JP7749189B2 - In-plane non-oriented electromagnetic metal plate and its manufacturing method - Google Patents
In-plane non-oriented electromagnetic metal plate and its manufacturing methodInfo
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Description
本発明は、面内無方向性電磁金属板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an in-plane non-oriented electromagnetic metal plate and a method for manufacturing the same.
従来の電磁鋼板は、圧延及び熱処理を組み合わせ、それらの条件を厳密に制御することで結晶方位を配向させ、磁気特性を向上させている。例えば、特許文献1には、鋳造材を圧延する工程と圧延を行った圧延材を加熱(熱処理)する工程とを行う、鉄板の製造方法が開示されている。 Conventional electrical steel sheets are made by combining rolling and heat treatment, strictly controlling the conditions to orient the crystal orientation and improve their magnetic properties. For example, Patent Document 1 discloses a method for manufacturing steel sheets that involves rolling a cast material and heating (heat treating) the rolled material.
近年、電磁鋼板に印加される交流電源の周波数が高くなってきており、電磁鋼板表面近傍の磁気特性が特に重要になってきている。しかしながら、従来の電磁鋼板は、表面近傍だけではなく内部を含めた全体について結晶方位を制御しているため、表面近傍の磁気特性についてまだまだ改善の余地がある。 In recent years, the frequency of the AC power source applied to electrical steel sheets has been increasing, making the magnetic properties near the surface of the sheet particularly important. However, since the crystal orientation of conventional electrical steel sheets is controlled not only near the surface but throughout the entire sheet, including the interior, there is still room for improvement in the magnetic properties near the surface.
また、従来の電磁鋼板では、製造における各工程の管理が複雑である。例えば、熱処理工程において、高温(例えば1300℃)に加熱して長時間(例えば100時間)保持することが必要であり、製造エネルギーが高い。さらに、磁気特性を向上させるために、組成のコントロールも厳密に行わなければならず、電磁鋼板を容易に作製することが困難である。 In addition, with conventional electrical steel sheets, the management of each manufacturing process is complex. For example, the heat treatment process requires heating to a high temperature (e.g., 1300°C) and holding it there for a long period of time (e.g., 100 hours), which requires a lot of energy to manufacture. Furthermore, to improve the magnetic properties, the composition must be strictly controlled, making it difficult to easily manufacture electrical steel sheets.
本発明は、結晶方位が制御され、磁気特性に優れた面内無方向性電磁金属板及びその製造方法を提供する。 The present invention provides an in-plane non-oriented electromagnetic metal plate with controlled crystal orientation and excellent magnetic properties, as well as a method for manufacturing the same.
本発明の一の態様である面内無方向性電磁金属板は、金属板の表面の面内において結晶方位が配向されている。 One aspect of the present invention, an in-plane non-oriented electromagnetic metal plate, has a crystal orientation oriented within the surface of the metal plate.
上記面内無方向性電磁金属板によれば、金属板の表面の面内において結晶方位を所定の方向に制御している。そのため、磁気特性を向上させることができる。これにより、モータの鉄心(コア)やリアクトル材料等に用いられる電磁金属板として適用できる。 With the above-mentioned in-plane non-oriented electromagnetic metal plate, the crystal orientation is controlled in a specific direction within the surface of the metal plate. This improves magnetic properties. This makes it suitable for use as an electromagnetic metal plate in motor cores, reactor materials, etc.
また、上記面内無方向性電磁金属板は、金属板の表面近傍において結晶方位を制御している。そのため、高周波での磁気特性に優れている。これにより、圧延及び熱処理を行い、表面だけではなく全体の結晶方位を制御した従来の電磁鋼板に比べて、高周波での磁気特性に優れている。 In addition, the above-mentioned in-plane non-oriented electromagnetic metal sheet has controlled crystal orientation near the surface of the metal sheet. As a result, it has excellent magnetic properties at high frequencies. This results in superior magnetic properties at high frequencies compared to conventional electromagnetic steel sheets, which are rolled and heat-treated to control the crystal orientation of the entire sheet, not just the surface.
上記面内無方向性電磁金属板において、結晶の<001>方向が板面法線方向に対して略平行に揃えられていてもよい。この場合には、結晶の磁化容易軸である<001>方向を所定の方向、すなわち板面法線方向(金属板の表面に直交する方向)に対して略平行となるように制御し、磁気特性を向上させることができる。 In the above-mentioned in-plane non-oriented electromagnetic metal plate, the <001> direction of the crystals may be aligned approximately parallel to the normal direction to the plate surface. In this case, the <001> direction, which is the axis of easy magnetization of the crystals, can be controlled to be approximately parallel to a predetermined direction, i.e., the normal direction to the plate surface (the direction perpendicular to the surface of the metal plate), thereby improving the magnetic properties.
また、金属板の表面の面内における結晶方位分布の測定において、結晶の<001>方向について、板面法線方向から75°~105°の間に形成されたピーク群よりも高い強度のピークが、板面法線方向から0°~15°の間に少なくとも1つ検出される結晶方位分布を有していてもよい。この場合には、結晶の磁化容易軸である<001>方向を所定の方向に制御し、磁気特性を向上させることができる。 Furthermore, when measuring the crystal orientation distribution within the surface of the metal plate, the crystal orientation distribution may include at least one peak detected between 0° and 15° from the normal to the plate surface, with a higher intensity than the group of peaks formed between 75° and 105° from the normal to the plate surface, in the <001> direction of the crystal. In this case, the <001> direction, which is the axis of easy magnetization of the crystal, can be controlled to a specified direction, thereby improving magnetic properties.
また、上記測定において、結晶の<111>方向について、板面法線方向から0°~15°の間と、板面法線方向から39°~85°の間と、に形成されるピーク群が検出される結晶方位分布を有していてもよい。この場合には、結晶の磁化困難軸である<111>方向を所定の方向に制御し、磁気特性を向上させることができる。 Furthermore, in the above measurement, the crystal orientation distribution may be such that peak groups are detected in the <111> direction of the crystal between 0° and 15° from the normal to the plate surface and between 39° and 85° from the normal to the plate surface. In this case, the <111> direction, which is the hard magnetization axis of the crystal, can be controlled to a specified direction, thereby improving magnetic properties.
また、金属板の表面から深さ100μmまでの領域のうち、金属板の表面を含む少なくとも一部の領域において、結晶方位が配向されていてもよい。この場合には、金属板の表面近傍の領域において結晶方位を制御し、磁気特性を向上させることができる。 In addition, the crystal orientation may be oriented in at least a portion of the region from the surface of the metal plate to a depth of 100 μm, including the surface of the metal plate. In this case, the crystal orientation can be controlled in the region near the surface of the metal plate, thereby improving the magnetic properties.
また、金属板を構成する金属材料は、結晶構造が体心立方格子構造又は体心正方格子構造の鉄鋼材料であってもよい。この場合には、磁気特性をより向上させることができる。また、モータの鉄心(コア)やリアクトル材料等に用いられる電磁鋼板として適用できる。 The metal material that makes up the metal plate may also be a steel material with a body-centered cubic lattice structure or a body-centered tetragonal lattice structure. In this case, magnetic properties can be further improved. It can also be used as an electromagnetic steel plate for motor cores, reactor materials, etc.
また、鉄鋼材料は、純鉄であってもよい。この場合には、磁気特性をより一層向上させることができる。 The steel material may also be pure iron. In this case, the magnetic properties can be further improved.
