JPS6345350A - 冷間鍛造用電磁ステンレス鋼 - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は、冷間鍛造用ステンレス鋼に係り、特にフェラ
イト系電磁ステンレス鋼の磁気特性、電気抵抗特性を改
善すると共に、冷間鍛造性を向上せしめたステンレス鋼
に関するものである。

（背景技術） 従来から、クロム−鉄系のステンレス鋼は、耐蝕性材料
としてよく知られており、またフェライトステンレスと
して、耐蝕性が要求される磁性材料の分野に、主に１３
Ｃｒ系や１８Ｃｒ系等として広く用いられている。具体
的には、この２　Ｌｌｌステンレス鋼からなる耐蝕性軟
磁性材料は、電磁バルブ、リレー、その他腐食環境向は
電磁材料として、また電気部品に組み込まれるシールド
材、具体的には、カセットテープのシールド板、電源ト
ランスのシールド材等に多量に用いられているのである
。

ところで、従来より、二の種のステンレス鋼の特性を改
善するために、その合金成分・組成の調整を行なう各種
の技術が提案されており、例えば、その磁性改善を目的
として適量のケイ素、アルミニウムを含有せしめたり、
また快削性を付与するために少量の鉛、カルシウム、テ
ルル、セレン等を含有せしめたり、更にはフェライト相
の安定化を図って、磁性改善を行なうために、チタン、
ジルコニウム、ニオブ、タンタル等を加える技術等が明
らかにされている。

しかしながら、このようなステンレス鋼について、その
有効な耐蝕性を保持しつつ、その冷間鍛造性を向上せし
める技術については、本発明者らの知る限りにおいて、
未だ何等の提案も為されていない。特に、目的とする製
品を製造するために採用される成形加工の一つである冷
間鍛造性を向上せしめることは、ステンレス鋼材料より
目的とする製品を有利に製造する上において、望ましい
ことである。また、このような冷間鍛造性の向上と共に
、磁気特性や電気抵抗特性をも改善することは、特に電
磁ステンレス鋼の用途において望ましいことであるが、
上述のように、そのような要求に応える技術は未だ見い
出されていないのが実情である。

（発明の構成） ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その特徴とするところは、重量で、
０．０１５％以下の炭素、３．０％以下のケイ素、０．
５％以下のマンガン、０．０３０　％以下の燐、０．０
３０％以下の硫黄、４〜１４％のクロム、０．２〜７．
０％のアルミニウム（但し、アルミニウム／ケイ素≧１
．０）、３００ｐｐｍ以下の窒素、及び１１００ｐｐ以
下の酸素を含み、且つ残部が実質的に鉄よりなるように
、ステンレスＥｌ成を調整したことにあり、これによっ
て有効な耐蝕性を保持せしめ、また磁気特性や電気抵抗
特性を改善しつつ、その冷間鍛造性を効果的に向上せし
め得たのである。

なお、かかる本発明に従う冷間鍛造用ステンレス鋼にあ
っては、更に、重量で、それぞれ１．０％以下の、ニオ
ブ、チタン、ジルコニウム及びバナジウムのうちの少な
くとも１種以上が含有せしめられることが望ましく、そ
れら元素の含有によって、冷間鍛造性が著しく向上せし
められることとなる。

また、本発明に従う上記の冷間鍛造用ステンレス鋼にあ
っては、上記の追加含有成分（選択成分）と共に、或い
は単独において、重量で、２．０％以下の銅、３．０％
以下のニッケル、及び５．０％以下のモリブデンのうち
の少なくとも１種以上が更に含有せしめられることが望
ましく、これら選択元素の含有によって、ステンレス鋼
材料の耐蝕性が有利に向上せしめられるのである。

さらに、本発明に従う冷間鍛造用ステンレス鋼は、上記
２種の追加含有成分と組み合わせて、或いは単独におい
て、重量で、０．０３〜０．３％の鈴、０、００２〜０
．０２％のビスマス、０．００２〜０．０２％のカルシ
ウム、０．０１〜０．２％のテルル及び０．０３〜０．
３％のセレンのうちの少なくとも１種以上を更に含むこ
とが望ましく、これら選択元素の含有によって、ステン
レス鋼材料の被削性が有利に向上せしめられることとな
る。

