專利名稱：疲勞特性優(yōu)良的金屬?gòu)椘脕喎€(wěn)定奧氏體不銹鋼帶以及金屬?gòu)椘闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制作攜帶終端或家電產(chǎn)品等的開(kāi)關(guān)部分所使用的金屬?gòu)椘膩喎€(wěn)定奧氏體不銹鋼帶、以及由該鋼帶制造的金屬?gòu)椘?，特別是涉及改善高應(yīng)力下的疲勞特性的技術(shù)。
背景技術(shù)：
對(duì)于攜帶終端或家電產(chǎn)品等的開(kāi)關(guān)部分所使用的金屬?gòu)椘?，有在機(jī)器的使用環(huán)境下反復(fù)施加在金屬?gòu)椘系膽?yīng)力增加，進(jìn)而反復(fù)負(fù)荷的次數(shù)也增加的趨勢(shì)。作為用于制作這樣要求高強(qiáng)度和高耐久性的金屬?gòu)椘谋“鍙椥圆牧?，一般使用SUS301等亞穩(wěn)定奧氏體不銹鋼。
作為上述那樣的金屬?gòu)椘?，需要具有較高的剛性以能夠相對(duì)于反復(fù)進(jìn)行的開(kāi)關(guān)維持穩(wěn)定的動(dòng)作。亞穩(wěn)定奧氏體類不銹鋼由于通過(guò)冷軋而從奧氏體相相變?yōu)轳R氏體相而硬化，所以具有較高的強(qiáng)度和硬度，可以作為滿足上述特性的材料。例如在專利文獻(xiàn)1中，記載了規(guī)定材料的硬度而提高耐久性的情況。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2003-123586號(hào)公報(bào)(摘要)但是，根據(jù)專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)，在有的情況下，即使是硬度相同，在耐久性方面也存在較大的差異，從而不能僅通過(guò)規(guī)定硬度來(lái)確保耐久性。另外，關(guān)于通過(guò)改善金屬?gòu)椘男螤罨蜓b入彈片的基板來(lái)改善金屬?gòu)椘哪途眯缘姆椒ǎ蔡岢隽朔N種方案，但是并沒(méi)有能夠根據(jù)金屬?gòu)椘褂玫牟牧系奶匦远行У馗纳颇途眯缘姆椒?。進(jìn)而，對(duì)于使用亞穩(wěn)定奧氏體不銹鋼的金屬?gòu)椘?，有時(shí)根據(jù)材料的加工過(guò)程而表現(xiàn)出耐久性的變化，但是并沒(méi)有明確為改善耐久性所需要的材料特性的改善方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而作出的，其目的在于，通過(guò)改善材料的加工過(guò)程，提供強(qiáng)度較高并且改善了高應(yīng)力下的疲勞特性的金屬?gòu)椘脕喎€(wěn)定奧氏體不銹鋼帶以及金屬?gòu)椘Ｓ?，“亞穩(wěn)定奧氏體類不銹鋼”指的是，以SUS301或SUS304為代表的、固溶處理后在室溫下呈現(xiàn)為奧氏體相、而經(jīng)過(guò)加工或者冷卻則產(chǎn)生馬氏體相的不銹鋼材料。
一般地，金屬?gòu)椘ㄟ^(guò)對(duì)沿材料的軋制方向延伸的鋼帶進(jìn)行壓力成形而制造。例如，如圖1所示，在壓力成形中的沖裁工序中，以互相連接的狀態(tài)形成下述部分大致圓盤狀的彈片主體1、在該彈片主體1的兩側(cè)沿軋制方向延伸的支承板部2、將這些支承板部2和彈片主體1連接起來(lái)的耳部3。接著，在鼓凸工序中使彈片主體1圓頂狀地鼓出，進(jìn)而在裁斷工序中使彈片主體1在耳部3處從支承板部2分離。
這樣，在金屬?gòu)椘_(kāi)關(guān)的制造工序中，在與軋制方向垂直的方向上形成耳部3，所以在耳部3與彈片主體1的邊界附近產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而在該邊界附近容易產(chǎn)生由疲勞引起的龜裂。本發(fā)明為提高這樣的應(yīng)力集中部分的疲勞強(qiáng)度，對(duì)鋼帶的強(qiáng)度賦予了各向異性。本發(fā)明的發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn)，龜裂的產(chǎn)生位置是在耳部附近，進(jìn)而龜裂的前進(jìn)方向大多是從耳部開(kāi)始向彈片中心前進(jìn)。由此，在與所產(chǎn)生的疲勞龜裂的前進(jìn)方向相接近的、平行于材料的軋制方向的方向，或者相對(duì)于與軋制方向平行的方向成45°的方向(以下稱為45°方向)上的疲勞強(qiáng)度較高的情況下，可以期待金屬?gòu)椘哪途眯缘奶岣摺Ａ硗?，在與軋制方向垂直的方向上的疲勞強(qiáng)度明顯較低的情況下，容易在疲勞強(qiáng)度較小的與軋制方向垂直的方向上產(chǎn)生龜裂，所以在與軋制方向垂直的方向上也需要有一定程度的疲勞強(qiáng)度。
