專利名稱：疲勞特性優(yōu)良的高強(qiáng)度奧氏體系不銹鋼鋼帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于需要彈性的部件的不銹鋼鋼帶，如，各種電子儀器部件特別是反復(fù)加載部位所使用的連接器及觸點(diǎn)中所使用的部件等。
背景技術(shù)：
作為各種電子儀器部件所使用的連接器及觸點(diǎn)中所使用的部件等的基本特性，要求具有高強(qiáng)度及彈性，其中，作為各種儀器的按鍵或開關(guān)等的鋼板彈簧，人們希望使用對反復(fù)動(dòng)作具有優(yōu)良耐久性的材料。金屬拱(metal dome)型開關(guān)用于手機(jī)按鍵等中。
為提高材料的耐久性，改善該材料的疲勞特性比較重要，作為其手段，有使結(jié)晶粒徑微細(xì)化(例如，參考非專利文獻(xiàn)1)、及賦予表層壓縮殘余應(yīng)力等方法。作為賦予壓縮殘余應(yīng)力的方法，有在最終軋制后進(jìn)行張力退火處理或壓力釋放處理等熱處理的方法，及通過實(shí)施噴丸硬化來賦予表層壓縮殘余應(yīng)力的方法(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。
非專利文獻(xiàn)1橫堀武夫監(jiān)譯“金屬的疲勞破壞”，丸善株式會(huì)社，1970年6月30日，P.32～39專利文獻(xiàn)1特愿平11-222517號(hào)公報(bào)人們認(rèn)識(shí)到，利用以前的方法使結(jié)晶粒子微細(xì)化，有時(shí)大小沒有變得充分小，或者，即使結(jié)晶粒子平均變得比較小，但是各個(gè)結(jié)晶粒子大的小的混合在一起。盡管通過結(jié)晶粒子的微細(xì)化使疲勞特性得到改善，但是，因其大小及結(jié)晶粒的差異，有時(shí)效果不充分，而且，為改善疲勞特性而必要的結(jié)晶粒的大小的指標(biāo)不詳。
盡管賦予材料壓縮殘余應(yīng)力對疲勞特性的改善有效是公知的，但是，由于作為其手段的張力退火處理、壓力釋放處理對材料進(jìn)行加熱，所以在軋制后需要追加熱處理工序，增加了材料制造時(shí)的周期和成本，而且，彈性極限應(yīng)力因熱處理而低于軋制完成時(shí)的值。而且，由于熱處理溫度還低于溶體化熱處理溫度，所以，特別是在不銹鋼中有敏化的危險(xiǎn)。
而通過實(shí)施噴丸硬化來賦予材料表面壓縮殘余應(yīng)力的方法，針對板的厚度大的材料是有效的手段，在工業(yè)上得到利用，但是，當(dāng)處理箔時(shí)，由于板的厚度薄，所以，本方法難以適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在各種按鍵及開關(guān)彈簧等中反復(fù)動(dòng)作的耐久性優(yōu)良的箔的金屬材料。
本發(fā)明人對提高奧氏體系不銹鋼鋼帶的疲勞特性的方法進(jìn)行了認(rèn)真研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用下述方法提高強(qiáng)度及疲勞特性。
①在750℃下退火300秒的情況下的平均結(jié)晶粒徑為3μm以下，且其標(biāo)準(zhǔn)偏差為2μm以下。
②實(shí)施了最終軋制或?qū)嵤┝俗罱K應(yīng)力消除退火的材料表面的拉伸殘余應(yīng)力為50MPa以下，或者是壓縮殘余應(yīng)力。
即，本發(fā)明的技術(shù)方案如下(1)一種疲勞特性優(yōu)良的奧氏體系不銹鋼鋼帶的特征在于，在750℃下進(jìn)行300秒的退火情況下的平均結(jié)晶粒徑為3μm以下，且其標(biāo)準(zhǔn)偏差為2μm以下。