（構成の具体的説明） ところで、かかる本発明に従う冷間鍛造用ステンレス鋼
における成分限定理由は、以下の通りである。

先ず、本発明に従う冷間鍛造用ステンレス鋼の主要合金
成分たるクロム（Ｃｒ）は、耐蝕性の付与に効果的な元
素であり、また電気抵抗の増加にも効果的な元素である
。しかしながら、１４％（重量基準、以下同じ）を越え
る多量のＣｒ添加は、電気抵抗の増加が殆ど認められず
、経済性が悪化する。一方、クロムの添加量の下限は、
耐蝕性の面から４％とすることが効果的であり、クロム
量があまりにも少なくなると、有効な耐蝕性を発揮させ
ることが困難となるのである。従って、クロムの添加量
としては、４〜１４％の範囲内において選択されること
となるのである。そして、このように、低クロム量にす
ることによって、磁気特性、特に飽和磁束密度（Ｂ３゜
）が効果的に向上せしめられることとなる。

また、主要合金成分たるアルミニウム（、ｌ）は、電気
抵抗の増加に効果的な元素であり、しかも磁気特性を向
上せしめ得る〔保磁力（Ｈｏ）を減少せしめ得る〕とこ
ろから、０．２％以上の割合において含有せしめられる
こととなる。しかしながら、７％を越える多量のアルミ
ニウムの添加は冷間鍛造性の悪化を招くために、その上
限を７％とすることが望ましいのである。このような高
アルミニウム含有量とすることにより、ステンレス鋼の
電気抵抗特性が効果的に改善されるのである。

さらに、ケイ素（Ｓｉ）は、上記クロムやアルミニウム
と同様に、電気抵抗の増加に効果的な元素であり、ステ
ンレス鋼中のＳｉ％の増加に伴い、その電気抵抗を増加
せしめる特徴を発揮する。また一方、このケイ素は、磁
気特性の改善、換言すれば保磁力（Ｈｃ）の減少にも効
果的な元素である。しかしながら、３％を越える多量の
ケイ素の添加は冷間鍛造性の悪化を招くところから、そ
の上限は３．０％とする必要がある。

なお、上記のアルミニウム量及びケイ素量に関して、そ
の含有量の比（ＡＪ／Ｓｉ）が１．０以上とすることに
より、換言すれば次式：　Ａ　！！　／　Ｓ　ｉ≧１．
０とすることにより、良好な冷間鍛造性を確保すること
が出来る。

また、炭素（Ｃ）は、ステンレス鋼の製造に際して必然
的に導入されるものであるが、この炭素は磁気特性を劣
化させ、また靭性を劣化させ、冷間鍛造性の悪化を招く
ところから、０．０１５％を上限として、その含有量が
調整されなければならない。

さらに、燐（Ｐ）、窒素（Ｎ）及び硫黄（Ｓ）は冷間鍛
造性の悪化を招き、また窒素及び硫黄は何れも磁気特性
に悪影響を及ぼす元素でもあるところから、それらは、
それぞれ０．０３％（３００ｐｐｍ）を上限として、そ
の含有量が調整されることとなる。

そして、このように、ステンレス鋼中の炭素、窒素、硫
黄の含有量を低下せしめることにより、目的とするステ
ンレス鋼の保磁力を下げ、その磁気特性を向上させるこ
とに、効果的に寄与せしめ得るのである。

また、マンガン（Ｍｎ）は、上記炭素などと同様に、ス
テンレス鋼の製造工程において必然的に導入される元素
であるが、その多量の存在は、ステンレス鋼の冷間鍛造
性を１員なうものであるところから、その上限は０．５
％とされなければならない。

さらに、酸素（０）は、酸化物系介在物を形成して、ス
テンレス鋼の冷間鍛造性を著しく劣化させるところから
、その上限を０．０１％（１００ｐｐｍ）として、それ
以下、好ましくは０．００５％（５０ｐｐｍ）以下とな
るように調整することが望ましい。特に、このように低
酸素含有量とすることにより、保磁力（Ｈｃ）を下げ、
その磁気特性を向上させると同時に、冷間鍛造性を良好
と為し得るのである。

そしてまた、上記の如き元素と共に、更に、選択元素と
して含有せしめられるニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）
、ジルコニウム（Ｚｒ）及びバナジウム（Ｖ）は、靭性
を向上させる元素であり、またステンレス鋼の冷間鍛造
性を著しく向上させる。しかしながら、それら元素の多
量の添加はＣｆｉ気特性を劣化せしめ、また冷間鍛造性
も阻害されるようになるところから、それぞれ１．０％
を上限として、それ以下の割合において、単独にて或い
は適宜組み合わせて、含有せしめられることとなる。

また、他の選択元素である銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ
）及びモリブデン（Ｍｏ）は、それぞれステンレス鋼の
耐蝕性を効果的に向上せしめ得ろものであるところから
、Ｃｕにあって１よ２．０％以下の割合において、Ｎ１
にあっては３．０　％以下の割合において、更にＭｏに
あっては５．０％以下の割合において、含有せしめられ
ることとなる。

