耐腐蚀性和磁特性优异的钢材及其制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及耐腐蚀性和磁特性优异的钢材及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 应对汽车等的节能化，对于该汽车等的电装部件，要求磁路的控制更精致，能够实 现节电化和磁响应速度的提高。因此，对于作为上述电装部件的原材的钢材，作为磁特性， 要求在低外部磁场下容易磁化且矫顽磁力小这样的特性。
[0003] 因此，通常使用材料内部的磁通密度在外部磁场下容易响应，且比Ni、Co等廉价 的软磁性钢材。作为上述软磁性钢材，具体来说，例如使用的是C量约0. 1质量％以下的极 低碳钢（纯铁系软磁性材料）等。上述电装部件（以下，也称为软磁性钢部件）通常是对 于该钢材实施热乳后，进行被称为二次加工工序的酸洗、润滑处理和拉丝加工等，对于所得 到的钢丝再依次实施部件成型和磁性退火等而得到的。
[0004] 可是上述电装部件，根据使用环境而要求耐腐蚀性。在该要求耐腐蚀性的部位使 用电磁不锈钢。电磁不锈钢是兼备磁特性和耐腐蚀性的特殊钢，作为用途，可列举喷射器、 传感器、致动器、电机等活用了涡电流抑制不可欠缺的磁路的部件、在腐蚀环境中使用的电 装部件等。作为上述电磁不锈钢，一直以来多使用13Cr系电磁不锈钢，例如在专利文献1 中，提出有改善该13Cr系电磁不锈钢的冷锻性、可切削性的技术。但是，上述13Cr系电磁 不锈钢若与冷锻性更优异的极低碳钢比较，则加工性低，另外，由于合金元素多而导致材料 价格也高，存在合金价格的飞涨时连带材料价格上升、或材料供给困难这样的问题。另外近 年来，例如在燃料电池车用途等的电磁不锈钢中，耐腐蚀性进一步改善的要求正在出现。
[0005] 另一方面，作为极低碳钢，例如提出有专利文献2和专利文献3等的技术。其主要 着眼点在于，通过控制钢材成分、钢中的硫化物的分散状态，不使磁特性降低而使强度、可 切削性提高，而对于需要耐腐蚀性的情况则没有进行讨论。
[0006] 根据以上内容，要求廉价地实现具备优异的磁特性，并且具备超过上述电磁不锈 钢的高耐腐蚀性的钢材。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开平06-228717号公报
[0010] 专利文献2 :日本特开2010-235976号公报
[0011] 专利文献3 :日本特开2007-046125号公报
【发明内容】
[0012] 发明要解决的课题
[0013] 本发明着眼于上述这样的情况而形成，其目的在于，不大量添加合金元素而廉价 地实现具备超过电磁不锈钢的高耐腐蚀性和优异的磁特性的钢材。
[0014] 用于解决课题的手段
[0015] 能够解决上述课题的本发明的耐腐蚀性和磁特性优异的钢材具有的特征在于，满 足
[0016] C:0. 001~0.025% (质量％的意思。涉及化学成分以下均同）、
[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] 余量由铁和不可避免的杂质构成，并且，
[0025] 在钢材表面形成有含Si、Cr的一种或两种且含非晶质层、厚度为50~500nm的氧 化被膜。
[0026] 所述钢材中，作为其他的元素也可以还含有
[0027] (a)从Cu:高于0%并在0. 5%以下和Ni:高于0%并在0. 5%以下所构成的组中 选择的一种以上的元素，和
[0028] (b)Pb:高于 0%并在 1. 0% 以下。
[0029] 本发明中，也包括上述钢材的制造方法。该制造方法具有的特征在于，使用所述成 分组成的钢，以下述的条件进行退火。
[0030] (退火条件）
[0031] 退火气氛：氧浓度为1. 0体积ppm以下
[0032] 退火温度：800 ~1200°C
[0033] 退火时间：1小时以上且20小时以下
[0034] 发明效果
[0035] 根据本发明，能够廉价提供具备超过电磁不锈钢的高耐腐蚀性和优异的磁特性的 钢材。
【具体实施方式】
