(57)【要約】      （修正有）【課題】切削工程中で、磁気特性について考慮せずに鋼材の切屑処理性を向上し、その後の焼鈍工程後で、磁気特性を十分に向上できる軟磁性部品の製造方法の提供。【解決手段】Ｃ：０．０００１〜０．０５質量％、Ｓｉ：０超〜０．５質量％、Ｍｎ：０．１〜０．５質量％、Ｐ：０超〜０．０２質量％、Ｓ：０超〜０．１質量％、Ａｌ：０超〜０．０５質量％、及びＮ：０超〜０．０１０質量％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼材の表面を窒化処理して窒素濃化層を形成する窒化処理工程と、窒化処理した鋼材を切削加工する切削工程と、切削加工した鋼材に対して、鋼材の表面に残存する窒素濃化層の消失の為焼鈍する焼鈍工程と、を含む、軟磁性製品の製造方法。前記焼鈍工程は水素雰囲気、不活性ガス雰囲気又は１０−２Ｔｏｒｒ以下の減圧下で行われることが好ましく、特に水素雰囲気下で行うことが好ましい、軟磁性製品の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０００１〜０．０５質量％、
Ｓｉ：０超〜０．５質量％、
Ｍｎ：０．１〜０．５質量％、
Ｐ：０超〜０．０２質量％、
Ｓ：０超〜０．１質量％、
Ａｌ：０超〜０．０５質量％、及び
Ｎ：０超〜０．０１０質量％を含み、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼材の表面を窒化処理して窒素濃化層を形成する窒化処理工程と、
窒化処理した前記鋼材を切削加工する切削工程と、
切削加工した前記鋼材に対して、前記鋼材の表面に残存する前記窒素濃化層が消失するように焼鈍する焼鈍工程と、を含むことを特徴とする軟磁性部品の製造方法。
【請求項２】
前記焼鈍工程を水素雰囲気中で行う、請求項１に記載の軟磁性部品の製造方法。
【請求項３】
前記鋼材は、
Ｃｕ：０超〜０．１０質量％、
Ｎｉ：０超〜０．１０質量％、及び
Ｃｒ：０超〜０．１０質量％
のうち１種又は２種以上を更に含有する、請求項１又は２に記載の軟磁性部品の製造方法。
【請求項４】
前記鋼材は、
Ｔｉ：０超〜０．１０質量％、及び
Ｎｂ：０超〜０．１０質量％、
のうち１種又は２種を更に含有する、請求項１〜３の何れかに記載の軟磁性部品の製造方法。
【請求項５】
前記鋼材は、
Ｂ：０超〜０．０３００質量％
を更に含有する、請求項１〜４の何れかに記載の軟磁性部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟磁性部品の製造方法に関する。特に、本発明は、自動車、電車、船舶、建機、産業機械又は家電製品などにおいて、各種電装部品に使用されるソレノイド、リレー又は電磁弁等に使用される鉄心材又はカバー材（いわゆる軟磁性部品）を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の電装部品等において磁気回路を構成する軟磁性部品には、省電力化や応答性の向上を図るべく、優れた軟磁気特性が求められる。このため、軟磁性部品内部の磁束密度が外部磁界に応答し易い軟磁性材料が使用される。
【０００３】
優れた軟磁気特性を有する軟磁性部品用鋼材としては、極低炭素鋼などが使用される。極低炭素鋼から線条または板状の軟磁性部品用鋼材を形成し、冷間鍛造、プレス加工および切削加工などの加工技術により、所望形状の軟磁性部品を製造することができる。それらの加工を容易にするために、軟磁性部品用鋼材の冷間鍛造性、プレス加工性または切削加工性を向上することが検討されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、鋼材を冷間鍛造で精度よく加工でき、優れた磁気特性を安定して得られる軟磁性鋼板が開示されている。軟磁性鋼材では、鋼中のＮ量に対するＢ量の割合を制御して固溶ＮをＢＮとして固定し、鋼中の固溶Ｎを低減することで、変形抵抗を有効に低減できる。これにより、優れた磁気特性の安定性と冷間鍛造性を実現している。
【０００５】
特許文献２では、優れた冷間鍛造性、切削加工性および磁気特性を備えた軟磁性鋼材が開示されている。鋼材中のフェライト結晶粒内にＭｎＳを微細に分散させることにより、被削性、特に耐バリ性（切削面のバリ生成の抑制効果）を向上している。また、鋼材にＢを添加して、鋼材中のＮをＢＮとすることにより、磁気特性を向上している。