本発明の他の態様である面内無方向性電磁金属板の製造方法は、金属板の表面の面内において結晶方位が配向されている面内無方向性電磁金属板の製造方法であって、金属板の表面に投射材を投射して表面加工処理を行う。 Another aspect of the present invention is a method for manufacturing an in-plane non-oriented electromagnetic metal plate, in which the crystal orientation is oriented within the surface of the metal plate, and a surface processing treatment is performed by projecting a projection material onto the surface of the metal plate.
上記面内無方向性電磁金属板の製造方法によれば、金属板の表面に投射材を投射して表面加工処理を行うことにより、金属板の表面の面内において結晶方位を所定の方向に容易に制御できる。そのため、従来の電磁鋼板のように、結晶方位を制御するために圧延及び熱処理を行う場合に比べて、複雑な工程管理を行う必要がない。また、高温・長時間の熱処理を行う必要がなく、製造エネルギーを低減できる。これにより、結晶方位が制御され、磁気特性に優れた電磁金属板を容易に製造できる。 According to the above-mentioned method for manufacturing in-plane non-oriented electromagnetic metal sheets, the crystal orientation can be easily controlled to a predetermined direction within the surface of the metal sheet by projecting a shot material onto the surface of the metal sheet to perform surface processing. Therefore, compared to conventional electromagnetic steel sheets, which require rolling and heat treatment to control the crystal orientation, there is no need for complex process management. Furthermore, there is no need for high-temperature, long-term heat treatment, which reduces manufacturing energy. This allows for controlled crystal orientation and makes it easy to manufacture electromagnetic metal sheets with excellent magnetic properties.
また、上記製造方法によって製造される面内無方向性電磁金属板は、金属板の表面近傍において結晶方位を制御している。そのため、高周波での磁気特性に優れている。これにより、圧延及び熱処理を行い、表面だけではなく全体の結晶方位を制御した従来の電磁鋼板に比べて、高周波での磁気特性に優れている。 In addition, the in-plane non-oriented electromagnetic metal sheet manufactured using the above manufacturing method has controlled crystal orientation near the surface of the metal sheet. As a result, it has excellent magnetic properties at high frequencies. This results in superior magnetic properties at high frequencies compared to conventional electromagnetic steel sheets, which are rolled and heat-treated to control the crystal orientation of the entire sheet, not just the surface.
上記面内無方向性電磁金属板の製造方法において、上記表面加工処理における投射材の投射圧力及び投射時間の少なくとも一方を調整し、金属板の表面の面内における結晶方位の配向状態を制御してもよい。この場合には、金属板の表面の面内において結晶方位を精度良く制御できる。 In the above-mentioned method for manufacturing an in-plane non-oriented electromagnetic metal plate, the crystalline orientation state within the surface of the metal plate can be controlled by adjusting at least one of the projection pressure and projection time of the projection material during the surface processing. In this case, the crystalline orientation within the surface of the metal plate can be controlled with high precision.
また、上記表面加工処理を行った後、さらに熱処理を行ってもよい。この場合には、金属板の表面の面内において結晶方位を精度良く制御できる。 Furthermore, after the above surface processing, a heat treatment may be performed. In this case, the crystal orientation within the surface of the metal plate can be controlled with high precision.
また、上記表面加工処理を行う前に、金属板の表面のうち、少なくとも上記表面加工処理を行う領域に潤滑剤を塗布してもよい。この場合には、上記表面加工処理時に金属板の表面とその金属板の表面に投射する投射材との摩擦が小さくなり、金属板の表面の面内において結晶方位を精度良く制御できる。 Furthermore, before carrying out the surface treatment, a lubricant may be applied to at least the area of the surface of the metal plate that will undergo the surface treatment. In this case, friction between the surface of the metal plate and the shot material projected onto the surface of the metal plate during the surface treatment is reduced, allowing for precise control of the crystal orientation within the surface of the metal plate.
また、金属板を構成する金属材料は、結晶構造が体心立方格子構造又は体心正方格子構造の鉄鋼材料であってもよい。この場合には、より磁気特性に優れた電磁鋼板を製造できる。また、モータの鉄心(コア)やリアクトル材料等の適用に有効な電磁鋼板を製造できる。 The metal material that makes up the metal plate may also be a steel material whose crystal structure is a body-centered cubic lattice structure or a body-centered tetragonal lattice structure. In this case, it is possible to manufacture an electromagnetic steel plate with even better magnetic properties. It is also possible to manufacture an electromagnetic steel plate that is effective for applications such as motor cores and reactor materials.
また、鉄鋼材料は、純鉄であってもよい。この場合には、より一層磁気特性に優れた電磁鋼板を製造できる。 The steel material may also be pure iron. In this case, it is possible to produce electromagnetic steel sheets with even better magnetic properties.
以下、本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention.
[面内無方向性電磁金属板]
まず、面内無方向性電磁金属板について説明する。
面内無方向性電磁金属板は、金属板の表面の面内において結晶方位が配向されている。
[In-plane non-directional electromagnetic metal plate]
First, the in-plane non-oriented electromagnetic metal plate will be described.
In-plane non-oriented electromagnetic metal plates have crystal orientation oriented within the surface plane of the metal plate.
面内無方向性電磁金属板は、板状の金属材料により構成することができる。金属材料としては、例えば、純鉄、鉄合金等を用いることができる。鉄合金としては、例えば、炭素鋼、鉄シリコン合金等を用いることができる。また、金属材料としては、鉄以外の銅等の金属やその合金等を用いてもよい。 The in-plane non-oriented electromagnetic metal plate can be made of a plate-shaped metal material. Examples of metal materials that can be used include pure iron and iron alloys. Examples of iron alloys that can be used include carbon steel and iron-silicon alloys. Metals other than iron, such as copper, and their alloys, can also be used as metal materials.
面内無方向性電磁金属板において、結晶方位が配向されている金属板の表面の面内とは、金属板の表層(表面近傍の領域)のことであり、例えば、金属板の表面から深さ100μmまでの領域をいう。 In the case of in-plane non-oriented electromagnetic metal sheets, the in-plane surface of the metal sheet where the crystal orientation is oriented refers to the surface layer of the metal sheet (the region near the surface), for example, the region from the surface of the metal sheet to a depth of 100 μm.
面内無方向性電磁金属板において、金属板の表面の面内において結晶方位が配向されていることは、例えば、金属板の表面の面内における結晶方位分布を測定することによって確認できる。結晶方位分布の測定は、例えば、局所的な領域の測定に好適な電子線後方散乱回折(EBSD)法、広範囲の領域の測定に好適なX線回折(XRD)法等を用いることができる。 In an in-plane non-oriented electromagnetic metal plate, the alignment of the crystal orientation within the surface of the metal plate can be confirmed, for example, by measuring the crystal orientation distribution within the surface of the metal plate. Crystal orientation distribution can be measured using, for example, electron backscatter diffraction (EBSD), which is suitable for measuring localized areas, or X-ray diffraction (XRD), which is suitable for measuring wide-area areas.
面内無方向性電磁金属板において、結晶の<001>方向が板面法線方向に対して略平行に揃えられていてもよい。ここでの略平行とは、例えば、結晶の<001>方向が板面法線方向に対して0°~15°の傾きに制御されていることをいう。 In an in-plane non-oriented electromagnetic metal plate, the <001> direction of the crystals may be aligned approximately parallel to the normal to the plate surface. "Approximately parallel" here means, for example, that the <001> direction of the crystals is controlled to an inclination of 0° to 15° relative to the normal to the plate surface.
