近幾年的汽車，從提高安全性、舒適性及降低燃費消耗的觀點考慮，大多都采用瞭電子控制AT、動力轉向裝置(EPS)、減振制動系統等利用電能的產品(電子、電磁控制器件)。

  汽車在開始電子化、電動化的當初，主要是以單獨個體形式提高性能和功能，而近幾年，在車輛技術的高級化和復雜化過程中，必然會促進單體技術之間的快速聯系和動作協調，逐年提高瞭電子、電磁控制器件的重要性。

  電子、電磁控制器件中，對利用電磁的部件來說，是以有效提高對控制信號的應答性和提高能源效率為目的，在產生磁場的線圈內插入瞭鐵芯材料。原來的鐵芯材料大多使用含C 0.1%左右的低碳鋼，但最近幾年，電磁控制產品發展驚人，所以必須進一步提高各類電磁產品的性能，降低使用電耗。

  本文主要對電磁部件鐵芯軟磁材料的動向進行說明，同時介紹本公司開發的純鐵系軟磁材料ELCH2(超低碳冷鍛線材)系列的各項性能。

1軟磁材料的變遷

  汽車用電磁產品的代表例，油壓控制用電磁線圈的構造如圖1所示。形成電磁回路的鐵芯材料及蓋子等外殼部分，通常都使用軟磁材料。

  汽車當初使用電磁線圈的主要目的是對油流量的ON-OFF控制，與磁性相比，選材時更重視來源方便及有良好的加工性能，所以大多都采用SWRCH10A(JIS G 3507-1)和SUM23(JIS G 4804)等低碳鋼作為電磁線圈的鐵芯材料。

  但是最近，要求迅速而穩定地對油壓進行設定，所以有用電磁線圈進行線性控制代替ON-OFF控制的傾向。由於線性控制中的控制電流與鐵芯材料吸引力必須成比例，所以必須使用高磁通密度、低保磁力的軟磁材料。最新的電磁線圈用鐵芯材料要求有SUY-1品種(JIS C 2504)以上的磁性，所以ON-OFF控制用低碳鋼在磁通密度、保磁力性能方麵都不能滿足要求(圖2，略)。

  本公司針對如何消除嚴重影響軟磁性材料磁性的各項因素，於1980年代開發出瞭達到JIS級電磁軟鐵最佳性能(JIS SUY-0種)的純鐵系軟磁材料ELCH2。不僅如此，這種材料還能利用鍛造工藝成形，確保產品性能的冷鍛軟磁材料已被廣泛應用。

  在不嚴重影響磁性的前提下，本公司針對改善被切削性進行瞭研究，於2001年開發出無Pb的新型改善被切削鋼ELCH2S。從2004年就開始瞭大型離合器用鐵芯材料的量產，與先行開發的基礎鋼一起正式用於眾多汽車高功能電磁部件。

2對開發鋼的想法

  軟磁材料的磁性與磁矩大小、與決定金屬組織的晶粒大小和析出物等因素有關，尤其是多結晶體的磁性，由於晶界和析出物都能成為釘紮磁疇壁移動的場所，這也是降低磁性的原因。

  因此，ELCH2(超低碳冷鍛線材)系列從以下觀點考慮提高磁性∶

   (1)增加高純度單相鐵素體組織原料的磁矩。    降低C(≤0.010%，圖3，略)；

   (2)減少晶界麵積，降低磁疇壁移動阻力。      降低Al、N；

  另外，為瞭使金屬軟磁材料具有良好的加工性能，以提高產能，考慮瞭以下幾點∶

   (3)提高冷鍛性能    降低Si，加入Mn(S的無害化)；

   (4)提高被切削性能(ELCH2S)     增加S量(MnS適量、彌散)。

  超低碳鋼中的加S量與切削時工具磨損量的關系如圖4(略)所示。當把S量增加到0.025%左右時，工具的磨損量可能比原純鐵系材料(S＜0.010%減少一半。

  如圖5(略)所示，當過多加入S時，FeS會在原始奧氏體晶界析出，導致磁性大幅度降低或引起大的波動。也就是說，可以確定，由於FeS降低瞭承擔磁矩的鐵素體的占積率和增加瞭磁疇壁移動阻力導致瞭磁性降低。因此對改善切削性的ELCH2S來說，在增加S量的同時，要對Mn/S比進行控制以達到沒有FeS的殘留。

3試料及試驗方法

  基礎鋼ELCH2、改善被切削鋼ELCH2S、以及作為對比鋼的SWRCH10A的化學成分例如表1。上述供試材經轉爐冶煉後，軋成Φ20mm線材。然後其直流磁性、機械性質、被切削性能及耐蝕性進行評價。

表1 供試材的化學成分

4實驗結果與考察

4.1磁性

   ELCH2系列及SWRCH10A的附加磁場強度與磁通密度的關系如圖6 (略)所示。供試材的磁退火采用工業上廣泛使用的850℃ x 3h，退火在真空(0.5mm托以下)中進行。

  附加磁場時，ELCH2系列的磁通密度比對比鋼高，特別是在2000A/m以下的磁場范圍顯得更高。在高磁場范圍，磁通密度的提高效果縮小。這是因為接近飽和磁化時，磁化結構由碰疇壁移動向旋轉磁化轉移，使金屬組織對碰疇壁移動的支配性減小的緣故。

  圖7(略)是ELCH2系列磁退火後的組織比較，都是鐵素體單相組織。對被切削鋼ELCH2S來說，最令人擔憂的是MnS在磁退火時成為晶粒成長的釘紮點，但兩個鋼種的鐵素體晶粒直徑幾乎相等，認為對晶粒長大沒有影響。因此，對ELCH2系列來說，如果熱處理條件相同，基礎鋼與切削改善鋼都能確保磁性。

  表2(略)是ELCH2系列的磁性例。基礎鋼ELCH2及切削改善鋼ELCH2S都滿足瞭JIS SUY-0品種要求的良好磁性。因此，用比通常低碳鋼更小的磁場，即小電流的情況下，也能產生同樣的電磁力。在提高產品性能的同時，預計可有效減少電耗。

  例如，假設電磁制品動作所需的磁通密度為1.6T，這時，對SWRCH10A來說，需要1200A/m的磁場強度，而對ELCH2系列來說，用400A/m的磁場即可實現，可使產生電磁力所需的起磁力降低約65%。

  特別是如圖6 (略)所示，ELCH2系列在熱軋狀態就能達SWRCH10A經磁退火的磁性。因此，現行材中相當於SWRCH10A的產品，可以省略磁退火工序。

4.2機械性質

  表3是開發鋼軋材的機械性質。軋材的抗拉強度約為300MPa，與SWRCH10A的球化退火材的抗拉強度基本相等。撥絲加工雖然可提高抗拉強度，但因磁退火時的軟化，最終的抗拉強度沒有因撥絲減麵率增加，依然保持在230MPa左右。

表3                   ELCH2系列的機械性質

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