【０００６】
特許文献３には、軟磁性に優れたＢＮ系快削鋼が開示されている。鋼材にＢとＮを積極的に添加し、鋼材中に快削性介在物としてＢＮを形成して、切削加工性、特に工具寿命を向上している。なお、ＢＮを形成しないＢまたはＮが存在すると軟磁性が低下するため、Ｎ／Ｂ比を０．８〜２．５としている。
【０００７】
また、加工後の軟磁性部品に対して、例えば磁気焼鈍などの追加処理を行い、軟磁性部品の特性を向上することが検討されている。
【０００８】
例えば、特許文献４には、軟磁性部品用鋼板をプレス加工した後に、Ｈ２ガスと不活性ガス（Ａｒガス）とを含む混合ガス雰囲気下で焼鈍することが開示されている。混合ガス中のＨ２ガスによって部品表面の光沢を高め、Ａｒガスによって溶着率を低下させることができる。なお、Ｎ２ガスも不活性ガスであるが、Ｎ２ガス雰囲気下で焼鈍すると部品表面が窒化されて磁気特性が低下する恐れがある為に使用されない。
【０００９】
特許文献５には、耐摩耗性に優れるとともに、窒化処理後の磁気特性にも優れる軟磁性部品が開示されている。この軟磁性部品は、軟磁性鋼材を部品形状に加工した後に、窒化処理を行うことにより製造される。窒化処理により、軟磁性部品の耐摩耗性が確保される。なお、窒化処理により軟磁性部品に固溶窒素が侵入すると、軟磁性部品の磁気特性が低下する。特許文献５では、鋼材中に、適量の窒化物形成元素を添加することにより、窒化処理により侵入した窒素は窒化物形成元素と化合して窒化物を形成するため、軟磁性部品の磁気特性の低下を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２３８９７０
【特許文献２】特開２００３−５５７４５
【特許文献３】特開２００１−３０３２０９
【特許文献４】特開平０８−２３９７１８
【特許文献５】特開２０１１−１３２５８４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
切削加工により軟磁性部品を製造する場合、切削作業の無人化および自動化により生産性を向上することができる。しかしながら、切屑が長く延びると、被削材又は工具などに絡みつくことがある。被削材に切屑がからまると、加工製品（軟磁性部品）に疵がつく原因となり得る。また、工具に被削材がからまると、工具からの放熱効率を悪化させる等により工具の寿命が低下し得る。そのため、被削材等に切屑がからまった場合には切屑を取り除くことが必要であるが、そのために装置を停止すると、生産性が低下してしまう。このため、被削材に対して、切削加工中に切屑が自然に分断して、被削材等にからまりにくい特性（すなわち、切屑処理性が良好であること）が求められている。
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示されている鋼材は、冷間鍛造について考慮されているのみで、切削加工については検討されていない。特許文献２は、切削加工性のうちでも耐バリ性について検討されているが、切屑処理性については検討されていない。
【００１３】
特許文献３には、表３に切屑処理性の良否判断が示されているが、判断基準も記載されておらず、切屑処理性をどのように向上できるのかについて、具体的な説明はされていない。また、表３から、切削工具寿命が良好であれば、切屑処理性は良好になる傾向は読み取れるが、切削工具寿命が不良であっても、切屑処理性は良好となる鋼材も存在しているため、切屑処理性をどのように向上できるのかについて把握することはできない。
【００１４】
特許文献４の軟磁性部品の成型方法ではプレス加工を使用しており、切削加工については記載されていない。
特許文献５には、軟磁性部品を冷間鍛造で成型することは示唆されているが、切削加工について何ら検討されておらず、当然ながら切削加工性についても検討されていない。また、特許文献５では、軟磁性鋼材を軟磁性部品の形状に成型した後、部品表面の耐摩耗性を向上するために窒化処理を行う。よって、部品加工時の軟磁性鋼材の表面には、窒化処理による窒化層は存在しておらず、鋼材の加工性に対する窒化層の影響についての知見は得られない。
