疲劳性能优异的亚稳奥氏体不锈钢钢带的制造方法及该钢带技术

本发明专利技术提供适用于开关用金属弹片部件的具有优异疲劳性能的 亚稳奥氏体不锈钢钢带，其适用于各种电子设备开关部分所使用部 件等需要反复回弹性的部件。本发明专利技术涉及拉伸强度达到1200MPa以 上的具有优异疲劳性能的亚稳奥氏体不锈钢钢带的制造方法，所述 方法对平均晶粒粒径为5.0μm以下的材料进行最终冷轧，使制品厚 度中的马氏体量为90％以下；优选对平均晶粒粒径为5.0μm以下的 材料进行冷轧，再结晶退火以使平均晶粒粒径达到5.0μm以下，之 后进行最终冷轧的制造方法；通过该方法制备的亚稳奥氏体不锈钢 钢带、和由该不锈钢钢带形成的开关用金属弹片部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及便携终端和家电制品等所使用的开关部分的金属弹 片用亚稳奥氏体不锈钢钢带的制造方法及该钢带。
技术介绍
近年来，随着手机、个人电脑等电子设备向小型化发展，能用 于电接触点或接触部分的开关所使用的金属弹片也日益小型化。然 而，即使金属弹片实现小型化，对于开关所需要的点击感和耐久性 并无大的变化，因此，施加到能用于小型化的开关材料上的应力升 高。因此，对小型化开关的耐久性，即材料的疲劳性能产生更高的 性能要求。作为同时满足良好的点击感和高耐久性的材料，多采用亚稳奥氏体不锈钢钢带，即SUS301不锈钢。经过加工，亚稳奥氏体不锈钢 中产生马氏体相变，材料中生成马氏体，因此强度得到提高，耐久 性得到改善。对于强度和疲劳性能的关系，已有多种文献报告，虽然因疲劳 实验模式的不同有所差异，但已知随着拉伸强度的增加，疲劳强度 也随之升高，但当拉伸强度超过一定值时，这种关系变得不明确(非 专利文献1)。一方面，已知亚稳奥氏体不锈钢具有下述性质，即若应力集中 在因疲劳而产生裂紋的前端时，该部分产生马氏体而提高强度，使 裂紋扩展变难，疲劳性能变得良好。作为控制该亚稳奥氏体不锈钢 的马氏体量的方法，在专利文献1中公开有调节轧制速度、压缩比 (圧下量rolling reduction)、轧制油温度的轧制方法。另外，关于通过控制马氏体量改善疲劳性能，在专利文献2中公开有控制板厚方向 上的马氏体分布量的方法。另外，作为一般性金属材料的疲劳性能改善方法，已知有通过 将晶粒粒径微细化的方法(非专利文献2)，已知有利用该方法使平均 晶粒粒径达到3pm以下，从而改善疲劳性能的实例(专利文献3)。再者，还已知有调整以上所列举影响疲劳性能的材料因子，并 将材料的强度与化学成分、加工所诱导的马氏体量的关系调整到一 定范围内，从而改善疲劳性能的实例(专利文献4)。专利文献1:日本特开2001-286904号公报专利文献2:日本特开2004-323882号公报专利文献3:日本特开2004-244725号公报专利文献4:日本特开2006-207005号公报非专利文献l:越智保雄，金属疲劳的基础，《材料试验技 术》，Vol.48, No.2，第68页非专利文献2:横堀武夫监译，《金属的疲劳破坏》，丸善林式 会社，1970年6月3日，第32-39页
技术实现思路
专利技术所需解决的课题基于以上见解，可预计如果要设计疲劳性能优异的不锈钢钢带 材料，需要将晶粒粒径微细化、并适当控制马氏体的产生量。另 外，通过调整材料强度与化学成分、加工所诱导的马氏体量的关 系，可期待获得更优良的疲劳性能。于是，为了达成该目的，专心致力于研发，结果发现若对晶粒 粒径微细化后的材料进行轧制加工，加工所诱导的马氏体的产生量 必然增加，难以将马氏体量控制在指定的范围。在专利文献l中，虽然通过控制轧制条件对马氏体量进行控 制，但没有研究材料的疲劳性能。另外，采用专利文献l中公开的方法时，需要引进轧制控制所必需的新型设备或进行设备改造，不 可避免地增加了生产成本。在专利文献2中，记载了通过变更最终轧制的加工度、材料张 力、工作辊直径等控制马氏体量的方法，但未考虑晶粒粒径(专利文献2第0018栏)。在专利文献3、 4中，没有记载涉及考虑控制马氏 体量的轧制方法。解决课题的手段本专利技术者为了改善材料的疲劳性能，而对可在将晶粒粒径微细 化的同时抑制马氏体生成量的方法进行了种种研究，结果发现如果 使最终轧制前的材料平均晶粒粒径为5.0;wm以下，使此材料被轧制 为制品厚度时的马氏体含量为90%以下，并使该制品厚度上的拉伸 强度为1200MPa以上时，则材料的疲劳性能升高。