鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材、軟磁鋼部件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鍛造性優(yōu)異且電磁特性優(yōu)異的軟磁鋼材和軟磁鋼部件及其制造方法，其利用微細(xì)組織內(nèi)的AlN來(lái)抑制在熱鍛過(guò)程中或在冷鍛之后進(jìn)行退火處理時(shí)可能產(chǎn)生的異常晶粒生長(zhǎng)，本發(fā)明的一個(gè)方面的鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材，以重量％計(jì)，包含：C：0.001～0.02％、Mn：0.1～1.2％、Si：0.2～1.2％、Al：0.01～0.1％、N：0.005～0.015％、P：0.02％以下、S：0.02％以下、余量的Fe以及其它不可避免的雜質(zhì)，并且，滿足下面的關(guān)系式1，微細(xì)組織是單相鐵素體，[關(guān)系式1]Al/N≥2其中，Al和N是表示各個(gè)元素的含量(重量％)。
【專利說(shuō)明】
鍛造性優(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)明涉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)異且鍛造性優(yōu)異 的軟磁鋼材、軟磁鋼部件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了提高環(huán)境法規(guī)要求的能源效率，需要改善汽車等的電器設(shè)備零部件用鋼材的 電磁特性。用作電器設(shè)備零部件用材料的鋼材所需要的電磁特性有例如有高磁導(dǎo)率、高磁 通密度以及低鐵損等。并且，根據(jù)部件所適用的用途及形狀，需要一定程度以上的強(qiáng)度和熱 鍛性及冷鍛性。因此，通常使用的鋼材是磁通密度容易地響應(yīng)外部磁場(chǎng)且滿足強(qiáng)度和鍛造 性的低碳鋼材。
[0003] 過(guò)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(jì)效果 的高效化。最近，為了使部件外觀以及電器設(shè)備零部件高性能化，從汽車領(lǐng)域開始不斷提出 改善材料性能的要求。
[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-SUYB1等）的方法。純鐵系的軟磁鋼材具有碳含量為0.02重量％以下的超低碳鋼材的 單相鐵素體組織，因而電磁特性優(yōu)異，但是由于Si的量低，因此材料的電阻率低，渦電流導(dǎo) 致的鐵損尚。
[0005] 為了解決上述問(wèn)題，過(guò)去有很多發(fā)明人想要在超低碳鋼材中添加 Si來(lái)提高材料的 電阻率，由此通過(guò)減少鐵損來(lái)改善電磁特性。但是由于添加 Si而導(dǎo)致固溶強(qiáng)化效應(yīng)，引發(fā)使 得材料的鍛造性劣化的問(wèn)題。
[0006] 同時(shí)，由于軟磁鋼材的碳化物量少，因此在熱鍛或冷鍛之后進(jìn)行熱處理時(shí)會(huì)出現(xiàn) 異常晶粒生長(zhǎng)的現(xiàn)象。這是因?yàn)槠鸬椒乐咕Ы绲脑鲩L(zhǎng)作用(釘扎效應(yīng))的碳化物及非金屬夾 雜物的量少，而且，引起伴隨異常晶粒生長(zhǎng)的組織不均勻的問(wèn)題和使鍛造性劣化的問(wèn)題。尤 其，Si等的固溶強(qiáng)化合金元素的量越多，組織不均勻?qū)е碌腻懺煨粤踊F(xiàn)象會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。
[0007] 因而，需要開發(fā)一種電磁特性優(yōu)異且鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材、軟磁鋼部件及其制 造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] (一)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0009] 根據(jù)如上所述的要求，本發(fā)明的目的在于提供一種鍛造性優(yōu)異且電磁特性優(yōu)異的 軟磁鋼材和軟磁鋼部件及其制造方法，其利用微細(xì)組織內(nèi)的A1N來(lái)抑制在熱鍛過(guò)程中或在 冷鍛之后進(jìn)行退火熱處理時(shí)可能產(chǎn)生的異常晶粒生長(zhǎng)。