金属板の表面の面内における結晶方位分布の測定において、結晶の<001>方向について、板面法線方向から75°~105°の間に形成されたピーク群よりも高い強度のピークが、板面法線方向から0°~15°の間に少なくとも1つ検出される結晶方位分布を有していてもよい。ここで、結晶の<001>方向が板面法線方向から0°~15°の間に存在する結晶は、他の<001>方向が板面法線方向から75°~105°の間に存在する。よって、板面法線方向から0°~15°の間と、板面法線方向から75°~105°の間とに、結晶の<001>方向のピークが形成される。 When measuring the crystal orientation distribution within the surface of a metal plate, the crystal orientation distribution may include at least one peak detected between 0° and 15° from the normal to the plate surface, with a higher intensity than the group of peaks formed between 75° and 105° from the normal to the plate surface, for the <001> direction of the crystal. Here, for crystals whose <001> direction is between 0° and 15° from the normal to the plate surface, another <001> direction is present between 75° and 105° from the normal to the plate surface. Therefore, peaks in the <001> direction of the crystal are formed between 0° and 15° from the normal to the plate surface and between 75° and 105° from the normal to the plate surface.
上記測定において、結晶の<111>方向について、板面法線方向から0°~15°の間と、板面法線方向から39°~85°の間と、に形成されるピーク群が検出される結晶方位分布を有していてもよい。ここで、<111>方向が板面法線方向から0°~15°の間に存在する結晶は、もう1つの<111>方向が板面法線方向から55°~85°に存在する。また、<001>方向が板面法線方向から0°~15°に存在する結晶は、その<111>方向が板面法線方向から39°~69°に存在する。よって、板面法線方向から0°~15°の間と、板面法線方向から39°~85°の間とに、結晶の<111>方向のピークが形成される。 In the above measurement, the crystal may have a crystal orientation distribution in which peaks are detected in the <111> direction between 0° and 15° from the normal to the plate surface and between 39° and 85° from the normal to the plate surface. Here, for crystals in which the <111> direction is between 0° and 15° from the normal to the plate surface, another <111> direction is located between 55° and 85° from the normal to the plate surface. Furthermore, for crystals in which the <001> direction is located between 0° and 15° from the normal to the plate surface, the <111> direction is located between 39° and 69° from the normal to the plate surface. Therefore, peaks in the <111> direction of the crystal are located between 0° and 15° from the normal to the plate surface and between 39° and 85° from the normal to the plate surface.
面内無方向性電磁金属板において、金属板の表面から深さ100μmまでの領域のうち、金属板の表面を含む少なくとも一部の領域において、結晶方位が配向されていてもよい。ここで、金属板の表面から深さ100μmまでの領域のうち、金属板の表面を含む少なくとも一部の領域とは、例えば、金属板の表面から深さ10μmまでの領域であってもよいし、金属板の表面から深さ50μmまでの領域であってもよいし、金属板の表面から深さ100μmまでの領域であってもよい。 In an in-plane non-oriented electromagnetic metal plate, the crystal orientation may be oriented in at least a portion of the region extending from the surface of the metal plate to a depth of 100 μm, including the surface of the metal plate. Here, "at least a portion of the region extending from the surface of the metal plate to a depth of 100 μm, including the surface of the metal plate," may be, for example, a region extending from the surface of the metal plate to a depth of 10 μm, a region extending from the surface of the metal plate to a depth of 50 μm, or a region extending from the surface of the metal plate to a depth of 100 μm.
[面内無方向性電磁金属板の製造方法]
次に、面内無方向性電磁金属板の製造方法について説明する。
面内無方向性電磁金属板の製造方法は、金属板の表面に投射材を投射して表面加工処理を行う。
[Method of manufacturing an in-plane non-oriented electromagnetic metal plate]
Next, a method for manufacturing an in-plane non-oriented electromagnetic metal plate will be described.
The method for manufacturing an in-plane non-oriented electromagnetic metal plate involves projecting a projection material onto the surface of the metal plate to perform a surface processing treatment.
上記表面加工処理としては、金属板の表面に投射材を投射し、投射材を金属板の表面に高速で衝突させて表面加工を行う方法を用いることができ、例えば、ショットピーニング、ショットブラスト等を用いることができる。 The above-mentioned surface processing can be achieved by projecting a projectile onto the surface of the metal plate, causing the projectile to collide with the surface of the metal plate at high speed, and methods such as shot peening and shot blasting can be used.
上記表面加工処理に用いる投射材の材質は、投射して衝突させる金属板の材質等によって適宜選択することができる。例えば、金属板を構成する金属材料として鉄鋼材料を用いた場合には、投射材としてジルコン粒子等の硬質粒子を用いることができる。 The material of the shot material used in the above surface treatment can be selected appropriately depending on the material of the metal plate that is projected and hit. For example, if a steel material is used as the metal material that makes up the metal plate, hard particles such as zircon particles can be used as the shot material.
上記表面加工処理の条件は、適宜調整することができる。例えば、投射材の投射圧力、投射時間、金属板の表面と投射材を投射する投射ノズルとの距離等を調整することができる。投射材の投射圧力や投射時間を調整することにより、金属板の表面の面内における結晶方位の配向状態を制御してもよい。 The conditions for the above surface processing can be adjusted as appropriate. For example, the projection pressure of the projection material, the projection time, the distance between the surface of the metal plate and the projection nozzle that projects the projection material, etc. can be adjusted. By adjusting the projection pressure and projection time of the projection material, the orientation state of the crystal orientation within the surface of the metal plate can be controlled.
また、上記表面加工処理を行った後、さらに熱処理を行ってもよい。熱処理では、金属板を所定の温度に加熱し、所定の時間保持する。熱処理の条件は、適宜調整することができ、例えば、加熱温度、保持時間等を調整することができる。熱処理の条件を調整することにより、金属板の表面の面内において結晶方位を精度良く制御できる。 Furthermore, after the above surface processing treatment, a heat treatment may be performed. In the heat treatment, the metal plate is heated to a predetermined temperature and held at that temperature for a predetermined period of time. The heat treatment conditions can be adjusted as appropriate, such as the heating temperature and holding time. By adjusting the heat treatment conditions, the crystal orientation within the surface of the metal plate can be precisely controlled.
また、熱処理における加熱温度は、例えば、400℃~800℃とすることができ、特に500℃~650℃とすることができる。これにより、従来の電磁鋼板の製造に比べて、高温で加熱する必要がないため、製造エネルギーを大幅に低減できる。また、金属板の表面の面内において結晶方位を精度良く制御できる。 The heating temperature during heat treatment can be, for example, 400°C to 800°C, and particularly 500°C to 650°C. This eliminates the need for high-temperature heating compared to conventional electrical steel sheet manufacturing, allowing for significant reductions in manufacturing energy. Furthermore, the crystal orientation within the surface of the metal sheet can be precisely controlled.
また、熱処理における保持時間(加熱時間)は、例えば、0.5時間~10時間とすることができる。熱処理における保持時間は、金属板の表面の面内における結晶方位を精度良く制御するため、金属板の材質等によって適宜調整すればよい。 The holding time (heating time) during heat treatment can be, for example, 0.5 to 10 hours. The holding time during heat treatment can be adjusted appropriately depending on the material of the metal plate, etc., in order to accurately control the crystal orientation within the surface of the metal plate.
