電磁特性優(yōu)異的軟磁鋼材、軟磁鋼部件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種可用于汽車等的電器設(shè)備零部件的電磁特性優(yōu)異的軟磁鋼材、軟 磁鋼部件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了提高基于環(huán)境法規(guī)的能源效率，需要改善汽車等的電器設(shè)備零部件用鋼材的 電磁特性。例如，運種電器設(shè)備零部件有發(fā)電機、電磁閥、交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子的磁極段(pole segment)或爪極(claw pole)等。電器設(shè)備零部件用鋼材所需的電磁特性有高磁導(dǎo)率、高磁 通密度W及低鐵損等。并且，根據(jù)所利用的部件的用途及形狀，需要一定程度W上的強度和 熱鍛性及冷鍛性。因此，通常使用鋼材的磁通密度容易地響應(yīng)外部磁場且滿足強度和鍛造 性的低碳鋼材。
[0003] 過去，相比于低碳鋼材的材料性能的改善，更注重基于部件自身外觀及設(shè)計效果 的電器設(shè)備零部件的高效化。最近，W汽車領(lǐng)域為首，對W部件外觀W及電器設(shè)備零部件的 高性能化為目的的改善材料性能的要求越來越高。
[0004] 為了改善所述電器設(shè)備零部件用鋼材的性能，能夠想到利用純鐵系的軟磁鋼材 (JIS-SUYBl等）的方法。純鐵系的軟磁鋼材具有碳含量為0.02重量％ W下的極低碳鋼材的 單相鐵素體組織，從而電磁特性優(yōu)異，但對于熱處理產(chǎn)品存在熱鍛或冷鍛之后因異常晶粒 生長(abnormal grain growth)而導(dǎo)致電磁特性劣化的問題。
[0005] 為了防止異常晶粒生長，在電氣鋼板相關(guān)的發(fā)明的專利文獻1中，為了防止冷社之 后進行退火時的異常晶粒生長，利用MnS、AlN、MnSe等。
[0006] 但是，與電氣鋼板不同，對于線材和棒材等半成品，后續(xù)將進行熱鍛或冷鍛-退火 的工序。由此，因鍛造而產(chǎn)生的不均勻變形會促進異常晶粒生長，且因運種微細組織將加劇 電磁特性的降低。
[0007] 因而，需要開發(fā)一種即使進行熱鍛或冷鍛-退火的工序，也能夠防止異常晶粒生長 的電磁特性優(yōu)異的軟磁鋼材、軟磁鋼部件及其制造方法。
[000引現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0009](專利文獻1)韓國公開專利公報第2002-0043690號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010](-)要解決的技術(shù)問題
[0011]根據(jù)如上所述的要求，本發(fā)明的目的在于提供一種電磁特性優(yōu)異的軟磁鋼材和軟 磁鋼部件及其制造方法，其通過將Mn的含量控制在低程度并添加 B來抑制異常晶粒生長。 [001^ (二很術(shù)方案
[0013]本發(fā)明的一個方面的電磁特性優(yōu)異的軟磁鋼材，W重量％計，包含：C: 0.001~ 0.02%、Mn :0.05 ~0.10%、Si :0.1~0.7 %、P: 0.02 % U下、S :0.002 ~0.01 %、B :0.001~ 0.004%、N:0.002~0.005%、余量FeW及其他不可避免的雜質(zhì)，并且，微細組織為單相鐵素 體，其包含MnS和BN的復(fù)合析出物，所述復(fù)合析出物為BN包覆MnS的形狀。
[0014] 并且，本發(fā)明的另一個方面的電磁特性優(yōu)異的軟磁鋼材的制造方法包括:在1000 ~1200°C的溫度下對滿足如前所述的組成的鋼巧進行加熱的步驟;通過對已被加熱的所述 鋼巧進行熱社來獲得鋼材的步驟;W及WO. 1~l〇°C/秒的冷卻速度對已被熱社的所述鋼材 進行冷卻的步驟。
[0015] 并且，本發(fā)明的又一個方面的電磁特性優(yōu)異的軟磁鋼部件，其滿足上述的組成，微 細組織為單相鐵素體，且包含MnS和BN的析出物，所述復(fù)合析出物為BN包覆MnS的形狀，其平 均大小為35nmW下，磁通密度Bi日為1.2TeslaW上。
[0016] 并且，本發(fā)明的又一個方面的電磁特性優(yōu)異的軟磁鋼部件的制造方法包括:在770 ~1200°C的溫度下對本發(fā)明的鋼材進行加熱的步驟;通過對已被加熱的所述鋼材進行熱鍛 來獲得熱鍛件的步驟；WO. 1~l〇°C/秒的冷卻速度對所述熱鍛件進行冷卻的步驟；W及對 已被冷卻的所述熱鍛件進行冷鍛的步驟。
[0017] 需要說明的是上述的解決所述問題的技術(shù)方案沒有全部列舉本發(fā)明的技術(shù)特征。 本發(fā)明的各種技術(shù)特征和基于技術(shù)特征的優(yōu)點及效果可參照下面的【具體實施方式】更加詳 細地理解。
[001引（；巧益效果
