(57)【要約】【課題】高い交流磁束密度を示す軟磁性部品を製造することができ、且つ良好な冷間鍛造性を維持した軟磁性鋼材を提供すること。【解決手段】Ｃ：０．００５〜０．０５％、Ｓｉ：１．８〜３．０％、Ｍｎ：０．２０〜０．８％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２〜０．１％、Ｃｕ：０．１％以下、Ｎｉ：０．２％以下、Ｃｒ：１〜３．５％、Ａｌ：０．０５〜２．８％、Ｎ：０．００４％以下、およびＯ：０．０２％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、式：Ｆ１＝９７．０［Ｃ］＋１０．９［Ｓｉ］＋４．２［Ｍｎ］＋２３．８［Ｐ］＋１７２．０［Ｓ］＋１５．０［Ｃｕ］−０．０３［Ｎｉ］＋５．１［Ｃｒ］＋８．６［Ａｌ］＋３４．０［Ｎ］＋８．３８で計算されるＦ１値が６０以上である軟磁性鋼材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．００５〜０．０５％（質量％の意味、以下同じ）、
Ｓｉ：１．８〜３．０％、
Ｍｎ：０．２０〜０．８％、
Ｐ：０．０２％以下（０％を含まない）、
Ｓ：０．０２〜０．１％、
Ｃｕ：０．１％以下（０％を含まない）、
Ｎｉ：０．２％以下（０％を含まない）、
Ｃｒ：１〜３．５％、
Ａｌ：０．０５〜２．８％、
Ｎ：０．００４％以下（０％を含まない）、および
Ｏ：０．０２％以下（０％を含まない）
を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、
下記式（１）で計算されるＦ１値が６０以上であることを特徴とする軟磁性鋼材。
Ｆ１＝９７．０［Ｃ］＋１０．９［Ｓｉ］＋４．２［Ｍｎ］＋２３．８［Ｐ］
＋１７２．０［Ｓ］＋１５．０［Ｃｕ］−０．０３［Ｎｉ］＋５．１［Ｃｒ］
＋８．６［Ａｌ］＋３４．０［Ｎ］＋８．３８  ・・・  （１）
〔式中、［  ］は、それぞれ軟磁性鋼材中の各元素の含有量（質量％）を表す。〕
【請求項２】
さらにＢ：０．００５％以下（０％を含まない）を含有し、下記式（２）で計算されるＦ２値が６０以上である、請求項１に記載の軟磁性鋼材。
Ｆ２＝９７．０［Ｃ］＋１０．９［Ｓｉ］＋４．２［Ｍｎ］＋２３．８［Ｐ］
＋１７２．０［Ｓ］＋１５．０［Ｃｕ］−０．０３［Ｎｉ］＋５．１［Ｃｒ］
＋８．６［Ａｌ］＋３４［Ｎ］−１２０［Ｂ］＋８．３８  ・・・  （２）
〔式中、［  ］は、それぞれ軟磁性鋼材中の各元素の含有量（質量％）を表す。〕
【請求項３】
さらにＴｉ：０．３５％以下（０％を含まない）を含有し、下記式（３）で計算されるＦ３値が６０以上である、請求項１または２に記載の軟磁性鋼材。
Ｆ３＝９７．０［Ｃ］＋１０．９［Ｓｉ］＋４．２［Ｍｎ］＋２３．８［Ｐ］
＋１７２．０［Ｓ］＋１５．０［Ｃｕ］−０．０３［Ｎｉ］＋５．１［Ｃｒ］
＋８．６［Ａｌ］＋３４［Ｎ］−１２０［Ｂ］−０．２［Ｔｉ］
＋８．３８  ・・・  （３）
〔式中、［  ］は、それぞれ軟磁性鋼材中の各元素の含有量（質量％）を表す。〕
【請求項４】
さらにＶ：１．５％以下（０％を含まない）を含有し、下記式（４）で計算されるＦ４値が６０以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の軟磁性鋼材。
Ｆ４＝９７．０［Ｃ］＋１０．９［Ｓｉ］＋４．２［Ｍｎ］＋２３．８［Ｐ］
＋１７２．０［Ｓ］＋１５．０［Ｃｕ］−０．０３［Ｎｉ］＋５．１［Ｃｒ］
＋８．６［Ａｌ］＋３４［Ｎ］−１２０［Ｂ］−０．２［Ｔｉ］
＋４．５［Ｖ］＋８．３８  ・・・  （４）
【請求項５】
さらにＢｉ：０．３％以下（０％を含まない）を含有し、下記式（５）で計算されるＦ５値が６０以上である、請求項１〜４のいずれかに記載の軟磁性鋼材。
Ｆ５＝９７．０［Ｃ］＋１０．９［Ｓｉ］＋４．２［Ｍｎ］＋２３．８［Ｐ］
＋１７２．０［Ｓ］＋１５．０［Ｃｕ］−０．０３［Ｎｉ］＋５．１［Ｃｒ］
＋８．６［Ａｌ］＋３４［Ｎ］−１２０［Ｂ］−０．２［Ｔｉ］
＋４．５［Ｖ］＋２．９［Ｂｉ］＋８．３８  ・・・  （５）
〔式中、［  ］は、それぞれ軟磁性鋼材中の各元素の含有量（質量％）を表す。〕
