(57)【要約】【課題】ばね特性と耐久性に優れた電子機器部品用ばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔及びその製造方法を提供する。【解決の手段】ＪＩＳ  Ｚ  ４３１３  ＳＵＳ３０１−ＣＰＳのばね用ステンレス鋼帯であるオーステナイト系ステンレス鋼箔において、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に基づいて引張試験をしたときの応力―歪み線図に降伏点を発現させる。焼鈍した後、総圧下率２０％〜３５％冷間圧延に続いて、３５０〜７００℃、より好ましくは３５０℃〜５００℃で加熱処理をする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＪＩＳ  Ｚ  ４３１３ ＳＵＳ３０１−ＣＳＰのばね用ステンレス鋼帯であるばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔において、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に基づいて引張試験をしたときの応力―歪み線図に降伏点が存在することを特徴とするばね特性と耐久性に優れたばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔。
【請求項２】
焼鈍した後、総圧下率が２０％〜３５％の冷間圧延をしたオーステナイト系ステンレス鋼箔を３５０〜７００℃で加熱処理をすることを特徴とする請求項１に記載のばね特性と耐久性に優れたばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ばね用途に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼箔およびそれの製造方法に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、電子機器部品用途たとえば携帯電話の皿ばねに使用される高強度で耐久性（疲労特性）に優れたばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にばね用途に使用される鋼材としては、高い疲労強度を発現するために高強度特性が求められ、高強度マルテンサイト系ステンレス鋼や準安定オーステナイト系ステンレス鋼が使用される。マルテンサイト系ステンレス鋼は、高温のオーステナイト状態から急冷してマルテンサイト変態させることによって硬質化した材料である。一方、準安定オーステナイト系ステンレス鋼は溶体化処理状態で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を生成することにより高強度が付与される材料である。準安定オーステナイト系ステンレス鋼はマルテンサイトを生成するにあたり、マルテンサイト系ステンレス鋼のような焼入れ−焼戻しの熱処理工程を必要としないので熱処理温度等の影響による、特性の変動が少ないという利点がある。
【０００３】
しかしながら、単に鋼種として準安定オーステナイト系ステンレス鋼を用いればそのままばね用オーステナイトステンレス鋼箔としての所望の強度や硬度、さらに高い疲労特性が得られるわけではない。高強度材でありかつ高い疲労特性を実現するためには、高耐久性を具現化する金属の塑性加工特性の設計およびそれを達成する熱処理条件の設定が実用上必要不可欠である。
【０００４】
ばね用オーステナイト系ステンレス鋼の金属組織制御や製造方法に関する先行技術としては、特許文献１〜４等がある。特許文献１では溶体化処理後に冷間圧延によりオーステナイトとマルテンサイトの２相組織を形成することが記載され、特許文献２および３では冷間圧延率に関する記載がなされ、特許文献４では圧延ロールの特性と表面モホロジーとの関連が記載されている。以上のように、先行技術は準安定オーステナイト系ステンレス鋼の冷間圧延後の金属組織、冷間圧延率や圧延ロールの特性に関するものである。しかしながら、本発明が課題とする高強度で高いばね特性と優れた耐久性（疲労特性）を両立する優れたばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔の金属組織やそれを実現する製造技術に関する先行技術の開示はない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１７３７４２号公報
【特許文献２】特開平８−１３４５９５号公報
【特許文献３】特開平８−１６５５１９号公報
