(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で（以下同じ）、Ｃ：０．００５〜０．２００％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：２．０〜９．０％、Ｔｉ及びＺｒのうちの１種又は２種：Ｔｉ％＋０．５２×Ｚｒ％として０．０３〜１．２０％、Ｓ：０．０１〜０．５０％及びＳｅ：０．０１〜０．４０％のうちの１種又は２種、Ｎ：０．０５０％以下並びにＯ：０．０３０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、鋼中にＣ並びにＳ及びＳｅのうちの１種又は２種を含有するＴｉ、Ｚｒ又はＴｉ及びＺｒ系化合物が存在することを特徴とする耐食鋼。
【請求項２】
Ｃ：０．００５〜０．２００％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：２．０〜９．０％、Ｔｉ及びＺｒのうちの１種又は２種：Ｔｉ％＋０．５２×Ｚｒ％として０．０３〜１．２０％、Ｓ：０．０１〜０．５０％及びＳｅ：０．０１〜０．４０％のうちの１種又は２種、Ｎ：０．０５０％以下並びにＯ：０．０３０％以下を含有し、更にＭｏ：０．１〜４．０％及びＷ：０．１〜３．０％のうちの１種又は２種を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、鋼中にＣ並びにＳ及びＳｅのうちの１種又は２種を含有するＴｉ、Ｚｒ又はＴｉ及びＺｒ系化合物が存在することを特徴とする耐食鋼。
【請求項３】
Ｃ：０．００５〜０．２００％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：２．０〜９．０％、Ｔｉ及びＺｒのうちの１種又は２種：Ｔｉ％＋０．５２×Ｚｒ％として０．０３〜１．２０％、Ｓ：０．０１〜０．５０％及びＳｅ：０．０１〜０．４０％のうちの１種又は２種、Ｎ：０．０５０％以下並びにＯ：０．０３０％以下を含有し、更にＰｂ：０．０１〜０．３０％、Ｔｅ：０．００５〜０．１００％及びＢｉ：０．０１〜０．２０％のうちの１種又は２種以上を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、鋼中にＣ並びにＳ及びＳｅのうちの１種又は２種を含有するＴｉ、Ｚｒ又はＴｉ及びＺｒ系化合物が存在することを特徴とする耐食鋼。
【請求項４】
上記残部Ｆｅの同量に代えてＣａ、Ｍｇ、Ｂ及びＲＥＭのうちの１種又は２種以上を０．００１８〜０．０１００％含有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の耐食鋼。
【請求項５】
上記残部Ｆｅの同量に代えてＮｂ、Ｔａ及びＨｆのうちの１種又は２種以上を０．０１〜０．５０％含有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の耐食鋼。
【請求項６】
上記耐食鋼の用途がプリンターシャフトであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の耐食鋼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐食鋼、詳細には被削性等に優れたプリンターシャフト等に適した耐食鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＡ機器等の室内で使用されている機器の部品の素材としては、冷間加工性及び被削性が優れていると共に、室内環境において使用に耐え得る程度の耐食・耐候性を有していること等が要求されている。このＯＡ機器のうち、最近パソコンが広く普及し、これに伴ってプリンターの需要も増加している。このプリンターには印刷用紙の送紙用シャフト、印字用シャフト等の複数本のシャフトが内蔵されており、プリンターのコストの低減には、シャフトのコストの低減が必要になっている。
【０００３】