[0019] 本發(fā)明具有改善用作汽車等的電器設(shè)備零部件的軟磁鋼材的電磁特性的效果。通 過改善運種電磁特性能夠?qū)崿F(xiàn)電器設(shè)備零部件的小型化和高精度化，并且通過運些產(chǎn)生的 重量減少效果而具有改善燃油效率等環(huán)保的效果。
【附圖說明】
[0020] 圖1是表示添加有B的鋼中的基于Mn含量的MnS和BN的復(fù)合析出物的平均大小的 圖。
[0021] 圖2是發(fā)明例3的析出物的透射電子顯微鏡(TEM)照片和析出物的構(gòu)成模式圖。
[0022] 圖3是表示發(fā)明例3的隨溫度變化的析出物性質(zhì)的圖表。
[0023] 優(yōu)選實施方式
[0024] 軟磁鋼材通過碳含量為0.02重量％ W下的極低碳鋼材而具有單相鐵素體組織，且 由于起到防止晶界的增長的作用(釘扎效應(yīng))的碳化物的量少，因此在高溫下進行再結(jié)晶后 晶粒的生長速度快。
[0025] 并且，如果對軟磁線材和棒材進行熱鍛或冷鍛之后進行退火處理，則由于軟磁鋼 材內(nèi)部的析出物的量少，會產(chǎn)生因異常晶粒生長而導(dǎo)致的組織不均勻現(xiàn)象。因異常晶粒生 長而粗大的晶粒和微細晶粒混合存在的微細組織會導(dǎo)致晶粒內(nèi)部的位錯密度存在差異。運 種位錯密度的差異與晶粒大小的高偏差成為鋼材內(nèi)的不均勻的磁通流動的原因，從而導(dǎo)致 最終產(chǎn)品的電磁特性劣化。
[0026] 本發(fā)明人確認運種組織不均勻會降低最終部件的電磁特性，為了解決上述問題， 通過調(diào)節(jié)Mn的添加量來細化MnS析出物，并通過添加 B來利用BN析出物，從而確認出通過抑 制軟磁鋼材的異常晶粒生長來改善電磁特性，并最終完成了本發(fā)明。
[0027] W下，對本發(fā)明的一個方面的電磁特性優(yōu)異的軟磁鋼材進行詳細的說明。
[00%]本發(fā)明的一個方面的電磁特性優(yōu)異的軟磁鋼材，W重量％計，包含：C: 0.001~ 0.02%、Mn :0.05 ~0.10%、Si :0.1~0.7 %、P: 0.02 % U下、S :0.002 ~0.01 %、B :0.0 Ol~ 0.004%、N:0.002~0.005%、余量FeW及其他不可避免的雜質(zhì)，并且，微細組織為單相鐵素 體，包含MnS和BN的復(fù)合析出物，所述復(fù)合析出物為BN包覆MnS的形狀，其平均大小為35nmW 下。
[0029] W下，對限制鋼材的組成成分的理由進行說明。（W下，各個元素的含量的單位是 重量％。）
[0030] 碳(C) :0.001 ~0.02重量％
[0031] C固溶于鋼中或者形成碳化物等。優(yōu)選地，為了軟磁鋼材的優(yōu)異的磁特性，將碳的 含量控制在極低的量。當(dāng)C的含量超過0.02重量％時，因形成碳化物而降低磁特性，當(dāng)C的含 量為小于0.0 Ol重量％時，降低鋼材的生產(chǎn)效率。因而，C的含量優(yōu)選為0.0 Ol~0.02重量％。
[0032] 儘(Mn) :0.05~0.1 重量％
[0033] 在本發(fā)明中Mn是重要的成分，起到通過形成MnS來抑制異常晶粒生長的作用。但 是，當(dāng)Mn含量超過0.1重量％而添加過多時，容易形成粗大的MnS。由于MnS具有BN析出的晶 種（seed)的作用，因此粗大的MnS形成粗大的MnS和BN的復(fù)合析出物，從而導(dǎo)致電磁特性劣 化。因而，Mn含量的上限優(yōu)選為0.1重量％，進一步優(yōu)選為0.95重量％，再進一步優(yōu)選為0.9 重量％。
[0034] 并且，當(dāng)添加量小于0.05重量％時，難W控制儘的含量，當(dāng)添加量極少時，由于不 形成MnS,因此可能會成為由S導(dǎo)致的產(chǎn)生高溫變形龜裂的原因。因而，Mn含量的下限優(yōu)選為 0.0重量5%。
[0035] 娃（Si):0.1 ~0.7 重量 ％
[0036] Si是有效減少因滿電流導(dǎo)致的鐵損的元素，因此為了改善電磁特性而廣泛應(yīng)用。 并且，Si還起到脫氧劑的作用，具有抑制因鋼中的氧氣而導(dǎo)致磁特性降低的效果，因此Si的 添加量優(yōu)選為0.1重量％ ^上。但是，當(dāng)Si添加量超過0.7重量％時，存在飽和磁通密度降低 的缺點。因而，Si的含量優(yōu)選為0.1~0.7重量％。
[0037] 憐(P) :0.02重量％^下
[0038] 所述憐是不可避免地含有的雜質(zhì)，優(yōu)選地，將其含量控制在盡可能低。雖然理論上 將憐的含量控制在0重量％是比較有利，但是在制造工序中不可避免地含有。因而重要的是 控制上限，在本發(fā)明中將所述憐含量的上限優(yōu)選限定在0.02重量％。并且，當(dāng)所述P的含量 小于0.001重量％時，精煉工藝的制造費用會大幅增加，因此，更優(yōu)選地，將所述P的含量控 制在0