【特許文献４】特開平３−２０４１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔は高強度で高いばね特性と優れた耐久性（疲労特性）を要求される。耐久性を向上するためには、冷間圧延率を増加させて高強度化することが一般的であるが、冷間圧延率が大幅に変更できないような場合や、高強度化がばね特性や耐久性向上に必ずしも有効でない場合には、従来の手法とは異なる手法の開発が必要不可欠である。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、このような問題を解決し、携帯電話のボタンに使用される皿ばね等に適した、高強度でばね特性および耐久性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼箔およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、この目的のために、箔材の冷間圧延後の加熱熱処理技術を検討した結果完成したものであり、箔材のヘタリを抑止する塑性加工特性を箔材に付与する技術として、冷間圧延後の加熱温度を制御することにより、準安定オーステナイト系ステンレス鋼箔のばね特性と耐久性が著しく向上することを見出したものである。その要旨とするところは以下のとおりである。すなわち、本発明の目的は、下記（１）〜（２）に記載のばね特性と耐久性に優れたばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔およびその製造方法により達成されるものである。
【０００９】
（１）  ＪＩＳ  Ｚ  ４３１３  ＳＵＳ３０１−ＣＳＰのばね用ステンレス鋼帯であるばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔において、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に基づいて引張試験をしたときの応力―歪み線図に降伏点が存在することを特徴とするばね特性と耐久性に優れたばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔。
【００１０】
（２）  焼鈍した後、総圧下率が２０％〜３５％の冷間圧延をしたオーステナイト系ステンレス鋼箔を３５０〜７００℃で加熱処理をすることを特徴とする（１）に記載のばね特性と耐久性に優れたばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔は、高い耐久性を実現するものであり、携帯電話の皿ばね等に使用可能な極めて優れたオーステナイト系ステンレス鋼箔であり、その工業的価値は著しく大なるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、ばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔の冷間圧延後の加熱熱処理技術を検討した結果完成したものであり、箔材の塑性加工特性を制御することでばね特性と耐久性が著しく向上する形態電話皿ばね用材料を提供するものである。
【００１３】
ＪＩＳＺ４３１３  ＳＵＳ３０１-ＣＰＳのばね用ステンレス鋼帯
次に、本発明が対象とするオーステナイト系ステンレス鋼箔について述べる。本発明に於けるばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔は、ＪＩＳ  Ｚ  ４３１３  ＳＵＳ３０１-ＣＳＰのばね用ステンレス鋼帯であって、ビッカース硬さが４３０以上５３０以下であるばね用途に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼箔を対象とする。
【００１４】
応力―歪み線図に降伏点が存在する
本発明におけるばね用オーステナイト系ステンレス鋼の箔材の塑性加工特性においては、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に基づいて引張試験をした時の応力―歪み線図に降伏点が発現する。図１に応力―歪み線図の一例を示す。降伏点が発現しない箔材では弾性変形範囲が狭いため、ばねとして使用した時の歪みが塑性変形範囲に及ぶいわゆるヘタリが発生しやすく、ばね特性が劣化することから、降伏点を発現する箔材に限定した。
【００１５】
総圧下率が２０％〜３５％
本発明に於けるばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔の加工歪除去と固溶化を目的とした焼鈍後の冷間圧延率は、総圧下率で２０％〜３５％の冷間圧延方法を対象とする。本発明が対象とするばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔のビッカース硬さは、４３０以上５３０以下を対象としており、概ね総圧下率２０％以上３５％以下の冷間圧延率に対応している。
【００１６】
３５０〜７００℃で加熱処理
