转轴用合金、马达用转轴及马达制造技术

本发明专利技术涉及转轴用合金、马达用转轴及马达，所述合金为无磁性奥氏体钢，以重量比计所述钢含有Ｃ：０．１８－０．２２％、Ｓｉ：０．５－１．０％、Ｍｎ：８．５－９．５％、Ｃｒ：１６．５－１７．５％、Ｎ：０．１５－０．２％、Ｃｕ：１．５－３．５％、Ｓ：０．１３－０．３％，剩余部分为Ｆｅ及不可避免地混入的杂质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及转轴构合金，如制造马达转轴所用的合金材料。尤 其涉及适于电脑等硬盘驱动器的主轴马达、风扇马达、或各种家用 电器产品及精密仪器中应用的马达等的转轴用材料，可切削性(切削 的容易程度)优良的无磁性奥氏体不锈钢。并且，本专利技术涉及由这种 奥氏体不锈钢制造的转轴、以及由该转轴制造的步进马达等的马 达。
技术介绍
直至目前，为避免由于马达用转轴材料受马达》兹体影响而使转 轴具有磁性从而影响旋转性能，选用具有奥氏体組织的无磁性不锈钢作为转轴材料。作为其代表的SUS303Cu，由于具有优良的耐腐蚀 性及可切削性而适于作为转轴用材料。但是，由于SUS303Cu中含 有近年来价格上涨的Ni，随着成本的提高产生了不经济的缺点。此 外，作为SUS303Cu的替代材料，已知有由日本特公昭54-20444号 公报公示的奥氏体不锈钢。而，作为奥氏体不锈钢之外的其它具有 无磁性的钢铁材料，虽然有例如日本特公昭56-8096号公报、日本特 开平7-126809号公报等公开的高Mn钢等材料，但是这种材料存在 加工硬化性大、可切削性差的缺点。对于一般的钢铁材料，作为改善可切削性的元素已知Pb或S， 从环境保护观点出发Pb不优选。而，已知若将S添加至高Mn钢， 可形成MnS从而提高可切削性。但是，对于提供适于马达用转轴且 不使用高价Ni的无磁性奥氏体不锈钢尚未充分研究。因此，作为 SUS303Cu替代材料，希望对钢铁材料中具有无磁性的奥氏体不锈钢进行研究。 专利技术概述本专利技术鉴于上述情况而做出，其目的在于提供适于作为马达转轴用合金的无;兹性奥氏体不锈钢，所述不锈钢不使用高价的Ni，且 不使用可有效改善可切削性的Pb元素，通过在确保无》兹性的同时具 备可切削性且具有适当的硬度，从而提高耐久性并且抑制成本提 高。而且，本专利技术的目的在于提供由所述合金制造的马达用转轴， 进而提供应用所述转轴的步进马达等的马达。本专利技术人努力开发可达成上述目的的合金，在制造无磁性奥氏 体不锈钢时，通过相对于添加量在特定范围的Cu,添加适量的Mn 及适量的S，并进一步分别添加适量的C、 Si、 Cr、 N，发现在确保 具备无磁性的同时可提高材料的可切削性。本专利技术的无磁性奥氏体 不锈钢基于上述认识，其特征在于，以重量比计，含有Cu: 1.5-3.5% 且含有Mn: 8.5-9.5%,还含有C: 0.18-0.22%、 Si: 0.5-1.0%、 Cr: 16.5-17.5%、 N: 0.15-0.2%、 S: 0.13-0.3%,剩余部分为Fe及不可避免地混 入的杂质。如下，对本专利技术化学成分(元素)的含量的依据进行说明。下述％ 为重量比。本专利技术中的下述成分之外的剩余部分为Fe及不可避免地 混入的杂质。■ C(碳)0.18-0.22%C为强有效的奥氏体生成元素，是一种对于提高强度有效的元 素，但需要注意的是，若其含量增加则易导致材料耐腐蚀性下降。 且，必须考虑到所需要的加工性及可切削性。鉴于这些，以确保强 度提高为下限，以确保耐腐蚀性和加工性或可切削性为上限。■ Mn(锰)8.5-9.5%Mn为一种替代Ni生成无磁性奥氏体组织的元素，是一种用于 保证低磁导率的最重要的元素。为了获得稳定的奥氏体組织，本专利技术中，使Mn含量为较高的值。而且，为了使合金在磁导率为1.01 以下时具有稳定的无磁性，依据表l及图l， Mn的含量必须为8.50/。 以上。且，依据表l、表3及表4，若Mn含量超过9.5。/。，可产生锈 点而导致耐腐蚀性降低，且，与Mn含量为9.5%以下的材料相比， 加工硬化增大。并且，虽然Mn与Ni相比更为廉价，但为了有助于 降^f氐生产成本，希望将Mn含量控制在9.5。