TW201504457A - 熱處理鋼材及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種熱處理鋼材具有下述表示之化學組成，以質量%計，C：0.16%~0.38%、Mn：0.6%~1.5%、Cr：0.4%~2.0%、Ti：0.01%~0.10%、B：0.001%~0.010%、Si：0.20%以下、P：0.05%以下、S：0.05%以下、N：0.01%以下、Ni：0%~2.0%、Cu：0%~1.0%、Mo：0%~1.0%、V：0%~1.0%、Al：0%~1.0%、Nb：0%~1.0%、REM：0%~0.1%、剩餘部分：Fe及不純物；而且具有下述表示之組織：殘留沃斯田鐵：1.5體積%以下，剩餘部分：麻田散鐵。

Description

熱處理鋼材及其製造方法 發明領域
本發明係有關於一種在汽車等所使用的熱處理鋼材及其製造方法。
發明背景
汽車用鋼板係被要提升燃料費及耐衝撞特性。因此謀求汽車用鋼板的高強度化。但是因為沖壓成形性等延展性係通常伴隨著強度的提升而降低，所以難以製造複雜形狀的零件。例如，伴隨著延展性的降低致使高加工度的部位產生斷裂，或是彈回(spring back)及壁翹曲變大且尺寸精確度劣化。因而，將高強度鋼板特別是具有780MPa以上的拉伸強度之鋼板藉由沖壓成形而製造零件係不容易的。不是沖壓成形而是採用輥軋成形時，雖然容易加工高強度的鋼板，但是其應用對象係被限定在長度方向具有同樣的剖面之零件。
在專利文獻1，記載一種使用被稱為熱沖壓之方法，其目的係在高強度鋼板得到高成形性。使用熱沖壓時，能夠將高強度鋼板以高精確度成形而得到高強度的熱沖壓鋼板構件。
在專利文獻2，記載一種熱成形法，其目的係取得穩定的強度及韌性；在專利文獻3，記載一種鋼板，其目的係提升成形性及淬火性。在專利文獻4，記載一種鋼板，其目的係強度及成形性的並存；在專利文獻5，記載一種技術，其目的係製造複數種強度水準的鋼板；在專利文獻6，記載一種技術，其目的係提升成形性及耐扭曲疲勞特性。在專利文獻7，記載一種技術，其目的係提升熱成形時的冷卻速度。在非專利文獻1，記載一種淬火時的冷卻速度與熱沖壓鋼材的硬度及組織之關係。
汽車的耐衝撞特性係除了拉伸強度除了以外，亦依存於與拉伸強度相稱的降伏強度及韌性。例如，在保險桿強化(bumper reinforce)及中心柱(central pillar)等，係被要求盡力抑制塑性變形，即便變形亦不會在早期斷裂。
但是，依照上述先前的技術，係難以得到優異的耐衝撞特性。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2002-102980號公報
專利文獻2：日本特開2004-353026號公報
專利文獻3：日本特開2002-180186號公報
專利文獻4：日本特開2009-203549號公報
專利文獻5：日本特開2007-291464號公報
專利文獻6：日本特開2010-242164號公報
專利文獻7：日本特開2005-169394號公報
非專利文獻
非專利文獻1：鐵與鋼第96卷(Vol.96)(2010年)No.6378
發明概要
本發明之目的，係提供一種能夠得到優異的耐衝撞特性之熱處理鋼材及其製造方法。
為了對經過熱沖壓等的熱處理而製造之先前的熱處理鋼材，難得到充分的拉伸強度、及與其相稱的降伏強度及韌性之原因進行追究查明，本發明者等係進行專心研討。其結果，發現即便進行適當的熱處理，在熱處理鋼材的組織係不可避免地含有殘留沃斯田鐵；殘留沃斯田鐵的體積率越高，降伏強度係變為越低且降伏強度低落係主要因殘留沃斯田鐵而引起的。
本發明者等亦發現為了抑制殘留沃斯田鐵，淬火時的冷卻速度、特別是在麻田散鐵變態點(Ms點)以下的溫度範圍之冷卻速度係重要的。
