JP5547590B2 - 交流磁気特性に優れた軟磁性鋼部品およびその製造方法 - Google Patents
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13×[C]+2×[Si]+[Mn]+[Cr]/5+[Al]≦2.8 ・・(1)
(1)表面にSn皮膜を有し、且つ部品形状に加工された鋼材に熱処理を施すと、表面に存在するSnが鋼材内部へ均一に拡散浸透し、Sn拡散層を形成すること、
(2)このSn拡散層は、表層部の電気抵抗を高め、交流磁気特性を改善できること、
(3)Sn拡散層を形成する位置を鋼部品の表層部とすることによって鋼材の磁気モーメントの低下を防止できるため交流磁気特性の改善効果が高くなることが判明した。
13×[C]+2×[Si]+[Mn]+[Cr]/5+[Al]≦2.8 ・・(1)
下記表1に示す化学成分組成の鋼(残部は鉄および不可避不純物)を真空溶製して150kgの溶製材を作製した。下記表1に、参考値として、上記式(1)の左辺の値(Z値)を算出して示す。[ ]は、各元素の含有量(質量%)を示している。
交流磁気特性は、試験片の交流最大磁束密度を測定して評価した。交流最大磁束密度の値が大きくなるということは、Sn拡散層が形成されることで表層部の電気抵抗が大きくなり、渦電流損が低減される結果、交流磁気特性が改善されていることを示している。詳細な測定方法は次の通りである。熱処理した試験片に、磁界印加用の1次コイルと磁束検出用の2次コイルを巻線し、自動磁化測定装置(岩通製BHアナライザ:SY−8232)を用いてB−H曲線を測定し、交流最大磁束密度を求めた。B−H曲線を測定するにあたって、鉄損に伴う発熱によって、試験片の温度が上昇するのを防止するため、試験片は絶縁処理したうえで、20℃の水中に浸漬しながら測定を行った。交流最大磁束密度は、磁界振幅を4000A/m、周波数を10kHzとしたときの値を求めた。結果を下記表2に示す。
<評価基準>
◎(合格):交流最大磁束密度の比が1.30以上
(即ち、Sn拡散層を設けなかった比較材の交流最大磁束密度に対して30%以上増加。)
○(合格):交流最大磁束密度の比が1.00以上、1.30未満
(即ち、Sn拡散層を設けなかった比較材の交流最大磁束密度よりも大きく、30%未満の範囲で増加。)
×(不合格):交流最大磁束密度の比が1.00未満
(即ち、Sn拡散層を設けなかった比較材の交流最大磁束密度よりも低くなっている。)
下記表3に示す化学成分組成の鋼(残部は鉄および不可避不純物)を真空溶製して150kgの溶製材を作製した。下記表3に、上記式(1)の左辺の値(Z値)を算出して示す。[ ]は、各元素の含有量(質量%)を示している。なお、下記表3に示した鋼種A、鋼種Dは、上記表1に示した鋼種α、鋼種βに対応している。
Z値=13×[C]+2×[Si]+[Mn]+[Cr]/5+[Al]
得られた溶製材を鍛伸加工して直径40mmの鋼材を製造し、次の手順で冷間鍛造性を評価した。
鋼材の冷間鍛造性は、試験片を50%圧縮加工したときの変形抵抗と、圧縮加工したときの変形能で評価した。具体的には、鋼材の変形抵抗(N/mm2)は、上記鋼材から直径16mm×高さ24mmの試験片を切り出し、試験片の高さが50%となるように圧縮加工して測定した。圧縮加工は、ひずみ速度10/秒で端面拘束圧縮して行った。測定した変形抵抗を下記表4に示す。本発明では、変形抵抗が580N/mm2未満を合格、580N/mm2以上を不合格として評価した。
Claims (6)
- 化学成分組成が、
C :0.002〜0.20%(質量%の意味。以下同じ。)、
Si:1.2%以下(0%を含まない)、
Mn:0.05〜2.6%、
P :0.050%以下(0%を含まない)、
S :0.05%以下(0%を含まない)、
Cr:4%以下(0%を含まない)、
Al:0.002〜2.2%、
N :0.01%以下(0%を含まない)、
O :0.03%以下(0%を含まない)、
残部:鉄および不可避不純物である鋼材の表層部に、Snを1質量%以上含有し、且つ最表面側から中心部に向かってSn量が減少するSn拡散層が形成されていることを特徴とする交流磁気特性に優れた軟磁性鋼部品。 - 前記表層部に形成されているSn拡散層のうち、Snを1〜15質量%含有する最適Sn拡散層の厚みが40μm以上である請求項1に記載の軟磁性鋼部品。
- 前記化学成分組成が、更に、下記式(1)を満足するものである請求項1または2に記載の軟磁性鋼部品。
13×[C]+2×[Si]+[Mn]+[Cr]/5+[Al]≦2.8 ・・(1)
[式(1)中、[ ]は、各元素の含有量(質量%)を示している。] - 前記鋼部品は、更に、他の元素として、
Cu:0.5%以下(0%を含まない)、および/または
Ni:0.5%以下(0%を含まない)を含有するものである請求項1〜3のいずれかに記載の軟磁性鋼部品。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の軟磁性鋼部品を製造する方法であって、
表面にSn皮膜を有し、部品形状に加工された鋼材を700℃以上で1時間以上加熱することを特徴とする交流磁気特性に優れた軟磁性鋼部品の製造方法。 - 前記鋼材を700℃以上に加熱するときの昇温速度を100〜400℃/時間とする請求項5に記載の製造方法。
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