JPS60204833A - 磁気特性の優れたセンダスト板材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、磁気特性の優れたセンダスト板材の製造方
法に関するものである。

〈産業上の利用分野〉 近年、粉末冶金技術等の著しい進歩や電子機器類の広範
囲な普及にともない、磁気ヘッド材や磁気シールド材と
して用いられるセンダストＣ５ｔ−Ａｔ−Ｆｅ系合金）
が、難加工材であるＫもかかわらずその需要を大幅に伸
ばす様相を見せている。

〈従来技術〉 ところで、上記センダストは、極めて高い透磁率や固有
抵抗を有するなど磁気特性の優ｎた材料ではあるが、−
面、非常に脆い材料でもあｐ、％に４．５％以上（以下
、成分割合を表わすチは重量％とする）のＳｉｔ含むセ
ンダストはその傾向が著しいので、殆んどは焼結晶とさ
れるか、或いは直接所望肉厚の製品に鋳込まｎて利用さ
れるのみで、大型部材としての利用の道が閉ざさｎてい
るのが現状であった。

しかしながら、センダストの有する優れた磁気特性の故
Ｋ、早くからその塑性加工の可能性を追求した多くの研
究が続けらｎてもいたのである。

そして、これらの研究は、実用的なセンダスト部材製造
の殆んど唯一の手段となっている粉末冶金法の採用で必
然的に生ずる問題点を回避しようとの意味からも、大き
な注目を集めていた。なぜなら、粉末冶金法で製造さｎ
たセンダスト焼結部材は、わずかではあるが粉体製造工
程でどうしても粉体表面が酸化さｎてしまうことから、
センダスト自身の有する優れた磁気特性を発揮すること
ができなかったからである。

このような状況の下にあって、最近、 「脆くて圧延が不可能であるとされているセンダストで
あっても、Ｓ１含有量の比較的低いものを選んで高温の
極く狭い温度域にて圧延を行えば、不安定ながら何とか
圧延材を得ることが′可能である」 という報告や、或いは、 「圧延では、実用に供することのできない極めて靭性の
悪いセンダスト板しか得られないが、隅を添加するとと
もに、高温域で、かつ実用範囲よシもかなり遅い歪速度
で圧延を行うと、やはり不安定ながら靭性の比較的良い
センダスト板を製造できる」 等の報告もなさｎたが、いずれの方法にしてもセンダス
ト圧延板の多量生産は側底無理であり、しかも圧延途中
で何回も素材の再加熱が必要である等、工業的規模にて
センダスト板材を製造するには多くの問題を抱えている
ものであった。

〈発明の目的〉 本発明者等は、上述のような観点から、格別に特殊な処
理や条件を要することのない簡単な工程の熱間圧延によ
って、磁気特性の優れたセンダスト板材を工業的規模で
量産し得る方法を見出すべく、長年にわたって試行錯誤
を繰り返しながら研究を重ねた結果、以下に示さｎる如
き知見１に得るに至ったのである。

く知見事項〉 極めて脆い合金であるセンダストに適量のＶ７ｉ：添加
すると、磁気特性に影響を与えることなくその熱間加工
性が大幅に向上し、通常の熱間圧延におけると同程度の
歪速度で圧延しても割ｎが殆んど発生しなくなる上、更
に適量のＮｂを添加すると圧延材の靭性も改善されるの
で、熱間圧延の際の加熱温度、圧下率、仕上げ後の冷却
速度にさえ注意すｎｔｆ、磁気特性に優ｎるとともに、
実用に十分供し得る程度の良好な靭性を備えたセンダス
ト板材を、工業的規模で能率良く量産し得ること。