本發明者等，亦發現即便在製造熱處理鋼材所使用的熱處理用鋼板含有非常有助於提升淬火性之Cr及B，從該鋼板所製造的熱處理鋼材之韌性係不會劣化。先前的熱處理鋼材，係為了提升淬火性之目的而含有Mn，但是Mn係引起韌性低落。在熱處理用鋼板含有Cr及B時，因為即便 將Mn含量抑制為較低時亦能夠確保淬火性，所以能夠提升熱處理鋼材的韌性。
而且，本願發明者等係基於該等知識而想出在以下所顯示之本發明的各種態樣。
(1)一種熱處理鋼材，其特徵在於具有下述表示之化學組成：以質量%計，C：0.16%~0.38%、Mn：0.6%~1.5%、Cr：0.4%~2.0%、Ti：0.01%~0.10%、B：0.001%~0.010%、Si：0.20%以下、P：0.05%以下、S：0.05%以下、N：0.01%以下、Ni：0%~2.0%、Cu：0%~1.0%、Mo：0%~1.0%、V：0%~1.0%、Al：0%~1.0%、Nb：0%~1.0%、REM：0%~0.1%、剩餘部分：Fe及不純物； 而且具有下述表示之組織；殘留沃斯田鐵：1.5體積%以下，剩餘部分：麻田散鐵。
(2)如(1)之熱處理鋼材，其中前述化學組成中，C：0.16~0.25%。
(3)如(1)或(2)之熱處理鋼材，其具有下述表示之機械特性，降伏比：0.70以上。
(4)如(1)至(3)項中任一項之熱處理鋼材，其中前述化學組成中，Ni：0.1%~2.0%、Cu：0.1%~1.0%、Mo：0.1%~1.0%、V：0.1%~1.0%、Al：0.01%~1.0%、Nb：0.01%~1.0%、或REM：0.001%~0.1%，或是該等任意的組合成立。
(5)一種熱處理鋼材之製造方法，其特徵在於具有：鋼板加熱至Ac3點以上的溫度區域之步驟；其次，將前述鋼板以臨界冷卻速度以上的冷卻速度冷卻至Ms點為止之步驟；其次，將前述鋼板以35℃/秒以上的平均冷卻速度從Ms點起冷卻至100℃為止之步驟； 前述鋼板具有下述表示之化學組成：以質量%計，C：0.16%~0.38%、Mn：0.6%~1.5%、Cr：0.4%~2.0%、Ti：0.01%~0.10%、B：0.001%~0.010%、Si：0.20%以下、P：0.05%以下、S：0.05%以下、N：0.01%以下、Ni：0%~2.0%、Cu：0%~1.0%、Mo：0%~1.0%、V：0%~1.0%、Al：0%~1.0%、Nb：0%~1.0%、REM：0%~0.1%、剩餘部分：Fe及不純物。
(6)如(5)之熱處理鋼材之製造方法，其中前述化學組成中，C：0.16~0.25%。
(7)如(5)或(6)之熱處理鋼材之製造方法，其中前述化學組成中，Ni：0.1%~2.0%、 Cu：0.1%~1.0%、Mo：0.1%~1.0%、V：0.1%~1.0%、Al：0.01%~1.0%、Nb：0.01%~1.0%、或REM：0.001%~0.1%，或是該等任意的組合成立。
(8)如(5)至(7)項中任一項之熱處理鋼材之製造方法，其具有一步驟，係於將前述鋼板加熱至Ac3點以上的溫度區域之後至前述鋼板的溫度到達Ms點為止之期間進行成形。
依照本發明，能夠得到優異的耐衝撞特性。
用以實施發明之形態
以下，說明本發明的實施形態。本發明的實施形態之熱處理鋼材，其詳細係後述，能夠藉由進行預定之熱處理用鋼板的淬火來製造。因而，熱處理用鋼板的淬火性及淬火的條件係對熱處理鋼材造成影響。
首先，說明在本發明的實施形態之熱處理鋼材及其製造所使用的熱處理用鋼板之化學組成。在以下的說明，在熱處理鋼材及其製造所使用的鋼板所含有的各元素之含 量的單位「%」，係只要未特別預先告知，係意味著「質量%」。本實施形態之熱處理鋼材及其製造所使用的鋼板係具有下述表示之化學組成，C：0.16%~0.38%、Mn：0.6%~1.5%、Cr：0.4%~2.0%、Ti：0.01%~0.10%、B：0.001%~0.010%、Si：0.20%以下、P：0.05%以下、S：0.05%以下、N：0.01%以下、Ni：0%~2.0%、Cu：0%~1.0%、Mo：0%~1.0%、V：0%~1.0%、Al：0%~1.0%、Nb：0%~1.0%、REM(稀土金屬)：0%~0.1%、剩餘部分：Fe及不純物。作為不純物，可例示礦石、廢料等在原材料所含有者；及在製造步驟所含有者。
(C：0.16%~0.38%)
C係提高熱處理用鋼板的淬火性且主要決定熱處理鋼材的強度之非常地重要的元素。C含量小於0.16%時，熱處理鋼材未成為強度充分者。因而，C含量係設為0.16%以上。C含量大於0.38%時，熱處理鋼材的強度為變為太高，韌性劣化變為顯著。因而，C含量係設為0.36%以下。C含量係較佳為0.36%以下。
又，為了得到1400MPa以上且1700MPa以下的拉伸強度，C含量係以0.16%~0.25%為佳、為了得到大於1700MPa且2200MPa以下的拉伸強度，C含量係以大於0.25%且0.38%以下為佳。
(Mn：0.6%~1.5%)
Mn係提升熱處理用鋼板的淬火性且具有能夠確保熱處理鋼材穩定的強度之作用。Mn含量小於0.6%時，有無法充分地得到上述作用所得到的效果之情形。因而，Mn含量係 設為0.6%以上。Mn含量大於1.5%時，因為偏析係變為顯著，所以機械特性的均勻性低落且韌性劣化。因而，Mn含量係設為1.5%以下。Mn含量係較佳為1.3%以下。
(Cr：0.4%~2.0%)
Cr係提升熱處理用鋼板的淬火性且具有能夠確保熱處理鋼材穩定的強度之作用。Cr含量小於0.4%時，有無法充分地得到上述作用所得到的效果之情形。因而，Cr含量係設為0.4%以上。Cr含量大於2.0%時，Cr在熱處理用鋼板中的碳化物濃化，致使淬火性降低。伴隨著Cr的濃化，因為在用以淬火之加熱時，碳化物的固熔延遲。因而，Cr含量係設為2.0%以下。Cr含量係較佳為1.0%以下。
(Ti：0.01%~0.10%)
Ti係具有使熱處理鋼材的韌性大幅度地提升之作用。亦即，Ti係在用以淬火之Ac3點以上的溫度之熱處理時，抑制再結晶且形成微細的碳化物而抑制沃斯田鐵的粒成長。藉由抑制粒成長，能夠得到細小的沃斯田鐵粒且韌性大幅度地提升。由於Ti係優先與熱處理用鋼板中的N鍵結，亦具有抑制因BN析出引起B被消耗的情形之作用。如後述，因為B係具有提升淬火性之作用，藉由抑制B的消耗，能夠確實地得到B所得到的提升淬火性之效果。Ti含量小於0.01%時，有無法充分地得到上述作用所得到的效果之情形。因而，Ti含量係設為0.01%以上。因為Ti含量大於0.10%時，TiC的析出量増加而將C消耗，有無法得充分的強度之情形。因而，Ti的含量係設為0.10%以下。Ti含量係較佳為0.08%以下。
(B：0.001%~0.010%)
B係具有顯著地提高熱處理用鋼板的淬火性之作用之非常地重要的元素。B係藉由在晶界偏析而亦具有強化晶界而提高韌性之作用。B係與Ti同樣地亦具有抑制沃斯田鐵的粒成長而提升韌性之作用。B含量小於0.001%時，有無法充分地得到上述作用所得到的效果之情形。因而，B含量係設為0.001%以上。B含量大於0.010%時，粗大的硼化物大量地析出，致使韌性劣化。因而，B含量係設為0.010%以下。B含量係較佳為0.006%以下。
(Si：0.20%以下)
Si不是必要元素，例如在鋼中可以不純物的方式含有。Si係隨著殘留沃斯田鐵的増加而引起降伏強度降低。又，Si含量越高，產生沃斯田鐵變態的溫度越高。該溫度為越高，用以淬火之加熱所需要的成本上升，或是隨著加熱不足而容易產生淬火不足。而且，Si含量越高，因為熱處理用鋼板的濕潤性及合金化處理性降低，所以熔融鍍敷處理及合金化處理的穩定性降低。因此，Si含量係越低越佳。特別是Si含量大於0.20%而降伏強度降低變為顯著。因而，Si含量係設為0.20%以下。Si含量係較佳為0.15%以下。
(P：0.05%以下)
P不是必要元素，例如在鋼中可以不純物的方式含有。P係使熱處理鋼材的韌性劣化。因此，P含量係越低越佳。特別是P含量大於0.05%而韌性降低係變為顯著。因而，P含量係設為0.05%以下。P含量係較佳為0.005%以下。
