TWI721732B - 無方向性電磁鋼板 - Google Patents

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Abstract

一種鐵損低且拉伸強度及疲勞強度優異的無方向性電磁鋼板，其具有含有C：0.005質量%以下、Si：3質量%～5質量%、Mn：5質量%以下、P：0.1質量%以下、S：0.01質量%以下、Al：3質量%以下、N：0.005質量%以下及Zn：0.0005質量%～0.003質量%，剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成，平均結晶粒徑為40 μm以下，直徑5 μm以上的夾雜物為5個/mm2 以下，拉伸強度為600 MPa以上且疲勞強度為450 MPa以上。

Description

無方向性電磁鋼板
本發明是有關於一種無方向性電磁鋼板，具體而言是有關於一種適合用於電動機的轉子芯（rotor core）的無方向性電磁鋼板。
對於電動汽車或空調的電動機要求效率高，因此一般使用嵌入式磁鐵式電動機（內置式永久磁鐵電動機（interior permanent magnet motor，IPM電動機））。IPM電動機的轉子芯中，於槽部嵌入有永久磁鐵，於高速旋轉時，藉由離心力而對橋接（bridge）部施加大的應力。就確保轉子強度的觀點而言，只要加寬橋接部的寬度即可，但該情況下，永久磁鐵的洩漏磁通變多從而電動機效率降低，因此在轉子強度成立的範圍內將橋接寬度設計得盡可能窄。因此，對於用於電動機芯的電磁鋼板而言，需要能夠承受高速旋轉時的離心力的拉伸強度以及與反覆的負荷相對應的疲勞強度。另外，於集中捲繞的電動機中，在轉子芯表面產生由高次諧波引起的鐵損，因此對於用於轉子芯的電磁鋼板而言，亦需要高頻鐵損低。
作為滿足此種要求的轉子芯用材料，例如於專利文獻1中揭示有包含Si：0.2質量%～3.5質量%、Al：2.50質量%以下、Nb：0.05質量%～8.0質量%的成分組成的高強度電磁鋼板。另外，於專利文獻2中揭示有一種具有Si：2.0質量%～3.5質量%、Al：0.02質量%～3.0質量%、N：0.005質量%～0.020質量%的成分組成，自製品板表面至深度10 μm的平均結晶粒徑為10 μm以下的高強度電磁鋼板。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2010-159494號公報 專利文獻2：日本專利特開2005-113252號公報
[發明所欲解決之課題] 然而，所述專利文獻1所揭示的技術利用了鈮（Nb）的析出強化，因此強度高，但存在鐵損增加的問題。另外，所述專利文獻2所揭示的技術亦由於氮含量高而存在鐵損增加的問題。進而，作為實現電磁鋼板的拉伸強度及疲勞強度的提高的方法，有效的是在減少碳（C）、硫（S）、氮（N）等雜質元素的同時實現細粒化，但存在強度的偏差大的問題。
本發明是鑒於現有技術中存在的所述問題點而完成，其目的在於提供一種鐵損低且拉伸強度及疲勞強度優異的無方向性電磁鋼板。
[解決課題之手段] 發明者等人為解決所述課題反覆進行努力研究。結果發現，藉由減少鋼中夾雜物並且減少作為雜質而含有的鋅（Zn），可在為低鐵損的同時提高拉伸強度及疲勞強度，且降低強度的偏差，從而開發出本發明。
即，本發明為一種無方向性電磁鋼板，其具有含有碳（C）：0.005質量%以下、矽（Si）：3質量%～5質量%、錳（Mn）：5質量%以下、磷（P）：0.1質量%以下、硫（S）：0.01質量%以下、鋁（Al）：3質量%以下、氮（N）：0.005質量%以下及鋅（Zn）：0.0005質量%～0.003質量%，剩餘部分包含鐵（Fe）及不可避免的雜質的成分組成，平均結晶粒徑為40 μm以下，直徑5 μm以上的夾雜物為5個/mm2 以下，拉伸強度為600 MPa以上且疲勞強度為450 MPa以上。
本發明的無方向性電磁鋼板的特徵在於，除了所述成分組成以外，更含有0.1質量%～5質量%的鉻（Cr）。
另外，本發明的無方向性電磁鋼板的特徵在於，除了所述成分組成以外，更含有0.001質量%～0.005質量%的鈣（Ca）。
另外，本發明的無方向性電磁鋼板的特徵在於，除了所述成分組成以外，更含有選自錫（Sn）：0.001質量%～0.1質量%及銻（Sb）：0.001質量%～0.1質量%中的一種或兩種。
另外，本發明的無方向性電磁鋼板的特徵在於，除了所述成分組成以外，更含有選自鎳（Ni）：0.1質量%～2質量%、鉬（Mo）：0.001質量%～0.05質量%、銅（Cu）：0.01質量%～0.2質量%、鎂（Mg）：0.001質量%～0.005質量%、稀土金屬（Rare Earth Metal，REM）：0.001質量%～0.005質量%及（鈦+釩（Ti+V））：0.005質量%～0.05質量%中的至少一種成分。
[發明的效果] 根據本發明，可提供一種鐵損低、拉伸強度及疲勞強度優異的無方向性電磁鋼板。而且，藉由使用所述無方向性電磁鋼板，可穩定地提供高頻鐵損特性優異的高速旋轉電動機的轉子芯材。
