(57)【要約】【課題】強度等の機械的特性と疲労特性とを高いレベルで両立したステンレス鋼を提供することを目的とする。【解決手段】板厚方向において表層から１０μｍの部分または表層から板厚の２０％の部分のうちの小さい範囲の第１の部分についてのマルテンサイト量の平均値を６５％未満とし、かつ、材料全体から前記第１の部分を除いた第２の部分のマルテンサイト量の平均値を７０％以上とし、しかも材料全体のマルテンサイト量の平均値を６０〜７５％とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
板厚方向において表層から１０μｍの部分または表層から板厚の２０％の部分のうちの小さい範囲である第１の部分に関するマルテンサイト量の平均値が６５％未満であり、かつ、材料全体から前記第１の部分を除いた第２の部分のマルテンサイト量の平均値が７０％以上であり、しかも材料全体のマルテンサイト量の平均値が６０〜７５％であることを特徴とする準安定オーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項２】
コネクタまたはスイッチなどの接点部品に使用することを特徴とする請求項１に記載の準安定オーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項３】
メタルドーム型スイッチに使用することを特徴とする請求項２に記載の準安定オーステナイト系ステンレス鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器部品に使用される準安定オーステナイト系ステンレス鋼に係り、とくに、強度等の機械的特性と疲労特性とを高いレベルで両立したステンレス鋼の開発技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やパソコン等の電子機器においては、高密度の実装化が進み、このため、これら電子機器に使用される電子部品については、軽薄・短小化が図られている。また、電子部品の使用環境では、金属部材に繰返し負荷される応力が増大するのみならず、その負荷回数も増大する傾向にある。これらの結果、電子部品の疲労特性向上が要請されており、具体的には、上記軽薄・短小化に対応し得る強度等の機械的特性および疲労特性を有する金属部材の開発が要請されている。
【０００３】
このような金属材料を高強度化し、しかも疲労特性を向上させる技術に関しては種々の技術が開示されており、例えば、材料の圧延加工度を増大するなどして、材料の引張強さを高める方法が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。ただし、材料の強度が一定値に達すると、強度の増大と疲労特性の向上とが、必ずしも一致しないため、実際には強度等の機械的特性と疲労特性とのバランスが良好な材料を開発する必要がある。
【０００４】
【非特許文献１】
舟久保▲照▼康、西島敏訳、「金属の疲れ」、丸善株式会社、１９７３年５月１０日、ｐ．２１６−２１９
【０００５】
このような機械的特性と疲労特性とを必要とする用途には、一般的に、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３０１等の加工硬化型の準安定オーステナイト系ステンレス鋼が用いられる。これらのステンレス鋼は、溶体化処理後にオーステナイト相を呈し、その後の冷間圧延で加工誘起マルテンサイト相を生成して、電子機器部品に使用するに相当な機械的特性および疲労特性を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した加工硬化型の準安定オーステナイト系ステンレス鋼が上記したような溶体化処理および冷間圧延等を経て処理された場合には、マルテンサイト相の生成量が多くなると、高強度化を図ることはできるものの、疲労特性の向上が鈍化する場合や逆に疲労特性が低下する場合がある。このため、これらのステンレス鋼においては、強度等の機械的特性と疲労特性とを高いレベルで両立することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、従来から機械的特性と疲労特性とを必要とする用途に使用されている加工硬化型の準安定オーステナイト系ステンレス鋼について、機械的特性と疲労特性とを高いレベルで両立することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、加工硬化型の準安定オーステナイト系ステンレス鋼に関し、上記機械的特性と疲労特性とを高いレベルで両立することができる条件について鋭意研究を重ねた結果、材料のマルテンサイト量に着目し、材料表層の厚さ方向のマルテンサイト量の分布の適正化、および材料全体の平均マルテンサイト量の適正化を図ることによって、高強度と高疲労特性とが同時に高いレベルで満たされるとの知見を得た。