[0036] 本发明人为了不大量添加合金元素而廉价地实现兼备超过电磁不锈钢的高耐腐 蚀性和优异的磁特性的钢材而反复潜心研究。其结果发现，按下述方式控制钢材的成分组 成，特别是控制Si量和Cr量，并且在该钢材的制造工序中进行后面详述的规定的退火，将 耐腐蚀性优异的氧化被膜形成于钢材表面即可。
[0037] 具体来说是发现，作为上述氧化被膜，如果其组成含有Si、Cr的一种或两种，钢材 含有Cu、Ni的一种或两种时，氧化被膜中进一步包含Cu、Ni的一种或两种，并且其结构含非 晶质层，则能够达成高耐腐蚀性。
[0038] 因为上述非晶质层与基体材料具有高密合性，且能够比不锈钢的钝态被膜（约 5nm)形成得厚，所以，即使在钝态被膜被溶解而腐蚀进行这样的严酷的腐蚀环境中，仍显示 出高耐腐蚀性。还有，在本发明中所谓"含非晶质层"，如后述的实施例所示，是指在氧化被 膜的纳米电子束衍射像中，能够确认到晕图案。
[0039] 为了达成超过电磁不锈钢的耐腐蚀性，所述氧化被膜的厚度为50nm以上。所述氧 化被膜的厚度优选为60nm以上，更优选为70nm以上，进一步优选为80nm以上。另一方面， 若所述氧化被膜的厚度过厚，则非晶质层难以形成而结晶化，例如形成T-FeOOH等，故而 不为优选。因此所述氧化被膜的厚度为500nm以下。该厚度优选为350nm以下，更优选为 300nm以下，进一步优选为200nm以下。
[0040] 为了将上述规定的氧化被膜形成于钢材表面，并且为了确保优异的磁特性和例如 作为部件所要求的高强度等特性，需要钢材满足下述的成分组成。以下，对于本发明的钢材 的成分组成进行说明。
[0041] [C:0? 001 ~0? 025% ]
[0042] C是确保机械强度所需要的元素，另外如果为少量，则使电阻增加，能够抑制因涡 电流造成的磁特性的劣化。但是C在钢中固溶而使Fe晶格发生畸变，因此若含量增加，则 使磁特性显著劣化。因此C量为0.025%以下。所述C量优选为0.020%以下，更优选为 0. 015%以下，进一步优选为0. 010%以下。还有，即使C量低于0. 001 %，磁特性的改善效 果也饱和，因此在本发明中使C量的下限为0. 001 %。
[0043] [Si:1.0~4.0%]
[0044] Si是在钢的熔炼时作为脱氧剂起作用的元素。另外在本发明中，Si对于在氧化被 膜中形成非晶质层有用，是使氧化被膜强化而使耐腐蚀性进一步提高的元素。此外Si使电 阻增加，带来抑制涡电流造成的磁特性降低的效果。从这些观点出发，Si量为1.0%以上。 该Si量优选为1. 4%以上，更优选为1. 8%以上。但是若Si被大量含有，则所述非晶质层 反而难以形成，不能确保优异的耐腐蚀性。另外冷锻性和磁特性也降低。因此，将Si量的 上限定为4. 0%。Si量优选为3. 6%以下，更优选为3. 0%以下。
[0045] [Mn :0? 1~1. 0% ]
[0046] Mn是作为脱氧剂有效发挥作用的元素。另外与S结合，作为MnS析出物而微细分 散，成为断肩槽，也是有助于可切削性的提高的元素。为了使这样的作用有效地发挥，需要 使Mn含有0. 1 %以上。Mn量优选为0. 15%以上，更优选为0. 20%以上。但是若Mn量过多， 则招致对磁特性有害的MnS个数的增加，因此以1. 0%为上限。Mn量优选为0.8%以下，更 优选为0. 70%以下，进一步优选为0. 50%以下。
[0047] [P :高于0%并在0.030%以下]
[0048] P(磷）在钢中发生晶界偏析，是给冷锻性和磁特性带来不利影响的有害元素。因 此将P量抑制在〇. 030%以下。P量优选为0. 015%以下，更优选为0. 010%以下。
[0049] [S :高于0%并在0? 10%以下]
[0050]S(硫）如上述在钢中形成MnS，在切削加工时负荷有应力时成为应力集中位置，具 有使可切削性提高的作用。为了使这样的作用有效地发挥，优选使S含有0. 003%以上。S 量更优选为0.01%以上。但是若S量过多，则招致对磁特性有害的MnS个数的增加。另外 因为还使冷锻性显著劣化，所以S量抑制在0. 10%以下。S量优选为0.09%以下，更优选为 0? 050% 以下。
[0051] [Cr:高于0%并在4. 0%以下]
[0052] Cr使铁素体相的电