專利名稱：疲勞特性優(yōu)異的亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及要求高強(qiáng)度并且高疲勞特性的開關(guān)用亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼帶。
背景技術(shù)：
近年，在便攜電話和個(gè)人計(jì)算機(jī)等電子機(jī)器方面，高密度的安裝化推進(jìn)，為此，關(guān)于這些電子機(jī)器所使用的電子部件，進(jìn)行著小型化·減薄化。其中，便攜電話、移動(dòng)體通信等強(qiáng)烈要求壓簧的小型化·減薄化。而且，不僅循環(huán)負(fù)載于壓簧構(gòu)件的應(yīng)力增大，而且存在其負(fù)荷次數(shù)也增大的傾向。為了適應(yīng)這樣嚴(yán)格的要求，對(duì)于用于壓簧的金屬材料需要提高強(qiáng)度和提高疲勞特性。
在這樣的用途中，通過冷軋使得奧氏體相相變成馬氏體相而硬化的亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼，被利用作為具有高的強(qiáng)度和硬度的優(yōu)質(zhì)的彈簧材料(例如參照專利文獻(xiàn)1、2、3)。
特開平10-140294號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2002-275591號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]特開2002-146483號(hào)公報(bào)在專利文獻(xiàn)1、2、3中，作為改善疲勞特性的方法，公開了規(guī)定“Md”，在加工時(shí)使之適度地生成馬氏體，在制品中某種程度地殘存奧氏體相的方法。所謂Md是表示由材料化學(xué)組成得出的加工誘發(fā)馬氏體的生成容易度的值。Md根據(jù)文獻(xiàn)不同而不同，例如在專利文獻(xiàn)2中，使用Md(N)＝580-(520C+2Si+16Mn+16Cr+23Ni+300N+10Mo)，在專利文獻(xiàn)3中，使用Md＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo。
Md意指如果小，則在變形時(shí)難形成加工誘發(fā)馬氏體，相反，如果值大，則容易形成。
在專利文獻(xiàn)1中記載著關(guān)于該Md和疲勞壽命的相關(guān)性，根據(jù)在疲勞試驗(yàn)中的變形中從奧氏體向馬氏體相變的容易發(fā)生度支配材料的疲勞特性這一考察，當(dāng)Md不到20時(shí)，在疲勞試驗(yàn)中的變形中不發(fā)生馬氏體相變，相反，Md超過100的場(chǎng)合馬氏體的形成早，因此分別得不到充分的疲勞特性。該原因可認(rèn)為是因?yàn)?，馬氏體的形成早，在疲勞試驗(yàn)的初期馬氏體長(zhǎng)大的緣故。
可是，關(guān)于疲勞試驗(yàn)，只規(guī)定該Md是不足的，還有改良的余地。疲勞特性畢竟與強(qiáng)度有正的相關(guān)性，一般強(qiáng)度高的材料疲勞壽命也長(zhǎng)。例如，即使具有同一Md值，根據(jù)加工經(jīng)歷不同強(qiáng)度也不同，疲勞特性大大變化。另外，馬氏體量的發(fā)生也根據(jù)加工經(jīng)歷不同而不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，根據(jù)關(guān)于疲勞特性的考慮了加工經(jīng)歷的指標(biāo)，提供疲勞特性優(yōu)異的亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼帶。
本發(fā)明人銳意研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過代替Md規(guī)定Md/Ms、TS/Ms的值，可最大限度地發(fā)揮不銹鋼具有的良好的疲勞特性。
即，(1)一種疲勞特性優(yōu)異的亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼帶，其特征是，在馬氏體量Ms(％)、拉伸強(qiáng)度TS(MPa)、和由以下的式子給出的Md(℃)方面，將TS/Ms定為40以下、并且將Md/Ms定為0.16以上，其中，Md-551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo，元素的單位為質(zhì)量％。
(2)一種疲勞特性優(yōu)異的亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼帶，其特征是，按質(zhì)量％計(jì)，由C0.07-0.15％、Si0.45-1.00％、Mn0.60-1.20％、P≤0.040％、S≤0.015％、Ni6.00-7.00％、Cr16.00-18.00％、余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，將TS/Ms定為40以下、并且將Md/Ms定為0.16以上。
