(57)【要約】【課題】ソレノイド等の電磁軟鉄製部品、その電磁軟鉄部品の素材として使用される、磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用鋼材、特に電磁軟鉄製部品用棒線材及びその製造方法を提供する。【解決手段】質量％で、Ｍｎ：０．２０超〜０．５０％を含有し、さらに、Ｎｉ：０．０５〜１．００％、Ｃｏ：０．０５〜１．００％の一方又は双方を含有し、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｐ：０．０１０％以下（０％を含む）、Ｓ：０．０１０％以下（０％を含む）、Ｔｏｔａｌ  Ａｌ：０．０１０％以下（０％を含む）、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５％以下（０％を含む）、Ｔｉ：０．００５％以下（０％を含む）、Ｎ：０．００５０％以下、Ｏ：０．０２００％に制限し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、フェライト粒度番号が５番以下である磁気特性に優れた電磁軟鉄部品。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｍｎ：０．２０超〜０．５０％
を含有し、さらに、
Ｎｉ：０．０５〜１．００％、
Ｃｏ：０．０５〜１．００％
の一方又は双方を含有し、
Ｃ：０．０２％以下、
Ｓｉ：０．１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｓ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｔｏｔａｌ  Ａｌ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｔｉ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．００５０％以下、
Ｏ：０．０２００％
に制限し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、フェライト粒度番号が５番以下であることを特徴とする磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品。
【請求項２】
軸方向断面のフェライト粒度番号ＧＬと軸方向に垂直な方向の断面のフェライト粒度番号ＧＣの比ＧＬ／ＧＣが、０．８０〜１．２０であることを特徴とする請求項１に記載の磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁軟鉄製部品の素材であって、質量％で、
Ｍｎ：０．２０超〜０．５０％
を含有し、さらに、
Ｎｉ：０．０５〜１．００％、
Ｃｏ：０．０５〜１．００％
の一方又は双方を含有し、
Ｃ：０．０２％以下、
Ｓｉ：０．１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｓ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｔｏｔａｌ  Ａｌ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｔｉ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．００５０％以下、
Ｏ：０．０２００％
に制限し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用棒線材。
【請求項４】
請求項２に記載の電磁軟鉄製部品の素材であって、圧延方向断面のフェライト粒度番号ＧＲと圧延方向に垂直な方向の断面のフェライト粒度番号ＧＴの比ＧＲ／ＧＴが、０．８０〜１．２０であることを特徴とする請求項３に記載の磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用用棒線材。
【請求項５】
請求項３に記載の電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法であって、質量％で、
Ｍｎ：０．２０超〜０．５０％
を含有し、さらに、
