专利名称：疲劳特性优良的高强度奥氏体系不锈钢钢带的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于需要弹性的部件的不锈钢钢带，如，各种电子仪器部件特别是反复加载部位所使用的连接器及触点中所使用的部件等。
背景技术：
作为各种电子仪器部件所使用的连接器及触点中所使用的部件等的基本特性，要求具有高强度及弹性，其中，作为各种仪器的按键或开关等的钢板弹簧，人们希望使用对反复动作具有优良耐久性的材料。金属拱(metal dome)型开关用于手机按键等中。
为提高材料的耐久性，改善该材料的疲劳特性比较重要，作为其手段，有使结晶粒径微细化(例如，参考非专利文献1)、及赋予表层压缩残余应力等方法。作为赋予压缩残余应力的方法，有在最终轧制后进行张力退火处理或压力释放处理等热处理的方法，及通过实施喷丸硬化来赋予表层压缩残余应力的方法(例如，参考专利文献1)。
非专利文献1横堀武夫监译“金属的疲劳破坏”，丸善株式会社，1970年6月30日，P.32～39专利文献1特愿平11-222517号公报人们认识到，利用以前的方法使结晶粒子微细化，有时大小没有变得充分小，或者，即使结晶粒子平均变得比较小，但是各个结晶粒子大的小的混合在一起。尽管通过结晶粒子的微细化使疲劳特性得到改善，但是，因其大小及结晶粒的差异，有时效果不充分，而且，为改善疲劳特性而必要的结晶粒的大小的指标不详。
尽管赋予材料压缩残余应力对疲劳特性的改善有效是公知的，但是，由于作为其手段的张力退火处理、压力释放处理对材料进行加热，所以在轧制后需要追加热处理工序，增加了材料制造时的周期和成本，而且，弹性极限应力因热处理而低于轧制完成时的值。而且，由于热处理温度还低于溶体化热处理温度，所以，特别是在不锈钢中有敏化的危险。
而通过实施喷丸硬化来赋予材料表面压缩残余应力的方法，针对板的厚度大的材料是有效的手段，在工业上得到利用，但是，当处理箔时，由于板的厚度薄，所以，本方法难以适用。
发明内容
本发明的目的是提供一种在各种按键及开关弹簧等中反复动作的耐久性优良的箔的金属材料。
本发明人对提高奥氏体系不锈钢钢带的疲劳特性的方法进行了认真研究，结果发现，用下述方法提高强度及疲劳特性。
①在750℃下退火300秒的情况下的平均结晶粒径为3μm以下，且其标准偏差为2μm以下。
②实施了最终轧制或实施了最终应力消除退火的材料表面的拉伸残余应力为50MPa以下，或者是压缩残余应力。
即，本发明的技术方案如下(1)一种疲劳特性优良的奥氏体系不锈钢钢带的特征在于，在750℃下进行300秒的退火情况下的平均结晶粒径为3μm以下，且其标准偏差为2μm以下。
(2)一种疲劳特性优良的奥氏体系不锈钢钢带的特征在于，实施了最终轧制或最终轧制后实施了应力消除退火的奥氏体系不锈钢，其材料表层的残余应力是50MPa以下的拉伸残余应力或压缩残余应力。
(3)上述(1)及(2)所述的疲劳特性优良的奥氏体系不锈钢钢带。
(4)上述(1)～(3)所述的疲劳特性优良的用于连接器或开关等接点部件的奥氏体系不锈钢钢带。
(5)上述(4)所述的疲劳特性优良的用于金属拱型开关的奥氏体系不锈钢钢带。
本发明涉及适用于需要弹性的部件的弹簧用疲劳特性优良的不锈钢钢带材料，其中，该部件是各种电子仪器部件特别是反复加载部位所使用的连接器及触点中所使用的部件等。
具体实施形式下面说明限定的理由。