對成為開發本發明的契機的實驗進行說明。 ＜實驗1＞ 首先，為了調查結晶粒徑對疲勞強度造成的影響，將含有C：0.0018質量%、Si：3.4質量%、Mn：0.6質量%、P：0.01質量%、S：0.002質量%、Al：0.9質量%、N：0.0013質量%、Zn：0.0012質量%及O：0.0020質量%的鋼於實驗室中熔解，鑄造成鋼塊後，熱軋成板厚2 mm的熱軋板。繼而，於100 vol%N2 環境下對該熱軋板實施1000℃×30秒的熱軋板退火後，進行酸洗，冷軋成板厚0.25 mm的冷軋板，於20 vol%H2 -80 vol%N2 環境下，將均熱時間設為10秒，使均熱溫度在650℃～1000℃的範圍內發生各種變化來實施最終退火。
繼而，以軋製方向為長度方向，自所述最終退火板選取具有寬度為5 mm、長度為150 mm的平行部的疲勞試驗片，供於疲勞試驗。此時，對平行部實施▽▽▽：3.2S精加工（依據日本工業標準（Japanese Industrial Standards，JIS）B0601（1970））；以下同樣），沿長度方向，利用800號的剛砂紙（emery paper）實施研磨。疲勞試驗於拉伸-拉伸、應力比0.1、頻率20 Hz下進行，將即便反覆107 次亦不發生斷裂的應力振幅作為疲勞極限。另外，試驗片的平均結晶粒徑是對軋製方向剖面進行研磨，利用硝酸乙醇腐蝕液（Nital）進行蝕刻後，依據JIS G0551進行測定。
圖1中示出平均結晶粒徑與疲勞極限的關係。由該圖可知，藉由使平均結晶粒徑微細化，疲勞極限提高，具體而言，藉由將平均結晶粒徑設為40 μm以下，疲勞極限達到450 MPa以上。另外，藉由將平均結晶粒徑設為40 μm以下，亦可確保拉伸強度600 MPa以上的強度。根據該結果，本發明中將製品板的平均結晶粒徑規定在40 μm以下。較佳為30 μm以下。此處，所述疲勞極限450 MPa是用以實現對混合動力電動汽車（hybrid electric vehicle，HEV）/電動汽車（electric vehicle，EV）電動機的轉子用材料所要求的轉子的橋接部不會因反覆使用而破壞的下限值。再者，較佳的疲勞極限為470 MPa以上，拉伸強度為650 MPa以上。
＜實驗2＞ 其次，為了調查製造性，將含有C：0.0020質量%、Si：3.5質量%、Mn：0.4質量%、P：0.01質量%、S：0.001質量%、Al：0.7質量%、N：0.0016質量%及Zn：0.0011質量%的鋼於實驗室中熔解10爐料（charge）量，鑄造成鋼塊後，熱軋成板厚2 mm的熱軋板。繼而，於100 vol%N2 環境下對該熱軋板實施1000℃×30秒的熱軋板退火後，進行酸洗，冷軋成板厚0.25 mm的冷軋板，於20 vol%H2 -80 vol%N2 環境下，實施800℃×10秒的最終退火。
對於由所述10爐料獲得的各個最終退火板，評價疲勞特性，結果確認到由一部分爐料獲得的最終退火板中疲勞極限明顯低。為了調查其原因，將鋼板表面研磨50 μm，利用掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）觀察研磨後的表面，結果於疲勞極限低的材料中觀察到粗大的夾雜物。根據該結果，認為粗大的夾雜物作為疲勞試驗時的龜裂的起點起作用，使疲勞極限降低。
因此，為了調查夾雜物對疲勞極限造成的影響，對研磨後的表面中，在0.1 mm2 的觀察視野內觀察到的夾雜物的大小（當量圓直徑）及產生個數進行調查。再者，所述當量圓直徑是指與觀察到的夾雜物的面積為相同面積的圓的直徑。
圖2表示當量圓直徑為5 μm以上的夾雜物的個數與疲勞極限的關係。由該圖可知，若當量圓直徑為5 μm以上的夾雜物超過5個/mm2 ，則疲勞極限急劇下降。於低強度的電磁鋼板中，夾雜物對疲勞極限的影響小，但於高強度的電磁鋼板中，龜裂敏感性提高，因此認為粗大夾雜物對疲勞極限的影響變明顯。根據所述結果，於本發明中，將當量圓直徑為5 μm以上的夾雜物的個數限制為5個/mm2 以下。較佳為3個/mm2 以下。
順帶而言，對所述實驗2中使用的鋼板測定了氧（O）含量，結果均處於0.0010質量%～0.0100質量%（10質量ppm～100質量ppm）的範圍內。雖然認為藉由氧量的減少，夾雜物量會減少，但當量圓直徑為5 μm以上的夾雜物個數與氧含量未必相關。由此可知，為了減少當量圓直徑為5 μm以上的夾雜物個數，減少疲勞強度的偏差，僅限制鋼中的氧含量並不充分，重要的是進行後述的控制，即，於精煉階段減少當量圓直徑超過5 μm的夾雜物量。
＜實驗3＞ 繼而，進行調查Zn對拉伸強度TS的偏差造成的影響的實驗。 Zn由於蒸汽壓高，故通常為不會混入鋼中的元素，但當於精煉步驟中以溫度調整等為目的而於脫氧後的熔融鋼中添加廢料（scrap）時有時會混入。一般的低強度的電磁鋼板中，由於使晶粒充分生長，故即便混入Zn亦不會對強度特性產生大的影響，但於如本發明作為對象的高強度電磁鋼板般結晶粒微細的材料中，會成為強度偏差的原因。
所述實驗中將含有C：0.0025質量%、Si：3.6質量%、Mn：0.8質量%、P：0.01質量%、S：0.001質量%、Al：0.6質量%、N：0.0015質量%及O：0.0015質量%，使Zn的含量在0.0003質量%～0.0060質量%的範圍內發生各種變化的鋼於實驗室中熔解，鑄造成鋼塊後，熱軋成板厚2 mm的熱軋板。繼而，於100 vol%N2 環境下對該熱軋板實施1000℃×30秒的熱軋板退火後，進行酸洗，冷軋成板厚0.25 mm的冷軋板，於20 vol%H2 -80 vol%N2 環境下，實施800℃×10秒的最終退火，製成製品板。
