JP2556571B2

JP2556571B2 - 耐食性軟磁性鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2556571B2
Application number: JP64000136A
Authority: JP
Inventors: 昌義石田; 浩宍戸
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-01-05
Filing date: 1989-01-05
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JPH02182834A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、耐食性の著しく優れた軟磁性鋼板、とく
にOA機器用モータコアをはじめとして、車載用モータコ
アや水中モーターコアなどとりわけ発錆が嫌われる用途
に用いて好適な軟磁性鋼板の製造方法に関する。

（従来の技術）耐食性軟磁性材料としては、従来からフェライト系ス
テンレス鋼板が知られているが、かかる材料の軟磁気特
性はけい素鋼等に比べると著しく劣っている。そこで、
磁気特性を改善する目的で特公昭39−816号公報では、F
e−Cr系合金に所定量のC,Si,Mn,Ni,Al等の添加が試みら
れているが、磁気特性としては最大透磁率μmaxが高々2
850で、しかも保磁力は最良でも0.9エルステッド（Oe）
にすぎなかった。

また同様の目的で、特公昭39−20644号公報において
は、Fe−Cr系合金にSiやTiを添加し、該合金中の酸素を
除去することによって磁気特性の改善を図っているが、
高透磁率、低保磁力を安定に得ることは困難で、すなわ
ち多くの元素添加を行う方法ではむしろ混入した不純物
が核となって介在物または析出物が発生するため、軟磁
気特性の劣化をまねく。

一方、特公昭50−37135号や同54−14569号各公報等に
おいては高温、長時間の焼鈍によって鋼中のC,N含有量
を制御し、後者の例ではさらに方向性の付与によって磁
気特性の改善を図っているが、工程が極めて複雑で、特
に最終焼鈍が長時間を要するため、不経済である。

（発明が解決しようとする課題）この発明は、上記した従来技術のように多くの元素添
加を行うことなしに、冷間圧延および焼鈍工程を最適化
することにより、工業的生産において安定に、最大透磁
率10000以上、保磁力0.3エルステッド以下という優れた
軟磁気特性を有し、しかも耐食性にも優れた耐食性軟磁
性鋼板を製造する方法について提案することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段）発明者らは、Fe−Cr系合金鋼において軟磁気特性の向
上に効果のあるSiおよびAlを添加するとともに含有S,Mn
量を制御し、さらに熱間圧延後の冷間圧延および焼鈍工
程を適正化することによって、軟磁気特性の向上をはか
れることを見出してこの発明を完成させた。

すなわちこの発明は、 C:0.01wt％以下、 Cr:11.0〜18.0wt％ Si＋Al:5.0wt％以下、を含み、さらにMnとＳを S:0.005wt％以下でかつ、 Mn/S≧100 を満足する範囲において含有する鋼素材に、熱間圧延を
施して熱延板とした後、１回あるいは中間焼鈍を含む２
回以上の冷間圧延を最終圧下率40〜85％にて施し、しか
る後最終焼鈍を600〜800℃の温度範囲と850〜1200℃の
温度範囲の２段階で施すことを特徴とする耐食性軟磁性
鋼板の製造方法である。

以下この発明を具体的に説明する。

まずこの発明の基礎となった実験結果について説明す
る。

即ち、最終焼鈍後の結晶粒径はＳ含有量およびMn/S含
有量比に強く依存し、Ｓ量の減少とともに結晶粒径は増
大し、同じＳ量ではMn/S比の増加とともに結晶粒径は増
大して軟磁性は良好となる。

Cr:15.0wt％（以下単に％と示す）、Si:2.0％、Al:1.
5％、S:0.001〜0.010％、Mn:0.4〜0.5％およびC:0.005
％を含み残部が実質的にFeの組成になる合金鋼スラブに
熱間圧延を施した後、最終圧下率が60％となる２回の冷
間圧延を施し、ついでH₂中において600℃から100℃/min
で1000℃まで昇温後1000℃２分間の最終焼鈍を施して得
た、厚さ0.35mmの薄鋼板の平均結晶粒径とＳ含有量との
関係について調べた結果を、第１図に示す。同図から、
Ｓ含有量が0.005％以下になると結晶粒径が急激に増大
することが明らかである。

また、Cr:13.5％、Si:0.9％、Al:1.8％、S:0.002〜0.
005％、Mn:0.1〜0.8％およびC:0.003〜0.006％を含み残
部が実質的にFeの合金鋼スラブに熱間圧延を施した後、
最終圧下率が60％となる２回の冷間圧延を施し、ついで
H₂中において660℃で２分間、その後直ちに500℃/minで
1000℃まで昇温後1000℃で２分間保持する最終焼鈍を施
して得た、厚さ0.5mmの薄鋼板の最大透磁率とMn/S比と
の関係について調べた結果を第２図に示す。同図から、
この成分系においてはMn/Sを100以上にすると10000以上
と最大透磁率が得られることが明らかである。

さらに、上記に従って成分を調整したFe−Cr系合金の
熱延板に対して施す冷間圧延、焼鈍工程の適正化につい
て種々の検討を行った。

Cr:15.0％、Al:1.0％、Si:1.2％、S:0.004％、Mn:0.6
％およびC:0.005％を含み残部が実質的にFeよりなる合
金鋼スラブに熱間圧延を施した後、冷間圧延、ついで最
終焼鈍を施して得た厚さ0.35mmの薄鋼板のＸ線（200）
反射極点図を第３図に示す。ここで冷間圧延の最終圧下
率は30〜90％とし、また最終焼鈍はH₂雰囲気中で750℃
２分間ついて1050℃３分間を連続して行った。同図から
明らかなように、上記鋼種においては最終圧下率を60％
程度にした場合に、｛110｝面が圧延面において＜001＞
方向が圧延方向にそれぞれ平行となる、いわゆるゴス方
位が最も強く現れ、圧延方向に磁化する場合に優れた軟
磁性を発揮する一方向性の集合組織が得られる。

また最終焼鈍は粒成長を図ることに加え、さらに上述
の好適組成からなる冷延板に対して、第１段の温度域を
600〜800℃に第２段の温度域を850〜1200℃とする２段
階にて施すことが集合組織制御の上で有効であることが
判明した。即ち、第１段の最終焼鈍において上記ゴス方
位を有する結晶粒を選択的に再結晶させ、次いで第２段
の高温最終焼鈍を施すことによりこの結晶粒を成長さ
せ、高度の一方向性集合組織を得ることが可能となるの
である。

Cr:15.0％、Si:1.5％、Al:0.8％、Mn:0.45％、C:0.00
6％およびS:0.003％、または0.022％を含有し残部が実
質的にFeよりなる合金鋼スラブに熱間圧延を施した後、
冷間圧延ついで最終焼鈍を施して得た厚さ0.35mmの薄鋼
板のゴス方位に対応するＸ線（200）反射ピーク強度
を、第２段の最終焼鈍における焼鈍温度の関数として、
第４図に示す。ここで冷間圧延の最終圧下率は60％と
し、焼鈍時間は第１段４分間、第２段２分間とし、第１
段最終焼鈍終了後直ちに500℃/minの昇温速度で第２段
最終焼鈍温度まで上昇させた。なお第２段焼鈍はAr雰囲
気で行った。

図中（Ａ）はS:0.003％、第１段焼鈍温度720℃とした
もの、（Ｂ）はS:0.003％、第１段焼鈍温度を第２段焼
鈍温度と同一とし、その温度がＡにおける第２段焼鈍温
度と同一であるときはＡにおける第１段焼鈍後昇温し第
２段焼鈍が完了するまでの時間と同一の時間保持したも
の、（Ｃ）はS:0.022％、第１段焼鈍温度720℃としたも
のをそれぞれ示す。同図より明らかなように、Ｓを低減
した成分系においては、第１段焼鈍温度を720℃に保っ
た場合にゴス方位の集積度が上昇し、より高度の一方向
性集合組織が得られることがわかる。

このように成分と冷間圧延および焼鈍工程とを適切に
制御することにより優れた軟磁性を得ることができる。

（作用）以下、この発明において成分組成を前記の範囲に限定
した理由について説明する。

C:0.01％以下Ｃは磁気特性、耐食性を劣化させる元素であり、0.01
％を越える両特性の劣化が著しく、また脱炭に高温、長
時間の焼鈍が必要となるため、0.01％以下とした。

Cr:11.0〜18.0％ CrはFeに添加して耐食性を付与する元素であるが、11
％未満の含有量では酸化性腐食に対する耐性が低くなる
一方、18％を超えると酸性雰囲気における耐食性が劣化
する。またCrはフェライト生成元素であって軟磁性改善
に効果があるが、18％を超える含有量では飽和磁束密度
の低下が著しい。そこでCr含有量は11〜18％とした。

Si＋Al:5.0％以下 Si,Alはフェライト生成元素であり、軟磁性を向上さ
せるのみならず電気抵抗を増大させる効果がある。Crを
11％以上含有する場合においてもさらにSi,Alを添加す
ることによりγ相析出を抑制して軟磁性を向上させ得る
が、過少では電気抵抗および透磁率の向上効果に乏し
く、又過大では飽和磁束密度を低下させるだけでなく脆
くなる。

すなわち両者の合計が５％以上では上記添加効果が低
いのみならず熱間加工性を著しく損なうので５％以下と
した。また下限は磁性改善の点から１％以上、より望ま
しくは1.5％以上添加することが有利である。なおSiお
よびAlはいずれも0.5〜3.5％の範囲で添加することが好
ましい。

S:0.005％以下ＳはFeS、CrSあるいはMnSの微細な析出物として鋼中
に分布すると粒成長を阻害して軟磁性を劣化させ、また
FeS、CrSが鋼中に存在すると熱間および冷間での加工性
を損ない、表面疵等の発生原因となる。すなわちＳ含有
量が0.005％を越えるとFeS、CrS、MnSの単独あるいは複
合した微細化合物が鋼中に分散して析出し、第１図に示
したように粒成長を阻害して軟磁性を劣化させるため、
Ｓ含有量は0.005％以下とした。

Mn/S≧100 Mnは鋼中のFeS、CrSの析出を抑制してMnSを析出させ
る元素で、Mn/S比が100に満たないとFeS、CrSが析出し
て熱間および冷間での加工性を損なう。一方Mn/S比が10
0以上であると、Ｓの殆どはMnSとして析出するため加工
性が良好になるとともに、析出物が粗大化するために結
晶粒成長が阻害されることなく、第２図に示したよう
に、良好な軟磁性を得ることができる。この理由により
Mn/S含有量比が100以上のMnを添加することとした。な
おMn含有量が増加すると飽和磁束密度が低下するため
に、望ましくは1.0％以下の添加とする。

次に製造方法を規定した理由を述べる。

冷間圧延における最終圧下率:40〜85％第３図に示したように、ゴス方位の集積度は圧下率60
％付近をピークとして40〜85％の範囲で高くなるため、
圧下率をこの範囲とすれば方向性が改善されて優れた軟
磁性を得ることができる。従って工程条件に応じて40〜
85％の範囲内で圧下率を選択するものとした。

最終焼鈍：第１段600〜800℃、第２段850〜1200℃ 最終焼鈍条件については、第１段600〜800℃、第２段
850〜1200℃の範囲とする。焼鈍雰囲気については特に
問わないが、酸化スケールの除去を容易にあるいは不必
要とするためには非酸化性雰囲気を用いることが望まし
い。

さて第１段焼鈍は前述のように圧延組織から優先的に
ゴス方位の再結晶させることを目的としており、600℃
未満では再結晶自体に極めて長時間を要して不利であ
り、一方800℃を越えると再結晶がゴス方位に対して選
択的でなくなって有効に方向性を付与することが困難で
あるので、600〜800℃の範囲に限定した。次に第２段焼
鈍について、この発明にかかる成分系においては焼鈍温
度を高くして短時間で良好な軟磁性を得ることができる
が、1200℃を越えた場合には焼鈍温度上昇による軟磁性
改善効果は小さく、したがって経済的に不利となる。一
方850℃に満たないと粒成長が遅く、長時間の焼鈍を行
っても良好な軟磁性を得ることは望めないため、第２段
焼鈍温度は850〜1200℃の範囲とした。

焼鈍時間については特に規定しないが中間焼鈍および
最終焼鈍（第１段、第２段）とも焼鈍時間は30秒〜10分
間の比較的短時間で良好な結果が得られる。最終２段焼
鈍のヒートパターンは第１段での温度に保持後室温以
上の任意温度まで冷却し、ついで再昇温して第２段での
温度に保持、第１段での温度に保持後、昇温して第２
での温度に保持等の通常のパターンの他、600〜800℃
間を一定時間以上かけて昇温して引き続いて第２段での
温度に保持等の方法をとることも可能である。なおこの
際上記の，，における保持時間、における600
〜800℃での昇温時間は上述の30秒〜10分間が好適であ
るが、必ずしもこれに限られるものではない。