本發(fā)明的金屬?gòu)椘脕喎€(wěn)定奧氏體不銹鋼帶是基于上述發(fā)現(xiàn)而作出的，其特征在于，在利用使用帶輪的薄板疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)時(shí)，設(shè)材料的與軋制方向平行的方向、與軋制方向垂直的方向、以及45°方向上的疲勞強(qiáng)度分別為σ平行、σ垂直、σ45°(MPa)時(shí)，滿足下式σ垂直＞450(MPa) (1)σ平行、σ45°＞550(MPa) (2)這里，“疲勞強(qiáng)度”指的是，在施加一定的反復(fù)應(yīng)力(以下，稱為應(yīng)力振幅)時(shí)，反復(fù)次數(shù)達(dá)到107時(shí)仍不產(chǎn)生破壞的應(yīng)力的最大值。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的研究確認(rèn)為了得到作為金屬?gòu)椘哪途眯?次數(shù))，σ平行、σ垂直、σ45°的疲勞強(qiáng)度需要達(dá)到450MPa以上。
另外，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的研究確認(rèn)，為了提高作為金屬?gòu)椘哪途眯?次數(shù))，需要使與軋制方向平行的方向以及45°方向上的疲勞強(qiáng)度為550MPa以上。根據(jù)以上的研究結(jié)果，設(shè)定上式(1)及(2)。
又，這里，僅規(guī)定了與軋制方向平行的方向、45°方向以及與軋制方向垂直的方向，但確認(rèn)了下述情況通過(guò)使得在從與軋制方向平行的方向(＝0°)到60°方向的范圍內(nèi)的疲勞強(qiáng)度為550MPa，可以提高作為金屬?gòu)椘哪途眯浴?br> 根據(jù)本發(fā)明，對(duì)鋼帶的強(qiáng)度賦予了對(duì)于作為金屬?gòu)椘瑏?lái)說(shuō)適當(dāng)?shù)钠趶?qiáng)度的方向性，所以可以得到高應(yīng)力下優(yōu)良的疲勞特性。


圖1是說(shuō)明金屬?gòu)椘闹圃爝^(guò)程的概略圖。
具體實(shí)施例方式
下面，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
1.金屬?gòu)椘闹谱鲗?duì)板厚為1.5mm且經(jīng)過(guò)了固溶處理的奧氏體類不銹鋼(SUS301)的原料條，反復(fù)進(jìn)行冷軋和再結(jié)晶退火，最終加工到板厚0.06mm，之后，使用連續(xù)退火爐，在500～700°的爐溫下，以10～40秒的爐內(nèi)滯留時(shí)間進(jìn)行消除應(yīng)力退火，得到試樣A～E的原料條。在此，試樣A～E全部都反復(fù)進(jìn)行2次以上的冷軋和再結(jié)晶退火，并在最后的冷軋之后實(shí)施上述消除應(yīng)力退火。試樣A、D、E在冷軋中的加工程度為20～70％，在再結(jié)晶退火中，對(duì)條件進(jìn)行調(diào)整，使得結(jié)晶粒度號(hào)為7～10號(hào)的范圍內(nèi)。這種情況下，最后的再結(jié)晶退火之后的0.2％耐力為200～300MPa左右。與此相對(duì)，試樣B、C在冷軋中的加工程度為30～80％，并對(duì)最后的再結(jié)晶退火的條件進(jìn)行調(diào)整，使得0.2％耐力為400MPa以上，進(jìn)而，進(jìn)行最后的冷軋，使得材料的馬氏體量達(dá)到80％以上。通過(guò)調(diào)整這些制造條件，可以對(duì)材料的疲勞強(qiáng)度賦予各向異性。將所使用的試驗(yàn)片中、將與軋制方向平行的方向取為長(zhǎng)度方向的試驗(yàn)片的機(jī)械特性示于表1中。
表1