(S：0.05%以下)
S不是必要元素，例如在鋼中可以不純物的方式含有。S係使熱處理鋼材的韌性劣化。因此，S含量係越低越佳。特別是S含量大於0.05%而韌性降低係變為顯著。因而，S含量係設為0.05%以下。S含量係較佳為0.02%以下。
(N：0.01%以下)
N不是必要元素例如在鋼中可以不純物的方式含有。N係有助於形成粗大的氮化物，而使熱處理鋼材的局部變形能力及韌性劣化。因此，N含量係越低越佳。特別是N含量大於0.01%而局部變形能力及韌性降低係變為顯著。因而，N含量係設為0.01%以下。又，為了使N含量降低至小於0.0008%為止，需要相當的成本；為了降低至小於0.0002%為止，有需要更巨大的成本之情形。
Ni、Cu、Mo、V、Al、Nb及REM不是必要元素，係亦可在熱處理用鋼板及熱處理鋼材有限度適當地含有預定量之任意元素。
(Ni：0%~2.0%、Cu：0%~1.0%、Mo：0%~1.0%、V：0%~1.0%、Al：0%~1.0%、Nb：0%~1.0%、REM：0%~0.1%)
Ni、Cu、Mo、V、Al、Nb及REM係具有提升熱處理用鋼板的淬火性及/或韌性之作用。因而，亦可含有選自由該等元素所組成群組之1種或任意的組合。但是，Ni含量大於2.0%時，上述作用所得到的效果係飽和，成本只有白費地上升。因而，Ni含量係設為2.0%以下。Cu含量大於1.0%時，上述作用所得到的效果係飽和，成本只有白費地上升。因 而，Cu含量係設為1.0%以下。Mo含量大於1.0%時，上述作用所得到的效果係飽和，成本只有白費地上升。因而，Mo含量係設為1.0%以下。V含量大於1.0%時，上述作用所得到的效果係飽和，成本只有白費地上升。因而，V含量係設為1.0%以下。Al含量大於1.0%時，上述作用所得到的效果係飽和，成本只有白費地上升。因而，Al含量係設為1.0%以下。Nb含量大於1.0%時、上述作用所得到的效果係飽和，成本只有白費地上升。因而，Nb含量係設為1.0%以下。REM含量大於0.1%時、上述作用所得到的效果係飽和，成本只有白費地上升。因而，REM含量係設為0.1%以下。為了確實地得到上述作用所得到的效果，Ni含量、Cu含量、Mo含量及V含量係任一者均是較佳為0.1%以上，Al含量及Nb含量係任一者均是較佳為0.01%以上，REM含量係較佳為0.001%以上。亦即，以「Ni：0.1%~2.0%」、「Cu：0.1%~1.0%」、「Mo：0.1%~1.0%」、「V：0.1%~1.0%」、「Al：0.01%~1.0%」、「Nb：0.01%~1.0%」、或「REM：0.001%~0.1%」、或滿足該等任意的組合為佳。REM係使用例如Fe-Si-REM合金而添加至熔鋼，該合金係例如含有Ce、La、Nd、Pr。
其次，說明本實施形態之熱處理鋼材的組織。本實施形態之熱處理鋼材係具有以殘留沃斯田鐵：1.5體積%以下、剩餘部分：麻田散鐵表示之組織。麻田散鐵係例如自動回火(autotempered)麻田散鐵，但是不被自動回火麻田散鐵限定。
(殘留沃斯田鐵：1.5體積%以下)
殘留沃斯田鐵不是必要的組織且不可避免地被含有在熱處理鋼材的組織。而且，如上述，殘留沃斯田鐵係引起降伏強度低落，殘留沃斯田鐵的體積率越高降伏強度變為越低。特別是殘留沃斯田鐵大於1.5體積%而降伏強度低落變為顯著，致使應用在熱處理鋼材的保險桿強化及中心柱等係變為困難。因而，殘留沃斯田鐵的體積率係設為1.5體積%以下。
其次，說明本實施形態之熱處理鋼材的機械特性。本實施形態之熱處理鋼材係較佳是具有以降伏比：0.70以上表示之機械特性。耐衝撞特性係能夠藉由與拉伸強度及拉伸強度相稱的降伏強度及韌性來評價，與拉伸強度相稱的降伏強度係能夠以降伏比。而且，只要拉伸強度或降伏強度為相同程度，降伏比係以較高為佳。降伏比小於0.70時，被使用在保險桿強化或中心柱時，有無法得到充分的耐衝撞特性之情形。因而，降伏比係以0.70以上為佳。
