(57)【要約】【課題】優れた切削加工性を有しつつ、磁気焼鈍後には優れた磁気特性を発揮できる軟磁性部品用鋼材を提供する。【解決手段】焼鈍後の磁気特性に優れる軟磁性部品用鋼材であって、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：０．０１超〜０．１質量％を満たし、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、フェライト組織の面積率が９５．０％以上であり、下記式（１）を満たすことを特徴とする軟磁性部品用鋼材。［Ｎ］−（１／２［Ａｌ］）＞０．０１・・・（１）  ただし、［Ｎ］および［Ａｌ］は、それぞれ、ＮおよびＡｌの含有量（質量％）を示す。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼鈍後の磁気特性に優れる軟磁性部品用鋼材であって、
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：０．０１超〜０．１質量％を満たし、
残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、
フェライト組織の面積率が９５．０％以上であり、下記式（１）を満たすことを特徴とする軟磁性部品用鋼材。
［Ｎ］−（１／２［Ａｌ］）＞０．０１・・・（１）
ただし、［Ｎ］および［Ａｌ］は、それぞれ、ＮおよびＡｌの含有量（質量％）を示す。
【請求項２】
更に、
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種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の軟磁性部品用鋼材。
【請求項３】
更に、
Ｔｉ：０超〜０．１０質量％、及び
Ｎｂ：０超〜０．１０質量％、
のうち１種又は２種を含有し、
下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の軟磁性部品用鋼材。
［Ｎ］−（１／２［Ａｌ］＋１／４［Ｔｉ］＋１／７［Ｎｂ］）＞０．０１・・・（２）
ただし、［Ｔｉ］および［Ｎｂ］は、それぞれ、ＴｉおよびＮｂの含有量（質量％）を示す。
【請求項４】
更に、Ｂ：０超〜０．０３００質量％を含有し、
下記式（３）を満たすことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の軟磁性部品用鋼材。
［Ｎ］−（１／２［Ａｌ］＋１／４［Ｔｉ］＋１／７［Ｎｂ］＋［Ｂ］）＞０．０１・・・（３）
ただし、［Ｔｉ］、［Ｎｂ］および［Ｂ］は、それぞれ、Ｔｉ、ＮｂおよびＢの含有量（質量％）を示す。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の軟磁性部品用鋼材を部品形状に成形する工程と、
成形した前記軟磁性部品用鋼材を、鋼中の固溶Ｎ量が９０ｐｐｍ以下となるように焼鈍する焼鈍工程と、を含む、軟磁性部品の製造方法。
【請求項６】
前記焼鈍工程は、水素雰囲気、不活性ガス雰囲気又は１０−２Ｔｏｒｒ以下の減圧下で行う、請求項５に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟磁性部品用鋼材と、それを用いて軟磁性部品を製造する方法に関する。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等において、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）を製造するのに好適な軟磁性鋼材と、該軟磁性鋼材を用いた軟磁性部品の製造方法に関する。
【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、極低炭素鋼の鋼材について、鋼材全体の冷間鍛造性（特に変形抵抗）を向上しつつ、冷間鍛造後の局所的な部品強度を高める技術が開示されている。具体的には、鋼材のうち、強度を向上させたい部分の固溶Ｎ量（固溶窒素量）を増加させて、その他の部分の固溶Ｎ量を抑制している。固溶Ｎ量が多い部分は、通常の変形抵抗以上に機械部品強度を高めることができる。その一方で、その他の部分は固溶Ｎ量が相対的に低いので、全体として通常の変形抵抗代しか強度が増加せず、冷間鍛造性を確保できる。
【０００５】
特許文献２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。
【０００６】
特許文献３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。
【０００７】
特許文献４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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１１５８１５
【特許文献２】特開２００７−２３８９７０
【特許文献３】特開２００３−５５７４５
【特許文献４】特開２００１−３０３２０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
軟磁性部品鋼材を切削加工して軟磁性部品を形成する場合には、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、被削材また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、軟磁性部品用鋼材に対して、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。
【００１０】
しかしながら、特許文献１および２に開示されている鋼材は、冷間鍛造については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３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。
【００１１】
特許文献４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。
【００１２】
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、優れた切削加工性を有しつつ、磁気焼鈍後には優れた磁気特性を発揮できる軟磁性部品用鋼材と、該鋼材を用いて軟磁性部品を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の態様１は、
焼鈍後の磁気特性に優れる軟磁性部品用鋼材であって、
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：０．０１超〜０．１質量％を満たし、
残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、
フェライト組織の面積率が９５．０％以上であり、下記式（１）を満たすことを特徴とする軟磁性部品用鋼材。
［Ｎ］−（１／２［Ａｌ］）＞０．０１・・・（１）
ただし、［Ｎ］および［Ａｌ］は、それぞれ、ＮおよびＡｌの含有量（質量％）を示す。
【００１４】
本発明の態様２は、
更に、
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種以上を含有することを特徴とする態様１に記載の軟磁性部品用鋼材である。
【００１５】
本発明の態様３は、
更に、
Ｔｉ：０超〜０．１０質量％、及び
Ｎｂ：０超〜０．１０質量％、
のうち１種又は２種を含有し、
下記式（２）を満たすことを特徴とする態様１又は２に記載の軟磁性部品用鋼材である。
［Ｎ］−（１／２［Ａｌ］＋１／４［Ｔｉ］＋１／７［Ｎｂ］）＞０．０１・・・（２）
ただし、［Ｔｉ］および［Ｎｂ］は、それぞれ、ＴｉおよびＮｂの含有量（質量％）を示す。
【００１６】
本発明の態様４は、
更に、Ｂ：０超〜０．０３００質量％を含有し、
下記式（３）を満たすことを特徴とする態様１〜３に記載の軟磁性部品用鋼材である。
［Ｎ］−（１／２［Ａｌ］＋１／４［Ｔｉ］＋１／７［Ｎｂ］＋［Ｂ］）＞０．０１・・・（３）
ただし、［Ｔｉ］、［Ｎｂ］および［Ｂ］は、それぞれ、Ｔｉ、ＮｂおよびＢの含有量（質量％）を示す。
【００１７】
本発明の態様５は、
態様１〜４の何れかに記載の軟磁性部品用鋼材を部品形状に成形する工程と、
成形した前記軟磁性部品用鋼材を、鋼中の固溶Ｎ量が９０ｐｐｍ以下となるように焼鈍する焼鈍工程と、を含む、軟磁性部品の製造方法。
【００１８】
本発明の態様６は、
前記焼鈍工程は、水素雰囲気、不活性ガス雰囲気又は１０−２Ｔｏｒｒ以下の減圧下で行う、請求項５に記載の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、優れた切削加工性を有しつつ、磁気焼鈍後には優れた磁気特性を発揮できる軟磁性部品用鋼材と、該鋼材を用いて軟磁性部品を製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】切屑の形状の分類例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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、鋼材の切削加工性、特に切屑処理性が悪化する。
【００２２】
このような現状の下、本発明者は鋭利研究を重ねた結果、鋼材中の固溶Ｎ量を多くすることにより、磁気焼鈍前においては、磁気特性は低いものの切屑処理性が高く、磁気焼鈍後においては磁気特性を高くできる軟磁性部品用鋼材が得られることを見いだした。鋼材中の固溶Ｎ量が多いと、磁気特性は大幅に低下する。そのため、磁気焼鈍前においては、軟磁性部品用鋼材の磁気特性は悪い。しかしながら、焼鈍条件、特に焼鈍時の雰囲気を制御することにより、磁気焼鈍中に固溶Ｎの少なくとも一部を鋼外に放出できる。これにより、磁気焼鈍後の最終製品では固溶Ｎ量は低減し、良好な磁気特性を有する最終製品が得られる。
【００２３】
このように、本発明者は、鋼材中に固溶Ｎを敢えて残存させることにより、磁気焼鈍前は切屑処理性が良好で、磁気焼鈍後は磁気特性に優れた軟磁性部品を得ることのできる軟磁性部品用鋼材の発明を完成させた。
以下に本発明の軟磁性部品用鋼材と、それを用いた軟磁性部品の製造方法の詳細を示す。
【００２４】
１．軟磁性部品用鋼材の成分組成
本発明の軟磁性部品用鋼材の成分組成について、以下に説明する。
なお、成分組成について単位の％表示は、すべて質量％を意味する。
【００２５】
〔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。
【００２６】
〔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。
【００２７】
〔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。
【００２８】
〔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。
【００２９】
〔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。
【００３０】
〔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。
【００３１】
〔Ｎ：０．０１超〜０．１％〕
Ｎは、本発明で特に重要な元素である。Ｎは鋼材中に固溶Ｎとして存在すると、鋼材の靱性を低下させて、切削加工時に切屑を分断され易くするため、切屑処理性を向上させる。切屑処理性を向上させる効果を十分に発揮させるためには、鋼材中に固溶Ｎが０．０１％を超えて存在する必要がある。そのため、Ｎ量の下限は０．０１％超とした。切屑処理性を更に高めるため、固溶Ｎ量は、好ましくは０．０１５％以上であり、より好ましくは０．０１８％以上である。なお、固溶Ｎは磁気特性を低下させるが、後述する軟磁性部品の製造方法を経ることによって無害化することができる。Ｎ量が過剰であると、溶製時にＮ２ガスが発生し、溶鋼が飛び散るなど安全性に問題が発生するため、本発明では鋼材の製造性の観点からＮ量の上限は０．１％と定めた。
【００３２】
〔ＮとＡｌの含有量の関係〕
鋼材中のＮの含有量とＡｌの含有量は、以下のような関係式を満たしている。
［Ｎ］−（１／２［Ａｌ］）＞０．０１・・・（１）
ただし、［Ｎ］および［Ａｌ］は、それぞれ、ＮおよびＡｌの含有量（質量％）を示す。
前述したように、切屑処理性を向上させるためには、鋼材中に固溶Ｎが０．０１％超で存在する必要がある。式（１）を満たすことにより、鋼材中のＡｌが全てＮと反応してＡｌＮを形成したとしても、固溶Ｎが０．０１％超で存在することができる。
式（１）の右辺は０．０１であるが、当該右辺は、好ましくは０．０１５（つまり、固溶Ｎが０．０１５％超）であり、より好ましくは０．０１８（つまり、固溶Ｎが０．０１８％超）である。
【００３３】
〔残部〕
好ましい１つの実施形態では、残部は、鉄および不可避不純物である。不可避不純物としては、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。
【００３４】
しかし、この実施形態に限定されるものではない。本発明の高強度鋼板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。
【００３５】
〔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。
【００３６】
Ｎｉは、Ｃｕと同様に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、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。
【００３７】
〔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。
【００３８】
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。
【００３９】
〔Ｎ、Ａｌ、ＴｉおよびＮｂの関係〕
Ｔｉ、Ｎｂ又はその両方を添加する場合は、以下の関係式（２）を満たすように各元素の含有量を調節する。
［Ｎ］−（１／２［Ａｌ］＋１／４［Ｔｉ］＋１／７［Ｎｂ］）＞０．０１％・・・（２）
ただし、［Ｎ］、［Ａｌ］、［Ｔｉ］および［Ｎｂ］は、それぞれ、Ｎ、Ａｌ、ＴｉおよびＮｂの含有量（質量％）を示す。
【００４０】
前述したように、切屑処理性を向上させるためには、鋼材中に固溶Ｎが０．０１％超で存在する必要がある。式（２）を満たすことにより、鋼材中のＡｌ、ＴｉおよびＮｂが全てＮと反応して窒化物を形成したとしても、固溶Ｎが０．０１％超で存在することができる。
式（２）の右辺は０．０１であるが、当該右辺は、好ましくは０．０１５（つまり、固溶Ｎが０．０１５％超）であり、より好ましくは０．０１８（つまり、固溶Ｎが０．０１８％超）である。
【００４１】
〔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。
【００４２】
〔Ｎ、Ａｌ、Ｔｉ、ＮｂおよびＢの関係〕
ここで、上記Ｂを添加する場合は、以下の関係式（３）を満たすように各元素の含有量を調節する。
［Ｎ］−（１／２［Ａｌ］＋１／４［Ｔｉ］＋１／７［Ｎｂ］＋［Ｂ］）＞０．０１・・・（３）
ただし、［Ｎ］、［Ａｌ］、［Ｔｉ］、［Ｎｂ］および［Ｂ］は、それぞれ、Ｎ、Ａｌ、Ｔｉ、ＮｂおよびＢの含有量（質量％）を示す。
【００４３】
前述したように、切屑処理性を向上させるためには、鋼材中に固溶Ｎが０．０１％超で存在する必要がある。式（３）を満たすことにより、鋼材中のＡｌ、Ｔｉ、ＮｂおよびＢが全てＮと反応して窒化物を形成したとしても、固溶Ｎが０．０１％超で存在することができる。
式（３）の右辺は０．０１であるが、当該右辺は、好ましくは０．０１５（つまり、固溶Ｎが０．０１５％超）であり、より好ましくは０．０１８（つまり、固溶Ｎが０．０１８％超）である。
【００４４】
２．軟磁性部品用鋼材の金属組織
軟磁性部品の金属組織は、磁気モーメントを増大させるため、強磁性体であるフェライト組織を多く含んでいることが好ましい。このため、軟磁性部品を製造するための鋼材も、フェライト組織を多く含んでいることが好ましい。鋼材中のフェライト組織の割合を９５．０％以上と定めた。好ましくは９７．０％以上であり、より好ましくは９９．０％以上である。
【００４５】
３．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。
【００４６】
４．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。
本発明に係る軟磁性部品用鋼材を、所望の部品形状に成形する。成形方法は、冷間鍛造、熱間鍛造、プレス加工および切削加工等の、従来の方法を採用することができる。なお、本発明の鋼材は切削加工性に優れていることを特徴とするが、切削加工を行わずに、他の加工方法で軟磁性部品を製造してもよい。例えば、切削加工と鍛造加工を組み合わせてもよく、鍛造加工のみで成形してもよい。
【００４７】
続いて、部品形状に成形された鋼材（成形品）に対して、鋼材中の固溶Ｎ量が９０ｐｐｍ以下となるように磁気焼鈍を行う。これにより、軟磁性部品が製造される。磁気焼鈍前は、鋼材中に固溶Ｎが０．０１％超（１００ｐｐｍ超）で含まれている。磁気焼鈍により鋼材中の固溶Ｎの一部を鋼外に放出さして鋼中の固溶Ｎ量を９０ｐｐｍ以下に低下することにより、焼鈍後の軟磁性部品の磁気特性を向上することができる。焼鈍後の鋼材中の固溶Ｎ量は、８０ｐｐｍ以下にするのが好ましく、７０ｐｐｍ以下にするのがより好ましく、６０ｐｐｍ以下に低下させることが更により好ましい。
【００４８】
磁気焼鈍では、磁気特性を劣化させるひずみを除去することもできる。また、結晶粒を粗大化させ、磁気特性を劣化させる結晶粒界の面積率を低減させることもできる。
【００４９】
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、特に固溶Ｎを十分に鋼外に放出する観点からは、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
焼鈍雰囲気は、鋼中の固溶Ｎ量が９０ｐｐｍ以下となるように、鋼材中の固溶Ｎ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以下の減圧下が好ましい。ここで、「不活性ガス」とは、反応性の低いガスのことであり、例えば窒素やアルゴンが挙げられる。
上記焼鈍雰囲気下で磁気焼鈍を行うことにより、磁気特性に有害な固溶Ｎが鋼外に十分に放出されて、軟磁性部品の磁気特性が飛躍的に向上する。
【００５３】
水素雰囲気及び不活性ガス雰囲気で焼鈍する場合は、雰囲気中の水分量が０．５％以下であると、固溶Ｎの放出効果が向上するので好ましい。水分量は、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。
【００５４】
また、減圧下で焼鈍する場合は、固溶Ｎの放出効果を有効に発揮するために、残存酸素量を極力低減することが好ましい。残存酸素量が大きいと、鋼材表面に酸化スケールが形成され、固溶Ｎが鋼外に放出され難くなるためであると考えられる。残存酸素量を減らす観点から、真空度の上限は１０−２Ｔｏｒｒとした。好ましくは１０−３Ｔｏｒｒ以下であり、より好ましくは１０−４Ｔｏｒｒ以下である。
【００５５】
本実施の形態における軟磁性部品の製造方法によれば、固溶Ｎ量が高い（すなわち、磁気特性の悪い）鋼材を用いても、磁気特性に優れた軟磁性部品を製造することができる。
【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に示す成分組成の供試材を溶製し、鋼種Ｄ及びＥの鋳造片は１１００℃で熱間圧延を行い、鋼種Ａ〜Ｃ及びＦ〜Ｏ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、１２００℃で１時間の焼きならし処理を行った。焼きならし処理の雰囲気は大気中とした。なお、焼きならし処理前の線材片表面には酸化スケールが形成されているため、焼きならし処理によって、線材片中の固溶Ｎが大気中に放出されることは抑制される。
【００５８】
焼きならし処理後の線材片から長さ４００ｍｍの切削試験用のサンプルを切り出した。切削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及び切削速度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：巻き長さが４０．０ｍｍ以下
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・・・（４）
【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】
鋼種Ａ、Ｂ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｋ、Ｌ及びＮは本発明で規定される要件を満足する例であり、切屑処理指数が全ての切削速度で５０を超えており、切屑処理性の高い鋼材であることがわかる。
鋼種Ｄ、ＥおよびＦは、Ｎ量が少なく、固溶Ｎ量が少ない（式（１）を満たさない）。しかしながら、他の合金元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、ＳまたはＡｌ等）が多いため、切屑処理性は高かった。
【００６３】
鋼種Ｃは、Ｎ量が少なく、固溶Ｎ量が少ない（式（１）を満たさない）。そのため、切削速度が高速（７５ｍ／分、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】
鋼種Ｍは、固溶Ｎ量が少ない（式（２）を満たさない）。そのため、切削速度が高速（１００ｍ／分及び１５０ｍ／分）では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。
【００６５】
鋼種Ｏは、固溶Ｎ量が少ない（式（３）を満たさない）。そのため、切削速度が高速（７５ｍ／分、１００ｍ／分及び１５０ｍ／分）では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。
【００６６】
以上説明したように、切屑処理性が劣っている鋼種は、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、本発明で規定される成分組成の要件を満足する鋼種では、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。
【００６７】
【表１】
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【００６８】
【表２】
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【００６９】
２．磁気特性の測定
磁気特性の測定は、切削試験において切屑処理性の判定が合格であった鋼材（鋼種Ａ、Ｂ、Ｄ〜ＬおよびＮ）について行った。
表１に示す成分組成の供試材を溶製し、鋼種Ｄ及びＥの鋳造片は１１００℃で熱間圧延を行い、鋼種Ａ、Ｂ、Ｆ〜Ｌ及びＮの鋳造片は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、表３に記載した。焼鈍雰囲気は、水素雰囲気では水素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％以下に制御し、窒素雰囲気では液体窒素を気化させ窒素９９．９９％の窒素ガスを焼鈍炉に充満させ、焼鈍炉内の水分量を０．０９％以下に制御し、アルゴン雰囲気ではアルゴン９９．９％のアルゴンガスを焼鈍炉に充満させ、焼鈍炉内の水分量を０．２８％以下に制御し、減圧下では１０―３Ｔｏｒｒ以下とした。
【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】
また、焼鈍後のリング状試料のうち、鋼種Ａ、Ｂ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｋ、Ｌ及びＮの試料は、鋼中のＮ量の測定を行った。Ｎ量の測定は、ＬＥＣＯ製の酸素・窒素分析装置ＯＮ８３６を用いて行った。なお、測定されるＮ量は、固溶Ｎ量と、窒化物として固定されたＮ量の合計量である。表３の「固溶Ｎ量」は、リング状試料の作成に使用された鋼材の合金元素（表１参照）のうち、窒化物を形成しうる合金元素（Ａｌ、Ｔｉ、ＮｂおよびＢ）が全て窒化物を形成したと仮定して算出した。
磁気特性の測定結果を表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。この結果から、次のように考察できる。
【００７２】
サンプルＮｏ．１、７及び１１〜１６は水素雰囲気で焼鈍を行った発明例である。固溶Ｎ量は、全てのサンプルで９０ｐｐｍ以下となっており、最大比透磁率はすべて４０００を超えていた。
【００７３】
サンプルＮｏ．２及び３は不活性ガス雰囲気で焼鈍を行った発明例である。固溶Ｎ量は、全てのサンプルで９０ｐｐｍ以下となっており、最大比透磁率はすべて４０００を超えていた。
【００７４】
サンプルＮｏ．４は減圧下で焼鈍を行った発明例である。固溶Ｎ量は、全てのサンプルで９０ｐｐｍ以下となっており、最大比透磁率はすべて４０００を超えていた。
【００７５】
表３に示したように、水素雰囲気、不活性ガス雰囲気及び減圧下で焼鈍を行った各サンプル（サンプルＮｏ．１〜４、７及び１１〜１６）の固溶Ｎ量を比較すると、固溶Ｎを鋼外に放出する効果は、水素雰囲気が最も高く、水素雰囲気、不活性ガス雰囲気、減圧下の順番で低くなることが分かる。
【００７６】
サンプルＮｏ．５は、磁気焼鈍時の雰囲気が大気であったため、固溶Ｎ量が、磁気焼鈍前の鋼材（鋼種Ａ）から殆ど減少せず、９０ｐｐｍを超えていた。そのため、最大比透磁率は４０００以下であった。
【００７７】
サンプルＮｏ．６は鋼材の成分組成は本発明に規定する範囲を満たすが、焼鈍を施さなかったため、固溶Ｎ量が９０ｐｐｍを超えており、最大比透磁率は４０００以下であった。
【００７８】
サンプルＮｏ．８は、Ｃ量が過剰な例であり、使用した鋼材のフェライト面積率が９５％未満であったため、磁気焼鈍後のサンプルの最大比透磁率最大比透磁率は４０００以下であった。
【００７９】
サンプルＮｏ．９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。
【００８０】
サンプルＮｏ．１０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。
【００８１】
【表３】
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【図１】
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