JPS6353254B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電磁弁等の鉄芯に使用される軟磁性棒
又は管用鋼に関し、さらに詳しくは、電磁弁作動
時の消費電力が少なく耐食性および被削性に優れ
た棒又は管状鉄芯材料に関する。 一般に鉄芯材料としては従来からFe―Si鋼あ
るいはFe―Si―Al鋼があり電磁弁の固定鉄芯や
プランジヤーその他に使用されている。これら固
定鉄芯やプランジヤーは丸棒又は管から削り出し
て作るにも拘らず従来鋼は大体板用として用いら
れるもので被削性が悪く、また切削仕上面に発銹
しやすい欠点がある。その解決策として快削性電
磁鋼や電磁ステンレス鋼などが種々考案されてい
るがFe―Si鋼あるいはFe―Si―Al鋼に比べ、電
磁特性が悪化したり特に消費電力が増大するなど
でこれら必要な特性のすべてを満足させるには至
つていない。 本発明は上記の如き問題点を解決したもので電
磁特性や消費電力を悪化させずに耐食性と、かつ
被削性をも向上させたものでその要旨とするとこ
ろは（Ｃ＋Ｎ）0.02％，Si＋Al1.4％，Si
３％，Al３％，Cr：５〜15％，Pb：0.05〜
0.25％，Ｐ0.040％，Ｓ0.030％残部Feよりな
る消費電力が低く被削性と耐食性にすぐれたこと
を特徴とする耐食快削性軟磁性棒管用鋼である。 ところで一般に鋼を磁性材料として用いる場合
の消費電力特性を表す物性値としては鉄損が一般
的であるが一般に認められているその測定方法は
薄板材料に関するもので、本発明で対象とする棒
材あるいは管材について、鉄損を測定する為の、
一般に認められた基準的な方法はない。そこで、
上記した通り本発明においては簡便且つ最も実用
的に価値のある実体による測定値でもつて比較を
行うものである。 一般に従来のFe―Si鋼，Fe―Si―Al鋼たとえ
ば第１表のNo.29鋼の消費電力はこれを第１図ａ，
ｂに示すような固定鉄芯およびプランジヤー鉄芯
に加工し、組み込んだ特定の電磁弁に作成し特定
の条件で作動させた場合、電磁弁１個当り約35W
のレベルであつた。一方耐食性を改善した従来の
電磁ステンレス鋼例えば第１表のNo.28鋼は同一条
件で39Wのレベルにあつた。これに対し本発明者
らはCrを５〜15％添加して耐食性を向上させた
にも拘らず、Si，Al等を適切に規制することで
従来鋼のFe―Si鋼，Fe―Si―Al鋼と同等以上の
30W〜34Wという良好な消費電力特性が得られる
ことを見出した。また、磁気特性に悪影響を及ぼ
さないPbを快削向上元素として複合添加し、か
つ、電磁特性，耐食性に悪影響を及ぼすＣおよび
Ｎを極めて低減させて、磁束密度を増加させ同時
に保磁力も減少させ電磁特性の向上をはかつた。
その結果これらの特性も従来鋼と比べて実用上差
支えない程度のレベルを確保することができた。 次に本発明において成分組成を限定する理由を
説明する。 〔Ｃ＋Ｎ〕 （Ｃ＋Ｎ）％と保磁力の関係を第２図に示す。
図からわかるようにＣ，Ｎの含有量の減少に伴
い、保磁力は減少し、特にＣ＋Ｎ＝0.04％では平
均３エルステツド程度のものがＣ＋Ｎ＝0.01％で
は平均で0.5エルステツドに向上する。また（Ｃ
＋Ｎ）％と磁束密度Ｂとの関係を第３図〜第５図
に示す。これらの図においてB₂，B₃，B₅はそれ
ぞれ２エルステツド，３エルステツド，および５
エルステツドにおける磁束密度である。なお添字
は第１表中の試料No.を示す。これらの図から明ら
かなように（Ｃ＋Ｎ）％の増加に伴い、磁束密度
は急激に低下する。第４図，第５図においては、
特に0.02％を越すと急激に低下している。従つて
（Ｃ＋Ｎ）の上限を0.02％とする。 〔SiおよびAl〕 SiおよびAlは固有抵抗の増加に効果的な元素
であり、一般に鉄芯材の固有抵抗の増加は、鉄損
の低減即ち電磁弁作動時の消費電力の低減に有効
である。 第６図はSiとAlの合計量と第１図に示した電
磁弁鉄芯に製作して実測した場合の電磁弁１個当
りの消費電力（Ｗ）の関係を示すものである。消
費電力は後述するとおり、同型電磁弁において鉄
芯を標準材（従来鋼）で製作した場合の消費電力
（Wo）に対する比（Ｗ／Wo）でもつて評価し
た。図にみるとおり（Si＋Al）％の増加に伴い
消費電力は減少し、（Si＋Al）％が1.4％以上で
Ｗ／Wo１となる。従つて（Si＋Al）％の下限
を1.4％とする。（Si＋Al）％が増加するほど消費
電力は減少するものの、Si，Al共３％以上の添
加は鋼の延性，靭性の低下をもたらし、かつ溶解
精錬もむづかしくなるので、それぞれ上限を３％
とする。 なお第７図にSiとAlのそれぞれの含有量の比
と消費電力の関係を示す。この図からわかるよう
に、含有量の比は（Si＋Al）1.4％の範囲であ
ればSi，Alの含有量の比は消費電力に影響を及
ぼさないことを示している。 〔Cr〕 Crは耐銹性にに効果的な元素であり、また第
８図に示すように固有抵抗の増加にも効果的であ
る。しかしながら第８図からわかるように15％以
上の多量の添加は固固有抵抗の増加がみられず、
かつ磁気特性が著しく劣化するので上限は15％と
する。一方下限については耐食性の面から効果的
な５％とする。 〔Pb〕 本発明鋼においてはSi，Al，Crなどの被削性
に悪影響を及ぼす元素を多量に含むので被削性が
極めて悪い。これを改善するための本発明鋼にお
いては被削性を向上させかつ磁気特性を劣化させ
ない元素としてPbを添加する。Pbの添加は0.05
％未満では効果がなく、0.25％を越えると効果が
飽和する。従つてPbの下限を0.05％とし上限を
0.25％とする。 〔Ｐ，Ｓ〕 その他不純物元素のうち特にＳとＰは電磁特性
を害わぬ範囲のＳ0.030％，Ｐ0.040％とす
る。 実施例 第１表に本発明鋼，比較鋼および従来鋼の化学
成分を示す。

【表】

【表】 これらの組成の材料は真空誘導溶解炉にて溶製
し、50Kg鋼塊に鋳込んだ後40mmの丸棒に鍛造・焼
鈍後加工し作製した。これを第１図に示す如き鉄
芯を用いた交流用電磁バルブに試作し作動時の消
費電力を測定した。消費電力の評価は従来鋼のSi
―Al鋼の標準的な鋼である第１表のNo.29鋼を標
準としてその消費電力を１とし、（発明鋼の消費
電力Ｗ）／（標準鋼の消費電力Wo）の指数でも
つて行つた。その結果を第１表に示すとともに、
その値と（Si―Al）量の関係を第５図に示した。
本発明鋼はいずれも１以下であつて優れているこ
とがわかる。なお、SiとAlの相互の量的関係と
この指数との関係を第７図に示した。第７図にお
いて 〇は従来鋼No.29より消費電力の低いもの（Ｗ／
Wo＜１） ●は従来鋼No.29より消費電力の高いもの（Ｗ／
Wo＞１） △は従来鋼No.29とほぼ同等のもの（Ｗ／Wo≒
１） である。この図に見るとおり、SiとAlは合計量
のみがこの指数に影響し、その量比には関係がな
いことを示している。 被削性試験はSKH9のドリル（直径８mm，先端
角120゜，ねじれ25゜）を使用し、推力71Kg、回転
数900rpmで10mm深さの穿孔に要する時間を測定
した。その結果、従来のFe―Si鋼およびFe―Si
―Al鋼の穿孔に要する時間のレベルが22〜37sec
であるに対して、Pb：0.05〜0.25％添加した本発
明鋼の穿孔に要する時間のレベルは５〜12secで
あり、良好な被削性を示した。 耐食性については簡単な耐候性試験（48時間純
水かん欠噴霧）を行い評価した。その結果を第１
表に併記する従来鋼のNo.37鋼を標準としてこれと
比較して◎は全く変色しなかつたもの、〇は変色
しコーナー部に点食状に発銹したもの、●は発銹
したものを示す。表からわかるようにCrを添加
した本発明鋼は当然のことながら耐食性を示し、
特にCr量の多いものは優れた耐食性を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明における消費電力の測定
に用いる芯材の説明図、第２図は本発明鋼におけ
る（Ｃ＋Ｎ）％と保持力の関係を示す図、第３
図、第４図、第５図、は本発明における（Ｃ＋
Ｎ）％と磁束密度との関係を示す図、第６図は本
発明における（Si＋Al）％と消費電力との関係
を示す図、第７図は本発明におけるSi％とAl％
の含有量の比と消費電力の関係を示す図、第８図
はCr量と固有抵抗値の関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｃ＋Ｎ0.02％，Si＋Al1.4％，Si３％，
   Al３％，Cr：５〜15％，Pb：0.05〜0.25％，
   Ｐ0.040％，Ｓ0.030％，残部実質的にFeより
   なる、消費電力が低く被削性と耐食性にすぐれた
   ことを特徴とする耐食快削軟磁性棒管用鋼。