其次，說明熱處理鋼材的製造方法，亦即處理熱處理用鋼板之方法。在熱處理用鋼板的處理，係將熱處理用鋼板加熱至Ac3點以上的溫度區域，隨後，以臨界冷卻速度以上的冷卻速度冷卻至Ms點為止，隨後，以35℃/秒以上的平均冷卻速度從Ms點起冷卻至100℃為止。
將熱處理用鋼板加熱至Ac3點以上的溫度區域時，組織係成為沃斯田鐵單相。隨後，以臨界冷卻速度以上的冷卻速度冷卻至Ms點為止時，不會產生擴散變態而能夠維持沃斯田鐵單相的組織。隨後，以35℃/秒以上的平均冷卻 速度從Ms點起冷卻至100℃為止，能夠得到殘留沃斯田鐵的體積率為1.5體積%以下且剩餘部分為麻田散鐵的組織。
如此進行，能夠製造具備優異的耐衝撞特性之本實施形態之熱處理鋼材。
在一系列的加熱及冷卻時，亦可進行熱沖壓等的熱成形。亦即，在加熱至Ac3點以上的溫度區域之後至溫度到達Ms點為止之期間，亦可以使用模具將熱處理用鋼板成形。作為熱成形，可舉出彎曲加工、引伸成形(drawing press forming)、鼓脹成形、擴孔成形、凸緣成形等。該等係屬於沖壓成形，但是亦可與熱成形並行、或是在剛熱成形後能夠將鋼板冷卻時，進行輥軋成形等沖壓成形以外的熱成形。
進行熱成形時，係預先在模具設置冷卻介質用配管及噴出孔，在從Ms點起冷卻至100℃為止時，例如以在沖壓下死點的保持中，將冷卻介質直接吹附至熱處理用鋼板為佳。作為冷卻介質，例如，可例示水、多元醇類、多元醇類水溶液、聚甘油、引火點120℃以上的礦物油、合成酯、矽油、氟油、滴點120℃以上的油脂、礦物油、在合成酯調配界面活性劑而成之水乳膠。能夠使用該等的1種或任意2種以上的組合。藉由使用此種模具及冷卻介質，能夠容易地實現35℃/秒以上的冷卻速度。此種冷卻方法係例如記載在專利文獻7。亦可進行高頻加熱淬火作為作為一系列的加熱及冷卻。
為了使變態成為沃斯田鐵充分地產生，在Ac3點 以上的溫度區域之保持時間，係以設為1分鐘以上為佳。通常進行保持10分鐘時，組織係成為沃斯田鐵單相，保持大於10分鐘時，生產性降低。因而，從生產性的觀點，以將保持時間設為10分鐘以下為佳。
熱處理用鋼板係可為熱軋鋼板，亦可為冷軋鋼板。亦可將對熱軋鋼板或冷軋鋼板施行退火後的退火熱軋鋼板或退火冷軋鋼板使用作為熱處理用鋼板。
熱處理用鋼板亦可為鍍敷鋼板等的表面處理鋼板。亦即，亦可以在熱處理用鋼板設置鍍敷層。鍍敷層係例如有助於提升耐蝕性等。鍍敷層可為電鍍層，亦可為熔融鍍敷層。作為電鍍層，能夠例示鋅電鍍層、Zn-Ni合金電鍍層等。作為熔融鍍敷層，能夠例示熔融鋅鍍敷層、合金化熔融鋅鍍敷層、熔融鋁鍍敷層、熔融Zn-Al合金鍍敷層、熔融Zn-Al-Mg合金鍍敷層、熔融Zn-Al-Mg-Si合金鍍敷層等。鍍敷層的附著量係沒有特別限制，例如設為通常的範圍內之附著量。與熱處理用鋼板同樣地，亦可在熱處理鋼材設置鍍敷層。
其次，說明熱處理用鋼板之製造方法的一個例子。在該製造方法，例如進行熱軋、酸洗、冷軋、退火及鍍敷處理。
在熱軋，係將具有上述化學組成之鋼塊或鋼片的溫度設為1050℃以上而進行熱軋，隨後在400℃以上且700℃以下的溫度區域進行捲取。
鋼塊或鋼片係有含有非金屬夾雜物之情形，該非 金屬夾雜物係成為使藉由熱處理用鋼板的淬火能夠得到的熱處理鋼材之韌性及局部變形能力劣化之原因。因而，在將鋼塊或鋼片供給至熱軋時，以使該等非金屬夾雜物充分地固熔為佳。針對上述化學組成的鋼塊或鋼片，在供給至熱軋時若成為1050℃以上時，能夠促進上述非金屬夾雜物的固熔。因而，供給至熱軋之鋼塊或鋼片的溫度係以設為1050℃以上為佳。鋼塊或鋼片的溫度係在供給至熱軋時為1050℃以上即可。亦即，在連續鑄造等之後，可將小於1050℃的鋼塊或鋼片加熱而成為1050℃以上，亦可以不使連續鑄造後的鋼塊或分塊輥軋後的鋼片降低至小於1050℃而供給至熱軋。
藉由將捲取溫度設為400℃以上，能夠得到高肥粒鐵面積率。因為肥粒鐵面積率越高，能夠抑制藉由熱軋而得到的熱軋鋼板之強度，在隨後進行冷軋時的荷重控制及鋼板的平坦度及厚度的控制係變為容易且製造效率提升。因而，捲取溫度係以設為400℃以上為佳。
藉由將捲取溫度設為700℃以下，能夠抑制在捲取後之鏽垢成長且能夠抑制產生鏽垢痕跡。藉由將捲取溫度設為700℃以下，亦能夠抑制在捲取後之鋼捲的自重引起變形且能夠抑制因該變形引起鋼捲表面產生磨擦傷痕。因而，捲取溫度係以設為700℃以下為佳。上述變形係由於在熱軋捲取後未變態沃斯田鐵殘留，該未變態沃斯田鐵在捲取後變態成為肥粒鐵時，肥粒鐵變態引起體積膨脹及伴隨著隨後的熱收縮致使鋼捲的捲取張力消失而產生。
酸洗係依照常用的方法進行即可。亦可在酸洗前或酸洗後進行平整(skin pass)輥軋。藉由平整輥軋，例如，能夠矯正平坦度，或促進鏽垢剝離。進行平整輥軋時之延伸率係沒有特別限定，例如設為0.3%以上且3.0%以下。
製造冷軋鋼板作為熱處理用鋼板時，係酸洗而得到的酸洗鋼板進行冷軋。冷軋係依照常用的方法進行即可。冷軋的軋縮率係沒有特別限定，可設為通常的範圍內之軋縮率，例如30%以上且80%以下。
製造退火熱軋鋼板或退火冷軋鋼板作為熱處理用鋼板時，係熱軋鋼板或冷軋鋼板進行退火。退火時係將熱軋鋼板或冷軋鋼板保持在例如550℃以上且950℃以下的溫度區域。
藉由將在退火之保持溫度設為550℃以上，在製造退火熱軋鋼板或退火冷軋鋼板的任一者時，均能夠減低隨著熱軋條件的不同而特性不同，能夠成為淬火後的特性更穩定者。又，在550℃以上進行冷軋鋼板的退火時，因為再結晶使得冷軋鋼板軟質化，所以能夠提升加工性。亦即，能夠得到具備良好的加工性之退火冷軋鋼板。因而，在退火之保持溫度係以設為550℃以上為佳。
將在退火所保持的溫度設為大於950℃時，組織有粗粒化之情形。組織的粗粒化有使淬火後的韌性低落之情形。又，即便將在退火所保持的溫度設為大於950℃，亦無法得到提高溫度的效果，而且成本上升且生產性低落。因而，在退火所保持的溫度係以設為950℃以下為佳。
火後，係以3℃/秒以上且20℃/秒以下的平均冷卻速度冷卻至550℃為止為佳。藉由將上述平均冷卻速度設為3℃/秒以上，能夠抑制粗大波來鐵(pearlite)及粗大的雪明碳鐵(cementite)的生成且能夠提升淬火後的特性。又，藉由將上述平均冷卻速度設為20℃/秒以下，能夠抑制產生強度不均等且能夠容易地使退火熱軋鋼板或退火冷軋鋼板的材質穩定。
製造鍍敷鋼板作為熱處理用鋼板時，係例如進行電鍍處理或熔融鍍敷處理。電鍍處理及熔融鍍敷處理係任一者均是依照常用的方法進行即可。例如，進行熔融鋅鍍敷處理時，可使用連續熔融鋅鍍敷設備且接續上述的退火而連續地進行鍍敷處理。又，亦可從上述的退火獨立而進行鍍敷處理。在熔融鋅鍍敷處理，亦可進行合金化處理而形成合金化熔融鋅鍍敷層。進行合金化處理時，以將合金化處理溫度設為480℃以上且600℃以下為佳。藉由將合金化處理溫度設為480℃以上，能夠抑制合金化處理不均。藉由將合金化處理溫度設為600℃以下，在抑制製造成本之同時，能夠確保高生產性。在熔融鋅鍍敷處理後亦可進行平整輥軋。藉由平整輥軋，例如能夠矯正平坦度。進行平整輥軋時的延伸率係沒有特別限定，設為與常用的方法同樣的延伸率即可。
又，上述實施形態係任一者均只不過是在實施本發明時顯示具體化的例子，本發明的技術的範圍係不被解釋為限定於該等。亦即，本發明係在不脫離其技術思想、 或其主要特徵，能夠以各式各樣的形式來實施。
實施例
其次，說明本申請發明者等所進行的實驗。
(第1實驗)
第1實驗係製造具有在表1所顯示的化學組成之厚度為1.4mm的冷軋鋼板作為熱處理用鋼板。該等鋼板係在實驗室所熔製的鋼胚(slab)藉由熱軋及冷軋來製造。表1中的底線係表示其數值係從本發明的範圍脫離。
然後，從各冷軋鋼板，製造厚度為1.4mm、寬度為30mm、長度為200mm的試料，在表2所顯示的條件下進行試料的熱處理(加熱及冷卻)。該熱處理係模擬在熱成形之熱處理。在該實驗的加熱，係藉由通電加熱來進行。在熱處理之後，從試料切取均熱部位且將該均熱部位供給X射線繞射試驗、拉伸試驗及查拜式衝撃試驗。至Ms點為止的冷卻速度(80℃/秒)係臨界冷卻速度以上。