Ｎｉ：０．０５〜１．００％、
Ｃｏ：０．０５〜１．００％
の一方又は双方を含有し、
Ｃ：０．０２％以下、
Ｓｉ：０．１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｓ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｔｏｔａｌ  Ａｌ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｔｉ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．００５０％以下、
Ｏ：０．０２００％
に制限し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる圧延素材を熱間圧延することを特徴とする磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法。
【請求項６】
圧延素材を１０００℃〜１２５０℃に加熱し、仕上げ温度を８００℃以上として熱間圧延することを特徴とする請求項５に記載の磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法。
【請求項７】
請求項４に記載の電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法であって、熱間圧延後、８８０〜１２５０℃の温度範囲に加熱し、６０〜３６００ｓ保持し、冷却する熱処理を施すことを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法。
【請求項８】
加熱、保持後の冷却速度が０．１〜５℃／ｓであることを特徴とする請求項７に記載の磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はソレノイド等の電磁軟鉄製部品、電磁軟鉄部品の素材である電磁軟鉄製部品用鋼材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁軟鉄製部品用鋼材、特に、電磁軟鉄製部品用棒線材は、軟磁性材料として、例えば、自動車、産業機器類の電装部品、オートマチックトランスミッション、電磁クラッチ等に使用される、ソレノイド等の直流電気機器、即ち電磁軟鉄製部品の材料として主に利用されている。近年、自動車に使用される電子制御部品は増加しており、電磁軟鉄製部品の高性能化、小型化が求められている。そのため、電磁軟鉄製部品用棒線材の磁気特性に対しても更なる高性能化が求められている。この軟磁性材料に要求される磁気特性とは、外部磁界に対して発生する磁束密度が大きいこと（高磁束密度）、消費電力低減のためヒステリシス損が小さいこと（低保磁力）である。即ち、磁界の強さに伴う磁束密度の変化曲線（いわゆるヒステリシス曲線）において、保磁力（Ｈｃ）が小さく、飽和磁束密度（Ｂｍ）が大きい材料が要求されている。
【０００３】
このような要求に応える電磁部品用の材料として、純鉄系の軟磁性材料が提案されている。一般に純鉄系軟磁性材料の磁気特性を向上のためには、次のような方策が取られている。即ち、（１）高磁束密度を得るために鉄中のＣ量、及び合金元素量を極力低減して高純度化すること、（２）低保磁力を得るためにフェライト結晶粒を大きくし、（３）格子欠陥密度や晶析出物量を低減して磁区移動を容易化すること、である。
【０００４】
例えば、Ｃ量を大幅に低減してフェライト単相組織とし、Ａｌ、Ｎを低減して結晶粒の不均一さを抑制した軟磁性鋼が提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１）。特許文献１及び非特許文献１に提案されている電磁部品、軟磁性材料は、Ｍｎの添加によってＳを無害化し、冷間加工後の焼鈍によってフェライト結晶粒を成長させ、保磁力を小さくしたものである。非特許文献１には、フェライト結晶粒度を４番以下と粗大にすると、保磁力が急激に減少し、また良好な磁束密度特性が得られることが示されている。
【０００５】
しかしながら、従来レベル以上に磁気特性を向上するためにはＣ、Ａｌ、Ｎ量を従来レベルよりも大幅に、極限まで低減する必要がある。そのため、大量生産を前提とする現行の製鋼工場の精錬能力では、上記成分の極限までの低減は極めて難しく、また製造できたとしても製造コストが非常に高くなるという問題があった。
【０００６】
また、磁気特性を向上させるため、脱水素処理及びＮｉの添加により、厚鋼板が提案されている（例えば、特許文献２）。なお、特許文献２には、ＡｌＮによる結晶粒微細化作用が磁気特性に有害であることも開示されている。しかし、特許文献２に提案されている厚鋼板は、Ａｌを脱酸剤として使用するものであり、棒線材の製造方法については記載されていない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２２６９４６号公報
【特許文献２】特開平４−２６８０２２号公報
【非特許文献１】千葉政道、鹿礒正人、「純鉄系軟磁性材料」、神戸製鋼技報、第５２巻、第３号、２００２年１２月１日、株式会社神戸製鋼所発行、ｐ．６６−６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は以上のような課題点に鑑み、ソレノイド等の電磁軟鉄製部品、その電磁軟鉄部品の素材として使用される、磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用鋼材、特に電磁軟鉄製部品用棒線材及びその製造方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、Ｎｉ、Ｃｏの一方又は双方の添加により磁気特性を向上させ、更に、熱間圧延により棒線材に生じた集合組織に起因する磁気特性の劣化を抑制した電磁軟鉄製部品、その電磁軟鉄部品の素材として使用される、磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用鋼材及びその製造方法であり、その要旨は、以下の通りである。
【００１０】
（１）  質量％で、
Ｍｎ：０．２０超〜０．５０％
を含有し、さらに、
Ｎｉ：０．０５〜１．００％、
Ｃｏ：０．０５〜１．００％
の一方又は双方を含有し、
Ｃ：０．０２％以下、
Ｓｉ：０．１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｓ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｔｏｔａｌ  Ａｌ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｔｉ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．００５０％以下、
Ｏ：０．０２００％
に制限し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、フェライト粒度番号が５番以下であることを特徴とする磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品。
【００１１】
（２）  軸方向断面のフェライト粒度番号ＧＬと軸方向に垂直な方向の断面のフェライト粒度番号ＧＣの比ＧＬ／ＧＣが、０．８０〜１．２０であることを特徴とする上記（１）に記載の磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品。
【００１２】
（３）  上記（１）に記載の電磁軟鉄製部品の素材であって、質量％で、
Ｍｎ：０．２０超〜０．５０％
を含有し、さらに、
Ｎｉ：０．０５〜１．００％、
Ｃｏ：０．０５〜１．００％
の一方又は双方を含有し、
Ｃ：０．０２％以下、
Ｓｉ：０．１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｓ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｔｏｔａｌ  Ａｌ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｔｉ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．００５０％以下、
Ｏ：０．０２００％
に制限し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用棒線材。