【０００９】
すなわち、本発明の準安定オーステナイト系ステンレス鋼は、板厚方向において表層から１０μｍの部分または表層から板厚の２０％の部分のうちの小さい範囲の第１の部分についてのマルテンサイト量の平均値が６５％未満であり、かつ、材料全体から上記第１の部分を除いた第２の部分のマルテンサイト量の平均値が７０％以上であり、しかも材料全体のマルテンサイト量の平均値が６０〜７５％であることを特徴としている。
【００１０】
本発明では、まず、材料全体から上記第１の部分を除いた第２の部分のマルテンサイト量の平均値を７０％以上としている。このように、材料内部のマルテンサイト量を高くして高強度化を図り、これにより疲労特性の向上をも図ることができる。
【００１１】
また、本発明では、板厚方向において表層から１０μｍの部分または表層から板厚の２０％の部分のうちの小さい範囲の第１の部分についてのマルテンサイト量の平均値を６５％未満としている。このように、材料表層部のマルテンサイト量を低くすることにより、残留オーステナイト量が多くなる。これによって、疲労破壊の初期段階として発生する材料表層の亀裂の先端部に加工誘起マルテンサイト相が発生し易くなり、このマルテンサイト相が亀裂の進展を起こり難くさせ、これにより疲労特性を向上させることができる。
【００１２】
さらに、本発明では、材料全体のマルテンサイト量の平均値を６０〜７５％としている。このように、材料全体のマルテンサイト量の適正化を図ることで、材料全体としては十分な強度を実現するとともに、材料表層のマルテンサイト量を上記の値に調整可能とすることができる。
【００１３】
このような準安定オーステナイト系ステンレス鋼は、コネクタまたはスイッチなどの接点部品さらにメタルドーム型スイッチに使用することが望ましい。このように、本発明の準安定オーステナイト系ステンレス鋼を近年軽薄・短小化する電子機器部品に使用することにより、その優れた強度等の機械的特性および疲労特性を充分に発揮することができ、たとえ電子部品の使用環境時に、金属部材に繰返し負荷される応力が大きく、またその負荷回数が多い場合であっても、電子機器部品として使用に十分耐え得るステンレス鋼の特性を発揮することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
まず、材料の各部および全体についてのマルテンサイト量の限定理由について説明する。
準安定オーステナイト系ステンレス鋼では、材料に繰返し応力を負荷した場合に、疲労破壊の初期段階として発生する材料表層の亀裂についてその先端部分に応力が集中して加工誘起マルテンサイト相が発生し、硬化するため、亀裂の進展が起こりにくくなる。板厚方向表層からの厚さについて、１０μｍ、または板厚の２０％の部分のどちらか小さい方について、この部分のマルテンサイト量の平均値を６５％未満としたのは、この値が６５％以上になると、あらかじめ存在するマルテンサイト相により、亀裂が発生した部分に、新たにマルテンサイト相が発生し難く、材料表層の亀裂の進展を妨げることが困難になるからである。すなわち、上記マルテンサイト量の平均値を６５％以上とした場合には、疲労特性を向上させることができない。
【００１５】
次に、板厚方向表層からの厚さについて、１０μｍ、あるいは板厚の２０％の部分のどちらか小さい方について、この部分を除いた残部、および材料全体のマルテンサイト量については、十分な強度を確保すること、および材料表層のマルテンサイト量を上記の値に調整可能という観点から、それぞれ、７０％以上、および６０〜７５％とした。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例に用いた準安定オーステナイト系ステンレスはＳＵＳ３０１である。その成分組成を表１に示す。ＪＩＳの規定に基いた成分の範囲において溶解鋳造によって得られたＳＵＳ３０１のインゴットを鍛造後、板厚３ｍｍまで熱間圧延し、溶体化処理後、冷間圧延と再結晶焼鈍とをそれぞれ２回繰り返し、さらに、最終圧延にて板厚０．１ｍｍまで加工した。
