锻造性优异的软磁钢材、软磁钢部件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种锻造性优异且电磁特性优异的软磁钢材和软磁钢部件及其制造方法，其利用微细组织内的AlN来抑制在热锻过程中或在冷锻之后进行退火处理时可能产生的异常晶粒生长，本发明专利技术的一个方面的锻造性优异的软磁钢材，以重量％计，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杂质，并且，满足下面的关系式1，微细组织是单相铁素体，[关系式1]Al/N≥2其中，Al和N是表示各个元素的含量(重量％)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可用于汽车等的电器设备零部件的电磁特性优异且锻造性优异的软磁钢材、软磁钢部件及其制造方法。
技术介绍
为了提高环境法规要求的能源效率，需要改善汽车等的电器设备零部件用钢材的电磁特性。用作电器设备零部件用材料的钢材所需要的电磁特性有例如有高磁导率、高磁通密度以及低铁损等。并且，根据部件所适用的用途及形状，需要一定程度以上的强度和热锻性及冷锻性。因此，通常使用的钢材是磁通密度容易地响应外部磁场且满足强度和锻造性的低碳钢材。过去，相比于低碳钢材的材料性能的改善，更注重基于部件自身外观及设计效果的高效化。最近，为了使部件外观以及电器设备零部件高性能化，从汽车领域开始不断提出改善材料性能的要求。为了改善所述电器设备零部件用钢材的性能，能够想到利用纯铁系的软磁钢材(JIS-SUYB1等)的方法。纯铁系的软磁钢材具有碳含量为0.02重量％以下的超低碳钢材的单相铁素体组织，因而电磁特性优异，但是由于Si的量低，因此材料的电阻率低，涡电流导致的铁损高。为了解决上述问题，过去有很多专利技术人想要在超低碳钢材中添加Si来提高材料的电阻率，由此通过减少铁损来改善电磁特性。但是由于添加Si而导致固溶强化效应，引发使得材料的锻造性劣化的问题。同时，由于软磁钢材的碳化物量少，因此在热锻或冷锻之后进行热处理时会出现异常晶粒生长的现象。这是因为起到防止晶界的增长作用(钉扎效应)的碳化物及非金属夹杂物的量少，而且，引起伴随异常晶粒生长的组织不均匀的问题和使锻造性劣化的问题。尤其，Si等的固溶强化合金元素的量越多，组织不均匀导致的锻造性劣化现象会越来越严重。因而，需要开发一种电磁特性优异且锻造性优异的软磁钢材、软磁钢部件及其制造方法。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题根据如上所述的要求，本专利技术的目的在于提供一种锻造性优异且电磁特性优异的软磁钢材和软磁钢部件及其制造方法，其利用微细组织内的AlN来抑制在热锻过程中或在冷锻之后进行退火热处理时可能产生的异常晶粒生长。(二)技术方案本专利技术的一个方面涉及锻造性优异的软磁钢材，以重量％计，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杂质，满足下面的关系式1，微细组织是单相铁素体，[关系式1]Al/N≥2其中，Al和N是表示各个元素的含量(重量％)。并且，本专利技术的另一个方面是锻造性优异的软磁钢材的制造方法，包括：在1000～1200℃的温度下对满足上述的组成的钢坯进行加热的步骤；通过对已被加热的所述钢坯进行热轧来获得钢材的步骤；以及以0.1～10℃/秒的冷却速度对已被热轧的所述钢材进行冷却的步骤。并且，本专利技术的又一个方面是软磁钢部件满足上述的组成，微细组织是单相铁素体，平均晶粒大小为30～200μm。并且，本专利技术的又一个方面是软磁钢部件的制造方法，包括：在770～1200℃的温度下对本专利技术的钢材进行加热的步骤；通过对所述已被加热的钢材进行热锻的步骤；以0.1～10℃/秒的冷却速度对所述热锻的钢材进行冷却的步骤；以及对所述已被冷却的钢材进行冷锻的步骤。(三)有益效果本专利技术具有改善用于汽车等的电器设备零部件的软磁钢材的锻造性的效果。这种锻造性的改善不仅能够扩大能够提高电磁特性的合金元素的添加或者省略的范围，而且可以最小化体现复杂零部件形状和加工零部件时的加工条件的限制。附图说明图1是表示现有例、比较例及专利技术例2的锻造爪极(claw pole)之后的微细组织的光学显微镜照片。优选实施方式本专利技术人确认到对添加有Si的软磁钢材进行热锻时或者冷锻之后进行热处理时，因产生组织不均匀而使锻造性劣化。软磁钢材通过碳含量为0.02重量％以下的超低碳钢材而具有单相铁素体组织，由于起到防止晶界增长的作用(pinning效果)的碳化物的量少，因此在高温下再结晶后晶粒的生长速度快。为了改善这些问题，本专利技术人试图利用AlN来抑制异常晶粒生长(abnormal grain growth)。