近几年的汽车，从提高安全性、舒适性及降低燃费消耗的观点考虑，大多都采用了电子控制AT、动力转向装置(EPS)、减振制动系统等利用电能的产品(电子、电磁控制器件)。

  汽车在开始电子化、电动化的当初，主要是以单独个体形式提高性能和功能，而近几年，在车辆技术的***化和复杂化过程中，必然会促进单体技术之间的快速联系和动作协调，逐年提高了电子、电磁控制器件的重要性。

  电子、电磁控制器件中，对利用电磁的部件来说，是以有效提高对控制信号的应答性和提高能源效率为目的，在产生磁场的线圈内插入了铁芯材料。原来的铁芯材料大多使用含C 0.1%左右的低碳钢，但最近几年，电磁控制产品发展惊人，所以必须进一步提高各类电磁产品的性能，降低使用电耗。

  本文主要对电磁部件铁芯软磁材料的动向进行说明，同时介绍本公司开发的纯铁系软磁材料ELCH2(***碳冷锻线材)系列的各项性能。

1软磁材料的变迁

  汽车用电磁产品的代表例，油压控制用电磁线圈的构造如图1所示。形成电磁回路的铁芯材料及盖子等外壳部分，通常都使用软磁材料。

  汽车当初使用电磁线圈的主要目的是对油流量的ON-OFF控制，与磁性相比，选材时更重视来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)等低碳钢作为电磁线圈的铁芯材料。

  但是最近，要求迅速而稳定地对油压进行设定，所以有用电磁线圈进行线性控制代替ON-OFF控制的倾向。由于线性控制中的控制电流与铁芯材料吸引力必须成比例，所以必须使用高磁通密度、低保磁力的软磁材料。的电磁线圈用铁芯材料要求有SUY-1品种(JIS C 2504)以上的磁性，所以ON-OFF控制用低碳钢在磁通密度、保磁力性能方面都不能满足要求(图2，略)。

  本公司针对如何消除严重影响软磁性材料磁性的各项因素，于1980年代开发出了达到JIS级电磁软铁性能(JIS SUY-0种)的纯铁系软磁材料ELCH2。不仅如此，这种材料还能利用锻造工艺成形，确保产品性能的冷锻软磁材料已被广泛应用。

  在不严重影响磁性的前提下，本公司针对改善被切削性进行了研究，于2001年开发出无Pb的新型改善被切削钢ELCH2S。从2004年就开始了大型离合器用铁芯材料的量产，与先行开发的基础钢一起正式用于众多汽车高功能电磁部件。

2对开发钢的想法

  软磁材料的磁性与磁矩大小、与决定金属组织的晶粒大小和析出物等因素有关，尤其是多结晶体的磁性，由于晶界和析出物都能成为钉扎磁畴壁移动的场所，这也是降低磁性的原因。

  因此，ELCH2(***碳冷锻线材)系列从以下观点考虑提高磁性∶

   (1)增加高纯度单相铁素体组织原料的磁矩。    降低C(≤0.010%，图3，略)；

   (2)减少晶界面积，降低磁畴壁移动阻力。      降低Al、N；

  另外，为了使金属软磁材料具有良好的加工性能，以提高产能，考虑了以下几点∶

   (3)提高冷锻性能    降低Si，加入Mn(S的无害化)；

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

  ***碳钢中的加S量与切削时工具磨损量的关系如图4(略)所示。当把S量增加到0.025%左右时，工具的磨损量可能比原纯铁系材料(S＜0.010%减少一半。

  如图5(略)所示，当过多加入S时，FeS会在原始奥氏体晶界析出，导致磁性大幅度降低或引起大的波动。也就是说，可以确定，由于FeS降低了承担磁矩的铁素体的占积率和增加了磁畴壁移动阻力导致了磁性降低。因此对改善切削性的ELCH2S来说，在增加S量的同时，要对Mn/S比进行控制以达到没有FeS的残留。

3试料及试验方法

  基础钢ELCH2、改善被切削钢ELCH2S、以及作为对比钢的SWRCH10A的化学成分例如表1。上述供试材经转炉冶炼后，轧成Φ20mm线材。然后其直流磁性、机械性质、被切削性能及耐蚀性进行评价。

表1 供试材的化学成分

4实验结果与考察

4.1磁性

   ELCH2系列及SWRCH10A的附加磁场强度与磁通密度的关系如图6 (略)所示。供试材的磁退火采用工业上广泛使用的850℃ x 3h，退火在真空(0.5mm托以下)中进行。

  附加磁场时，ELCH2系列的磁通密度比对比钢高，特别是在2000A/m以下的磁场范围显得更高。在高磁场范围，磁通密度的提高效果缩小。这是因为接近饱和磁化时，磁化结构由碰畴壁移动向旋转磁化转移，使金属组织对碰畴壁移动的支配性减小的缘故。

  图7(略)是ELCH2系列磁退火后的组织比较，都是铁素体单相组织。对被切削钢ELCH2S来说，最令人担忧的是MnS在磁退火时成为晶粒成长的钉扎点，但两个钢种的铁素体晶粒直径几乎相等，认为对晶粒长大没有影响。因此，对ELCH2系列来说，如果热处理条件相同，基础钢与切削改善钢都能确保磁性。

  表2(略)是ELCH2系列的磁性例。基础钢ELCH2及切削改善钢ELCH2S都满足了JIS SUY-0品种要求的良好磁性。因此，用比通常低碳钢更小的磁场，即小电流的情况下，也能产生同样的电磁力。在提高产品性能的同时，预计可有效减少电耗。

  例如，假设电磁制品动作所需的磁通密度为1.6T，这时，对SWRCH10A来说，需要1200A/m的磁场强度，而对ELCH2系列来说，用400A/m的磁场即可实现，可使产生电磁力所需的起磁力降低约65%。

  特别是如图6 (略)所示，ELCH2系列在热轧状态就能达SWRCH10A经磁退火的磁性。因此，现行材中相当于SWRCH10A的产品，可以省略磁退火工序。

4.2机械性质

  表3是开发钢轧材的机械性质。轧材的抗拉强度约为300MPa，与SWRCH10A的球化退火材的抗拉强度基本相等。拨丝加工虽然可提高抗拉强度，但因磁退火时的软化，最终的抗拉强度没有因拨丝减面率增加，依然保持在230MPa左右。

表3                   ELCH2系列的机械性质

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