JP7355234B2 - 電磁軟鉄 - Google Patents
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Description
1.質量%で、
C:0.02%以下、
Si:0.15%以下
Mn:0.01%以上0.50%以下、
P:0.002%以上0.020%以下、
S:0.001%以上0.050%以下、
Al:0.05%以下、
N:0.0100%以下および
Se:0.001%以上0.30%以下
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物の成分組成を有する電磁軟鉄。
Cu:0.20%以下、
Ni:0.30%以下、
Cr:0.30%以下、
Mo:0.10%以下、
V:0.02%以下、
Nb:0.02%以下および
Ti:0.03%以下
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する、前記1に記載の電磁軟鉄。
Pb:0.30%以下、
Bi:0.30%以下、
Te:0.30%以下、
Ca:0.0100%以下、
Mg:0.0100%以下、
Zr:0.200%以下および
REM:0.0100%以下
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する、前記1または2に記載の電磁軟鉄。
まず、純鉄系の電磁軟鉄の成分組成における、各成分の限定理由について述べる。なお、本明細書において、各成分元素の含有量を表す「%」は、特に断らない限り「質量%」を意味する。
C量が0.02%を超えると、磁気時効により鉄損が著しく劣化するため、Cは0.02%以下に制限する。なお、C量は0.001%未満にしても磁気特性への影響は飽和する一方、0.001%未満にまでC量を低減するには精錬コストの上昇が伴うため、C量は0.001%以上であることが好ましい。好ましくは、0.001%以上0.015%以下、より好ましくは0.001%以上0.010%以下である。
Siは、脱酸元素として有効な元素である。Si含有量が0.15%を超えると、フェライトを硬化させて冷間での加工性が低下する。このため、Siは、含有されてもよいが、その含有量は0.15%以下とする。好ましくは、0.10%以下である。なお、Siは、0%であってもよいのは勿論である。
Mnは、固溶強化による強度向上に有効であることに加え、Sと結合したMnSおよびSeと結合したMnSeが鋼中に分散することで被削性の改善に有効な元素である。そのためには、0.01%以上の含有量とする。一方、過剰な添加は磁気特性を劣化させるため、0.50%以下とする。好ましくは、0.05%以上0.40%以下である。より好ましくは、0.15%以上0.35%である。
Pは、比較的少量の添加でも大幅な固溶強化能が得られる。そのためには、0.002%以上の含有量とする。一方、過剰な添加は冷間での加工性を害するため、上限を0.020%とする。好ましくは0.002%以上0.015%以下である。
Sは、鋼中でMnSを形成し、被削性の向上に寄与する。その効果を発現するには0.001%以上の添加が必要である。一方、0.050%を超える添加は、冷間での加工性を劣化させる。したがって、S量は0.001%以上0.050%以下とする。好ましくは、0.005%以上0.045%以下、より好ましくは0.010%以上0.040%以下である。
Alは、鋼中のNと結合し、微細なAlNを形成する。この微細なAlNは結晶粒の成長を阻害し、磁気特性を劣化させるため、0.05%以下にする必要があり、0.010%以下であることが好ましく、0.005%以下であることがより好ましい。なお、Alは、0%であってもよいのは勿論である。
Nは、その含有量が0.0100%を超えると、冷間での加工性や磁気特性を劣化させるため、0.0100%を上限とした。好ましくは、0.0015%以上0.0090%以下である。なお、Nは、0%であってもよいのは勿論である。
Seは、鋼中のMnと結合し、MnSeを形成する。これは被削性を向上させる効果があり、その効果を得るためには0.001%以上の添加が必要である。一方、0.30%以上の添加は、磁気特性や鋳造性の劣化を招くので、0.30%を上限とした。好ましくは0.001%以上0.10%以下、より好ましくは、0.001%以上0.05%以下である。
Cu:0.20%以下
Ni:0.30%以下
Cr:0.30%以下
Mo:0.10%以下
V:0.02%以下
Nb:0.02%以下
Ti:0.03%以下
Cu,NiおよびCrは、主に固溶強化により強度上昇に寄与し、その効果を発現するには、それぞれ0.01%以上の添加が好ましい。しかし、過度の添加は磁気特性を劣化させるため、それぞれ上限を0.20%、0.30%および0.30%とすることが好ましい。
Pb:0.30%以下
Bi:0.30%以下
Te:0.30%以下
Ca:0.0100%以下
Mg:0.0100%以下
Zr:0.200%以下
REM:0.0100%以下
Pb、Bi、Te、Ca、Mg、ZrおよびREMは、被削性向上に寄与する元素である。それぞれ効果を発現するには、Pbは0.001%以上、Biは0.001%以上、Teは0.001%以上、Caは0.0001%以上、Mgは0.0001%以上、Zrは0.005%以上およびREMは0.0001%以上の添加が好ましい。しかし、過剰な添加は磁気特性に劣化を引き起こすため、それぞれPbは0.30%以下、Biは0.30%以下、Teは0.30%以下、Caは0.0100%以下、Mgは0.0100%以下、Zrは0.200%以下、REMは0.0100%以下とすることが好ましい。
上記成分組成を有する溶鋼を、通常の転炉、電気炉等の溶製方法で溶製し、通常の連続鋳造や分塊法により鋼素材とする。次いで、鋼素材を必要に応じ加熱し、鋼片圧延、棒線圧延等の熱間圧延により電磁軟鉄とする。上記の加熱、圧延条件は特に限定されないが、要求される材質に応じて適宜決定すればよく、例えば、その後の部品成形のための鍛造や機械加工等に有利となるように、組織制御を行えばよい。なお、本発明の電磁軟鉄は、切削加工性に優れることから、電磁軟鉄の形状としては、切削加工が施される用途において主に使用されている、棒、ロッド、線のいずれかの形状であることが好ましい。
その他の製造条件は、鋼材の一般的な製造方法に従えばよい。
表1に示した成分組成を含有する鋼を溶製後、約1200℃で熱間鍛造を行い、その後、950℃での焼鈍処理を行って、直径25mmの棒鋼を製造した。得られた棒鋼について、以下に示す手法に従って磁気特性、冷間加工性および被削性の評価を行った。評価結果を表2に示す。
磁気特性は、JIS C2504に準拠して測定した。すなわち、上記棒鋼(素材)から、リング状試験片を採取し、750℃で2h保持する磁気焼鈍を施した。その後、リング試験片に、励起巻線(1次巻線220ターン)、検出巻線(2次巻線100ターン)を巻いて試験に供した。磁束密度は、直流磁化測定装置を用いてB-H曲線を測定し求めた。具体的には、最高到達磁界が10,000A/mの磁化過程における100および300A/mでの磁束密度を求めた。それぞれ、1.20Tおよび1.50T以上あれば磁気特性に優れるといえる。
冷間加工性は、限界据え込み率で評価した。すなわち、限界据え込み率は、上記棒鋼の周面から直径の1/2の深さ位置から、直径15mmおよび高さ22.5mm、かつ側面に深さ0.8mmおよびノッチ底R0.15の切欠きを有する、試験片を採取し、この試験片を用い圧縮加工を行った。試験片のノッチ底に幅0.5mm以上の割れが発生するまで逐次圧縮を行った。このときの据え込み率を限界据え込み率とした。
限界据え込み率が55%以上であれば、冷間加工性に優れているといえる。
被削性は、工具の逃げ面摩耗量を測定して評価した。具体的には、NC旋盤を用いて、直径25mmの棒鋼を超硬母材のコーティング工具にて、切込み量0.2mm、送り速度0.15mm/rev、周速300m/min、湿式で、切削長1000mの切削加工を行った後の、工具の逃げ面摩耗量を測定することで評価した。逃げ面摩耗量35μm以下であれば、被削性に優れるといえる。
Claims (3)
- 質量%で、
C:0.02%以下、
Si:0.15%以下、
Mn:0.01%以上0.50%以下、
P:0.002%以上0.020%以下、
S:0.001%以上0.050%以下、
Al:0.05%以下、
N:0.0100%以下および
Se:0.001%以上0.30%以下
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物の成分組成を有する、MnSeが分散された、電磁軟鉄。 - 前記成分組成は、さらに、質量%で、
Cu:0.20%以下、
Ni:0.30%以下、
Cr:0.30%以下、
Mo:0.10%以下、
V:0.02%以下、
Nb:0.02%以下および
Ti:0.03%以下
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する、請求項1に記載の電磁軟鉄。 - 前記成分組成は、さらに、質量%で、
Pb:0.30%以下、
Bi:0.30%以下、
Te:0.30%以下、
Ca:0.0100%以下、
Mg:0.0100%以下、
Zr:0.200%以下および
REM:0.0100%以下
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する、請求項1または2に記載の電磁軟鉄。
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