【００１７】
【表１】
2004323882.tif 000002
【００１８】
なお、材料全体のマルテンサイト量の平均値は、最終圧延の加工度を変えることで調整した。また、材料表層および表層を除いた部分のマルテンサイト量の平均値は、最終圧延において材料にかけるテンション、ワークロール径によって調整した。例えば、テンションを高く設定すると、材料の板厚方向中心部に比して、材料表層の圧延変形量が少なくなるため、材料表層のマルテンサイト量を少なくすることができる。一方、テンションを低く設定すると、材料の板厚方向中心部に比して、材料表層の圧延変形量が多くなるため、材料表層のマルテンサイト量が増大する。このように、テンション等によってマルテンサイト量の調整が可能である。それらの条件を表２に示した。
【００１９】
【表２】
2004323882.tif 000003
【００２０】
以上のように材料全体および各部のマルテンサイト量を調整し、表３に示す平均マルテンサイト量を持つ実施例１〜３および比較例１〜３の各ステンレス鋼帯を得た。なお、加工後の材料について、引張り試験および疲労試験を実施した。
【００２１】
【表３】
2004323882.tif 000004
【００２２】
以下に、表３に示すマルテンサイト量および各種機械的特性（引張強さ、降伏応力および伸び）の評価について詳述する。
（１）マルテンサイト量
マルテンサイト量は、オーステナイト相が非磁性であるのに対してマルテンサイト相が常磁性であることを利用することで、材料の磁性の強さを磁気誘導によるフェライト含有量計（フェライトスコープ）で測定することにより、マルテンサイト相への変態量、具体的には体積率により求めた。また、板厚方向については、材料を圧延上りのまま、および材料表層１０μｍを化学研磨により除去した後にマルテンサイト量を測定することで、材料表層のマルテンサイト量を算出した。
【００２３】
（２）機械的特性（引張強さ、降伏応力および伸び）
ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に規定されている１３Ｂ号に準拠した板状試験片を打ち抜き、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠した引張り試験を実施した。実施例１〜３は、材料の強度ととともに、材料全体のマルテンサイト量が増加しており、最終圧延の加工度を変えて試料を作製した。また、実施例２と比較例１では、強度と材料全体のマルテンサイト量とがほぼ同じであるが、材料表層のマルテンサイト量が後者の方が多くなっており、これは、実施例２よりも比較例１の方のテンションを下げて試料を作製した。
【００２４】
（３）疲労特性
疲労特性は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２７３に準拠し、プーリを用いた極薄板寿命試験機を用い、最大負荷応力１１５０ＭＰａで破断までの繰返し耐久回数を測定した。
【００２５】
表３によれば、実施例１は、表層、表層以外、および全体のマルテンサイト量が、本発明の範囲内であり、このため機械的特性（引張強さ、降伏応力および伸び）および疲労特性は良好である。また、比較例２では、材料表層のマルテンサイト量が少なくなっているが疲労特性が劣化している。これは、比較例２の材料全体、または表層以外のマルテンサイト量が少なく、このため、引張強さが低くなっているためである。さらに、実施例３と比較例１とは、材料全体のマルテンサイト量、引張強さ、降伏応力および伸びの各値がほぼ同じであるが、比較例１の方が疲労特性が劣化している。これは、比較例１の材料表層のマルテンサイト量が多くなっているためである。なお、比較例３は、材料表層および全体のマルテンサイト量が高いため、疲労特性の劣化がみられる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、加工硬化型の準安定オーステナイト系ステンレス鋼に関し、材料のマルテンサイト量に着目し、材料表層の厚さ方向のマルテンサイト量の分布比率の適正化、および材料全体の平均マルテンサイト量の適正化を図ることによって、強度等の機械的特性と疲労特性とを高いレベルで両立することができる。よって、本発明は、各種電子機器部品材料として好適な準安定オーステナイト系ステンレス鋼を提供することができる点で有望である。