即ち、磁気特性の優れた良靭性センダスト板材の熱間圧
延にて多量生産するためＫは、■　合金中への適量の■
添加。

■　合金中への適量の励添加。

■　圧延温度の確保と圧下蓋の制限。

［株］　圧延後の徐冷 の４つが重要な技術的ポイントとなっており、これらが
組合わさｎてはじめて上記七ノダスト熱延板材の量産が
可能となることを見出したのである。

以下、前記知見事項を更に細部にわたって説明する。

■　合金中への■の添加 鋼（センダスト）中に微量含有されているＣ及びＮの量
よりも化学量論的に多量のｖｌ添加すると、鋼は軟化す
る傾向を見せるようになったのである。

この現象は、■原子が鉄中に固溶するのに好都合な寸法
因子を持っていることに加えて炭窒化物を形成しやすい
ものでもあるので、固溶した■原子のまわシに局所的５
にＣ，Ｎ雰囲気が形成されることとなり、これによって
、可動転位に対するノ４’イエルスポテンシャルを高め
ると言う固溶Ｃ，Ｎ原子の悪影響が除かれることに起因
するものと考えられる。念を押すようであるが、この場
合、■は炭窒化物として析出していると百９よりは、固
溶してそのまわりにＣ或いはＮの雰囲気を形成している
と考えらｎるのである。

もつとも、Ｔｌ或いは歯にもこのような挙動が期待でき
そうであるが、予想に反して、こｎらの元素は寸法因子
的にＦｅ原子に対し大きすぎるので鉄への固溶限が小さ
く、しかも固溶によって硬化を招くものであるため、■
のような効果は全く期待テキないものであった。

■　合金中への怖添加 センダスト等のような難加工性の鋼材は、同時に非常に
脆いので組織の細粒化を図って靭性を向上させる必要が
あるとの予測の下に、センダスト中に所定量のＮｂｔｖ
と共に添加したところ、熱間加工温度として比較的高い
温度領域ｔ−要するセンダストではあるが熱間圧延加ニ
ー再結晶後の粒成長カ有効罠抑制され、フェライト粒径
が微細となって常温における靭性が向上し、軽度の冷間
加工が可溶なセンダスト板材が得らｎたのである。

■　圧延温度の確保と圧下量の制限 適量の■及びＮｂｔ添加したセンダストであっても、９
００℃以上の温度でなけれは良好な熱間加工性を示さず
、また９００℃以上の温度域では高温になる＃ミど熱間
加工性が向上する。従って、正規加工で板材に成形する
場合には、９００℃以上で圧ｇｔ−終了しないと熱間延
性が不足することとなり、割れを生じてしまう。

そして、このためには、圧延直前の鋳片の温Ｕが１１５
０℃以上であることが必要となｐ、鋳片の直送圧延であ
れ、再加熱圧延であｎ、圧延直前の温度が１１５０℃を
下回ると仕上げ温度：９００℃以上を確保できず、実用
上所定の板厚にまで圧延することができない。

また、圧下量は、ｌ　ノ？ス当りの圧下量を出来るだけ
低くとｎば歪速度が低下することとなって圧延中の割れ
発生の危険が小さくなるが、前記の如き適量のＶ及びＮ
ｂ’を添加したセンダストでは、１パス当りの圧下率が
３５％を越えて大きくなると割ｎ発生の危険が急激に増
大するエリである。

［株］　圧延後の制御冷却 適量のＶ及びＮｂｔ−添加したセンダス）ｋ鋳造し、そ
の鋳片又は鋼片が１１５０℃未満にまで温度降下しない
うちに圧延を施すか、或いは前記温度未満にまで温度降
下した場合は１１５Ｃ１℃以上にまで再加熱してから圧
延すれば、その圧延が１パス当りの圧下率＝３５チ以下
の条件を満たしているときに所望厚の版材を得らｎるが
、圧延終了後、得られた板材を急冷すると大きな熱応力
が発生して割れを生じてしまう。また徐冷しすぎても圧
延加工後再結晶−粒成長が生じ、粗大フェライト組織の
ために常温での靭性が劣化する。

ところが、圧延終了の後、焼もどし或いは焼なましを兼
ねて板材を所定の冷却速度範囲で制御冷却すると、前述
のような不都合が解消されてしまう。

〈発明の構成〉 この発明は、上記知見に基づいてなさ扛たものでおり、 Ｃ：　０．０１５−以下、Ｓｉ　：　４−５〜１２．０
％。

Ｐ　：　０．０５０％以下、Ｓ：０．０１０％以下。

５ｏｂ−Ａｔ：　２．５〜７．５　％　、　Ｎ　：　０
．０　Ｏ８％以下。

０　：　０．００８　％以下、Ｖ：０．０５〜０．５０
％。

Ｎｂ：　０．００５〜０．４０％、Ｍｎ　：　Ｏ−５０
、％以下を含有するとともＫ、残部が実質的ＫＦｅ″′
Ｃあり、かつ１１５０℃以上の温度を有する鋳片又は鋼
片を、１パス当り３５％以下の圧下率で熱間圧延し。

続いて３００〜ｂ 冷却することにより、磁気特性の優れたセンダスト板材
を工業的規模でコスト安く製造できるようにした点に特
徴含有するものである。

次いで、この発明のセンダスト板材の製造方法において
、鋼の成分組成、及び熱間圧延・冷却条件を前記の如く
に数値限定した理由を説明する。

Ａ、成分組成 （ａ）　Ｃ Ｃは、その含有量が少なけれは少ないほど好ましい不純
物元素であるが、特にＣ含有量が０．０１５％を越える
と、固溶状態でセンダストの熱間延性を低下させる作用
が著しくなる上、熱間圧延終了後の徐冷中にＮｂＣ又は
ＶＣｔ形底・析出してセンダスト板材の靭性を劣化させ
るようにもなることから、Ｃ含有量’ｔ−０，０１５％
以下と定めた。

Φ）　５ｔ Ｓｌは、センダストの透磁率並びに固有抵抗を高めるの
に有効な元素であり、所望の優れた磁気特性を得るため
には４．５チ以上全含有させる必要があるが、１２．０
％を越えて含有させると熱間加工が殆んど不可能となる
ことから、　Ｓｔ含有ｉｉ４．５〜工２．０チと定めた
。

（ｃ）　Ｐ Ｐは、ｏ、ｏ　ｓ　ｏチを越えない程度の量で含有さｎ
ているとむしろ透磁率を若干高める作用を有した元素で
あるが、ｏ、ｏ　ｓ　ｏチを越えて含有させると靭性を
劣化させてその後の冷間加工を全く不可能にすることか
ら、Ｐ含有量ｔ：　０．０５０％以下と定めた。

（ｄ）Ｓ Ｓは、センダストの熱間延性を劣化させるのでその含有
量が低いほど好ましい不純物元素であるが、経済性との
兼ね合いから、Ｓ含有量を０．０１０−以下と定めた。

（ａ）　ｓｏｔ、ｈｔ ｓｏｔ、Ａｔは、Ｓｔと同様、センダストの透磁率並び
に固有抵抗を高める重要な成分であるが、その含有量が
２．５−未満では所望の磁気特性を実現することができ
ず、−万７．５−を越えて含有させるとセンダストの熱
間加工が不可能になることがら、ｔｓｏＬ、ＡＬ含有量
ｔ−２，５〜７．５％と定めた。

（ｆ）　Ｎ Ｎは、鋼中で各種の窒化物を形成し、結晶粒界に析出し
て脆化の原因となるので少なければ少ないほど好ましい
不純物元素であるが、経済性との兼ね合いから、Ｎ含有
量’１ｏ、ｏｏａｓ以下と定めた。

億）　０ ０も、鋼中にて各種の酸化物を形成し、磁気特性を劣化
するとともに熱間延性をも低下させるので、可及的に低
減するのが好ましい不純物元素であるが、やはり経済性
との兼ね合いから、Ｏ含有量をｏ、ｏ　ｏ　ｓ％以下と
定めた。

