JP2856011B2 - 室温加工性の優れた高珪素鋼板 - Google Patents
室温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。このため室温加工は殆ど行われてい
ないのが実情である。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において室
温での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。このため室温加工は殆ど行われてい
ないのが実情である。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において室
温での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
の室温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、高珪素鋼板の伸びを改善することにより
優れた室温加工性が得られること、さらに、この伸びの
改善による室温加工性の向上には、結晶粒界に存在する
酸素濃度を低減させることが最も有効であることを見出
した。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。
の室温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、高珪素鋼板の伸びを改善することにより
優れた室温加工性が得られること、さらに、この伸びの
改善による室温加工性の向上には、結晶粒界に存在する
酸素濃度を低減させることが最も有効であることを見出
した。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。
【０００５】（１） Ｓｉ：５．０〜７．０ｗｔ％、
Ｃ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜
０．５ｗｔ％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１〜０．０１ｗ
ｔ％、Ｏ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、残部Ｆｅおよ
び不可避不純物からなり、ＪＩＳ５号試験片による全伸
びが５％以上である室温加工性の優れた高珪素鋼板。 （２） 上記（１）の鋼板において、結晶粒界のＯ濃度
（結晶粒界に偏析する元素中のＯ濃度）が３０ａｔ％以
下である室温加工性の優れた高珪素鋼板。
Ｃ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜
０．５ｗｔ％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１〜０．０１ｗ
ｔ％、Ｏ：０．００１〜０．０１ｗｔ％、残部Ｆｅおよ
び不可避不純物からなり、ＪＩＳ５号試験片による全伸
びが５％以上である室温加工性の優れた高珪素鋼板。 （２） 上記（１）の鋼板において、結晶粒界のＯ濃度
（結晶粒界に偏析する元素中のＯ濃度）が３０ａｔ％以
下である室温加工性の優れた高珪素鋼板。
【０００６】
【作用】表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．４に示す成分組成を有
する高珪素鋼について、表２に示すような範囲で全伸び
を変化させた高珪素鋼板を製造した。各鋼板の伸びは、
最終熱処理の真空度を５ｔｏｒｒ〜１×（１／１０5）
ｔｏｒｒの範囲で変化させ、結晶粒界の酸素量を変える
ことにより調整した。これら高珪素鋼板を図１に示すよ
うなモータのステイタに室温でプレス打抜加工し、各高
珪素鋼板の全伸び（ＪＩＳ５号試験片による全伸び）と
打抜き性との関係を調べた。各鋼板の打抜き性は剪断面
を倍率３０倍の顕微鏡で検査し、割れの有無で評価し
た。その結果を図２に示す。これによれば、高珪素鋼板
であっても全伸びが５％以上のものは室温加工が可能で
あることが判る。また、同じ高珪素鋼板について剪断加
工でのクリアランス感受性を調べた。その結果を図３に
示すが、全伸びが５％以上となるとクリアランス感受性
が低下することが判る。以上の結果から、高珪素鋼板の
室温加工を可能とするためには、全伸びを５％以上とす
る必要があることが判った。このため本発明では、ＪＩ
Ｓ５号試験片による全伸びが５％以上であることをその
条件とする。
する高珪素鋼について、表２に示すような範囲で全伸び
を変化させた高珪素鋼板を製造した。各鋼板の伸びは、
最終熱処理の真空度を５ｔｏｒｒ〜１×（１／１０5）
ｔｏｒｒの範囲で変化させ、結晶粒界の酸素量を変える
ことにより調整した。これら高珪素鋼板を図１に示すよ
うなモータのステイタに室温でプレス打抜加工し、各高
珪素鋼板の全伸び（ＪＩＳ５号試験片による全伸び）と
打抜き性との関係を調べた。各鋼板の打抜き性は剪断面
を倍率３０倍の顕微鏡で検査し、割れの有無で評価し
た。その結果を図２に示す。これによれば、高珪素鋼板
であっても全伸びが５％以上のものは室温加工が可能で
あることが判る。また、同じ高珪素鋼板について剪断加
工でのクリアランス感受性を調べた。その結果を図３に
示すが、全伸びが５％以上となるとクリアランス感受性
が低下することが判る。以上の結果から、高珪素鋼板の
室温加工を可能とするためには、全伸びを５％以上とす
る必要があることが判った。このため本発明では、ＪＩ
Ｓ５号試験片による全伸びが５％以上であることをその
条件とする。
【０００７】さらに、Ｃ：０．００３ｗｔ％、Ｓｉ：
６．５９ｗｔ％、Ｍｎ：０．２９ｗｔ％、Ｓｏｌ．Ａ
ｌ：０．００５ｗｔ％、Ｏ：０．００４ｗｔ％の成分組
成を有する高珪素鋼板（板厚：０．３０ｍｍ）について
結晶粒界の酸素濃度（結晶粒界に偏析した元素中のＯ濃
度）と全伸びとの関係を調べた。ここで、結晶粒界の酸
素濃度とは、粒界に偏析している元素中の酸素含有量で
ある。通常、この酸素濃度の測定にはオージェ電子分光
装置が用いられる。この装置による測定では、真空度１
×（１／１０9）ｔｏｒｒ以下に保った真空容器中にお
いて試料を破壊させ、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。結晶粒界の酸素濃度と全伸びとの関係を図４
に示す。これによれば、結晶粒界の酸素濃度を３０ａｔ