また、上記表面加工処理を行う前に、金属板の表面のうち、少なくとも上記表面加工処理を行う領域(加工領域)に潤滑剤を塗布してもよい。金属板の表面の加工領域に塗布する潤滑剤としては、例えば、窒化ホウ素(六方晶窒化ホウ素等)、二硫化モリブデン、黒鉛、鉱物油等を用いることができる。 In addition, before the surface treatment, a lubricant may be applied to at least the area of the metal plate surface where the surface treatment is to be performed (the processing area). Examples of lubricants that can be applied to the processing area of the metal plate surface include boron nitride (hexagonal boron nitride, etc.), molybdenum disulfide, graphite, and mineral oil.
以下、本発明を実施例により説明する。なお、本発明は、この実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained below using examples. However, the present invention is not limited to these examples.
(実施例)
<ショットピーニング前の結晶方位分布>
まず、試料を作製した。具体的には、厚さ1.5mmの市販の純Fe圧延板から15mm×15mmの試料片を切り出すことにより、純Feからなる金属板を得た。そして、金属板に対し、550℃、1時間の条件にて焼鈍処理を施した。これにより、焼鈍処理を施したショットピーニング前の試料(試料A1)を作製した。
(Example)
<Crystal orientation distribution before shot peening>
First, a sample was prepared. Specifically, a 15 mm × 15 mm sample piece was cut out from a commercially available pure Fe rolled plate having a thickness of 1.5 mm to obtain a metal plate made of pure Fe. The metal plate was then subjected to an annealing treatment at 550°C for 1 hour. In this way, a sample (sample A1) that had been subjected to the annealing treatment and was not yet subjected to shot peening was prepared.
次に、試料(試料A1)の表面を走査型電子顕微鏡(日本電子社製、JIB4600-F)で観察した。図1は、試料の表面を観察した走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。図1のSEM写真から、ショットピーニング前の試料は、等軸状の結晶粒を有していることがわかる。 Next, the surface of the sample (Sample A1) was observed using a scanning electron microscope (JEOL Ltd., JIB4600-F). Figure 1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the sample surface. The SEM photograph in Figure 1 shows that the sample before shot peening had equiaxed crystal grains.
次に、試料(試料A1)の表面における結晶方位分布を電子線後方散乱回折(EBSD)検出器(TSL社製、OIM Data Collection7)付き走査型電子顕微鏡で解析した。図2は、EBSD法によって得られた、試料の表面の結晶方位分布を示す逆極点図(IPF)マップである。図2のIPFマップからも、ショットピーニング前の試料は、等軸状の結晶粒を有していることがわかる。 Next, the crystal orientation distribution on the surface of the sample (sample A1) was analyzed using a scanning electron microscope equipped with an electron backscatter diffraction (EBSD) detector (TSL, OIM Data Collection 7). Figure 2 is an inverse pole figure (IPF) map obtained using the EBSD method, showing the crystal orientation distribution on the sample's surface. The IPF map in Figure 2 also shows that the sample before shot peening had equiaxed crystal grains.
また、図3は、EBSD法によって得られた、試料の表面の面内における結晶の<001>方向及び<111>方向の結晶方位分布を示す(001)極点図及び(111)極点図である。図3の極点図から、試料の表面の面内において、結晶の<001>方向及び<111>方向ともに配向分布しておらず、ランダムであることがわかる。 Figure 3 shows (001) and (111) pole figures obtained by EBSD, which show the crystal orientation distribution of the <001> and <111> directions of the crystals within the surface of the sample. The pole figures in Figure 3 show that there is no distribution of orientation in either the <001> or <111> directions of the crystals within the surface of the sample, and that the orientation is random.
次に、試料(試料A1)の表面をX線回折装置(リガク社製、SmartLabo)で分析した。図4は、X線回折(XRD)法によって得られた、試料の表面の面内における結晶の<001>方向及び<111>方向の結晶方位分布を示す(001)極点図及び(111)極点図である。XRD法は、上述のEBSD法に比べて広い範囲での測定結果を得ることができる。EBSD法によって局所的な領域を測定して得られた図3の極点図では、結晶の<001>方向及び<111>方向ともに配向分布していなかったが、XRD法によって広範囲の領域を測定して得られた図4の極点図では、結晶の<001>方向及び<111>方向ともに配向分布しており、圧延再結晶集合組織が観察された。 Next, the surface of the sample (Sample A1) was analyzed using an X-ray diffractometer (Rigaku Corporation, SmartLabo). Figure 4 shows (001) and (111) pole figures obtained by X-ray diffraction (XRD), which show the crystal orientation distribution of the <001> and <111> directions within the surface of the sample. The XRD method can obtain measurement results over a wider range than the EBSD method described above. The pole figure of Figure 3, obtained by measuring a localized region using EBSD, shows no orientation distribution in either the <001> or <111> directions. However, the pole figure of Figure 4, obtained by measuring a wider region using XRD, shows a distribution of orientation in both the <001> and <111> directions, and a rolling recrystallization texture was observed.
<ショットピーニング後の結晶方位分布>
次に、試料(試料A1と同様の試料)の表面に、投射圧力0.6MPa、投射時間10minの条件にてショットピーニングを施した。ショットピーニングでは、エアノズル式ショットピーニング装置(不二製作所社製、ニューマブラスター)を用いた。また、ショット材(投射材)としてジルコン粒子を用いた。また、試料表面と投射ノズルの距離は30mmとした。これにより、ショットピーニング後の試料(試料A2)を作製した。
<Crystal orientation distribution after shot peening>
Next, the surface of the sample (similar to sample A1) was subjected to shot peening under conditions of a projection pressure of 0.6 MPa and a projection time of 10 minutes. For the shot peening, an air nozzle type shot peening device (Pneumablaster, manufactured by Fuji Manufacturing Co., Ltd.) was used. Zircon particles were used as the shot material (projection material). The distance between the sample surface and the projection nozzle was 30 mm. In this way, a sample (sample A2) after shot peening was prepared.
次に、試料(試料A2)の加工表面を走査型電子顕微鏡で観察した。図5は、試料の加工表面近傍における断面微細組織を示すSEM写真である。なお、試料の加工表面とは、ショットピーニングを施した試料の表面(ショットピーニング加工面)のことである。また、試料の断面とは、試料の厚み方向に沿った断面のことである。図5のSEM写真から、試料の表面近傍の領域(図5の領域A)では、塑性変形した部分が見られる。例えば、試料の表層50μm~100μmの部分(試料の表面からの深さが50μm~100μmの領域)では大きな塑性変形を受けた領域が存在しているが、それよりも内部では大きな塑性変形が生じていないことがわかる。 Next, the processed surface of the sample (sample A2) was observed using a scanning electron microscope. Figure 5 is an SEM photograph showing the cross-sectional microstructure near the processed surface of the sample. Note that the processed surface of the sample refers to the surface of the sample that has been shot peened (the shot-peened surface). The cross section of the sample refers to a cross section along the thickness direction of the sample. The SEM photograph in Figure 5 shows that plastically deformed areas can be seen in the region near the surface of the sample (region A in Figure 5). For example, it can be seen that there is an area that has undergone significant plastic deformation in the surface layer 50 μm to 100 μm deep (the region 50 μm to 100 μm deep from the surface of the sample), but that no significant plastic deformation has occurred further inside.