(1)再结晶退火后的结晶为了改善疲劳特性，在利用最终的再结晶退火使结晶粒径微细化之后进行最终轧制是有效的。不过，最终的再结晶退火中的结晶粒径及其后的最终轧制的组合对疲劳特性产生影响，所以，需要对其进行控制。针对这些最终的再结晶退火和最终轧制的组合进行了各种探讨。结果发现，通过最优化轧制、退火次数及其条件，可看到将最终轧制后的材料进行了再结晶退火的情况的平均结晶粒径及其标准偏差与疲劳特性之间有相关关系。即，看出有显著疲劳特性改善的是在将材料在750℃下再结晶退火300秒时的、平均结晶粒径为3μm以下且其标准偏差为2μm时的情况。
(2)残余应力关于材料表层的残余应力，可通过尽可能地形成小的拉伸残余应力或压缩残余应力来改善疲劳特性，一直以来人们采用了各种各样的方法。
但是，本发明的对象是不锈钢钢带，需要挖掘出适合不锈钢并适合箔的方法。此外，材料表层的残余应力因加工工序及其条件的改变而变动。对这些残余应力和疲劳特性的关系进行了调查，结果发现，在材料表层的残余应力是拉伸应力时，在其值超过一定值时和为该值以下时，疲劳特性有显著差异。即，材料表层的残余应力为50MPa以下的拉伸残余应力或压缩残余应力时，可看到疲劳特性有显著改善。
实施例(1)实施例1购进SUS301不锈钢(板厚1.5mm)，以加工度50％以上进行冷轧后，采用连续退火炉，并使炉温为1200℃以下、材料在炉内停留时间为120秒以下地进行调整以使平均结晶粒径为5μm以下。再将该材料进行加工度50％以上的冷轧，并与上述同样地调整炉温和材料在炉内的停留时间以使平均结晶粒径为3μm以下。而且，在再结晶退火后将板厚加工到60μm。将其作为试样，用拉伸实验及薄板传送带寿命实验机，在1280MPa的最大负载应力下，测量直至断裂的反复次数。
此外，作为比较例，采用上述的试料钢，在以加工度50％以上进行冷轧后，采用连续退火炉，并使炉温为1200～1250℃、材料在炉内停留时间为120秒以下地进行调整以使平均结晶粒径为10μm以上。再将该材料进行加工度50％以上的冷轧，并与上述同样地调整炉温和材料在炉内的停留时间以使平均结晶粒径为10μm以上。而且，在再结晶退火后将板厚加工到60μm。
将试样材料的化学成分示于表1，将试样材料在750℃下热处理300秒的情况的平均结晶粒径和其标准偏差、以及疲劳特性的测量结果示于表2。
表1
表2
由表2得知，即使强度相同，疲劳特性也不同。例如，尽管发明例No.1和比较例No.4的拉伸强度基本相同，但是，前者在750℃下热处理300秒后的结晶粒径的标准偏差为2μm以下，与此相对，后者大于2μm，而且，与前者相比，后者的疲劳特性恶化。
发明例No.2、3与比较例No.5的强度基本相同，但是，前者在750℃下热处理300秒后的平均结晶粒径为3μm以下，与此相对，后者大于3μm，而且，与前者相比，后者的疲劳特性恶化。
此外，比较例No.6在750℃下热处理300秒后的平均结晶粒径大于3μm，而且，其标准偏差大于2μm，这些与在规定范围内的发明例No.1～3相比，疲劳特性恶化。
(2)实施例2采用与实施例1相同组成的坯条，利用与实施例1的比较例相同的工艺加工到60μm后，采用连续退火炉，在600℃的炉温下进行消除应力退火，并利用板厚变化量小于1μm的表皮光轧来调整材料表层的残余应力，进行拉伸实验、材料表层的残余应力的测量、以及在1280MPa的最大负载应力下测量直至断裂的反复次数。
此外，作为比较例，采用与实施例1相同组成的坯条，利用与实施例1的比较例相同的工艺加工到60μm后，在连续退火炉中，在600℃的炉温下进行消除应力退火，并进行拉伸实验、材料表层的残余应力的测量、以及在1280MPa的最大负载应力下测量直至断裂的反复次数。
将材料表层的残余应力与疲劳特性的测量结果示于表3。
表3
由表3得知，尽管发明例No.7与比较例No.10、发明例No.8与比较例No.11、以及发明例No.9与比较例No.12的拉伸强度值分别基本相同，但是关于材料表层的残余应力，发明例低于50MPa或为压缩应力，比较例大于50MPa。此外，分别对二者的疲劳特性进行比较，后者的疲劳特性比前者恶化。另外，表3中，残余应力的+号(没符号)表示拉伸残余应力，-号表示压缩残余应力。
(3)实施例3采用与实施例1相同组成的坯条，利用相同的工艺加工到60μm后，在连续退火炉中，在600℃的炉温下进行消除应力退火，并利用板厚变化量小于1μm的表皮光轧来调整材料表层的残余应力，并进行拉伸实验、材料表层的残余应力的测量、以及在1280MPa的最大负载应力下测量直至断裂的反复次数。
此外，作为比较例，采用与实施例1相同组成的坯条，利用相同的工艺加工到60μm后，在连续退火炉中，在600℃的炉温下进行消除应力退火，并进行拉伸实验、材料表层的残余应力的测量、以及在1280MPa的最大负载应力下测量直至断裂的反复次数。
将材料表层的残余应力与疲劳特性的测量结果示于表4。
表4
因为实施例3是对应于权利要求3的例子，所以实施例3中的比较例在权利要求1中是发明例。
由表4得知，尽管发明例No.13与比较例No.16、发明例No.14与比较例No.17、以及发明例No.15与比较例No.18的拉伸强度值分别基本相同，但是关于材料表层的残余应力，发明例低于50MPa或为压缩应力，比较例大于50MPa。而且，后者的疲劳特性比前者恶化。另外，表4中，残余应力的+号(没符号)表示拉伸残余应力，-号表示压缩残余应力。
权利要求
1.一种疲劳特性优良的奥氏体系不锈钢钢带，其特征在于，在750℃下进行300秒的退火情况下的平均结晶粒径为3μm以下，且其标准偏差为2μm以下。
2.一种疲劳特性优良的奥氏体系不锈钢钢带，其特征在于，实施了最终轧制或最终轧制后实施了应力消除退火的奥氏体系不锈钢，其材料表层的残余应力是50MPa以下的拉伸残余应力或压缩残余应力。
3.一种疲劳特性优良的奥氏体系不锈钢钢带，其特征在于，是权利要求1及权利要求2所述的疲劳特性优良的奥氏体系不锈钢钢带。
4.一种奥氏体系不锈钢钢带，其特征在于，是权利要求1～3所述的疲劳特性优良的用于连接器或开关等接点部件的奥氏体系不锈钢钢带。
5.一种奥氏体系不锈钢钢带，其特征在于，是权利要求4所述的疲劳特性优良的用于金属拱型开关的奥氏体系不锈钢钢带。
全文摘要
本发明的课题是提供疲劳特性优良的奥氏体系不锈钢钢带。其特征是在750℃下进行300秒的退火情况下的平均结晶粒径为3μm以下，且其标准偏差为2μm以下。而且，一种疲劳特性优良的金属拱型开关用奥氏体系不锈钢钢带的特征是，在最终轧制后及在最终轧制后实施了应力消除退火的奥氏体系不锈钢，其材料表层的拉伸残余应力为50MPa以下。
文档编号C21D8/02GK1517445SQ20041000298
公开日2004年8月4日 申请日期2004年1月21日 优先权日2003年1月21日
发明者黑崎郁也, 深町一彦, 彦 申请人:日矿金属加工株式会社