即，本专利技术涉及(1) 拉伸强度为1200MPa以上的疲劳性能优异的亚稳奥氏体不锈 钢钢带的制造方法，其中，对平均晶粒粒径为5.0^m以下的材料进 行最终冷轧，使制品厚度中的马氏体量为90%以下；(2) 由上述(1)的制造方法制得的亚稳奥氏体不锈钢钢带；以及(3) 由上述(2)的亚稳奥氏体不锈钢钢带形成的开关用金属弹片部件。专利技术的效果本专利技术的亚稳奥氏体不锈钢钢带，是适用于开关用金属弹片部 件的具有优异疲劳性能的材料，适用于各种电子设备开关部分所使 用部件等需要反复回弹性的部件。具体实施方式以下，对限定理由进行说明。 (1 )最终轧制前的平均晶粒粒径晶粒粒径的微细化是改善材料的疲劳性能的有效方法。这是因 为疲劳初期所产生的裂紋在晶粒内扩展时，晶粒边界起到了防止裂 紋扩展的障碍物的作用。在实际的制品中，在再结晶退火后进行轧 制加工，轧制前的平均晶粒粒径越小，轧制后的晶粒边界所占的比 例越大，对改善疲劳性能有效。即，在最终轧制前的再结晶退火工 序中，将晶粒粒径微细化后进行最终轧制是有效的。但是，如本发 明面临的课题，在一面将晶粒粒径微细化，再进一步控制马氏体量 的方法中，为了能进一步改善材料的疲劳性能，对考虑到与马氏体 量的平衡的最佳平均晶粒粒径范围进行了各种研究。结果发现当最终轧制前的平均晶粒粒径为5.0/^m以下时，疲劳性能可显著改善。 本专利技术的效果在亚微米级的平均晶粒粒径中也得到表现。平均晶粒 粒径超过5.0/zm时，材料的疲劳性能下降。(2) 马氏体量由于应力集中在因疲劳而产生裂缝的前端，亚稳奥氏体不锈钢 在该部分生成马氏体进而高强度化，因此裂缝难以扩展，从而获得 良好的疲劳性能。对马氏体量影响疲劳性能的情况进行了各种研 究，结果发现在被轧制为制品厚度时的马氏体量为90%以下时，疲 劳性能得到显著改善。马氏体量超过90%时，在应力集中的部分马 氏体不能生成，裂紋扩展导致疲劳强度下降。此外，除了上述的平均晶粒粒径的控制之外，轧制加工时的轧 制油的温度，也会对马氏体量的控制产生很大的影响，因此需要根 据平均晶粒粒径、轧制加工度对轧制油温度进行适当的设置、控 制。(3) 拉伸强度通过本专利技术的制造方法制备的亚稳奥氏体不锈钢钢带的拉伸强 度优选1200MPa以上。若拉伸强度低于1200MPa，不能获得足够的 疲劳性能。实施例购入SUS301不锈钢(板厚1.5mm，固溶处理材料)，以50%以上 的加工度进行冷轧，然后使用连续退火炉，使炉温和材料的炉内滞 留时间分别为1200。C以下和120秒以下，将平均晶粒粒径调整为 5.(V/m以下。进一步对该材料进行冷轧，使加工度达到50%以上；与 上述方法相同地，在调整了炉温和炉内滞留时间的炉内进行再结晶 退火，使平均晶粒粒径达到5.0//m以下，之后进行最终冷轧使板厚 达到6(^m。例如当板厚为O.lmm时，上述平均晶粒粒径达到5.(V/m 以下时的再结晶退火的炉温及炉内滞留时间分别为950°C-1050°C、 9-14秒。在最终冷轧过程中，根据平均晶粒粒径的大小，将轧制加工 度和轧制油温度分别在40-60%和40-60。C的范围内适当调整并进行 组合，将板厚60/mi中的马氏体量调整到90%以下。将该材料作为试 验材料，进行机械性能的测量、采用薄板传送带寿命试验机(薄板^ 》卜寿命試験機)的疲劳试验、马氏体量的测量。以下，对这些材料 性能的评估方法进行详细描述。(1) 平均晶粒粒径对轧制面进行电解研磨加工成镜面。在电解研磨中，采用将高 氯酸和乙醇按l: 4的体积比混合后的溶液，将样品本文档来自技高网...

【技术保护点】
拉伸强度为１２００ＭＰａ以上的疲劳性能优异的亚稳奥氏体不锈钢钢带的制造方法，其中，对平均晶粒粒径为５．０μｍ以下的材料进行最终冷轧，使制品厚度中的马氏体量为９０％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.29 JP 267438/20061.拉伸强度为1200MPa以上的疲劳性能优异的亚稳奥氏体不锈钢钢带的制造方法，其中，对平均晶粒粒径...

【专利技术属性】
技术研发人员：黑崎郁也，
申请(专利权)人：日矿金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP