すべく，フェ
ライト系ステンレス鋼をベースとしてリレー鉄芯に要求
される磁気特性に及ぼす合金元素並びに組織の影響を鋭
意研究を重ねたが，フェライト系ステンレス鋼のうちの
或る特定の成分系における狭い組成範囲において，リレ
ー鉄芯素材として十分使用できる特性を示すことを見出
した。
ライト系ステンレス鋼をベースとしてリレー鉄芯に要求
される磁気特性に及ぼす合金元素並びに組織の影響を鋭
意研究を重ねたが，フェライト系ステンレス鋼のうちの
或る特定の成分系における狭い組成範囲において，リレ
ー鉄芯素材として十分使用できる特性を示すことを見出
した。
【０００８】以下に，本発明材料の鋼中の各成分の作用
とその含有量範囲を規制した理由を概説する。
とその含有量範囲を規制した理由を概説する。
【０００９】Ｃは，鋼中に炭化物を形成するように作用
すると磁気特性や耐食性を劣化させるようになるので，
リレー鉄芯としては低い方が望ましく，このため０.０
２重量％以下とする。
すると磁気特性や耐食性を劣化させるようになるので，
リレー鉄芯としては低い方が望ましく，このため０.０
２重量％以下とする。
【００１０】Ｓｉはフェライト生成元素であり且つ磁気
特性を向上させるうえで有効に作用する。このために
は，０.３重量％以上含有する必要がある。しかし，２.
０重量％を越えると逆に磁束密度が低下するようにな
り，また鋼の加工性も劣化するので，Ｓｉの含有量は
０.３〜２.０重量％に限定した。
特性を向上させるうえで有効に作用する。このために
は，０.３重量％以上含有する必要がある。しかし，２.
０重量％を越えると逆に磁束密度が低下するようにな
り，また鋼の加工性も劣化するので，Ｓｉの含有量は
０.３〜２.０重量％に限定した。
【００１１】Ｍｎは製鋼時の脱酸に必要な元素である
が，磁気特性を劣化させる元素でもある。このためその
上限を０.７重量％とした。
が，磁気特性を劣化させる元素でもある。このためその
上限を０.７重量％とした。
【００１２】Ｐは鋼の磁気特性を劣化させる元素である
ので少ない方がよく，このため上限を０.０４重量％と
した。
ので少ない方がよく，このため上限を０.０４重量％と
した。
【００１３】Ｓは不純物元素であり，耐食性および磁気
特性を劣化させる硫化物の形成をできるだけ低く抑える
ために，その上限を０.００５重量％とする。
特性を劣化させる硫化物の形成をできるだけ低く抑える
ために，その上限を０.００５重量％とする。
【００１４】Ｎｉはオーステナイト生成元素であり，そ
の含有量が多くなると磁気特性を劣化させるようになる
ので０.３重量％以下とする。
の含有量が多くなると磁気特性を劣化させるようになる
ので０.３重量％以下とする。
【００１５】Ｃｒは，耐食性のよいリレー鉄芯を得るう
えで９.０重量％以上含有させる必要がある。しかし，
Ｃｒを多量に含有させると磁束密度が低下するので，そ
の上限を１４.０重量％とする。
えで９.０重量％以上含有させる必要がある。しかし，
Ｃｒを多量に含有させると磁束密度が低下するので，そ
の上限を１４.０重量％とする。
【００１６】Ｎは，ＡｌやＴｉの窒化物を形成して磁気
特性を劣化させるので，その上限を０.０２重量％とし
た。
特性を劣化させるので，その上限を０.０２重量％とし
た。
【００１７】Ｏは不純物として混入して酸化物を形成す
ると磁気特性を劣化させるので低く抑える必要がある。
このためその上限を０.０１０重量％とする。
ると磁気特性を劣化させるので低く抑える必要がある。
このためその上限を０.０１０重量％とする。
【００１８】Ａｌは鋼の溶製時の脱酸材として添加さ
れ，脱酸にともなって不純物を低減して磁気特性を向上
させる作用を果たす。しかしＡｌ自体は磁気特性を劣化
させる元素であるので，その上限を２.０重量％とす
る。
れ，脱酸にともなって不純物を低減して磁気特性を向上
させる作用を果たす。しかしＡｌ自体は磁気特性を劣化
させる元素であるので，その上限を２.０重量％とす
る。
【００１９】Ｔｉは，ＣおよびＮと炭・窒化物を形成
し，これによってフェライト単相組織を確保するのに有
効に作用し，このためには，Ｃ＋Ｎの５倍以上添加する
必要がある。しかし，Ｔｉ自体は磁気特性を劣化させる
ように作用するので，Ｔｉの範囲は５（Ｃ＋Ｎ）〜０.