[0010] (二)技術(shù)方案
[0011] 本發(fā)明的一個(gè)方面涉及鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材，以重量％計(jì)，包含：C: 0.001~ 0.02%、Mn:0.1~1.2%、Si:0.2~1.2%、Al :0.01~0.1%、N:0.005~0.015%、P:0.02%& 下、S:0.02%以下、余量的Fe以及其它不可避免的雜質(zhì)，滿足下面的關(guān)系式1，微細(xì)組織是單 相鐵素體，
[0012][關(guān)系式1]
[0013] A1/N彡2
[0014] 其中，A1和N是表示各個(gè)元素的含量(重量％)。
[0015] 并且，本發(fā)明的另一個(gè)方面是鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材的制造方法，包括:在1000~ 1200°C的溫度下對(duì)滿足上述的組成的鋼坯進(jìn)行加熱的步驟;通過(guò)對(duì)已被加熱的所述鋼坯進(jìn) 行熱乳來(lái)獲得鋼材的步驟；以及以0.1~l〇°C/秒的冷卻速度對(duì)已被熱乳的所述鋼材進(jìn)行冷 卻的步驟。
[0016] 并且，本發(fā)明的又一個(gè)方面是軟磁鋼部件滿足上述的組成，微細(xì)組織是單相鐵素 體，平均晶粒大小為30~200μπι。
[0017] 并且，本發(fā)明的又一個(gè)方面是軟磁鋼部件的制造方法，包括:在770~1200°C的溫 度下對(duì)本發(fā)明的鋼材進(jìn)行加熱的步驟;通過(guò)對(duì)所述已被加熱的鋼材進(jìn)行熱鍛的步驟；以0.1 ~l〇°C/秒的冷卻速度對(duì)所述熱鍛的鋼材進(jìn)行冷卻的步驟；以及對(duì)所述已被冷卻的鋼材進(jìn) 行冷鍛的步驟。
[0018](三)有益效果
[0019] 本發(fā)明具有改善用于汽車等的電器設(shè)備零部件的軟磁鋼材的鍛造性的效果。這種 鍛造性的改善不僅能夠擴(kuò)大能夠提高電磁特性的合金元素的添加或者省略的范圍，而且可 以最小化體現(xiàn)復(fù)雜零部件形狀和加工零部件時(shí)的加工條件的限制。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是表示現(xiàn)有例、比較例及發(fā)明例2的鍛造爪極（claw pole)之后的微細(xì)組織的 光學(xué)顯微鏡照片。
[0021 ]優(yōu)選實(shí)施方式
[0022]本發(fā)明人確認(rèn)到對(duì)添加有Si的軟磁鋼材進(jìn)行熱鍛時(shí)或者冷鍛之后進(jìn)行熱處理時(shí)， 因產(chǎn)生組織不均勻而使鍛造性劣化。軟磁鋼材通過(guò)碳含量為0.02重量％以下的超低碳鋼材 而具有單相鐵素體組織，由于起到防止晶界增長(zhǎng)的作用(pinning效果)的碳化物的量少，因 此在高溫下再結(jié)晶后晶粒的生長(zhǎng)速度快。為了改善這些問(wèn)題，本發(fā)明人試圖利用A1N來(lái)抑制 異常晶粒生長(zhǎng)(abnormal grain growth)。由于析出物中的A1N在較低溫度下被溶解和析 出，因此確認(rèn)了A1N可以用作在進(jìn)行鋼材的乳制或部件熱鍛時(shí)抑制異常晶粒生長(zhǎng)的析出物， 并最終完成了本發(fā)明。
[0023] 以下，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)方面的鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0024] 本發(fā)明的一個(gè)方面的鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材，以重量％計(jì)，包含：C:0.001~ 0.02%、Mn:0.1~1.2%、Si :0.2~1.2%、Al:0.01~0.1%、N:0.005~0.015%、P:0.02%& 下、S:0.02%以下、余量的Fe以及其它不可避免的雜質(zhì)，并且滿足下面的關(guān)系式1，微細(xì)組織 是單相鐵素體。
[0025] [關(guān)系式1]
[0026] A1/N彡2
[0027] 其中，A1和N是表示各個(gè)元素的含量(重量％ )。
[0028] 碳（C) :0.001 ~0.02重量％
[0029] 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)異的電磁特性，將碳 的含量控制在極低的量。當(dāng)C的添加量超過(guò)0.0 2重量％時(shí)，因形成碳化物而使電磁特性降 低，當(dāng)C的添加量不足0.001重量％時(shí)，鋼材的生產(chǎn)效率下降。因而，C的含量?jī)?yōu)選為0.001~ 0.02重量％。
[0030] 錳(Mn) :0.1 ~1.2重量％
[0031] Μη不僅起到脫氧劑的作用，而且通過(guò)形成MnS來(lái)抑制因 S導(dǎo)致的脆化。并且，Μη的添 加量越多時(shí)越能減少材料的鐵損，由此改善電磁特性。但是，當(dāng)Μη的添加量超過(guò)1.2重量％ 時(shí)，鐵損會(huì)重新增加。另一方面，將錳的含量控制在不足0.1重量％時(shí)會(huì)降低生產(chǎn)效率。因 而，Μη的含量?jī)?yōu)選為0.1~1.2重量％。
[0032] 硅（Si):0.2 ~1.2 重量 ％
[0033] Si是有效減少因渦電流導(dǎo)致的鐵損的元素，因此廣泛應(yīng)用于改善電磁特性上。并 且，Si還起到脫氧劑的作用，具有抑制由鋼中的氧氣引起的電磁特性降低的效果，因此Si的 添加量?jī)?yōu)選為〇. 2重量％以上。但是，Si因固溶強(qiáng)化效應(yīng)而導(dǎo)致鍛造性降低，因此在制造鍛 造用部件的鋼材中需要將其上限值控制在1.2重量％以下。因而，Si的含量?jī)?yōu)選為0.2~1.2 重量％。
[0034] 鋁(Α1):0·01 ~0.1 重量 ％
[0035] Α1通過(guò)形成Α1Ν析出物而起到在高溫下抑制異常晶粒生長(zhǎng)的作用。并且，為了防止 由固溶Ν導(dǎo)致的電磁特性的脆化，需要添加 Ν的兩倍以上的量來(lái)用Α1Ν固定固溶Ν，因此添加 量?jī)?yōu)選為〇. 01重量％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為〇. 015重量％以上，再進(jìn)一步優(yōu)選為0.02重量％以 上。由于Α1與上述Si-樣是起到減少鐵損作用的元素，因此添加適當(dāng)量時(shí)具有改善電磁特 性的效果，但是在制鋼過(guò)程中會(huì)造成噴嘴堵塞等而引起生產(chǎn)效率的降低，因此其含量?jī)?yōu)選 控制在0.1重量％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.08重量％以下，再進(jìn)一步優(yōu)選為0.06重量％以下。
[0036] 氮(N) :0.005~0.015重量％
[0037] 由于N通過(guò)形成A1N析出物而起到在高溫下抑制異常晶粒生長(zhǎng)的作用，因此添加量 優(yōu)選為〇. 005重量％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.0055重量％以上，再進(jìn)一步優(yōu)選為0.006重量％ 以上。
[0038]另一方面，當(dāng)N含量超過(guò)0.015重量％時(shí)，A1N會(huì)變得粗大，粗大的A1N還可用作非金 屬夾雜物而導(dǎo)致電磁特性劣化。因而，N的含量?jī)?yōu)選為0.015重量％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為 0.013重量％以下，再進(jìn)一步優(yōu)選為0.010重量％以下。
[0039] 本發(fā)明的其余成分是鐵(Fe)。但是，在一般的制造過(guò)程中，從原料或周圍環(huán)境不可 避免地意外混入雜質(zhì)，無(wú)法排除。只要是一般的制造過(guò)程中的技術(shù)人員都能夠知曉所述雜 質(zhì)，因此在本說(shuō)明書中不再具體指出所有雜質(zhì)。
[0040] 但是，其中的磷和硫是經(jīng)常提及的雜質(zhì)，因此下面對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)略的說(shuō)明。
[0041 ] 磷(P) :0.02重量％以下
[0042]所述磷是不可避免地含進(jìn)去的雜質(zhì)，優(yōu)選地，將其含量控制在盡可能低的范圍。雖 然理論上將磷的含量控制在0重量％是有利的，但是在制造工序中不可避免地含進(jìn)去。因而 重要的是控制上限，在本發(fā)明中將所述磷含量的上限優(yōu)選限定在〇. 02重量％。并且，當(dāng)所述 P的含量不足0.001重量％時(shí)，精煉費(fèi)用會(huì)大幅增加，因此將所述P的含量更優(yōu)選地控制在 0.001 ~0.02 重量 ％。
[0043] 硫（S) :0.02重量％以下
[0044] 所述硫是不可避免地含進(jìn)去的雜質(zhì)，優(yōu)選地，將其含量控制在盡可能低的范圍。雖 然理論上將硫的含量控制在0重量％是有利的，但是在制造工序中不可避免地含進(jìn)去。因而 重要的是控制上限，在本發(fā)明中將所述硫含量的上限優(yōu)選限定在〇. 02重量％。并且，當(dāng)所述 S的含量不足0.001重量％時(shí)，精煉費(fèi)用會(huì)大幅增加，因此將所述S的含量更優(yōu)選地控制在 0.001 ~0.02 重量 ％。
[0045] 優(yōu)選地，將所述鋼材的組成進(jìn)一步按照上述的條件來(lái)滿足[關(guān)系式1]。
[0046] [關(guān)系式1]
[0047] A1/N彡2
[0048] 當(dāng)A1/N的值不足2時(shí)不會(huì)被析出為A1N，因而在鋼中存在固溶N，導(dǎo)致電磁特性降 低，還降低冷鍛性。因而，優(yōu)選地，通過(guò)將A1/N的值達(dá)到2以上來(lái)防止N以固溶N的形式存在。
[0049] 并且，所述鋼材的微細(xì)組織優(yōu)選為單相鐵素體。當(dāng)形成珠光體或貝氏體等時(shí)，可成 為降低電磁特性的主要原因。鐵素體的平均晶粒大小優(yōu)選限定在30~200μπι。當(dāng)平均晶粒大 小不足30μπι時(shí)，最終產(chǎn)品的晶界過(guò)于微細(xì)反而會(huì)劣化電磁特性。并且，當(dāng)平均晶粒大小超過(guò) 200μπι時(shí)，因粗大晶粒會(huì)導(dǎo)致鍛造性劣化。
[0050] 以下，對(duì)本發(fā)明的另一個(gè)方面的鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材的制造方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō) 明。
[0051 ]本發(fā)明的另一個(gè)方面的鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材的制造方法，包括:在1000~1200 °(：的溫度下對(duì)滿足前述組成的鋼坯進(jìn)行加熱的步驟;通過(guò)對(duì)所述已被加熱的鋼坯進(jìn)行熱乳 來(lái)獲得鋼材的步驟；以及以0.1~l〇°C/秒的冷卻速度對(duì)所述已被熱乳的鋼材進(jìn)行冷卻的步 驟。
[0052] 加熱步驟
[0053]在1000~1200°C的溫度下對(duì)滿足所述成分體系的鋼坯進(jìn)行加熱。由于在所述溫度 范圍內(nèi)對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱，從而能夠有效溶解殘余的偏析、碳化物以及夾雜物。當(dāng)所述鋼坯的 加熱溫度超過(guò)1200Γ時(shí)使得生產(chǎn)作業(yè)無(wú)效率。另一方面，當(dāng)加熱溫度不足1000°C時(shí)加熱引 起的所述效果可能會(huì)不充分。在此，鋼坯是指可制成線材和棒材的半成品，例如大方坯 (bloom)或者小方還(billet)等。
[0054] 通過(guò)熱乳來(lái)獲得鋼材的步驟