【００１３】
（４）  上記（２）に記載の電磁軟鉄製部品の素材であって、圧延方向断面のフェライト粒度番号ＧＲと圧延方向に垂直な方向の断面のフェライト粒度番号ＧＴの比ＧＲ／ＧＴが、０．８０〜１．２０であることを特徴とする上記（３）に記載の磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用用棒線材。
【００１４】
（５）  上記（３）に記載の電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法であって、質量％で、
Ｍｎ：０．２０超〜０．５０％
を含有し、さらに、
Ｎｉ：０．０５〜１．００％、
Ｃｏ：０．０５〜１．００％
の一方又は双方を含有し、
Ｃ：０．０２％以下、
Ｓｉ：０．１０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｓ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｔｏｔａｌ  Ａｌ：０．０１０％以下（０％を含む）、
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｔｉ：０．００５％以下（０％を含む）、
Ｎ：０．００５０％以下、
Ｏ：０．０２００％
に制限し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる圧延素材を熱間圧延することを特徴とする磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法。
【００１５】
（６）  圧延素材を１０００℃〜１２５０℃に加熱し、仕上げ温度を８００℃以上として熱間圧延することを特徴とする上記（５）に記載の磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法。
【００１６】
（７）  上記（４）に記載の電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法であって、熱間圧延後、８８０〜１２５０℃の温度範囲に加熱し、６０〜３６００ｓ保持し、冷却する熱処理を施すことを特徴とする上記（５）又は（６）に記載の磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法。
【００１７】
（８）  加熱、保持後の冷却速度が０．１〜５℃／ｓであることを特徴とする上記（７）に記載の磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の磁気特性に優れた電磁軟鉄製部品用棒線材及びその製造方法によれば、ソレノイド等、電磁軟鉄製部品の直流磁気特性が改善され、これにより、自動車、産業機器類の電装部品、オートマチックトランスミッション、電磁クラッチなどの高性能化、小型化が可能になるなど、産業上の貢献が極めて顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明者らは、電磁軟鉄製部品及び電磁軟鉄製部品用棒線材の磁気特性に及ぼす各種因子について鋭意検討し、以下の知見を見出した。即ち、
（１）保磁力を小さくするためには磁区移動を容易化する必要があり、そのためには磁区移動の障害となる結晶粒界、介在物、晶析出物を低減する必要があり、特に、析出物、介在物等を極力低減することが有効である。
（２）結晶粒をピン止めする粒子（各種合金炭窒化物、硫化物、酸化物等）を形成する元素（Ａｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｓ、Ｏ）の中で、特にフェライト結晶粒を微細化する効果が大きいＡｌＮを形成するＡｌ量（特に、Ｓｏｌ．Ａｌ量）を規制しなくてはならない。
（３）Ｍｎ量を極端に低減すると圧延加熱中にＭｎＳの一部がマトリックスに固溶し、その後の冷却過程や熱処理時に再析出することによってＭｎＳが微細化するため、ある範囲での添加が必要である。
（４）Ｎｉ、Ｃｏは、鉄の飽和磁束密度を上昇させ、鉄中で炭窒化物、硫化物を生成しないため、保磁力にも悪影響を及ぼさないので、磁気特性向上に極めて有効な手段である。