（ト））　■ ■は、先にも述べたように、不純物として混入するＣ及
びＮの害を除いてセンダストの熱間延性を顕著に向上さ
せる重要な元素であり、その添加は本発明の骨子をなす
ものであるが、■含＊’ｔが０．０５％未満では熱間加
工性向上作用に所望の効果が得られず、一方０．８０％
を越えて含有させると、かえってＶの悪影響が出て熱間
延性を低１するようになることから、■含有量’Ｔｈ０
．０５〜Ｏ，Ｓ　Ｏ係と定めたが、特に、０．２％以上
程度のＶ添加が好ましい。

（ｉ）　Ｎｂ Ｎｂは、鋼のミクロ組織の細粒化に有効な元素であり、
特ＫＶとともにｏ、ｏ　ｏ　ｓ％以上を含有させること
でセンダストのフェライト粒を細粒化して冷間加工性を
高める作用を発揮するが、０．４０　％を越えて含有さ
せるとセンダストが硬化して熱間延性の著しい劣化を来
たすようＫなることがら。

島含有量を０．００５〜０．４０チと定めた。

（ｊ）　Ｍｎ 廊は、センダスト中のＳｋＭｎＳとして固定し。

熱間延性を向上させる好ましい元素であシ、その含有量
が微量であっても顕著な効果を得られるものであるが、
ｏ、ｓ　ｏ　ｓ　を越えて含有させるとセンダストの透
磁率を低下するようになって高透磁率鋼としての意義を
低くすることがら、胤含有量を０．５０チ以下と定めた
。

なお、通常、鋼中には０．１〜０．２チ程度の庵が不純
物として混入するが、施含有量がこの程度、或いはこの
値よりも低くても良好な熱間延性向上作用が発揮される
ので、実際上、廊の積極的な添加は必すしも必要ではな
い。

Ｂ、熱間圧延・冷却条件 （ＪＬ）　熱間圧延条件 この発明の方法で対象とする成分組成の鋼（センダスト
）ハ、９００℃以上の温度域で圧処し、しかも１パス当
９の圧下率を３５％以下にしないと圧延中に割れを生じ
ることとなる。そして、このような圧延仕上げ温度及び
１パス当りの圧下率で圧延を行って所定の板厚に仕上け
るためＫは、実用上、圧延直前の鋳片又は鋼片の保有温
度が１１５０℃以上でなけｆ′Ｌはならないのでおる。

即ち、圧延直前の鋳片又は鋼片の温度が１１５０’Ｃｋ
下回っていたり、１ノやス当りの圧下率が３５％を越え
ると圧延加工中に割れを生じ、センダスト板材を製造で
きなくなる。

もちろん、このような条件の熱間圧延で所定の板厚に仕
上げられないときには、所定板厚になるまで何度でも１
１５０℃以上に再加熱し９００℃以上で熱間圧延を終了
する工程を繰り返すことになるが、そのような場合でも
１ノ母ス当りの圧下率を３５−以下としなければならな
いことは当然である。

ところで、この発明の方法で対象とする鋼（センダスト
は、鋳込んだままの鋳造状態では極めて脆く、工業的規
模の大きさの鋼塊を一旦室温まで放冷して冷塊にした後
再加熱圧延する工程全採用すると、その間に発生する熱
応力で脆性破壊を生ずる機会が多くなって安定したセン
ダスト板材の製造ができな（なる恐れがある。特に、２
００℃〜呈温の低温域で発生する熱応力が割れの発生を
招きやすいので、２００℃以下の降温には徐冷が必要で
あり、再加熱の際、２００℃を越える温度までは極めて
ゆりＩした加熱速度を要求される。

しかし、実操業上、上記低温域を徐冷したりゆっくり加
熱したりすることは製造能率の不利を招き、生産性を大
幅に低下するので、鋳片を鋳込んだ後、１１５０℃以上
の温度（特に中心温度）以上のままで直接熱間圧延する
か、或いは２００℃金越える鋳片温度を確保したまま１
１５０℃以上に再加熱し、熱間圧延する方法が推奨され
る。

（ｂ）　熱間圧延後の冷却条件 熱間圧延終了後３００〜３０℃／ｈｒの冷却速度範囲で
制御冷却するのは、 ■　熱応力を緩和して５割れ発生の危険を防止する、 ■　熱間延性を向上するために添加したＶ、及び細粒化
のために添加した歯と、不純物元素として混入したＣ及
びＮとが結合してＶ　（Ｃ，Ｎ）及びＮｂ（Ｃ，Ｎ）ｔ
−析出し、センダス）ｋ硬化し脆化全米たすと言う弊害
を抑えるための焼なまし効果を狙う、 ■　しかし、あま９冷却速度が遅いと再結晶径粒成長し
、粗大粒のため靭性が劣化する、との理由からである。

そして、熱間圧延後の冷却速度が３００℃／ｈｒｔ越え
るとセンダスト板材に割れを発生する危険が極めて高く
、かつ３０℃／ｈｒよシも冷却速度が遅くなると靭性の
劣化をも招くこととなるので、所望性能のセンダスト板
材を高能率で安定生産することが困ＭＫなるのである。

次に、この発明を、実施例により比較例と対比しながら
説明する。

〈実施例〉 まず、真全溶解によって第１表に示さ扛る如き成分組成
の鋼（センダスト）Ａ〜工を溶製し、続いて連続鋳造に
より厚さ二５ｏ■の鋳片を鋳造した。

次いで、これらの鋳片を、第２表に示さ扛るような熱間
圧延・冷却条件で処理し、同じく第２表に示す如き厚さ
のセンダスト板材を製造した。

得られたセンダスト板材について、割れ発生の状況、及
び磁気特性ｔ−調査し、その結果も、第２表に併せて示
した。

第２表に示される結果からも、本発明の方法によって優
れた磁気特性を有するセンダスト熱延板打金安定して製
造できることが明らかであるのく対して、鋼の成分組成
、或いは熱間圧延・冷却条件が本発明の範囲から外れて
いる比較例では、圧延中又は冷却途中で割れを発生し、
センダスト熱延板を安定して製造できないことがわかる
。

く総括的な効果〉 上述のよう罠、この発明によれば、実操業上何ら繁雑な
手段を必要としない熱間圧延によって磁気特性等の優れ
たセンダスト板材を工業的規模で量産することが可能と
なり、各種の磁気ヘッド材や磁気シールド材等をコスト
安く提供できる上、大型部材の製造もが可能となるので
、例えは地磁気のシールドが必要な建造物の部材等にも
センダストの用途を拡大し得るなど、産業上極めて有用
な効果がもたらされるのである。

出願人　住友金属工業株式会社 代理人　富　１）和　夫　ｔｌか１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量割合にて、 Ｃ：　０．０１５　％以下ｊ＋　８１　’　４−５〜１
   ２．０　％　ＴＰ　：　０．０５０％以下、Ｓ：０．０
   １０％以下。 ａｏＬ、Ａｔ：　２．５〜７．５％、　Ｎ　：　０．０
   ０８％以下。 ０　：　０．００８チ以下、　Ｖ　：　０．０５〜０．
   ８０チ。 Ｎｂ：　０．００５〜０．４０　’Ａ　、Ｍｎ：　０．
   ５０％以下を含有するとともに、残部が実質的にＦｅで
   あり、かつ１１５０℃以上の製置を有する鋳片又は鋼片
   を、１パス当り３５％以下の圧下率で熱間圧延し、続い
   て３００〜ｂ 冷却することを特徴とする、磁気特性の優れたセンダス
   ト板材の製造方法。