CN116529405A

CN116529405A - 电磁软铁

Info

Publication number: CN116529405A
Application number: CN202180072276.9A
Authority: CN
Inventors: 一宫克行; 中岛孝一; 今浪祐太
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2023-08-01
Also published as: EP4239094A1; US20230374637A1; JPWO2022091984A1; JP7355234B2; WO2022091984A1

Abstract

本发明提供一种能够实现兼具高水平的磁性和切削性能的技术，该水平是仅靠传统的利用MnS等提高切削性能的技术无法实现的。一种电磁软铁，具有以下成分组成：以质量％计含有C：0.02％以下、Si：0.15％以下、Mn：0.01％～0.50％、P：0.002％～0.020％、S：0.001％～0.050％、Al：0.05％以下、N：0.0100％以下以及Se：0.001％～0.30％，剩余部分为铁和不可避免的杂质。

Description

电磁软铁

技术领域

本发明涉及一种切削性能和磁性能优异的电磁软铁。

背景技术

近年来，从保护地球环境的观点考虑，全世界范围内都在要求节约资源与节能，在电气设备领域也正以节能为目的，积极推进高效化和小型化。在这样的背景下，对于汽车等使用的电子零部件也要求省电以及提高对外部磁场的响应速度等。

通常作为易于响应外部磁场的材料使用纯铁系电磁软铁。在这种电磁软铁中一般使用C量大约在0.01质量％以下的钢材，热轧后进行拉线加工等而得到钢棒，再实施锻造、切削加工等而制成电子零部件。

其中，在零部件加工中，已知电磁软铁所具有的软质铁素体单相组织的切削加工性非常差。因此，对于电磁软铁来说，除磁性外，优异的加工性能也变得很重要。

例如，专利文献1中公开了一种通过控制MnS分散于钢中时的尺寸和个数，从而制成具有优异磁性能和切削性能的软磁钢材的技术。

专利文献2中公开了一种控制FeS析出物的尺寸和密度的，涉及冷锻性、切削性和磁性优异的软磁钢材的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-51343号公报

专利文献2：日本特开2007-46125号公报

发明内容

专利文献1和专利文献2中记载的技术是利用MnS或FeS单独的效果来提高切削性能的技术。然而，这些析出物(MnS、FeS)量的增加有可能导致磁性的恶化。因此，对于进一步兼具高水平的磁性能和切削性能，存在着技术局限。

本发明是鉴于这种情况做出的，目的在于提供一种能够实现兼具高水平的磁性能和切削性能的技术，该水平是仅靠传统的利用MnS等来提高切削性能的技术无法实现的。

为了解决上述课题，发明人等进行了深入的研究，新发现通过利用MnSe，在不使磁性恶化的同时能够实现切削性能的提高。

本发明是基于上述的新见解，经过进一步地反复研究而完成的，其主旨结构如下。

1.一种电磁软铁，具有以下成分组成：以质量％计含有C：0.02％以下、Si：0.15％以下、Mn：0.01％～0.50％、P：0.002％～0.020％、S：0.001％～0.050％、Al：0.050％以下、N：0.0100％以下以及Se：0.001％～0.30％，剩余部分为铁和不可避免的杂质。

2.根据上述1所述的电磁软铁，在上述成分组成中进一步以质量％计含有选自Cu：0.20％以下、Ni：0.30％以下、Cr：0.30％以下、Mo：0.10％以下、V：0.02％以下、Nb：0.02％以下以及Ti：0.03％以下中的1种或2种以上。

3.根据上述1或2所述的电磁软铁，上述成分组成中进一步以质量％计含有选自Pb：0.30％以下、Bi：0.30％以下、Te：0.30％以下、Ca：0.0100％以下，Mg：0.0100％以下，Zr：0.200％以下以及REM：0.0100％以下中的1种或2种以上。

根据本发明，能够稳定地提供磁性及切削性能优异的纯铁系电磁软铁。

具体实施方式

以下，对本发明的一个实施方式的纯铁系电磁软铁进行说明。

首先，对纯铁系电磁软铁的成分组成中的各成分的限定理由进行说明，应予说明，在本说明书中，只要没有特别说明，表示各成分元素含量的“％”是“质量％”的意思。

C：0.02％以下

如果C量大于0.02％，由于磁时效引起的铁损显著恶化，因此限制为0.02％以下。应予说明，即使C量小于0.001％，对于磁性的影响也达到了饱和，但是将C量减少到小于0.001％会带来精炼成本的升高，因此C量优选为0.001％以上。优选为0.001％～0.015％，更优选为0.001％～0.010％。

Si：0.15％以下

Si是有效的脱氧元素。如果Si含量大于0.15％，则使铁素体硬化，冷加工性降低。因此，可以含有Si，但Si含量为0.15％以下。优选为0.10％以下。应予说明，Si当然也可以为0％。

Mn：0.01％～0.50％

Mn除了在通过固溶强化提高强度方面有效以外，通过与S结合形成的MnS以及与Se结合形成的MnSe分散在钢中，在改善切削性能方面也是有效的元素。因此，含量为0.01％以上。另一方面，过量添加会使磁性恶化，因此为0.50％以下。优选为0.05％～0.40％。更优选为0.15％～0.35％。

P：0.002％～0.020％

即使添加较少量P也能得到明显的固溶强化能力。因此，含量为0.002％以上。另一方面，过量添加会损害冷加工性，因此上限为0.020％。优选为0.002％～0.015％。

S：0.001％～0.050％

S在钢中形成MnS，有助于切削性能的提高。为了表现出该效果，需要添加0.001％以上。另一方面，大于0.050％的添加会使冷加工性恶化。因此，S量为0.001％～0.050％。优选为0.005％～0.045％，更优选为0.010％～0.040％。

Al：0.05％以下

Al与钢中的N结合形成细小的AlN。该细小的AlN阻碍晶粒的生长，使磁性恶化，因此需要为0.05％以下，优选为0.010％以下，更优选为0.005％以下。应予说明，Al当然也可以为0％。

N：0.0100％以下

如果N含量大于0.0100％，则会使冷加工性和磁性恶化，因此上限为0.0100％。优选为0.0015％～0.0090％。应予说明，N当然也可以为0％。

Se：0.001％～0.30％

Se与钢中的Mn结合形成MnSe。这具有使切削性能提高的效果，为了得到该效果，需要添加0.001％以上。另一方面，由于0.30％以上的添加会导致磁性、铸造性恶化，因此上限为0.30％。优选为0.001％～0.10％，更优选为0.001％～0.05％。

以上，对本发明的基本成分进行了说明。除上述成分以外剩余部分为Fe和不可避免的杂质。进一步，可以根据需要适当地含有下述元素中的任一种以上：

Cu：0.20％以下、

Ni：0.30％以下、

Cr：0.30％以下、

Mo：0.10％以下、

V：0.02％以下、

Nb：0.02％以下、

Ti：0.03％以下。

Cu、Ni以及Cr主要是通过固溶强化而有助于提高强度，为了表现出该效果，优选分别添加0.01％以上。但是，过量添加使磁性恶化，因此上限分别优选为0.20％、0.30％以及0.30％。

另外，Mo、V、Nb以及Ti主要是通过析出强化而有助于提高强度，为了表现出该效果，优选分别添加为0.001％、0.0001％、0.0001％以及0.0001％以上。但是，过量添加使磁性恶化，因此上限分别优选为0.10％、0.02％、0.02％以及0.003％。

本发明中，可以进一步含有以下的元素中的任一种以上：

Pb：0.30％以下、

Bi：0.30％以下、

Te：0.30％以下、

Ca：0.0100％以下、

Mg：0.0100％以下、

Zr：0.200％以下、

REM：0.0100％以下。

Pb、Bi、Te、Ca、Mg、Zr以及REM是有助于提高切削性能的元素。为了分别表现出效果，优选添加Pb为0.001％以上、Bi为0.001％以上、Te为0.001％以上、Ca为0.0001％以上、Mg为0.0001％以上、Zr为0.005％以上以及REM为0.0001％以上。然而，过量添加会引起磁性恶化，因此分别优选Pb为0.30％以下、Bi为0.30％以下、Te为0.30％以下、Ca为0.0100％以下、Mg为0.0100％以下、Zr为0.200％以下、REM为0.0100％以下。

在本发明的成分组成中，除上述以外的成分为Fe和不可避免的杂质。

对本发明涉及的纯铁系电磁软铁的合适的制造方法进行说明。

将具有上述成分组成的钢水通过普通的转炉、电炉等熔炼方法进行熔炼，再利用普通的连续铸造法、开坯法制成钢材。接着，根据需要加热钢材，再通过钢坯轧制、棒材轧制等热轧制成电磁软铁。上述加热、轧制的条件没有特别限定，可以根据所需材料适当确定，例如，可以进行组织控制以便于后续零件成形的锻造、机械加工等。应予说明，本发明的电磁软铁，由于切削加工性优异，因此在实施切削加工的用途中其形状优选使用棒状、条状、线状中的任一形状。

另外，各元素的含量可以采用火花放电原子发射光谱分析法、荧光X射线分析法、ICP发射光谱分析法、ICP质谱分析法、燃烧法等得出。

其它的制造条件可以按照钢材的一般制造方法进行。

实施例

接下来，对本发明的实施例进行说明。应予说明，本发明并不仅限于以下实施例。

将含有表1所示成分组成的钢熔炼后，进行约1200℃的热锻造，然后，在950℃下进行退火处理，制造出直径为25mm的钢棒。按照以下方法对所得的钢棒进行磁性、冷加工性以及切削性能评价。评价结果如表2所示。

[磁性]

磁性根据JIS C2504标准进行测定。即，从上述钢棒(材料)上取得环状试片，在750℃下保持2h进行磁退火。然后，将励磁绕组(一次绕组220匝)和检测绕组(二次绕组100匝)绕在环状试片进行试验。使用直流磁化测量装置测量B－H曲线并求出磁通密度。具体而言，求出达到最高磁场10000A/m的磁化过程中100和300A/m时的磁通密度。如果分别为1.20T和1.50T以上，则可以说磁性优异。

另外，矫顽力是采用与上述相同的实施了绕组的环状试片，使用直流磁性试验装置在±400A/m的反向磁化力下进行测量。如果矫顽力为60A/m以下，则可以说磁性优异。

[冷加工性]

冷加工性是通过极限镦粗率来评价的。即，从上述钢棒的外表面起直径的1/2深度的位置处获取直径为15mm、高度为22.5mm的试片，且在试片的侧面具有深度为0.8mm、底部为R0.15的切口，对该试片进行压缩加工。对试片逐渐压缩直至底部产生宽度0.5mm以上的裂纹。将此时的镦粗率设为极限镦粗率。

如果极限镦粗率为55％以上，则可以说冷加工性优异。

[切削性能]

切削性能是通过测量刀具的后刀面磨损量来评价。具体而言，在NC车床上，使用带涂层的硬质合金刀具对直径为25mm的钢棒进行湿式切削加工，其中，切削深度为0.2mm，进给速度为0.15mm/rev，转速为300m/min，切削长度1000m，加工后通过测量刀具的后刀面磨损量来评价。如果后刀面磨损量为35μm以下，则可以说切削性能优异。

Claims

1.一种电磁软铁，具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.02％以下、Si：0.15％以下、Mn：0.01％～0.50％、P：0.002％～0.020％、S：0.001％～0.050％、Al：0.05％以下、N：0.0100％以下以及Se：0.001％～0.30％，剩余部分为铁和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的电磁软铁，其中，进一步以质量％计含有选自Cu：0.20％以下、Ni：0.30％以下、Cr：0.30％以下、Mo：0.10％以下、V：0.02％以下、Nb：0.02％以下以及Ti：0.03％以下中的1种或2种以上。

3.根据权利要求1或2所述的电磁软铁，其中，进一步以质量％计含有选自Pb：0.30％以下、Bi：0.30％以下、Te：0.30％以下、Ca：0.0100％以下、Mg：0.0100％以下、Zr：0.200％以下以及REM：0.0100％以下中的1种或2种以上。