(57)【要約】【課題】  電子制御式燃料噴射インジェクターや電動パワーステアリングトルクセンサー等に代表される被削性に優れたステンレス鋼を提供する。【解決手段】  質量％で、Ｃ＋Ｎ：０．０５％以下、Ｓ：０．０１〜０．０５％、かつ、１．０×（Ｃ＋Ｎ）％以上、ＴｉまたはＺｒの１種または２種の添加で（Ｔｉ＋０．４９Ｚｒ）＝４×Ｓ〜１１×Ｓを含有するステンレス鋼で、電解抽出した介在物をターゲットＣｕでＸ線回折した場合、２θ＝４２．５±０．１度のピークがメインピークとなることを特徴とする被削性に優れたステンレス鋼。【選択図】    図３
2005290447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ＋Ｎ：０．０５％以下、
Ｓ：１．０×（Ｃ＋Ｎ）％以上で、かつ、０．０１〜０．０５％、
ＴｉまたはＺｒの１種または２種の添加で（Ｔｉ＋０．４９Ｚｒ）＝４×Ｓ〜１１×Ｓを含有する電磁鋼で、電解抽出した介在物をターゲットＣｕでＸ線回折した場合、２θ＝４２．５±０．１度のピークがメインピークとなることを特徴とする被削性に優れた電磁鋼。
【請求項２】
質量％で、
Ｃ＋Ｎ：０．０５％以下、
Ｓ：１．０×（Ｃ＋Ｎ）％以上で、かつ、０．０１〜０．０５％、
ＴｉまたはＺｒの１種または２種の添加で（Ｔｉ＋０．４９Ｚｒ）＝４×Ｓ〜１１×Ｓを含有する電磁鋼で、電解抽出した介在物をターゲットＣｕでＸ線回折した場合、２θ＝４２．５±０．１度のピークがメインピークとなり、かつ、２θ＝４２．５±０．１度のピーク強度（Ｉ1 ）に対するＴｉＮのセカンドピーク（２θ＝３６．６±０．１度）の強度（Ｉ2 ）の比（Ｉ2 ／Ｉ1 ）が０．２以下、かつ、２θ＝４２．５±０．１度のピークに対するＴｉ4 Ｃ2 Ｓ2 のメインピーク（２θ＝４０．４±０．１度）の強度（Ｉ3 ）の比（Ｉ3 ／Ｉ1 ）が０．８以下となることを特徴とする被削性に優れた電磁鋼。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電磁鋼であって、金属相中の介在物が（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮＳとして少なくとも存在することを特徴とする被削性に優れた電磁鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御式燃料噴射インジェクターや電動パワーステアリングトルクセンサー等に代表される被削性に優れた電磁鋼に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電磁鋼においては、環境問題から特にＰｂフリー化に向けた被削性改善の研究が盛んで、Ｔｉ，Ｚｒの硫化物あるいは炭硫化物を利用した技術が開発されている。しかし、前者の場合、鋼中には結合し易いＣやＮが不可避的に含まれているので、硫化物単独としての利用はできない。後者の炭硫化物を利用した技術は被削性改善できるものの、炭硫化物自身が硬いので切削工具の摩耗を増大させ、寿命を減じる欠点がある。
【０００３】
上述したような問題を改善するものとして、例えば特公昭６１−４６５４７号公報（特許文献１）に開示されているように、重量％で、Ｃｒ：１１．５〜２０％、Ｓｉ：１〜５％を、Ｎ：０．００５〜０．１％ならびにＢ：０．００１〜０．１％と共に含み、かつＭｎ：０．５％以下で、Ｓ：０．３％以下およびＴｉ：０．５％以下を、Ｔｉ／Ｓ≧０．５の条件範囲内で含有し、残余は０．１％以下のＣその他不可避的に混入する不純物および実質的にＦｅの組成になる加工性、被削性に優れた軟磁性材料が提案されている。また、特開２００１−１４００３４号公報（特許文献２）に開示されているように、（Ｔｉ，Ｚｒ）4 Ｃ2 （Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）2 で表される化合物（炭硫化物）が合金組成中に少なくとも分散形成することにより被削性（ドリル穿孔性）を向上させる方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特公昭６１−４６５４７号公報