繼而，自所述製品板分別選取20根以軋製方向為拉伸方向的JIS5號試驗片，依據JIS Z 2241進行拉伸試驗，測定拉伸強度TS，求出20根的拉伸強度TS的標準偏差σ。將其結果示於圖3中，但可知若Zn含量超過0.003質量%，則拉伸強度TS的偏差變大，標準偏差σ達到15 MPa以上。
認為其原因在於，若於鋼中混入Zn，則最終退火中的再結晶行為變得不穩定，結晶粒徑發生變動。因此，本發明中，將作為不可避免的雜質混入的Zn的含量限制為0.003質量%以下。 本發明是基於所述新穎的見解而開發者。
其次，對本發明的無方向性電磁鋼板的成分組成的限定理由進行說明。 C：0.005質量%以下 C是形成碳化物而析出，增大鐵損的有害元素，因此限制為0.005質量%以下。較佳為0.003質量%以下。
Si：3質量%～5質量% Si是對於提高鋼板的固有電阻並降低鐵損而言有效的元素，故含有3質量%以上。另一方面，若超過5質量%，則伴隨飽和磁通密度的降低，磁通密度亦降低，因此上限設為5質量%。較佳為3.5質量%～4.5質量%的範圍。
Mn：5質量%以下 Mn是對於提高鋼板的固有電阻而言有效的元素，但若超過5質量%則磁通密度會降低，因此將上限設為5質量%。較佳為2質量%以下。Mn的下限並無特別規定，但就改善熱加工性及鐵損的觀點而言，較佳為含有0.1質量%以上。
P：0.1質量%以下 P是對於提高鋼的強度來改善衝壓性而言有效的元素，但若添加超過0.1質量%，則鋼脆化，冷軋變得困難，因此限制為0.1質量%以下。較佳為0.002質量%～0.01質量%的範圍。
S：0.01質量%以下 S是與Mn形成MnS而析出，增大鐵損的有害元素，特別是若超過0.01質量%，則所述弊病變得顯著。因此，S限制為0.01質量%以下。較佳為0.005質量%以下。
Al：3質量%以下 Al與Si同樣是對於提高固有電阻、降低鐵損而言有效的元素，但若超過3質量%，則由於伴隨飽和磁通密度的降低，磁通密度亦降低，因此限制為3質量%以下。較佳為2質量%以下。再者，Al的下限並無特別規定，但就改善鐵損的觀點而言，較佳為0.3質量%以上，更佳為0.5質量%以上。
N：0.005質量%以下 N是形成氮化物而析出，增大鐵損的有害元素，特別是若超過0.005質量%，則所述弊病變得顯著。因此，將N限制為0.005質量%以下。較佳為0.002質量%以下。
Zn：0.0005質量%～0.003質量% 如上所述，Zn是藉由再結晶行為的變動而使拉伸強度的偏差增大的有害元素，就降低拉伸強度的偏差的觀點而言，於本發明中限制為0.003質量%以下。較佳為0.002質量%以下。再者，就所述觀點而言，Zn含量越少越佳，但Zn的微量添加亦具有抑制氮化而改善鐵損的效果。另外，過度的減少則需要嚴格選擇所使用的原料及廢料，導致成本上升，因此Zn的下限設為0.0005質量%左右。
本發明的無方向性電磁鋼板較佳為除了所述成分以外，更含有下述成分。 Cr：0.1質量%～5質量% Cr與Si同樣是對於提高固有電阻、降低鐵損而言有效的元素，故較佳為含有0.1質量%以上。但是，超過5質量%的添加則伴隨飽和磁通密度的降低，磁通密度亦降低，因此較佳為以5質量%以下添加。
Ca：0.001質量%～0.005質量% Ca是形成CaS而固定S，有助於降低鐵損的元素，因此較佳為含有0.001質量%以上。但是，若超過0.005質量%，則所述效果飽和，只會導致製造成本的上升，因此上限設為0.005質量%。
Sn：0.001質量%～0.1質量%、Sb：0.001質量%～0.1質量% Sn及Sb是對於改善織構、提高磁通密度而言有效的元素，因此較佳為分別含有0.001質量%以上。另一方面，若超過0.1質量%，則所述效果飽和，只會導致製造成本的上升，因此上限設為0.1質量%。
Ni：0.1質量%～2質量% Ni是為了提高磁通密度而有效果的元素。為了獲得所述效果，較佳為添加0.1質量%以上。另一方面，超過2質量%的添加則所述效果飽和，只會導致原料成本的上升，因此上限較佳為設為2質量%。
Mo：0.001質量%～0.05質量% Mo是作為微細碳化物析出，提高鋼的強度的元素。為了獲得所述效果，較佳為添加0.001質量%以上。另一方面，若添加量超過0.05質量%，則鐵損會顯著增加，因此上限較佳為設為0.05質量%。
Cu：0.01質量%～0.2質量% Cu是改善織構、提高磁通密度的元素。為了獲得該效果，較佳為添加0.01質量%以上。另一方面，若超過0.2質量%，則所述效果飽和，只會導致原料成本的上升，因此上限較佳為設為0.2質量%。
Mg：0.001質量%～0.005質量% Mg是使夾雜物粗大化，有助於降低鐵損的元素。為了獲得所述效果，較佳為添加0.001質量%以上。另一方面，若添加量超過0.005質量%，則所述效果飽和，只會導致原料成本的上升，因此上限較佳為設為0.005質量%。
