无取向电磁钢板的制作方法

本发明涉及无取向电磁钢板。

本申请基于2017年07月19日在日本申请的日本特愿2017－139765号而主张优先权，将其内容援引于此。

背景技术：

最近，地球环境问题受到关注，对于节能的对策的要求进一步高涨。近年来尤其强烈希望电气设备的高效率化。因此，在被广泛用作电机或发电机等的铁芯材料的无取向电磁钢板中，对于磁特性的提高的要求也进一步变强。在电动汽车或混合动力汽车用的电机、及压缩机用电机中，该倾向显著。

上述那样的各种电机的电机芯由定子(stator)、及转子(rotor)构成。构成电机核心的定子及转子所要求的特性相互不同。对于定子，尤其要求优异的磁特性(铁损及磁通密度)，而对于转子，要求优异的机械特性(拉伸强度及屈服比)。

定子与转子所要求的特性不同。因此，如果区分制造定子用的无取向电磁钢板与转子用的无取向电磁钢板，则能够实现各自所期望的特性。但是，准备2种类的无取向电磁钢板会招致成品率的降低。因此，为了实现转子所要求的优异的强度、和定子所要求的低铁损，以往一直在研究强度优异、且磁特性也优异的无取向电磁钢板。

例如，在以下的专利文献1～专利文献3中，提出了如下技术：为了实现定子所要求的那样的优异的磁特性，同时实现转子所要求的那样的优异的强度，作为钢板的化学成分，含有较多的硅(si)，并且，有意地添加镍(ni)或铜(cu)这样的有助于高强度化的元素。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004－300535号公报

专利文献2：日本特开2004－315956号公报

专利文献3：日本特开2008－50686号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，近年来，对于实现电动汽车或混合动力汽车的电机所要求的节能特性来说，上述专利文献1～专利文献3中公开的那样的技术中，作为定子材料的低铁损化是不充分的。

另外，上述专利文献1～专利文献3所公开那样的ni或cu这种促进高强度化的元素价格高，若积极地添加这些元素，则无取向电磁钢板的制造成本会增大。

另外，近年来，在电动汽车或混合动力汽车用的电机中，进行很多通过使电机转速高速化从而获取电机扭矩的设计，强烈要求转子的进一步高强度化。为了确保电机的安全性，不仅要避免以拉伸强度表示的破坏的极限特性，还应当避免疲劳所导致的破坏。为此，不仅要获得拉伸强度，获得较高的屈服应力(即，获得较高的屈服比)也是重要的。但是，即使使用了上述专利文献1～专利文献3所公开的技术，也难以实现转子的进一步高强度化、高屈服比化。

本发明是鉴于上述问题而完成的。本发明的目的是提供抑制了制造成本的高强度且高屈服比的无取向电磁钢板。

优选的是，将得到的高强度且屈服比的无取向电磁钢板冲裁成所期望的电机核心形状(转子形状及定子形状)，并将冲裁后的无取向电磁钢板层叠多片以形成所期望的电机核心形状(转子形状及定子形状)，其中，在对层叠成定子形状的物体实施了退火的情况下，提供表现出进一步优异的磁特性的无取向电磁钢板。

用于解决课题的手段

为了解决上述问题，本发明的发明人们进行了专心研究。具体而言，专心研究了如下手段：从同一无取向电磁钢板冲裁转子及定子用的构件，对于转子用的构件，在层叠到成为所期望的转子形状之后，即使不对层叠体进行退火，也具有进一步优异的机械特性，另外，对于定子用的构件，在层叠到成为所期望的定子形状之后，通过对层叠体进行退火从而实现进一步优异的磁特性。

以下，将如下退火称为“核心退火”：将无取向电磁钢板冲裁成所期望的定子形状并作为定子用的构件，在将冲裁出的定子用的构件层叠到成为所期望的定子形状之后，对得到的层叠体实施的退火。

可以考虑如下可能性：在具有同等的拉伸强度的无取向电磁钢板中，出于提高疲劳强度的目的，为了实现较高的屈服比，使无取向电磁钢板具有上屈服点。

本发明的发明人们着眼于活用碳(c)的应变时效来进行控制，以使无取向电磁钢板具有上屈服点。但是，一般制造的无取向电磁钢板为高纯度且作为应变时效的原因的c的含量较低。尤其是在si的含量为3％以上的无取向电磁钢板中，由于si抑制碳化物的生成，从而不会具有上屈服点。另外，在单纯地以高强度化为目的而有意地含有c、钛(ti)、铌(nb)等元素的无取向电磁钢板中，即使通过含有较多c而产生了屈服现象，碳化物也会使核心退火时的晶粒成长大幅劣化，因此，芯退火后的磁特性不会提高。

因此，迄今为止，难以得到具有上屈服点、且芯退火后的磁特性优异的无取向电磁钢板。

基于上述观点，本发明的发明人们进行了进一步研究。结果，认识到：在不有意地含有成本较高的元素、且具有较高的si含量的无取向电磁钢板中，通过实现晶粒径的进一步细化来实现屈服现象，由此，得到进一步优异的机械特性。进一步，得到了如下认识：在该无取向电磁钢板中，如果能够抑制含有会阻碍核心退火时的晶粒成长那样的元素，则还能够同时提高核心退火后的进一步优异的磁特性。

基于上述认识而完成的本发明的主旨如下所述。

[1]本发明的一个方案的无取向电磁钢板的化学组分以质量％计含有：c：0.0015％～0.0040％、si：3.5％～4.5％、al：0.65％以下、mn：0.2％～2.0％、sn：0％～0.20％、sb：0％～0.20％、p：0.005％～0.150％、s：0.0001％～0.0030％、ti：0.0030％以下、nb：0.0050％以下、zr：0.0030％以下、mo：0.030％以下、v：0.0030％以下、n：0.0010％～0.0030％、o：0.0010％～0.0500％、cu：小于0.10％、以及ni：小于0.50％，剩余部分由fe及杂质构成，产品板厚为0.10mm～0.30mm，平均晶粒径为10μm～40μm，铁损w10/800为50w/kg以下，拉伸强度为580mpa～700mpa，屈服比为0.82以上。

[2]上述[1]所记载的无取向电磁钢板中，也可以是，c、ti、nb、zr、v的含量满足以下的式(1)所表示的条件。

[c]×([ti]+[nb]+[zr]+[v])＜0.000010…(1)

在此，在上述式(1)中，[x]的记载表示元素x的含量(单位：质量％)。

[3]上述[1]或[2]所记载的无取向电磁钢板中，也可以是，通过退火温度750℃以上且900℃以下、均热时间10分～180分的范围内的退火条件下的退火，平均晶粒径为60μm～150μm，且铁损w10/400为11w/kg以下。

[4]上述[1]～[3]的任一项所记载的无取向电磁钢板中，也可以是，具有上屈服点及下屈服点，上屈服点比下屈服点高5mpa以上。

[5]上述[1]～[4]的任一项所记载的无取向电磁钢板中，也可以是，上述化学组分以质量％计含有sn：0.01％～0.20％、sb：0.01％～0.20％中的任一者或两者。

[6]上述[1]～[5]的任一项所记载的无取向电磁钢板中，也可以是，在表面还具有绝缘被膜。

发明效果

根据本发明的上述方案，能够得到抑制制造成本、且机械特性及核心退火后的磁特性更优异的无取向电磁钢板。

附图说明

图1是示意性地示出本发明的实施方式的无取向电磁钢板的构造的说明图。

图2是用于说明同一实施方式的无取向电磁钢板的说明图。

图3是用于说明同一实施方式的无取向电磁钢板所表现出的应力－应变曲线的说明图。

图4是示出无取向电磁钢板所表现出的应力－应变曲线的一个例子的图。

图5是示出同一实施方式的无取向电磁钢板的制造方法的流程的一个例子的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选的实施方式。在本说明书及附图中，对于具有实质相同的功能结构的构成要素，通过标注相同的附图标记从而省略重复说明。

(关于无取向电磁钢板)

首先，参照图1～图5，详细说明本发明的一实施方式的无取向电磁钢板(本实施方式的无取向电磁钢板)。

图1是示意性示出了本实施方式的无取向电磁钢板的构造的说明图。图2是用于说明本实施方式的无取向电磁钢板的说明图。图3是用于说明本实施方式的无取向电磁钢板所表现出的应力－应变曲线的说明图。图4是示出无取向电磁钢板所表现出的应力－应变曲线的一个例子的图。图5是示出本实施方式的无取向电磁钢板的制造方法的流程的一个例子的流程图。

本实施方式的无取向电磁钢板10是作为制造定子及转子的双方时的材料而合适的无取向电磁钢板10。如图1示意性所示，本实施方式的无取向电磁钢板10具有含有预定的化学成分、并表现出预定的机械特性及磁特性的基铁(日文：地鉄)11。另外，本实施方式的无取向电磁钢板10优选在基铁11的表面上进一步具有绝缘被膜13。

以下，首先，详细说明本实施方式的无取向电磁钢板10的基铁11。

＜关于基铁的化学成分＞

本实施方式的无取向电磁钢板10的基铁11以质量％计含有c：0.0015％～0.0040％、si：3.5％～4.5％、al：0.65％以下、mn：0.2％～2.0％、p：0.005％～0.150％、s：0.0001％～0.0030％、ti：0.0030％以下、nb：0.0050％以下、zr：0.0030％以下、mo：0.030％以下、v：0.0030％以下、n：0.0010％～0.0030％、o：0.0010％～0.0500％、cu：小于0.10％、ni：小于0.50％，根据需要进一步含有分别为0.01质量％以上且0.2质量％以下的sn或sb的一者或两者，剩余部分由fe及杂质构成。

基铁11例如为热轧钢板或冷轧钢板等钢板。

以下，详细说明本实施方式的基铁11的化学组分被如上所述规定的理由。以下，如果没有特别声明，则“％”表示“质量％”。

[c：0.0015％～0.0040％]

c(碳)是引起铁损劣化的元素。在c含量超过0.0040％的情况下，在无取向电磁钢板中会产生铁损劣化，无法得到良好的磁特性。因此，在本实施方式的无取向电磁钢板10中，将c含量设为0.0040％以下。c含量优选为0.0035％以下，更优选为0.0030％以下。

另一方面，在c含量小于0.0015％的情况下，在无取向电磁钢板10中不会产生上屈服点，不会得到良好的屈服比。因此，在本实施方式的无取向电磁钢板10中，优选将c含量设为0.0015％以上。在本实施方式的无取向电磁钢板中，c含量优选为0.0020％以上，更优选为0.0025％以上。

[si：3.5％～4.5％]

si(硅)是使钢的电阻上升以减轻涡流损耗、并改善高频铁损的元素。另外，si因为固溶强化能力较大，所以是对于无取向电磁钢板10的高强度化也有效的元素。为了充分发挥上述效果，需要含有3.5％以上的si。优选为3.6％以上。

另一方面，在si含量超过4.5％的情况下，加工性显著劣化，变得难以实施冷轧。因此，si含量设为4.5％以下。si含量优选为4.0％以下，更优选为3.9％以下。

[al：0.65％以下]

al(铝)是通过使无取向电磁钢板的电阻上升从而对于减轻涡流损耗、并改善高频铁损来说有效的元素。另一方面，al也具有使钢板制造过程中的加工性和产品的磁通密度降低的影响。因此，将al含量设为0.65％以下。

另外，为了在核心退火后得到良好的磁特性，抑制固溶ti的不良影响是关键的，但是，在al含量较高的情况下，作为氮化物，析出的不是tin，而是析出aln，固溶ti会增加。在al含量超过0.50％的情况下，无取向电磁钢板的磁通密度会显著降低，另外，由于脆化从而变得难以实施冷轧，核心退火后的磁特性变成劣势。因此，如果考虑核心退火后的磁特性，则al含量优选设为0.50％以下。al含量更优选为0.40％以下，进一步优选为0.35％以下。

另一方面，al含量的下限值没有特别规定，可以为0％，但对于使al含量达到小于0.0005％来说，制钢上的负担会变高，成本会增加。因此，al含量优选设为0.0005％以上。另外，在得到改善高频铁损的效果的情况下，al含量优选为0.10％以上，更优选为0.20％以上。

[mn：0.2％～2.0％]

mn(锰)是对于使钢的电阻上升以减轻涡流损耗、并改善高频铁损来说有效的元素。为了充分发挥上述效果，需要含有0.2％以上的mn。另外，在mn含量小于0.2％的情况下，由于会析出微细的硫化物(mns)，从而核心退火时的晶粒成长性会劣化，因此不是优选。mn含量优选为0.4％以上，更优选为0.5％以上。

另一方面，在mn含量超过2.0％的情况下，磁通密度的降低变得显著。因此，mn含量设为2.0％以下。mn含量优选为1.7％以下，更优选为1.5％以下。

[p：0.005％～0.150％]

p(磷)是固溶强化能力较大、还具有使有利于磁特性的提高的{100}结构(日文：集合組織)增加的效果的元素，是在兼顾高强度和高磁通密度上极为有效的元素。进一步，因为{100}结构的增加也有助于减轻无取向电磁钢板10的板面内的机械特性的各向异性，所以p还具有改善无取向电磁钢板10的冲裁加工时的尺寸精度的效果。为了得到这样的改善强度、磁特性、及尺寸精度的效果，需要将p含量设为0.005％以上。p含量优选为0.010％以上，更优选为0.020％以上。

另一方面，在p含量超过0.150％的情况下，无取向电磁钢板10的延展性会显著降低。因此，p的含量设为0.150％以下。p含量优选为0.100％以下，更优选为0.080％以下。

[s：0.0001％～0.0030％]

s(硫)是通过形成mns的微细析出物从而使铁损增加、并使无取向电磁钢板10的磁特性劣化的元素。因此，s含量需要设为0.0030％以下。s含量优选为0.0020％以下，更优选为0.0010％以下。

另一方面，若想要使s含量减低到比0.0001％更低，则仅会徒然地招致成本升高。因此，s含量设为0.0001％以上。s含量优选为0.0003％以上，更优选为0.0005％以上。

[ti：0.0030％以下]

ti(钛)是不可避免地可混入到钢中的元素，是与碳或氮结合而形成夹杂物(碳化物、氮化物)的元素。在形成有碳化物的情况下，核心退火中的结晶粒的成长会受到阻碍，磁特性会劣化。因此，ti含量设为0.0030％以下。ti含量为0.0015％以下，更优选为0.0010％以下。

另一方面，ti含量可以为0％，但是，若想要减低到比0.0005％更低，则会徒然地招致成本升高。因此，ti含量优选设为0.0005％以上。

[nb：0.0050％以下]

nb(铌)是通过与碳或氮结合而形成夹杂物(碳化物、氮化物)从而有助于高强度化的元素。但是，nb是高价格的元素，将含量设为0.0050％以下。另外，nb也是阻碍核心退火中的结晶粒的成长而使磁特性劣化的元素。因此，如果考虑核心退火后的磁特性，则nb含量优选设为0.0030％以下。nb含量优选为0.0010％以下，更优选为测定极限以下(tr.)(含有0％)。

[zr：0.0030％以下]

zr(锆)是通过与碳或氮结合而形成夹杂物(碳化物、氮化物)从而有助于高强度化的元素。但是，zr也是阻碍核心退火中的结晶粒的成长而使磁特性劣化的元素。因此，zr含量设为0.0030％以下。zr含量优选为0.0010％以下，更优选为测定极限以下(tr.)(含有0％)。

[mo：0.030％以下]

mo(钼)是不可避免地可混入的元素，是与碳结合而形成夹杂物(碳化物)的元素。但是，mo在实施核心退火那样的750℃以上的温度时容易固溶，因此，允许稍微的混入。但是，若混入量过度增加，则会阻碍结晶粒的成长而使磁特性劣化，因此，mo含量设为0.030％以下。mo含量优选为0.020％以下，更优选为0.015％以下，也可以为测定极限以下(tr.)(含有0％)。

另一方面，若想要使mo含量减低到比0.0005％更低，则会徒然地招致成本升高。因此，从制造成本的观点出发，mo含量优选设为0.0005％以上。mo含量优选为0.0010％以上。

[v：0.0030％以下]

v(钒)是通过与碳或氮结合而形成夹杂物(碳化物、氮化物)从而有助于高强度化的元素。但是，v也是阻碍核心退火中的结晶粒的成长而使磁特性劣化的元素。因此，v含量设为0.0030％以下。v含量优选为0.0010％以下，更优选为测定极限以下(tr.)(含有0％)。

[n：0.0010％～0.0030％]

n(氮)是不可避免地混入的元素，是引起磁时效而使铁损增加、并使无取向电磁钢板10的磁特性劣化的元素。因此，n含量需要设为0.0030％以下。n含量优选为0.0025％以下，更优选为0.0020％以下。

另一方面，若想要使n含量减低到比0.0010％更低，则会徒然地招致成本升高。因此，n含量设为0.0010％以上。

[o：0.0010％～0.0500％]

o(氧)是不可避免地混入的元素，是通过形成氧化物从而使铁损增加、并使无取向电磁钢板10的磁特性劣化的元素。因此，o含量需要设为0.0500％以下。o也存在在退火工序混入的情况，因此，在板坯阶段(即，浇包值)，优选设为0.0050％以下。

另一方面，若想要使o含量减低到比0.0010％更低，则会徒然地招致成本升高。因此，o含量设为0.0010％以上。

[cu：小于0.10％]

[ni：小于0.50％]

cu(铜)及ni(镍)是不可避免地可混入的元素。有意添加cu及ni会使无取向电磁钢板10的制造成本增加。因此，在本实施方式的无取向电磁钢板10中，不需要进行添加。

cu含量设为作为在制造工序中不可避免地可混入的最大值的小于0.10％。

另一方面，尤其是ni，还是使无取向电磁钢板10的强度提高的元素，也可以有意地添加而使钢板含有ni。但是，因为ni是高价格的，所以即使在有意地含有时，也将其含量的上限设为小于0.50％。

cu含量及ni含量的下限没有特别限定，可以为0％，但是，若想要使cu含量及ni含量减低到比0.005％更低，在会徒劳地招致成本升高。因此，cu含量及ni的含量均优选设为0.005％以上。cu含量及ni含量分别优选为0.01％以上且0.09％以下，更优选为0.02％以上且0.06％以下。

[sn：0％～0.20％]

[sb：0％～0.20％]

sn(锡)及sb(锑)是通过偏析到钢板的表面并抑制退火中的氧化从而对于确保较低的铁损来说有用的任意添加元素。因此，在本实施方式的无取向电磁钢板中，为了得到上述效果，也可以使sn或sb的至少任一者作为任意添加元素而含在基铁中。为了充分发挥上述效果，优选将sn含量或sb含量分别设为0.01％以上。更优选为0.03％以上。

另一方面，在sn含量或sb含量分别超过0.20％的情况下，基铁的延展性会降低而存在冷轧变得困难的可能性。因此，即使在含有sn或sb的情况下，sn含量或sb含量也优选分别设为0.20％以下。在使sn或sb含在基铁中的情况下，sn含量或sb含量更优选为0.10％以下。

[[c]×([ti]+[nb]+[zr]+[v])＜0.000010]

本实施方式的无取向电磁钢板10的基铁11具有如以上说明那样的化学成分，但是，基铁11的c、ti、nb、zr、v的含量优选进一步满足由以下的式(1)表示的条件。

[c]×([ti]+[nb]+[zr]+[v])＜0.000010…(1)

在此，在上述式(1)中，[x]这种记载表示元素x的含量(单位：质量％)，即，例如如果是[c]，则表示以质量％计的c含量。

当在基铁11中存在c时，在基铁11中，可能形成与c含量相应的碳化物。另外，如在先说明那样，ti、nb、zr、v是在与碳之间形成碳化物的元素，通过在基铁11中存在这些元素，从而碳化物变得更容易形成。因此，上述式(1)的左边可视为表示在本实施方式的无取向电磁钢板10的基铁11中碳化物形成能力的指标。

本发明的发明人们一边使基铁11中的化学成分的含量变化，一边专心研究了在基铁11中的碳化物的形成的状况，结果，明确了：在上述式(1)的左边所给出的值达到0.000010以上的情况下，由于形成碳化物从而核心退火中的结晶粒的成长受到阻碍，核心退火后的磁特性变得容易劣化。因此，在本实施方式的无取向电磁钢板10中，对于c、ti、nb、zr、v的含量，优选使上述式(1)的左边所给出的值小于0.000010。上述式(1)的左边所给出的值更优选为0.000006以下，进一步优选为0.000004以下。

上述式(1)的左边所给出的值越小则越优选，其下限值没有特别规定，但是，基于本实施方式的基铁11中的上述元素的下限值，0.00000075的值是实质上的下限值。

以上，详细说明了本实施方式的无取向电磁钢板中的基铁的化学成分。

处理上述的元素之外，作为杂质，在0.0001％～0.0050％的范围内含有pb、bi、as、b、se、mg、ca、la、ce等元素，也不会损害本实施方式的无取向电磁钢板的效果。

在对无取向电磁钢板10中的基铁11的化学成分进行测定的情况下，能够利用公知的各种测定法，例如，可以适当利用icp－ms(电感耦合等离子体质量分析)法等。

＜关于基铁的平均晶粒径＞

在本实施方式的无取向电磁钢板10中，在以下详述的经过了最终退火后(未进行核心退火的状态)的时间点，基铁11的平均晶粒径成为10μm～40μm这样的被细化的状态。通过基铁11的平均晶粒径被细化到10μm～40μm的范围内，从而能够使基铁11中的晶界的比例增加，能够产生应变时效现象。

通过在以下详细的最终退火工序中，在特定的环境下进行了特定的退火温度及均热时间的退火后，以特定的冷却速度进行冷却，从而实现这样的被细化的平均晶粒径。能够通过变更最终退火时的热处理条件来控制基铁11的平均晶粒径。

在最终退火后(未进行核心退火的状态)的基铁11的平均晶粒径小于10μm的情况下，即使将si含量设为最大值、且进行了核心退火，无取向电磁钢板所要求的重要的磁特性之一即铁损也会变大，因此不是优选。

另一方面，在最终退火后(未进行核心退火的状态)的基铁11的平均晶粒径超过40μm的情况下，平均晶粒径变得过大，结果，变得无法得到转子所要求的优异的强度及屈服比，因此不是优选。基铁11的平均晶粒径优选为15μm～30μm的范围内，更优选为20μm～25μm的范围内。

另外，在本实施方式的无取向电磁钢板10中，若实施了在制造定子时实施的核心退火，则基铁11的结晶粒会成长，平均晶粒径会粗大化。其原因在于，阻碍结晶粒的成长的元素即c、ti、nb、zr、v含量被控制在上述范围内。优选通过进行预定条件的核心退火，从而核心退火后的粗大化了的基铁11的平均晶粒径变成60μm～150μm。在本实施方式中，所谓“核心退火”，是以促进基铁11的结晶粒的晶粒成长为目的而实施的退火。

所谓核心退火的预定条件，是从退火温度750℃～900℃、均热时间10分～180分这个范围内根据电磁钢板的板厚、核心退火前的粒径等适当选择的条件。优选的退火温度为775℃～850℃，优选的均热时间为30分～150分。退火环境中的露点根据退火炉的种类、性能来适当设定即可，例如，设定在－40℃以上且20℃以下的范围内即可。更具体而言，例如，在露点－40℃的氮环境中，能够设为退火温度800℃、均热时间120分。

在实施了预定的核心退火后的基铁11的平均晶粒径小于60μm的情况下，即使在将si含量设为最大值时，无取向电磁钢板所要求的重要的磁特性之一即铁损也会变大，因此不是优选。另外，在实施了预定的核心退火后的基铁11的平均晶粒径超过150μm的情况下，也会使结晶粒过度成长，结果铁损变大，因此不是优选。实施了预定的核心退火的后的基铁11的平均晶粒径更优选为65μm～120μm的范围内，进一步优选为70μm～100μm的范围内。

如以上说明那样，本实施方式的无取向电磁钢板10若实施预定条件的核心退火，则基铁11的平均晶粒径会大幅变化。通过利用这样的特征，在本实施方式的无取向电磁钢板10中，能够从一片无取向电磁钢板制造转子和定子这两者，结果，能够抑制成品率的降低。

图2是示出使用本实施方式的无取向电磁钢板10制造转子及定子的情况的流程的一个例子的流程图。

如以上说明那样，本实施方式的无取向电磁钢板10在未实施核心退火的状态下，基铁11的平均晶粒径为10μm～40μm的范围内，处于结晶粒被细化的状态。通过使用该无取向电磁钢板10来冲裁成转子及定子的形状(工序1)，从而制造出用于制造转子及定子的构件。接着，将制造出的转子制造用构件、及定子制造用构件分别层叠(工序2)。在经过了冲裁工序及层叠工序后，层叠起来的各构件中的基铁11的平均晶粒径也处于10μm～40μm的范围内。

如图2所示，使用层叠起来的转子制造用构件(不经过核心退火)来制造转子。制造出来的转子因为基铁11的平均晶粒径仍然是被细化成10μm～40μm的状态，所以具有转子所要求的优异的强度(例如，拉伸强度580mpa以上的强度)、进一步高的屈服比(0.82以上)。

另外，如图2所示，通过对于层叠起来的定子制造用构件，实施核心退火(工序3)，从而制造定子。本实施方式的无取向电磁钢板10通过核心退火而使基铁11的结晶粒大幅地成长，例如，如果进行预定条件的核心退火，则变成上述那样的60μm～150μm的范围内，能够实现优异的铁损及磁通密度。

上述那样的基铁11的平均晶粒径例如能够对板厚方向中心的z截面的组织按照jisg0551“钢－结晶粒度的显微镜试验方法”的切断法来求出。

＜关于机械特性＞

在本实施方式的无取向电磁钢板10中，具有上述化学组分、且最终退火后(未进行核心退火的状态)的基铁11的平均晶粒径被细化为10μm～40μm。结果，拉伸强度为580mpa～700mpa。

另外，本实施方式的无取向电磁钢板10在制造时，在特定的环境下进行了特定的退火温度及均热时间的退火后，以特定的冷却速度进行冷却。结果，产生屈服现象，变得表现出上屈服点及下屈服点。

在本实施方式中，所谓上屈服点，如图3的a点那样，定义为拉伸强度以前(比示出拉伸强度的位置靠左侧)的微小应变区域中的、应力表现出最大值的点。所谓下屈服点，是通过了上屈服点后应力值降低的点。在无取向电磁钢板中，难以成为在其它钢种中可见那样的固定值，因此，在本实施方式中，将下屈服点定义为如图3的b点那样从上屈服点到表现出拉伸强度的点之间的、应力表现出最小值的点。

在本实施方式的无取向电磁钢板10中，屈服比为0.82以上。通过屈服比为0.82以上，从而本实施方式的无取向电磁钢板10作为转子而表现出进一步优异的机械特性。屈服比优选为0.84以上。屈服比的上限值没有特别规定，越大越好，但是，实际上0.90左右是上限。

另外，在本实施方式的无取向电磁钢板10中，优选上屈服点(图3中的点a)的应力值与下屈服点(图3中的点b)的应力值之差(图3中的δσ)为5mpa以上。如果δσ为5mpa以上，则容易得到0.82以上的屈服比。

图4示出将具有在先说明那样的化学组分的钢在以下详述的退火环境下将均热时间固定为20秒，并使退火温度变化为5种类的情况下的应力－应变曲线的测定结果的一个例子。

在将退火温度设为一般的无取向电磁钢板的最终退火温度的950℃、1000℃的情况下，基铁11的平均晶粒径在950℃时为54μm，在1000℃时为77μm。另一方面，在将退火温度设为以下详述那样的本实施方式的最终退火温度的范围内的800℃、850℃、或900℃的情况下，基铁11的平均晶粒径在800℃时为16μm，在850℃时为25μm，在900℃时为37μm。

得到的5种类的无取向电磁钢板10的应力－应变曲线的测定结果如图4所示。

如图4所示，平均晶粒径为16μm、25μm、37μm的本实施方式的无取向电磁钢板的应力－应变曲线中发现了观测到上屈服点及下屈服点那样的屈服现象。另一方面，平均晶粒径为54μm、77μm的无取向电磁钢板的应力－应变曲线不存在上屈服点及下屈服点。

能够通过在制作了jisz2201所规定的试验片后，利用拉伸试验机来进行拉伸试验，从而测定上述那样的拉伸强度及屈服点。

＜关于基铁的板厚＞

本实施方式的无取向电磁钢板10中的基铁11的板厚(图1中的厚度t，能够理解为无取向电磁钢板10的产品板厚。)为了减轻高频铁损而需要设为0.30mm以下。另一方面，在基铁11的板厚t小于0.10mm的情况下，因为板厚较薄，所以退火线的通板可能变得困难。因此，无取向电磁钢板10中的基铁11的板厚t设为0.10mm以上且0.30mm以下。无取向电磁钢板10中的基铁11的板厚t优选为0.15mm以上且0.25mm以下。

＜关于最终退火后、核心退火前的磁特性＞

在本实施方式的无取向电磁钢板10中，最终退火后(未进行核心退火的状态)的铁损w10/800为50w/kg以下。铁损w10/800优选为48w/kg以下，更优选为45w/kg以下。

＜关于核心退火后的磁特性＞

本实施方式的无取向电磁钢板10通过实施上述那样的预定的核心退火从而基铁11的结晶粒会成长，表现出更优异的铁损。本实施方式的无取向电磁钢板10的铁损w10/400优选为11w/kg以下。铁损w10/400更优选为10w/kg以下。在此，核心退火的条件例如能够设为在露点－40℃的氮环境中退火温度800℃、均热时间120分。

本实施方式的无取向电磁钢板10的各种的磁特性能够按照jisc2550所规定的爱普斯坦法、或jisc2556所规定的单板磁特性测定法(singlesheettester：sst)来进行测定。

＜关于绝缘被膜＞

再次回到图1，简单说明本实施方式的无取向电磁钢板10优选具有的绝缘被膜13。

无取向电磁钢板在冲裁了核心坯之后被层叠并使用。因此，通过在基铁11的表面设置绝缘被膜13，从而能够减轻板间的涡流，作为核心能够减轻涡流损耗。

本实施方式的无取向电磁钢板10的绝缘被膜13只要能用作无取向电磁钢板的绝缘被膜即可，没有特别限定，能够使用公知的绝缘被膜。作为这样的绝缘被膜，例如能够举出以无机物为主体并含有机物的复合绝缘被膜。在此，所谓复合绝缘被膜，例如是以铬酸金属盐、磷酸金属盐、或、胶体二氧化硅、zr化合物、ti化合物等无机物的至少任一种为主体，并分散有微细的有机树脂的颗粒的绝缘被膜。特别是，从近年来需求高涨的制造时的环境负荷降低的观点出发，优选使用将磷酸金属盐、zr或ti的偶联剂、或它们的碳酸盐、铵盐用作起始原料的绝缘被膜。

上述那样的绝缘被膜13的附着量没有特别限定，但是，例如优选设为每个单面400mg/m²以上且1200mg/m²以下左右，更优选设为每个单面800mg/m²以上且1000mg/m²以下。通过以达到上述附着量的方式形成绝缘被膜13，从而能够保持优异的均匀性。在测定绝缘被膜13的附着量的情况下，能够利用公知的各种测定法，例如，适当利用测定氢氧化钠水溶液浸渍前后的质量差的方法、或使用标准曲线法的荧光x线法等即可。

(关于无取向电磁钢板的制造方法)

接着，参照图5，详细说明以上说明那样的本实施方式的无取向电磁钢板10的制造方法。图5是示出了本实施方式的无取向电磁钢板的制造方法的流程的一个例子的流程图。

在本实施方式的无取向电磁钢板10的制造方法中，对于具有以上说明那样的预定的化学成分的钢坯，依次实施热轧、热轧板退火、酸洗、冷轧、最终退火。另外，在将绝缘被膜13形成到基铁11的表面的情况下，在上述最终退火之后进行绝缘被膜的形成。以下，详细说明本实施方式的无取向电磁钢板10的制造方法所实施的各工序。

＜热轧工序＞

在本实施方式的无取向电磁钢板10的制造方法中，首先，加热具有上述的化学组分的钢坯(板坯)，对于被加热后的钢坯进行热轧，得到热轧板(热轧钢板)(步骤s101)。对于提供给热轧时的钢坯的加热温度，没有特别规定，但是，例如优选设为1050℃以上且1200℃以下。另外，对于热轧后的热轧板的板厚也没有特别规定，但是，考虑基铁的最终板厚，例如优选设为1.5mm～3.0mm左右。通过对钢坯实施以上那样的热轧，从而在基铁11的表面生成以fe的氧化物为主体的氧化皮。

＜热轧板退火工序＞

在上述热轧之后，实施热轧板退火(步骤s103)。在热轧板退火中，例如优选将退火环境中的露点设为－20℃以上且50℃以下，将退火温度设为850℃以上且1100℃以下，并且将均热时间设为10秒以上且150秒以下。所谓均热时间，是指提供给热轧板退火的热轧板的温度处于最高到达板温±5℃的范围内的时间。

将露点控制为小于－20℃时，会招致过剩的成本升高，因此不是优选。另一方面，在露点超过50℃的情况下，由于基铁的fe的氧化会进展，从而此后的酸洗会导致板厚过剩地减少，发生成品率恶化，因此不是优选。退火环境中的露点优选为－10℃以上且40℃以下，更优选为－10℃以上且20℃以下。

在退火温度低于850℃的情况下、或者均热时间小于10秒的情况下，会招致磁通密度b50劣化，因此不是优选。

另一方面，在退火温度超过1100℃的情况下、或者均热时间超过150秒的情况下，在后段的冷轧工序中会产生基铁断裂的可能性，因此不是优选。

退火温度优选为900℃以上且1050℃以下，更优选为950℃以上且1050℃以下。另外，均热时间优选为20秒以上且100秒以下，更优选为30秒以上且80秒以下。

另外，在热轧板退火中的冷却过程中，热轧板退火中的冷却过程中，为了更可靠地实现0.82以上的屈服比，优选将800℃～500℃的温度区域中的平均冷却速度设为10℃/秒～100℃/秒，更优选设为25℃/秒以上。

在800℃～500℃的温度区域中的冷却速度小于10℃/秒的情况下，无法充分得到固溶c所带来的应变时效，难以产生上屈服点，屈服比会降低。对于将平均冷却速度设为10℃/秒以上的强冷却来说，能够通过从使后段流入的气体量增加等来达成。

另一方面，在机械特性的观点中，板温800℃～500℃的平均冷却速度越高越优选，但是，若平均冷却速度过快，则板形状会劣化而有损生产率、钢板质量，因此，将上限设为100℃/秒。

＜酸洗工序＞

在上述热轧板退火之后，实施酸洗(步骤s105)，将在基铁11的表面生成的氧化皮层除去。酸洗所使用的酸的浓度、酸洗所使用的促进剂的浓度、酸洗液的温度等酸洗条件没有特别限定，能够采用公知的酸洗条件。

＜冷轧工序＞

在上述酸洗之后，实施冷轧(步骤s107)。

在冷轧中，以基铁的最终板厚达到0.10mm以上且0.30mm以下那样的压下率来轧制已被除去氧化皮层的酸洗板。通过冷轧，基铁11的金属组织变成通过冷轧而得到的冷轧组织。

＜最终退火工序＞

在上述冷轧之后，实施最终退火(步骤s109)。

在本实施方式的无取向电磁钢板的制造方法中，最终退火工序是对于实现上述那样的基铁11的平均晶粒径、且产生屈服现象来说重要的工序。在最终退火工序中，退火环境设为露点为－20℃～50℃的湿润环境，退火温度设为750℃以上且900℃以下，均热时间设为10秒以上且小于100秒。所谓均热时间是指，提供给最终退火的冷轧钢板的温度处于最高到达板温±5℃的范围内的时间。通过在上述退火条件下进行最终退火，并进行后述那样的冷却，从而能够实现上述那样的基铁11的平均晶粒径，且产生屈服现象。

在退火环境的露点小于－20℃的情况下，在核心退火时表层附近的晶粒成长性会劣化，铁损变成劣势，因此不是优选。另一方面，在退火环境的露点超过50℃的情况下，会产生内部氧化而铁损会劣化，因此不是优选。另外，在退火温度小于750℃的情况下，退火时间变得过长，生产率降低的可能性变高，因此不是优选。另一方面，在退火温度超过900℃的情况下，最终退火后的晶粒径的控制变得困难，因此不是优选。另外，在均热时间小于10秒的情况下，无法进行充分的最终退火，存在难以在基铁11中适当地产生种结晶的情况，因此不是优选。另一方面，在均热时间超过100秒的情况下，基铁11中产生的种结晶的平均晶粒径成为在先言及的范围外的可能性变高，因此不是优选。

退火环境的露点优选为－10℃以上且20℃以下，更优选为0℃以上且10℃以下。另外，退火环境的氧势(将h2o的分压ph2o除以h2的分压ph2后的值：ph2o/ph2)优选为0.01～0.30的还原环境。

退火温度优选为800℃以上且850℃以下，更优选为800℃以上且825℃以下。均热时间优选为10秒以上且30秒以下。

为了更可靠地实现在先言及那样的10μm～40μm这种基铁11的平均晶粒径、及0.82以上的屈服比，优选将板温从750℃到600℃的平均冷却速度设为25℃/秒以上的强冷却。另外，进一步优选板温从400℃到100℃的冷却速度在此期间的任何时刻为20℃/秒以下的缓慢冷却。

在板温从750℃到600℃的冷却速度小于25℃/秒的情况下，冷却速度变得过慢从而无法将基铁11的结晶粒充分细化，可能无法实现上述那样的10μm～40μm这种平均晶粒径。进一步，在板温从750℃到600℃的冷却速度小于25℃/秒的情况下，在冷却过程中会产生tic等碳化物的析出，固溶c会减少，因此，无法充分得到固溶c所带来的应变时效，变得难以产生上屈服点，屈服比会降低。另一方面，板温从750℃到600℃的冷却速度的上限值没有特别规定，但是，实际上，100℃/秒左右是上限。板温从750℃到600℃的冷却速度优选为30℃/秒以上且60℃/秒以下。

另外，在板温从400℃到100℃的期间，通过在至少一部分的温度区间中进行冷却速度为20℃/秒以下的缓慢冷却(包含瞬间冷却速度为20℃/秒以下的情况)，从而固溶c所带来的应变时效会发展，变得更容易产生上屈服点。更优选通过在至少一部分的温度区间中进行缓慢冷却，从而钢板在400℃～100℃的温度范围中滞留16秒以上。

在最终退火中，板温750℃以上到900℃以下的温度区域中的加热速度例如优选设为20℃/秒～1000℃/秒。通过将加热速度设为20℃/秒以上，从而能够使得无取向电磁钢板的磁特性更好。另一方面，即使将加热速度提高到超过1000℃/秒，磁特性的提高效果也会饱和。最终退火中的板温750℃以上到900℃以下的温度区域中的加热速度更优选为50℃/秒～200℃/秒。

经过上述那样的各工序，能够制造本实施方式的无取向电磁钢板10。

＜绝缘被膜形成工序＞

在上述最终退火之后，根据需要，实施绝缘被膜的形成工序(步骤s111)。在此，关于绝缘被膜的形成工序没有特别限定，使用上述那样的公知的绝缘被膜处理液，利用公知的方法进行处理液的涂布及干燥即可。

对于形成绝缘被膜的基铁的表面，可以在涂布处理液之前，实施利用碱等进行的脱脂处理、或利用盐酸、硫酸、磷酸等进行的酸洗处理等任意的前处理，也可以不实施这些前处理而是最终退火后的状态的表面。

以上，参照图5详细说明了本实施方式的无取向电磁钢板的制造方法。

(关于电机核心的制造方法)

接着，再次参照图2，简单说明使用了以上说明那样的本实施方式的无取向电磁钢板的电机核心(转子/定子)的制造方法。

在从本实施方式的无取向电磁钢板得到的电机核心的制造方法中，首先，将本实施方式的无取向电磁钢板10冲裁成核心形状(转子形状/定子形状)(工序1)，将得到的各构件层叠(工序2)，形成所期望的电机核心的形状(即，所期望的转子形状及定子形状)。因为将冲裁成核心形状的无取向电磁钢板进行层叠，所以电机核心的制造所使用的无取向电磁钢板10在基铁11的表面形成有绝缘被膜13是重要的。

然后，对于被层叠成所期望的定子形状的无取向电磁钢板，实施退火(核心退火)(工序3)。核心退火优选在含有70体积％以上的氮的环境中实施。另外，核心退火的退火温度优选为750℃以上且900℃以下。通过以上述退火条件实施核心退火，从而晶粒成长会从无取向电磁钢板10的基铁11中存在的再结晶组织进展。结果，得到表现出所期望的磁特性的定子。

在环境中的氮的比例小于70体积％的情况下，招致核心退火的成本升高，因此不是优选。环境中的氮的比例更优选为80体积％以上，进一步优选为90体积％～100体积％，尤其优选为97体积％～100体积％。氮以外的环境气体没有特别规定，但是通常能够使用由氢、二氧化碳、一氧化碳、水蒸汽、甲烷等构成的还原性的混合气体。为了得到这些气体，一般采用使丙烷气体或天然气燃烧来取得的方法。

另外，在核心退火的退火温度小于750℃的情况下，无法实现充分的晶粒成长，不是优选。另一方面，在核心退火的退火温度超过900℃的情况下，再结晶组织的晶粒成长过度进展，尽管磁滞损耗会降低，可是涡流损失会增加，结果，全铁损会增加，因此不是优选。核心退火的退火温度优选为775℃以上且850℃以下。

实施核心退火的均热时间根据上述退火温度而适当设定即可，例如能够设为10分～180分。在均热时间小于10分的情况下，有时无法充分地实现晶粒成长。另一方面，在均热时间超过180分的情况下，退火时间变得过长，使生产率降低的可能性较高。均热时间更优选为30分～150分。

另外，核心退火中的500℃以上且750℃以下的温度区域中的加热速度优选设为50℃/hr～300℃/hr。这是因为，通过将加热速度设为50℃/hr～300℃/hr，从而能够使得定子的各种特性更好，即使将加热速度提高到超过300℃/hr，各种特性的提高效果也会饱和。核心退火中的500℃以上且750℃以下的温度区域中的加热速度更优选为80℃/hr～150℃/hr。

另外，750℃以下且500℃以上的温度区域中的冷却速度优选设为50℃/hr～500℃/hr。这是因为，通过将冷却速度设为50℃/hr以上，从而能够使得定子的各种特性更好，另一方面，即使将冷却速度设为超过500℃/hr，也由于会产生冷却不均从而反而容易导入热应力所导致的应变，存在产生铁损的劣化的可能性。核心退火中的750℃以下且500℃以上的温度区域中的冷却速度更优选为80℃/hr～200℃/hr。

通过经过上述那样的各工序，能够制造电机核心。

以上，简单说明了本实施方式的电机核心的制造方法。

实施例

以下，一边示出实施例及比较例，一边具体说明本发明的无取向电磁钢板。以下所示的实施例只不过是本发明的无取向电磁钢板的一个例子，本发明的无取向电磁钢板不被限定于下述的例子。

在将具有以下的表1所示的化学组分的板坯加热到1150℃后，以加工温度850℃、加工板厚2.0mm实施热轧，以650℃进行卷取而作为热轧钢板。

对于得到的热轧钢板，在露点10℃的环境中，进行了1000℃×50秒的热轧板退火。热轧板退火后的800～500℃的平均冷却速度如下：no.6为7.0℃/秒，其它为35℃/秒。在热轧板退火后，通过酸洗而除去了表面的氧化皮。

将这样得到的酸洗板(酸洗后的热轧钢板)利用冷轧制成为板厚0.25mm的冷轧钢板。进一步，在氢10％、氮90％、露点0℃的混合环境中，改变最终退火条件(退火温度及均热时间)进行了退火，以便达到以下的表2a、表2b所示那样的平均晶粒径。具体而言，在进行控制以使得平均晶粒径变大的情况下，使最终退火温度更高、及/或使均热时间更长。另外，在进行控制以使得平均晶粒径变小的情况下，使条件相反。

最终退火时的750℃以上到900℃以下的温度区域中的加热速度均为100℃/秒。另外，最终退火后的从750℃到600℃的温度区域中的冷却速度如下：仅no.7及no.13为10℃/秒，其它为35℃/秒。

最终退火时的400～100℃的冷却速度的最小值如表2a、表2b所示。在发明例中，400～100℃的冷却速度的最小值均为20℃/秒以下，400～100℃的期间的滞留时间也为16秒以上。

然后，涂布绝缘被膜，作为无取向电磁钢板。通过将由磷酸铝及粒径0.2μm的丙烯－苯乙烯共聚物树脂乳液构成的绝缘被膜以达到预定附着量的方式涂布，并在大气中以350℃烘烤，从而形成了绝缘被膜。

将得到的无取向电磁钢板的一部分在露点－40℃的氮环境(环境中的氮的比例为99.9体积％以上)中实施了800℃×120分的退火(因为不进行成为核心的加工，所以在本实验例中仅称为“退火”，但是相当于核心退火。以下，称为“模拟核心退火”)。

模拟核心退火中的500℃以上且700℃以下的加热速度、及冷却速度分别为100℃/hr、及100℃/hr。

[表1]

对于模拟核心退火前后的无取向电磁钢板，按照jisg0551“钢－结晶粒度的显微镜试验方法”的切断法，观察板厚中心部的z截面的组织，计测了基铁的平均晶粒径。另外，对于模拟核心退火前后的无取向电磁钢板，在轧制方向及宽度方向上选取爱普斯坦试验片，通过遵照jisc2550的爱普斯坦试验，评价了磁特性(对于最终退火后、且模拟核心退火前是铁损w10/800，对于模拟核心退火后是铁损w10/400)。

进一步，从最终退火后、且模拟核心退火前的无取向电磁钢板按照jisz2241在轧制方向上选取拉伸试验片，进行拉伸试验，计测了屈服点、拉伸强度(ts)、及屈服比。将如上所述计测的各种特性同一示出在以下的表2a、表2b。

[表2a]

[表2b]

从上述表2a、表2b显而易见，对于作为发明例的no.2、4、11、12、15、18、24、25、28、31、32、34、36、37、39～41、45～47、50、51，因为适当地控制了成分和最终退火条件，所以得到了0.82以上这样的较高的屈服比。另外，上屈服点及下屈服点均产生，上屈服点与下屈服点中差为5mpa以上。

但是，no.18中，因为所使用的钢种c的“c×(ti+nb+zr+v)”的值超过0.000010，所以尽管模拟核心退火前的各种特性优异，但是模拟核心退火后的平均晶粒径较小，另外，碳化物的形成导致作为优选的特性的铁损w10/400超过了11w/kg。

另外，no.24、no.25中，因为al含量超过0.50％，所以ti没有被作为氮化物而固定，结果，碳化物增加，模拟核心退火后的铁损w10/400超过了11w/kg。

另外，no.28中，因为nb含量超过0.0030质量％，所以碳化物的形成导致铁损w10/400超过了11w/kg。

在其它发明例中，在模拟核心退火后的磁特性方面也得到了良好的结果。

另一方面，no.1中，因为最终退火后的平均晶粒径小于10μm，所以最终退火后的铁损w10/800超过了50w/kg。

对于no.8～10、16、17、26、27、29、30、35、38、43、44、48、49、53、54，因为最终退火温度等的影响使最终退火后的平均晶粒径超过40μm，所以没有明确地产生上屈服点，屈服比变低。

no.3、5、14、42、52中，屈服比小于0.82。在这些钢中，最终退火后的晶粒径为40μm以下，但上屈服点－下屈服点较低。认为因为在最终退火的400℃～100℃的冷却过程整体中进行了20℃/秒以上的急冷，所以碳所带来的时效效应未充分地起作用。

no.6中，屈服比小于0.82。在该钢中，认为因为热轧板退火后的800～500℃的平均冷却速度比其它钢种慢，所以在该期间内固溶碳作为碳化物而析出，失去了在最终退火后的再结晶后有助于应变时效的固溶碳。

no.7、13之，屈服比小于0.82。在这些钢中，认为最终退火的从750℃到600℃的冷却速度与其它钢相比是慢冷，在高温中碳化物开始析出而变成过时效，从而上屈服点降低。

对于no.19～23，因为所使用的钢种d的c含量较少，所以没有明确地产生上屈服点，屈服比较低。

以上，参照附图详细说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不被限定于该例子。显然，如果是具有本发明所属的技术的领域中的通常的知识的人，则在权利要求书记载的技术的思想的范畴内可想到各种变更例或修正例，这些当然也理解为属于本发明的保护范围。

工业实用性

根据本发明，能够得到抑制制造成本、且机械特性及核心退火后的磁特性更优异的无取向电磁钢板。因此，工业实用性较高。

附图标记说明

10无取向电磁钢板

11基铁

13绝缘被膜