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の成分組成の要件を満たし、且つ鋼組織がフェライト単相組織であり、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５２で規定するフェライト結晶粒度番号が３以下であることを特徴とする軟磁性部品。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の軟磁性鋼材を、形状加工した後、真空中または不活性ガス雰囲気下、８５０〜１０００℃の温度で２時間以上焼鈍処理することを特徴とする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、軟磁性部品を製造するための軟磁性鋼材、並びにそれから得られる軟磁性部品（例えば自動車用センサ等の鉄心）、および軟磁性部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車電装部品等における磁気回路を構成する鋼部品には、省電力化と応答性向上のため、低い外部磁界で容易に磁化し、且つ保磁力が小さいといった特性が要求される。このため上記鋼部品を製造するための材料として、部品内部の磁束密度が外部磁界に応答し易い軟磁性鋼材が一般に使用されている。例えば自動車用部品における油圧制御用ソレノイドといった直流磁気特性を重視する部品には、例えばＣ量が０．０１％以下の極低炭素鋼が用いられている。
【０００３】
また近年における自動車制御のバイワイヤ化の伸展に伴い、電装部品の制御を司るセンサ部品の需要が拡大すると共に、消費電力を低減させるために、軟磁性部品の特性向上についての要望が高まっている。このため、例えば電子燃料噴射弁といった高周波数領域における磁気特性が重視される部品には、高電気抵抗を示す電磁ステンレス等の材料が使用されている。しかし部品製造コストを低減させるために、鋼材の形状加工として冷間鍛造が行われつつあるが、交流磁気特性に主眼を置いた電磁ステンレス等は、冷間鍛造性が良好とは言えないという問題がある。
【０００４】
そこで、交流磁気特性および加工性に優れた軟磁性鋼材を得るために、様々な研究および提案がなされている。例えば特許文献１は、交流磁気特性に優れた従来のＦｅ−Ｓｉ合金に、Ｃｒを共存させて靱性を向上させることにより、加工性（殊に靱性）および交流磁気特性（殊に鉄損特性）に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金が得られることを開示している（殊に請求項１および段落［００１０］参照）。
【特許文献１】特開平１１−３４３５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術において、加工性および交流磁気特性に優れた軟磁性鋼材が、種々提案されているが、さらなる改良が絶えず求められている。そこで本発明の目的は、優れた交流磁気特性、殊に磁界振幅が８００Ａ／ｍ程度の中磁界領域でも高い交流磁束密度を示す軟磁性部品を製造することができ、且つ良好な冷間鍛造性を維持した軟磁性鋼材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成し得た本発明の軟磁性鋼材とは、
Ｃ：０．００５〜０．０５％（質量％の意味、以下同じ）、
Ｓｉ：１．８〜３．０％、
Ｍｎ：０．２０〜０．８％、
Ｐ：０．０２％以下（０％を含まない）、
Ｓ：０．０２〜０．１％、
Ｃｕ：０．１％以下（０％を含まない）、
Ｎｉ：０．２％以下（０％を含まない）、
Ｃｒ：１〜３．５％、
Ａｌ：０．０５〜２．８％、
Ｎ：０．００４％以下（０％を含まない）、および
Ｏ：０．０２％以下（０％を含まない）
を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、
下記式（１）で計算されるＦ１値が６０以上であることを特徴とするものである。
Ｆ１＝９７．０［Ｃ］＋１０．９［Ｓｉ］＋４．２［Ｍｎ］＋２３．８［Ｐ］
＋１７２．０［Ｓ］＋１５．０［Ｃｕ］−０．０３［Ｎｉ］＋５．１［Ｃｒ］
＋８．６［Ａｌ］＋３４．０［Ｎ］＋８．３８  ・・・  （１）
〔式中、［  ］は、それぞれ軟磁性鋼材中の各元素の含有量（質量％）を表す。〕
【０００７】