REM：0.001質量%～0.005質量% REM是使硫化物系夾雜物粗大化，有助於降低鐵損的元素。為了獲得所述效果，較佳為添加0.001質量%以上。另一方面，若添加量超過0.005質量%，則所述效果飽和，只會導致原料成本的上升，因此上限較佳為設為0.005質量%。
（Ti+V）：0.005質量%～0.05質量% Ti及V是形成微細碳氮化物而析出，提高鋼的強度的元素。為了獲得該效果，較佳為單獨添加Ti或V，或者添加合計為0.005質量%以上的Ti及V。另一方面，若Ti或V單獨的、或者Ti及V合計的添加量超過0.05質量%，則鐵損會顯著增加，因此單獨或合計的上限較佳為設為0.05質量%。
本發明的無方向性電磁鋼板中，所述成分以外的剩餘部分為Fe及不可避免的雜質。再者，O是形成氧化物系夾雜物，增大鐵損的有害元素，因此極力減少，更佳為限制為0.005質量%以下。
其次，對本發明的無方向性電磁鋼板的製造方法進行說明。 本發明的無方向性電磁鋼板的製造方法只要為本發明中規定的所述成分組成的範圍內，則關於除此以外的製造條件，只要依照常法來進行即可。即，可藉由以下方法來製造：藉由真空脫氣處理等對轉爐中吹煉的熔融鋼進行二次精煉，調整為以上所述的規定的成分組成後，藉由連續鑄造法或鑄塊-分塊軋製法製成鋼原材料（板坯），進行熱軋，根據需要進行熱軋板退火，冷軋成最終板厚的冷軋板，進行最終退火。
此處，為了將鋼板中的當量圓直徑為5 μm以上的夾雜物的個數減少至5個/mm2 以下，較佳為將二次精煉的真空脫氣處理中的脫氧劑添加後的回流時間確保在10分鐘以上。另外，為了使自廢料或合金鐵中混入的Zn蒸發除去，廢料或合金鐵投入後的回流時間較佳為確保在5分鐘以上。再者，所述真空脫氣處理中使用的設備可為RH法（真空循環脫氣法）、DH法（真空提升脫氣法）的任一種。
另外，熱軋中的精軋結束溫度FDT、捲繞溫度CT只要依照常法即可，並無特別限定。熱軋後的熱軋板退火可進行，但並非必需。另外，冷軋只要進行一次或隔著中間退火的兩次以上即可，並無特別限制。為了使晶粒微細化，冷軋之後的最終退火較佳為將均熱溫度設為850℃以下來進行，均熱時間較佳為設為5秒～120秒來進行。
所述最終退火後的鋼板根據需要塗佈絕緣被膜而製成製品板。此處，所述絕緣被膜較佳為根據目的而自無機、有機及無機有機混合被膜中適當選擇。 [實施例]
對轉爐中吹煉的熔融鋼進行真空脫氣處理，熔煉具有表1-1、表1-2所示的No.1～No.62的成分組成的鋼，進行連續鑄造而製成鋼原材料（板坯）。此時，使真空脫氣處理的脫氧後的回流時間如表2-1、表2-2所示般變化。繼而，將所述板坯再加熱至1140℃的溫度，保持1小時後，進行將精軋結束溫度設為800℃的熱軋，製成熱軋板後，於610℃的溫度下捲繞成卷（coil）。繼而，所述熱軋板於100 vol%N2 環境下以950℃×30秒的條件實施熱軋板退火，酸洗後進行冷軋，製成板厚0.25 mm的冷軋板後，於20 vol%H2 -80 vol%N2 環境下，以表2-1、表2-2所示的條件實施最終退火，製成製品板。
自如此而得的製品板中，自軋製方向及軋製垂直方向選取愛普斯坦（Epstein）試驗片，利用愛普斯坦法測定磁通密度B50 及高頻鐵損W5/3k 。 另外，自所述製品板中選取組織觀察用樣品，研磨軋製方向剖面，利用硝酸乙醇腐蝕液進行蝕刻後，依據JIS G0551進行測定來測定平均結晶粒徑，並且將鋼板表面研磨50 μm，利用SEM以10個視野觀察0.1 mm2 的範圍，求出當量圓直徑為5 μm以上的夾雜物在每1 mm2 中的個數。 另外，自所述製品板中選取20根以軋製方向為拉伸方向的JIS5號試驗片，依據JIS Z 2241進行拉伸試驗，測定拉伸強度TS，求出20根的拉伸試驗的平均值及標準偏差σ。 進而，自所述製品板中選取以軋製方向為長度方向的平行部的寬度為5 mm、長度為150 mm的疲勞試驗片，於拉伸-拉伸、應力比0.1、頻率20 Hz下進行疲勞試驗，測定即便反覆107 次亦不會發生斷裂的應力振幅（疲勞極限）。再者，所述疲勞試驗片中，對平行部進行▽▽▽精加工，進而於長度方向上利用800號的剛砂紙進行研磨。
將所述測定的結果一併記載於表2-1、表2-2中。由該結果可知，使用具有適合本發明的成分組成的鋼原材料而製造的無方向性電磁鋼板，不僅磁特性優異，而且拉伸強度及疲勞強度亦優異。
[表1-1]
No. 化 學 成 分 組 成（質量%） 備註
C Si Mn P S Al N Zn Cr Ca Sb Sn Ni、Mo、Ti、V、REM、Mg
1 0.0020 3.60 0.50 0.010 0.0015 1.00 0.0018 0.0020 0.010 - - 0.030 - 發明鋼
2 0.0020 3.61 0.52 0.010 0.0015 1.00 0.0017 0.0020 0.010 - - 0.032 - 發明鋼
3 0.0022 3.60 0.50 0.010 0.0018 1.00 0.0018 0.0020 0.010 - - 0.030 - 發明鋼
4 0.0019 3.60 0.48 0.010 0.0013 1.00 0.0018 0.0020 0.010 - - 0.031 - 發明鋼
5 0.0020 3.62 0.49 0.010 0.0015 1.00 0.0018 0.0020 0.010 - - 0.031 - 發明鋼
