JPH06192797A - 打ち抜き性および曲げ加工性の優れた高珪素鋼板 - Google Patents

打ち抜き性および曲げ加工性の優れた高珪素鋼板

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JPH06192797A
JPH06192797A JP4359418A JP35941892A JPH06192797A JP H06192797 A JPH06192797 A JP H06192797A JP 4359418 A JP4359418 A JP 4359418A JP 35941892 A JP35941892 A JP 35941892A JP H06192797 A JPH06192797 A JP H06192797A
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Yasushi Tanaka
靖 田中
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 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こと 【構成】 Si:4〜7wt%、C:0.001〜0.
01wt%、Mn:0.01〜0.5wt%、Sol.
Al:0.001〜0.01wt%、O:0.001〜
0.01wt%、必要に応じてB:0.001〜0.0
1wt%、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(200)面の
P値が1以上である高珪素鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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の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であってもその集
合組織によって加工性に差が生じるという事実に基づき
検討を進めた結果、優れた加工性を得るためには粒界酸
素濃度を十分に低減させ、しかも集合組織中の特定の結
晶方位面の存在比率を制御することが有効であること、
そして、このような粒界酸素濃度が低く且つ特定の結晶
方位面の存在比率が調整された高珪素鋼板は、通常の珪
素鋼板用加工設備において室温での加工が可能な程度の
加工性を示すことを見出した。
【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(20
0)面のP値が1以上である打ち抜き性および曲げ加工
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(200)面のP値が1以上
である打ち抜き性および曲げ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
集合組織が加工性に及ぼす影響を調べた。この試験で
は、表1に示す組成の高珪素鋼板を圧延法と浸珪処理法
により製造し、集合組織については圧延条件または浸珪
処理条件を種々変化させることにより調整した。また、
粒界酸素濃度については最終熱処理の雰囲気の真空度を
5torr〜1×(1/105)torrの範囲で変化
させ、或いは浸珪処理の雰囲気中の窒素ガス(キャリア
ガス)の純度を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3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。ま
た、鋼板の集合組織の{110}{200}{211}
{310}{222}{321}{332}面の存在比
率を表す指数としてP値が知られており、これら各結晶
方位面のP値と加工性との関係を調べた。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3
0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%、120SPM
(ストローク/分)で行った。
【0008】図1は結晶粒界に存在するO濃度および
(200)面のP値と加工性との関係を、また図2は結
晶粒界に存在するO濃度および(222)面のP値と加
工性との関係をそれぞれ示している。図1によれば、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、(200)面のP値が1未満の鋼板では加工性が急
激に悪化する。なお、上記試料はいずれもCを20〜3
0ppm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。一方、図2によれば(22
2)面のP値と加工性との相関は全く認められない。他
の結晶方位面についても同様の試験を行ったが、(22
2)面と同様に加工性との相関は全く認められなかっ
た。このように(200)面のP値だけが加工性に影響
を与える原因は必ずしも明かではないが、粒界に存在す
るOが加工性に大きな影響を与えることから、粒界の性
質が加工性を支配しているものと推定される。粒界の性
質はその構造と関係するが、粒界の構造は隣り合う結晶
粒の方位で決まるため、特定の集合組織の時、すなわち
(200)面が多い集合組織において加工性が良好にな
るものと推定される。
【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(200)面のP
値を1以上と規定する。なお、P値の定義から(20
0)面のP値の上限は7となる。
【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。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%以上添加する必要がある
が、0.01wt%を超えて添加す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%以下とする必要
があるが、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、この効
果を得るためには0.001wt%以上添加することが
必要であるが、0.01wt%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。各々のサンプルは圧延条件と最終
熱処理条件を変え、結晶粒界のO濃度とP値を変化させ
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濃度を変化させ、また、熱処理前の圧延率を0〜
90%の範囲で変化させることによりP値を変化させ
た。得られた鋼板は、室温でモータのステイタにプレス
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。また、CS400のカ
ットコアを室温で加工した。加工後、倍率30倍の顕微
鏡で割れの有無を調べた。プレス打抜き結果とカットコ
ア成型結果を、粒界O濃度および(200)面のP値と
ともに表3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】
【図面の簡単な説明】
【図1】高珪素鋼板の加工性に対する粒界O濃度および
(200)面のP値の影響を示すグラフ
【図2】高珪素鋼板の加工性に対する粒界O濃度および
(222)面のP値の影響を示すグラフ
【図3】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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平谷 多津彦 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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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(2
    00)面のP値が1以上である打ち抜き性および曲げ加
    工性の優れた高珪素鋼板。
  2. 【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(200)面のP値が
    1以上である打ち抜き性および曲げ加工性の優れた高珪
    素鋼板。
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WO2017047049A1 (ja) * 2015-09-17 2017-03-23 Jfeスチール株式会社 高けい素鋼板およびその製造方法
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