従来、レーザープリンターのシャフト用等にはＳＵＳ４２０Ｊ２（Ｃ：０．２６〜０．４０％、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：１．００％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１２．００〜１４．００％、残部が実質的にＦｅ）、ＳＵＳ４１０（Ｃ：０．１５％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：１．００％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１１．５０〜１３．５０％、残部が実質的にＦｅ）等のステンレス鋼が使用されていた。
【０００４】
また、カラープリンター等のインクジェットプリンターには、ＳＵＭ２４Ｌ（Ｃ：０、１５％以下、Ｍｎ：０．８５〜１．１５％、Ｐ：０．０４〜０．０９％、Ｓ：０．２６〜０．３５％、Ｐｂ：０．１０〜０．３５％、残部が実質的にＦｅ）、ＳＵＭ２２（Ｃ：０．１３％以下、Ｓｉ：規定なし、Ｍｎ：０．７０〜１．００％、Ｐ：０．０７〜０．１２％、Ｓ：０．２４〜０．３５％、残部が実質的にＦｅ）等の快削鋼を使用し、切削加工後にＮｉめっきをしたもの等が使用されていた。
【０００５】
しかし、これらのＯＡ機器は、室内環境において使用に耐え得る程度の耐食・耐候性鋼を備えていればよいので、ＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ４１０等ステンレス鋼は、高価であり、またコストパフォーマンスの面からも適切でなかった。
また、ＳＵＭ２４Ｌ等の快削鋼にめっきを施す場合には、めっきの膜厚や欠陥の有無等によって品質にばらつきを伴いやすいことから、製品の信頼性が低下したものになることがあった。また、環境汚染に留意する必要があることから、めっき時に発生する廃液の処分を考慮しなければならず、処理費用が高騰したこともあり、コストが安価であるとはいえなくなってきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、被削性及び真直性が優れていると共に、通常の室内環境での使用に対して十分な耐食・耐候性を有し、めっき等の被覆を施す必要がない安価な鋼を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明者らは、被削性及び真直性が優れていると共に、通常の室内環境での使用に対して十分な耐食・耐候性を有する安価な鋼を得るために鋭意研究していたところ、Ｃ：０．００５〜０．２００％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：２．０〜９．０％等を含有する鋼にＳ、Ｓｅ、Ｔｉ及びＺｒを添加し、その量を特定の範囲にすれば、（Ｔｉ，Ｚｒ）4 （Ｓ，Ｓｅ）2 Ｃ2 等のＣ並びにＳ及びＳｅのうちの１種又は２種を含有するＴｉ系化合物、Ｚｒ系化合物又はＴｉ及びＺｒ系化合物が生成すること、これらの化合物を鋼中に微細に分散させることによって、被削性が優れると共に、耐食性、冷間加工性及び熱間加工性も良好なものになること等の知見を得た。
本発明にこれらの知見に基づいて発明をされたものである。
【０００８】
すなわち、本発明のプリンターシャフト等に適した耐食鋼においては、Ｃ：０．００５〜０．２００％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：２．０〜９．０％、Ｔｉ及びＺｒのうちの１種又は２種：Ｔｉ％＋０．５２×Ｚｒ％として０．０３〜１．２０％、Ｓ：０．０１〜０．５０％及びＳｅ：０．０１〜０．４０％のうちの１種又は２種、Ｎ：０．０５０％以下並びにＯ：０．０３０％以下を含有し、必要に応じてＰｂ：０．０１〜０．３０％、Ｔｅ：０．００５〜０．１００％及びＢｉ：０．０１〜０．２０％のうちの１種又は２種以上を含有し、更に必要に応じてＣａ、Ｍｇ、Ｂ及びＲＥＭのうちの１種又は２種以上を０．００１８〜０．０１００％含有し、また必要に応じてＮｂ、Ｔａ及びＨｆのうちの１種又は２種以上を０．０１〜０．５０％含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、鋼中にＣ並びにＳ及びＳｅのうちの１種又は２種を含有するＴｉ系化合物、Ｚｒ系化合物又はＴｉ及びＺｒ系化合物が存在するものにすることである。
【０００９】