本発明の軟磁性鋼材には、前記の基本成分の他、必要に応じてさらに、（ア）Ｂ：０．００５％以下（０％を含まない）、（イ）Ｔｉ：０．３５％以下（０％を含まない）、（ウ）Ｖ：１．５％以下（０％を含まない）および／または（エ）Ｂｉ：０．３％以下（０％を含まない）を含有させることも有効であり、含有させる成分の種類に応じて、鋼材の特性がさらに改善される。但し、本発明の軟磁性鋼材が、Ｂ、Ｔｉ、Ｖおよび／またはＢｉを含有する場合、下記式（６）で計算されるＦ値が６０以上であることが必要である。
Ｆ＝９７．０［Ｃ］＋１０．９［Ｓｉ］＋４．２［Ｍｎ］＋２３．８［Ｐ］
＋１７２．０［Ｓ］＋１５．０［Ｃｕ］−０．０３［Ｎｉ］＋５．１［Ｃｒ］
＋８．６［Ａｌ］＋３４［Ｎ］−１２０［Ｂ］−０．２［Ｔｉ］
＋４．５［Ｖ］＋２．９［Ｂｉ］＋８．３８  ・・・  （６）
〔式中、［  ］は、それぞれ軟磁性鋼材中の各元素の含有量（質量％）を表す。〕
【０００８】
なお本発明の軟磁性鋼材が、Ｂ、Ｔｉ、ＶおよびＢｉの一部または全部を含有しない場合には、上記式（６）中の［Ｂ］、［Ｔｉ］、［Ｖ］および［Ｂｉ］の一部または全部には、「０」の数値を代入してＦ値を計算する。そのため上記式（１）および特許請求の範囲に記載する上記式（２）〜（５）で計算されるＦ１〜Ｆ５値と、上記式（６）で計算されるＦ値とは一致する。そこで以下では、上記式（６）で計算されるＦ値を用いて、本発明を説明する。
【０００９】
本発明は、（Ｉ）前記成分組成の要件を満たし、且つ鋼組織がフェライト単相組織であり、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５２で規定するフェライト結晶粒度番号が３以下であることを特徴とする軟磁性部品、および（ＩＩ）前記軟磁性鋼材を、形状加工した後、真空中または不活性ガス雰囲気下、８５０〜１０００℃の温度で２時間以上焼鈍処理することを特徴とする軟磁性部品の製造方法も提供する。ここで本発明の製造方法における「焼鈍」とは、組織を再結晶させることで形状加工により生じた鋼中の内部応力を除去して、交流磁束密度などの磁気特性を向上させることを目的とするものであり、詳しくは「磁気焼鈍」と呼ばれるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の軟磁性鋼材を、形状加工し、焼鈍して得られる軟磁性部品は、磁界振幅が８００Ａ／ｍ程度の中磁界領域でも高い交流磁束密度を達成することができる。このように本発明の軟磁性鋼材は、交流磁束密度に優れた部品を製造できることに加えて、冷間鍛造性が良好に維持されており、形状加工に冷間鍛造を採用でき、軟磁性部品の製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明者らが鋭意検討した結果、軟磁性鋼材中の各成分の含有量を適正範囲に維持し、且つ上記式（６）で示されるＦ値が６０以上となるように化学成分組成を適正化することにより、良好な冷間鍛造性を維持しつつ、交流磁束密度に優れた軟磁性部品を製造できる軟磁性鋼材が得られることを見出した。そこで、まず本発明の軟磁性鋼材中に含まれる各成分（元素）について説明する。
【００１２】
〈Ｃ：０．００５〜０．０５％〉
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、含有量が少ないほど強度は低下し、延性は向上する。またＣは鋼中に固溶し、ひずみ時効が生じるので、冷間鍛造性の観点から、極低Ｃが望ましい。また軟磁性部品の磁気特性を向上させるためにも、極低Ｃとすることが好ましい。よって本発明では、Ｃ量の上限を０．０５％と定めた。Ｃ量は、好ましくは０．０４％以下、より好ましくは０．０２％以下である。一方、Ｃ量を低減しすぎると、部品の強度が低下し、且つ電気抵抗、ひいては交流磁束密度が低下する。そこでＣ量の下限を０．００５％と定めた。Ｃ量は、好ましくは０．０１０％以上である。
【００１３】
〈Ｓｉ：１．８〜３．０％〉
Ｓｉは、溶製時に脱酸剤として用いられるものであり、また部品の交流磁束密度を向上させる作用を有する。このような作用を充分に発揮させるためにＳｉ量の下限を１．８％と定めた。Ｓｉ量は、好ましくは２．０％以上である。しかしＳｉ量が過剰であると、鋼材の冷間鍛造性が劣化する。そこでＳｉ量の上限を、３．０％と定めた。Ｓｉ量は、好ましくは２．８％以下、より好ましくは２．６％以下である。
【００１４】
〈Ｍｎ：０．２０〜０．８％〉
Ｍｎは、溶製時に脱酸剤として用いられるものであり、また鋼中のＳと結合し、Ｓによる脆化を抑制する作用も有する。またＭｎとＳとは、ＭｎＳ析出物、または酸化物の周囲にＭｎＳが存在する複合析出物（以下、これらを「ＭｎＳ含有析出物」と省略することがある）を形成して、部品の電気抵抗を向上させる作用も有する。部品の電気抵抗が向上すると、渦電流および鉄損が抑制され、交流磁束密度の低下を防止することができる。これらの作用を充分に発揮させるために、Ｍｎ量の下限を０．２０％と定めた。Ｍｎ量は、好ましくは０．３％以上、より好ましくは０．４％以上である。しかしＭｎ量が過剰になると、磁気モーメントが低下し、電気抵抗向上による効果が減殺され、かえって交流磁束密度が低下する。そこでＭｎ量の上限を０．８％と定めた。Ｍｎ量は、好ましくは０．７％以下、より好ましくは０．６％以下である。
【００１５】
〈Ｐ：０．０２％以下（０％を含まない）〉
Ｐは、粒界偏析して、冷間鍛造性および交流磁束密度の低下を招く。そこでＰ量は、できる限り低減されていることが好ましい。Ｐ量は、０．０２％以下、好ましくは０．０１％以下であることが推奨される。
【００１６】
〈Ｓ：０．０２〜０．１％〉
Ｓは、ＭｎとＭｎＳ含有析出物を形成して、部品の交流磁束密度を向上させる作用を有する。この作用を充分に発揮させるために、本発明においてＳ量の下限を０．０２％と定めた。Ｓ量は、好ましくは０．０２５％以上、より好ましくは０．０３０％以上である。しかしＳ量が過剰になると、鋼材の冷間鍛造性が劣化する。そこでＳ量の上限を、０．１％と定めた。Ｓ量は、好ましくは０．０８％以下、より好ましくは０．０６％以下である。
【００１７】
〈Ｃｕ：０．１％以下（０％を含まない）〉
Ｃｕは、電気抵抗を増加させる作用を有し、渦電流の発生を抑制して、交流磁束密度を向上させるために有用である。この作用を充分に発揮させるために、Ｃｕ量は、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上、さらに好ましくは０．０３％以上である。しかしＣｕ量が過剰になると、磁気モーメントが低下して、かえって交流磁束密度が低下する。そこでＣｕ量の上限を０．１％と定めた。Ｃｕ量は、好ましくは０．０８％以下、より好ましくは０．０６％以下である。
【００１８】
〈Ｎｉ：０．２％以下（０％を含まない）〉
Ｎｉも、Ｃｕと同様に電気抵抗を増加させる作用を有する。この作用を充分に発揮させるために、Ｎｉ量は、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上、さらに好ましくは０．０３％以上である。しかしＮｉ量が過剰になると、Ｃｕと同様に磁気モーメントが低下する。そこでＮｉ量の上限を０．２％と定めた。Ｎｉ量は、好ましくは０．１％以下、より好ましくは０．０８％以下である。
【００１９】
〈Ｃｒ：１〜３．５％〉
Ｃｒは、鋼中に固溶し、また一部はＣと結びついて炭化物を形成し、電気抵抗を増加させる作用を有する。この作用を充分に発揮させるために、Ｃｒ量の下限を１％と定めた。Ｃｒ量は、好ましくは１．４％以上、より好ましくは１．６％以上である。しかしＣｒ量が過剰になると、磁気モーメントが低下し、かえって部品の交流磁束密度が低下するおそれがあり、また鋼材の冷間鍛造性も低下する。よってＣｒ量の上限を３．５％と定めた。Ｃｒ量は、好ましくは３．２％以下、より好ましくは３．０％以下である。
【００２０】
〈Ａｌ：０．０５〜２．８％〉
Ａｌは、磁気モーメントの低下を抑え、且つ電気抵抗を増加させる作用を有し、部品の交流磁束密度を向上させるために有効な元素である。これらの作用を充分に発揮させるためにＡｌ量の下限を、０．０５％と定めた。Ａｌ量は、好ましくは０．１０％以上、より好ましくは０．３％以上である。しかしＡｌ量が過剰になると、鋼材の冷間鍛造性が大きく低下する。そこでＡｌ量の上限を２．８％に定めた。Ａｌ量は、好ましくは２．３％以下、より好ましくは２．０％以下である。
【００２１】
〈Ｎ：０．００４％以下（０％を含まない）〉
Ｎは、Ａｌ等と窒化物を形成する。しかし窒化物を形成しないＮは、固溶Ｎの状態で残存して結晶構造をひずませるために、交流磁束密度の低下を招く。そこでＮ量（鋼中の全窒素量）の上限を０．００４％と定めた。Ｎ量は、好ましくは０．００３％以下、より好ましくは０．００２５％以下である。一方、Ｎ量の下限は、鋼材製造コストの点から０．００１０％（工業的に一般的なＮ量の下限）程度であることが推奨される。
【００２２】
〈Ｏ：０．０２％以下（０％を含まない）〉
Ｏは、常温では鋼に殆ど固溶せず、硬質の酸化物として存在し、冷間鍛造性を低下させる。さらに焼鈍工程での結晶粒成長を阻害するため、部品の交流磁束密度を低下させる。そのためＯ量は、できる限り抑制することが好ましく、本発明においてＯ量の上限を０．０２％と定めた。Ｏ量は、好ましくは０．０１％以下、より好ましくは０．００５％以下、さらに好ましくは０．００２％以下である。
【００２３】
本発明の軟磁性鋼材の基本成分組成は上記の通りであり、残部は実質的にＦｅである。但し原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる不可避不純物が鋼材中に含まれることは、当然に許容される。さらに本発明の軟磁性鋼材は、必要に応じて、以下の任意元素を含有していても良い。
【００２４】
〈Ｂ：０．００５％以下〉
Ｂは、固溶ＮをＢＮの形で固定して、冷間鍛造時の動的ひずみ時効を抑制し、良好な冷間鍛造性を維持する作用を有する。この作用を充分に発揮させるために、必要に応じてＢを、好ましくは０．０００２％以上、より好ましくは０．００１％以上、さらに好ましくは０．００１５％以上の量で含有させることが推奨される。しかしＢ量が過剰であると、磁気モーメントが低下して、部品の交流磁束密度が低下する。そこでＢを含有させる場合、その上限を０．００５％と定めた。Ｂ量は、好ましくは０．００４％以下、より好ましくは０．００３％以下である。
【００２５】
〈Ｔｉ：０．３５％以下〉
Ｔｉは、固溶ＮをＴｉＮの形で固定し、結晶格子へのひずみに伴う交流磁束密度の低下を防止する作用を有する。またＴｉ4Ｃ2Ｓ2がフェライト中に分散することで、電気抵抗が向上し、交流磁束密度の低下が防止される。これらの作用を充分に発揮させるために、必要に応じてＴｉを、好ましくは０．１０％以上、好ましくは０．１５％以上の量で含有させることが推奨される。しかしＴｉ量が過剰であると、冷間鍛造性が低下する。具体的には過剰なＴｉは、変形抵抗の上昇と変形能の低下を招き、部品寸法精度のばらつきや加工割れの原因となる。さらにＴｉ炭硫化物が過剰に析出すると、かえって交流磁束密度が低下する。そこでＴｉを含有させる場合、その上限を０．３５％と定めた。Ｔｉ量は、好ましくは０．３０％以下、より好ましくは０．２５％以下である。
【００２６】
〈Ｖ：１．５％以下〉
Ｖは、鋼中で炭化物を形成し、電気抵抗を増加させる作用を有する。この作用を充分に発揮させるために、必要に応じてＶを、好ましくは０．０５％以上、より好ましくは０．１０％以上、さらに好ましくは０．２０％以上の量で含有させることが推奨される。しかしＶ量が過剰であると、鋼材の冷間鍛造性が低下し、また磁気モーメントが低下して部品の交流磁束密度も低下する。そこでＶを含有させる場合、その上限を１．５％と定めた。Ｖ量は、好ましくは１．４％以下、より好ましくは１．３％以下である。
【００２７】
〈Ｂｉ：０．３％以下〉
Ｂｉは、鋼材の被削性を向上させる作用を有する。この作用を充分に発揮させるために、必要に応じてＢｉを、０．０１％以上、より好ましくは０．０５％以上の量で含有させることが推奨される。しかしＢｉ量が過剰であると、部品の交流磁束密度が低下するので、含有させる場合、その上限を０．３％と定めた。Ｂｉ量は、好ましくは０．２％以下、より好ましくは０．１％以下である。
【００２８】
〈Ｆ＝９７．０［Ｃ］＋１０．９［Ｓｉ］＋４．２［Ｍｎ］＋２３．８［Ｐ］
＋１７２．０［Ｓ］＋１５．０［Ｃｕ］−０．０３［Ｎｉ］＋５．１［Ｃｒ］
＋８．６［Ａｌ］＋３４［Ｎ］−１２０［Ｂ］−０．２［Ｔｉ］
＋４．５［Ｖ］＋２．９［Ｂｉ］＋８．３８  ・・・  （６）〉
本発明の軟磁性鋼材は、鋼材の冷間鍛造性、およびそれから得られる部品の交流磁束密度を向上させるために、各成分量を適正範囲に調整することを特徴とする。しかし各成分量を適正範囲に調整するだけでは、より高い交流磁束密度を達成することが難しい。そこで本発明者らは、部品の交流磁束密度を一層向上させるために、部品の電気抵抗に着目し、当該電気抵抗を表すパラメーターとしてＦ値を規定した。部品の電気抵抗を向上させれば、渦電流を抑制することができる。そして鉄損は、ヒステリシス損と渦電流損との和であるから、渦電流が抑制されれば、鉄損も抑制することができ、その結果、交流磁束密度の低下も防止できる。
【００２９】
このような着想の下で、以下の実施例で示す軟磁性鋼材Ｎｏ．１〜２５の各元素の含有量（質量％）を説明変数とし、軟磁性部品Ｎｏ．１〜２５の電気抵抗率（μΩｃｍ）を目的変数として、重回帰分析を行った。その結果、自由度調整済み寄与率Ｒ2＝０．９９３で、下記式（７）で表される重回帰式が得られた：
電気抵抗率＝９７．０［Ｃ］＋１０．９［Ｓｉ］＋４．２［Ｍｎ］＋２３．８［Ｐ］
＋１７２．０［Ｓ］＋１５．０［Ｃｕ］−０．０３［Ｎｉ］
＋５．１［Ｃｒ］＋８．６［Ａｌ］＋３４［Ｎ］−１２０［Ｂ］
−０．２［Ｔｉ］＋４．５［Ｖ］＋２．９［Ｂｉ］
＋８．３８  ・・・  （７）
【００３０】
上記式（６）および上記の重回帰式（７）を対比すれば分かるように、パラメーターＦ値は、部品の電気抵抗率（μΩｃｍ）に対応するものであり、式（６）の各元素（変数）の各係数は、重回帰式（７）の偏回帰係数に対応するものである。さらに実施例の軟磁性鋼材Ｎｏ．１〜２５において、上記式（６）により計算されるＦ値をｘとし、軟磁性部品Ｎｏ．１〜２５の電気抵抗率（μΩｃｍ）をｙとしたグラフを図１に示す。図１のグラフには、ｘ（Ｆ値）を説明変数とし、ｙ（電気抵抗率）を目的変数として回帰分析して得られた回帰式も示す。図１に示されるように、広範囲で、Ｆ値と部品の電気抵抗率とは良好に一致しており、ｙ（電気抵抗率（μΩｃｍ））≒ｘ（Ｆ値）の関係にある。
【００３１】
よってＦ値が６０以上となるように、軟磁性鋼材の各元素量（＝軟磁性部品の各元素量）を調整することにより、軟磁性部品の電気抵抗率を、ほぼ６０μΩｃｍ以上に設定することができる。このように各元素量を調整して、高い電気抵抗率を達成することにより、優れた交流磁束密度を達成することができる。Ｆ値は、より好ましくは６５以上であり、さらに好ましくは７０以上である。
【００３２】
本発明の軟磁性鋼材は、成分組成に特徴を有するので、その製造方法には特に限定は無く、上記の成分組成の要件を満たすように常法で製造すればよい。しかし本発明の軟磁性鋼材の冷間鍛造性をより向上させるために、また本発明の軟磁性鋼材を焼鈍して得られる軟磁性部品の磁気特性をより向上させるために、本発明の軟磁性鋼材の製造に際して、以下の条件で熱間圧延することが推奨される。
【００３３】
合金成分を母相に完全に固溶させるために、圧延前の加熱温度は高いほうが好ましい。また加熱温度が低いと圧延時のロール負荷が上昇し、生産性が低下する。さらに加熱温度が低すぎると、異なる相が局所的に生成し、圧延時に割れが発生するおそれがある。そこで加熱温度は、１０００℃以上とすることが推奨される。しかし加熱温度が高くなりすぎると、フェライト結晶粒の粗大化が顕著となって、鋼材の冷間鍛造性が低下し得る。そこで加熱温度を１２００℃以下とすることが推奨される。
【００３４】
仕上げ圧延温度が低すぎると、ミクロ組織が細粒となりやすく、その後の冷却過程や、部品製造時の焼鈍過程において、部分的な異常粒成長（ＧＧ）の発生を招く。ＧＧ発生部は、冷間鍛造時の肌荒れや磁気特性のばらつきの原因となるため、均一な整粒を確保することが好ましい。このような観点から、仕上げ圧延温度は、８５０℃以上であることが推奨される。仕上げ圧延後の巻取り温度が低すぎると、仕上げ圧延温度と同様、ミクロ組織が細粒となりやすく、鋼材の冷間鍛造性および部品の磁気特性に支障をもたらすおそれがある。そこで８００℃以上の温度で巻取りを完了することが推奨される。
【００３５】
本発明は、上記の成分組成の要件、即ち各成分の含有量およびＦ値の要件を満たし、且つ鋼組織がフェライト単相組織であり、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５２で規定するフェライト結晶粒度番号が３以下であることを特徴とする軟磁性部品も提供する。なお本発明において、「フェライト単相組織」中には、フェライト組織以外に、上記ＭｎＳ含有析出物や、製造工程で不可避的に形成され得るその他の析出物が含まれることを意図する。フェライト単相組織とするには、Ｃ量を極少レベルに抑えることが有効である。そしてフェライト単相組織にすることにより、磁気モーメントが増加して、交流磁束密度を向上させることができる。
【００３６】
軟磁性部品の交流磁束密度は、部品（鋼材）内部を移動する磁束を固定するエネルギー量に関係しており、フェライト結晶粒の大きさの影響を受ける。そのためフェライト結晶粒を粗大化させて、粒界面積を低減させれば、保磁力を小さく、且つ交流磁束密度を高めることができ、ソレノイド、リレーまたは電磁弁の鉄心材といった電装部品の構成部品に好適な磁気特性を確保することができる。そこで本発明の軟磁性部品は、優れた交流磁束密度を達成するために、粗大なフェライト結晶粒を有することを特徴とする。具体的には本発明の軟磁性部品は、３以下、好ましくは２．５以下、より好ましくは２．０以下のフェライト結晶粒度番号を有することを特徴とする。
【００３７】
本発明の軟磁性部品を製造するためには、上記の成分組成の要件を満たす鋼材を、形状加工した後（好ましくは冷間鍛造により形状加工した後）、真空中または不活性ガス雰囲気下で焼鈍することにより、フェライト結晶粒を粗大化させることが有効である。該焼鈍温度が低すぎると、中に析出した窒化物が結晶粒の成長を阻害するため、実用的な熱処理時間で、フェライト結晶粒度番号が３以下という粗大な結晶粒を形成することが難しくなる。そこで焼鈍温度は８５０℃以上であることが必要である。好ましい焼鈍温度の下限は９００℃である。しかし焼鈍温度が高くなりすぎても、結晶粒を粗大化する効果は飽和する。よってコストなどの観点から、焼鈍温度を、１０００℃以下、好ましくは９７５℃以下に調整することが推奨される。
【００３８】
焼鈍時間が短すぎると、焼鈍温度を高めに設定しても、フェライト結晶粒を充分に粗大化させることができない。上記焼鈍温度での焼鈍時間は、２時間以上であることが必要である。好ましい焼鈍時間の下限は２．５時間である。しかし焼鈍時間が長すぎても、結晶粒を粗大化する効果は飽和する。よってコストなどの観点から、焼鈍時間を、６時間以下、好ましくは５時間以下に調整することが推奨される。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合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。
【００４０】
実験例１
表１に示す化学成分組成の供試材を真空溶製にて各１５０ｋｇ試作した。そして溶製材を１５５ｍｍ×１５５ｍｍ角に鍛造加工し、ダミービレット材に溶接した後、表２に示す条件で熱間圧延を行ってφ２０ｍｍの軟磁性鋼材Ｎｏ．１〜２５を得た。鋼材Ｎｏ．１〜２５のフェライト結晶粒度番号および冷間鍛造性を、下記の方法で測定した。その結果も、表２に示す。
【００４１】
〈フェライト結晶粒度番号の測定〉
鋼材の横断面が露出する状態で支持基材内に埋め込み、研磨後、５％のピクリン酸アルコール液に１５〜３０秒間浸漬して腐食させ、その後、光学顕微鏡でＤ／４（Ｄは直径）部位の組織を１００倍で１０視野撮影し、ＪＩＳＧ  ０５５２で規定するフェライト結晶粒度番号を調べ、その平均値をフェライト結晶粒度番号と定めた。
【００４２】
〈鋼材の冷間鍛造性の測定〉
鋼材の冷間鍛造性の指標として、圧縮加工で割れが発生しない最大の圧縮率を測定した。具体的には、試料として直径２０ｍｍ×高さ３０ｍｍの鋼材を用い、ひずみ速度１０／秒で端面拘束圧縮して、割れが発生しない最大の圧縮率を測定した。最大圧縮率が５０％以上のものを合格（○）とし、５０％未満のものを不合格（×）とした。
【００４３】
【表１−１】
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【００４４】
【表１−２】
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【００４５】
【表２】
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【００４６】