更にまた、本発明における更なる選択元素である鉛（Ｐ
ｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カルシウム（Ｃａ）　、テル
ル（Ｔｅ）、セレン（Ｓｅ）は、それぞれ被削性向上元
素であり、目的とするステンレス鋼に快削性を付与する
ために添加されるものである。そして、これら元素は冷
間鍛造性や磁気特性を損なわない範囲内において添加さ
れるものであり、具体的には、Ｐｂにあっては０．０３
〜０．３％、ＢｉにあってはＯ，ＯＯ２〜０．０２％、
Ｃａにあっては０．００２〜０．０２％、Ｔｅにあって
は０．０１〜０．２％、Ｓｅにあっては０．０３〜０．
３％の範囲において、それぞれ単独にて或いは適宜に組
み合わせて、添加されることとなる。

なお、本発明に従う冷間鍛造用ステンレス鋼において、
上記の添加元素以外の残余の成分は、実質的に鉄（Ｆｅ
）から構成されるものであり、またそこには、不可避的
不純物も含まれること、言うまでもないところである。

（実施例） 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、このよ
うな実施例の記載によって何等の制限をも受けるもので
ないことは、言うまでもないところである。本発明は、
以下の実施例の他にも、また上記の具体的記述以外にも
、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知
識に基づいて種々なる変更、修正、改良などを加え得る
ものであることが、理解されるべきである。

先ず、下記第１表に示される各種の合金成分・組成（残
部はＦｅ及び不可避的不純物からなる）のクロム−鉄系
合金を溶製し、次いで、それぞれの合金溶湯から所定の
インゴットを鋳造し、その後、常法に従って熱間加工し
て、目的とする各種の供試材を作製した。

かくして得られた各種の供試材について、それぞれ、そ
の電気抵抗（ρ）、保磁力（Ｈｃ）、切削性、耐蝕性、
冷間鍛造性、及び磁気特性（磁束密度二Ｂ、。）を評価
した。なお、切削性、耐蝕性及び冷間鍛造性は、それぞ
れ下記第２表に示されるテスト方法に従い、そして第２
表の評価記号に基づいて評価した。

得られた結果を下記第３表に示す。

第　　２　　表 第　　　３　　　表 かかる第３表の結果から明らかなように、本発　　　　
１明に従う供試材隘１〜１０のものにあっては、何れも
低い保磁力（Ｈｃ）を有すると共に、磁束密　　　　度
（Ｂ、。）が高く、しかも冷間鍛造性に著しく優れたス
テンレス鋼であることが理解される。また、それら供試
材の耐蝕性は充分なものであり、切削性や電気抵抗特性
においても優れていることが認められるのである。

これに対して、比較例である供試材Ｎ１１ｌｌ〜１６の
ものにあっては、保磁力（Ｈ，）が比較的高く、また磁
束密度（Ｂ３゜）が低く、冷間鍛造性も充分でないこと
が窺知され、ステンレス鋼として、特に電磁ステンレス
鋼として充分でないことが理解されるのである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明に従うステンレ
ス鋼は、特に優れた冷間鍛造性を有するものであり、し
かも磁気特性や電気抵抗特性の改善されたものであり、
また有効な耐蝕性を有するものであって、冷間鍛造用材
料として、特に腐食壌境向けの電磁材料として有利に用
いられるものであって、そこに本発明の大きな工業的意
義が存するものである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量で、０．０１５％以下の炭素、３．０％以下
   のケイ素、０．５％以下のマンガン、０．０３０％以下
   の燐、０．０３０％以下の硫黄、４〜１４％のクロム、
   ０．２〜７．０％のアルミニウム（但し、アルミニウム
   ／ケイ素≧１．０）、３００ｐｐｍ以下の窒素、及び１
   ００ｐｐｍ以下の酸素を含み、且つ残部が実質的に鉄よ
   りなる冷間鍛造用ステンレス鋼。
2. （２）重量で、それぞれ１．０％以下の、ニオブ、チタ
   ン、ジルコニウム、及びバナジウムのうちの少なくとも
   １種以上を更に含むことからなる特許請求の範囲第１項
   記載の冷間鍛造用ステンレス鋼。
3. （３）重量で、２．０％以下の銅、３．０％以下のニッ
   ケル、及び５．０％以下のモリブデンのうちの少なくと
   も１種以上を更に含むことからなる特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の冷間鍛造用ステンレス鋼。
4. （４）重量で、０．０３〜０．３％の鉛、０．００２〜
   ０．０２％のビスマス、０．００２〜０．０２％のカル
   シウム、０．０１〜０．２％のテルル及び０．０３〜０
   ．３％のセレンのうちの少なくとも１種以上を更に含む
   ことからなる特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れか
   に記載の冷間鍛造用ステンレス鋼。