[0055]可以對(duì)按照如上所述的方式被加熱的鋼坯實(shí)施熱乳。當(dāng)乳制溫度不足800°C時(shí)，因 微細(xì)的鐵素體晶?？赡芙档湾懺煨?。另一方面，當(dāng)乳制溫度超過(guò)1100°c時(shí)，因奧氏體晶粒變 得粗大而妨礙線材和棒材的機(jī)械物理性質(zhì)。因而，優(yōu)選地，在800~1100 °C的溫度下進(jìn)行熱 乳。
[0056] 冷卻步驟
[0057] 優(yōu)選地，對(duì)通過(guò)如上所述的方式進(jìn)行熱乳的線材進(jìn)行冷卻。此時(shí)，當(dāng)冷卻速度不足 0.1°C/秒時(shí)，A1N變得粗大而難以得到本發(fā)明所要得到的A1N的效果。另一方面，當(dāng)冷卻速度 超過(guò)10 °C /秒時(shí)，因 S i含量高而有可能產(chǎn)生內(nèi)部龜裂。因而，優(yōu)選地，所述冷卻速度應(yīng)滿足 0.1~10°C/秒。為了易于保管和移動(dòng)已冷卻的線材，在所述冷卻步驟之后還包括進(jìn)行卷繞 的步驟。
[0058]以下，對(duì)本發(fā)明的又一個(gè)方面的鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼部件進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0059] 本發(fā)明的又一個(gè)方面的軟磁鋼部件滿足前述的組成，微細(xì)組織是單相鐵素體，平 均晶粒度為30~200μηι。
[0060] 此時(shí)，優(yōu)選地，所述軟磁鋼部件的微細(xì)組織是與平均晶粒度相比相差A(yù)STM等級(jí)3以 上的晶粒數(shù)量不足10%。即，優(yōu)選滿足下面的關(guān)系式2。
[0061] [關(guān)系式2]
[0062] 100* (與平均晶粒度相比相差A(yù)STM等級(jí)3以上的晶粒數(shù)量)/(總晶粒數(shù))〈10
[0063] 當(dāng)滿足所述微細(xì)組織的條件時(shí)，可判斷為沒(méi)有產(chǎn)生混晶。即，產(chǎn)生混晶組織的定義 為，在用200倍率的光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察時(shí)，如果與平均晶粒度相比相差A(yù)STM等級(jí)3以上的 晶粒數(shù)量占總晶粒數(shù)量的10%以上，則定義為產(chǎn)生了混晶。
[0064] 在本發(fā)明中通過(guò)形成A1N析出物來(lái)抑制異常晶粒生長(zhǎng)，因此在不產(chǎn)生混晶組織的 同時(shí)可使內(nèi)部的微細(xì)組織變得均勻，這種均勻的微細(xì)組織會(huì)消除變形過(guò)程中的均布應(yīng)力而 提尚鍛造性。
[0065]滿足如上所述的合金組成和微細(xì)組織的軟磁鋼部件的磁通密度B5S〇.90Tesla以 上，表現(xiàn)出優(yōu)異的電磁特性。
[0066]以下，對(duì)本發(fā)明的又一個(gè)方面的軟磁鋼部件的制造方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0067]本發(fā)明的又一個(gè)方面的鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼部件的制造方法包括:在770~1200 °(：的溫度下對(duì)本發(fā)明的鋼材進(jìn)行加熱的步驟;對(duì)所述已被加熱的鋼材進(jìn)行熱鍛的步驟；以 0.1~10°c/秒的冷卻速度對(duì)所述熱鍛鋼材進(jìn)行冷卻的步驟；以及對(duì)所述已被冷卻的鋼材進(jìn) 行冷鍛的步驟。
[0068] 此時(shí)，優(yōu)選地，在770~1200°C的溫度下進(jìn)行所述加熱及熱鍛。當(dāng)以不足770°C的加 熱溫度進(jìn)行加熱時(shí)，因流動(dòng)應(yīng)力高而熱鍛效果少，當(dāng)加熱溫度超過(guò)1200°C時(shí)，被固溶的N的 量高，由此本發(fā)明所要達(dá)到的鍛造時(shí)根據(jù)A1N的析出來(lái)抑制異常晶粒生長(zhǎng)的效果差。
[0069] 此時(shí)，優(yōu)選地，所述冷卻以0.1~10°C/秒的速度進(jìn)行。當(dāng)冷卻速度不足0.1°C/秒 時(shí)，A1N變得粗大而難以得到在本發(fā)明所要達(dá)到的形成A1N析出物的效果。另一方面，當(dāng)冷卻 速度超過(guò)l〇°C/秒時(shí)，因 Si的高含量可能產(chǎn)生內(nèi)部龜裂。
[0070] 并且，還可包括在560~790°C的溫度下對(duì)所述已被冷鍛的鋼材進(jìn)行熱處理的步驟 來(lái)制造軟磁鋼部件。
[0071] 此時(shí)，優(yōu)選地，所述冷鍛之后的熱處理在560~790°C的溫度下進(jìn)行。這是因?yàn)楫?dāng)熱 處理溫度不足560°C時(shí)，內(nèi)部應(yīng)力的消除速度緩慢而熱處理后的電磁特性改善效果少，當(dāng)熱 處理溫度超過(guò)790°C時(shí)，通過(guò)相變來(lái)產(chǎn)生再結(jié)晶，由此可降低電磁特性。
【具體實(shí)施方式】
[0072] 下面，通過(guò)實(shí)施例更加具體說(shuō)明本發(fā)明。但是，下面的實(shí)施例是只是為了進(jìn)一步詳 細(xì)說(shuō)明本發(fā)明而示例的，并不是用于限定本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。本發(fā)明的權(quán)利要求范圍 是根據(jù)權(quán)利要求書中記載的內(nèi)容和由此合理推導(dǎo)出的內(nèi)容而決定。
[0073]鑄造了記載在下述的表1中的成分體系的鋼。然后根據(jù)一般的方法在1150Γ的溫 度下進(jìn)行加熱并進(jìn)行熱乳而分別制造出直徑為50mm的棒材。之后在1050 °C的溫度下以5°C/ 秒的速度對(duì)已被熱乳的直徑為50mm的棒材進(jìn)行冷卻。
[0074]利用所述棒材制造了汽車交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的爪極(claw pole)。將直徑為50mm的 棒材以1.2kg的重量進(jìn)行切割并在1200°C的溫度下進(jìn)行加熱，并經(jīng)過(guò)四個(gè)步驟進(jìn)行熱鍛。熱 鍛之后進(jìn)行皮膜處理，然后經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟實(shí)施了冷鍛。
[0075]下面的表1及表2中的現(xiàn)有例是廣泛用作爪極(clawpole)的低碳鋼JS-SWRCH6A鋼。
[0076] 對(duì)冷鍛成如上所述的加工件的微細(xì)組織、鍛造性及電磁特性進(jìn)行觀察，并將其結(jié) 果表示在下面的表2中。
[0077] 并且，在圖1中表示表2的現(xiàn)有例、比較例以及發(fā)明例2的微細(xì)組織。
[0078] 在下面的表2中鍛造性是通過(guò)鍛造工藝模擬來(lái)實(shí)施，為此實(shí)施了切口壓縮實(shí)驗(yàn)。 [0079]即，通過(guò)如下方式實(shí)施了鍛造性模擬實(shí)驗(yàn):在直徑為10mm、高度為15mm的圓筒狀試 片中間形成R為〇. 1的60°的切口，其深度為2mm，在1100°C的溫度下壓縮2mm的位移之后冷卻 至常溫，接著在常溫下通過(guò)壓縮試驗(yàn)來(lái)測(cè)量最大壓縮變形量。將壓縮時(shí)產(chǎn)生龜裂使壓力傳 感器的應(yīng)力下降的瞬間定義為變形邊際量。即，用以下條件測(cè)量的變形邊際量對(duì)鍛造性進(jìn) 行了評(píng)價(jià)。此時(shí)，將比較例的變形量設(shè)為100%來(lái)對(duì)變形邊際量進(jìn)行相對(duì)地評(píng)價(jià)。
[0080] 對(duì)于電磁特性，通過(guò)在鍛造件中取出外徑為45mm、內(nèi)徑為35mm、厚度為10mm的環(huán)形 電磁（solenoid)試片來(lái)進(jìn)行觀察，將銅線卷繞初級(jí)線圈（primary) 100圈、次級(jí)線圈 (Sec〇ndary)20圈后測(cè)量B-H(磁通密度-磁場(chǎng)強(qiáng)度）曲線和鐵損值，并將其結(jié)果表示出來(lái)。
[0081] [表1]
[0082]
[0083][表 2]
[0085] 從所述表2可知，滿足本發(fā)明提出的所有條件的發(fā)明例1至5與比較例1至3相比，鍛 造性優(yōu)異且在鍛造時(shí)沒(méi)有產(chǎn)生裂紋，并且，與現(xiàn)有例相比，電磁特性優(yōu)異
[0086] 與此相反，比較例1是N的含量比本發(fā)明的N含量的范圍低的鋼種，因產(chǎn)生龜裂和混 晶組織而在鍛造時(shí)產(chǎn)生了裂紋。
[0087] 并且，比較例2和3的A1/N不足2而產(chǎn)生龜裂和混晶組織，由此在鍛造時(shí)產(chǎn)生了裂 紋。
[0088] 并且，現(xiàn)有例是C含量比本發(fā)明的C含量高且N含量比本發(fā)明的N含量低的鋼種，其 產(chǎn)生了混晶組織且電磁特性劣化。
[0089] 如所述表2及圖1所示，在現(xiàn)有例中觀察出混晶組織（圖1(a))，由此可知盡管現(xiàn)有 例是碳含量較高的鋼種，但是析出為珠光體的碳化物對(duì)粗大鐵素體的生長(zhǎng)沒(méi)有明顯作用。
[0090] 另一方面，發(fā)明例形成A1N析出物，從而沒(méi)有產(chǎn)生混晶組織而且也沒(méi)有觀察到微細(xì) 龜裂。圖1(c)是表示對(duì)發(fā)明例2的鋼材進(jìn)行鍛造之后觀察微細(xì)組織的代表性的圖，從圖1(c) 可知，發(fā)明例2通過(guò)用本發(fā)明的方法析出的A1N來(lái)抑制晶界的增長(zhǎng)，由此內(nèi)部的細(xì)微組織均 勻。從所述表2可知，這種均勻的微細(xì)組織具有通過(guò)消除變形時(shí)的均布應(yīng)力來(lái)提高鍛造性的 效果。
[0091] 如上所述，本發(fā)明與比較例和現(xiàn)有例不同，沒(méi)有觀察到混晶組織和微細(xì)龜裂。可根 據(jù)鍛造性模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)這種沒(méi)有產(chǎn)生混晶的微細(xì)組織的鍛造性是否提高?？芍驘釅?縮時(shí)產(chǎn)生的混晶組織而冷壓縮時(shí)的變形邊際量劣化。即，可知與比較例相比，發(fā)明例的變形 邊際量的相對(duì)值改善。并且，可知在產(chǎn)生混晶組織的比較例的試片中因非均布應(yīng)力集中而 導(dǎo)致鍛造性變差。
[0092] 另一方面，可知符合本發(fā)明的發(fā)明例1至5與現(xiàn)有例相比，磁通密度和鐵損有所改 善。即，在現(xiàn)有例中H=500A/m的條件下所測(cè)量的磁通密度為0.83T，但在發(fā)明例1至5中磁通 密度改善為0.90~1.04T。不僅如此，現(xiàn)有例的鐵損在B=1.0T的程度下為52W/kg，但是通過(guò) 添加 Si而渦電流損失降低至33~42W/kg。這是由于跟現(xiàn)有例相比降低了現(xiàn)有例的碳量來(lái)改 善磁通密度，并且通過(guò)添加 Si來(lái)改善鐵損。
[0093] 如上所述，可知發(fā)明例1至5與現(xiàn)有例相比，電磁特性改善的同時(shí)鍛造性也有改善。 因而，本發(fā)明可適用于制造電磁特性優(yōu)異且鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼部件。
[0094] 以上參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解在不超出權(quán)利 要求書中記載的本發(fā)明的主旨和領(lǐng)域的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種修改和變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材，以重量％計(jì)，包含:C:0.0 O1~0.02%、Mn :0.1~1.2%、 51:0.2~1.2%、厶1:0.01~0.1%川:0.005~0.015%、卩 ：0.02%以下、5:0.02%以下、余量 的Fe以及其它不可避免的雜質(zhì)，并且，滿足下面的關(guān)系式1，微細(xì)組織是單相鐵素體， [關(guān)系式1] A1/N 彡 2 其中，Al和N是表示各個(gè)元素的含量(重量％ )。