４０重量％とする。
し，これによってフェライト単相組織を確保するのに有
効に作用し，このためには，Ｃ＋Ｎの５倍以上添加する
必要がある。しかし，Ｔｉ自体は磁気特性を劣化させる
ように作用するので，Ｔｉの範囲は５（Ｃ＋Ｎ）〜０.
４０重量％とする。
【００２０】以上の成分組成の規制に加え，前記の式で
定義されるＦ値が０〜４の範囲となるように，各成分量
を調整すると，リレー鉄芯に必要な磁気特性が安定して
確保できることがわかった。
定義されるＦ値が０〜４の範囲となるように，各成分量
を調整すると，リレー鉄芯に必要な磁気特性が安定して
確保できることがわかった。
【００２１】図１は，各成分量を変えて前記の式で定義
されるＦ値を変化させた多数の供試材（磁気焼鈍材）に
ついて，そのＦ値と最大磁束密度（Ｇ）との関係を調べ
た結果を示したものである。
されるＦ値を変化させた多数の供試材（磁気焼鈍材）に
ついて，そのＦ値と最大磁束密度（Ｇ）との関係を調べ
た結果を示したものである。
【００２２】図１に見られにように，Ｆ値が０を境にし
てこれより低くなると，最大磁束密度は急激に低下し，
リレー鉄芯用途には適さなくなる。他方，Ｆ値が０を越
えると徐々に最大磁束密度が低下するようになるが，Ｆ
値が４以下では，電磁軟鉄に匹敵する最大磁束密度例え
ばほぼ１２０００（Ｇ）を確保することができる。した
がって，リレー鉄芯用としてはＦ値が０以上４以下とな
るように各成分量を調節することが必要であり，この調
整によって，耐食性の良好なフエライト系ステンレス鋼
の成分系において，リレー鉄芯用材料となり得る範囲が
存在する。これは，フェライト系ステンレス鋼の組織が
関与しているものであり，Ｆ値がこの範囲において，良
好な磁気特性を有する組織となると考えてよい。
てこれより低くなると，最大磁束密度は急激に低下し，
リレー鉄芯用途には適さなくなる。他方，Ｆ値が０を越
えると徐々に最大磁束密度が低下するようになるが，Ｆ
値が４以下では，電磁軟鉄に匹敵する最大磁束密度例え
ばほぼ１２０００（Ｇ）を確保することができる。した
がって，リレー鉄芯用としてはＦ値が０以上４以下とな
るように各成分量を調節することが必要であり，この調
整によって，耐食性の良好なフエライト系ステンレス鋼
の成分系において，リレー鉄芯用材料となり得る範囲が
存在する。これは，フェライト系ステンレス鋼の組織が
関与しているものであり，Ｆ値がこの範囲において，良
好な磁気特性を有する組織となると考えてよい。
【００２３】このＦ値と磁気特性の関係については，以
下の実施例でも具体的に示す。
下の実施例でも具体的に示す。
【００２４】
【実施例】表１に示した化学成分値（重量％）の合金鋼
を溶解し，熱間圧延，冷間圧延および仕上げ焼鈍を施し
て１.２ｍｍ厚みの板を製造した。Ａｌは従来の電磁軟
鉄であり，Ｂ１〜１５は本発明鋼，Ｃ１〜４は比較鋼で
ある。
を溶解し，熱間圧延，冷間圧延および仕上げ焼鈍を施し
て１.２ｍｍ厚みの板を製造した。Ａｌは従来の電磁軟
鉄であり，Ｂ１〜１５は本発明鋼，Ｃ１〜４は比較鋼で
ある。
【００２５】各１.２ｍｍ厚の鋼板から外径４５ｍｍ，
内径３３ｍｍのリング状試験片を切り出し，８５０℃×
１時間の焼鈍を施した後，周波数６０Ｈｚでの交流磁気
測定を行い，磁場１０エルステッドにおける最大磁束密
度（Ｇ）を計測した。なお，Ａｌについては焼鈍後に膜
厚の異なるＮｉメッキを施したものについても供試し
