耐腐蝕性和磁特性優(yōu)異的鋼材及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及耐腐蝕性和磁特性優(yōu)異的鋼材及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 應(yīng)對汽車等的節(jié)能化，對于該汽車等的電裝部件，要求磁路的控制更精致，能夠?qū)?現(xiàn)節(jié)電化和磁響應(yīng)速度的提高。因此，對于作為上述電裝部件的原材的鋼材，作為磁特性， 要求在低外部磁場下容易磁化且矯頑磁力小這樣的特性。
[0003] 因此，通常使用材料內(nèi)部的磁通密度在外部磁場下容易響應(yīng)，且比Ni、Co等廉價(jià) 的軟磁性鋼材。作為上述軟磁性鋼材，具體來說，例如使用的是C量約0. 1質(zhì)量％以下的極 低碳鋼（純鐵系軟磁性材料）等。上述電裝部件（以下，也稱為軟磁性鋼部件）通常是對 于該鋼材實(shí)施熱乳后，進(jìn)行被稱為二次加工工序的酸洗、潤滑處理和拉絲加工等，對于所得 到的鋼絲再依次實(shí)施部件成型和磁性退火等而得到的。
[0004] 可是上述電裝部件，根據(jù)使用環(huán)境而要求耐腐蝕性。在該要求耐腐蝕性的部位使 用電磁不銹鋼。電磁不銹鋼是兼?zhèn)浯盘匦院湍透g性的特殊鋼，作為用途，可列舉噴射器、 傳感器、致動(dòng)器、電機(jī)等活用了渦電流抑制不可欠缺的磁路的部件、在腐蝕環(huán)境中使用的電 裝部件等。作為上述電磁不銹鋼，一直以來多使用13Cr系電磁不銹鋼，例如在專利文獻(xiàn)1 中，提出有改善該13Cr系電磁不銹鋼的冷鍛性、可切削性的技術(shù)。但是，上述13Cr系電磁 不銹鋼若與冷鍛性更優(yōu)異的極低碳鋼比較，則加工性低，另外，由于合金元素多而導(dǎo)致材料 價(jià)格也高，存在合金價(jià)格的飛漲時(shí)連帶材料價(jià)格上升、或材料供給困難這樣的問題。另外近 年來，例如在燃料電池車用途等的電磁不銹鋼中，耐腐蝕性進(jìn)一步改善的要求正在出現(xiàn)。
[0005] 另一方面，作為極低碳鋼，例如提出有專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3等的技術(shù)。其主要 著眼點(diǎn)在于，通過控制鋼材成分、鋼中的硫化物的分散狀態(tài)，不使磁特性降低而使強(qiáng)度、可 切削性提高，而對于需要耐腐蝕性的情況則沒有進(jìn)行討論。
[0006] 根據(jù)以上內(nèi)容，要求廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)具備優(yōu)異的磁特性，并且具備超過上述電磁不銹 鋼的高耐腐蝕性的鋼材。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平06-228717號公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2010-235976號公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2007-046125號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明要解決的課題
[0013] 本發(fā)明著眼于上述這樣的情況而形成，其目的在于，不大量添加合金元素而廉價(jià) 地實(shí)現(xiàn)具備超過電磁不銹鋼的高耐腐蝕性和優(yōu)異的磁特性的鋼材。
[0014] 用于解決課題的手段
[0015] 能夠解決上述課題的本發(fā)明的耐腐蝕性和磁特性優(yōu)異的鋼材具有的特征在于，滿 足
[0016] C:0. 001~0.025% (質(zhì)量％的意思。涉及化學(xué)成分以下均同）、
[0017] Si:1.0 ~4.0%、
[0018] Mn:0.1 ~1.0%、
[0019] P:高于0%并在0.030%以下、
[0020] S:高于0%并在0? 10%以下、
[0021] Cr:高于0%并在4. 0%以下、
[0022] A1 :高于0%并在0? 010%以下、和
[0023] N:高于0%并在0.01%以下，
[0024] 余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且，
[0025] 在鋼材表面形成有含Si、Cr的一種或兩種且含非晶質(zhì)層、厚度為50~500nm的氧 化被膜。
[0026] 所述鋼材中，作為其他的元素也可以還含有
[0027] (a)從Cu:高于0%并在0. 5%以下和Ni:高于0%并在0. 5%以下所構(gòu)成的組中 選擇的一種以上的元素，和
[0028] (b)Pb:高于 0%并在 1. 0% 以下。
[0029] 本發(fā)明中，也包括上述鋼材的制造方法。該制造方法具有的特征在于，使用所述成 分組成的鋼，以下述的條件進(jìn)行退火。
[0030] (退火條件）
[0031] 退火氣氛：氧濃度為1. 0體積ppm以下
[0032] 退火溫度：800 ~1200°C
[0033] 退火時(shí)間：1小時(shí)以上且20小時(shí)以下
[0034] 發(fā)明效果