％（atomic ％）以下とすれば、５％以上の全伸びが得
られることが判る。さらに、破面の走査電子顕微鏡観察
を行ったところ、全伸びの大きいものほど粒界破壊より
も劈開破壊が多く、一方、全伸びの小さいものほど粒界
割れの傾向が強くなることが判った。従来、このような
高珪素鋼板は塑性変形を起こさないものと考えられてき
たが、結晶粒界における酸素濃度が３０ａｔ％以下であ
れば塑性変形を起こし、５％以上の全伸びが得られるこ
とが明らかとなった。したがって、全伸びを５％以上と
するためには、結晶粒界における酸素濃度を３０ａｔ％
以下とする必要がある。
６．５９ｗｔ％、Ｍｎ：０．２９ｗｔ％、Ｓｏｌ．Ａ
ｌ：０．００５ｗｔ％、Ｏ：０．００４ｗｔ％の成分組
成を有する高珪素鋼板（板厚：０．３０ｍｍ）について
結晶粒界の酸素濃度（結晶粒界に偏析した元素中のＯ濃
度）と全伸びとの関係を調べた。ここで、結晶粒界の酸
素濃度とは、粒界に偏析している元素中の酸素含有量で
ある。通常、この酸素濃度の測定にはオージェ電子分光
装置が用いられる。この装置による測定では、真空度１
×（１／１０9）ｔｏｒｒ以下に保った真空容器中にお
いて試料を破壊させ、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。結晶粒界の酸素濃度と全伸びとの関係を図４
に示す。これによれば、結晶粒界の酸素濃度を３０ａｔ
％（atomic ％）以下とすれば、５％以上の全伸びが得
られることが判る。さらに、破面の走査電子顕微鏡観察
を行ったところ、全伸びの大きいものほど粒界破壊より
も劈開破壊が多く、一方、全伸びの小さいものほど粒界
割れの傾向が強くなることが判った。従来、このような
高珪素鋼板は塑性変形を起こさないものと考えられてき
たが、結晶粒界における酸素濃度が３０ａｔ％以下であ
れば塑性変形を起こし、５％以上の全伸びが得られるこ
とが明らかとなった。したがって、全伸びを５％以上と
するためには、結晶粒界における酸素濃度を３０ａｔ％
以下とする必要がある。
【０００８】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５．０ｗｔ％未満では高珪素鋼
板としての磁気特性が得られず、また、室温においても
その加工性に何ら問題は生じない。一方、Ｓｉが７．０
ｗｔ％を超えると磁気特性が劣化する。このためＳｉは
５．０〜７．０ｗｔ％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。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、下限は０．００１ｗｔ％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。
ついて説明する。Ｓｉが５．０ｗｔ％未満では高珪素鋼
板としての磁気特性が得られず、また、室温においても
その加工性に何ら問題は生じない。一方、Ｓｉが７．０
ｗｔ％を超えると磁気特性が劣化する。このためＳｉは
５．０〜７．０ｗｔ％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。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、下限は０．００１ｗｔ％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。
【０００９】Ｓｏｌ．Ａｌは加工性を損なうＯを低下さ
せるために０．００１ｗｔ％以上添加する必要がある
が、０．０１ｗｔ％を超えると加工性を害する。このた
め、Ｓｏｌ．Ａｌは０．００１〜０．０１ｗｔ％とす
る。Ｏは高珪素鋼板の加工性を劣化させるため０．０１
ｗｔ％以下とすることが必要であるが、０．００１ｗｔ
％未満まで低下させるとコストが上昇する。このため、
Ｏは０．００１〜０．０１ｗｔ％とする。なお、ここで
規定するＯは、粒内および粒界を含む全体のＯ量であ
る。
せるために０．００１ｗｔ％以上添加する必要がある
が、０．０１ｗｔ％を超えると加工性を害する。このた
め、Ｓｏｌ．Ａｌは０．００１〜０．０１ｗｔ％とす
る。Ｏは高珪素鋼板の加工性を劣化させるため０．０１
ｗｔ％以下とすることが必要であるが、０．００１ｗｔ
％未満まで低下させるとコストが上昇する。このため、
Ｏは０．００１〜０．０１ｗｔ％とする。なお、ここで
規定するＯは、粒内および粒界を含む全体のＯ量であ
る。
【００１０】なお、本発明の効果は珪素鋼板の結晶方位
分布に関係なく得られるものであり、したがって、本発
明の対象は方向性珪素鋼板であるか無方向性珪素鋼板で
あるかを問わない。また、通常電磁鋼板の表面には絶縁
を目的とした皮膜が形成されるが、本発明の効果は皮膜
の有無にも影響されない。また、本発明では薄板を得る
方法に特別な制約はなく、先に述べた特殊な圧延法や浸
珪法等、適宜な方法で製造された高珪素鋼板に適用でき
る。
分布に関係なく得られるものであり、したがって、本発
明の対象は方向性珪素鋼板であるか無方向性珪素鋼板で
あるかを問わない。また、通常電磁鋼板の表面には絶縁
を目的とした皮膜が形成されるが、本発明の効果は皮膜
の有無にも影響されない。また、本発明では薄板を得る
方法に特別な制約はなく、先に述べた特殊な圧延法や浸
珪法等、適宜な方法で製造された高珪素鋼板に適用でき
る。
【００１１】
【実施例】表３に示す成分組成の高珪素鋼板（板厚０．
３ｍｍ）について、製造ままの試料と、真空熱処理を施
し伸びを向上させた試料を用意した。この真空熱処理で
は、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の酸素濃度を変化さ
せ、伸びを調整した。これらの試料を室温で図１に示す
ようなステイタ用にプレス打抜きおよびカットコアに加
工した。なお、プレスは１２０ＳＰＭ（ストローク／
分）で実施した。カットコアはＣＳ４００を成型し、コ
ーナ曲げ半径は２Ｒとした。加工後、倍率３０倍の顕微
鏡で剪断面の割れの有無を調べた。また、各試料の残材
をオージェ電子分光装置に持込み、８×（１／１０）10
ｔｏｒｒの真空中で破壊させ、その破面を観察して結晶
粒界での組成分析を行った。各試料の粒界酸素濃度、全
伸び、プレス打抜き性およびカットコア成形性を表４に
示す。これによれば、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、優れた室温加工性を