【特許文献２】特開２００１−１４００３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１の材料では、合金中Ｓ量に対し適切な添加による硫化物の分散の際に、特にＭｎ量を０．５％以下に制限した上で、さらにＴｉをＴｉ／Ｓ≧０．５の範囲で配合すれば硫化物を球状化でき、これによって快削性を向上させると言うものであるが、条件によっては同時に鋼中に不可避的に含まれるＣ，ＮによってＴｉＮやＴｉＣが鋼中に生じ、工具寿命を著しく低下させる問題があった。また、特許文献２で規定されているＴｉ，Ｚｒの炭硫／セレン／テルル化物（炭硫化物）は硬く工具寿命が悪く、しかも電磁鋼においては不可避不純物Ｎ量が規定されておらず、条件によってはＴｉＮを生じ、さらに工具寿命を低下させるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述したような問題を解消するべく発明者らは鋭意開発を進めた結果、ＴｉまたはＺｒの少なくとも何れかを含む元素を含有させ、Ｃ，Ｎ，Ｓを適正に添加して、Ｔｉ，Ｚｒの炭窒素硫化物を鋼中に主体的に生成させて工具寿命を向上させるもので、この工具寿命を著しく改善させるためには、電解抽出した介在物をターゲットＣｕでＸ線回折した場合、２θ＝４２．５±０．１度のピークがメインピークとなるものでなければならないことを見出し発明に至ったものである。
【０００７】
その発明の要旨とするところは、
（１）質量％で、Ｃ＋Ｎ：０．０５％以下、Ｓ：１．０×（Ｃ＋Ｎ）％以上、かつ、０．０１〜０．０５％、ＴｉまたはＺｒの１種または２種の添加で（Ｔｉ＋０．４９Ｚｒ）＝４×Ｓ〜１１×Ｓを含有する電磁鋼で、電解抽出した介在物をターゲットＣｕでＸ線回折した場合、２θ＝４２．５±０．１度のピークがメインピークとなることを特徴とする被削性に優れた電磁鋼。
【０００８】
（２）質量％で、Ｃ＋Ｎ：０．０５％以下、Ｓ：１．０×（Ｃ＋Ｎ）％以上、かつ、０．０１〜０．０５％、ＴｉまたはＺｒの１種または２種の添加で（Ｔｉ＋０．４９Ｚｒ）＝４×Ｓ〜１１×Ｓを含有する電磁鋼で、電解抽出した介在物をターゲットＣｕでＸ線回折した場合、２θ＝４２．５±０．１度のピークがメインピークとなり、かつ、２θ＝４２．５±０．１度のピーク強度（Ｉ1 ）に対するＴｉＮのセカンドピーク（２θ＝３６．６±０．１度）の強度（Ｉ2 ）の比（Ｉ2 ／Ｉ1 ）が０．２以下、かつ、２θ＝４２．５±０．１度のピークに対するＴｉ4 Ｃ2 Ｓ2 のメインピーク（２θ＝４０．４±０．１度）の強度（Ｉ3 ）の比（Ｉ3 ／Ｉ1 ）が０．８以下となることを特徴とする被削性に優れた電磁鋼。
（３）前記（１）または（２）に記載のステンレス鋼であって、金属相中の介在物が（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮＳとして少なくとも存在することを特徴とする被削性に優れた電磁鋼である。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように、本発明によるＰｂフリー型あるいは省Ｐｂ型のＴｉ，Ｚｒ添加電磁鋼部品の製造において、工具摩耗が軽減され、電磁鋼を使用する部品メーカーの切削工具寿命が延長され、生産性向上あるいは製造コスト低減を図ることが可能となる極めて優れた効果を奏するものである。