/。以下。■ Cu(铜)1.5-3.5%添加Cu有助于降低材料磁导率，可取得明显效果的最低Cu含 量为1.5%。而且，Cu含量在3.5。/。以上时不能确认更高的效果，为 防止热轧过程中产生断裂，将Cu含量的上限定为3.5%。■ Si(硅)0.5-1.0%Si为脱氧剂，尤其是作为冶炼时的脱氧剂的必需元素，随着Si 的增多可导致耐腐蚀性及冷轧加工性降低。因此，将可发挥脱氧剂 效果的0.5%定为Si含量下限，在确保耐腐蚀性及冷轧加工性上将 1.0%定为Si含量上限。■ Cr(铬)16.5-17.5%Cr是用于形成钝化膜(不動態皮膜)、提高耐腐蚀性的必需元素, 并且是强有效的生成铁素体的必须元素。若Cr含量不足16.5。/。，易 导致耐腐蚀性不足，另一方面，若Cr含量超过17.5。/。，形成的奥氏 体相不稳定。因此，将Cr含量定为16.5-17.5%。,N(氮):0.15-0.2%N是强有效的奥氏体生成元素，且有助于提高硬度。为了将N 添加到合金中，在充满N气的熔炼炉中熔化合金，然而在正常大气 压下的熔炼炉中，N的含量也可达到0.15-0.20%。若N含量不足 0.15%,奥氏体稳定性不足，而，若N含量超过0.2。/。，则可能产生 气孑L(:/口一)。另外，在正常大气压下欲使N含量超过0.2。/。，必需 应用特殊仪器装置，因而导致生产成本提高。因此，本专利技术中N含 量定为0.15-0.2%。■ S(硫)0.13%-0.3%S元素与Mn等元素一同形成疏化物，由于这些硫化物分敉存在 于钢材中，因此可降低切削抵抗，但是若S元素含量超过0.3。/。，可 降低机械的强度及热轧加工性。并且若S元素含量不足0.13。/。，降低 切削抵抗的效果小，因此将S元素含量定为0.13%-0.3%。以上各元素为本专利技术合金的必须成分，除此之外本专利技术的合金 中还可能含有以下成分。■ P(磷)0.045%以下若P元素含量高，则易因晶界偏析等导致耐腐蚀性、加工性、 韧性降低，若含量超过0.045%,这些特性显著降低。因此将P含量 定为0.045%以下。上述为涉及本专利技术的马达的无磁性奥氏体不锈钢的成分，所述 合金可由将各成分混合后熔融等的方法获得，批量生产作为转轴的 原材料的线材及棒材时，可于熔炼炉中将熔融的钢材经分块、热 轧、冷轧、退火、酸洗等^oi艺制造，可在0-20%加工率的范围内出 货。因此，要求即便加工率变化磁导率〃仍在1.01以下。本专利技术包 括以所述合金制造的马达用转轴、及应用所述转轴的步进马达等的 马达。依据本专利技术，通过相对于添加量在特定范围的Cu,添加适量的 Mn及适量的S,并进一步分别添加适量的C、 Si、 Cr、 N，能可靠地 获得不含有Ni元素的具备无磁性的奥氏体组织，而且通过含有适量 的S可提高可切削性，更通过应用价格低廉的Mn替代Ni而具有降 低无磁性奥氏体不锈钢生产成本的效果。附图的简单说明附图说明图1为舍夫勒(、乂工7，一)组织图。实施例如下，结合实施例对本专利技术进行说明。根据图l所示舍夫勒组织图，研究探讨为了形成奥氏体单相的C、 Cr、 Mn等各合金成分的添加量，将如表1所示的化学成分(％重量) 的各供试材料于真空熔炼炉中熔解，得到20 Kg的各供试材料No.l-5 。而各供试材料No. 1 -5均含有如表1所示的化学成分之外的作为剩余 部分的Fe及不可避免地混入的杂质。表l供试材料的化学成分(重量％)<table>table see original document page 7本文档来自技高网...

【技术保护点】
无磁性奥氏体不锈钢，其特征在于，以重量比计，含有Ｃｕ：１．５－３．５％、Ｍｎ：８．５－９．５％、Ｃ：０．１８－０．２２％、Ｓｉ：０．５－１．０％、Ｃｒ：１６．５－１７．５％、Ｎ：０．１５－０．２％、Ｓ：０．１３－０．３％，剩余部分为Ｆｅ及不可避免地混入的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山田广志，
申请(专利权)人：美蓓亚株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]