(57)【要約】【課題】限界割れ性の改善を図った冷間加工性に優れた電磁ステンレス鋼を提供する。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．８％以下、Ｃｒ：１０．００〜１５．００％、Ａｌ：０．４〜１．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、Ｎ：０．０１％以下、Ｏ：０．００４％以下、必要に応じて、Ｓｉ：１．００％以下、またはＳ：０．０５％以下の１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、該鋼中の酸化物系介在物の大きさ８０μｍ以下に規制することを特徴とする冷間加工性に優れた電磁ステンレス鋼。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０５％以下、
Ｍｎ：０．８％以下、
Ｃｒ：１０．００〜１５．００％、
Ａｌ：０．４〜１．２％、
Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｎ：０．０１％以下、
Ｏ：０．００４％以下、
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、該鋼中の酸化物系介在物の大きさ８０μｍ以下に規制することを特徴とする冷間加工性に優れた電磁ステンレス鋼。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ：０．０５％以下、
Ｓｉ：１．００％以下、
Ｍｎ：０．８％以下、
Ｃｒ：１０．００〜１５．００％、
Ａｌ：０．４〜１．２％、
Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｎ：０．０１％以下、
Ｏ：０．００４％以下、
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、該鋼中の酸化物系介在物の大きさ８０μｍ以下に規制することを特徴とする冷間加工性に優れた電磁ステンレス鋼。
【請求項３】
質量％で、
Ｃ：０．０５％以下、
Ｍｎ：０．８％以下、
Ｓ：０．０５％以下、
Ｃｒ：１０．００〜１５．００％、
Ａｌ：０．４〜１．２％、
Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｎ：０．０１％以下、
Ｏ：０．００４％以下、
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、該鋼中の酸化物系介在物の大きさ８０μｍ以下に規制することを特徴とする冷間加工性に優れた電磁ステンレス鋼。
【請求項４】
質量％で、
Ｃ：０．０５％以下、
Ｓｉ：１．００％以下、
Ｍｎ：０．８％以下、
Ｓ：０．０５％以下、
Ｃｒ：１０．００〜１５．００％、
Ａｌ：０．４〜１．２％、
Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、
Ｎ：０．０１％以下、
Ｏ：０．００４％以下、
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、該鋼中の酸化物系介在物の大きさ８０μｍ以下に規制することを特徴とする冷間加工性に優れた電磁ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁、自動車部品などに使用される冷間加工性に優れた電磁ステンレス鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁弁や磁気センサー等の磁心材料には、応答性を改善するための高い固有抵抗と、優れた磁気特性、そして低コスト化が欠かせない優れた冷間鍛造性が要求されていた。そしてこれらの磁心材料としては、例えば特開２０００−１６０３０２号公報や特開２００１−４０４５６号公報のように、鋼中の非金属介在物径を規制したもの、または、特公平７−１１０６１号公報のように、重量％で、Ｃ：０．０１５％以下、Ｓｉ：３．０％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：４〜１４％、Ａｌ：０．２〜７．０％、Ｎ：３００ｐｐｍ、およびＯ：１００ｐｐｍ以下を含み、かつ残部が実質的にＦｅよるなる冷間鍛造用電磁ステンレス鋼が知られている。
【０００３】
さらには、特許第２７１１４４６号公報に開示されているように、重量比にしてＣ＋Ｎ：０．０１５％以下、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｍｎ：０．２０％以下、Ｃｒ：７〜１３％、Ａｌ；２〜５％を含有し、残部Ｆｅならびに不純物元素からなる耐食軟磁性鋼や特許２９１７４５０号公報に開示されているように、重量％で、Ｃ：０．０１５％以下、Ｓｉ：４．０％以下、Ｍｎ：０．３０％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｃｒ：４〜３０％、Ａｌ：０．０１〜１０％、Ｎ：０．０５０％以下、Ｏ：０．０１０％以下、残部Ｆｅおよび不純物よりなる、熱処理により表面にＡｌ２　Ｏ３　が形成されている耐食性に優れたステンレス鋼が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、冷間加工性に及ぼす影響として、結晶粒度、酸素量および介在物の大きさについての知見はあったが、しかしながら、冷間鍛造性としての限界割れ性の向上および硬度低下による変形抵抗を小さくすることの必要から、Ｃ，Ｎ，Ｓｉの低減、硬さ制限などによる場合は製造コストアップに繋がる。