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、ＴｉまたはＺｒの少なくとも何れかを含む元素を含有させ、Ｃ，Ｎ，Ｓを適正に添加して、Ｔｉ，Ｚｒの炭窒素硫化物を鋼中に主体的に生成させて工具寿命を向上させるもので、このＴｉ，Ｚｒの炭窒素硫化物が主体的に生成して工具寿命を著しく改善させるためには、図１に示すように、金属相中の介在物をテトラメチルアンモニウムクロライドと１０％アセチルアセトンを含むメタノール溶液にて金属相中の介在物を電解抽出し、その抽出介在物をターゲットＣｕでＸ線回折した場合、２θ＝４２．５±０．１度のピークがメインピークとなること。また、２θ＝４２．５±０．１度のピーク強度（Ｉ1 ）に対するＴｉＮのセカンドピーク（２θ＝３６．６±０．１度）の強度（Ｉ2 ）の比（Ｉ2 ／Ｉ1 ）が０．２以下、かつ、２θ＝４２．５±０．１度のピークに対するＴｉ4 Ｃ2 Ｓ2 のメインピーク（２θ＝４０．４±０．１度）の強度（Ｉ3 ）の比（Ｉ3 ／Ｉ1 ）が０．８以下となるものでなければならないことが分かった。
【００１１】
すなわち、図１は、本発明鋼のＸ線回折を示す図である。この図に示すように、本発明鋼について、電解抽出した介在物をターゲットＣｕでＸ線回折した場合、２θ＝４２．５６度のピークがメインピークであり、２θ＝４２．５±０．１度のピーク強度（Ｉ1 ）に対するＴｉＮのセカンドピーク（２θ＝３６．６度）の強度（Ｉ2 ）の比（Ｉ2 ／Ｉ1 ）が０．２以下であること。また、２θ＝４２．５±０．１度のピークに対するＴｉ4 Ｃ2 Ｓ2 のメインピーク（２θ＝４０．４±０．１度）の強度（Ｉ3 ）の比（Ｉ3 ／Ｉ1 ）が０．８以下であることを示している。
【００１２】
図２は、本発明鋼中介在物のＥＰＭＡライン分析結果を示す図である。この図に示すように、２θ＝４２．５±０．１度にピークを示し、かつ２θ＝４２．５±０．１度のピーク強度（Ｉ1 ）に対する２θ＝３６．６度の強度（Ｉ2 ）の比（Ｉ2 ／Ｉ1 ）が０．２以下を示す介在物はＴｉの炭窒化物であることが分かった。
【００１３】
図３は、Ｉ3 ／Ｉ1 と逃げ面摩耗量との関係を示す図である。この図に示すように、○印は発明鋼、▲印は比較鋼１、×印は他の比較鋼２を示す。比較鋼１の場合には、２θ＝４２．５±０．１度のピークに対するＴｉ4 Ｃ2 Ｓ2 のメインピーク（２θ＝４０．４±０．１度）の強度（Ｉ3 ）の比（Ｉ3 ／Ｉ1 ）が１．０以上と大きいために、逃げ面摩耗量が０．１２以上と高い。また、比較鋼２の場合は、２θ＝４２．５６度のピークがメインピークであるが、２θ＝４２．５±０．１度のピーク強度（Ｉ1 ）に対するＴｉＮのセカンドピーク（２θ＝３６．６度）の強度（Ｉ2 ）の比（Ｉ2 ／Ｉ1 ）が０．２超と大きいために、比較鋼１と同様に、逃げ面摩耗量が０．１２以上と高いことが分かる。
【００１４】
これに対し、本発明鋼は、いずれも、２θ＝４２．５±０．１度のピークに対するＴｉ4 Ｃ2 Ｓ2 のメインピーク（２θ＝４０．４±０．１度）の強度（Ｉ3 ）の比（Ｉ3 ／Ｉ1 ）が０．８以下で、かつ２θ＝４２．５±０．１度のピークに対するＴｉＮのセカンドピーク（２θ＝３６．６度）の強度（Ｉ2 ）の比（Ｉ2 ／Ｉ1 ）が０．２以下であるために逃げ面摩耗量が０．０７ｍｍ以下と低い値を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
続いて、本発明に係る代表的な成分組成について述べる。なお、前述した結晶構造を有するものであれば、この成分に限定されるものではない。代表的な成分は、
Ｃ＋Ｎ：０．０５％以下、
Ｎ／（Ｃ＋Ｎ）：０．３〜０．６、
Ｓｉ：３．０％以下、
Ｍｎ：０．５％以下、
Ｐ：０．０３５％以下、
Ｓ：１．０×（Ｃ＋Ｎ）以上、かつ、０．０１〜０．０５％、
Ｃｒ：４．０〜１７．０％、
Ａｌ：３．０％以下、
ＴｉまたはＺｒの１種または２種の添加で（Ｔｉ＋０．４９Ｚｒ）＝４×Ｓ〜１１×Ｓ、Ａｌ＋Ｓｉ：０．２〜３．２％である電磁鋼である。これに合金元素として、Ｍｎ：０．５％以下、Ｍｏ，Ｗの１種または２種を合計で２．０％以下、Ｐｂ：０．１５％以下、Ｂｉ：０．０５％以下を１種または２種を任意に添加することができる。また、不可避不純物は、Ｏ：０．０１％以下、とすることが望ましい。
【００１６】
次に、本発明に係る成分組成の限定理由について述べる。
Ｃ＋Ｎ：０．０５％以下
Ｃ，Ｎは、合計量が０．０５％を超えると所望の磁気特性が得られないことから、合計含有量の上限を０．０５％とした。
Ｎ／（Ｃ＋Ｎ）：０．３〜０．６
Ｎ／（Ｃ＋Ｎ）は、Ｔｉ，Ｚｒの炭窒硫化物を生成させて工具寿命を改善させるために規制したもので、０．３未満であるとその効果は得られない。また、０．６を超えると、Ｔｉ，Ｚｒの炭窒硫化物が生成しなくなり工具寿命を劣化させる。従って、その範囲を０．３〜０．６とした。
【００１７】
Ｓｉ：３．０％以下
Ｓｉは、磁気特性を改善するための元素である。しかし、３．０％を超える添加は、靱性の低下によって製造性を悪化させるため、その上限を３．０％とした。
Ｍｎ：０．５％以下
Ｍｎは、脱酸剤として有効な元素である。しかし、０．５％を超える添加は耐食性を劣化させるＭｎＳの生成を抑制し、Ｔｉ，Ｚｒの炭窒硫化物を生成させるため、その上限を０．５％とした。
【００１８】
Ｐ：０．０３５％以下
Ｐは、不可避的不純物として含有する。０．０３５％を超えると所望の磁気特性が得られなくなることから、その上限を０．０３５％とした。
Ｓ：１．０×（Ｃ＋Ｎ）以上、かつ、０．０１〜０．０５％
Ｓは、被削性を改善させるＴｉ，Ｚｒの炭窒硫化物を主に生成させるために添加する。しかし、０．０１％未満では効果がなく、０．０５％を超える添加は所望の磁気特性が得られなくなるので、その範囲を０．０１〜０．０５％とした。同時にＳはＣ＋Ｎの１．０倍以上を満足しないと磁気特性を劣化させるので、１．０×（Ｃ＋Ｎ）以上とした。
【００１９】
Ｃｒ：４．０〜１７．０％
Ｃｒは、耐食性を向上させるために効果的な元素である。しかし、４．０％未満ではその効果が十分でなく、１７．０％を超える添加は、コスト的または製造性を悪化させることから、その範囲を４．０〜１７．０％とした。
Ａｌ：３．０％以下
Ａｌは、磁気特性を改善させるために添加する。しかし、３．０％を超える添加は靱性の低下によって製造性を悪化させることから、その上限を３．０％とした。
【００２０】
ＴｉまたはＺｒの１種または２種の添加で（Ｔｉ＋０．４９Ｚｒ）＝４×Ｓ〜１１×Ｓ、ＴｉまたはＺｒは、Ｔｉ，Ｚｒの炭窒硫化物を主に生成させるために添加する。しかし、４×Ｓ％未満ではその効果がなく、また、１１×Ｓ％を超えると磁気特性を劣化させるため、その範囲を４×Ｓ％〜１１×Ｓ％とした。
Ｏ：０．０１％以下
Ｏは、不可避的不純物として含有する。０．０１％を超えると介在物を形成し、磁気特性や耐食性を劣化させるため、その上限を０．０１％とした。
【００２１】
Ａｌ＋Ｓｉ：０．２〜３．２％
Ａｌ＋Ｓｉは、磁気特性を改善させ、所望の磁気特性を得るために必要である。しかし、０．２％未満では効果がなく、また、３．２％を超えると靱性の低下によって製造性を悪化させるために、その範囲を０．２〜３．２％とした。
【００２２】
Ｍｏ，Ｗの１種または２種を合計で２．０％以下
Ｍｏ，Ｗは、耐食性をより改善させる場合に必要に応じて添加する。しかし、２．０％を超える添加は製造性の悪化を招くことから、その上限を２．０％とした。
Ｐｂ：０．１５％以下、Ｂｉ：０．０５％以下を１種または２種
Ｐｂ、Ｂｉは、被削性をより改善させる場合に有用な元素であり、必要に応じて添加する。しかも、従来の一般的な含有量の半分でも十分な被削性が得られるので、Ｐｂ：０．１５％以下、Ｂｉ：０．０５％以下とした。