2.試樣的試驗(yàn)疲勞特性是利用板厚為0.1mm的薄板通常使用的帶輪彎曲方式的薄板帶壽命試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)的。分別將與軋制方向平行的方向、與軋制方向垂直的方向、45°方向作為長(zhǎng)度方向，進(jìn)行沖裁，并用砂紙去飛邊直到#2400，這樣制作試驗(yàn)中。在疲勞試驗(yàn)中，將平行部的長(zhǎng)度為50mm、寬度為5.0mm的試驗(yàn)中安裝在薄板帶壽命試驗(yàn)機(jī)上，并使其以800rpm的速度往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)改變帶輪直徑來(lái)使應(yīng)力振幅變化，將反復(fù)次數(shù)達(dá)到107次仍不斷裂時(shí)的最大應(yīng)力振幅作為疲勞強(qiáng)度而求出并進(jìn)行評(píng)價(jià)。將由該疲勞試驗(yàn)求得的疲勞強(qiáng)度示于表2。在試驗(yàn)中，使用的是直徑為6～10mm的帶輪。
表2


3.金屬?gòu)椘脑囼?yàn)從試樣A～E各加工出10個(gè)直徑為5mm的金屬?gòu)椘?，進(jìn)行下述耐久試驗(yàn)以1秒3次的速度反復(fù)進(jìn)行開(kāi)關(guān)，直到500萬(wàn)次。每當(dāng)開(kāi)關(guān)次數(shù)達(dá)到50萬(wàn)次的時(shí)候確認(rèn)是否產(chǎn)生了裂紋，10個(gè)中有5個(gè)產(chǎn)生裂紋時(shí)終止試驗(yàn)。“耐久性”為試驗(yàn)終止時(shí)的反復(fù)次數(shù)。將結(jié)果一并記于表2中。
4.評(píng)價(jià)如表1所示，本發(fā)明的實(shí)施例(試樣B、C)，具有足夠的0.2％耐力和拉伸強(qiáng)度。如表2所示，在實(shí)施例中，σ垂直為450MPa以上，并且σ45°和σ平行為550MPa以上，所以具有超過(guò)500萬(wàn)次的耐久性。與其相對(duì)，在試樣A的比較例中，σ垂直為450MPa以上，σ平行和但σ45°小于550MPa，耐久性為100萬(wàn)次。在試樣D的比較例中，σ垂直為450MPa以上，進(jìn)而σ平行也為550MPa以上，但σ45°小于550MPa耐久性僅為200萬(wàn)次。在試樣E的比較例中，σ垂直為450MPa以下，而且σ45°和σ平行也為550MPa以下，所以耐久性僅為50萬(wàn)次。
權(quán)利要求
1.一種疲勞特性優(yōu)良的金屬?gòu)椘脕喎€(wěn)定奧氏體不銹鋼帶，其特征在于，在利用使用帶輪的薄板疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)時(shí)，設(shè)材料的與軋制方向平行的方向、與軋制方向垂直的方向、以及相對(duì)與前述軋制方向平行的方向?yàn)?5°方向上的疲勞強(qiáng)度分別為σ平行、σ垂直、σ45°(MPa)時(shí)，滿足下式。σ垂直＞450(MPa) (1)σ平行、σ45°＞550(MPa) (2)
2.如權(quán)利要求1所述的疲勞特性優(yōu)良的金屬?gòu)椘脕喎€(wěn)定奧氏體不銹鋼帶，其特征在于，前述金屬?gòu)椘ㄟ^(guò)下述工序形成沖裁工序，對(duì)沿材料的軋制方向延伸的鋼帶進(jìn)行沖裁，以互相連接的狀態(tài)形成下述部分大致圓盤狀的彈片主體、在該彈片主體的兩側(cè)沿前述軋制方向延伸的支承板部、將這些支承板部和前述彈片主體連接起來(lái)的耳部；鼓凸工序，使前述彈片主體圓頂狀地鼓出；裁斷工序，在前述耳部處將前述彈片主體和前述支承板部切斷。
3.一種金屬?gòu)椘?，由?quán)利要求1或2所述的疲勞特性優(yōu)良的亞穩(wěn)定奧氏體類不銹鋼帶制作而成。
全文摘要
本發(fā)明通過(guò)改善材料的加工過(guò)程，提供強(qiáng)度較高、且改善了高應(yīng)力下的疲勞特性的金屬?gòu)椘脕喎€(wěn)定奧氏體不銹鋼帶。在利用使用帶輪的薄板疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)時(shí)，設(shè)材料的與軋制方向平行的方向、與軋制方向垂直的方向、以及相對(duì)于與前述軋制方向平行的方向?yàn)?5°方向上的應(yīng)力振幅的疲勞強(qiáng)度分別為σ平行、σ垂直、σ45°(MPa)時(shí)，滿足下式。σ垂直＞450(MPa) (1)；σ平行、σ45 °＞550(MPa) (2)。
文檔編號(hào)H01H5/00GK1690230SQ200510052198
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者黑崎郁也, 深町一彥 申請(qǐng)人:日礦金屬加工株式會(huì)社