また、本発明のプリンターシャフト等に適した耐食鋼においては、Ｃ：０．００５〜０．２００％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：２．０〜９．０％、Ｔｉ及びＺｒのうちの１種又は２種：Ｔｉ％＋０．５２×Ｚｒ％として０．０３〜１．２０％、Ｓ：０．０１〜０．５０％及びＳｅ：０．０１〜０．４０％のうちの１種又は２種、Ｎ：０．０５０％以下並びにＯ：０．０３０％以下を含有し、更にＭｏ：０．１〜４．０％及びＷ：０．１〜３．０％のうちの１種又は２種を含有し、必要に応じてＣａ、Ｍｇ、Ｂ及びＲＥＭのうちの１種又は２種以上を０．００１８〜０．０１００％含有し、また必要に応じてＮｂ、Ｔａ及びＨｆのうちの１種又は２種以上を０．０１〜０．５０％含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、鋼中にＣ並びにＳ及びＳｅのうちの１種又は２種を含有するＴｉ系化合物、Ｚｒ系化合物又はＴｉ及びＺｒ系化合物が存在するものにすることである。
【００１０】
【作用】
本発明のプリンターシャフト等に適した耐食鋼は、Ｃ：０．００５〜０．２００％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎｉ：２．０％以下、Ｃｒ：２．０〜９．０％等を含有する鋼にＳ、Ｓｅ、Ｔｉ及びＺｒを添加し、その量を上記のような特定の範囲にしているので、（Ｔｉ，Ｚｒ）4 （Ｓ，Ｓｅ）2 Ｃ2 、（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｓ，Ｓｅ）等のＣ並びにＳ及びＳｅのうちの１種又は２種を含有するＴｉ系化合物、Ｚｒ系化合物又はＴｉ及びＺｒ系化合物が生成し、これらの化合物が鋼中に微細に分散しているため、被削性が優れると共に、耐食性、冷間加工性及び熱間加工性に優れたものとなる。
【００１１】
【発明の実施の態様】
次に、本発明の耐食鋼について詳細に説明する。
先ず、本発明のプリンターシャフト等に適した耐食鋼の成分及びその含有量を特定した理由を説明する。
Ｃ：０．００５〜０．２００％
Ｃは、被削性を向上させる化合物を構成する重要な元素であるので、そのために含有させるものである。その含有量が少ないと被削性を向上させる化合物が十分に生成されないので、０．００５％以上、望ましくは０．０１０％以上にする。また０．２００％を超えると被削性を阻害する単体の炭化物が多量に生成するので、０．２００％以下にする。望ましくは０．１００％以下が良い。
【００１２】
Ｓｉ：１．０％以下
Ｓｉは、脱酸剤として添加する元素であるが、多量に含有させると固溶化熱処理後の硬さが高くなって冷間加工性を低下し、さらにδ−フェライトの生成量が増加して熱間加工性を劣化させ、また耐食性も低下させるので、その含有量の上限を１．０％とする。なお、被削性及び真直性を特に重視する場合には、０．１５％以下にする。
Ｍｎ：２．０％以下
Ｍｎは、脱酸剤であると共に、ＳやＳｅと結合して被削性を改善するので、脱酸剤を必要とする場合、被削性を改善する必要がある場合等に含有させる元素である。しかし、Ｓと結合したＭｎＳは、耐食性を著しく劣化させると共に、冷間加工性及び真直性を低下させるので、その含有量の上限を２．０％とする。なお、耐食性及び冷間加工性を重視する場合には、０．４０％以下にすることが望ましい。
【００１３】
Ｐ：０．０５％以下
Ｐは、不純物であり、粒界に偏析して粒界腐食感受性を高めるほか、靱性の低下を招くので、少ないほうが望ましいが、必要以上の低減はコストの上昇を招くので、０．０５％以下にする。望ましくは０．０３％以下にする。
Ｃｕ：２．０％以下
Ｃｕは、耐食性、特に還元性酸環境中での耐食性を向上させるのに有効であるが、過剰に含有させると熱間加工性を劣化させるので、その含有量の上限を２．０％にする。
【００１４】
Ｎｉ：２．０％以下
Ｎｉは、耐食性を向上させるので、そのために含有させる元素である。しかし、多量に含有させるとコストが上昇するので、その含有量の上限を２．０％とする。ただし、十分な耐食性と良好な真直性を得るためには、その含有量を０．３〜０．８％にするのが望ましい。
【００１５】
Ｃｒ：２．０〜９．０％
Ｃｒは、耐食性を向上させるので、そのために含有させる元素である。その含有量が２．０％、望ましくは６．０より少ないと十分な耐食性が得られず、また９．０％より多くなると真直性、加工性及び被削性が低下し、コストも上昇するので、その含有量を２．０〜９．０％にする。望ましい含有量は６．０〜９．０％である。