次に、試料(試料A2)の加工表面をEBSD検出器付き走査型電子顕微鏡で解析した。図6は、EBSD法によって得られた、試料の加工表面近傍における断面の結晶方位分布を示すIPFマップである。図6のIPFマップから、試料の加工表面から深さ30μm程度までの領域(図6の領域B)では、ショットピーニングによる結晶粒微細化が生じていることがわかる。この結果から、ショットピーニングを施した試料は、加工表面から内部に向けて微細組織が変化していることがいえる。 Next, the machined surface of the sample (sample A2) was analyzed using a scanning electron microscope equipped with an EBSD detector. Figure 6 is an IPF map obtained using the EBSD method, showing the crystal orientation distribution of the cross section near the machined surface of the sample. The IPF map in Figure 6 shows that crystal grain refinement occurs due to shot peening in the region from the machined surface of the sample to a depth of approximately 30 μm (region B in Figure 6). This result suggests that the microstructure of the shot-peened sample changes from the machined surface toward the interior.
次に、試料(試料A2)に対して加工表面から15μm内部まで研磨し、その研磨した面(内部加工面)を走査型電子顕微鏡で観察した。図7は、試料の内部加工面を観察したSEM写真である。図7のSEM写真からも、試料の加工表面から15μm内部の内部加工面では、結晶粒が微細であり、大きな塑性変形が生じていることがわかる。 Next, the sample (Sample A2) was polished to a depth of 15 μm from the processed surface, and the polished surface (internal processed surface) was observed using a scanning electron microscope. Figure 7 is an SEM photograph of the internal processed surface of the sample. The SEM photograph in Figure 7 also shows that the crystal grains are fine on the internal processed surface 15 μm from the processed surface of the sample, and that significant plastic deformation has occurred.
次に、試料(試料A2)の内部加工面をEBSD検出器付き走査型電子顕微鏡で解析した。図8は、EBSD法によって得られた、試料の内部加工面の結晶方位分布を示すIPFマップである。図8のIPFマップからも、試料の加工表面から15μm内部の内部加工面では、結晶粒が微細であることがわかる。 Next, the internal machined surface of the sample (sample A2) was analyzed using a scanning electron microscope equipped with an EBSD detector. Figure 8 is an IPF map obtained using the EBSD method, showing the crystal orientation distribution of the internal machined surface of the sample. The IPF map in Figure 8 also shows that the crystal grains are fine on the internal machined surface 15 μm inside the machined surface of the sample.
また、図9は、EBSD法によって得られた、試料の内部加工面における結晶の<001>方向及び<111>方向の結晶方位分布を示す(001)極点図及び(111)極点図である。図9の極点図から、図9の右下の模式図に示すように、Feの磁化容易軸である<001>方向が加工表面の板面法線方向と略平行になるように強く配向分布していることがわかる。また、磁化容易軸である<001>方向が加工表面の板面法線方向と略平行に配向するとともに、他の<001>方向が加工表面内でランダムに分布していることがわかる。すなわち、磁化容易軸である<001>方向の最も高い強度のピークが加工表面の板面法線方向から0°~15°の間に、具体的には板面法線方向と約11°の角度をなす位置に強く配向分布している。また、他の<001>方向が加工表面の板面法線方向から75°~105°の間において、具体的には板面法線方向から約79°~101°の間においてランダムに強く配向分布している。さらに、<001>方向に比べてわずかであるが、磁化困難軸である<111>方向も、<001>方向と同様に加工表面の板面法線方向と平行に弱く配向していることがわかる。具体的には、磁化困難軸である<111>方向のピーク群が板面法線方向から0°~15°の間と板面法線方向から39°~85°の間とに形成されている。 Figure 9 also shows (001) and (111) pole figures obtained by EBSD, showing the crystal orientation distribution of the <001> and <111> directions of the crystals on the internal machined surface of the sample. The pole figures in Figure 9 reveal that the <001> direction, the easy axis of magnetization of Fe, is strongly oriented and distributed so as to be approximately parallel to the normal to the plate surface of the machined surface, as shown in the schematic diagram in the lower right of Figure 9 . It also reveals that the <001> direction, the easy axis of magnetization, is oriented approximately parallel to the normal to the plate surface of the machined surface, while the other <001> directions are randomly distributed within the machined surface. That is, the peak with the highest intensity in the <001> direction, the easy axis of magnetization, is strongly oriented and distributed between 0° and 15° from the normal to the plate surface of the machined surface, specifically at an angle of approximately 11° from the normal to the plate surface. Additionally, the other <001> direction is strongly and randomly oriented between 75° and 105° from the normal to the plate surface of the processed surface, specifically between approximately 79° and 101° from the normal to the plate surface. Furthermore, although slightly less so than the <001> direction, the <111> direction, which is the hard magnetization axis, is also weakly oriented parallel to the normal to the plate surface of the processed surface, similar to the <001> direction. Specifically, peaks for the <111> direction, which is the hard magnetization axis, are formed between 0° and 15° from the normal to the plate surface and between 39° and 85° from the normal to the plate surface.
次に、試料(試料A2)を粉末X線回折装置で分析した。図10は、XRD法によって得られた、試料の加工表面における結晶の<001>方向及び<111>方向の結晶方位分布を示す(001)極点図及び(111)極点図である。図10の極点図からも、磁化容易軸である<001>方向が加工表面の板面法線方向と平行に、かつ他の<001>方向が加工表面内でランダムになるように強く配向分布していることがわかる。また、磁化困難軸である<111>方向も、<001>方向と同様に加工表面の板面法線方向と平行に弱く配向していることがわかる。よって、XRD法によって得られた結果(図10)は、EBSD法によって得られた結果(図9)と一致する。このような結晶方位分布は、無方向性電磁鋼板と同様の結晶方位分布を有しており、Fe(鉄)の磁気特性を向上させることが期待できる。 Next, the sample (Sample A2) was analyzed using a powder X-ray diffractometer. Figure 10 shows the (001) and (111) pole figures obtained by XRD, which show the crystal orientation distribution of the <001> and <111> directions of the crystals on the processed surface of the sample. The pole figures in Figure 10 also reveal that the <001> direction, which is the axis of easy magnetization, is parallel to the normal to the processed surface, while the other <001> directions are strongly oriented randomly within the processed surface. Furthermore, the <111> direction, which is the axis of hard magnetization, is weakly oriented parallel to the normal to the processed surface, similar to the <001> direction. Therefore, the results obtained by XRD (Figure 10) are consistent with the results obtained by EBSD (Figure 9). This crystal orientation distribution is similar to that of non-oriented electrical steel sheet and is expected to improve the magnetic properties of Fe (iron).
<ショットピーニング後の結晶方位分布に及ぼす投射圧力の影響>
550℃、1時間の条件にて焼鈍処理を施した試料(試料A1と同様の試料)の表面に、投射圧力0.2MPa及び0.6MPa、投射時間10minの条件にてショットピーニングを施した。ショットピーニングでは、エアノズル式ショットピーニング装置を用いた。また、ショット材(投射材)としてジルコン粒子を用いた。また、試料表面と投射ノズルの距離は30mmとした。これにより、ショットピーニング後の試料(試料A3)を作製した。
<Effect of Shot Peening Pressure on Crystal Orientation Distribution after Shot Peening>
The surface of a sample (similar to sample A1) that had been annealed at 550°C for 1 hour was subjected to shot peening under conditions of blasting pressures of 0.2 MPa and 0.6 MPa and a blasting time of 10 minutes. An air nozzle type shot peening device was used for the shot peening. Zircon particles were used as the shot material. The distance between the sample surface and the blasting nozzle was 30 mm. This produced a shot-peened sample (sample A3).