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材，其特征在于，所述鐵素體的晶粒平均 大小為30~200μηι。3. -種鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材的制造方法，包括： 在1000~1200°C的溫度下對(duì)滿足下面的關(guān)系式1的鋼坯進(jìn)行加熱的步驟，其中，所述鋼 坯，以重量％計(jì)，包含：C:0.001~0.02%、Mn:0.1~1.2%、Si:0.2~1.2%、A1:0.01~ 0.1 %、N:0.005~0.015%、P:0.02%以下、S:0.02%以下、余量的Fe以及其它不可避免的雜 質(zhì)； 通過(guò)對(duì)已被加熱的所述鋼坯進(jìn)行熱乳來(lái)獲得鋼材的步驟；以及 以0.1~KTC/秒的冷卻速度對(duì)已被熱乳的所述鋼材進(jìn)行冷卻的步驟， [關(guān)系式1] A1/N 彡 2 其中，Al和N是表示各個(gè)元素的含量(重量％ )。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍛造性優(yōu)異的軟磁鋼材的制造方法，其特征在于，所述鋼材是 線材或者棒材形狀。5. -種軟磁鋼部件，以重量％計(jì)，包含：(：:0.001~0.02%、]\111:0.1~1.2%、3丨 ：0.2~ 1·2%、Α1:0·01 ~0·1%、Ν:0·005~0·015%、Ρ:0·02% 以下、S:0.02% 以下、余量的Fe以及 其它不可避免的雜質(zhì)，并且，滿足下面的關(guān)系式1，微細(xì)組織是單相鐵素體，晶粒平均大小為 30 ~200μπι， [關(guān)系式1] Α1/Ν 彡 2 其中，Al和N是表示各個(gè)元素的含量(重量％ )。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的軟磁鋼部件，其特征在于，所述軟磁鋼部件滿足下面的關(guān)系式 2， [關(guān)系式2] 100*(與平均晶粒度相比相差A(yù)STM等級(jí)3以上的晶粒數(shù)量)/(總晶粒數(shù))〈10。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的軟磁鋼部件，其特征在于，所述軟磁鋼部件的磁通密度以為 0 · 9Tesla 以上。8. -種軟磁鋼部件的制造方法，包括： 在770~1200°C的溫度下對(duì)鋼材進(jìn)行加熱的步驟，其中，所述鋼材，以重量％計(jì)，包含： C:0.001~0.02%、Mn:0.1~1.2%、Si :0.2~1.2%、A1:0.01~0.1%、N:0.005~0.015%、 P:0.02%以下、S:0.02%以下、余量的Fe以及其它不可避免的雜質(zhì)，并且，滿足下面的關(guān)系 式1，微細(xì)組織是單相鐵素體； 通過(guò)對(duì)已被加熱的所述鋼材進(jìn)行熱鍛來(lái)獲得熱鍛件的步驟； 以0.1~KTC/秒的冷卻速度對(duì)所述熱鍛件進(jìn)行冷卻的步驟；以及 對(duì)已被冷卻的所述熱鍛件進(jìn)行冷鍛來(lái)獲得鋼部件的步驟， [關(guān)系式1] A1/N 彡 2 其中，Al和N是表示各個(gè)元素的含量(重量％ )。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的軟磁鋼部件的制造方法，其特征在于，還包括在560~790 °C的 溫度下對(duì)已被冷鍛的所述鋼材進(jìn)行熱處理的步驟。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的軟磁鋼部件的制造方法，其特征在于，所述軟磁鋼部件滿足 下面的關(guān)系式2， [關(guān)系式2] 100*(與平均晶粒度相比相差A(yù)STM等級(jí)3以上的晶粒數(shù)量)/(總晶粒數(shù))〈10。
【文檔編號(hào)】C21D8/06GK105886893SQ201510966905
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日
【發(fā)明人】全英洙, 李世日, 樸秀東, 李炯直, 金智鉉
【申請(qǐng)人】Posco公司