（５）特に、棒鋼、線材形状に熱間圧延を行った場合、圧延による結晶方位の異方性（集合組織）が最終製品まで受け継がれ、磁気特性に悪影響を与える。即ち、棒鋼、線材を熱間圧延によって製造する際には、圧延方向（Ｒ方向）断面で観察されるフェライト結晶粒径よりも、圧延方向に対して垂直方向（Ｔ方向）断面で観察される結晶粒径の方が小さくなる傾向がある。これにより、棒線材を冷間鍛造、切削し、最終焼鈍を施して製造される最終製品である電磁軟鉄製部品に、集合組織に起因する磁気特性の異方性を生じる。これを防止するためには、電磁軟鉄製部品の軸方向（Ｌ方向）と軸方向に垂直な方向（Ｃ方向）のフェライト粒度の比を１に近づけることが好ましい。そのためには、熱間圧延後の棒線材に、組織がオーステナイト単相になる温度範囲に加熱する熱処理を行い、結晶方位の異方性を軽減することが有効である。
【００２０】
以下、本発明について詳細に説明する。まず、本発明の電磁軟鉄製部品及び電磁軟鉄製部品用棒線材の成分について説明する。
【００２１】
Ｍｎ：Ｍｎは鉄の飽和磁束密度を低下させるため、０．５０％以下とすることが必要である。一方、Ｍｎは鋼中のＳと結合してＭｎＳを形成することにより、結晶粒の成長をピン止めし、結晶粒を微細化する効果を有する。このため、Ｍｎ添加量を０．２０％以下に低減すると、圧延加熱中にＭｎＳの一部がマトリックスに固溶し、その後の冷却過程や熱処理時にＭｎＳが微細に再析出し、結晶粒がより微細になり、保持力が大きくなる。したがって、電磁軟鉄製部品及びその素材の飽和磁束密度の低下を抑制し、ＭｎＳの微細析出による結晶粒の微細化を防止するためには、０．２０超〜０．５０％の範囲にする必要がある。なお、Ｍｎの添加により、素材の硬さが上昇して冷間加工性も低下するので、Ｍｎを０．３０％以下に低減することが好ましい。
【００２２】
Ｎｉ及びＣｏ：Ｎｉ及びＣｏは飽和磁束密度を上昇させる元素であり、また鋼中で炭窒化物、硫化物を生成しないため、保磁力にも悪影響を及ぼさない。したがって、電磁軟鉄製部品及びその素材の磁気特性向上に極めて有効な元素である。一方、過度の添加は効果が飽和するのみならず磁気特性を却って低下させる場合もあることから、０．０５〜１．００％の範囲にする必要がある。好適範囲は０．０５〜０．３０％である。本発明において、Ｎｉ及びＣｏは極めて重要な元素であり、それぞれ、０．０５〜１．００％の範囲で、一方又は双方を添加することが必要である。
【００２３】
Ｃ：Ｃは鋼中でセメンタイトを形成し、これにより飽和磁束密度が低下し、保磁力も増加する。そのため、Ｃ量を０．０２％以下に低減することが必要である。また、Ｃの含有により素材の硬さが上昇し、冷間加工性が低下するため、極力低減することが好ましいが、Ｃを低減させるためには精錬上のコストがかかる。好適な上限は０．０１％以下である。
【００２４】
Ｓｉ：Ｓｉは飽和磁束密度を低下させ、また素材硬さの上昇を通じて冷間加工性も低下するため、０．１０％以下に低減することが必要である。また直流での使用を前提とした電磁軟鉄製部品の場合、渦電流損の低減を考慮する必要はないので、好適範囲は０．０５％以下である。
【００２５】
Ｐ：Ｐは冷間加工性を低下させる元素であり、０．０１０％以下（０％を含む）に低減することが必要である。なお、好適範囲は０．００８％以下である。
【００２６】
Ｓ：Ｓは不可避的に含有され、鋼中のＭｎと結合してＭｎＳを形成し、結晶粒の成長をピン止めして、結晶粒を微細化する効果を有する元素であり、０．０１０％以下（０％をとする必要がある。そのため、Ｓが存在すると、Ｍｎの添加量を０．０１０％以下に低減する必要がある。保磁力を小さくするためには、Ｍｎ量を０．００８％以下とすることが好ましい。
【００２７】
Ｔｏｔａｌ  Ａｌ：Ａｌは、磁区移動の障壁となるＡｌ２Ｏ３等の介在物を形成するため、Ａｌを過剰に含有すると保磁力が大きくなり、更に冷間加工時に介在物が破壊の起点となり、冷間加工性が低下する。したがって、Ｔｏｔａｌ  Ａｌ量を０．０１０％以下（０％を含む）に低減する必要がある。また、鋼中に固溶したＡｌは、鋼中のＮと結合してＡｌＮを形成し、結晶粒の成長をピン止めする。ＡｌＮは結晶粒を微細化する大きな効果を有するため、保磁力が大きくなり、磁気特性が低下する。そのため、Ｔｏｔａｌ  Ａｌ量を０．００５％以下とすることが好ましい。なお、Ｔｏｔａｌ  Ａｌは、鋼中に含まれるＡｌの総量であり、鋼中の固溶量と、酸化物等の介在物として存在する量の合計である。
【００２８】
Ｓｏｌ．Ａｌ：鋼中に固溶したＡｌは、上述のようにＡｌＮを生じて結晶粒を微細化し、磁気特性を大きく低下させる。特に、ＡｌＮ低減の観点からはＡｌＮを形成する可能性のあるＳｏｌ．Ａｌ量を規制することが効果的であるので、Ｓｏｌ．Ａｌ量は０．００５％以下（０％を含む）に低減する必要がある。好適範囲は０．００３％以下である。なお、Ｓｏｌ．Ａｌは、鋼中に酸化物等の介在物として存在するＡｌを除く固溶量であり、電解抽出残渣分析により測定することができる。
【００２９】
Ｔｉ：ＴｉはＴｉＮを形成する元素であり、過剰に添加すると粗大なＴｉＮを生じて、冷間加工時に破壊の起点となり、冷間加工性が低下する。そのため、Ｔｉ量は０．００５％以下（０％を含む）に低減する必要がある。また、Ｔｉが、ＡｌＮと同様に微細なＴｉＮを生じると、結晶粒が微細化し、磁気特性を低下させる。したがって、Ｔｉ量は０．００３％以下とすることが好ましい。
【００３０】
Ｎ：Ｎは鋼中のＡｌ、Ｎと結合し、結晶粒を微細化する効果を有するＡｌＮ、ＴｉＮを形成する。これにより、保磁力が大きくなるため、Ｎ量を０．００５０％以下に低減する必要がある。好適範囲は０．００３０％以下である。
【００３１】
Ｏ：Ｏは、鋼中でＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ等と酸化物を形成する元素である。これらの酸化物は、磁区移動の障壁となる介在物であり、保磁力が大きくするだけでなく、冷間加工時に介在物が破壊の起点となり、冷間加工性が低下するので０．０２００％以下に低減する必要がある。好適範囲は０．０１５０％以下である。
【００３２】
次に、本発明の電磁軟鉄製部品の組織について説明する。
【００３３】
フェライト粒度番号：本発明においては、結晶粒径が微細化すると、磁気特性が低下するため、フェライト粒度番号を５以下とすることが必要である。フェライト粒度番号は、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１に準拠して比較法又は切断法によって測定することができる。なお、フェライト粒度を測定する試料は測定面を任意の方向として採取すれば良い。例えば、軸方向（Ｌ方向）又は軸方向に垂直な方向（Ｃ方向）の何れかで良い。
【００３４】
なお、電磁軟鉄製部品が棒状である場合、その軸方向は、棒線材の長手方向、即ち圧延方向（Ｒ方向）に相当し、電磁軟鉄製部品の軸方向に直交する方向は、棒線材の圧延方向に垂直な方向（Ｔ方向）に相当する。
【００３５】
また、電磁軟鉄製部品が平板状である場合は、棒線材を圧延方向と平行に冷間鍛造したものであることが多いため、厚み方向を軸方向、水平方向を軸方向に垂直な方向と定義する。したがって、円盤、リング等の平板状の電磁軟鉄製部品は、厚み方向が素材である棒線材のＲ方向である場合と、Ｔ方向である場合が有り得る。厚み方向が素材のＲ方向に相当する場合は、水平方向がＴ方向に相当し、厚み方向が素材のＴ方向に相当する場合は、水平方向が素材のＲ方向に相当する。
【００３６】
更に、電磁軟鉄製部品が底と縦壁からなるカップ状である場合も、平板状と同様、棒線材を圧延方向と平行に冷間鍛造したものであることが多いため、カップの深さ方向を軸方向、底と平行な方向を軸方向に垂直な方向と定義する。したがって、カップ状の電磁軟鉄製部品では、カップの深さ方向が素材である棒線材のＲ方向である場合と、Ｔ方向である場合が有る。このうち、カップの深さ方向及び底の厚み方向が素材のＲ方向に相当する場合は、底と平行な方向がＴ方向に相当し、カップの深さ方向及び底の厚み方向が素材のＴ方向に相当する場合は、底と平行な方向が素材のＲ方向に相当する。
【００３７】
本発明では、電磁軟鉄製部品の軸方向のフェライト結晶粒度ＧＬと軸方向に垂直な方向のフェライト結晶粒度ＧＣの比ＧＬ／ＧＣを０．８０〜１．２０とすることが好ましい。これにより、線材圧延によって形成された集合組織に起因する磁気特性の異方性が軽減され、磁気特性が更に向上する。
【００３８】
次に、本発明の電磁軟鉄製部品の製造方法について説明する。
【００３９】
上述の成分からなる鋼を転炉、又は電気炉で溶製し、二次精錬、連続鋳造を行う。連続鋳造を行って得られた鋳片をそのまま圧延素材としても良いが、分塊圧延を行い、圧延素材としても良い。圧延素材を１０００℃〜１２５０℃に加熱し、熱間圧延を行い、棒鋼、又は線材とする。
【００４０】
熱間圧延の仕上げ温度は８００℃以上とすることが好ましい。これにより、圧延材の再結晶が促進され、結晶方位の異方性を軽減でき、最終製品のフェライト結晶粒度の異方性が軽減される。圧延後の冷却は空冷、又は徐冷で良い。
【００４１】
熱間圧延によって得られた棒線材を、鍛造などの冷間加工、切削加工の一方又は双方によって部品形状に加工する。部品形状への加工後、加工歪みを取り除き、フェライト結晶粒を再結晶、成長させて磁気特性を向上させるため、最終焼鈍を施す。最終焼鈍の加熱温度が低すぎるか、加熱時間が短すぎると、結晶粒が十分に成長しないことがある。一方、最終焼鈍の加熱温度が高すぎるか、加熱時間が長すぎると、組織の一部がオーステナイト化し、変態によって結晶粒径が微細化し、磁気特性が劣化することがある。そのため、最終焼鈍の加熱温度を８００〜８８０℃、加熱時間を１〜１０時間とすることが好ましい。最終焼鈍後の冷却は、空冷又は徐冷とするのが好適である。
【００４２】
熱間圧延で製造した棒線材は、そのまま冷間加工しても良く、熱間圧延後に冷間加工性を向上させるための中間焼鈍を施しても良い。中間焼鈍は、集合組織の異方性の解消にも有効であり、電磁軟鉄製部品の軸方向の断面と軸方向に垂直な断面の結晶粒度の比を１に近づけるために有効である。中間焼鈍の加熱温度が低すぎるか、加熱時間が短すぎると軟化が不十分になることがある。また、中間焼鈍の加熱温度が高すぎるか、加熱時間が長すぎると、セメンタイトがマトリックス中に再溶解し、冷却中に微細析出して軟化が不十分になることがある。したがって、中間焼鈍の効果を十分に得るため、好適な加熱温度及び加熱時間があり、本発明の鋼材の場合、加熱温度を６５０〜７２０℃、加熱時間を２〜２４時間とすることが好ましい。中間焼鈍後の冷却は、空冷又は徐冷とするのが好適である。なお、中間焼鈍は冷間加工率が高い場合は有効であるが、必ずしも施す必要はない。
【００４３】
なお、特に優れた磁気特性が必要である部品に適用するものは、熱間圧延後、中間焼鈍、冷間加工を行う前に、高温に加熱してオーステナイト単相に変態させる熱処理を行うことが好ましい。これにより、熱間圧延によって生じた集合組織の異方性を解消することができる。
【００４４】
この、熱間圧延後に熱処理を行った、本発明の電磁軟鉄製部品用線材の組織について説明する。
【００４５】
圧延方向断面のフェライト粒度番号ＧＬと圧延方向に垂直な方向の断面のフェライト粒度番号ＧＣの比ＧＬ／ＧＣ：棒鋼、線材の形状に熱間圧延を行った場合に生じる結晶方位の異方性が最終製品まで受け継がれると、磁気特性に悪影響を与える。そのため、中間焼鈍、冷間加工前の熱間圧延後の電磁軟鉄製部品用棒線材の、圧延方向断面のフェライト粒度番号ＧＲと圧延方向に垂直な方向断面のフェライト粒度番号ＧＴの比ＧＲ／ＧＴは極力１に近いことが好ましい。具体的には、ＧＲ／ＧＴは、０．８０〜１．２０であることが好ましい。
【００４６】
この電磁軟鉄製部品用線材を用いて製造された電磁軟鉄製部品は、軸方向とそれに垂直な方向のフェライト粒度の比ＧＬ／ＧＣが０．８０〜１．２０となる。これにより、棒線材の形状への熱間圧延によって形成された集合組織に起因する磁気特性の異方性が軽減され、電磁軟鉄製部品の磁気特性が更に向上する。
【００４７】
次に、本発明の電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法のうち、熱間圧延後の熱処理について説明する。
【００４８】
熱間圧延後熱処理：熱間圧延後の棒鋼、線材の集合組織の異方性を軽減するには、熱処理によって組織の一部、又は全部を一旦オーステナイト化することが好ましい。加熱温度が低すぎるか、保持時間が短すぎるとオーステナイト化が不十分になって異方性の軽減効果が不十分になることがある。一方、加熱温度が高すぎるか、保持時間が長すぎるとコスト、設備制約、歩留まり等が低下する。したがって、加熱温度は８８０〜１２５０℃の範囲にすることが好ましく、より好適範囲は９００〜１１００℃である。また、保持時間は、６０〜３６００ｓが好ましく、保持時間の好適範囲は９００〜１８００ｓである。