次に、試料(試料A3)に対して加工表面から15μm内部まで研磨し、その研磨した面(内部加工面)を走査型電子顕微鏡で観察した。図11は、試料の内部加工面を観察したSEM写真である。図11のSEM写真から、試料の加工表面から15μm内部の内部加工面では、投射圧力0.2MPa及び0.6MPaでショットピーニングを施した試料とも、結晶粒が微細であり、大きな塑性変形が生じていることがわかる。 Next, the sample (sample A3) was polished to a depth of 15 μm from the processed surface, and the polished surface (internal processed surface) was observed using a scanning electron microscope. Figure 11 is an SEM photograph of the sample's internal processed surface. The SEM photograph in Figure 11 shows that the internal processed surface 15 μm from the sample's processed surface had fine crystal grains and large plastic deformation, in both samples that were shot peened at a projection pressure of 0.2 MPa and 0.6 MPa.
次に、試料(試料A3)の内部加工面をEBSD検出器付き走査型電子顕微鏡で解析した。図12は、EBSD法によって得られた、試料の内部加工面の結晶方位分布を示すIPFマップである。図12のIPFマップからも、試料の加工表面から15μm内部の内部加工面では、結晶粒が微細であることがわかる。 Next, the internal machined surface of the sample (sample A3) was analyzed using a scanning electron microscope equipped with an EBSD detector. Figure 12 is an IPF map obtained using the EBSD method, showing the crystal orientation distribution of the internal machined surface of the sample. The IPF map in Figure 12 also shows that the crystal grains are fine on the internal machined surface 15 μm inside the machined surface of the sample.
また、図13は、EBSD法によって得られた、試料の内部加工面における結晶の<001>方向及び<111>方向の結晶方位分布を示す(001)極点図及び(111)極点図である。図13の極点図から、0.2MPaの投射圧力でショットピーニングを施した試料は、圧延再結晶集合組織を多少残していたが、0.6MPaの投射圧力でショットピーニングを施した試料は、磁化容易軸である<001>方向の最も高い強度のピークが加工表面の板面法線方向から0°~15°の間に、具体的には板面法線方向と約11°の角度をなす位置に強く配向分布している。また、他の<001>方向が加工表面の板面法線方向から75°~105°の間において、具体的には板面法線方向から約79°~101°の間において強く配向分布している。このように、純Feの結晶方位分布は、投射材の投射圧力の調整により制御可能であることがわかる。 Figure 13 shows (001) and (111) pole figures obtained by EBSD, showing the distribution of the crystal orientations of the <001> and <111> directions of the crystals on the internal machined surface of the sample. The pole figures in Figure 13 reveal that the sample shot peened at a projection pressure of 0.2 MPa retained some rolling recrystallization texture, while the sample shot peened at a projection pressure of 0.6 MPa exhibited a strong orientation distribution of the highest intensity peak of the <001> direction (the axis of easy magnetization) between 0° and 15° from the normal to the machined surface, specifically at an angle of approximately 11° from the normal to the surface. Furthermore, the other <001> direction exhibited a strong orientation distribution between 75° and 105° from the normal to the machined surface, specifically at an angle of approximately 79° and 101° from the normal to the surface. This shows that the crystal orientation distribution of pure Fe can be controlled by adjusting the projection pressure of the projection material.
次に、550℃、1時間の条件にて焼鈍処理を施した試料(試料A1と同様の試料)の表面に、投射圧力0.2MPa及び0.6MPa、投射時間30minの条件にてショットピーニングを施した。ショットピーニングでは、エアノズル式ショットピーニング装置を用いた。また、ショット材(投射材)としてジルコン粒子を用いた。また、試料表面と投射ノズルの距離は30mmとした。これにより、ショットピーニング後の試料(試料A4)を作製した。 Next, the surface of a sample (similar to sample A1) that had been annealed at 550°C for 1 hour was shot peened at a projection pressure of 0.2 MPa and 0.6 MPa for a projection time of 30 minutes. An air nozzle-type shot peening device was used for the shot peening. Zircon particles were used as the shot material. The distance between the sample surface and the projection nozzle was 30 mm. This resulted in the preparation of a shot-peened sample (sample A4).
次に、試料(試料A4)を粉末X線回折装置で分析した。図14は、XRD法によって得られた、試料の加工表面における結晶の<001>方向及び<111>方向の結晶方位分布を示す(001)極点図及び(111)極点図である。図14の極点図から、投射圧力0.2MPa及び0.6MPaでショットピーニングを施した試料とも、磁化容易軸である<001>方向が加工表面の板面法線方向と平行に、かつ他の<001>方向が加工表面内でランダムになるように強く配向分布していることがわかる。そのため、より長時間のショットピーニングを施すと、投射圧力が小さくても、純Feの磁気特性を改善するような結晶方位分布になるといえる。しかし、投射圧力0.6MPaの場合は、投射時間30minのショットピーニングを施すことで、磁化困難軸である<111>方向が加工表面の板面法線方向と平行になるような配向が、投射時間10minに比べて強くなっている。それゆえ、このような純Feの結晶方位分布は、投射圧力及び投射時間で制御可能である。 Next, the sample (Sample A4) was analyzed using a powder X-ray diffractometer. Figure 14 shows the (001) and (111) pole figures obtained by XRD, which show the crystal orientation distribution of the <001> and <111> directions of the crystals on the processed surface of the sample. The pole figures in Figure 14 reveal that for both samples shot peened at 0.2 MPa and 0.6 MPa, the <001> direction, the axis of easy magnetization, is parallel to the normal to the processed surface, while the other <001> directions are strongly oriented randomly within the processed surface. Therefore, it can be said that longer shot peening times result in a crystal orientation distribution that improves the magnetic properties of pure Fe, even at lower peening pressures. However, when shot peening is performed with a blasting pressure of 0.6 MPa for a blasting time of 30 minutes, the orientation in which the <111> direction, the hard magnetization axis, is parallel to the normal direction of the processed surface is stronger than when the blasting time is 10 minutes. Therefore, this crystal orientation distribution of pure Fe can be controlled by the blasting pressure and blasting time.
<ショットピーニング後の結晶方位分布に及ぼす投射時間の影響>
550℃、1時間の条件にて焼鈍処理を施した試料(試料A1と同様の試料)の表面に、投射圧力0.6MPa、投射時間5~30min(5min、10min、30min)の条件にてショットピーニングを施した。ショットピーニングでは、エアノズル式ショットピーニング装置を用いた。また、ショット材(投射材)としてジルコン粒子を用いた。また、試料表面と投射ノズルの距離は30mmとした。これにより、ショットピーニング後の試料(試料A5)を作製した。
<Effect of Shot Peening Time on Crystal Orientation Distribution after Shot Peening>
The surface of a sample (similar to sample A1) that had been annealed at 550°C for 1 hour was subjected to shot peening at a projection pressure of 0.6 MPa for a projection time of 5 to 30 minutes (5 minutes, 10 minutes, 30 minutes). An air nozzle type shot peening device was used for the shot peening. Zircon particles were used as the shot material (projection material). The distance between the sample surface and the projection nozzle was 30 mm. This produced a shot-peened sample (sample A5).
