JP2795113B2 - 部品加工性の優れた高珪素鋼板 - Google Patents
部品加工性の優れた高珪素鋼板Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はトランスやモータの鉄
心材料等に使用される高珪素鋼板に関する。
心材料等に使用される高珪素鋼板に関する。
【従来の技術】珪素鋼板は優れた磁気特性を有するた
め、トランスやモータの鉄心材料等に広く使用されてい
る。珪素鋼板の高周波磁気特性は珪素添加量が増加する
ほど向上するが、珪素添加量が４ｗｔ％以上になると鋼
が脆くなり、通常の圧延法では薄板とすることが困難で
ある。しかし、最近になり珪素を４ｗｔ％以上含有する
高珪素鋼薄板の製造方法が開発され（特開昭６２−１０
３３２１号）、高珪素鋼板の工業的規模での製造が可能
となった。
め、トランスやモータの鉄心材料等に広く使用されてい
る。珪素鋼板の高周波磁気特性は珪素添加量が増加する
ほど向上するが、珪素添加量が４ｗｔ％以上になると鋼
が脆くなり、通常の圧延法では薄板とすることが困難で
ある。しかし、最近になり珪素を４ｗｔ％以上含有する
高珪素鋼薄板の製造方法が開発され（特開昭６２−１０
３３２１号）、高珪素鋼板の工業的規模での製造が可能
となった。
【０００２】ところで、高珪素鋼板をトランスやモータ
等の部品として使用する場合、剪断機やプレス機等によ
る部品加工が必要となる。しかし、高珪素鋼板は脆性で
あるため加工による割れ等の欠陥が生じ易く、このた
め、その加工は特開昭６２−２６３８２７号に示される
ように温間加工で行うか、或いは加工条件（例えば、剪
断加工の場合にはクリアランス）を厳密に管理して行う
必要がある。
等の部品として使用する場合、剪断機やプレス機等によ
る部品加工が必要となる。しかし、高珪素鋼板は脆性で
あるため加工による割れ等の欠陥が生じ易く、このた
め、その加工は特開昭６２−２６３８２７号に示される
ように温間加工で行うか、或いは加工条件（例えば、剪
断加工の場合にはクリアランス）を厳密に管理して行う
必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、温間加工を行
うためには加熱設備を備えたプレス機が必要になり、ま
た、熱膨張を考慮した金型設計が必要であるため、高精
度の高価な金型が不可欠となる。また、室温で加工しよ
うとすると許容加工条件が厳しくなるため加工コストが
高くなる。例えば、プレス打抜きの場合、許容クリアラ
ンスは０〜５％であるが、プレスを続けるとクリアラン
スが大きくなるため頻繁に金型の研磨が必要となり、コ
ストを押し上げる。本発明はこのような部品加工におけ
る問題を解決し、通常の珪素鋼板用の設備で加工可能な
加工性の優れた高珪素鋼板を提供するものである。
うためには加熱設備を備えたプレス機が必要になり、ま
た、熱膨張を考慮した金型設計が必要であるため、高精
度の高価な金型が不可欠となる。また、室温で加工しよ
うとすると許容加工条件が厳しくなるため加工コストが
高くなる。例えば、プレス打抜きの場合、許容クリアラ
ンスは０〜５％であるが、プレスを続けるとクリアラン
スが大きくなるため頻繁に金型の研磨が必要となり、コ
ストを押し上げる。本発明はこのような部品加工におけ
る問題を解決し、通常の珪素鋼板用の設備で加工可能な
加工性の優れた高珪素鋼板を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは高珪素鋼板
の加工性を改善するための種々の実験、検討を行い、そ
の結果、高珪素鋼板の結晶粒界に存在する酸素が高珪素
鋼板の脆化に大きく関与していること、すなわち、粒界
酸素の存在が高珪素鋼板を加工性を阻害している最大の
要因であることを突き止めた。酸素が高純度鉄を脆化さ
せることはよく知られているが、炭素を数十ｐｐｍ含有
する鋼において結晶粒界の酸素が鋼を脆化させることは
従来全く知られておらず、本発明者らの研究によって初
めて明らかになったものである。さらに、本発明者ら
は、粒界酸素を低減させた高珪素鋼板の加工性は結晶粒
の大きさに依存すること、すなわち、粒界酸素を低減さ
せた高珪素鋼板では結晶粒径を大きくすることが脆性の
防止に有効であることを見出した。すなわち、結晶粒界
の酸素濃度が小さく、且つ結晶粒径を所定の大きさに調
整した高珪素鋼板は脆性が小さく、通常設備による室温
での加工が可能な程度の加工性を示すことが明らかとな
った。
の加工性を改善するための種々の実験、検討を行い、そ
の結果、高珪素鋼板の結晶粒界に存在する酸素が高珪素
鋼板の脆化に大きく関与していること、すなわち、粒界
酸素の存在が高珪素鋼板を加工性を阻害している最大の
要因であることを突き止めた。酸素が高純度鉄を脆化さ
せることはよく知られているが、炭素を数十ｐｐｍ含有
する鋼において結晶粒界の酸素が鋼を脆化させることは
従来全く知られておらず、本発明者らの研究によって初
めて明らかになったものである。さらに、本発明者ら
は、粒界酸素を低減させた高珪素鋼板の加工性は結晶粒
の大きさに依存すること、すなわち、粒界酸素を低減さ
せた高珪素鋼板では結晶粒径を大きくすることが脆性の
防止に有効であることを見出した。すなわち、結晶粒界
の酸素濃度が小さく、且つ結晶粒径を所定の大きさに調
整した高珪素鋼板は脆性が小さく、通常設備による室温
での加工が可能な程度の加工性を示すことが明らかとな
った。
【０００５】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その構成は以下の通りである。 （１） Ｓｉ：４〜７ｗｔ％、Ｃ：０．００１〜０．０
１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｓｏｌ．Ａ
ｌ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、Ｏ：０．００１〜
０．０１ｗｔ％、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
り、結晶粒界のＯ濃度がオージェ分光分析法のピーク高
さでＦｅのＬＭＭピークの５倍以下であり、且つ平均結
晶粒径が５０μｍ以上、２０００μｍ以下である部品加
工性の優れた高珪素鋼板。 （２） Ｓｉ：４〜７ｗｔ％、Ｃ：０．００１〜０．０
１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｓｏｌ．Ａ
ｌ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、Ｏ：０．００１〜
０．０１ｗｔ％、Ｂ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、結晶粒界のＯ濃度
がオージェ分光分析法のピーク高さでＦｅのＬＭＭピー
クの５倍以下であり、且つ平均結晶粒径が５０μｍ以
上、２０００μｍ以下である部品加工性の優れた高珪素
鋼板。
もので、その構成は以下の通りである。 （１） Ｓｉ：４〜７ｗｔ％、Ｃ：０．００１〜０．０
１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｓｏｌ．Ａ
ｌ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、Ｏ：０．００１〜
０．０１ｗｔ％、残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
り、結晶粒界のＯ濃度がオージェ分光分析法のピーク高
さでＦｅのＬＭＭピークの５倍以下であり、且つ平均結
晶粒径が５０μｍ以上、２０００μｍ以下である部品加
工性の優れた高珪素鋼板。 （２） Ｓｉ：４〜７ｗｔ％、Ｃ：０．００１〜０．０
１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｓｏｌ．Ａ
ｌ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、Ｏ：０．００１〜
０．０１ｗｔ％、Ｂ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、残
部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、結晶粒界のＯ濃度
がオージェ分光分析法のピーク高さでＦｅのＬＭＭピー
クの５倍以下であり、且つ平均結晶粒径が５０μｍ以
上、２０００μｍ以下である部品加工性の優れた高珪素
鋼板。
【０００６】
【作用】高珪素鋼板の結晶粒界に存在するＯ濃度および
平均結晶粒径が加工性に及ぼす影響を調べた。その結果
を図１に示す。この試験では、表１に示す組成の高珪素
鋼板について最終熱処理条件を種々変化させることによ
り、粒界Ｏ濃度と平均結晶粒径が異なる鋼板を製造し
た。各鋼板の平均結晶粒径は熱処理温度を８００〜１２
００℃の範囲で変化させることにより１０〜２１００μ
ｍに調整し、また、粒界酸素量は熱処理雰囲気の真空度
を５ｔｏｒｒ〜１×（１／１０5）ｔｏｒｒの範囲で変
化させることにより調整した。
平均結晶粒径が加工性に及ぼす影響を調べた。その結果
を図１に示す。この試験では、表１に示す組成の高珪素
鋼板について最終熱処理条件を種々変化させることによ
り、粒界Ｏ濃度と平均結晶粒径が異なる鋼板を製造し
た。各鋼板の平均結晶粒径は熱処理温度を８００〜１２
００℃の範囲で変化させることにより１０〜２１００μ
ｍに調整し、また、粒界酸素量は熱処理雰囲気の真空度
を５ｔｏｒｒ〜１×（１／１０5）ｔｏｒｒの範囲で変
化させることにより調整した。
【０００７】結晶粒界のＯ濃度は、試料をオージェ分光
分析器中で破壊し、粒界破面を分析して求めたもので、
ＦｅのＬＭＭピーク（７００〜７０３ｅｖ）高さに対す
るＯピーク高さの比で表してある。図２はオージェ・ピ
ークの一例を示すもので、同図に示したピーク高さの比
でＯ濃度を規定した。オージェ分光分析器による測定で
は、所定の真空度に保たれた真空容器中において試料を
破壊し、大気に汚染されていない清浄な粒界破面を観察
しながらオージェ電子を分光するものであり、これによ
り清浄な粒界破面における元素の分析が可能である。加
工は鋼板をプレス機でモータのステイタに打抜き、剪断
面を倍率３０倍の顕微鏡で観察して割れの数を測定し
た。上記プレスは、室温においてクリアランス５％、１
２０ＳＰＭ（ストローク／分）で行った。
分析器中で破壊し、粒界破面を分析して求めたもので、
ＦｅのＬＭＭピーク（７００〜７０３ｅｖ）高さに対す
るＯピーク高さの比で表してある。図２はオージェ・ピ
ークの一例を示すもので、同図に示したピーク高さの比
でＯ濃度を規定した。オージェ分光分析器による測定で
は、所定の真空度に保たれた真空容器中において試料を
破壊し、大気に汚染されていない清浄な粒界破面を観察
しながらオージェ電子を分光するものであり、これによ
り清浄な粒界破面における元素の分析が可能である。加
工は鋼板をプレス機でモータのステイタに打抜き、剪断
面を倍率３０倍の顕微鏡で観察して割れの数を測定し
た。上記プレスは、室温においてクリアランス５％、１
２０ＳＰＭ（ストローク／分）で行った。
【０００８】図１よれば、Ｏ濃度がオージェ分光分析法
のピーク高さでＦｅのＬＭＭピークの５倍を超えた鋼板
は加工性が悪く、また、Ｏのピーク高さがＦｅのＬＭＭ
ピークの５倍以下であっても、平均結晶粒径が５０μｍ
未満の鋼板では加工性が悪い。上記試料はいずれもＣを
２０〜３０ｐｐｍ含有しており、したがって、図１に示
される結果は、従来報告されているＯ脆化とは全く異な
る現象であることは明らかである。また、図１に示され
る粒径と加工性との関係は、従来知られている両者の関
係とは全く逆の結果となっているが、これは、粒界の酸
素が脆化を引き起こすことから、粒界面積が小さい方
が、つまり粒径が大きい方が脆化を防ぐのに有効なため
であると推測される。
のピーク高さでＦｅのＬＭＭピークの５倍を超えた鋼板
は加工性が悪く、また、Ｏのピーク高さがＦｅのＬＭＭ
ピークの５倍以下であっても、平均結晶粒径が５０μｍ
未満の鋼板では加工性が悪い。上記試料はいずれもＣを
２０〜３０ｐｐｍ含有しており、したがって、図１に示
される結果は、従来報告されているＯ脆化とは全く異な
る現象であることは明らかである。また、図１に示され
る粒径と加工性との関係は、従来知られている両者の関
係とは全く逆の結果となっているが、これは、粒界の酸
素が脆化を引き起こすことから、粒界面積が小さい方
が、つまり粒径が大きい方が脆化を防ぐのに有効なため
であると推測される。
【０００９】以上の理由から、本発明では結晶粒界にお
ける酸素量を、オージェ分光分析ででＦｅのＬＭＭピー
ク高さに対するＯのピーク高さの比（Ｏピーク高さ／Ｆ
ｅピーク高さ）で５倍以下とし、且つ平均結晶粒径を５
０μｍ以上とする。また、平均結晶粒径が２０００μｍ
を超えると粒内割れが増大するので、結晶粒径の上限は
２０００μｍとする。
ける酸素量を、オージェ分光分析ででＦｅのＬＭＭピー
ク高さに対するＯのピーク高さの比（Ｏピーク高さ／Ｆ
ｅピーク高さ）で５倍以下とし、且つ平均結晶粒径を５
０μｍ以上とする。また、平均結晶粒径が２０００μｍ
を超えると粒内割れが増大するので、結晶粒径の上限は
２０００μｍとする。
【００１０】次に、本発明鋼板の基本成分の限定理由に
ついて説明する。Ｓｉが４ｗｔ％未満では高珪素鋼板と
しての高周波磁気特性が得られず、また、室温加工にお
いてもその加工性に何ら問題は生じない。一方、Ｓｉが
７ｗｔ％を超えると磁気特性が劣化する。このためＳｉ
は４〜７ｗｔ％とする。Ｍｎは加工性を改善するため
０．０１ｗｔ％以上必要であるが、０．５ｗｔ％を超え
ると固溶硬化により加工性が害される。このためＭｎは
０．０１〜０．５ｗｔ％とする。Ｃは加工性、磁気特性
を劣化させるため上限を０．０１ｗｔ％とすることが望
ましい。一方、Ｃを０．００１ｗｔ％未満まで低下させ
ると製造コストが急増するため、下限を０．００１ｗｔ
％とする。
ついて説明する。Ｓｉが４ｗｔ％未満では高珪素鋼板と
しての高周波磁気特性が得られず、また、室温加工にお
いてもその加工性に何ら問題は生じない。一方、Ｓｉが
７ｗｔ％を超えると磁気特性が劣化する。このためＳｉ
は４〜７ｗｔ％とする。Ｍｎは加工性を改善するため
０．０１ｗｔ％以上必要であるが、０．５ｗｔ％を超え
ると固溶硬化により加工性が害される。このためＭｎは
０．０１〜０．５ｗｔ％とする。Ｃは加工性、磁気特性
を劣化させるため上限を０．０１ｗｔ％とすることが望
ましい。一方、Ｃを０．００１ｗｔ％未満まで低下させ
ると製造コストが急増するため、下限を０．００１ｗｔ
％とする。
【００１１】Ｓｏｌ．Ａｌは加工性を損なうＯを低下さ
せるために０．００１ｗｔ％以上添加されることが望ま
しいが、０．０１ｗｔ％以上となると加工性を害するた
め、上限を０．０１ｗｔ％とする。Ｏは高珪素鋼板の加
工性を劣化させるため０．０１ｗｔ％以下であることが
望ましいが、０．００１ｗｔ％未満まで低下させるとコ
ストが上昇するため、０．００１ｗｔ％を下限とする。
Ｂは高珪素鋼板の加工性を向上させる元素であり、０．
００１ｗｔ％以上添加されることが望ましが、０．０１
ｗｔ％を超えて添加すると鋼板を脆化させるため、０．
０１ｗｔ％を上限とする。
せるために０．００１ｗｔ％以上添加されることが望ま
しいが、０．０１ｗｔ％以上となると加工性を害するた
め、上限を０．０１ｗｔ％とする。Ｏは高珪素鋼板の加
工性を劣化させるため０．０１ｗｔ％以下であることが
望ましいが、０．００１ｗｔ％未満まで低下させるとコ
ストが上昇するため、０．００１ｗｔ％を下限とする。
Ｂは高珪素鋼板の加工性を向上させる元素であり、０．
００１ｗｔ％以上添加されることが望ましが、０．０１
ｗｔ％を超えて添加すると鋼板を脆化させるため、０．
０１ｗｔ％を上限とする。
【００１２】
【実施例】表２の成分組成を有する板厚０．３ｍｍの高
珪素鋼板を製造した。各々のサンプルは最終熱処理条件
を変え、平均結晶粒径と結晶粒界のＯ濃度を変化させ
た。すなわち、最終熱処理を８００〜１２００℃で１５
分実施し、熱処理温度を変えることで結晶粒径を調整
し、また、熱処理雰囲気の真空度を５ｔｏｒｒ〜１×
（１／１０5）ｔｏｒｒの範囲で変化させることにより
粒界Ｏ濃度を調整した。得られた鋼板は、室温でモータ
のステイタ用にプレス打抜きした。プレスはクリアラン
ス７％、１２０ＳＰＭ（ストローク／分）で実施した。
加工後、倍率３０倍の顕微鏡で割れの有無を調べた。プ
レス打抜き結果を、平均結晶粒径および粒界Ｏ濃度とと
もに表３、表４に示す。これらによれば、本発明条件を
満足する高珪素鋼板だけが室温での加工が可能であり、
優れた加工性を有していることが判る。
珪素鋼板を製造した。各々のサンプルは最終熱処理条件
を変え、平均結晶粒径と結晶粒界のＯ濃度を変化させ
た。すなわち、最終熱処理を８００〜１２００℃で１５
分実施し、熱処理温度を変えることで結晶粒径を調整
し、また、熱処理雰囲気の真空度を５ｔｏｒｒ〜１×
（１／１０5）ｔｏｒｒの範囲で変化させることにより
粒界Ｏ濃度を調整した。得られた鋼板は、室温でモータ
のステイタ用にプレス打抜きした。プレスはクリアラン
ス７％、１２０ＳＰＭ（ストローク／分）で実施した。
加工後、倍率３０倍の顕微鏡で割れの有無を調べた。プ
レス打抜き結果を、平均結晶粒径および粒界Ｏ濃度とと
もに表３、表４に示す。これらによれば、本発明条件を
満足する高珪素鋼板だけが室温での加工が可能であり、
優れた加工性を有していることが判る。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】
【表３】
【００１６】
【表４】
【図１】高珪素鋼板の加工性に対する粒界Ｏ濃度および
平均結晶粒径の影響を示すグラフ
平均結晶粒径の影響を示すグラフ
【図２】オージェ分光分析法により得られるオージェ・
ピークの一例を示すグラフ
ピークの一例を示すグラフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 38/00 303 C21D 8/12 H01F 1/16
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉ：４〜７ｗｔ％、Ｃ：０．００１〜
０．０１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｓｏ
ｌ．Ａｌ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、Ｏ：０．００
１〜０．０１ｗｔ％、残部Ｆｅおよび不可避不純物から
なり、結晶粒界のＯ濃度がオージェ分光分析法のピーク
高さでＦｅのＬＭＭピークの５倍以下であり、且つ平均
結晶粒径が５０μｍ以上、２０００μｍ以下である部品
加工性の優れた高珪素鋼板。 - 【請求項２】 Ｓｉ：４〜７ｗｔ％、Ｃ：０．００１〜
０．０１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜０．５ｗｔ％、Ｓｏ
ｌ．Ａｌ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、Ｏ：０．００
１〜０．０１ｗｔ％、Ｂ：０．００１〜０．０１ｗｔ
％、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなり、結晶粒界の
Ｏ濃度がオージェ分光分析法のピーク高さでＦｅのＬＭ
Ｍピークの５倍以下であり、且つ平均結晶粒径が５０μ
ｍ以上、２０００μｍ以下である部品加工性の優れた高
珪素鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4352037A JP2795113B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 部品加工性の優れた高珪素鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4352037A JP2795113B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 部品加工性の優れた高珪素鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172941A JPH06172941A (ja) | 1994-06-21 |
| JP2795113B2 true JP2795113B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=18421352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4352037A Expired - Fee Related JP2795113B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | 部品加工性の優れた高珪素鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2795113B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230104017A1 (en) * | 2020-04-02 | 2023-04-06 | Nippon Steel Corporation | Non-oriented electrical steel sheet and method of manufacturing the same |
-
1992
- 1992-12-09 JP JP4352037A patent/JP2795113B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06172941A (ja) | 1994-06-21 |
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