【００４９】
また、加熱、保持後の冷却速度は、５℃／ｓよりも速すぎる場合はベイナイト、マルテンサイト組織が生成して、加工性を損なうことがある。また、冷却速度が、０．１℃／ｓよりも遅すぎる場合は、生産性が低下する。したがって、冷却速度は、０．１〜５℃／ｓとすることが好ましい。
【００５０】
本発明の電磁軟鉄製部品用棒線材の製造方法では、熱間圧延後に、伸線などの二次加工を行っても良い。なお、冷間での二次加工、例えば、伸線加工を行う場合は、冷間加工性を向上させるために、熱間圧延後、又は熱処理後の素材に焼鈍、又は球状化焼鈍処理を施しても良い。
【実施例】
【００５１】
以下に、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００５２】
表１に示す組成を有する転炉溶製鋼を連続鋳造により製造し、分塊圧延工程を経て１６２ｍｍ角の圧延素材とした。次に熱間圧延によって直径が２５ｍｍの線材形状とした。一部の圧延材については、圧延後に表２に示す条件で、熱処理を施した。
【００５３】
次に線材に、６８０℃で５時間保持した後、空冷する中間焼鈍を施し、試料を採取して、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に準拠してビッカース硬さを測定した。中間焼鈍後の線材を切断し、部品成形の冷間鍛造工程を模擬した５０％の据え込み加工を室温で行った後、磁気特性評価用の試験片であるリング状試験片（外形１０ｍｍ、内径６ｍｍ、高さ３ｍｍ）に切削加工した。したがって、リング状試験片では、厚み方向が軸方向に相当し、水平方向が軸方向に垂直な方向に相当する。
【００５４】
リング状試験片を８５０℃に加熱し、２時間保持した後、炉冷する最終焼鈍を行った。その後、軸方向の断面のフェライト粒度番号（ＧＬ）及び軸方向に垂直な方向の断面のフェライト粒度番号（ＧＣ）を測定した。なお、熱間圧延後に熱処理を行った線材については、線材の圧延方向の断面と圧延方向に垂直な断面のフェライト結晶粒度の比ＧＲ／ＧＴが、最終焼鈍後のリング状試験片のＧＬ／ＧＣと同等であることを確認した。
【００５５】
リング状試験片の直流磁気特性の測定は、ＪＩＳ  Ｃ  ２５０４（ＩＥＣ  ６０４０４−４）に準じてヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）を求めることによって行った。保磁力（Ｈｃ）は磁界の強さ４００Ａ／ｍ印加、反転時の条件で測定し、外部磁界に対する磁束密度は、外部磁界が１００〜４０００Ａ／ｍのときに発生した磁束密度（Ｂ）を測定した。
【００５６】
結果を表２に示す。磁束密度の測定値は、１０００Ａ／ｍのときの磁束密度（Ｂ１０００）を代表値として示した。なお、磁気特性の優劣の基準は、Ｈｃに関しては６０Ａ／ｍ以上のもの、Ｂ１０００に関しては１．６５以下のものについては磁気特性に劣ると判断した。
【００５７】
【表１】
2008169451.tif 000002
【００５８】
【表２】
2008169451.tif 000003
【００５９】
本発明例の製造Ｎｏ．２及び４は圧延後の熱処理の効果を示している。それぞれ同一成分の製造Ｎｏ．１、Ｎｏ．３と比較すると、フェライト粒度番号が小さく、ＧＬ／ＧＣが１により近くなっている。即ち、フェライト粒径が大きくなっており、また、異方性が改善され、そのため、Ｈｃが小さくなり、磁気特性が向上していることが分かる。また、製造Ｎｏ．３はＮｏ．１及び２と同一成分であり、熱間圧延後の熱処理条件が好ましい範囲から外れている本発明例であり、製造Ｎｏ．３の磁気特性は、製造Ｎｏ．１と同等である。
【００６０】
比較例である製造Ｎｏ．１２〜１７はいずれもＮｉ、Ｃｏを含有していないため、Ｂ１０００が発明例に比べて小さく、目標値に達していない。製造Ｎｏ．１５〜１７はＭｎ量、Ａｌ量も本発明の範囲外であるため、フェライト粒度番号が大きくなっており、Ｈｃ、Ｂ１０００ともに劣化している。
【００６１】
これらから明らかなように、本発明で規定する条件を全て満たすものは比較例に比べて直流磁気特性に優れている。