次に、試料(試料A5)を粉末X線回折装置で分析した。図15は、XRD法によって得られた、試料の加工表面における結晶の<001>方向及び<111>方向の結晶方位分布を示す(001)極点図及び(111)極点図である。図15の極点図から、投射時間が増えるにつれて、まず、磁化容易軸である<001>方向が加工表面の板面法線方向と平行に、かつ他の<001>方向が加工表面内でランダムになるような配向分布が強くなっていくことがわかる。その後、磁化困難軸である<111>方向が加工表面の板面法線方向と平行になるような配向分布が強くなっていくことがわかる。それゆえ、純Feへのショットピーニングでは、<001>方向が加工表面の板面法線方向と平行になるような集合組織が形成した後、<111>方向が加工表面の板面法線方向と平行になるような集合組織も形成していくことがわかる。よって、純Feの磁気特性を改善するためには、適切な投射時間が必要である。 Next, the sample (Sample A5) was analyzed using a powder X-ray diffractometer. Figure 15 shows the (001) and (111) pole figures obtained by XRD, which show the crystal orientation distribution of the <001> and <111> directions of the crystals on the processed surface of the sample. The pole figures in Figure 15 reveal that as the projection time increases, the orientation distribution first becomes stronger, with the <001> direction (the easy axis of magnetization) parallel to the normal to the processed surface, while the other <001> directions become random within the processed surface. Then, the orientation distribution becomes stronger, with the <111> direction (the hard axis of magnetization) parallel to the normal to the processed surface. Therefore, shot peening of pure Fe first forms a texture in which the <001> direction is parallel to the normal to the processed surface, and then a texture in which the <111> direction is parallel to the normal to the processed surface also forms. Therefore, an appropriate projection time is required to improve the magnetic properties of pure Fe.
<ショットピーニング後の熱処理による効果>
ここでは、ショットピーニング後に熱処理を施さない試料(試料A6)と、ショットピーニング後に熱処理を施した試料(試料A7)とを作製して比較することにより、ショットピーニング後の熱処理による効果を確認した。
<Effects of heat treatment after shot peening>
Here, a sample that was not subjected to heat treatment after shot peening (sample A6) and a sample that was subjected to heat treatment after shot peening (sample A7) were prepared and compared to confirm the effect of the heat treatment after shot peening.
試料A6を作製するにあたっては、550℃、1時間の条件にて焼鈍処理を施した試料(試料A1と同様の試料)の表面に、投射圧力0.6MPa、投射時間10minの条件にてショットピーニングを施した。ショットピーニングでは、エアノズル式ショットピーニング装置を用いた。また、ショット材(投射材)としてジルコン粒子を用いた。また、試料表面と投射ノズルの距離は30mmとした。これにより、ショットピーニング後に熱処理を施さない試料A6を作製した。 To prepare sample A6, the surface of a sample (similar to sample A1) that had been annealed at 550°C for 1 hour was subjected to shot peening at a projection pressure of 0.6 MPa for a projection time of 10 minutes. An air nozzle type shot peening device was used for the shot peening. Zircon particles were used as the shot material. The distance between the sample surface and the projection nozzle was 30 mm. This resulted in the preparation of sample A6, which was not subjected to heat treatment after shot peening.
試料A7を作製するにあたっては、550℃、1時間の条件にて焼鈍処理を施した試料(試料A1と同様の試料)の表面に、投射圧力0.6MPa、投射時間10minの条件にてショットピーニングを施した。ショットピーニングでは、エアノズル式ショットピーニング装置を用いた。また、ショット材(投射材)としてジルコン粒子を用いた。また、試料表面と投射ノズルの距離は30mmとした。 To prepare sample A7, the surface of a sample (similar to sample A1) that had been annealed at 550°C for 1 hour was subjected to shot peening at a projection pressure of 0.6 MPa for a projection time of 10 minutes. An air nozzle-type shot peening device was used for the shot peening. Zircon particles were used as the shot material. The distance between the sample surface and the projection nozzle was 30 mm.
その後、ショットピーニングを施した試料に、熱処理を施した。熱処理では、所定の温度に加熱し、所定の時間保持した。加熱温度は、500℃~650℃の範囲内において最適な温度に設定した。保持時間(加熱時間)は、0.5時間~5時間の範囲内において最適な時間に設定した。これにより、ショットピーニング後に熱処理を施した試料A7を作製した。 The shot-peened sample was then subjected to heat treatment. During heat treatment, the sample was heated to a specified temperature and held for a specified period of time. The heating temperature was set to an optimum value within the range of 500°C to 650°C. The holding time (heating time) was set to an optimum value within the range of 0.5 to 5 hours. In this way, sample A7, which had been heat-treated after shot peening, was produced.
次に、試料A6及び試料A7に対して加工表面から15μm内部まで研磨し、その研磨した面(内部加工面)をEBSD検出器付き走査型電子顕微鏡で解析した。図16は、EBSD法によって得られた、試料A6及び試料A7の内部加工面における結晶の<001>方向及び<111>方向の結晶方位分布を示す(001)極点図及び(111)極点図である。 Next, samples A6 and A7 were polished 15 μm inward from the processed surface, and the polished surfaces (internal processed surfaces) were analyzed using a scanning electron microscope equipped with an EBSD detector. Figure 16 shows (001) and (111) pole figures obtained by the EBSD method, showing the crystal orientation distribution of the <001> and <111> directions of the crystals on the internal processed surfaces of samples A6 and A7.
図16の極点図から、ショットピーニング後に熱処理を施さない試料A6であっても、ショットピーニング後に熱処理を施した試料A7であっても、磁化容易軸である<001>方向が加工表面の板面法線方向と平行に、かつ他の<001>方向が加工表面内でランダムになるように強く配向分布していることがわかる。 The pole figures in Figure 16 show that for both sample A6, which was not heat-treated after shot peening, and sample A7, which was heat-treated after shot peening, the <001> direction, which is the axis of easy magnetization, is parallel to the normal direction to the plate surface of the processed surface, and the other <001> directions are strongly oriented and distributed randomly within the processed surface.
また、両者を比較すると、ショットピーニング後に熱処理を施した試料A7のほうが、ショットピーニング後に熱処理を施さない試料A6に比べて、磁化容易軸である<001>方向が加工表面の板面法線方向と平行に、かつ他の<001>方向が加工表面内でランダムになるような配向分布がより強くなっていることがわかる。また、磁化困難軸である<111>方向が加工表面の板面法線方向と平行になるような配向分布が弱くなっていることがわかる。このように、ショットピーニング後に熱処理を行うことにより、磁化容易軸である<001>方向のみが加工面法線方向と平行になるような配向分布を有し、かつ試料内部の格子欠陥の量が少ない試料を作製することができる。そのため、試料表面の面内において結晶方位を精度良く制御でき、磁気特性をより一層向上させることができる。 Comparing the two, sample A7, which underwent heat treatment after shot peening, shows a stronger orientation distribution in which the <001> direction, the axis of easy magnetization, is parallel to the normal to the processed surface, and the other <001> directions are random within the processed surface, compared to sample A6, which was not heat treated after shot peening. It also shows a weaker orientation distribution in which the <111> direction, the axis of hard magnetization, is parallel to the normal to the processed surface. Thus, by performing heat treatment after shot peening, it is possible to produce a sample with an orientation distribution in which only the <001> direction, the axis of easy magnetization, is parallel to the normal to the processed surface, and with minimal lattice defects within the sample. This allows for precise control of the crystal orientation within the sample surface, further improving magnetic properties.
<ショットピーニング前の潤滑剤塗布による効果>
ここでは、ショットピーニング前に潤滑剤を塗布しない試料(試料A8)と、ショットピーニング前に潤滑剤を塗布した試料(試料A9)とを作製して比較することにより、ショットピーニング前の潤滑剤塗布による効果を確認した。
<Effect of applying lubricant before shot peening>
Here, a sample (sample A8) to which no lubricant was applied before shot peening and a sample (sample A9) to which a lubricant was applied before shot peening were prepared and compared to confirm the effect of applying a lubricant before shot peening.
試料A8を作製するにあたっては、550℃、1時間の条件にて焼鈍処理を施した試料(試料A1と同様の試料)の表面に、投射圧力0.6MPa、投射時間15minの条件にてショットピーニングを施した。ショットピーニングでは、エアノズル式ショットピーニング装置を用いた。また、ショット材(投射材)としてジルコン粒子を用いた。また、試料表面と投射ノズルの距離は30mmとした。これにより、ショットピーニング前に潤滑剤を塗布しない試料A8を作製した。 To prepare sample A8, the surface of a sample (similar to sample A1) that had been annealed at 550°C for 1 hour was subjected to shot peening at a projection pressure of 0.6 MPa for a projection time of 15 minutes. An air nozzle type shot peening device was used for the shot peening. Zircon particles were used as the shot material. The distance between the sample surface and the projection nozzle was 30 mm. This resulted in the preparation of sample A8, which was not coated with a lubricant before shot peening.
試料A9を作製するにあたっては、550℃、1時間の条件にて焼鈍処理を施した試料(試料A1と同様の試料)の表面のうち、ショットピーニングを施す領域(加工領域)に、潤滑剤を塗布した。潤滑剤としては、ボロンナイトライド(窒化ホウ素)を用いた。 To prepare sample A9, a sample (similar to sample A1) was annealed at 550°C for 1 hour, and a lubricant was applied to the area (machined area) on the surface where shot peening would be performed. Boron nitride was used as the lubricant.
その後、潤滑剤を塗布した試料の表面に、投射圧力0.6MPa、投射時間15minの条件にてショットピーニングを施した。ショットピーニングでは、エアノズル式ショットピーニング装置を用いた。また、ショット材(投射材)としてジルコン粒子を用いた。また、試料表面と投射ノズルの距離は30mmとした。これにより、ショットピーニング前に潤滑剤を塗布した試料A9を作製した。 The lubricant-coated surface of the sample was then subjected to shot peening at a projection pressure of 0.6 MPa for a projection time of 15 minutes. An air nozzle-type shot peening device was used for the shot peening. Zircon particles were used as the shot material. The distance between the sample surface and the projection nozzle was 30 mm. This resulted in the production of sample A9, which had been coated with lubricant before shot peening.
次に、試料A8及び試料A9に対して加工表面から15μm内部まで研磨し、その研磨した面(内部加工面)をEBSD検出器付き走査型電子顕微鏡で解析した。図17は、EBSD法によって得られた、試料A8及び試料A9の内部加工面における結晶の<001>方向及び<111>方向の結晶方位分布を示す(001)極点図及び(111)極点図である。 Next, samples A8 and A9 were polished to a depth of 15 μm from the processed surface, and the polished surfaces (internal processed surfaces) were analyzed using a scanning electron microscope equipped with an EBSD detector. Figure 17 shows (001) and (111) pole figures obtained by the EBSD method, showing the crystal orientation distribution of the <001> and <111> directions of the crystals on the internal processed surfaces of samples A8 and A9.
図17の極点図から、ショットピーニング前に潤滑剤を塗布しない試料A8であっても、ショットピーニング前に潤滑剤を塗布した試料A9であっても、磁化容易軸である<001>方向が加工表面の板面法線方向と平行に、かつ他の<001>方向が加工表面内でランダムになるように強く配向分布していることがわかる。 From the pole figures in Figure 17, it can be seen that for both sample A8, which was not lubricated before shot peening, and sample A9, which was lubricated before shot peening, the <001> direction, which is the axis of easy magnetization, is parallel to the normal direction to the plate surface of the processed surface, and the other <001> directions are strongly oriented and distributed randomly within the processed surface.
また、両者を比較すると、ショットピーニング前に潤滑剤を塗布した試料A9のほうが、ショットピーニング前に潤滑剤を塗布しない試料A8に比べて、磁化容易軸である<001>方向が加工表面の板面法線方向と平行に、かつ他の<001>方向が加工表面内でランダムになるような配向分布がより強くなっていることがわかる。また、磁化困難軸である<111>方向が加工表面の板面法線方向と平行になるような配向分布が弱くなっていることがわかる。このように、ショットピーニング前に潤滑剤を塗布することにより、ショットピーニング時に試料表面とその試料表面に投射する投射材との摩擦が小さくなる。その結果、ショットピーニングで試料表面に生じる塑性変形は、せん断成分が小さく、かつ圧縮成分が大きくなる。そのため、試料表面の面内において結晶方位を精度良く制御でき、磁気特性をより一層向上させることができる。 Furthermore, comparing the two, sample A9, which was lubricated before shot peening, shows a stronger orientation distribution in which the <001> direction, the axis of easy magnetization, is parallel to the normal to the processed surface, and the other <001> directions are random within the processed surface, compared to sample A8, which was not lubricated before shot peening. It also shows a weaker orientation distribution in which the <111> direction, the axis of hard magnetization, is parallel to the normal to the processed surface. Thus, applying a lubricant before shot peening reduces friction between the sample surface and the shot material projected onto it during shot peening. As a result, the plastic deformation occurring on the sample surface during shot peening has a smaller shear component and a larger compressive component. This allows for precise control of the crystal orientation within the sample surface, further improving magnetic properties.
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態(実施例)に何ら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments (examples), and it goes without saying that the present invention can be embodied in various forms without departing from the scope of the present invention.
上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
The function of one component in the above embodiments may be distributed among multiple components, or the functions of multiple components may be integrated into one component. Also, part of the configuration of the above embodiments may be omitted. Furthermore, at least part of the configuration of the above embodiments may be added to, replaced with, or the like, the configuration of another of the above embodiments. Note that all aspects included in the technical idea identified by the wording of the claims are embodiments of the present invention.
Claims (6)
前記金属板の表面の面内における結晶方位分布の測定において、結晶の<001>方向の結晶方位分布を示す(001)極点図では、板面法線方向から75°~105°の間に形成されたピーク群よりも高い強度のピークが、板面法線方向から0°~15°の間に少なくとも1つ検出される結晶方位分布を有する、
面内無方向性電磁金属板。 the <001> direction of the crystals in the surface plane of the metal plate made of pure iron is aligned approximately parallel to the normal direction of the plate surface,
In measuring the crystal orientation distribution within the surface of the metal plate, in a (001) pole figure showing the crystal orientation distribution in the <001> direction of the crystal, at least one peak having a higher intensity than a group of peaks formed between 75° and 105° from the normal direction to the plate surface is detected between 0° and 15° from the normal direction to the plate surface.
In-plane non-directional electromagnetic metal plate.
ショットピーニングにより前記金属板の表面に投射材を投射して表面加工処理を行い、
前記表面加工処理を行った後、前記金属板にさらに熱処理を行う、
面内無方向性電磁金属板の製造方法。 A method for manufacturing an in-plane non-oriented electromagnetic metal plate in which the <001> direction of the crystal is aligned approximately parallel to the normal direction of the plate surface within the surface of the metal plate made of pure iron,
a surface treatment process is performed by projecting a projectile onto the surface of the metal plate by shot peening;
After the surface processing treatment, the metal plate is further subjected to heat treatment.
Method for manufacturing in-plane non-oriented electromagnetic metal sheets.
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