(2)一種疲勞特性優(yōu)良的奧氏體系不銹鋼鋼帶的特征在于，實(shí)施了最終軋制或最終軋制后實(shí)施了應(yīng)力消除退火的奧氏體系不銹鋼，其材料表層的殘余應(yīng)力是50MPa以下的拉伸殘余應(yīng)力或壓縮殘余應(yīng)力。
(3)上述(1)及(2)所述的疲勞特性優(yōu)良的奧氏體系不銹鋼鋼帶。
(4)上述(1)～(3)所述的疲勞特性優(yōu)良的用于連接器或開關(guān)等接點(diǎn)部件的奧氏體系不銹鋼鋼帶。
(5)上述(4)所述的疲勞特性優(yōu)良的用于金屬拱型開關(guān)的奧氏體系不銹鋼鋼帶。
本發(fā)明涉及適用于需要彈性的部件的彈簧用疲勞特性優(yōu)良的不銹鋼鋼帶材料，其中，該部件是各種電子儀器部件特別是反復(fù)加載部位所使用的連接器及觸點(diǎn)中所使用的部件等。
具體實(shí)施形式下面說明限定的理由。
(1)再結(jié)晶退火后的結(jié)晶為了改善疲勞特性，在利用最終的再結(jié)晶退火使結(jié)晶粒徑微細(xì)化之后進(jìn)行最終軋制是有效的。不過，最終的再結(jié)晶退火中的結(jié)晶粒徑及其后的最終軋制的組合對疲勞特性產(chǎn)生影響，所以，需要對其進(jìn)行控制。針對這些最終的再結(jié)晶退火和最終軋制的組合進(jìn)行了各種探討。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過最優(yōu)化軋制、退火次數(shù)及其條件，可看到將最終軋制后的材料進(jìn)行了再結(jié)晶退火的情況的平均結(jié)晶粒徑及其標(biāo)準(zhǔn)偏差與疲勞特性之間有相關(guān)關(guān)系。即，看出有顯著疲勞特性改善的是在將材料在750℃下再結(jié)晶退火300秒時(shí)的、平均結(jié)晶粒徑為3μm以下且其標(biāo)準(zhǔn)偏差為2μm時(shí)的情況。
(2)殘余應(yīng)力關(guān)于材料表層的殘余應(yīng)力，可通過盡可能地形成小的拉伸殘余應(yīng)力或壓縮殘余應(yīng)力來改善疲勞特性，一直以來人們采用了各種各樣的方法。
但是，本發(fā)明的對象是不銹鋼鋼帶，需要挖掘出適合不銹鋼并適合箔的方法。此外，材料表層的殘余應(yīng)力因加工工序及其條件的改變而變動(dòng)。對這些殘余應(yīng)力和疲勞特性的關(guān)系進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在材料表層的殘余應(yīng)力是拉伸應(yīng)力時(shí)，在其值超過一定值時(shí)和為該值以下時(shí)，疲勞特性有顯著差異。即，材料表層的殘余應(yīng)力為50MPa以下的拉伸殘余應(yīng)力或壓縮殘余應(yīng)力時(shí)，可看到疲勞特性有顯著改善。
實(shí)施例(1)實(shí)施例1購進(jìn)SUS301不銹鋼(板厚1.5mm)，以加工度50％以上進(jìn)行冷軋后，采用連續(xù)退火爐，并使?fàn)t溫為1200℃以下、材料在爐內(nèi)停留時(shí)間為120秒以下地進(jìn)行調(diào)整以使平均結(jié)晶粒徑為5μm以下。再將該材料進(jìn)行加工度50％以上的冷軋，并與上述同樣地調(diào)整爐溫和材料在爐內(nèi)的停留時(shí)間以使平均結(jié)晶粒徑為3μm以下。而且，在再結(jié)晶退火后將板厚加工到60μm。將其作為試樣，用拉伸實(shí)驗(yàn)及薄板傳送帶壽命實(shí)驗(yàn)機(jī)，在1280MPa的最大負(fù)載應(yīng)力下，測量直至斷裂的反復(fù)次數(shù)。