[0035] 根據(jù)本發(fā)明，能夠廉價(jià)提供具備超過電磁不銹鋼的高耐腐蝕性和優(yōu)異的磁特性的 鋼材。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 本發(fā)明人為了不大量添加合金元素而廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)兼?zhèn)涑^電磁不銹鋼的高耐腐 蝕性和優(yōu)異的磁特性的鋼材而反復(fù)潛心研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，按下述方式控制鋼材的成分組 成，特別是控制Si量和Cr量，并且在該鋼材的制造工序中進(jìn)行后面詳述的規(guī)定的退火，將 耐腐蝕性優(yōu)異的氧化被膜形成于鋼材表面即可。
[0037] 具體來說是發(fā)現(xiàn)，作為上述氧化被膜，如果其組成含有Si、Cr的一種或兩種，鋼材 含有Cu、Ni的一種或兩種時(shí)，氧化被膜中進(jìn)一步包含Cu、Ni的一種或兩種，并且其結(jié)構(gòu)含非 晶質(zhì)層，則能夠達(dá)成高耐腐蝕性。
[0038] 因?yàn)樯鲜龇蔷з|(zhì)層與基體材料具有高密合性，且能夠比不銹鋼的鈍態(tài)被膜（約 5nm)形成得厚，所以，即使在鈍態(tài)被膜被溶解而腐蝕進(jìn)行這樣的嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境中，仍顯示 出高耐腐蝕性。還有，在本發(fā)明中所謂"含非晶質(zhì)層"，如后述的實(shí)施例所示，是指在氧化被 膜的納米電子束衍射像中，能夠確認(rèn)到暈圖案。
[0039] 為了達(dá)成超過電磁不銹鋼的耐腐蝕性，所述氧化被膜的厚度為50nm以上。所述氧 化被膜的厚度優(yōu)選為60nm以上，更優(yōu)選為70nm以上，進(jìn)一步優(yōu)選為80nm以上。另一方面， 若所述氧化被膜的厚度過厚，則非晶質(zhì)層難以形成而結(jié)晶化，例如形成T-FeOOH等，故而 不為優(yōu)選。因此所述氧化被膜的厚度為500nm以下。該厚度優(yōu)選為350nm以下，更優(yōu)選為 300nm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為200nm以下。
[0040] 為了將上述規(guī)定的氧化被膜形成于鋼材表面，并且為了確保優(yōu)異的磁特性和例如 作為部件所要求的高強(qiáng)度等特性，需要鋼材滿足下述的成分組成。以下，對于本發(fā)明的鋼材 的成分組成進(jìn)行說明。
[0041] [C:0? 001 ~0? 025% ]
[0042] C是確保機(jī)械強(qiáng)度所需要的元素，另外如果為少量，則使電阻增加，能夠抑制因渦 電流造成的磁特性的劣化。但是C在鋼中固溶而使Fe晶格發(fā)生畸變，因此若含量增加，則 使磁特性顯著劣化。因此C量為0.025%以下。所述C量優(yōu)選為0.020%以下，更優(yōu)選為 0. 015%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 010%以下。還有，即使C量低于0. 001 %，磁特性的改善效 果也飽和，因此在本發(fā)明中使C量的下限為0. 001 %。
[0043] [Si:1.0~4.0%]
[0044] Si是在鋼的熔煉時(shí)作為脫氧劑起作用的元素。另外在本發(fā)明中，Si對于在氧化被 膜中形成非晶質(zhì)層有用，是使氧化被膜強(qiáng)化而使耐腐蝕性進(jìn)一步提高的元素。此外Si使電 阻增加，帶來抑制渦電流造成的磁特性降低的效果。從這些觀點(diǎn)出發(fā)，Si量為1.0%以上。 該Si量優(yōu)選為1. 4%以上，更優(yōu)選為1. 8%以上。但是若Si被大量含有，則所述非晶質(zhì)層 反而難以形成，不能確保優(yōu)異的耐腐蝕性。另外冷鍛性和磁特性也降低。因此，將Si量的 上限定為4. 0%。Si量優(yōu)選為3. 6%以下，更優(yōu)選為3. 0%以下。
[0045] [Mn :0? 1~1. 0% ]
[0046] Mn是作為脫氧劑有效發(fā)揮作用的元素。另外與S結(jié)合，作為MnS析出物而微細(xì)分 散，成為斷肩槽，也是有助于可切削性的提高的元素。為了使這樣的作用有效地發(fā)揮，需要 使Mn含有0. 1 %以上。Mn量優(yōu)選為0. 15%以上，更優(yōu)選為0. 20%以上。但是若Mn量過多， 則招致對磁特性有害的MnS個(gè)數(shù)的增加，因此以1. 0%為上限。Mn量優(yōu)選為0.8%以下，更 優(yōu)選為0. 70%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 50%以下。
[0047] [P :高于0%并在0.030%以下]
[0048] P(磷）在鋼中發(fā)生晶界偏析，是給冷鍛性和磁特性帶來不利影響的有害元素。因 此將P量抑制在〇. 030%以下。P量優(yōu)選為0. 015%以下，更優(yōu)選為0. 010%以下。
[0049] [S :高于0%并在0? 10%以下]
[0050]S(硫）如上述在鋼中形成MnS，在切削加工時(shí)負(fù)荷有應(yīng)力時(shí)成為應(yīng)力集中位置，具 有使可切削性提高的作用。為了使這樣的作用有效地發(fā)揮，優(yōu)選使S含有0. 003%以上。S 量更優(yōu)選為0.01%以上。但是若S量過多，則招致對磁特性有害的MnS個(gè)數(shù)的增加。另外 因?yàn)檫€使冷鍛性顯著劣化，所以S量抑制在0. 10%以下。S量優(yōu)選為0.09%以下，更優(yōu)選為 0? 050% 以下。
[0051] [Cr:高于0%并在4. 0%以下]
[0052] Cr使鐵素體相的電