た。測定結果を表２に示した。
内径３３ｍｍのリング状試験片を切り出し，８５０℃×
１時間の焼鈍を施した後，周波数６０Ｈｚでの交流磁気
測定を行い，磁場１０エルステッドにおける最大磁束密
度（Ｇ）を計測した。なお，Ａｌについては焼鈍後に膜
厚の異なるＮｉメッキを施したものについても供試し
た。測定結果を表２に示した。
【００２６】また，各鋼板をＬ字型のリレー鉄心にそれ
ぞれ１０個づつ加工し，８５０℃×１時間の焼鈍後，リ
レー鉄芯の吸着力の評価を行った。なおＡｌについては
部品の焼鈍後，膜厚の異なるＮｉメッキを施したものに
ついても供試した。リレー鉄芯の吸着力の評価は，図２
に図解したように該リレー鉄芯１をソレノイドコイル２
に取り付け，コイル２に電圧２４Ｖ，周波数６０Ｈｚの
電流を流して磁場を印加した状態で，Ａ部より矢視の方
向に押し付け荷重をかけ，鉄芯が離れるときの荷重を測
定した。そして，それぞれ平均値と標準偏差を求めた。
それらの結果も表２に示した。
ぞれ１０個づつ加工し，８５０℃×１時間の焼鈍後，リ
レー鉄芯の吸着力の評価を行った。なおＡｌについては
部品の焼鈍後，膜厚の異なるＮｉメッキを施したものに
ついても供試した。リレー鉄芯の吸着力の評価は，図２
に図解したように該リレー鉄芯１をソレノイドコイル２
に取り付け，コイル２に電圧２４Ｖ，周波数６０Ｈｚの
電流を流して磁場を印加した状態で，Ａ部より矢視の方
向に押し付け荷重をかけ，鉄芯が離れるときの荷重を測
定した。そして，それぞれ平均値と標準偏差を求めた。
それらの結果も表２に示した。
【００２７】さらに，各鋼板をＪＩＳＺ２３７１に準拠
した２４時間の塩水噴霧試験を供して耐食性を調べた。
耐食性の評価は，目視判定により，ほとんど発錆しない
もの（○印），点錆が軽く分布しているもの（△印），
面積率で１０％以上の錆が発生したもの（×印）の三段
階で評価した。その結果も表２に併記した。
した２４時間の塩水噴霧試験を供して耐食性を調べた。
耐食性の評価は，目視判定により，ほとんど発錆しない
もの（○印），点錆が軽く分布しているもの（△印），
面積率で１０％以上の錆が発生したもの（×印）の三段
階で評価した。その結果も表２に併記した。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】表２の結果に見られるように，Ａｌの電磁
軟鉄は，メッキをしない状態では磁気特性が最大磁束密
度Ｂ＝１４６００Ｇと優れ，リレー鉄芯の吸着力も２２
８.８ｇｆと高い値を示す。しかし，メッキをしない無
垢の状態では耐食性が劣る。一方，Ａ１のメッキ材につ
いてはメッキ膜厚が２.０μｍで耐食性が良好になる
が，メッキ膜厚が厚くなるにしたがって最大磁束密度が
低下し，リレー鉄芯の吸着力も低下し，メッキ膜厚６.
０μｍで吸着力が１７９.２ｇｆとリレー鉄芯に必要な
吸着力を示さない。しかも，メッキ材はすべて吸着力の
ばらつき（標準偏差σ）が大きく，安定したリレー特性
を示さない。
軟鉄は，メッキをしない状態では磁気特性が最大磁束密
度Ｂ＝１４６００Ｇと優れ，リレー鉄芯の吸着力も２２
８.８ｇｆと高い値を示す。しかし，メッキをしない無
垢の状態では耐食性が劣る。一方，Ａ１のメッキ材につ
いてはメッキ膜厚が２.０μｍで耐食性が良好になる
が，メッキ膜厚が厚くなるにしたがって最大磁束密度が
低下し，リレー鉄芯の吸着力も低下し，メッキ膜厚６.