發(fā)明的
具體實(shí)施例方式
以下說明本發(fā)明的限定理由。
(1)關(guān)于Md/Ms按照上述，Md值的大小影響到疲勞特性，但根據(jù)加工經(jīng)歷不同疲勞特性也大大變化。對(duì)于亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼，馬氏體量Ms因加工經(jīng)歷而不同，又，Ms的發(fā)生量有限度。當(dāng)經(jīng)制作工序的冷加工馬氏體長(zhǎng)大時(shí)，在使用階段的疲勞過程中新發(fā)生的馬氏體量被限制，得不到良好的疲勞特性。該理由是因?yàn)椋瑏喎€(wěn)定奧氏體系不銹鋼的場(chǎng)合，在使用階段的疲勞過程中，即使不銹鋼帶發(fā)生龜裂，在龜裂尖端也發(fā)生加工誘發(fā)馬氏體相變，那部分硬化，龜裂難擴(kuò)展，因此疲勞壽命變長(zhǎng)。
即使Md小的場(chǎng)合，如果通過制造工序的冷加工馬氏體相的長(zhǎng)大少，則在使用階段的疲勞過程中的馬氏體相的長(zhǎng)大成為可能，也得到良好的疲勞特性。另一方面，即使Md大的場(chǎng)合，當(dāng)通過制造工序的冷加工馬氏體過于長(zhǎng)大時(shí)，在使用階段的疲勞過程中新的馬氏體的長(zhǎng)大沒有余裕，也得不到良好的疲勞特性。
因此，為了提高疲勞特性，必需Md大、馬氏體量Ms有余裕，提出了下式的指標(biāo)。
Md/Ms≥0.16即，相對(duì)于某個(gè)Ms，通過增大Md，或者，相對(duì)于某個(gè)Md，通過減小Ms，能夠提高疲勞特性。再者，Md因文獻(xiàn)不同而不同，在本發(fā)明中使用在專利文獻(xiàn)3中使用的下式。
Md＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo。
(2)關(guān)于TS/Ms另一方面，對(duì)于亞奧氏體系不銹鋼，疲勞特性畢竟與強(qiáng)度有相關(guān)關(guān)系，在達(dá)到某種程度的強(qiáng)度前，強(qiáng)度高時(shí)疲勞特性優(yōu)良?？墒牵捎谠隈R氏體比率和強(qiáng)度上有強(qiáng)烈的正的相關(guān)關(guān)系，因此是與如果抑制上述的馬氏體相發(fā)生，并且Ms沒有余裕，則疲勞特性不好的見解相反的傾向。也就是說，疲勞特性的好壞也被強(qiáng)度和馬氏體比率的關(guān)系(TS/Ms)制約。這是本發(fā)明的意圖所在。當(dāng)TS/Ms＞40時(shí)，由于加工少，Ms小，強(qiáng)度不充分，因此疲勞特性差。
由以上可知，馬氏體量如用0.025TS≤Ms≤6.25Md表示的那樣，為了確保強(qiáng)度、得到良好的疲勞特性而必需的馬氏體量的最小值和在疲勞過程中沒有新的馬氏體相的長(zhǎng)大、不能提高疲勞特性的馬氏體量的最大值的中間范圍為良好。
因此，本發(fā)明規(guī)定Md/Ms≥0.16并且TS/Ms≤40。
(3)關(guān)于化學(xué)組成亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼，是在常溫下組織奧氏體相不穩(wěn)定、通過冷軋而生成加工誘發(fā)馬氏體的奧氏體系不銹鋼，作為其代表性的不銹鋼有SUS301、SUS304。
本發(fā)明著眼于SUS301，在其組成中，C、Si、P、S、Cr的含量以JIS所規(guī)定的量為保護(hù)范圍。
另一方面，對(duì)于亞奧氏體系不銹鋼，關(guān)于實(shí)質(zhì)上可調(diào)整的成分Ni、Mn，通過降低其含量，奧氏體不穩(wěn)定化，容易發(fā)生加工導(dǎo)致的馬氏體相變。因此，當(dāng)在疲勞初期發(fā)生的材料表層的龜裂尖端部分變形時(shí)，馬氏體相容易發(fā)生，新的馬氏體相的發(fā)生難以引起疲勞導(dǎo)致的破壞，并改善疲勞特性。
可是，當(dāng)降低Ni、Mn含量時(shí)，由于強(qiáng)度也降低，因此有必要增加由加工產(chǎn)生的馬氏體量，增加強(qiáng)度。也就是說，按TS/Ms為40以下的方式通過加工增加馬氏體量，據(jù)此得到高強(qiáng)度、疲勞特性優(yōu)良的亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼。但是，當(dāng)過于降低Mn、Ni含量時(shí)，奧氏體非常不穩(wěn)定，加工性變壞，因此關(guān)于下限，以JIS所規(guī)定的量為范圍。
因此，將TS/Ms為40以下、并且Md/Ms為0.16以上之時(shí)的Mn、Ni范圍定為0.60-1.20％、6.00-7.00％。