また、限界割れについては、結晶粒の微細化、破壊の起点になる介在物の低減が必要であり、そのためにＴｉ，Ｎｂなどの添加による結晶粒の微細化などによる方法が採られているが、これらによる非金属介在物は大型であるためこの介在物が原因となり耐食性が不十分である。さらには、介在物の低減については、Ｏ量を低減、介在物の大きさを制限しているが、これも製造コストアップに繋がるという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、ＴｉとＡｌを複合添加することによって、耐食性を向上させ、かつ、結晶粒の微細化を図り、限界割れ性を改善し、しかも、Ａｌ添加により磁気特性の向上、酸化物の低減、結晶粒微細化およびＴｉ系窒化物生成の抑制と酸化物系介在物の大きさを８０μｍ以下にすることにより限界割れ性の改善を図った冷間加工性に優れた電磁ステンレス鋼を提供するものである。
【０００６】
その発明の要旨とするところは、
（１）質量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．８％以下、Ｃｒ：１０．００〜１５．００％、Ａｌ：０．４〜１．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、Ｎ：０．０１％以下、Ｏ：０．００４％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、該鋼中の酸化物系介在物の大きさ８０μｍ以下に規制することを特徴とする冷間加工性に優れた電磁ステンレス鋼。
【０００７】
（２）質量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．８％以下、Ｃｒ：１０．００〜１５．００％、Ａｌ：０．４〜１．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、Ｎ：０．０１％以下、Ｏ：０．００４％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、該鋼中の酸化物系介在物の大きさ８０μｍ以下に規制することを特徴とする冷間加工性に優れた電磁ステンレス鋼。
【０００８】
（３）質量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．８％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：１０．００〜１５．００％、Ａｌ：０．４〜１．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、Ｎ：０．０１％以下、Ｏ：０．００４％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、該鋼中の酸化物系介在物の大きさ８０μｍ以下に規制することを特徴とする冷間加工性に優れた電磁ステンレス鋼。
【０００９】
（４）質量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：０．８％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：１０．００〜１５．００％、Ａｌ：０．４〜１．２％、Ｔｉ：０．０１〜０．５０％、Ｎ：０．０１％以下、Ｏ：０．００４％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼であって、該鋼中の酸化物系介在物の大きさ８０μｍ以下に規制することを特徴とする冷間加工性に優れた電磁ステンレス鋼である。
【００１０】
以下、本発明について、詳細に説明する。
先ず、冷間鍛造性を改善するためには、結晶粒の微細化が重要である。Ｔｉ、Ｎｂなどの炭化物による微細化などが試みられているが、Ｎｂ系炭化物が形成されると耐食性が劣化する。本発明はＴｉの限定添加とＡｌの添加により微細な炭化物、窒化物を生成させ、耐食性を劣化させることなく、結晶粒を微細にできる。Ｔｉ添加は耐食性を向上させる。かつ冷間鍛造性に悪影響を及ぼす大きな炭化物、窒化物を形成するが、Ａｌを同時に添加することにより、大きな炭化物、窒化物の生成を抑制でき、Ｃの固定が可能となり、磁気特性および結晶粒微細化が可能となる。つまりＡｌとＴｉを複合添加することが重要でこれにより同じＴｉ系炭化物、窒化物であっても、そのサイズが小さくなることを見出し、これが本発明のポイントであり、それによって結晶粒が微細化され冷間鍛造性が向上することが本発明の効果である。
【００１１】
また、冷間鍛造性を改善するためには、非金属介在物（酸化物、炭化物、窒化物、硫化物など）を極力少なくすることが重要である。特に冷間鍛造性（限界割れ性）は、鋼中の非金属介在物の量ではなく、大きさに依存する。その中でも酸化物系介在物は最も悪影響を及ぼす。従って、その方法としては、Ａｌ、Ｓｉ等の脱酸を利用し、鋳造時の浮上分離、圧鍛比の増大で酸化物を分断して行う。さらに、大型の酸化物はＡｌ２　Ｏ３　やＳｉＯ２　やこれを含む複合酸化物であることが多いので、ＡｌやＳｉより酸素との親和力が強いＴｉを含有させることで大型酸化物を抑制する。従来では、冷間鍛造性を改善するには、Ｃ、Ｎ、Ｓｉなど硬度アップにつながる元素の極低化が提言されているが、本発明では、最も冷間鍛造性に悪影響を及ぼす介在物径に着目し、これを小径化することにより、Ｃ、Ｓｉ、Ｎなどの硬度アップ要因になる元素の制限を緩和することが可能であり、その結果、コストダウンを可能とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る化学成分組成の限定理由について述べる。