由于析出物中的AlN在较低温度下被溶解和析出，因此确认了AlN可以用作在进行钢材的轧制或部件热锻时抑制异常晶粒生长的析出物，并最终完成了本专利技术。以下，对本专利技术的一个方面的锻造性优异的软磁钢材进行详细说明。本专利技术的一个方面的锻造性优异的软磁钢材，以重量％计，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杂质，并且满足下面的关系式1，微细组织是单相铁素体。[关系式1]Al/N≥2其中，Al和N是表示各个元素的含量(重量％)。碳(C)：0.001～0.02重量％C固溶于钢中或者形成碳化物等。优选地，为了软磁钢材的优异的电磁特性，将碳的含量控制在极低的量。当C的添加量超过0.02重量％时，因形成碳化物而使电磁特性降低，当C的添加量不足0.001重量％时，钢材的生产效率下降。因而，C的含量优选为0.001～0.02重量％。锰(Mn)：0.1～1.2重量％Mn不仅起到脱氧剂的作用，而且通过形成MnS来抑制因S导致的脆化。并且，Mn的添加量越多时越能减少材料的铁损，由此改善电磁特性。但是，当Mn的添加量超过1.2重量％时，铁损会重新增加。另一方面，将锰的含量控制在不足0.1重量％时会降低生产效率。因而，Mn的含量优选为0.1～1.2重量％。硅(Si)：0.2～1.2重量％Si是有效减少因涡电流导致的铁损的元素，因此广泛应用于改善电磁特性上。并且，Si还起到脱氧剂的作用，具有抑制由钢中的氧气引起的电磁特性降低的效果，因此Si的添加量优选为0.2重量％以上。但是，Si因固溶强化效应而导致锻造性降低，因此在制造锻造用部件的钢材中需要将其上限值控制在1.2重量％以下。因而，Si的含量优选为0.2～1.2重量％。铝(Al)：0.01～0.1重量％Al通过形成AlN析出物而起到在高温下抑制异常晶粒生长的作用。并且，为了防止由固溶N导致的电磁特性的脆化，需要添加N的两倍以上的量来用AlN固定固溶N，因此添加量优选为0.01重量％以上，进一步优选为0.015重量％以上，再进一步优选为0.02重量％以上。由于Al与上述Si一样是起到减少铁损作用的元素，因此添加适当量时具有改善电磁特性的效果，但是在制钢过程中会造成喷嘴堵塞等而引起生产效率的降低，因此其含量优选控制在0.1重量％以下，进一步优选为0.08重量％以下，再进一步优选为0.06重量％以下。氮(N)：0.005～0.015重量％由于N通过形成AlN析出物而起到在高温下抑制异常晶粒生长的作用，因此添加量优选为0.005重量％以上，进一步优选为0.0055重量％以上，再进一步优选为0.006重量％以上。另一方面，当N含量超过0.015重量％时，AlN会变得粗大，粗大的AlN还可用作非金属夹杂物而导致电磁特性劣化。因而，N的含量优选为0.015重量％以下，进一步优选为0.013重量％以下，再进一步优选为0.010重量％以下。本专利技术的其余成分是铁(Fe)。但是，在一般的制造过程中，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锻造性优异的软磁钢材，以重量％计，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杂质，并且，满足下面的关系式1，微细组织是单相铁素体，[关系式1]Al/N≥2其中，Al和N是表示各个元素的含量(重量％)。

【技术特征摘要】
2014.12.26 KR 10-2014-01902201.一种锻造性优异的软磁钢材，以重量％计，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杂质，并且，满足下面的关系式1，微细组织是单相铁素体，[关系式1]Al/N≥2其中，Al和N是表示各个元素的含量(重量％)。2.根据权利要求1所述的锻造性优异的软磁钢材，其特征在于，所述铁素体的晶粒平均大小为30～200μm。3.一种锻造性优异的软磁钢材的制造方法，包括：在1000～1200℃的温度下对满足下面的关系式1的钢坯进行加热的步骤，其中，所述钢坯，以重量％计，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杂质；通过对已被加热的所述钢坯进行热轧来获得钢材的步骤；以及以0.1～10℃/秒的冷却速度对已被热轧的所述钢材进行冷却的步骤，[关系式1]Al/N≥2其中，Al和N是表示各个元素的含量(重量％)。4.根据权利要求3所述的锻造性优异的软磁钢材的制造方法，其特征在于，所述钢材是线材或者棒材形状。5.一种软磁钢部件，以重量％计，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：全英洙，李世日，朴秀东，李炯直，金智铉，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR