(57)【要約】 【課題】優れた磁気特性を有する軟磁性鋼板を提供する。【解決手段】成分組成が、質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０２％、Ｓｉ：０〜０．０５％、Ｍｎ：０．０５〜１．０％、Ｐ：０〜０．０２％、Ｓ：０〜０．１％、Ａｌ：０〜０．０１％、Ｃｒ：０〜０．１％、Ｎ：０〜０．００５％であり、残部が鉄および不可避的不純物からなる軟磁性鋼板であって、平均結晶粒径が１００〜３０００μｍであり、かつ、板面とのなす角度が１０°以内の｛１１１｝面の集積度が２０％以上である板厚０．４〜８．０ｍｍの軟磁性鋼板。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
成分組成が、質量％で、
Ｃ：０．００１〜０．０２％、
Ｓｉ：０〜０．０５％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｐ：０〜０．０２％、
Ｓ：０〜０．１％、
Ａｌ：０〜０．０１％、
Ｃｒ：０〜０．１％、
Ｔｉ：０〜０．０２％、
Ｎ：０〜０．００５％
であり、残部が鉄および不可避的不純物からなる軟磁性鋼板であって、
平均結晶粒径が１００〜３０００μｍであり、
かつ、板面とのなす角度が１０°以内の｛１１１｝面の集積度が２０％以上である
ことを特徴とする、板厚０．４〜８．０ｍｍの軟磁性鋼板。
【請求項２】
成分組成が、質量％で、
Ｃ：０．００１〜０．０２％、
Ｓｉ：０〜０．０５％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｐ：０〜０．０２％、
Ｓ：０〜０．１％、
Ａｌ：０〜０．０１％、
Ｃｒ：０〜０．１％、
Ｔｉ：０〜０．０２％、
Ｎ：０〜０．００５％
であり、残部が鉄および不可避的不純物からなる軟磁性鋼板であって、
平均結晶粒径が６〜３０μｍであり、
さらに、
板面とのなす角度が１０°以内の｛１１１｝面の集積度が２０％以上であり、
板面とのなす角度が１０°以内の｛１００｝面の集積度と、板面とのなす角度が１０°以内の｛１１０｝面の集積度との合計が１５％以上であるとともに、
円相当直径が１μｍ以上の炭化物の個数密度が２０〜１００個／ｍｍ２である、
ことを特徴とする、板厚０．４〜８．０ｍｍの軟磁性鋼板。
【請求項３】
前記Ｓの含有量が、Ｓ：０．０１５〜０．１質量％である、
請求項１または２に記載の軟磁性鋼板。
【請求項４】
前記Ｓの含有量が、Ｓ：０〜０．０３質量％である、
請求項１または２に記載の軟磁性鋼板。
【請求項５】
さらに、Ｍｎ／Ｓ原子比が３〜２０であり、
ＭｎＳ析出物の平均粒径が０．０５〜４μｍで、かつ、
粒径０．２μｍ以上のＭｎＳ析出物の個数密度が０．０２〜０．５個／μｍ２である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の軟磁性鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、電車、船舶などの電装部品に使用されるソレノイドやリレーなどのケースやカバー、鉄心等として有用な軟磁性部材の材料となる軟磁性鋼板に関し、例えば、プレス成形により製造され、磁気特性を必要とする軟磁性部材において、優れた深絞り性や良好な直流磁気特性を発揮することのできる軟磁性鋼板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費向上に対するニーズがますます強くなり、エンジンやトランスミッションその他に使用される電装部品には、よりいっそうの性能向上、たとえば応答性、省電力化、小型化が望まれている。そのためには、磁気特性として、磁化されやすく、保磁力が小さいことが有効である。
【０００３】
さらに製造コストの低減に対するニーズも大きい。すなわち、磁気回路を形成する部材、たとえばソレノイドの外郭を形成するケースやカバー、さらには鉄心にも、従来のように線材や棒鋼を冷間鍛造して切削する方法に代えて、鋼板をプレス成形して部材形状を作製する方法が注目されている。
【０００４】
そのためには、このような部材作製に使用される鋼板に対して磁気特性と深絞り性の両立が要求されるが、鋼板にこれらの特性を兼備させる技術についてはいまだ確立していなかった。
【０００５】
鋼板の深絞り性については、Ｔｉ、Ｎｂなどを添加して固溶Ｃを低減し、板面に平行な｛１１１｝面を集積させたＩＦ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ  Ｆｒｅｅ）鋼と呼ばれる冷延鋼板が提案され、実用化されている。
【０００６】
たとえば、特許文献１には、Ｃ量に応じてＴｉを添加し、｛１１１｝面を集積させた冷延鋼板が開示されている。しかし、Ｔｉ添加では微細な炭窒化物が多量に析出するため、電磁気部品として用いるために磁気焼鈍を行った場合に結晶粒成長が阻害されるために、冷間加工率と焼鈍温度のかねあいによって磁気特性が大きくばらつく原因となることが問題であった。
【０００７】
また、特許文献２には、ＴｉやＮｂを添加した鋼において、板厚の中心部と１／８部での（２２２）面の集積度の比を２以下に制御することによって、高いｒ値が得られるとする熱延鋼板が開示されている。しかし、これも良好な深絞りが得られたとしても、ＴｉやＮｂの炭窒化物が存在するために磁気焼鈍時の結晶粒成長が阻害され、焼鈍条件によっては十分な磁気特性を得ることが難しい。
【０００８】
また、ＴｉやＮｂを添加しない場合の深絞り性改善については、特許文献３において、（２２２）面を板面と平行に集積させた鋼板が開示されている。この鋼板では、磁気特性についても考慮されているが、（２２２）面を極端に集積させ過ぎているため、磁気特性に優れた、板面に平行な＜１００＞軸の集積度は高めようがなく、磁気特性が劣っている。
【０００９】
一方、磁気特性については、用途によって好ましい集合組織が異なる。このため、トランス用では、たとえば特許文献４に開示されるように、＜１００＞軸を圧延方向に集積させ、板面には｛１１０｝面を集積させた方向性電磁鋼板が用いられている。一方、モーター用では、たとえば特許文献５に開示されるように、＜１００＞軸をできるだけ板面に平行でかつ方向はランダムにした無方向性電磁鋼板が用いられている。しかしながら、特許文献４や５に開示された電磁鋼板はいずれもＳｉを相当量添加したものであり、もともと深絞り成形性に劣るため、大きなひずみ量の冷間プレス加工を実施して成形する部品には適さない。
【００１０】
また、Ｓｉを添加しない電磁用鋼板では集合組織を制御する技術は確立されていない。
【００１１】
以上のように、集合組織を制御することによって磁気特性と深絞り性を同時に向上させる技術はいまだ確立されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−２７０１９１号公報
【特許文献２】特開平９−１２５１９６号公報
【特許文献３】特開２００７−２７７７００号公報
【特許文献４】特開平８−２１３２２５号公報
【特許文献５】特開平１１−１７２３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、優れた磁気特性を有する軟磁性鋼板を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、優れたプレス成形性、特に深絞り性を有する軟磁性鋼板を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、優れた被削性を有する軟磁性鋼板を提供することにある。
【００１６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る第１発明は、
成分組成が、質量％で、
Ｃ：０．００１〜０．０２％、
Ｓｉ：０〜０．０５％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｐ：０〜０．０２％、
Ｓ：０〜０．１％、
Ａｌ：０〜０．０１％、
Ｃｒ：０〜０．１％、
Ｔｉ：０〜０．０２％、
Ｎ：０〜０．００５％
であり、残部が鉄および不可避的不純物からなる軟磁性鋼板であって、
平均結晶粒径が１００〜３０００μｍであり、
かつ、板面とのなす角度が１０°以内の｛１１１｝面の集積度が２０％以上である
ことを特徴とする、板厚０．４〜８．０ｍｍの軟磁性鋼板である。
【００１８】
本発明に係る第２発明は、
成分組成が、質量％で、
Ｃ：０．００１〜０．０２％、
Ｓｉ：０〜０．０５％、
Ｍｎ：０．０５〜１．０％、
Ｐ：０〜０．０２％、
Ｓ：０〜０．１％、
Ａｌ：０〜０．０１％、
Ｃｒ：０〜０．１％、
Ｔｉ：０〜０．０２％、
Ｎ：０〜０．００５％
であり、残部が鉄および不可避的不純物からなる軟磁性鋼板であって、
平均結晶粒径が６〜３０μｍであり、
さらに、
板面とのなす角度が１０°以内の｛１１１｝面の集積度が２０％以上であり、
板面とのなす角度が１０°以内の｛１００｝面の集積度と、板面とのなす角度が１０°以内の｛１１０｝面の集積度との合計が１５％以上であるとともに、
円相当直径が１μｍ以上の炭化物の個数密度が２０〜１００個／ｍｍ２である、
ことを特徴とする、板厚０．４〜８．０ｍｍの軟磁性鋼板である。
【００１９】
本発明に係る第３発明は、上記第１または第２発明において、
前記Ｓの含有量が、Ｓ：０．０１５〜０．１質量％である、軟磁性鋼板である。
【００２０】
本発明に係る第４発明は、上記第１または第２発明において、
前記Ｓの含有量が、Ｓ：０〜０．０３質量％である、軟磁性鋼板である。
【００２１】
本発明に係る第５発明は、上記第１〜第４発明のいずれか１つの発明において、
さらに、Ｍｎ／Ｓ原子比が３〜２０であり、
ＭｎＳ析出物の平均粒径が０．０５〜４μｍで、かつ、
粒径０．２μｍ以上のＭｎＳ析出物の個数密度が０．０２〜０．５個／μｍ２である、
軟磁性鋼板である。
【発明の効果】
【００２２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２３】
本発明の一実施の形態によれば、優れた磁気特性を有する軟磁性鋼板を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
軟磁性鋼板について高い磁性を得るための要件は、成分組成として添加元素や不純物を適正範囲に制御すること、磁気焼鈍後の部材において十分に結晶粒が成長しており、適正範囲の結晶粒径にすること、適正な集合組織とすることなどが重要である。一方、プレス成形性、特に深絞り性については、結晶粒径の適正化および深絞りに適した集合組織の形成などが重要である。
【００２５】
そこで、本発明者らは、種々の成分組成の鋼板について、その製造条件と組織形態との関係、ならびにその組織形態とプレス成形性および磁気特性との関係を詳細に検討した。その結果、鋼板の結晶粒径と集合組織、必要によりさらに析出炭化物のサイズと量を適正化することで、プレス成形性を向上させるとともに磁気特性も向上させることができることを見出した。上記知見に基づき、さらに検討を進め、本発明を完成するに至った。
【００２６】
以下、まず本発明に係る軟磁性鋼板を特徴づける組織について説明する。
【００２７】
〔軟磁性鋼板の組織〕
上述したとおり、本発明に係る軟磁性鋼板は、結晶粒径と集合組織、必要によりさらに炭化物のサイズおよび量が制御されている点に特徴を有する。なお、第１発明に係る軟磁性鋼板と第２発明に係る軟磁性鋼板とでは、結晶粒径、集合組織、炭化物のサイズおよび量の制御の考え方が異なるので、第１発明に係る軟磁性鋼板と第２発明に係る軟磁性鋼板とに分けて説明する。
【００２８】
（第１発明に係る軟磁性鋼板の組織）
まず、第１発明に係る軟磁性鋼板の組織について説明する。
【００２９】
＜平均結晶粒径：１００〜３０００μｍ＞
結晶粒界は磁壁移動の障害となるため、その粒径が大きいほど磁壁が移動しやすく、磁気特性、すなわち保磁力および磁束密度はともに良くなる。
したがって、軟磁性鋼板の平均結晶粒径は、磁気特性に大きく影響し、該平均結晶粒径が小さすぎると磁気特性が低下するため、１００μｍ以上、好ましくは１５０μｍ以上、さらに好ましくは３００μｍ以上とする。一方、上記平均結晶粒径が大きすぎると、曲げ加工時に割れが発生する確率が高まるため、３０００μｍ以下、好ましくは２５００μｍ以下、さらに好ましくは２０００μｍ以下とする。
【００３０】
＜板面とのなす角度が１０°以内の｛１１１｝面の集積度：２０％以上＞
深絞り性を向上させるために板面に平行な｛１１１｝面の集積度を向上させれば良いことは多くの特許文献から公知であるが、ある程度以上に集積させると必然的に磁化容易方向である＜１００＞軸が板面からずれてしまい、高い磁気特性を得ることができなくなる。本発明においては、深絞り性を確保するために、板面に平行な｛１１１｝面の集積度を２０％以上、より好ましくは２５％以上、さらに好ましくは３０％以上とする。板面に平行な｛１１１｝面の集積度の上限は特に限定されるものではないが、９０％、さらには８０％が現実的な上限である。
ここで、板面に平行な結晶面とは、板面とのなす角度が１０°以内の結晶面を意味するものとする。また、板面に平行な結晶面の集積度、すなわち板面とのなす角度が１０°以内の結晶面の集積度は、当該結晶面を有する結晶粒の面積率で定義した。
【００３１】
なお、第１発明に係る軟磁性鋼板のように平均結晶粒径が１００μｍ以上と十分に大きく、かつ｛１１１｝面の集積度を適正に制御しているときは、後述する第２発明に係る軟磁性鋼板において規定する、鋼板中の炭化物の個数密度や｛００１｝面＋｛０１１｝面への集積度などのその他の組織を厳密に制御せずとも、高い磁気特性、および深絞り性が確保できる。
【００３２】
（第２発明に係る軟磁性鋼板の組織）
つぎに、第２発明に係る軟磁性鋼板の組織について説明する。
【００３３】
＜平均結晶粒径：６〜３０μｍ＞
軟磁性鋼板の平均結晶粒径は、大きくなるに従って深絞りや曲げ成形時に肌荒れが発生しやすくなるため、耐肌荒れ性を重視する場合には、その上限は３０μｍ、さらには２５μｍ、特に２０μｍとするのが推奨される。一方、上記平均結晶粒径は、プレス成形性、特に深絞り性に大きく影響し、該平均結晶粒径が小さすぎると深絞り性が低下するため、その下限は６μｍ、好ましくは８μｍ、さらに好ましくは１０μｍとする。
【００３４】
＜さらに、板面とのなす角度が１０°以内の｛１１１｝面の集積度が２０％以上であり、板面とのなす角度が１０°以内の｛１００｝面の集積度と、板面とのなす角度が１０°以内の｛１１０｝面の集積度との合計：１５％以上＞
上記第１発明に係る軟磁性鋼板と同様に、本第２発明に係る軟磁性鋼板においても、深絞り性を確保するために、板面に平行な｛１１１｝面の集積度を２０％以上、より好ましくは２５％以上、さらに好ましくは３０％以上とする。
一方、上記のように平均結晶粒径を３０μｍ以下に小さくすると、磁気特性を確保するためには、＜１００＞軸をできるだけ板面に平行に集積させることが望ましく、そのためには、板面に平行に｛１００｝面または｛１１０｝面を集積させることが結果的に＜１００＞軸を板面に平行に集積させることにつながることから、板面に平行な｛１００｝面と｛１１０｝面の集積度の合計を１５％以上、さらには２０％以上、特に２５％以上とすることが推奨される。板面に平行な｛１００｝面と｛１１０｝面の集積度の合計の上限は特に限定されるものではないが、５０％、さらには４０％が現実的な上限である。
【００３５】
＜円相当直径が１μｍ以上の炭化物の個数密度：２０〜１００個／ｍｍ２＞
本第２発明に係る軟磁性鋼板のように平均結晶粒径を３０μｍ以下に小さくする場合においては、炭化物の析出が特に集合組織の制御のために重要な役割を果たす。さらに、深絞り成形性を向上させるためにはできるだけ固溶Ｃを減らすことが有利であるため、その意味においても炭化物として析出させることは重要である。つまり、冷間圧延後の中間焼鈍で適度な粒成長抑制効果を有して集合組織の適正化に寄与し、磁気焼鈍時の高温焼鈍では粒成長を阻害しないことが重要である。そのためには、円相当直径１μｍ以上の炭化物を適正量析出させると効果的であり、当該炭化物の個数密度が２０個／ｍｍ２を下回ると中間焼鈍で粒径が大きくなりやすく、所望の集合組織が得られにくくなる。他方上記炭化物の個数密度が１００個／ｍｍ２を超えると逆に中間焼鈍で粒径が小さくなりすぎるうえ、集合組織も板面に平行な｛１１１｝面が集積しすぎる傾向になる。上記炭化物の個数密度の下限は、より好ましくは２５個／ｍｍ２、特に好ましくは３０個／ｍｍ２であり、その上限は、より好ましくは９５個／ｍｍ２、さらに好ましくは９０個／ｍｍ２である。なお、ここでいう炭化物とはセメンタイトを意味し、プレス成形後の磁気焼鈍時に結晶粒成長を阻害するようなＴｉやＮｂなどの合金炭化物は含まない。
【００３６】
次に、本発明に係る軟磁性鋼板を構成する成分組成について説明する。以下、化学成分の単位はすべて質量％である。なお、第１発明に係る軟磁性鋼板と第２発明に係る軟磁性鋼板とでは成分組成は共通である。
【００３７】
〔軟磁性鋼板の成分組成〕
Ｃ：０．００１〜０．０２％
Ｃは、鋼中に固溶して、あるいは炭化物を形成して磁気特性を劣化させるが、一方で適正量を添加することによって、炭化物を形成し、集合組織制御に需要な役割を果たす。Ｃ含有量が０．００１％を下回ると結晶粒径の制御が困難となるため、その下限を０．００１％、好ましくは０．００２％、さらに好ましくは０．００３％とする。一方、Ｃ含有量が０．０２％を超えると急激に磁気特性が劣化するため、その上限を０．０２％、好ましくは０．０１５％、さらに好ましくは０．０１％とする。
【００３８】
Ｓｉ：０〜０．０５％
Ｓｉは、脱酸剤として使用されるが、プレス成形性、特に深絞り性を低下させる作用があるため、Ｓｉ含有量の上限を０．０５％、好ましくは０．０４％、さらに好ましくは０．０３％とする。
【００３９】
Ｍｎ：０．０５〜１．０％
Ｍｎは脱酸作用を有するので、本発明においては、磁気特性とプレス成形性の両立のために、Ｃ、ＳおよびＡｌの各含有量を従来鋼に比べて低めにしている代わりに、Ｍｎが脱酸剤としての役割を果たしている。そのため、Ｍｎ含有量を０．０５％以上、好ましくは０．１％以上、さらに好ましくは０．１５％以上としてその効果を発揮させる。一方、Ｍｎを過剰に含有させると磁気特性が低下するため、Ｍｎ含有量の上限を１．０％、好ましくは０．５％、さらに好ましくは０．３％とする。
【００４０】
Ｐ：０〜０．０２％
Ｐはプレス成形性、磁気特性ともに低下させるため、Ｐ含有量の上限を０．０２％、好ましくは０．０１５％、さらに好ましくは０．０１％とする。
【００４１】
Ｓ：０〜０．１％
Ｓは過剰に含まれると、深絞り性、および磁気特性を低下させるため、Ｓ含有量の上限を０．１％とし、高い磁気特性、または深絞り性が求められる場合においては、好ましくは０．０３％、さらに好ましくは０．０１％とする。
一方で、Ｓは適量含有させることにより、深絞り性や磁気特性を若干犠牲にしつつも、Ｍｎとともに鋼中でＭｎＳを形成し、打抜き加工時に応力が負荷されたときに応力集中箇所となって、被削性を向上し、打抜き時のバリ発生を抑制することができる。こうした効果を得るには、Ｓ含有量を０．０１５％以上、好ましくは０．０４％以上とする。
【００４２】
Ａｌ：０〜０．０１％
Ａｌは脱酸剤として作用するため、磁気特性に有害なＯ、すなわち酸素と結合して無害化するために有効な元素である。しかしながら、Ａｌを過剰に含有させるとＮと結合してＡｌＮを生成し、結晶粒を微細化して深絞り性を低下させたり、磁気焼鈍後にも結晶粒が微細なままとなって磁気特性も劣化させるため、Ａｌ含有量の上限を０．０１％、好ましくは０．００７％、さらに好ましくは０．００５％とする。
【００４３】
Ｃｒ：０〜０．１％
Ｃｒは、微量であっても、炭化物の安定化に寄与するため、含有させてもよく、その効果を得るために下限は好ましくは０．００１％、より好ましくは０．００２％、さらに好ましくは０．００３％とする。一方Ｃｒが多すぎると、低温での軟化焼鈍時に炭化物が増えすぎて所望の集合組織を得にくくなるため、その上限を０．１％、好ましくは０．０７％、さらに好ましくは０．０５％とする。
【００４４】
Ｔｉ：０〜０．０２％
Ｔｉは過剰に含まれると、｛１１１｝面の集合組織を発達させ、磁気特性を低下させるため、Ｔｉ含有量の上限は０．０２％以下、好ましくは０．０１％以下、さらに好ましくは０．００５％以下とする。
【００４５】
Ｎ：０〜０．００５％
Ｎは鋼中に固溶すると磁気特性を劣化させ、またその一部がＡｌＮを形成してもやはり結晶粒が微細化することによって磁気特性が劣化するため、Ｎ含有量を０．００５％以下、好ましくは０．００４％以下、さらに好ましくは０．００３％以下とする。
【００４６】
さらに、本発明の軟磁性鋼板では、鋼板の被削性を改善するため、ＭｎとＳの比、およびＭｎＳの形態を以下のように制御することも好ましい。
【００４７】
＜Ｍｎ／Ｓ原子比：３〜２０＞
鋼中に含まれるＭｎとＳが結合しＭｎＳ析出物として微細分散することで被削性が向上し、打抜き時のバリ発生が抑制される。こうした効果を得るため、Ｍｎ／Ｓの原子比で３以上を確保することが必要となる。Ｍｎ／Ｓ原子比のより好ましい範囲は５以上であり、上限は２０である。
【００４８】
ＭｎＳの形態
＜ＭｎＳ析出物の平均粒径：０．０５〜４μｍ＞
打抜き時のバリ高さを低減するためには、ＭｎＳを分散させることが有効であるが、粗大すぎると磁気特性を低下させてしまうため、上限は４μｍとする。また、微細すぎるとバリ高さ低減効果が発揮されなくなるため、下限を０．０５μｍとする。
ここで、ＭｎＳ粒径とは、圧延板の圧延方向に平行で板面に垂直な断面において観察されるＭｎＳの短径と長径の平均値を意味する。
【００４９】
＜粒径０．２μｍ以上のＭｎＳ析出物：０．０２〜０．５個／μｍ２＞
ＭｎＳ析出物を微細分散させる場合の個数密度も重要であり、０．０２個／μｍ２未満では効果がなく、０．５個／μｍ２超では成形時の割れ発生が顕著になるため、その個数密度は０．０２〜０．５個／μｍ２とする。
【００５０】
本発明の軟磁性鋼板は、上記記載した以外の成分は、Ｆｅおよび不可避的不純物であることが望ましい。ただし、本発明の効果を害しない範囲内であれば、上記以外の成分の含有を拒むものではない。
【００５１】
＜板厚：０．４〜８．０ｍｍ＞
本発明の軟磁性鋼板の板厚は、適用する部品形状やサイズに応じて選定すればよいが、本発明の対象となる自動車、電車、船舶などの電装部品に使用されるソレノイドやリレーなどのケースやカバー、鉄心等では、磁気回路を形成するため、板厚が薄すぎると部材を通る磁束が不足して吸引力や応答性などの部品特性が低下してしまう。また部品に必要な強度が確保できなくなるため、その下限は０．４ｍｍとする。また、厚すぎると部品サイズの小型化ニーズに対応できなくなるため、その上限は８．０ｍｍとする。
【００５２】
〔軟磁性鋼板の好ましい製造方法〕
次に、本発明に係る軟磁性鋼板の製造方法について述べる。特に製造方法を限定するものではないが、たとえば下記のように製造することができる。なお、第１発明に係る軟磁性鋼板と第２発明に係る軟磁性鋼板とでは、好ましい製造方法およびその条件が少し異なるので、第１発明に係る軟磁性鋼板と第２発明に係る軟磁性鋼板とで分けて説明する。
【００５３】
（第１発明に係る軟磁性鋼板の好ましい製造方法）
まず、第１発明に係る軟磁性鋼板の好ましい製造方法について説明する。
【００５４】
上記のような第１発明に係る軟磁性鋼板を製造するには、まず、上記成分組成を有する鋼を溶製する。この工程を溶製工程と呼ぶ。溶製時のポイントとして、ＭｎＳの晶出を適度に球状に分散された状態にすることにより、後段の熱間圧延工程以降の工程を経た場合に、所望のＭｎＳ形態を得ることができる。そのためには、鋳造前における溶鋼中の溶存酸素量が重要であり、その溶存酸素量は１５〜４０ｐｐｍ程度とするのが推奨される。溶存酸素量の調製は、例えばＲＨ式脱ガス精錬装置を用いて真空Ｃ脱酸する方法や、ＳｉやＭｎ、Ａｌなどの脱酸性元素を添加する方法などが挙げられる。
次いで、造塊または連続鋳造によりスラブとしてから熱間圧延を行い、熱延板とする。この工程を熱延工程と呼ぶ。熱延板の結晶粒径を５０μｍ以上にしておくことにより、後工程の冷間圧延工程と焼鈍工程で所望の集合組織を得やすくするため、圧延終了温度を９８０℃以上とするのが推奨される。あるいは、圧延終了温度が９８０℃未満の通常の熱延工程で十分な大きさの結晶粒径が得られない場合には、熱延板を焼鈍して５０μｍ以上の結晶粒径を得るとよい。
次いで、この熱延板を圧下率Ｒ１：７５％以上で冷間圧延して冷延板とする。この工程を粗冷延工程と呼ぶ。その後、この冷延板を焼鈍して一次焼鈍板とする。この工程を一次焼鈍工程と呼ぶ。該一次冷延板にて、板面に平行な｛１１１｝面の集積度を高めておくため、加熱温度は、６５０℃以上、より好ましくは６６０℃以上とする。保持時間は加熱温度との兼ね合いで２〜２５ｈの範囲で選ぶことができる。そして、この一次焼鈍板を、圧下率Ｒ２：０．１〜３％で冷間圧延し、仕上げ冷延材とする。この工程を仕上げ冷延工程と呼ぶ。そして、この仕上げ冷延材を加熱温度７１０〜９５０℃、保持時間０．５〜５．０ｈの条件で焼鈍し、最終焼鈍板とする。この工程を最終焼鈍工程と呼ぶ。そして、この最終焼鈍板を、さらに、圧下率Ｒ３：０．１〜５％で冷間圧延することも好ましい。この工程を最終冷延工程と呼ぶ。これらの工程を経ることにより第１発明に係る軟磁性鋼板を得ることができる。
【００５５】
＜圧下率Ｒ１：７５％以上＞
粗冷延工程における圧下率Ｒ１は、その後の一次焼鈍工程を経て最終焼鈍工程にて板面に平行な｛１１１｝面の集積度を一定以上に高めるため、圧下率Ｒ１の下限を７５％、より好ましくは８５％、特に好ましくは９０％とする。
【００５６】
＜圧下率Ｒ２：０．１〜３％＞
また、一次焼鈍後に圧下率Ｒ２＝０．１〜３％で仕上げ冷間圧延する。仕上げ冷間圧延をすることで、打抜き加工後のバリを防止し、深絞り性を確保することができる。これらの効果を発揮させるためには、圧下率Ｒ２は０．１％以上とする。ただし、３％を超えると深絞り性が低下する。
【００５７】
＜圧下率Ｒ３：０．１〜５％＞
また、最終焼鈍後に圧下率Ｒ３＝０．１〜５％で最終冷間圧延することも好ましい。最終冷間圧延をすることで、より確実に、打抜き加工後のバリを防止し、深絞り性を確保することができる。これらの効果を発揮させるためには、圧下率Ｒ３は０．１％以上とする。ただし、５％を超えると磁気特性および深絞り性が低下する。
【００５８】
上記のようにして製造された軟磁性鋼板を部材形状にプレス成形することで、プレス成形中の鋼板は良好な成形性を示すとともに、プレス成形後にも良好な磁気特性が確保される。
【００５９】
（第２発明に係る軟磁性鋼板の好ましい製造方法）
次に、第２発明に係る軟磁性鋼板の好ましい製造方法について説明する。
【００６０】
上記のような第２発明に係る軟磁性鋼板を製造するには、まず、溶製工程から熱延工程までは、上記第１発明に係る軟磁性鋼板の好ましい製造方法と同様の操作手順および条件で熱延板を得る。
次いで、この熱延板を圧下率Ｒ１：６０％以上で冷間圧延して冷延板とする。この工程を粗冷延工程と呼ぶ。その後、この冷延板を焼鈍して軟化焼鈍板とする。この工程を軟化焼鈍工程と呼ぶ。その際の焼鈍条件は炭化物の析出状態と結晶粒径を決める重要なポイントである。加熱温度が高すぎると炭化物が完全に固溶してしまうためその上限６９０℃、より好ましくは６８０℃とする。また、加熱温度が低すぎると、軟化させるために、工業的に非現実的な長時間を要するため、その下限を６００℃、より好ましくは６１０℃とする。保持時間は加熱温度との兼ね合いで２〜２５ｈの範囲で選ぶことができる。そして、この軟化焼鈍板を、さらに、圧下率Ｒ２：０．１〜３％で冷間圧延することも好ましい。この工程を仕上げ冷延工程と呼ぶ。これらの工程を経ることにより第２発明に係る軟磁性鋼板を得ることができる。
【００６１】
＜圧下率Ｒ１：６０％以上＞
粗冷延工程における圧下率Ｒ１は、その後の軟化焼鈍工程における平均結晶粒径の制御のために重要である。圧下率Ｒ１が６０％未満では鋼板上がりの板面に平行な｛１１１｝面の集合組織を十分に確保しにくく、軟化焼鈍条件との組合せで所定の結晶粒径に制御することが難しいため、圧下率Ｒ１の下限を６０％、より好ましくは６５％、特に好ましくは７０％とする。
【００６２】
＜圧下率Ｒ２：０．１〜３％＞
また、軟化焼鈍後に圧下率Ｒ２＝０．１〜３％で仕上げ冷間圧延することも好ましい。仕上げ冷間圧延をすることで、打抜き加工後のバリを防止し、深絞り性を確保することができるとともに、成形後の磁気焼鈍の後の結晶粒成長を促進させて磁気特性の向上に寄与する。これらの効果を発揮させるためには、圧下率Ｒ２は０．１％以上とする。ただし、３％を超えると深絞り性が低下する。
【００６３】
上記のようにして製造された軟磁性鋼板を部材形状にプレス成形することで、プレス成形中の鋼板は良好な成形性を示すとともに、プレス成形後に磁気焼鈍することによって良好な磁気特性が確保される。なお、磁気焼鈍条件としては８００〜９５０℃程度の温度で０．５〜５ｈ程度の時間保持するのが推奨される。
【００６４】
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・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することももちろん可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００６５】
〔実施例１〕
下記表１に示す成分の鋼材を熱間圧延して所定厚さの熱延板とした。この熱延板を酸洗した後、下記表２に示す条件で、粗冷延、一次焼鈍、仕上げ冷延、最終焼鈍、最終冷延の順に処理を施して最終板厚１．６ｍｍの軟磁性鋼板とした。なお、下記表１における鋼種ａは、後記実施例２の表４における鋼種ａと同じ成分組成である。
【００６６】
【表１】
2017002392.tif 000002
【００６７】
【表２】
2017002392.tif 000003
【００６８】
この各軟磁性鋼板について、深絞り性を評価するために、圧延方向（ＲＤ）、圧延方向と直角方向（ＴＤ）、圧延方向と４５°方向のそれぞれからサンプルを採取してＪＩＳ  １３Ｂ試験片に加工して引張試験を実施し、伸びを測定してｒ値を求め、ＪＩＳ  Ｇ０２０２に準拠してｒ値の平均値を算出し、それを深絞り性の評価指標とした。
【００６９】
また、上記各軟磁性鋼板の磁気特性を評価するために、各鋼板を６０ｍｍ×６０ｍｍに切断して、単板測定枠を用い、ＪＩＳ  Ｃ２５５６に準じて直流磁気特性を評価した。なお、磁束密度および保磁力は印加磁場３００Ａ／ｍにて測定した。
【００７０】
また、上記各軟磁性鋼板について、以下のようにして、平均結晶粒径を測定した。
【００７１】
軟磁性鋼板の平均結晶粒径については、各鋼板の縦断面をナイタール腐食した後、板厚をｔとしたときのｔ／４位置を顕微鏡観察し、写真撮影した。そして、ＪＩＳ  Ｇ０５５１の標準図との比較法により粒度番号を求め、平均結晶粒径に換算した。
【００７２】
集合組織については、板面に平行な面であって板厚ｔの中央であるｔ／２位置の面上２ｍｍ×２ｍｍ分の視野について、ＳＥＭ−ＥＢＳＤで結晶方位を測定した。そして、板面とのなす角度が１０°以内の｛１１１｝面を有する結晶粒の合計面積を求め、測定領域の面積で除すことにより、上記結晶面を有する結晶粒の面積率を求め、それらを上記結晶面の集積度とした。
【００７３】
下記表３に測定結果を示す。
【００７４】
【表３】
2017002392.tif 000004
【００７５】
同表中、ｒ値１．３５以上、磁界の強さ３００Ａ／ｍ における磁束密度１．５２Ｔ以上の基準を満たすものを、総合判定としてＡＡで表示した。
【００７６】
鋼Ｎｏ．２０１、２０３〜２１２、２１４は、保磁力３３Ａ／ｍ以下、磁界の強さ３００Ａ／ｍにおける磁束密度１．５２Ｔ以上の優れた磁気特性を有し、さらにｒ値１．３５以上の高い深絞り性を有していることを確認した。
【００７７】
また、第１発明に係る軟磁性鋼板の推奨の製造条件で製造することで、本発明の第１発明に係る軟磁性鋼板が確実に得られることが確認された。
【００７８】
また、第１発明に係る軟磁性鋼板は、炭化物の個数密度、｛００１｝面＋｛０１１｝面への集積度などのその他の組織を厳密に制御せずとも優れた磁気特性と高い深絞り性を有することを確認した。
【００７９】
〔実施例２〕
下記表４に示す成分の鋼材を熱間圧延して所定厚さの熱延板とした。この熱延板を酸洗した後、下記表５に示す条件で、粗冷延、軟化焼鈍、仕上げ冷延の順に処理を施して最終板厚２．０ｍｍの軟磁性鋼板とした。
【００８０】
【表４】
2017002392.tif 000005
【００８１】
【表５】
2017002392.tif 000006
【００８２】
この各軟磁性鋼板について、深絞り性を評価するために、圧延方向（ＲＤ）、圧延方向と直角方向（ＴＤ）、圧延方向と４５°方向のそれぞれからサンプルを採取してＪＩＳ  １３Ｂ試験片に加工して引張試験を実施し、伸びを測定してｒ値を求め、ＪＩＳ  Ｇ０２０２に準拠してｒ値の平均値を算出し、それを深絞り性の評価指標とした。
【００８３】
また、上記各軟磁性鋼板の、プレス成形および磁気焼鈍後における磁気特性を評価するために、上記各軟磁性鋼板をさらに板厚１．６ｍｍまで冷間圧延し、水素中で８５０℃×３ｈの条件で磁気焼鈍を行った。そして、磁気焼鈍後の磁気特性については、上記磁気焼鈍後の鋼板を６０ｍｍ×６０ｍｍに切断して、単板測定枠を用い、ＪＩＳ  Ｃ２５５６に準じて直流磁気特性を評価した。なお、磁束密度および保磁力は印加磁場３００Ａ／ｍにて測定した。
【００８４】
また、鋼板ままの軟磁性鋼板について、以下のようにして、平均結晶粒径および炭化物の個数密度を測定した。
【００８５】
鋼板ままの軟磁性鋼板の平均結晶粒径については、各鋼板の縦断面をナイタール腐食した後、板厚をｔとしたときのｔ／４位置を顕微鏡観察し、写真撮影した。そして、ＪＩＳ  Ｇ０５５１の標準図との比較法により粒度番号を求め、平均結晶粒径に換算した。
【００８６】
鋼板ままの軟磁性鋼板の炭化物の個数密度については、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０００倍の倍率で４視野の写真撮影を行い、画像のコントラストから白い部分を炭化物粒子と判別してマーキングし、画像解析ソフトにて、前記マーキングした各炭化物粒子の面積を円相当直径に換算し、１ｍｍ２当りに存在する円相当直径が１μｍ以上の炭化物粒子の個数を求め、炭化物の個数密度とした。
【００８７】
集合組織については、板面に平行な面であって板厚ｔの中央であるｔ／２位置の面上２ｍｍ×２ｍｍ分の視野について、ＳＥＭ−ＥＢＳＤで結晶方位を測定した。そして、板面とのなす角度が１０°以内の｛１１１｝面を有する結晶粒の合計面積、板面とのなす角度が１０°以内の｛１００｝面を有する結晶粒の合計面積、および板面とのなす角度が１０°以内の｛１１０｝面を有する結晶粒の合計面積をそれぞれ求め、測定領域の面積で除すことにより、上記各結晶面を有する結晶粒の面積率を求め、それらを上記各結晶面の集積度とした。
【００８８】
下記表６に測定結果を示す。
【００８９】
【表６】
2017002392.tif 000007
【００９０】
同表中、ｒ値１．３５以上、磁界の強さ３００Ａ／ｍ における磁束密度１．５２Ｔ以上の基準を満たすものを、総合判定としてＡＡで表示した。
【００９１】
鋼Ｎｏ．１〜４、１１および１４は、保磁力３３Ａ／ｍ以下、磁界の強さ３００Ａ／ｍにおける磁束密度１．５２Ｔ以上の優れた磁気特性を有し、さらにｒ値１．３５以上の高い深絞り性を有していることを確認した。
【００９２】
また、第２発明に係る軟磁性鋼板の推奨の製造条件で製造することで、本発明の第２発明に係る軟磁性鋼板が確実に得られることが確認された。
【００９３】
〔実施例３〕
下記表７に示す成分の鋼材を熱間圧延して所定厚さの熱延板とした。なお、上記鋼材はいずれも、残存酸素量を１５〜４０ｐｐｍの範囲に調整した溶鋼を用いて鋳造したものである。この熱延板を酸洗した後、下記表８に示す条件で、粗冷延、軟化焼鈍、仕上げ冷延の順に処理を施して最終板厚２．０ｍｍの軟磁性鋼板とした。
【００９４】
【表７】
2017002392.tif 000008
【００９５】
【表８】
2017002392.tif 000009
【００９６】
この各軟磁性鋼板について、深絞り性を評価するために、圧延方向（ＲＤ）、圧延方向と直角方向（ＴＤ）、圧延方向と４５°方向のそれぞれからサンプルを採取してＪＩＳ  １３Ｂ試験片に加工して引張試験を実施し、伸びを測定してｒ値を求め、ＪＩＳ  Ｇ０２０２に準拠してｒ値の平均値を算出し、それを深絞り性の評価指標とした。
【００９７】
また、打抜き加工時の打抜き性の評価として、直径１０ｍｍのパンチと、直径１０．２０ｍｍでクリアランス０．１０ｍｍのダイスを用いて打抜き、穴の周囲に生成したバリの最大高さを測定した。
【００９８】
また、上記各軟磁性鋼板の、プレス成形および磁気焼鈍後における磁気特性を評価するために、上記各軟磁性鋼板をさらに板厚１．６ｍｍまで冷間圧延し、水素中で８５０℃×３ｈの条件で磁気焼鈍を行った。そして、磁気焼鈍後の磁気特性については、上記磁気焼鈍後の鋼板を６０ｍｍ×６０ｍｍに切断して、単板測定枠を用い、ＪＩＳ  Ｃ２５５６に準じて直流磁気特性を評価した。なお、磁束密度および保磁力は印加磁場３００Ａ／ｍにて測定した。
【００９９】
また、鋼板ままの軟磁性鋼板について、以下のようにして、平均結晶粒径および炭化物の個数密度を測定した。
【０１００】
鋼板ままの軟磁性鋼板の平均結晶粒径については、各鋼板の縦断面をナイタール腐食した後、板厚をｔとしたときのｔ／４位置を顕微鏡観察し、写真撮影した。そして、ＪＩＳ  Ｇ０５５１の標準図との比較法により粒度番号を求め、平均結晶粒径に換算した。
【０１０１】
鋼板ままの軟磁性鋼板の炭化物の個数密度については、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０００倍の倍率で４視野の写真撮影を行い、画像のコントラストから白い部分を炭化物粒子と判別してマーキングし、画像解析ソフトにて、前記マーキングした各炭化物粒子の面積を円相当直径に換算し、１ｍｍ２当りに存在する円相当直径が１μｍ以上の炭化物粒子の個数を求め、炭化物の個数密度とした。
【０１０２】
集合組織については、板面に平行な面であって板厚ｔの中央であるｔ／２位置の面上２ｍｍ×２ｍｍ分の視野について、ＳＥＭ−ＥＢＳＤで結晶方位を測定した。そして、板面とのなす角度が１０°以内の｛１１１｝面を有する結晶粒の合計面積、板面とのなす角度が１０°以内の｛１００｝面を有する結晶粒の合計面積、および板面とのなす角度が１０°以内の｛１１０｝面を有する結晶粒の合計面積をそれぞれ求め、測定領域の面積で除すことにより、上記各結晶面を有する結晶粒の面積率を求め、それらを上記各結晶面の集積度とした。
【０１０３】
ＭｎＳ析出物のサイズおよび個数密度については、鋼板の圧延方向に平行で板面に垂直な断面においてＳＥＭ観察（倍率１０００倍）を行い、１０視野について、ＭｎＳ析出物の長径と短径を測定してその算術平均値を粒径と定義した。そして、上記１０視野で観察されたＭｎ析出物の粒径を算術平均することにより平均粒径を求めた。また、１μｍ２当りにおける粒径０．２μｍ以上のＭｎＳ析出物の個数を測定し、個数密度を算出した。
【０１０４】
下記表９に測定結果を示す。
【０１０５】
【表９】
2017002392.tif 000010
【０１０６】
同表において、ｒ値１．３０以上、保磁力３３Ａ／ｍ以下、および磁界の強さ３００Ａ／ｍ における磁束密度１．４８Ｔ以上、の３項目について、すべての基準を満たすものを、総合判定としてＡで表示した。
【０１０７】
さらに、同表中、ｒ値１．３５以上、磁界の強さ３００Ａ／ｍ における磁束密度１．５２Ｔ以上の基準を満たすものを、総合判定としてＡＡで表示した。
【０１０８】
鋼Ｎｏ．１０１〜１０４、１０８、１０９および１１４の鋼板は、保磁力３３Ａ／ｍ以下、磁界の強さ３００Ａ／ｍにおける磁束密度１．４８Ｔ以上となり、優れた磁気特性を有し、さらにｒ値１．３０以上の高い深絞り性を有していることを確認した。さらに、これらのうち、鋼Ｎｏ．１０１〜１０４、および１１４の鋼板は、打抜き試験後のバリ高さ１．０ｍｍ以下となり、優れた被削性を有することを確認した。