Ｃ：０．０５％以下
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Ｃが０．０５％を超えると硬度アップによる冷間鍛造性と耐食性を劣化させる。従って、その上限を０．０５％とした。
Ｓｉ：１．００％以下
Ｓｉは、脱酸元素として、磁気特性の改善のために添加する。ただし、Ａｌ添加により脱酸効果、磁気特性の改善が得られる場合は添加する必要がない。また、硬度アップに伴う強度アップがなされ、これにより部品の小型化に繋がる。しかし、１．００％を超える添加は、硬度アップによる冷間加工性を劣化させる。
【００１３】
Ｍｎ：０．８％以下
Ｍｎは、Ｃ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、ＭｎＳを生成し、ステンレス鋼の冷間鍛造性、磁気特性を損なうものであることから、その上限を０．８％とした。
Ｓ：０．０５％以下
Ｓは、切削性が必要な場合は添加するが、多いと硫化物が生成し、冷間加工性が劣化し、かつ耐食性も劣化する。従って、その上限を０．０５％とした。
【００１４】
Ｃｒ：１０．００〜１５．００％
Ｃｒは、耐食性に効果的な元素であり、また、固有抵抗の増加にも効果的であるが、しかし、１５．００％を超える添加は、磁気特性が著しく劣化すると共に、靱性を妨げる。一方、１０．００％未満では耐食性の面から効果的でないので、その範囲を１０．００〜１５．００％とした。
Ａｌ：０．４〜１．２％
Ａｌは、固有抵抗、結晶粒微細化による靱性の向上および酸素低減に極めて有効な元素である。しかし、０．４％未満では靱性および固有抵抗の面から効果的でなく、また、１．２％を超える添加は、その効果が飽和することから、その範囲を０．４〜１．２％とした。
【００１５】
Ｎ：０．０１％以下
Ｎは、多いと硬度アップとなり、窒化物生成による冷間加工性を劣化させる。従って、その上限を０．０１％とした。
Ｏ：０．００４％以下
Ｏは、多いと大きな酸化物系介在物を形成し、その量が増大する。そのために、ステンレス鋼の冷間鍛造性を著しく劣化させることから、その上限を０．００４％とした。
【００１６】
Ｔｉ：０．０１〜０．５０％
Ｔｉは、結晶粒微細化による靱性の向上とステンレス鋼の冷間鍛造性、耐食性の向上を図るとともに大型酸化物の抑制を図るものであるが、しかし、０．５０％を超えると大きな炭化物、窒化物が生成し磁気特性を劣化させ、冷間鍛造性も阻害されるようになることから、その上限を０．５０％とした。
酸化物系介在物の大きさ８０μｍ以下
酸化物系介在物は、径で８０μｍを超えると冷間鍛造時の割れの起点になるため、冷間鍛造性が著しく劣化することから、その上限を８０μｍ以下とした。
なお、前述したとおり、非金属介在物の小径化にはＡｌとＴｉの複合添加が必要であり、単独添加では大型のものが生成される。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１に、本発明鋼と比較鋼の化学成分を示す。これらの組成の材料は、真空誘導炉にて１００ｋｇ鋼塊を溶製し、それらを径２０ｍｍの棒鋼に鍛伸後、８５０℃、４時間の空冷による熱処理を行った。さらに、熱処理済の径２０ｍｍ丸棒より各試験片を作成し、各測定した。介在物評価については、Ｌ方向の被検面積１０００ｍｍ２　中の最大介在物系を測定した。また、結晶粒度については、Ｌ方向のＤ／４部位にて測定し、粒度番号５以上を○とした。また、冷間鍛造性については、加工率７８％の据え込み試験を行い、割れ×、割れない○とした。
【００１８】
また、磁気特性については、冷間加工後試験片加工し、８５０℃、４時間の空冷による熱処理を行った後、保持力、磁束密度を測定し、保持力が３．０Ｏｅ以下を○、磁束密度（Ｂ２５）：１０ｋＧ以上を○とした。さらに、耐食性については、冷間加工後８５０℃、４時間の空冷による熱処理を行った後、試験片加工後、塩水噴霧試験（１％ＮａＣｌ　３５℃　１６時間）の結果発錆有り無しで評価した。その結果を表２に示す。
【００１９】
【表１】
2004027307.tif 000002
【００２０】
【表２】
2004027307.tif 000003
【００２１】
表２に示すように、Ｎｏ．１〜１０は本発明例であり、Ｎｏ．１１〜１４は比較例である。Ｎｏ．１１は、Ｔｉの過剰添加により大きな介在物が生成し、耐食性が悪く、Ａｌの添加量少なく介在物、および磁気特性も劣る。Ｎｏ．１２は、Ｎｂ添加による耐食性劣化が顕著である。Ｎｏ．１３は、Ａｌの単独添加のため、結晶粒が粗大化し冷間鍛造性に劣る。Ｎｏ．１４は、Ｔｉの単独添加による結晶粒が粗大化し、酸化物が大きくなり冷間鍛造性に劣る。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による電磁ステンレス鋼は、特に冷間鍛造の際に割れ発生確率の低い冷間鍛造性を有し、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、有効な耐食性を有する冷間鍛造用材料としての電磁材料を供給できる極めて優れた効果を奏するものである。