JPH0459949A

JPH0459949A - 冷間加工性の優れたＦｅ‐Ｃｏ系合金

Info

Publication number: JPH0459949A
Application number: JP17189490A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Motokura; 義信本蔵; Hitokatsu Usami; 宇佐美　仁克
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1992-02-26

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】（産業上の利用分野）本発明は、冷間加工性が優れ、電気機器などの磁気回路
用材料に適したＦｅ−Ｃｏ系合金に関するものである。

（従来技術）近年、電気機器などの磁気回路に対し、高性能化、小型
軽量化への要求が非常に強くなり、要求を実現可能にす
るために、飽和磁束密度の高い材料の開発が強く要求さ
れている。

従来から知られている高い飽和磁束密度を有する合金と
しては、Ｃｏを重量比で３５〜５０％程度含有するＦｅ
−Ｃｏ系合金があり、その中でも特にＦｅ−３５％Ｃｏ
合金、Ｆｅ−５０％Ｃｏ合金がよく知られている。これ
らの合金は、２４０００Ｇ以上の高い飽和磁束密度を有
し、保磁力についても非常に優れているが、５０％Ｃｏ
を中心とする組成で規則格子を形成するために極めて脆
く、冷間加工性が著しく劣るため、限定された形状の製
品しか製造できず問題となっていた。その後、前述した
Ｆｅ−Ｃｏ系合金の冷間加工性を改善するために研究が
進められた結果、ＶがＦｅ−Ｃｏ系合金の規則格子化を
抑制し、冷間加工性を改善できることが明らかとなり、
Ｆｅ−４９％Ｃ０−２％Ｖ合金が開発され、現在でも使
用されている。

しかしながらこの合金は、■の添加により延性が増し、
冷間加工中に割れは生じにくくなったが、変形抵抗が高
く、冷間圧延などの冷間加工時に１回の加工量を小さく
しなければならず、生産性が悪く問題となっていた。さ
らに、Ｃｏ含有量が高いこと、溶解後凝固時の湯漬れが
悪いため鋼塊表面に凹凸が大きくなり、鋼塊表面の皮削
り量が多（なることから価格高となり、用途拡大の障害
となり問題となっていた。

（発明が解決しようとする課題）本発明はＦｅ−４９％Ｃｏ−２％Ｖ合金に比べ飽和磁束
密度、保磁力を劣化させることなく、冷間加工性を著し
く改善することにより、製品製造時の生産性向上を可能
とし、かつ低価格のＦｅ−Ｃｏ系合金を提供することを
目的として提案されたものである。

（課題を解決するための手段）本発明者は、Ｆｅ−Ｃｏ系合金の持つ脆さが、Ｆｅ、Ｃ
ｏの１対１組成の規則格子の形成と、それに伴う硬さの
上昇が原因であることに注目し、脆さの改善、冷間加工
性の向上のためには、Ｃ。

含有量を規則格子の組成である重量比で５１．３５χ（
原子数比５０χ）から低下させることにより規則度を低
下する必要があると考えた。また、磁気特性の低下を最
小限に抑えて、冷間加工性を向上させるためには、■よ
りも少ない添加量で規則度を低下し、冷間加工性を向上
させることのできる別の成分元素を見つける必要がある
と考えた。そこで、Ｃｏ含有量を飽和磁束密度がＦｅ−
４９％Ｃｏ−２％■合金に比べて劣らない量まで低減す
ることにより、規則度を低下させ、さらに種々の合金元
素を添加し、単位添加ｌ５たりの規則度の減少と冷間加
工性の向上の程度を調査した。その結果、Ｚｒ５Ｔｉ、
Ｎｂ、Ｔａ、Ｂの５元素が■に比べ非常に効果が大きく
、０゜００５から０．３０ないし０．４０％のわずかな
添加量で２％の■を添加した場合より大きな規則度の減
少と、それに伴う大きな冷間加工性向上効果が得られる
ことを見出した。特に、Ｚｒは冷間加工性を向上する効
果が大きいので、Ｆｅ−Ｃｏ合金に０．００５〜０．３
０％のＺｒを添加し、必要に応じてＴｉ、Ｎｂ、ＴａＸ
Ｂを添加することにより、Ｆｅ−４９％Ｃｏ−２％Ｖ合
金に比べ飽和磁束密度を低下させることなく冷間加工性
を向上させることに成功したものである。また、■に比
べ少ない添加量で冷間加工性を向上させることのできる
元素を見つけたことにより、飽和磁束密度の低下を最小
限に抑えることができ、しかも従来のＦｅ−４９％Ｃｏ
−２％■合金に比べ、ｃｏ量を大きく低減することがで
きたので、大幅なコストダウンを実現したものである。