本発明におけるばね用オーステナイト系ステンレス鋼箔の冷間圧延後の加熱熱処理においては、加熱温度は３５０℃〜７００℃である。そしてより好ましくは３５０℃〜５００℃である。３５０℃超の加熱温度の場合には、主に炭素の拡散に起因する歪み時効により、応力―歪み線図に降伏点が発現する。３５０℃未満では箔材の塑性加工特性として降伏点を付与することができず、ばね特性に劣る。５００℃超７００℃以下では、降伏点が存在しばね特性には優れるが、歪み時効による高強度化が顕著になる一方、局部変形が生じ易くなり、耐久性が劣化し始める。７００℃超では降伏点が発現しないのでばね特性が劣る。従って、耐久性の観点より最高の特性が得られる温度は、３５０℃以上５００℃である。５００℃超では耐久性の劣化が生じるものの、ばね材として必要な耐久性が得られ、上限温度は７００℃である。以上より、本発明においては、冷間圧延後の加熱温度を３５０℃〜７００℃に限定した。より好ましくは３５０℃〜５００℃である。図２に加熱温度と疲労試験における耐久性(破壊に至る回数)の関係図を示す。加熱温度５００℃超で、耐久性が低下している。図３に加熱温度と炭化物析出を示す金属組織の関係を示す。耐久性の劣化し始める５００℃超では、炭化物の析出が顕著であり、歪み時効も加速していると考えられる。より好ましい３５０℃〜５００℃の加熱温度範囲では、炭化物の析出が少ない。なお、金属組織観察は１０％の蓚酸電解エッチングによりサンプルを調整した。条件は、室温で、３０ｍＡ／ｃｍ2で６分間で行った。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例で本発明を具体的に説明する。
【００１８】
表１にばね用オーステナイト系ステンレス箔材の化学成分を示す。成分は製品板から試験片をサンプリングして成分分析を行った。バルク成分濃度の測定は、Ｃ、Ｓ、Ｎ、Ｏについてはガス分析法（Ｎ、Ｏは不活性ガス溶融−熱伝導測定法で、Ｃ、Ｓは酸素気流中燃焼−赤外線吸収法）で、その他の元素については蛍光Ｘ線分析装置（ＳＨＩＭＡＤＺＵ、ＭＸＦ−２１００）で実施した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
【表２】
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【００２１】
表１に示すばね用オーステナイト系ステンレス鋼の０．３ｍｍの冷延鋼帯を冷間圧延により８２μｍ厚さの箔帯にした後、１１５０℃で溶体化処理等を施すため光輝焼鈍した。さらにハイス鋼で６０μｍ厚さに冷間圧延した。ついで、水素１００％の雰囲気で表２に示す条件で加熱温度を変化させ連続焼鈍して、箔製品とした。
表２に箔材の製造方法および降伏点の発生有無、ばね特性および耐久性の評価結果を示す。ばね特性はばね限界値（Ｋｂ）が８００ＭＰａ以上を○、８００ＭＰａ未満を×で示した。耐久性は耐折度疲労試験における箔が破断した回数が２５００回以上を○、２５００回未満を×で示し、破断回数が３０００回以上で特に長寿命のものを◎で示す。本発明例の製造方法により引張試験の応力―歪み線図に降伏点が発現する箔材は、耐久性は良好である。比較例５、６は冷間圧延後の加熱温度が請求項の範囲の下限値をはずれ、比較例７は加熱温度が請求項の範囲の上限値をはずれており、降伏点が発現せず、ばね特性が劣る。本発明例４は降伏点が生じばね特性は良好であるが、０．２％耐力が高く、耐久性が本発明例１〜３に比較してやや劣っている。
【００２２】
引張試験をした時の応力―歪み線図に降伏点が発現するか否かの判定は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１の試験方法で行った。金属材料の降伏現象とは、引張試験したときに、力の増加が一切ないにもかかわらず試験中塑性変形が生じる現象である。本発明においては、応力―歪み線図に歪みの増加にかかわらず応力の減少が観測される場合に降伏点が存在すると判定した。引張試験片はＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に規定されるＪＩＳ１３Ｂ号試験片を用いた。本発明においては、降伏点の有無を引張試験による応力−歪み線図よって判定したが、検出可能な方法であればいかなる検証方法でも良い。
【００２３】
ばね限界値（Ｋｂ）は、圧延方向に平行な方向から採取し、ＪＩＳ  Ｈ  ３１３０のモーメント式試験機を用いて測定した。
【００２４】
箔材の耐久性は、繰り返し曲げによる耐折度疲労試験（テスター産業株式会社製）で評価した。短冊状（６０μｍ厚さ、長さ２１０ｍｍ、幅１５ｍｍ）の箔試験片の上部をチャックに固定し、下部に３００ｇの荷重を加えた条件下で、上部固定部を９０°の両振り繰り返し曲げを１７５サイクル／ｍｉｎの速度で与えて、箔が破断したときの回数を疲労特性の耐久性指標とした。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、携帯電話の皿ばね等の電子機器部品に使用されるばね材に適用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に基づいて引張試験をしたときの応力―歪み線図の一例である。
【図２】加熱温度と疲労試験における耐久性(破壊に至る回数)の関係を示す図である。
【図３】加熱温度と炭化物析出を示す金属組織との関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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