JP5445194B2 - 高強度電磁鋼板の製造方法および加工方法 - Google Patents
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Description
1)鋼板組織に加工組織を存在させ転位強化により高強度化を図る。
2)冷延後の焼鈍温度があまりにも低くならないように、鋼板の再結晶温度を上昇させ、通常の鋼板と同程度の温度で焼鈍を行っても加工組織が残存するような成分とする。
3)上記の再結晶温度をさらに上昇させるため再結晶が完了するまでの熱履歴により鋼中に微細な析出物を形成させる。
4)再結晶を遅延させるために利用する元素および析出物が磁気特性を阻害しないように制御する。
(3)鋼板内部の金属元素がNbの炭化物または窒化物を含有することを特徴とする(1)または(2)に記載の電磁鋼板の製造方法。
(4)鋼成分が質量%でさらに、Ti:1.0%以下、B:0.010%以下、Ni:5.0%以下、Cr:15.0%以下の1種または2種以上を含有することを特徴とする(1)〜(3)のいずれかの項に記載の電磁鋼板の製造方法。
(5)前記鋼板内部の加工組織における平均転位密度が1exp13/m2以上である(1)〜(4)のいずれかの項に記載の電磁鋼板の製造方法。
Cは磁気特性を劣化させるので0.060%以下とする。高強度化、特に降伏応力の上昇や温間強度、クリープ強度の向上、温間での疲労特性を向上させる観点から、またNb含有鋼の場合にはNbCにより再結晶を遅延させる効果も有することから、好ましくは0.0031〜0.0301%、さらに好ましくは0.0051〜0.0221%、さらに好ましくは0.0071〜0.0181%、さらに好ましくは0.0081〜0.0151%である。
ただし、本発明では、次に述べるNbを活用するため、Cuについては、0.1%以上の含有を除外する。Cuの含有量が低いと再結晶遅延効果が小さくなる。
一方、Nbの含有量が過度に高いと磁気特性への影響が大きくなり、特に鉄損の上昇が著しくなる。また、C、N含有量にもよるが、過剰なNbは熱履歴によっては鋼中に過剰なNb析出物を形成し、再結晶を遅延させるものの磁気特性劣化要因となりやすい。例えば、熱延中などに高温で比較的粗大なNb析出物を形成した場合には、再結晶遅延効果が小さくなるばかりか、磁気特性への悪影響が大きくなる場合もある。
特に好ましいNbの範囲は0.1〜1.5%である。さらに好ましくは0.12〜1.0%、さらに好ましくは0.15〜0.8%である。
この観点からは好ましくは0.0031〜0.0301%、さらに好ましくは0.0051〜0.0221%、さらに好ましくは0.0071〜0.0181%、さらに好ましくは0.0081〜0.0151%である。
Al脱酸鋼においては、Nを0.0040%以下とすべきで、窒化物による強度上昇や再結晶遅延効果を期待しない鋼では低いほど好ましく、0.0027%以下とすれば磁気時効やAl含有鋼でのAlNによる特性劣化の抑制効果は顕著で、さらに好ましくは0.0022%、さらに好ましくは0.0015%以下とする。
あえて添加する場合には、再結晶遅延効果、高強度化効果、コスト上昇と磁気特性劣化との兼ね合いから、Ti,B,Ni,Crの1種または2種以上を添加するが、その添加量は、Ti:1.0%以下、B:0.010%以下、Ni:5.0%以下、Cr:15.0%以下程度とする。
これらの微量元素についての不可避的な含有量は通常、各元素とも0.005%以下程度であるが、本明細書で記述していない様々な目的で0.01%程度以上に添加することも可能である。この場合もコストや磁気特性の兼ね合いから、Mo,W,Sn,Sb,Mg,Ca,Ce,Coの1種または2種以上を合計で0.5%以下とする。
この加工組織は、一般には、焼鈍中でのいわゆる回復等により転位密度は低くなっているが、再結晶組織ほどには低くなっておらず、歪の分布としては「加工組織」と「再結晶組織」で不均一な状況となっている。また、「加工組織」は、再結晶組織をさらに加工することでも得ることができる。この場合は、全体的に見れば組織に均一な歪が残存した状態となる。本発明ではこの加工組織を活用することで目的とする高強度化を図るものである。
本発明は通常の固溶強化を主体として、生産性を劣化させずに製造が不可能な高強度の材料に限定する。本発明のメリットをより大きく享受するには、好ましくは650MPa以上の鋼板に適用されるべきで、さらに好ましくは700MPa以上、さらに好ましくは800MPa以上の鋼板を対象とし、現在は全く製造されたことがない900MPa以上の鋼板も製造可能であり、さらに従来では想像もされていない1000MPa以上の鋼板でも高生産性で製造することが可能になる。
本発明では極低温焼鈍に起因するこれらの課題を解決することが目的の一つであるため、焼鈍温度の下限を設定する。この観点から実施例で確認されている800℃以上とする。
Nb析出物を利用する場合は、遅くともこの再結晶が完了するまでに鋼中に存在している必要がある。冷延前の熱履歴を制御して形成することも可能であるし、冷延後の焼鈍時に再結晶が完了する前の加熱工程で形成することも可能である。
用途も特に限定されるものではなく、家電または自動車等で用いられるモーターのローター用途の他、強度と磁気特性が求められる全ての用途に適用される。
X=(X0+2×X45+X90)/4
ここで、X0、X45、X90はコイルの圧延方向、45°方向およびその直角方向の特性である。
Claims (6)
- 質量%で、C:0.060%以下、Si:0.2〜3.5%、Mn:0.05〜3.0%、P:0.30%以下、S:0.040%以下、Al:2.50%以下、Nb:0.05〜8.0%、N:0.020%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、鋼板内部に再結晶組織に蚕食されていない領域あるいは再結晶組織をさらに加工することで得られる組織である加工組織が断面観察における面積率で1%以上残存し、引張強度が600MPa以上である電磁鋼板を製造するに際し、最終の冷間加工工程において、引張強度が50MPa以上上昇する加工を付与した後、最終の冷間加工後の熱処理として、800〜950℃の温度域で30秒以上保持する熱処理を行い、熱処理前後の引張強度の低下代が600MPa以上となるような熱処理を施さないことを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
- 最終の冷間加工工程において5%以上の歪を付与することを特徴とする請求項1記載の電磁鋼板の製造方法。
- 鋼板内部の金属元素がNbの炭化物または窒化物を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の電磁鋼板の製造方法。
- 鋼成分が質量%でさらに、Ti:1.0%以下、B:0.010%以下、Ni:5.0%以下、Cr:15.0%以下の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の電磁鋼板の製造方法。
- 前記鋼板内部の加工組織における平均転位密度が1exp13/m 2 以上である請求項1〜4のいずれかの項に記載の電磁鋼板の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかの項に記載の製造方法によって製造された電磁鋼板を部品として加工した後、鋼板中の加工組織が消失するような熱処理を施さないことを特徴とする電磁鋼板の加工方法。
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