在X射線繞射試驗，係使用氟化氫及過氧化氫水而將從均熱部位的表面至深度為厚度的1/8為止之部分進行化學研磨，來製造X射線繞射試驗用的試片且求取該試片中的殘留沃斯田鐵(殘留γ)之體積率(體積%)。又，殘留沃斯田鐵的剩餘部分為麻田散鐵。
在拉伸試驗，係將均熱部位加工成為厚度為1.2mm之ASTM E8的半尺寸板狀試片，進行該試片的拉伸試驗而測定拉伸強度及降伏強度。該半尺寸板狀試片的平行部之長度為32mm，平行部的寬度為6.25mm。又，從拉伸強度及降伏強度算出降伏比。
在查拜式衝撃試驗，係將均熱部位磨削至厚度為1.2mm為止，製造將其層積3片而成之帶V字型凹口的試片且進行該試片的查拜式衝撃試驗，而求取在-80℃之衝撃值。
將該等結果顯示在表2。表2中的底線係表示其數值從本發明的範圍或較佳範圍脫離。
如表2所顯示，在試料No.1、No.2、No.5、No.6、No.9、No.10、No.13、No.14、No.16及No.17，因為化學組成及組織係在本發明的範圍內，所以能夠得到1400MPa以上的拉伸強度，亦能夠得到0.70以上之優異的降伏比且在拉伸強度為1400MPa以上時能夠得到較佳之50J/cm2以上的衝撃值。
在試料No.3、No.4、No.7、No.8、No.11、No.12及No.15，雖然化學組成係在本發明的範圍內，但是因為組織係從本發明的範圍脫離，所以降伏比較低而小於0.70。
在試料No.1、No.2、No.5、No.6、No.9、No.10、No.13、No.14、No.16及No.17，因為任一者均是從Ms點起至100℃為止的平均冷卻速度為35℃/s以上且製造條件係在本發明的範圍內，所以能夠得到所需要的組織。相對於此，在試料No.3、No.4、No.7、No.8、No.11、No.12及No.15，因為任一者均是從Ms點起至100℃為止的平均冷卻速度為小於35℃/s且製造條件係從本發明的範圍脫離，所以無法得到所需要的組織。
在試料No.18及No.19，因為Si含量係從本發明的範圍脫離，所以即便從Ms點起至100℃為止的平均冷卻速度為35℃/s以上，殘留沃斯田鐵的體積率為大於1.5體積%且降伏比為小於0.70。
在試料No.20及No.21，因為Mn含量係從本發明的範圍脫離，所以衝撃值為小於50J/cm2而無法得到所需要的韌性。
(第2實驗)
第2實驗係製造具有在表3所顯示的化學組成之厚度為1.4mm的冷軋鋼板作為熱處理用鋼板。該等鋼板係在實驗室所熔製的鋼胚藉由熱軋及冷軋來製造。表3中的底線係表示其數值係從本發明的範圍脫離。
而且，進行與第1實驗同樣的熱處理及評價試驗。將該結果顯示在表4。表4中的底線係表示其數值係從本發明的範圍或較佳範圍脫離。
如在表4所顯示，在試料No.31、No.32、No.34、No.35、No.37、No.38、No.40、No.41、No.43及No.44，因為化學組成及組織係在本發明的範圍內，所以能夠得到1800MPa以上的拉伸強度，亦能夠得到0.70以上的優異的降伏比且在拉伸強度為1800MPa以上時能夠得到較佳之40J/cm2以上的衝撃值。
在試料No.33、No.36、No.39及No.42，雖然化學組成係在本發明的範圍內，但是因為組織係從本發明的範圍脫離，所以降伏比較低而小於0.70。
在試料No.31、No.32、No.34、No.35、No.37、No.38、No.40、No.41、No.43及No.44，因為任一者均是從Ms點起至100℃為止的平均冷卻速度為35℃/s以上且製造條件係在本發明的範圍內，所以能夠得到所需要的組織。相對於此，在試料No.33、No.36、No.39及No.42，因為任一者均是從Ms點起至100℃為止的平均冷卻速度為小於35℃/s且製造條件係從本發明的範圍脫離，所以無法得到所需要的組織。
在試料No.45及No.46，因為Si含量係從本發明的範圍脫離，所以即便從Ms點起至100℃為止的平均冷卻速度為35℃/s以上，殘留沃斯田鐵的體積率為大於1.5體積%且降伏比為小於0.70。
在試料No.47及No.48，因為Mn含量係從本發明的範圍脫離，所以衝撃值為小於40J/cm2且無法得到所需要的韌性。
產業上之可利用性
本發明係能夠利用在例如保險桿強化及中心柱等汽車所使用的熱處理構件等的製造產業及利用產業。本發明亦能夠利用在其他機械構造零件的製造產業及利用產業等。

Claims (10)

  1. 一種熱處理鋼材，其特徵在於具有下述表示之化學組成：以質量%計，C：0.16%~0.38%、Mn：0.6%~1.5%、Cr：0.4%~2.0%、Ti：0.01%~0.10%、B：0.001%~0.010%、Si：0.20%以下、P：0.05%以下、S：0.05%以下、N：0.01%以下、Ni：0%~2.0%、Cu：0%~1.0%、Mo：0%~1.0%、V：0%~1.0%、Al：0%~1.0%、Nb：0%~1.0%、REM：0%~0.1%、剩餘部分：Fe及不純物，而且具有下述表示之組織：殘留沃斯田鐵：1.5體積%以下， 剩餘部分：麻田散鐵。
  2. 如請求項1之熱處理鋼材，其中前述化學組成中，C：0.16~0.25%。
  3. 如請求項1或2之熱處理鋼材，其具有下述表示之機械特性，降伏比：0.70以上。
  4. 如請求項1至2項中任一項之熱處理鋼材，其中前述化學組成中，Ni：0.1%~2.0%、Cu：0.1%~1.0%、Mo：0.1%~1.0%、V：0.1%~1.0%、Al：0.01%~1.0%、Nb：0.01%~1.0%、或REM：0.001%~0.1%，或是該等任意的組合成立。
  5. 如請求項3之熱處理鋼材，其中前述化學組成中，Ni：0.1%~2.0%、Cu：0.1%~1.0%、Mo：0.1%~1.0%、V：0.1%~1.0%、Al：0.01%~1.0%、Nb：0.01%~1.0%、或REM：0.001%~0.1%，或是該等任意的組合成立。
  6. 一種熱處理鋼材之製造方法，其特徵在於具有：將鋼板加熱至Ac3點以上的溫度區域之步驟；其次，將前述鋼板以臨界冷卻速度以上的冷卻速度冷卻至Ms點為止之步驟；其次，將前述鋼板以35℃/秒以上的平均冷卻速度從Ms點起冷卻至100℃為止之步驟；前述鋼板具有下述表示之化學組成：以質量%計，C：0.16%~0.38%、Mn：0.6%~1.5%、Cr：0.4%~2.0%、Ti：0.01%~0.10%、B：0.001%~0.010%、Si：0.20%以下、P：0.05%以下、S：0.05%以下、N：0.01%以下、Ni：0%~2.0%、Cu：0%~1.0%、Mo：0%~1.0%、V：0%~1.0%、Al：0%~1.0%、Nb：0%~1.0%、REM：0%~0.1%、 剩餘部分：Fe及不純物。
  7. 如請求項6之熱處理鋼材之製造方法，其中前述化學組成中，C：0.16~0.25%。
  8. 如請求項6或7之熱處理鋼材之製造方法，其中前述化學組成中，Ni：0.1%~2.0%、Cu：0.1%~1.0%、Mo：0.1%~1.0%、V：0.1%~1.0%、Al：0.01%~1.0%、Nb：0.01%~1.0%、或REM：0.001%~0.1%，或是該等任意的組合成立。
  9. 如請求項6至7項中任一項之熱處理鋼材之製造方法，其具有一步驟，係於將前述鋼板加熱至Ac3點以上的溫度區域之後至前述鋼板的溫度到達Ms點為止之期間進行成形。
  10. 如請求項8項之熱處理鋼材之製造方法，其具有一步驟，係於將前述鋼板加熱至Ac3點以上的溫度區域之後至前述鋼板的溫度到達Ms點為止之期間進行成形。
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