有していることが判る。
３ｍｍ）について、製造ままの試料と、真空熱処理を施
し伸びを向上させた試料を用意した。この真空熱処理で
は、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の酸素濃度を変化さ
せ、伸びを調整した。これらの試料を室温で図１に示す
ようなステイタ用にプレス打抜きおよびカットコアに加
工した。なお、プレスは１２０ＳＰＭ（ストローク／
分）で実施した。カットコアはＣＳ４００を成型し、コ
ーナ曲げ半径は２Ｒとした。加工後、倍率３０倍の顕微
鏡で剪断面の割れの有無を調べた。また、各試料の残材
をオージェ電子分光装置に持込み、８×（１／１０）10
ｔｏｒｒの真空中で破壊させ、その破面を観察して結晶
粒界での組成分析を行った。各試料の粒界酸素濃度、全
伸び、プレス打抜き性およびカットコア成形性を表４に
示す。これによれば、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、優れた室温加工性を
有していることが判る。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】
【表３】
【００１５】
【表４】
【図１】高珪素鋼板のプレス打抜加工による打ち抜き形
状、寸法を示す説明図
状、寸法を示す説明図
【図２】高珪素鋼板の全伸び（ＪＩＳ５号試験片による
全伸び）と打抜き性との関係を示すグラフ
全伸び）と打抜き性との関係を示すグラフ
【図３】高珪素鋼板の全伸び（ＪＩＳ５号試験片による
全伸び）と剪断加工でのクリアランス感受性との関係を
示すグラフ
全伸び）と剪断加工でのクリアランス感受性との関係を
示すグラフ
【図４】高珪素鋼板の結晶粒界の酸素濃度と全伸びとの
関係を示すグラフ
関係を示すグラフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 和久 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 石川 勝 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−172941（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−172940（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−267246（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−287043（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−12444（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 38/00 303 C22C 38/06 H01F 1/16
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉ：５．０〜７．０ｗｔ％、Ｃ：０．
００１〜０．０１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０１〜０．５ｗｔ
％、Ｓｏｌ．Ａｌ：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、ＪＩＳ５号試験片による全伸びが５％以
上である室温加工性の優れた高珪素鋼板。 - 【請求項２】 結晶粒界のＯ濃度（結晶粒界に偏析する
元素中のＯ濃度）が３０ａｔ％以下である請求項１に記
載の室温加工性の優れた高珪素鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4357200A JP2856011B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 室温加工性の優れた高珪素鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4357200A JP2856011B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 室温加工性の優れた高珪素鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06184708A JPH06184708A (ja) | 1994-07-05 |
| JP2856011B2 true JP2856011B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=18452904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4357200A Expired - Fee Related JP2856011B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 室温加工性の優れた高珪素鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2856011B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6233374B2 (ja) * | 2014-11-19 | 2017-11-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高けい素鋼板 |
| JP6327181B2 (ja) * | 2015-03-13 | 2018-05-23 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 高けい素鋼板 |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP4357200A patent/JP2856011B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06184708A (ja) | 1994-07-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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