【００１６】
Ｔｉ及びＺｒのうちの１種又は２種：Ｔｉ％＋０．５２×Ｚｒ％として０．０３        〜１．２０％
Ｔｉ及びＺｒは、ＣとＳ及びＳｅと共存することにより、（Ｔｉ，Ｚｒ）4 （Ｓ，Ｓｅ）2 Ｃ2 、（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｓ，Ｓｅ）等を形成して、被削性の向上に寄与し、特に、（Ｔｉ，Ｚｒ）4 （Ｓ，Ｓｅ）2 Ｃ2 は耐食性を劣化させることなく、また微細に分散するために冷鍛性を劣化させことがなく、被削性の向上に寄与するので、そのために含有させる元素である。これらの作用効果を得るためにはＴｉ％＋０．５２×Ｚｒ％として０．０３％以上含有させる必要があるが、過剰になると硬質な介在物のＴｉＮ・ＴｉＯ2 が生成し、マトリックス硬さが上昇して被削性を低下させるので、その含有量の上限を１．２０％にする。
【００１７】
Ｓ：０．０１〜０．５０％、Ｓｅ：０．０１〜０．４０％
Ｓ及びＳｅは、ＣとＴｉ及びＺｒと共存することにより、（Ｔｉ，Ｚｒ）4 （Ｓ，Ｓｅ）2 Ｃ2 、（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｓ，Ｓｅ）等を形成して、被削性の向上に寄与し、特に、（Ｔｉ，Ｚｒ）4 （Ｓ，Ｓｅ）2 Ｃ2 は耐食性を劣化させることなく、また微細に分散するために冷鍛性を劣化させことがなく、被削性の向上に寄与するので、そのために含有させる元素である。この作用効果を得るためにはＳを０．０１％以上、Ｓｅを０．０１以上含有させる必要があるが、過剰になると熱間加工性及び靱性を劣化させるので、その含有量の上限をＳでは０．５０％、Ｓｅでは０．４０％にする。
【００１８】
Ｎ：０．０５０％以下
Ｎは、不純物であり、被削性を向上させる化合物を構成する重要な元素であるＴｉ及びＺｒと結合して被削性を阻害する窒化物を生成するので、できるだけ少なくする必要がある。しかし、必要以上の低減はコストの上昇を招くので、０．０５０％以下、望ましくは０．０２５％以下、より望ましくは０．０１０％以下にする。
【００１９】
Ｏ：０．０３０％以下
Ｏは、不純物であり、被削性を向上させる化合物を構成する重要な元素であるＴｉ及びＺｒと結合して被削性を阻害する酸化物を生成するので、できるだけ少なくする必要がある。しかし、必要以上の低減はコストの上昇を招くので、０．０３０％以下、望ましくは０．０１０％以下にする。
【００２０】
Ｍｏ：０．１〜４．０％、Ｗ：０．１〜３．０％
Ｍｏ及びＷは、いずれも本発明の鋼中において、耐食性をより一層向上させるので、そのために含有させる元素である。これらの作用効果を得るには０．１％以上含有させる必要があるが、過剰になると冷鍛性を阻害するので、その含有量の上限をＭｏでは４．０％、Ｗでは３．０％にする。
【００２１】
Ｐｂ：０．０１〜０．３０％、Ｔｅ：０．００５〜０．１００％及びＢｉ：０．        ０１〜０．２０％
Ｐｂ、Ｔｅ及びＢｉは、被削性をより一層向上させるので、そのために含有させる元素である。その作用効果を得るためにはＰｂを０．０１％以上、Ｔｅを０．００５％以上及びＢｉ：０．０１％以上含有させる必要があるが、過剰になると熱間加工性を劣化させるので、その含有量の上限をＰｂでは０．３０％、Ｔｅでは０．１００％、Ｂｉでは０．２０％にする。
【００２２】
Ｃａ、Ｍｇ、Ｂ及びＲＥＭの１種又は２種以上を０．００１８〜０．０１００％          Ｃａ、Ｍｇ、Ｂ及びＲＥＭは、鋼の熱間加工性を向上させるので、そのために含有させる元素である。その作用効果を得るには０．００１８％以上含有させる必要があるが、過剰になると逆に熱間加工性を低下させるので、その含有量の上限を０．０１００％にする。
【００２３】
Ｎｂ、Ｔａ及びＨｆの１種又は２種以上を０．０１〜０．５０％
Ｎｂ、Ｔａ及びＨｆは、炭窒化物を形成して鋼の結晶粒を微細化し、靱性を高めるので、そのために含有させる元素である。この作用効果を得るには０．０１％以上含有させる必要があるが、過剰になると粗大な炭窒化物を形成して逆に靱性を低下させるので、その含有量の上限を０．５０％にする。
【００２４】