さらに、本発明者は鋼塊表面肌を改善できる成分系につ
いても研究を進めた結果、前記発明合金にＳｉを少量添
加すると改善効果が太き（、しかも少量であれば磁気特
性がほとんど低下しないことを確認したものである。

すなわち、本発明の第１発明は、重量比にしてＣｏ：１
５〜３３％未満、Ｚｒ　：　０．００５〜０．３０％、
Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し、残部がＦｅおよび不
純物元素からなることを特徴とする冷間加工性の優れた
Ｆ−ｅ　−Ｃｏ系合金であり、第２発明は第１発明にＳ
ｉを０．０３〜０．３０％添加して鋼塊表面肌を改善し
、歩留向上によるコストダウンを可能にしたものである
。

また、第３発明は第１発明の成分にＴｉ：０゜０．００
５〜０．３０％、Ｎｂ：ｏ、００５〜０３０％、Ｔａ　
：　０，００５〜０．３０％、Ｂ：０．０１〜０．４０
％のうち１種または２種以上を含有させ、冷間加工性を
さらに向上させたものであり、第４発明は第３発明にＳ
ｉを０．０３〜０．３０％添加して鋼塊表面肌を改善し
、歩留向上によるコストダウンを可能にしたものである
。

次に、本発明である冷間加工性に優れたＦｅ−Ｃｏ系合
金の成分組成の限定理由について説明する。

Ｃｏ；１５〜３３％未満Ｃｏは本発明にとって、優れた飽和磁束密度を確保する
ために必要不可欠な基本元素であり、Ｆｅ−４９％Ｃｏ
−２％■合金と同等ないしそれ以上の飽和磁束密度を得
るためには１５％以上含有させる必要がある。しかし、
３３％以上含有させると冷間での変形抵抗が高くなると
ともにコストも高くなる。

Ｚｒ；０．００５％〜０．３０％Ｚｒは本発明において最も重要な元素であり、冷間加工
性を大幅に改善する効果を有し、その効果を得るために
は０．００５％以上の含有が必要である。しかし、過剰
に含有させると飽和磁束密度が低下するのでその上限を
０．３０％とした。

Ｃ＋Ｎ；０．０２％以下Ｃ，Ｎは熔解、製鋼時に不純物として混入するが、飽和
磁束密度を低下させるのでできるだけ低減することが望
ましく、その上限を０．０２％とした。

５ｉｌｏ、０３〜０．３０％Ｓｉは鋼塊の表面肌を改善し、歩留向上に効果のある元
素であり、その効果を得るためには０゜０３％以上含有
させる必要がある。しかし、多量の含有は飽和磁束密度
を低下させるため、その上限を０．３０％とした。

Ｔｉ、Ｎｂ５Ｔａ　；０．００５〜０．３０％Ｔｉ、Ｎ
ｂ、ＴａはＺｒと同様に冷間加工性を改善する元素であ
り、その効果を得るためには３元素ともに０．００５％
以上含有させる必要がある。しかし、０．３０％を越え
て含有させると飽和磁束密度が低下するとともに変態温
度が下がり、保磁力も悪化する。

Ｂ；０．０１〜０．４０％Ｂは結晶粒界に集まり、粒界の結合力を増すことにより
冷間加工性を改善する元素である。前記効果を得るため
には０．０１％以上含有させることが必要である。しか
し、０．４０％を越えて含有させるとＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ
と同様に飽和磁束密度と保磁力が悪化する。

（実施例）次に本発明の特徴を従来合金、比較合金と比べて実施例
でもって明らかにする。第１表は供試合金の化学成分を
示すものである。

第１表（以下余白）第１表において、１〜３合金は第１発明、４〜６合金は
第２発明、７〜１２合金は第３発明、１３〜１８合金は
第４発明である。１９〜２１合金は比較合金であり、２
２〜２４合金は従来合金で、２２合金はＦｅ−３５％Ｃ
ｏ合金、２３合金はＦｅ−５０％Ｃｏ合金、２４合金は
Ｆｅ−４９％Ｃｏ−２％■合金である。

第１表の供試合金は電気炉で熔製し、１２００″Ｃにて
熱間圧延後、８００″Ｃで１時間保持後水冷にて不規則
化処理を施し、冷間圧延後、９５０°Ｃで２時間（２４
合金については８５０”Ｃで４時間）保持後炉冷にて磁
気焼鈍したものである。前述した製造条件で製造した供
試合金を使用して飽和磁束密度、保磁力、圧縮変形抵抗
、限界加工率を測定した結果を第２表に示す。