【００１５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、切削工程中においては、磁気特性について考慮することなしに鋼材の切屑処理性を向上し、その後の焼鈍工程後において、磁気特性を十分に向上することのできる軟磁性部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の態様１は、
Ｃ：０．０００１〜０．０５質量％、
Ｓｉ：０超〜０．５質量％、
Ｍｎ：０．１〜０．５質量％、
Ｐ：０超〜０．０２質量％、
Ｓ：０超〜０．１質量％、
Ａｌ：０超〜０．０５質量％、及び
Ｎ：０超〜０．０１０質量％を含み、
残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼材の表面を窒化処理して窒素濃化層を形成する窒化処理工程と、
窒化処理した前記鋼材を切削加工する切削工程と、
切削加工した前記鋼材に対して、前記鋼材の表面に残存する前記窒素濃化層が消失するように焼鈍する焼鈍工程と、を含むことを特徴とする軟磁性部品の製造方法である。
【００１７】
本発明の態様２は、
焼鈍工程を水素雰囲気中で行う、態様１に記載の軟磁性部品の製造方法である。
【００１８】
本発明の態様３は、
鋼材は、
Ｃｕ：０超〜０．１０質量％、
Ｎｉ：０超〜０．１０質量％、及び
Ｃｒ：０超〜０．１０質量％
のうち１種又は２種以上を更に含有する、態様１又は２に記載の軟磁性部品の製造方法である。
【００１９】
本発明の態様４は、
鋼材は、
Ｔｉ：０超〜０．１０質量％、及び
Ｎｂ：０超〜０．１０質量％、
のうち１種又は２種を更に含有する、態様１〜３の何れかに記載の軟磁性部品の製造方法である。
【００２０】
本発明の態様５は、
鋼材は、
Ｂ：０超〜０．０３００質量％
を更に含有する、態様１〜４の何れかに記載の軟磁性部品の製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の製造方法によれば、切削工程中においては鋼材の切屑処理性を向上でき、その後の焼鈍工程後により軟磁性部品の磁気特性を十分に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】切屑の形状の分類例を示す図である。
【図２】実施例に係る軟磁性部品について、窒化処理後に焼鈍処理しなかったサンプルの窒素濃度プロファイルを示す図である。
【図３】実施例に係る軟磁性部品について、窒化処理および焼鈍処理後のサンプルの窒素濃度プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
一般的に、軟磁性部品は、磁気特性を向上させるために、軟磁性部品用の鋼材（以下、単に「鋼材」ということがある）に添加する合金元素の添加量を少量とする。焼鈍工程中に、フェライト結晶の粒成長が合金元素によって阻害されることがないため、結晶粒界の数が低減する。結晶粒界は磁壁移動の障害となるため、結晶粒界が少ない鋼材は、磁気特性に優れているといえる。しかし、鋼材の合金元素の添加量が少ないと、鋼材の靱性が高まり、鋼材の切屑処理性が悪化する。
【００２４】
このような現状の下、本発明者は鋭利研究を重ねた結果、鋼材表面に窒化処理により窒素濃化層を形成すると、鋼材表面の切屑処理性を向上できることを見いだした。そこで、本発明では、切削加工前に鋼材を窒化処理した後に、切削加工を行うものである。
しかしながら、窒化処理により鋼材中に固溶窒素（固溶Ｎ）が導入されるため、切削加工により窒素濃化層が全て除去されない場合、つまり、切削加工後に窒素濃化層が残存する場合には、当該窒素濃化層により磁気特性が低下する。そこで、本発明は、切削加工後に行う磁気焼鈍において、切削加工後の鋼材に残存する窒素濃化層が消失するように焼鈍するものである。例えば、磁気焼鈍を行う際の雰囲気を制御することにより、窒素を鋼外に放出させることができ、窒素濃化層を消失させ得る。これにより、最終的に得られる軟磁性部品は、磁気特性を劣化させる窒素濃化層を含まないため、磁気特性に優れている。
【００２５】
このように、発明者は、鋼材を窒化処理した後に切削加工を行うことにより、切屑処理性を向上し、切削加工後の鋼材を焼鈍処理することにより磁気特性を向上できる軟磁性部品の製造方法に係る発明を完成させた。
以下に軟磁性部品に用いられる軟磁性部品用鋼材と、それを用いた本発明の軟磁性部品の製造方法の詳細を示す。
【００２６】
１．軟磁性部品用鋼材の化学成分組成
本発明で使用される軟磁性部品用鋼材の化学成分組成について、以下に説明する。
なお、化学成分組成について単位の％表示は、すべて質量％を意味する。
【００２７】
〔Ｃ：０．０００１〜０．０５％〕
Ｃは、鋼材の強度と延性のバランスを支配する元素であり、添加量を低減するほど強度は低下し、延性は向上する。鋼材を効率よく製造する観点から、Ｃ量の下限は０．０００１％とした。Ｃ量は、好ましくは０．００１％以上であり、より好ましくは０．００２％以上である。しかし、磁気特性は、強磁性体であるフェライトの体積率が多いほど良好である。Ｃ量が多いとセメンタイトが析出しフェライトの体積率が減少すると共に、セメンタイトが磁壁移動の妨げとなるため、磁気特性が悪化する。そこで、Ｃ量の上限は０．０５％と定めた。Ｃ量は、好ましくは０．０３％以下であり、より好ましくは０．０１５％以下である。
【００２８】
〔Ｓｉ：０超〜０．５％〕
Ｓｉは、溶製時に脱酸材として用いられる。更に磁気特性を向上させる効果をもたらす。上記効果を有効に発揮するためには、Ｓｉは０．００１％以上とすることが好ましく、より好ましくは０．００３％以上である。しかし、Ｓｉが過剰に含まれると却って磁気特性は低下する。よってＳｉ量の上限は０．５％と定めた。Ｓｉ量は、好ましくは０．４％以下であり、より好ましくは０．３％以下である。
【００２９】
〔Ｍｎ：０．１〜０．５％〕
Ｍｎは、脱酸材としてとして有効に作用する。さらに、Ｍｎは、鋼材中に含まれるＳと結合してＭｎＳ析出物として微細分散することで、切削加工の際に生じる切屑のチップブレーカーとなり、被削性の向上に寄与する。こうした作用を有効に発揮させるため、Ｍｎ量を０．１％以上と定めた。Ｍｎ量は、好ましくは０．１５％以上であり、より好ましくは０．２０％以上である。Ｍｎ量が多すぎると、磁気特性が悪化するため、０．５％以下と定めた。Ｍｎ量は、好ましくは０．４５％以下であり、より好ましくは０．４％以下であり、更に好ましくは０．３８％以下である。
【００３０】
〔Ｐ：０超〜０．０２％〕
Ｐ（リン）は、鋼材中で粒界偏析を起こして磁気特性を悪化させる元素である。よってＰ量を０．０２％以下に抑えて磁気特性の改善を図る。Ｐ量は、好ましくは０．０１５％以下であり、より好ましくは０．０１０％以下である。Ｐ量は少なければ少ないほど好ましいが、通常０．００１％程度含まれる。
【００３１】
〔Ｓ：０超〜０．１％〕
Ｓ（硫黄）は、上記のように鋼中でＭｎＳを形成し、切削加工で応力が負荷された時に応力集中箇所となって被削性を向上させる作用を有する。こうした作用を有効に発揮させるため、Ｓは０．００３％以上含有させても良く、より好ましくは０．０１０％以上である。しかし、Ｓ量が多くなりすぎると、磁気特性に有害なＭｎＳの過剰な個数増加を招くため、Ｓ量は０．１％以下と定めた。Ｓ量は、好ましくは０．０５％以下であり、より好ましくは０．０３０％以下である。
【００３２】
〔Ａｌ：０超〜０．０５％〕
Ａｌは、脱酸材として添加される元素であり、脱酸に伴って不純物を低減し、磁気特性を改善する効果を有する。この効果を発揮させるためには、Ａｌ量は０．００１％以上とすることが好ましく、より好ましくは０．００２％以上である。また、Ａｌは、鋼材中のＮと化合してＡｌＮを形成しうる。形成されたＡｌＮは、後述する焼鈍工程において結晶粒成長を抑制するピン止め粒子として作用するため、磁壁移動の障害となる結晶粒界を増加させて、磁気特性を低下させる。従って、Ａｌ量は０．０５％以下と定めた。より優れた磁気特性を発揮するためには、Ａｌ量は０．０４％以下が好ましく、より好ましくは０．０３％以下である。
【００３３】
〔Ｎ：０超〜０．０１０％〕
Ｎは鋼材中に不可避的に含まれる元素であり、鋼材中に固溶Ｎとして存在すると、ひずみ時効による硬度上昇および延性低下を招き、冷間加工性を劣化させるため、鋼中のＮ量は極力低減することが好ましい。したがって、Ｎ量の上限は０．０１０％と定めた。好ましくは０．００８％以下であり、より好ましくは０．００５％以下である。通常、Ｎ量は０．００３％程度含まれている。
【００３４】
〔残部〕
好ましい１つの実施形態では、残部は、鉄および不可避的不純物である。不可避的不純物としては、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる微量元素（例えば、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｎなど）の混入が許容される。なお、例えば、ＰおよびＳのように、通常、含有量が少ないほど好ましく、従って不可避的不純物であるが、その組成範囲について上記のように別途規定している元素がある。このため、本明細書において、残部を構成する「不可避的不純物」という場合は、別途その組成範囲が規定されている元素を除いた概念である。
【００３５】
しかし、この実施形態に限定されるものではない。本発明で製造される軟磁性部品の特性を維持できる限り、任意のその他の元素を更に含んでよい。そのように選択的に含有させることができるその他の元素を以下に例示する。
【００３６】
〔Ｃｕ：０超〜０．１０％、Ｎi：０超〜０．１０％、及びＣｒ：０超〜０．１０％のうち１種又は２種以上〕
Ｃｕはフェライト相の電気抵抗を増加させ、渦電流の減衰時定数低減に有効である。しかし、Ｃｕが過剰に含まれていると、磁気モーメントが低下して軟磁性部品の磁気特性が劣化するため、上限は０．１％と定めた。好ましくは０．０５％以下である。
【００３７】
ＮｉはＣｕと同様にフェライトと相の電気抵抗を増加させ、渦電流の減衰時定数低減に有効である。しかし、Ｎｉが過剰に含まれていると、磁気モーメントが低下して軟磁性部品の磁気特性が劣化するため、上限は０．１％と定めた。好ましくは０．０５％以下である。
ＣｒはＣｕ及びＮｉと同様にフェライトと相の電気抵抗を増加させ、渦電流の減衰時定数低減に有効である。また、Ｃｒは強力な炭化物生成元素であるため、炭化物を形成し、固溶Ｃを低減するのに有効である。しかし、Ｃｒが過剰に含まれていると、磁気モーメントが低下して軟磁性部品の磁気特性が劣化するため、上限は０．１％と定めた。好ましくは０．０５％以下である。
【００３８】
〔Ｔｉ：０超〜０．１０％、及びＮｂ：０超〜０．１０％のうち１種又は２種〕
ＴｉはＴｉＳを形成し、切屑処理性の向上に有効であることから添加してもよい。上記効果を有効に発揮させるためには０超、例えば０．００５％以上添加することが好ましい。より好ましくは０．０１％以上である。しかし、過剰に添加すると磁気特性を低下させるため、Ｔｉ上限を０．１０％と定めた。好ましくは０．０５％以下であり、より好ましくは０．０３％以下である。
【００３９】
ＮｂはＮｂＣを形成し、固溶Ｃ量を低減し磁気特性の向上に有効であることから添加してもよい。しかし、Ｎｂが過剰に含まれていると、炭化物を形成しなかった固溶Ｎｂがかえって磁気特性を劣化させるため、Ｎｂの上限は０．１０％とした。好ましくは０．０５％以下であり、より好ましくは０．０３％以下である。
【００４０】
〔Ｂ：０超〜０．０３００％〕
ＢはＮとの化合物であるＢＮを形成し、切削加工時の潤滑に寄与し、切削加工性（耐バリ性など）の向上に有効な元素である。しかし、Ｂが過剰に含まれていると、熱間延性が低下するため連続鋳造及び熱間圧延の製造性が低下する。したがってＢの上限は０．０３００％と定めた。好ましくは０．０２００％以下であり、より好ましくは０．０１５０％以下である。
【００４１】
２．軟磁性部品用鋼材の製造方法
本実施形態に係る軟磁性部品用鋼材の製造方法は、まず、従来の方法により、上記化学成分組成の要件を満たす製鋼原料を溶融してから鋳造して、熱間圧延又は熱間鍛造を行う。
【００４２】
３．軟磁性部品の製造方法
鋼材を使用して軟磁性部品を製造する方法について説明する。
本発明の軟磁性部品の製造方法は、所定の化学成分組成を含む鋼材の表面を窒化処理して窒素濃化層を形成する窒化処理工程と、窒化処理された鋼材を切削加工する切削工程と、切削加工された鋼材に対して、前記鋼材の表面に残存する窒素濃化層が消失するように焼鈍する焼鈍工程と、を含む。以下に、窒化処理工程、切削工程及び焼鈍工程の各工程について、詳細に説明する。
【００４３】
（１）窒化処理工程
窒化処理工程では、鋼材表面を窒化処理し、鋼材表面に窒素濃化層を形成する。本明細書において「窒素濃化層」は、鋼材表面において、窒素濃度０．０２％以上の領域のことである。窒素濃度を０．０２％以上とすることにより、後述するような切屑処理性の向上効果が得られる。
なお、窒素濃度を求める際の窒素には、固溶窒素と、窒化物として固定された窒素とを共に含まれる。
【００４４】
窒化処理方法は、鋼材の切屑処理性を向上し得る窒素濃化層を形成できる方法であればどのような窒化処理方法も利用することができる。窒化処理方法としては、例えば、ガス窒化法およびプラズマ窒化法等の従来の窒化処理方法が挙げられる。なお、窒化処理工程の前に、切削加工以外の成型加工（例えば冷間鍛造など）を行って、おおよその部品形状に成形されていてもよい。
【００４５】
（２）切削工程
切削工程では、窒化処理された鋼材の表面を切削加工して、部品形状に成形する。切削加工としては、旋作加工およびフライス加工等の従来の切削方法を利用することができる。
鋼材表面に形成された窒素濃化層は、鋼材内部に比べて靱性が低い。そのため鋼材表面を切削加工したときに窒素濃化層が切削されると、切屑は分断され易くなる。つまり、切削工程前に鋼材表面を窒化処理することにより、切削工程における切屑処理性を向上できる。
【００４６】
切削加工における「切屑処理性の向上」という観点からは、鋼材表面の垂直方向の窒素濃化層の寸法（以下「窒素濃化層の厚さ」という）が、切削工程の際の切り込み量よりも大きくなるように、窒素濃化層の厚さと切り込み量とを決定するのが好ましい。この場合には、切削後の鋼材表面に、窒素濃化層が残存する。
但し、窒素濃化層の厚さよりも切り込み量が大きくなることがあってもよい。その場合であっても、窒素濃化層を切削している間は切屑処理性が向上できるので、部品の生産性を向上する効果は十分に得られる。
【００４７】
切削工程で切削される鋼材表面の範囲は、鋼材表面全体でもその一部でもよい。一般的には、鋼材表面の全部が切削されることは少ない。例えば、板状の鋼材の上面の一部または全部を切削する場合（裏面は切削しない）、または棒状の鋼材の側面の一部または全部を切削する場合（端面は切削しない）には、部分的に非切削面が残る。
【００４８】
このように、切削加工では、窒素濃化層の全てが除去されずに、切削加工後の鋼材に窒素濃化層が残存することが多い。但し、部品形状等との関係で、切削加工で窒素濃化層の全てが除去されてもよい。
【００４９】
（３）焼鈍工程
焼鈍工程では、切削工程で部品形状に成形された鋼材（成形品）に対して磁気焼鈍を行う。これにより、磁気特性を劣化させるひずみを除去し、かつ結晶粒界の面積率を低減して、最終製品（軟磁性部品）の磁気特性を向上させることができる。
このとき、鋼材表面に、切削されずに残存している窒素濃化層が存在する場合には、その窒素濃化層が消失するように焼鈍条件を制御する。
上述した通り、窒素濃化層を設けて、鋼材表面の窒素濃度を０．０２％以上とすることにより、鋼材表面の切屑処理性を向上することができる。その反面、軟磁性部品が、窒素濃度が０．０２％以上の領域を含んでいると、磁気特性を劣化させる原因になり得る。そこで、焼鈍工程によって、鋼材表面の窒素濃化層から鋼外に窒素を排出させて、窒素濃度０．０２％以上の領域をなくす（窒素濃化層の消失）ことにより、焼鈍後の軟磁性部品の磁気特性を向上する。
【００５０】
なお、本明細書において「窒素濃化層の消失」とは、鋼材表面に残存していた窒素濃度０．０２％以上の窒素濃化層において、窒素濃度が、０．０２％未満になることを意味する。なお、窒化処理により導入された窒素を全て除去する必要はなく、窒素濃化層消失後の鋼材表面の窒素濃度が、鋼材内部の窒素濃度より高くてもよい。
【００５１】
焼鈍条件には、焼鈍温度、焼鈍時間及び焼鈍雰囲気の制御があるが、特に窒素濃化層を消失させる（つまり、鋼材表面の窒素を十分に鋼外に放出できる）という観点からは、焼鈍雰囲気を制御することが重要である。以下に、各焼鈍条件について説明する。
【００５２】
焼鈍温度は、鋼材中のひずみを除去し、結晶粒界の面積率を低減するために、５００℃〜１２００℃にするのが好ましく、より好ましくは６００℃〜１１００℃であり、更により好ましくは７００℃〜１０００℃である。
【００５３】
焼鈍時間は、鋼材中のひずみを除去し、結晶粒界の面積率を低減するために、０．５時間〜１０時間にするのが好ましく、より好ましくは１時間〜８時間であり、更により好ましくは２時間〜５時間である。
【００５４】
焼鈍雰囲気は、窒素濃化層が消失するように、鋼材表面の窒素を鋼外に十分に放出しやすいものが選択される。例えば、水素雰囲気、不活性ガス雰囲気又は１０−２Ｔｏｒｒ以下の減圧が好ましい。このうち水素雰囲気は、鋼材表面の窒素を鋼外に放出する効果が比較的高いため、最も好ましい。
上記焼鈍雰囲気下で磁気焼鈍を行うことにより、磁気特性に有害な窒素が鋼外に十分に放出されて、鋼材表面の窒素濃度が十分に低減されるので、軟磁性部品の磁気特性が向上する。
【００５５】
水素雰囲気で焼鈍する場合は、雰囲気中の水分量を０．５％以下とするのが好ましく、より好ましくは０．０５％以下であり、更により好ましくは０．００５％以下である。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適用し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００５７】
１．切削試験
表１に示す化学成分組成の供試材を溶製し、鋼種Ａ、Ｂ及びＥの鋳造片は１１００℃で熱間圧延を行い、鋼種Ｃ、Ｄ及びＦ〜Ｉの鋳造片は１１００℃で熱間鍛造を行って、直径４２ｍｍの棒材とした。その後、棒材から長さ１０００ｍｍの線材片を切り出した後、１２００℃で１時間の焼きならし処理を行った。焼きならし処理を行った線材片の外周を切削して直径４０ｍｍの線材片に加工した後、ガス窒化処理を行って切削試験用のサンプルを得た。なお、ガス窒化処理は、ＲＸガス５０％、ＮＨ３ガス５０％の雰囲気で、５７０℃×４０分の条件で行った。比較のためガス窒化処理を行わなかった線材片についても切削試験を行った。ガス窒化処理の有無は、表２に記載した。
【００５８】
切屑試験は株式会社大隈鐵工所（現：オークマ株式会社）製ＬＳ−Ｎ型ＮＣ旋盤を用いて行った。切削加工条件は、送り速度０．０４ｍｍ／ｒｅｖ、切り込み量０．２ｍｍ及び５０ｍ／分、７５ｍ／分、１００ｍ／分、および１５０ｍ／分で行った。また、切削工具には、株式会社タンガロイ製のチップ（形番：ＳＮＭＡ１２４０４  Ｔ９００５）を使用した。
【００５９】
各サンプルの切削試験で出た切屑を用いて、以下の手順で、各サンプルの切屑処理性を評価した。
各サンプルの切屑を無作為に１０本採取し、図１に示したように、形状を以下のＡ〜Ｄの４水準に分類した。各水準は、以下のように説明される。
Ａ：半径Ｒが１０ｍｍを超える１巻き以下、または不規則な連結
Ｂ：巻き長さ（らせん状の切屑の中心軸方向の長さ）が４０．０ｍｍ超
Ｃ：巻き長さ４０．０ｍｍ以上
Ｄ：半径Ｒが１０ｍｍ以下の１巻き以下
【００６０】
切屑が長く延びた場合、被削材及び工具などに絡みつき、製品の品質低下及び工具の損傷を招く可能性がある。本発明では、Ａが最も切屑が長く、好ましくない切屑とした。Ｂ〜Ｄは許容される切屑で、特にＤが最も良好、次にＣ、その次にＢが好ましい。それらの評価を踏まえて係数で重み付けした以下の式（４）により、切屑処理指数を算出した。
（切屑処理指数）＝（Ｄの切屑の本数）×１０＋（Ｃの切屑の本数）×２０／３＋（Ｂの切屑の本数）×１０／３
【００６１】
各サンプルについて、それぞれの切削速度における切屑処理指数を表２に示す。表２の「判定」では、すべての切削速度で切屑処理指数が５０を超えるものを合格（○）とし、２つの切削速度で切屑処理指数が５０以下であったものを不合格（×）とした。この結果から、次のように考察できる。
【００６２】
サンプルＮｏ．２〜４、６、７、９、１０、１２、１３、１５、１６、１８及び１９は、線材の化学成分が本発明で規定する範囲内にあり、かつ窒化処理した例であり、切屑処理指数が全ての切削速度で５０を超えており、切屑処理性が高いことがわかる。
【００６３】
サンプルＮｏ．１、５、８、１１、１４及び１７は、窒化処理しなかった。そのため、切削速度が高速（１００ｍ／分及び１５０ｍ／分）になると、切屑処理指数が低くなり、切屑処理性が十分ではなかった。
【００６４】
サンプルＮｏ．２０〜２２は化学成分組成が本発明で規定する範囲から外れるが、窒化処理したため、切屑処理性は高かった。
【００６５】
以上説明したように、窒化処理を行わなかったサンプルは、切削速度が高速になる程、切屑処理指数が低くなり、切屑処理性が悪化した。一方、窒化処理を行ったサンプルでは、高速の切削速度においても、切屑処理指数が合格基準を満足し、切屑処理性が良好であった。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
【表２】
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【００６８】
２．磁気特性の測定
表１に示す成分組成の鋼Ａ〜Ｉを溶製し、これらの鋳造片に１１００℃で熱間鍛造を行って、直径３８ｍｍの棒材とした。その後、１２００℃で１時間の焼きならし処理を行った。その後、棒材を切削加工して、外形３８ｍｍ×内径３０ｍｍ×厚さ４ｍｍのリング状試料を作成した。リング状試料に対して、切削試験の場合と同様の窒化処理を行った。比較のため、いくつかのリング状試料については、ガス窒化処理を行わなかった。ガス窒化処理の有無は、表３に記載した。
【００６９】
窒化処理後のリング状試料を、焼鈍温度８５０℃、焼鈍時間３時間で磁気焼鈍した。焼鈍雰囲気は、水素雰囲気とした。水素雰囲気は水素９９．９９％の水素ガスを焼鈍炉に充満させ、焼鈍炉内の水分量を０．００１％に制御した。また、比較のために、いくつかのリング状試料については、焼鈍雰囲気を大気として焼鈍し、また別のリング状試料については、焼鈍を行わなかった。
【００７０】
焼鈍後のリング状試料について、以下のように磁気測定を行った。磁化印加用コイルと磁束検出用コイルを巻き線した後、自動磁化測定装置（理研電子株式会社製  直流磁気測定装置  ＢＨＳ−４０ＣＤ）を用い、ＪＩＳ  Ｃ２５０４に則ってＨ−Ｂ曲線を測定し、最大比透磁率を求めた。最大比透磁率が４０００以上で磁気特性を合格とした。
【００７１】
３．窒素濃化層の厚さ測定
磁気特性の測定に使用したリング状試料を用いて、日本電子株式会社製のＪＸＡ−８１００ＥＰＭＡ装置を用いて、加速電圧１５ＫＶ、照射電流は３×１０−７Ａで、鋼材表面の窒素濃度のプロファイルを測定した。図２および図３は、それぞれ、表３に示すサンプルＮｏ．２４および２６についての窒素濃度プロファイルである。なお、ここで測定される窒素濃度は、鋼材中の固溶窒素の濃度と、窒化物として固定された窒素の濃度を合わせた濃度である。
【００７２】
得られたサンプルプロファイルから、窒素濃度が０．０２％の位置を求め、表面からその位置までの距離を「窒素濃化層の厚さ」とした。各サンプルの窒素濃化層の厚さを、表３の「窒素濃化層」の欄に記載した。窒素濃化層の厚さが０．００ｍｍとは、窒素濃化層が検出されなかった（つまり、窒素濃度０．０２％以上となる部分が確認されなかった）ことを意味している。
【００７３】
磁気特性の評価結果を表３に示す。表３の「判定」では、最大比透磁率が４０００を超えるものを合格（○）とし、４０００以下のものを不合格（×）とした。これらの結果から、次のように考察できる。
【００７４】
サンプルＮｏ．２６、２９、３２、３５、３８及び４１は、本発明で規定される要件を全て満足する例である。窒化処理後に、水素雰囲気中で焼鈍処理することにより、窒素濃化層は消失し、最大比透磁率はすべて４０００を超えていた。
【００７５】
また、サンプルＮｏ．２６の窒素濃度プロファイル（図３）を、焼鈍していないサンプルＮｏ．２４の窒素濃度プロファイル（図４）と比較すると、焼鈍前のサンプルでは窒素濃化層が存在していても（図２）、水素雰囲気中で窒化処理することにより、窒素濃化層が消失することが確認できる（図３）。
【００７６】
サンプルＮｏ．２３、２７、３０、３３、３６及び３９は、窒化処理せず、水素雰囲気中で磁気焼鈍を行った例である。窒化処理していないので、窒素濃化層は形成されず、そのため最大比透磁率はすべて４０００を超えていた。
【００７７】
サンプルＮｏ．２４、２８、３１、３４、３７及び４０は、窒化処理後に磁気焼鈍を行わなかった例である。窒素濃化層が残存しており、最大比透磁率はすべて４０００以下であった。
【００７８】
サンプルＮｏ．２５は、窒化処理後の磁気焼鈍を大気雰囲気中で行った例である。窒素濃化層が消失せずに残存しており、最大比透磁率は４０００以下であった。
【００７９】
サンプルＮｏ．４２はＣ含有量が過剰な例であり、磁気特性を担うフェライト相の面積率が少なくなるため、磁気焼鈍後も最大比透磁率は４０００以下であった。
【００８０】
サンプルＮｏ．４３はＭｎ、Ｐ及びＳが過剰な例であり、磁気焼鈍後も最大比透磁率は４０００以下であった。
【００８１】
サンプルＮｏ．４４はＳｉ及びＡｌが過剰な例であり、磁気焼鈍後も最大比透磁率は４０００以下であった。
【００８２】
【表３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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