JP2721192B2 - 耐食性軟磁性材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電磁弁、電子燃料噴射装置等に用いられるFe
−Cr系耐食性軟磁性材料の性能向上に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

以下、本発明で言う磁性とか磁気特性は軟磁性を意味
し、主に保磁力（Hc）で評価される特性である。

従来腐食環境下で使用される軟磁性材料としては、優
れた耐食性と磁気特性を有する低Ｃ、Ｎの13Cr系（SUS4
10）、あるいは18Cr系（SUS430）のフェライトステンレ
ス、いわゆる磁性ステンレスが広く使用されている。

しかし、これらの合金は磁性的に優れているものの被
削性が悪く、部品加工時の切削能率、工具寿命が著しく
劣るため、快削性元素であるＳ、Pb、Se、Te等を添加
し、被削性と磁気特性を兼ね備えた磁気ステンレス（例
えば13Cr−2Si−0.08S−0.02C鋼や13Cr−1Si−0.2Pb−
0.01C鋼等）が開発され、多用化されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに最近は、機器の高性能化とともに製品のコス
トダウンの厳しい要求にともない、部品加工の面でも従
来の切削加工主体から、量産に適しかつ安価な冷間鍛造
による成形加工が一般化しつつある。特性的にも従来の
磁性、被削性に加えて、とくに冷間鍛造性（以下冷鍛性
と称す）の優れた磁性ステンレスの要望が強くなってい
る。

しかし、従来の被削性の優れた磁性ステンレスでは、
快削性を付与する介在物が原因で、例えばＳ添加快削鋼
では、MnSが加工方向に細長く伸長し、この伸長硫化物
に沿って、冷間鍛造時の加工工程で割れたり、使用中に
折損事故やガス漏れが発生する等の問題点を有するの
で、複雑形状部品への適用が困難であること、あるいは
磁気特性が著しく劣る等十分満足できるものではなかっ
た。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、以上の観点からFe−13％Cr系合金の磁気特
性と冷鍛性、被削性に及ぼす各種添加元素の影響につい
て研究した結果、次に述べる新たな知見を得たものであ
る。

すなわち、冷鍛性と磁性とは相反する性質が有り、従
来この種の材料では磁性の向上を目的としてSiが添加さ
れている。ところが、冷鍛性を改善しようとしてSi量の
添加量を低めると磁性が著しく低下してしまうことが知
られている。これに対して、低SiのFe−13Cr合金にMn,A
lを複合添加すると良好な冷鍛性を保持しながら、高Si
（1.5〜2.0％）のFe−13Cr合金に匹敵する磁性が得られ
ることを見出したもので、さらにSi、Mn、AlおよびＳの
適正含有によるMnS量の適量化と均一分散化を検討した
結果、より被削性を損なうことなく優れた軟磁性と冷鍛
性が得られたことに基づくものである。

すなわち本発明は、重量％にてCr8〜16％、Si0.3〜1.
2％、Mn0.5を越え1.0％以下、Al0.2〜1.5％、S0.008〜
0.06％、C0.03％以下、N0.03％以下を含有し、残部が実
質的にFeからなることを特徴とする耐食性軟磁性材料お
よび上記合金にさらにMo、Ｖ、Tiのうち１種または２種
以上を合計で0.1〜1.5％含有することを特徴とする耐食
性軟磁性材料である。

〔作用〕

以下、本発明の成分限定理由について述べる。

Crは本発明合金の耐食性を得る基本成分であり、本発
明の主旨である耐湿環境下、特に空気やガソリン等の弱
い腐食環境下では、８％以上含有すれば良く、またCr量
の増加に伴い、被削性、冷鍛性が低下するため、16％を
越えると実用上好ましくなく、Crは８〜16％とした。

Siは、磁気特性を著しく改善する元素であるが、マト
リックスを強化し硬くするため冷鍛性を著しく害する。

冷鍛性の点からは低いほど望ましいが、0.3％未満で
はMn、Alを添加しても目的とする軟磁性が得られず、1.
2％を越えると冷鍛性を害するので、Siは0.3〜1.2％と
した。

Mn、Alは本発明の主要な元素で冷鍛性、被削性を損な
うことはなく、磁性の向上に大きな効果を有するもので
ある。Mnは特に被削性を付与するMnSの形成に必要な元
素であると同時にSi同様、磁性改善に効果を有するもの
で、0.5％未満ではその効果が得られず、１％を越える
と逆に磁性を劣化させるため、0.5を越え1.0％以下とし
た。

Alは冷鍛性を損なうことなく、磁性の向上に大きな効
果を有するもので、特にSi、Mnとの複合添加でその効果
は顕著となる。0.2％未満では目的とする磁性が得られ
ず、一方1.5％を越えるとその効果は飽和するとともに
冷鍛性および被削性を害するため、0.2〜1.5％とした。

Ｓは本発明の目的とする被削性を得るもので、少なく
とも0.008％以上含有させる必要があるが、0.06％を越
えると磁性を著しく害し、所望の磁気特性が得られない
ため、0.008〜0.06％に限定した。

Ｃ、Ｎは侵入型固溶元素で磁性を著しく害し、また炭
窒化物を形成し、冷鍛性を低下させるため、それぞれ0.
03％以下とした。

また、Mo、Ｖ、TiはＣ、Ｎを固定化し、それ自身炭化
物を微細化することにより、磁性および冷鍛性を向上さ
せるために含有せしめる合金元素であるが、１種または
２種以上を合計で、0.1％未満ではその効果が得られ
ず、逆に1.5％を越えると被削性を著しく劣化させるた
め、0.1〜1.5％とした。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第１表に示すFe−Cr系合金を高周波誘導炉で溶解鋳造
後950℃以上の温度で鋳造、熱間圧延を行ない15mmφの
棒に圧延し、850℃で60分焼なましを行なった。

第２表は、本発明合金12種類と比較合金４種類につい
て磁性、被削性、冷鍛性および耐食性を表わしたもので
ある。

磁性は、外径14mmφ、内径8mmφ、高さ10mmlのリング
を採取し、1000℃で３時間、H₂ガス雰囲気中で加熱後炉
中冷却（冷却速度150℃/H）を行ない、保磁力（Hc）を
測定した。

被削性は14mmφ×21mmφの試験片を作製し、回転数15
00rpm、ドリル:SKH51（3mmφ）、荷重10kgで穿孔試験を
行ない、穴明けに要する時間で評価した。

冷間鍛造性については、上記被削性と同じ形状（14mm
φ×21mml）の試験片を用い、それぞれプレスで500ton
の一定荷重を負荷して圧縮変形させ、これらの据込率を
評価した。

また耐食性については、５％NaCl溶液による塩水噴霧
試験を行ない、評価は発錆のない状態を○印、表面積の
20％程度の発錆状態を△印で示した。

第２表から明らかなように、本発明合金１〜12は比較
合金に比べて優れた冷鍛性を有するとともに、良好な磁
性、耐食性、被削性を備えていることがわかる。

本発明合金１〜３の低Si材においては、Mn、Alの複合
添加により優れた磁性が得られている。これに対しSi量
が少なく、Mn、Alの少ない比較合金13では、冷鍛性は優
れているものの被削性、磁性が劣り、一方Si量の多い比
較合金14、15は磁性的には高くなるが、冷鍛性が劣って
いる。

またＳ量の多い比較合金16は、被削性は良好である
が、磁性、冷鍛性が著しく劣っており、比較合金はいず
れも一長、一短の特性を有していることが知られる。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明のFe−Cr系耐食性軟磁性材料は、
被削性、磁性を低下させることなく、優れた冷鍛性を有
し、電磁弁、電子燃料噴射装置の鉄心材料として高性能
化、および低コスト化に好適な特性を有し、工業上の効
果が極めて大きい。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％でCr8〜16％、Si0.3〜1.2％、Mn0.5
   を越え1.0％以下、Al0.2〜1.5％、S0.008〜0.06％、C0.
   03％以下、N0.03％以下を含有し、残部が実質的にFeよ
   りなることを特徴とする耐食性軟磁性材料。
2. 【請求項２】重量％でCr8〜16％、Si0.3〜1.2％、Mn0.5
   〜1.0％、S0.008〜0.06％、C0.03％以下、N0.03％以
   下、Al0.2〜1.5％を含有し、さらにMo、Ｖ、Tiのうち１
   種または２種以上を合計で0.1〜1.5％含有し、残部が実
   質的にFeよりなることを特徴とする耐食性軟磁性材料。