磁気特性は、直流型ＢＨ上レしサを用い、試験片として
外径２４ｍｍφ、内径１６ｍｍφ、厚さ１６ｍｍのリン
グ試験片を作製し、飽和磁束密度と保磁力を測定した。

圧縮変形抵抗、限界加工率については、直径２０ｍｍ、
高さ３０ｍｍの円筒形状の試験片を作製し、日本塑性加
工学会基準に準拠した同心円満付形状の工具を用いて１
００ｔｏｎアムスラー試験機にて試験片に圧縮変形を与
え、加工荷重、圧縮時の割れの有無を測定したものであ
る。第２表に記載した値は圧縮変形抵抗については、圧
縮率５０％の時の加工荷重をその時の試験片最大直径か
ら計算した断面積で除した値であり、限界加工率ム二つ
いては、圧縮率８３％まで試験を行い、最後まで割れの
生じなかった供試合金については○、途中で割れの生じ
た供試合金については割れの生じた時の圧縮率を示した
ものである。

（以下余白）笛９夷第２表から明らかなように、比較合金である１９合金は
、Ｚｒを必要以上に含有させたため、冷間加工性は優れ
ているが、飽和磁束密度、保磁力が劣るものであり、２
０合金は、不純物として含有するＣ、Ｎを製鋼時に除去
することが不十分であったため、飽和磁束密度、保養ｎ
力が劣るものであり、２１合金はＳｉ含有量が高いため
、飽和磁束密度が劣るものである。

一方、従来合金である２２．２３合金はそれぞれＦｅ−
３５％Ｃｏ合金、Ｆｅ−５０％Ｃｏ合金に相当するが、
前述したように冷間加工性向上のための規Ｊ？ＩＪ格子
化抑制元素が添加されていないので、非常に脆く、著し
く冷間加工性が劣るものであり、Ｆｅ−４９％Ｇｏ−２
％■合金に相当する２４合金は変形抵抗が高く、冷間加
工性が劣るものである。

これらの比較合金、従来合金に対し、本発明１〜１８合
金は、従来合金であるＦｅ−４９％Ｃ。

２％■合金に比べて同等ないしそれ以上の飽和磁束密度
、保磁力を有しなから冷間での変形抵抗が低く、優れた
冷間加工性を有するものである。

（発明の効果）本発明のＦｅ−Ｃｏ系合金は以上詳述したように、ＣＯ
を１５〜３３％未満含有したＦｅ−Ｃ。

合金に０．００５〜０．３０％のＺｒを添加し、さらに
必要に応じてＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂのうち１種または２
種以上を少量添加することにより、従来のＦｅ−４９％
Ｃｏ−２％Ｖ合金に比べ、飽和磁束密度を劣化させるこ
となく、冷間加工性を著しく向上させるとともに、Ｃｏ
量を低減し、大幅なコストダウンを可能としたものであ
る。従４って、本発明は電気機器などの磁気回路の大幅
な低コスト化を可能とするものであり、産業上高い実用
性を有するものである。

Claims

【特許請求の範囲】１、重量比にしてＣｏ：１５〜３３％未満、Ｚｒ：０．
００５〜０．３０％、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し
、残部がＦｅおよび不純物元素からなることを特徴とす
る冷間加工性の優れたＦｅ−Ｃｏ系合金。２、重量比にしてＣｏ：１５〜３３％未満、Ｚｒ：０．
００５〜０．３０％、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し
、さらにＳｉ：０．０３〜０．３０％を含有し、残部が
Ｆｅおよび不純物元素からなることを特徴とする冷間加
工性の優れたＦｅ−Ｃｏ系合金。３、重量比にしてＣｏ：１５〜３３％未満、Ｚｒ：０．
００５〜０．３０％、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し
、さらにＴｉ：０．００５〜０．３０％、Ｎｂ：０．０
０５〜０．３０％、Ｔａ：０．００５〜０．３０％、Ｂ
：０．０１〜０．４０％のうち１種または２種以上を含
有し、残部がＦｅおよび不純物元素からなることを特徴
とする冷間加工性の優れたＦｅ−Ｃｏ系合金。４、重量比にしてＣｏ：１５〜３３％未満、Ｚｒ：０．
００５〜０．３０％、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下を含有し
、さらにＳｉ：０．０３〜０．３０％と、Ｔｉ：０．０
０５〜０．３０％、Ｎｂ：０．００５〜０．３０％、Ｔ
ａ：０．００５〜０．３０％、Ｂ：０．０１〜０．４０
％のうち１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよ
び不純物元素からなることを特徴とする冷間加工性の優
れたＦｅ−Ｃｏ系合金。