6 0.0016 3.65 0.50 0.016 0.0012 1.10 0.0019 0.0005 0.010 - - 0.033 - 發明鋼
7 0.0017 3.61 0.51 0.008 0.0012 1.10 0.0018 0.0010 0.010 - - 0.029 - 發明鋼
8 0.0018 3.64 0.50 0.007 0.0018 1.10 0.0017 0.0025 0.010 - - 0.031 - 發明鋼
9 0.0015 3.40 0.50 0.010 0.0016 1.10 0.0021 0.0038 0.010 - - 0.030 - 比較鋼
10 0.0021 2.40 0.52 0.010 0.0009 1.10 0.0017 0.0010 0.010 - - 0.035 - 比較鋼
11 0.0020 3.20 1.00 0.005 0.0008 1.20 0.0014 0.0010 0.100 - - 0.034 - 發明鋼
12 0.0020 3.70 0.53 0.005 0.0008 0.70 0.0014 0.0010 0.100 - - 0.034 - 發明鋼
13 0.0021 4.00 0.56 0.004 0.0009 1.10 0.0013 0.0010 0.100 - - 0.040 - 發明鋼
14 0.0022 4.50 0.50 0.010 0.0007 1.10 0.0022 0.0010 0.100 - - 0.035 - 發明鋼
15 0.0019 5.50 0.50 0.010 0.0012 1.10 0.0026 0.0010 0.010 - - 0.035 - 比較鋼
16 0.0020 3.81 0.65 0.010 0.0008 0.68 0.0014 0.0010 0.100 - - 0.035 - 發明鋼
17 0.0045 3.82 0.65 0.005 0.0008 0.70 0.0022 0.0010 0.100 - - 0.035 - 發明鋼
18 0.0062 3.80 0.65 0.004 0.0008 0.70 0.0014 0.0010 0.100 - - 0.035 - 比較鋼
19 0.0020 3.80 0.20 0.010 0.0008 0.71 0.0014 0.0010 0.110 - - 0.035 - 發明鋼
20 0.0020 3.80 1.60 0.010 0.0008 0.70 0.0014 0.0010 0.120 - - 0.035 - 發明鋼
21 0.0020 3.32 2.50 0.008 0.0008 0.50 0.0016 0.0010 0.120 - - 0.035 - 發明鋼
22 0.0020 3.20 5.50 0.010 0.0008 0.40 0.0014 0.0010 0.130 - - 0.035 - 比較鋼
23 0.0020 3.80 1.10 0.010 0.0008 0.31 0.0015 0.0010 0.100 - - 0.035 - 發明鋼
24 0.0020 3.60 1.20 0.009 0.0008 0.55 0.0020 0.0010 0.100 - - 0.035 - 發明鋼
25 0.0020 3.30 0.65 0.010 0.0008 1.50 0.0014 0.0010 0.120 - - 0.035 - 發明鋼
26 0.0020 3.20 0.65 0.010 0.0008 3.50 0.0014 0.0010 0.110 - - 0.035 - 比較鋼
27 0.0015 3.50 0.80 0.010 0.0008 1.20 0.0014 0.0010 0.100 - - 0.035 - 發明鋼
28 0.0020 3.80 0.65 0.150 0.0008 0.70 0.0014 0.0010 0.130 - - 0.035 - 比較鋼
29 0.0016 3.80 0.65 0.010 0.0050 0.70 0.0021 0.0010 0.100 - - 0.035 - 發明鋼
30 0.0017 3.80 0.65 0.010 0.0050 0.70 0.0019 0.0036 0.100 - - 0.035 - 比較鋼
31 0.0022 3.72 0.65 0.010 0.0150 0.71 0.0014 0.0010 0.100 - - 0.035 - 比較鋼
[表1-2]
No. 化 學 成 分 組 成（質量%） 備註
C Si Mn P S Al N Zn Cr Ca Sb Sn Ni、Mo、Ti、V、REM、Mg
32 0.0026 3.75 0.65 0.010 0.0008 0.69 0.0060 0.0010 0.100 - - 0.035 - 比較鋼
33 0.0031 3.77 0.65 0.011 0.0008 0.72 0.0012 0.0010 0.100 - - - - 發明鋼
34 0.0032 3.70 0.80 0.013 0.0010 0.73 0.0015 0.0010 0.100 - 0.0020 - - 發明鋼
35 0.0029 3.65 0.80 0.009 0.0011 0.74 0.0016 0.0010 0.100 - 0.0500 - - 發明鋼
36 0.0010 3.72 0.81 0.008 0.0013 0.73 0.0021 0.0010 0.100 - - 0.002 - 發明鋼
37 0.0011 3.81 0.82 0.007 0.0011 0.68 0.0022 0.0010 0.100 - - 0.050 - 發明鋼
38 0.0026 3.82 0.83 0.011 0.0014 0.72 0.0026 0.0010 0.500 - 0.0020 0.030 - 發明鋼
39 0.0020 3.75 0.81 0.009 0.0016 0.70 0.0027 0.0010 2.500 - - 0.035 - 發明鋼
40 0.0017 3.76 0.83 0.008 0.0015 0.70 0.0020 0.0010 0.100 0.0020 - 0.035 - 發明鋼
41 0.0014 3.80 0.81 0.010 0.0016 0.70 0.0018 0.0010 0.100 0.0045 - 0.035 - 發明鋼
42 0.0016 3.80 0.65 0.010 0.0008 0.70 0.0013 0.0010 0.100 - - 0.035 - 發明鋼
43 0.0025 3.80 0.65 0.005 0.0008 0.70 0.0020 0.0010 0.100 - - 0.035 Ni：0.20 發明鋼
44 0.0023 3.81 0.65 0.005 0.0008 0.70 0.0018 0.0010 0.100 - - 0.035 Ni：0.50 發明鋼
45 0.0026 3.79 0.65 0.005 0.0010 0.70 0.0019 0.0010 0.100 - - 0.035 Ni：1.50 發明鋼
46 0.0027 3.85 0.65 0.005 0.0011 0.70 0.0022 0.0010 0.100 - - 0.035 Mo：0.002 發明鋼
47 0.0026 3.84 0.65 0.005 0.0012 0.70 0.0022 0.0010 0.100 - - 0.035 Mo：0.010 發明鋼
48 0.0021 3.83 0.65 0.005 0.0008 0.70 0.0020 0.0010 0.100 - - 0.035 Mo：0.040 發明鋼
49 0.0021 3.79 0.63 0.005 0.0010 0.70 0.0017 0.0010 0.100 - - 0.035 Cu：0.02 發明鋼
50 0.0022 3.81 0.64 0.005 0.0010 0.70 0.0016 0.0010 0.100 - - 0.035 Cu：0.18 發明鋼
51 0.0029 3.79 0.65 0.005 0.0008 0.70 0.0015 0.0010 0.100 - - 0.035 Ti：0.006 發明鋼
52 0.0027 3.81 0.65 0.005 0.0008 0.70 0.0023 0.0010 0.100 - - 0.035 Ti：0.020 發明鋼
53 0.0025 3.82 0.65 0.005 0.0010 0.70 0.0024 0.0010 0.100 - - 0.035 Ti：0.045 發明鋼
54 0.0028 3.82 0.65 0.005 0.0007 0.71 0.0017 0.0010 0.100 - - 0.035 V：0.007 發明鋼
55 0.0029 3.83 0.64 0.005 0.0012 0.72 0.0016 0.0010 0.100 - - 0.035 V：0.015 發明鋼
56 0.0032 3.79 0.66 0.005 0.0008 0.69 0.0015 0.0010 0.100 - - 0.035 V：0.039 發明鋼
57 0.0034 3.79 0.64 0.005 0.0008 0.75 0.0018 0.0010 0.100 - - 0.035 REM：0.0013 發明鋼
58 0.0031 3.79 0.66 0.005 0.0008 0.75 0.0019 0.0010 0.100 - - 0.035 REM：0.0042 發明鋼
59 0.0031 3.87 0.64 0.005 0.0008 0.69 0.0022 0.0010 0.100 - - 0.035 Mg：0.0015 發明鋼
60 0.0031 3.87 0.64 0.005 0.0008 0.69 0.0022 0.0010 0.100 - - 0.035 Mg：0.0045 發明鋼
61 0.0029 3.81 0.65 0.005 0.0007 0.70 0.0020 0.0010 0.100 - - 0.036 Ti：0.006、V：0.008 發明鋼
62 0.0026 3.83 0.65 0.005 0.0007 0.70 0.0021 0.0010 0.100 - - 0.036 Ti：0.010、V：0.012 發明鋼
[表2-1]
No. 製造條件 製品特性 備註
RH 回流時間 （分鐘） 製品板厚 （mm） 最終退火 溫度 （℃） 結晶粒徑 （μm） 5 μm以上的 夾雜物個數 （個/mm2 ） 鐵損Ｗ5/3k （W/kg） 磁通密度B50 （T） 拉伸強度TS （MPa） TS的 標準偏差σ （MPa） 疲勞極限 （MPa）
1 20 0.25 800 30 2 75.0 1.66 640 12 460 發明例
2 15 0.25 800 29 4 75.5 1.66 640 12 460 發明例
3 5 0.25 800 28 7 76.0 1.66 630 12 440 比較例
4 20 0.25 850 39 2 68.0 1.66 610 13 455 發明例
5 20 0.25 900 50 2 63.0 1.67 580 13 430 比較例
6 15 0.25 800 22 4 75.0 1.66 640 10 460 發明例
7 15 0.25 800 20 4 75.2 1.66 640 12 460 發明例
8 15 0.25 800 19 4 75.6 1.66 640 14 455 發明例
9 15 0.25 800 18 4 75.3 1.66 640 19 455 比較例
10 20 0.25 800 35 2 82.4 1.71 535 11 385 比較例
11 20 0.25 800 30 2 73.4 1.66 627 12 451 發明例
12 20 0.25 800 30 2 75.1 1.66 649 12 467 發明例
13 20 0.25 800 30 2 71.0 1.64 697 11 502 發明例
14 20 0.25 800 28 2 68.7 1.62 746 12 537 發明例
15 20 0.25 800 25 2 64.7 1.55 844 13 608 比較例
16 17 0.25 820 32 3 74.0 1.65 661 11 476 發明例
17 17 0.25 820 32 3 73.8 1.65 663 11 477 發明例
18 17 0.25 820 32 4 77.0 1.65 670 11 482 比較例
19 17 0.25 820 32 3 75.6 1.65 656 12 472 發明例
20 17 0.25 820 30 3 70.6 1.63 673 11 485 發明例
21 17 0.25 820 22 3 71.1 1.62 629 13 453 發明例
22 17 0.25 820 18 3 72.0 1.53 651 11 469 比較例
23 17 0.25 820 30 3 74.5 1.65 650 10 468 發明例
24 17 0.25 820 31 3 74.0 1.65 641 12 462 發明例
25 17 0.25 820 29 3 72.4 1.63 646 12 465 發明例
26 17 0.25 820 27 3 64.3 1.55 721 11 520 比較例
27 17 0.25 820 32 3 72.4 1.65 654 11 470 發明例
28 17 - - - - - - - - - 比較例
29 20 0.25 800 30 2 74.5 1.65 661 11 475 發明例
30 20 0.25 800 30 2 74.5 1.65 660 18 460 比較例
31 22 0.25 780 26 5 78.0 1.65 675 12 485 比較例
（No.28於冷軋時斷裂，無法製成製品板）
[表2-2]
No. 製造條件 製品特性 備註
RH 回流時間 （分鐘） 製品板厚 （mm） 最終退火 溫度 （℃） 結晶粒徑 （μm） 5 μm以上的 夾雜物個數 （個/mm2 ） 鐵損Ｗ5/3k （W/kg） 磁通密度B50 （T） 拉伸強度TS （MPa） TS的 標準偏差σ （MPa） 疲勞極限 （MPa）
32 22 0.25 780 32 3 77.2 1.65 665 11 479 比較例
33 22 0.25 780 32 1 74.0 1.62 659 10 474 發明例
34 22 0.25 780 33 1 74.2 1.63 654 13 471 發明例
35 22 0.25 780 29 1 73.6 1.65 670 11 482 發明例
36 22 0.25 780 34 1 74.1 1.62 656 11 470 發明例
37 22 0.25 780 28 1 73.7 1.65 672 12 480 發明例
38 22 0.25 780 32 1 71.6 1.63 674 11 485 發明例
39 22 0.25 780 32 1 66.2 1.61 703 11 499 發明例
40 22 0.25 780 34 1 73.4 1.66 659 11 470 發明例
41 22 0.25 780 36 1 73.2 1.66 658 12 474 發明例
42 22 0.20 790 32 1 59.0 1.64 661 12 476 發明例
43 17 0.25 820 32 3 73.6 1.66 661 11 476 發明例
44 17 0.25 820 32 3 73.2 1.67 665 11 479 發明例
45 17 0.25 820 32 3 72.2 1.68 670 11 482 發明例
46 17 0.25 820 32 3 73.7 1.65 670 11 482 發明例
47 17 0.25 820 32 3 73.7 1.65 675 11 486 發明例
48 17 0.25 820 32 3 74.1 1.64 685 11 493 發明例
49 17 0.25 820 31 3 73.7 1.67 660 11 475 發明例
50 17 0.25 820 31 3 73.8 1.67 662 11 477 發明例
51 17 0.25 820 32 3 74.2 1.65 672 11 484 發明例
52 17 0.25 820 32 3 75.2 1.64 679 11 489 發明例
53 17 0.25 820 32 3 76.2 1.63 685 11 493 發明例
54 17 0.25 820 32 3 74.0 1.65 675 11 486 發明例
55 17 0.25 820 32 3 74.6 1.65 675 11 486 發明例
56 17 0.25 820 32 3 75.6 1.63 680 11 490 發明例
57 17 0.25 820 32 3 73.2 1.65 662 11 476 發明例
58 17 0.25 820 32 3 73.4 1.65 663 11 477 發明例
59 17 0.25 820 32 3 73.1 1.65 667 11 480 發明例
60 17 0.25 820 32 3 73.2 1.65 668 11 481 發明例
61 17 0.25 820 32 3 74.3 1.65 676 11 487 發明例
62 17 0.25 820 32 3 74.8 1.65 681 11 490 發明例
[產業上之可利用性]
本發明的技術不僅可適用於HEV/EV電動機或高效率空調電動機，亦可適用於機床的主軸電動機、鐵道電動機等高速電動機的轉子用材料等。
無
圖1是表示平均結晶粒徑與疲勞強度的關係的曲線圖。 圖2是表示當量圓直徑為5 μm以上的夾雜物個數與疲勞強度的關係的曲線圖。 圖3是表示Zn含量與拉伸強度TS的標準偏差σ的關係的曲線圖。

Claims (7)

  1. 一種無方向性電磁鋼板，其具有含有碳：0.005質量%以下、矽：3質量%~5質量%、錳：5質量%以下、磷：0.1質量%以下、硫：0.01質量%以下、鋁：3質量%以下、氮：0.005質量%以下及鋅：0.0005質量%~0.003質量%，剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成，平均結晶粒徑為40μm以下，直徑5μm以上的夾雜物為5個/mm2以下，拉伸強度為600MPa以上且疲勞強度為450MPa以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的無方向性電磁鋼板，其中除了所述成分組成以外，更含有0.1質量%~5質量%的鉻。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的無方向性電磁鋼板，其中除了所述成分組成以外，更含有0.001質量%~0.005質量%的鈣。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的無方向性電磁鋼板，其中除了所述成分組成以外，更含有0.001質量%~0.005質量%的鈣。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的無方向性電磁鋼板，其中除了所述成分組成以外，更含有選自錫：0.001質量%~0.1質量%及銻：0.001質量%~0.1質量%中的一種或兩種。
  6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的無方向性電磁鋼板，其中除了所述成分組成以外，更含有選自鎳：0.1質量%~2質量%、鉬：0.001質量%~0.05質量%、銅：0.01質量% ~0.2質量%、鎂：0.001質量%~0.005質量%、稀土金屬：0.001質量%~0.005質量%及(鈦+釩)：0.005質量%~0.05質量%中的至少一種成分。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的無方向性電磁鋼板，其中除了所述成分組成以外，更含有選自鎳：0.1質量%~2質量%、鉬：0.001質量%~0.05質量%、銅：0.01質量%~0.2質量%、鎂：0.001質量%~0.005質量%、稀土金屬：0.001質量%~0.005質量%及(鈦+釩)：0.005質量%~0.05質量%中的至少一種成分。
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