（実施例）実施例１第１表に示す成分組成になる各種の合金鋼を真空溶解
法により50kgのインゴットとし、表面を研削して後1300
℃に加熱し、ただちに熱間圧延を施して厚さ25mmのシー
トバーとした。次にこのシートバーの表面を研削した後
1250℃に加熱して熱間圧延を施し、厚さ3.0mmの熱延板
とした。この熱延板を酸洗した後、１回目の冷間圧延を
施し、厚さ1.2mmの板とし、Ar雰囲気中950℃３分間の中
間焼鈍を施し、その後２時間の冷間圧延を施して厚さ0.
5mmの冷延板とした。この冷延板から30mm×280mmのエプ
スタイン試験片をその長辺が圧延方向と平行になるよう
に切り出し、Ar雰囲気中で760℃で４分間保持後、一旦
室温まで空冷後再度昇温して1050℃２分間保持する２段
焼鈍を施した。また前記シートバーの一部に厚さ1.5mm
までの熱間圧延を施し、酸洗の後、冷間圧延を施して厚
さ0.65mmの冷延板とし、これからエプスタイン試験片を
その長辺が圧延方向と平行になるように切り出し、Ar雰
囲気中で600℃から800℃まで50℃/minで昇温し、800℃
から1050℃まで500℃/minで昇温して1050℃で２分間保
持する最終２段焼鈍を施した。これらの処理を施した各
試験片の磁気特性および耐食性について調べた結果を第
２表に示す。

なお、最大透磁率と保磁力（Bm＝1.0T）は直流磁化測
定装置を用いて測定した。また耐食性はJIS Z2371に従
って24時間の塩水噴霧試験を行って、次の基準で判定し
た。

○：目でみて殆ど発錆が見当たらない、 △：点錆が軽く分布、 ×：面積率で10％以上の錆が発生、実施例２第３表に示す成分組成になる各種合金鋼を真空溶解法
により500kgのインゴットとし、表面研削の後1300℃に
加熱、分塊圧延および熱間圧延を施してから厚さ2.5mm
の熱延コイルとして巻取った。この熱延コイルに950℃3
0秒間の焼鈍を施して酸洗した後切断し、ついでH₂雰囲
気中で950℃２分間の中間焼鈍を挟む圧下率を変えた２
回の冷間圧延を施し、最終板厚を0.35mmとした。この冷
延板から30mm×280mmのエプスタイン試験片をその長辺
が圧延方向と平行になるように採取し、H₂雰囲気中にて
640℃で１分間保持後直ちに500℃/minで昇温して700〜1
250℃で４分間保持する最終２段焼鈍を施した。この処
理を施した試験片の磁気特性および耐食性について実施
例１と同様の方法に従って評価した。第５図に、最終冷
延圧下率30〜80％、最終第２の段焼鈍温度1050℃とする
処理を施した試験片の最大透磁率を、また第６図に、最
終冷延圧下率60％、最終第２段焼鈍温度700〜1250℃と
する処理を施した試験片の最大透磁率をそれぞれ示す。
また、最終冷延圧下率60％、最終第２段焼鈍温度1050℃
とする処理を施した試験片について耐食性試験を行っ
た。その結果を第３表に併記する。

（発明の効果）この発明によれば、合金成分および冷間圧延・焼鈍工
程を最適化することにより、耐食軟磁性鋼板に方向性を
付与して優れた磁気特性を得ることができ、また経済的
にも有利な方法を与えることになるので産業上の利益も
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は平均粒径とＳ含有量の関係を示すグラフ、第２図は最大透磁率とMn/S含有量比の関係を示すグラ
フ、第３図はＸ線（200）反射極点図、第４図はＸ線（200）反射ピーク強度と最終第２段焼鈍
温度との関係を示すグラフ、第５図は最大透磁率と最終冷間圧延圧下率の関係を示す
グラフ、第６図は最大透磁率と最大第２段焼鈍温度の関係を示す
グラフである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】C:0.01wt％以下、 Cr:11.0〜18.0wt％ Si＋Al:5.0wt％以下、を含み、さらにMnとＳを S:0.005wt％以下でかつ、 Mn/S≧100 を満足する範囲において含有する鋼素材に、熱間圧延を
施して熱延板とした後、１回あるいは中間焼鈍を含む２
回以上の冷間圧延を最終圧下率40〜85％にて施し、しか
る後最終焼鈍を600〜800℃の温度範囲と850〜1200℃の
温度範囲の２段階で施すことを特徴とする耐食性軟磁性
鋼板の製造方法。