此外，作為比較例，采用上述的試料鋼，在以加工度50％以上進(jìn)行冷軋后，采用連續(xù)退火爐，并使?fàn)t溫為1200～1250℃、材料在爐內(nèi)停留時(shí)間為120秒以下地進(jìn)行調(diào)整以使平均結(jié)晶粒徑為10μm以上。再將該材料進(jìn)行加工度50％以上的冷軋，并與上述同樣地調(diào)整爐溫和材料在爐內(nèi)的停留時(shí)間以使平均結(jié)晶粒徑為10μm以上。而且，在再結(jié)晶退火后將板厚加工到60μm。
將試樣材料的化學(xué)成分示于表1，將試樣材料在750℃下熱處理300秒的情況的平均結(jié)晶粒徑和其標(biāo)準(zhǔn)偏差、以及疲勞特性的測量結(jié)果示于表2。
表1

表2

由表2得知，即使強(qiáng)度相同，疲勞特性也不同。例如，盡管發(fā)明例No.1和比較例No.4的拉伸強(qiáng)度基本相同，但是，前者在750℃下熱處理300秒后的結(jié)晶粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差為2μm以下，與此相對，后者大于2μm，而且，與前者相比，后者的疲勞特性惡化。
發(fā)明例No.2、3與比較例No.5的強(qiáng)度基本相同，但是，前者在750℃下熱處理300秒后的平均結(jié)晶粒徑為3μm以下，與此相對，后者大于3μm，而且，與前者相比，后者的疲勞特性惡化。
此外，比較例No.6在750℃下熱處理300秒后的平均結(jié)晶粒徑大于3μm，而且，其標(biāo)準(zhǔn)偏差大于2μm，這些與在規(guī)定范圍內(nèi)的發(fā)明例No.1～3相比，疲勞特性惡化。
(2)實(shí)施例2采用與實(shí)施例1相同組成的坯條，利用與實(shí)施例1的比較例相同的工藝加工到60μm后，采用連續(xù)退火爐，在600℃的爐溫下進(jìn)行消除應(yīng)力退火，并利用板厚變化量小于1μm的表皮光軋來調(diào)整材料表層的殘余應(yīng)力，進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)、材料表層的殘余應(yīng)力的測量、以及在1280MPa的最大負(fù)載應(yīng)力下測量直至斷裂的反復(fù)次數(shù)。
此外，作為比較例，采用與實(shí)施例1相同組成的坯條，利用與實(shí)施例1的比較例相同的工藝加工到60μm后，在連續(xù)退火爐中，在600℃的爐溫下進(jìn)行消除應(yīng)力退火，并進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)、材料表層的殘余應(yīng)力的測量、以及在1280MPa的最大負(fù)載應(yīng)力下測量直至斷裂的反復(fù)次數(shù)。
將材料表層的殘余應(yīng)力與疲勞特性的測量結(jié)果示于表3。
表3

由表3得知，盡管發(fā)明例No.7與比較例No.10、發(fā)明例No.8與比較例No.11、以及發(fā)明例No.9與比較例No.12的拉伸強(qiáng)度值分別基本相同，但是關(guān)于材料表層的殘余應(yīng)力，發(fā)明例低于50MPa或?yàn)閴嚎s應(yīng)力，比較例大于50MPa。此外，分別對二者的疲勞特性進(jìn)行比較，后者的疲勞特性比前者惡化。另外，表3中，殘余應(yīng)力的+號(hào)(沒符號(hào))表示拉伸殘余應(yīng)力，-號(hào)表示壓縮殘余應(yīng)力。
(3)實(shí)施例3采用與實(shí)施例1相同組成的坯條，利用相同的工藝加工到60μm后，在連續(xù)退火爐中，在600℃的爐溫下進(jìn)行消除應(yīng)力退火，并利用板厚變化量小于1μm的表皮光軋來調(diào)整材料表層的殘余應(yīng)力，并進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)、材料表層的殘余應(yīng)力的測量、以及在1280MPa的最大負(fù)載應(yīng)力下測量直至斷裂的反復(fù)次數(shù)。
此外，作為比較例，采用與實(shí)施例1相同組成的坯條，利用相同的工藝加工到60μm后，在連續(xù)退火爐中，在600℃的爐溫下進(jìn)行消除應(yīng)力退火，并進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)、材料表層的殘余應(yīng)力的測量、以及在1280MPa的最大負(fù)載應(yīng)力下測量直至斷裂的反復(fù)次數(shù)。
將材料表層的殘余應(yīng)力與疲勞特性的測量結(jié)果示于表4。
表4

因?yàn)閷?shí)施例3是對應(yīng)于權(quán)利要求3的例子，所以實(shí)施例3中的比較例在權(quán)利要求1中是發(fā)明例。
由表4得知，盡管發(fā)明例No.13與比較例No.16、發(fā)明例No.14與比較例No.17、以及發(fā)明例No.15與比較例No.18的拉伸強(qiáng)度值分別基本相同，但是關(guān)于材料表層的殘余應(yīng)力，發(fā)明例低于50MPa或?yàn)閴嚎s應(yīng)力，比較例大于50MPa。而且，后者的疲勞特性比前者惡化。另外，表4中，殘余應(yīng)力的+號(hào)(沒符號(hào))表示拉伸殘余應(yīng)力，-號(hào)表示壓縮殘余應(yīng)力。
權(quán)利要求
1.一種疲勞特性優(yōu)良的奧氏體系不銹鋼鋼帶，其特征在于，在750℃下進(jìn)行300秒的退火情況下的平均結(jié)晶粒徑為3μm以下，且其標(biāo)準(zhǔn)偏差為2μm以下。
2.一種疲勞特性優(yōu)良的奧氏體系不銹鋼鋼帶，其特征在于，實(shí)施了最終軋制或最終軋制后實(shí)施了應(yīng)力消除退火的奧氏體系不銹鋼，其材料表層的殘余應(yīng)力是50MPa以下的拉伸殘余應(yīng)力或壓縮殘余應(yīng)力。
3.一種疲勞特性優(yōu)良的奧氏體系不銹鋼鋼帶，其特征在于，是權(quán)利要求1及權(quán)利要求2所述的疲勞特性優(yōu)良的奧氏體系不銹鋼鋼帶。
4.一種奧氏體系不銹鋼鋼帶，其特征在于，是權(quán)利要求1～3所述的疲勞特性優(yōu)良的用于連接器或開關(guān)等接點(diǎn)部件的奧氏體系不銹鋼鋼帶。
5.一種奧氏體系不銹鋼鋼帶，其特征在于，是權(quán)利要求4所述的疲勞特性優(yōu)良的用于金屬拱型開關(guān)的奧氏體系不銹鋼鋼帶。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供疲勞特性優(yōu)良的奧氏體系不銹鋼鋼帶。其特征是在750℃下進(jìn)行300秒的退火情況下的平均結(jié)晶粒徑為3μm以下，且其標(biāo)準(zhǔn)偏差為2μm以下。而且，一種疲勞特性優(yōu)良的金屬拱型開關(guān)用奧氏體系不銹鋼鋼帶的特征是，在最終軋制后及在最終軋制后實(shí)施了應(yīng)力消除退火的奧氏體系不銹鋼，其材料表層的拉伸殘余應(yīng)力為50MPa以下。
文檔編號(hào)C21D8/02GK1517445SQ20041000298
公開日2004年8月4日 申請日期2004年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月21日
發(fā)明者黑崎郁也, 深町一彥, 彥 申請人:日礦金屬加工株式會(huì)社