上記のようにして得られた鋼材Ｎｏ．１〜２５を、下記表３に示す条件で焼鈍して、軟磁性部品Ｎｏ．１〜２５を製造した。部材のフェライト結晶粒度番号および組織を、鋼材のフェライト結晶粒度番号の測定した方法と同様にして測定した。得られたフェライト結晶粒度番号の結果を表３に示す。なお部材Ｎｏ．１〜２５の鋼組織は、全て、フェライト単相組織であった。また部材の電気抵抗率および磁気特性（直流磁束密度および交流磁束密度）を測定した。それらの結果も表３に示す。
【００４７】
〈部品の磁気特性の測定〉
前記鋼材を外径１０ｍｍ×内径５ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのリング状に形状加工した後、表３に示す条件で焼鈍して、磁気特性測定用の試料を作製した。これに磁界印加用の１次コイルと磁束検出用の２次コイルを巻線し、自動磁化測定装置（岩通製ＢＨアナライザ：ＳＹ−８２３２）を用いてＢ−Ｈ曲線を測定することによって直流磁束密度および交流磁束密度を求めた。なお鉄損に伴う発熱によって、試料温度が上昇するのを防止するため、試料は絶縁処理した上で、２０℃の水中に浸漬して磁気測定を実施した。磁界振幅：８００Ａ／ｍ、周波数：１０ｋＨｚでの交流磁束密度が、５００ｍＴ以上のものを合格（○）とし、５００ｍＴ未満のものを不合格（×）とした。
【００４８】
【表３】
2008045182.tif 000005
【００４９】
表１〜３に示すように、本発明の成分組成の要件を満たす鋼材Ｎｏ．１〜１２は、良好な冷間鍛造性を示すこと、および鋼材Ｎｏ．１〜１２により製造された部品Ｎｏ．１〜１２は、高い交流磁束密度を示すことが分かる。しかし本発明の要件を満たさない鋼材ないし部品Ｎｏ．１３〜２５は、以下に示す理由により、冷間鍛造性または交流磁束密度が劣っている。
【００５０】
鋼材Ｎｏ．１３は、Ｓｉ量が過剰であるため、冷間鍛造性が低下している。なお鋼材Ｎｏ．１３のＦ値は６０未満であり、部品Ｎｏ．１３の交流磁束密度は悪いと予想されるが、反対の結果となっている。これはＦ値が低いことによる交流磁束密度の低下分が、交流磁束密度を向上させる作用を有するＳｉが過剰であることによって補われているためであると考えられる。
鋼材Ｎｏ．１４は、Ａｌ量が過剰であるため、冷間鍛造性が低下している。
鋼材Ｎｏ．１５は、Ｔｉ量が過剰であるため、粗大なＴｉＮが生成し、その結果、冷間鍛造性が低下している。
【００５１】
鋼材Ｎｏ．１６は、Ｐ量が過剰であるため、Ｐが粒界に偏析し、その結果、冷間鍛造性が低下している。
鋼材Ｎｏ．１７は、電磁ステンレスに相当する鋼材であり、Ｃｒを多量に含有しているため、冷間鍛造性が低下している。
【００５２】
部品Ｎｏ．１８は、Ｓｉ、Ｓ、ＣｒおよびＡｌ量が過少であるため、交流磁束密度が低下している。
部品Ｎｏ．１９は、ＭｎおよびＡｌ量が過少であるため、交流磁束密度が低下している。
部品Ｎｏ．２０および２１は、Ｃｒ量が過少であるため、交流磁束密度が低下している。
【００５３】
部品Ｎｏ．２２は、Ｍｎ量が過剰であるため、Ｍｎの電気抵抗の向上作用よりも、磁気モーメントを低下させる作用が大きく影響し、その結果、交流磁束密度が低下している。
部品Ｎｏ．２３は、Ｃｒ量が過少であり、Ｎｉ量が過剰であるため、交流磁束密度が低下している。
部品Ｎｏ．２４および２５は、鋼材の各成分量は適正範囲に調整されているが、Ｆ値が６０未満であるため、交流磁束密度が低下している。
【００５４】
実験例２
本発明の鋼材を焼鈍することで交流磁束密度が向上することを示すために、上記の鋼材Ｎｏ．７の電気抵抗率、直流磁束密度および交流磁束密度を測定した。鋼材Ｎｏ．７（焼鈍なし）および部品Ｎｏ．７（焼鈍あり）の電気抵抗率、直流磁束密度および交流磁束密度の結果を、下記表４にまとめる。表４に示す結果から、焼鈍することで部品Ｎｏ．７の交流磁束密度が向上していることが分かる。
【００５５】
【表４】
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【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例における軟磁性鋼材Ｎｏ．１〜２５のＦ値と軟磁性部品Ｎｏ．１〜２５の電気抵抗率（μΩｃｍ）との関係を示すグラフである。
【図１】
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