【実施例】
【００２３】
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に示す各化学成分組成の鋼を１００ｋｇ真空誘導溶解炉を用いて溶製し、８００〜１０００℃でφ２０（Ｘ線回折、磁気特性）およびφ６０に鍛伸し供試材とした。このφ２０鍛伸材の磁気特性およびＸ線回折結果並びにφ６０鍛伸材の工具寿命試験（逃げ面工具摩耗量）を行なった。その結果を表２に示す。金属相中介在物のＸ線回折については、φ２０鍛伸材を８７０℃で焼鈍し、φ１５×Ｌ３０ｍｍに調整、金属相中の介在物をテトラメチルアンモニウムクロライドと１０％アセチルアセトンを含むメタノール溶液にて金属相中の介在物を電解抽出し、Ｘ線回折（装置：理学電機ＲＡＤ−ＲＢ型、ターゲット：Ｃｕ、方法：２θ−θ法）で測定した。
【００２４】
また、磁気特性評価については、φ２０鍛伸材を８７０℃で焼鈍し外径１０ｍｍ／内径６ｍｍ／厚さ５ｍｍのリング試験片を製作し、真空９００℃で磁気焼鈍後、磁気特性として保磁力をＨｃメーターにて測定した。また、工具寿命試験については、φ６０鍛伸材を８７０℃で焼鈍し、形状ＳＮＧ４３１、材質ＳＴ２０Ｅ、刃先０．４Ｒの切削工具にて、乾式、切り込み１．０ｍｍ、送り０．２ｍｍ／回、切削速度１００ｍ／ｍｉｎにて１０ｍｉｎ切削し、逃げ面摩耗量（ｍｍ）を測定した。
【００２５】
【表１】
2005290447.tif 000003
【００２６】
【表２】
2005290447.tif 000004
【００２７】
表１は、成分組成について示し、表２は金属相中の介在物を電解抽出し、Ｘ線回折した結果を示す。この表２に示すように、Ｎｏ．１〜６は本発明例であり、Ｎｏ．７〜１０は比較例である。比較例Ｎｏ．７、１０は、電解抽出した介在物をターゲットＣｕでＸ線回折した場合、２θ＝４２．５６度のピークがメインピークであるが、２θ＝４２．５±０．１度のピーク強度（Ｉ1 ）に対するＴｉＮのセカンドピーク（２θ＝３６．６度）の強度（Ｉ2 ）の比（Ｉ2 ／Ｉ1 ）が高く、ＴｉＮが析出しているために、逃げ面摩耗量が多い。比較例Ｎｏ．８、９は、２θ＝４２．５±０．１度のピークに対するＴｉ4 Ｃ2 Ｓ2 のメインピーク（２θ＝４０．４±０．１度）の強度（Ｉ3 ）の比（Ｉ3 ／Ｉ1 ）が０．８を超えているために、逃げ面摩耗量が多い。本発明のいずれも逃げ面摩耗量の低いことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明鋼のＸ線回折結果を示す図である。
【図２】本発明鋼中介在物のＥＰＭＡライン分析結果を示す図である。
【図３】Ｉ3 ／Ｉ1 と逃げ面摩耗量との関係を示す図である。
【図１】
2005290447.tif 000005
【図２】
2005290447.tif 000006
【図３】
2005290447.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月7日(2004.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
Ｐ：０．０３５％以下
Ｐは、不可避的不純物として含有する。０．０３５％を超えると所望の磁気特性が得られなくなることから、その上限を０．０３５％とした。
Ｓ：１．０×（Ｃ＋Ｎ）以上、かつ、０．０１〜０．０５％
Ｓは、被削性を改善させるＴｉ，Ｚｒの炭窒硫化物を主に生成させるために添加する。しかし、０．０１％未満では効果がなく、０．０５％を超える添加は所望の磁気特性が得られなくなるので、その範囲を０．０１〜０．０５％とした。同時にＳはＣ＋Ｎの１．０倍以上を満足しないと炭窒硫化物が生成しないので、１．０×（Ｃ＋Ｎ）以上とした。