０μｍで吸着力が１７９.２ｇｆとリレー鉄芯に必要な
吸着力を示さない。しかも，メッキ材はすべて吸着力の
ばらつき（標準偏差σ）が大きく，安定したリレー特性
を示さない。
【００３１】またＦ値が０未満の比較鋼Ｃ１とＣ３は最
大磁束密度が極端に低く，また吸着力も低いのでリレー
鉄芯用途には適さない。また，これらはＣｒ量が８.０
４重量％，８.１３重量％と低いので耐食性も劣る。
大磁束密度が極端に低く，また吸着力も低いのでリレー
鉄芯用途には適さない。また，これらはＣｒ量が８.０
４重量％，８.１３重量％と低いので耐食性も劣る。
【００３２】Ｆ値が４.３３と４.８４であるＣ２とＣ４
は，耐食性は良好であるが，Ｆ値が４を越えるので最大
磁束密度が劣り且つリレー鉄芯の吸着力も低い。
は，耐食性は良好であるが，Ｆ値が４を越えるので最大
磁束密度が劣り且つリレー鉄芯の吸着力も低い。
【００３３】これらに対して，各成分量が本発明範囲に
あり且つＦ値が０〜４の範囲にあるＢ１〜１５鋼は，い
ずれも優れた最大磁束密度を示し且つリレー鉄芯の吸着
力も２００ｇｆ以上と優れた値を示す。しかも，吸着力
のばらつき（標準偏差σ）が小さく，安定したリレー特
性を示す。加えて耐食性が良好である。したがって，リ
レー鉄芯用として優れた性質を有する。
あり且つＦ値が０〜４の範囲にあるＢ１〜１５鋼は，い
ずれも優れた最大磁束密度を示し且つリレー鉄芯の吸着
力も２００ｇｆ以上と優れた値を示す。しかも，吸着力
のばらつき（標準偏差σ）が小さく，安定したリレー特
性を示す。加えて耐食性が良好である。したがって，リ
レー鉄芯用として優れた性質を有する。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
耐食性とリレー特性を兼ね備えた有用なリレー鉄芯用材
料が提供される。また経済性の点でも実用性が高い。
耐食性とリレー特性を兼ね備えた有用なリレー鉄芯用材
料が提供される。また経済性の点でも実用性が高い。
【図１】Ｆ値と磁束密度Ｂ１０の関係を示した図であ
る。
る。
【図２】リレー鉄芯の吸着力の評価方法を説明するため
の略断面図である。
の略断面図である。
１ リレー鉄芯 ２ ソレノイドコイル
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で，Ｃ：０.０２％以下，Ｓｉ：
０.３〜２.０％，Ｍｎ：０.７％以下，Ｐ：０.０４％以
下，Ｓ：０.００５％以下，Ｎｉ：０.３％以下，Ｃｒ：
９.０〜１４.０％，Ｎ：０.０２％以下，Ｏ：０.０１０
％以下，Ａｌ：２.０％以下を含有し，且つ下式で定義
されるＦ値が０以上４以下となるように各成分量が調整
され， Ｆ値＝Ｃｒ＋Ｓｉ＋２.１Ａｌ−３７.０（Ｃ＋Ｎ）−
２.０Ｎｉ−０.６Ｍｎ−１０.８ 残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるリレー鉄芯用
軟磁性ステンレス鋼。 - 【請求項２】 重量％で，Ｃ：０.０２％以下，Ｓｉ：
０.３〜２.０％，Ｍｎ：０.７％以下，Ｐ：０.０４％以
下，Ｓ：０.００５％以下，Ｎｉ：０.３％以下，Ｃｒ：
９.０〜１４.０％，Ｎ：０.０２％以下，Ｏ：０.０１０
％以下，Ａｌ：２.０％以下，Ｔｉ：５（Ｃ＋Ｎ）〜０.
４％を含有し，且つ下式で定義されるＦ値が０以上４以
下となるように各成分量が調整され， Ｆ値＝Ｃｒ＋Ｓｉ＋２.１（Ｔｉ＋Ａｌ）−３７.０（Ｃ
＋Ｎ）−２.０Ｎｉ−０.６Ｍｎ−１０.８ 残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるリレー鉄芯用
軟磁性ステンレス鋼。
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