次に、本発明の耐食鋼の製造方法について説明する。
本発明の耐食鋼は、従来からあるＣｒを２．０〜９．０％含有する鋼又はこれに類似する鋼に、上記特定量のＴｉ及びＺｒの１種又は２種、Ｃ並びにＳ及びＳｅの１種又は２種を含有させたものであるので、従来からあるＣｒを２．０〜９．０％含有する鋼の製造方法と同様に製造することができる。
【００２５】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
下記表１に示す本発明例、比較例及び参考例の供試鋼を溶製し、鋳造してインゴットを作成した。このインゴットを１５５ｍｍ角の鋼片に分塊圧延し、その後この鋼片を線材圧延して９．５ｍｍ丸の線材にした。この線材を焼鈍し、スケールを除去した後、コンバインドマシーンで線材から直棒にし、センタレスグラインダーで８ｍｍ丸棒にし、これを供試材にした。
【００２６】
【表１】
0004761649.tif 000002
【００２７】
次に、上記供試材から直径８ｍｍ、長さ５００ｍｍの試験片を作成した。これらの試験片を用いて下記方法で被削性、耐食性及び真直性の試験を実施した。その結果を下記表３に示す。
１  被削性
被削性は、下記条件で超硬バイトを用いて５００個のサンプルの外削を実施し、工具刃先摩耗を測定した。工具刃先摩耗は下記表２示すように大、中、小で判定した。
切削速度：１５０ｍｍ／ｍｉｎ
送り：０．０５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み：１ｍｍ
【００２８】
【表２】
0004761649.tif 000003
【００２９】
２  耐食性
各試験片を温度６０℃、湿度９５％Ｎの高温、多湿雰囲気中に２４０時間保存し、目視で外観の発錆の有無を観察した。
３  真直性
測定法：２個の支点の間隔を４００ｍｍに設定し、その上に試験片を置き、試験片を回転させてダイヤルゲージで中央部の振れを測定した。単位はμｍ／４００ｍｍ幅である。
測定結果は、小：０〜１０μｍ／４００ｍｍ、中：１０を超え〜３０μｍ／４００ｍｍ、大：３０を超え〜１００μｍ／４００ｍｍとして判定した。
【００３０】
【表３】
0004761649.tif 000004
【００３１】
また、本発明例のＮｏ．１について電解抽出による抽出残査をＸ線回折により同定した結果、図１に示すようにＴｉ4 Ｃ2 Ｓ2 系化合物の存在が確認された。
【００３２】
表３の結果より、本発明例は、被削性を表す工具摩耗量がいずれも横逃げ面、前逃げ面ともに１００μｍ以下であり、良好な被削性を示した。また耐食性試験においていずれも発錆は認められず、良好な耐食性を示した。またセンタレスグラインダー後の曲がりも比較例に比べて小さく、良好な真直性を示した。
これに対して、Ｃ含有量が本発明より少なく、またＳｉ含有量が本発明より多い比較例１は、被削性を表す工具摩耗量が大であり、耐食性試験において発錆が認められ、また真直性を表す曲がりも大であった。
【００３３】
さらに、Ｃ含有量が本発明より少なく、またＣｒ含有量が本発明の少ない比較例２は、被削性を表す工具摩耗量が小であったが、耐食性試験において発錆が認められ、また真直性を表す曲がりも大であった。
また、Ｃｒ含有量及びＮ含有量が本発明より多い比較例３は、被削性を表す工具摩耗量が大であり、また真直性を表す曲がりも大であった。
また、Ｍｎ含有量が本発明より多い比較例４は、耐食性試験において発錆が認められ、また真直性を示す曲がりも大であった。
また、Ｔｉ含有量が本発明より少ない比較例５は、被削性を表す工具摩耗量が大であり、また耐食性試験において発錆も認められた。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の耐食鋼は、上記構成にしたことにより、被削性及び真直性が優れていると共に、通常の室内環境での使用に対して十分な耐食・耐候性を有し、かつ従来のフェライト系ステンレス鋼に比べてＣｒ含有量が少ないので、安価であるという特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明鋼に形成されたＣ並びにＳ及びＳｅのうちの１種又は２種を含有するＴｉ、Ｚｒ又はＴｉ及びＺｒ系化合物のＸ線回折データを示す図である。
【図１】
0004761649.tif 000005