實(shí)施例用于實(shí)施例的亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼為SUS301。其成分組成示于表1。鍛造在基于JIS規(guī)定的成分范圍下通過熔融鑄造得到的SUS301錠后，熱軋到板厚3mm，固溶處理后，分別反復(fù)進(jìn)行2次冷軋和再結(jié)晶退火，再經(jīng)終軋，加工到板厚0.1mm。
表1

關(guān)于馬氏體量、拉伸強(qiáng)度和疲勞特性的評(píng)價(jià)如以下那樣地測(cè)定。
(1)馬氏體量奧氏體相為非磁性，與此相對(duì)，馬氏體相為順磁性，馬氏體量通過利用這種情況，采用磁感應(yīng)鐵素體含量計(jì)(鐵素體儀)測(cè)定材料的磁性的強(qiáng)度，據(jù)此由體積率求出向馬氏體相相變的量。
(2)拉伸強(qiáng)度沖切依據(jù)JIS Z 2201中規(guī)定的13B號(hào)的板狀試驗(yàn)片，實(shí)施依據(jù)JISZ 2241標(biāo)準(zhǔn)的拉伸試驗(yàn)。
(3)疲勞特性疲勞特性依據(jù)JIS Z 2273標(biāo)準(zhǔn)，使用采用了皮帶輪的超薄板壽命試驗(yàn)機(jī)，按最大負(fù)載應(yīng)力1150MPa測(cè)定了直到斷裂的循環(huán)耐久次數(shù)。
表2

*1在最終退火下的晶體粒徑；*2終軋加工度表2示出評(píng)價(jià)的結(jié)果，發(fā)明例No.1-No.9滿足TS/Ms為40以下、并且Md/Ms為0.16以上，對(duì)于不滿足TS/Ms為40以下、或者M(jìn)d/Ms為0.16以上的某一個(gè)的比較例No.10-17，當(dāng)比較相同組成的材料時(shí)，發(fā)明例的一方得到比比較例優(yōu)良的疲勞特性。
另外，著眼于與疲勞特性關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度，比較例No.10的強(qiáng)度高，但Md/Ms小于0.16，也就是說馬氏體量多，因此疲勞特性差。又，比較例No.11-17的Md/Ms為0.16以上，但拉伸強(qiáng)度低，因此疲勞特性仍然差。
比較組成1、2和組成3，通過比較發(fā)明例No.1-6和No.7-9、比較例No.10-14和No.15-17，組成3一方顯示出疲勞特性比組成1、2優(yōu)良的傾向。這是因?yàn)?，通過組成1中Ni、組成2中Mn的添加濃度增加，據(jù)此Md降低的緣故。
發(fā)明效果如以上那樣，根據(jù)用于得到疲勞特性優(yōu)良的亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼帶的指標(biāo)，可提供要求高強(qiáng)度并且疲勞特性的開關(guān)用亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼。
權(quán)利要求
1.一種疲勞特性優(yōu)異的亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼帶，其特征是，在馬氏體量Ms(％)、拉伸強(qiáng)度TS(MPa)、和由以下的式子給出的Md(℃)方面，將TS/Ms定為40以下、并且將Md/Ms定為0.16以上，其中，Md＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo，元素的單位為質(zhì)量％。
2.一種疲勞特性優(yōu)異的亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼帶，其特征是，按質(zhì)量％計(jì)，由C0.07-0.15％、Si0.45-1.00％、Mn0.60-1.20％、P≤0.040％、S≤0.015％、Ni6.00-7.00％、Cr16.00-18.00％、余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成，將TS/Ms定為40以下、并且將Md/Ms定為0.16以上。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，根據(jù)關(guān)于疲勞特性的考慮了加工經(jīng)歷的指標(biāo)，提供疲勞特性優(yōu)異的亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼。本發(fā)明的疲勞特性優(yōu)異的亞穩(wěn)定奧氏體系不銹鋼帶，其特征是，在馬氏體量(＝Ms量)、強(qiáng)度(＝TS)、和由以下的式子給出的Md方面，將TS/Ms定為40以下、并且將Md/Ms定為0.16以上，其中，Md＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo。
文檔編號(hào)C22C38/44GK1550566SQ20041004338
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
發(fā)明者黑崎郁也, 深町一彥, 彥 申請(qǐng)人:日礦金屬加工株式會(huì)社