TWI738186B - 高碳熱軋鋼板及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種高碳熱軋鋼板及其製造方法。本發明是如下高碳熱軋鋼板,即,具有特定的成分組成,微組織包括:肥粒鐵、雪明碳鐵、及相對於總微組織以面積率計佔6.5%以下的比例的波來鐵,雪明碳鐵中,當量圓直徑0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數的比例為20%以下,平均雪明碳鐵直徑為2.5 μm以下,雪明碳鐵相對於總微組織所佔的比例以面積率計為3.5%以上且10.0%以下,自表層至深度100 μm的區域中的固溶B量的平均濃度為10質量ppm以上,自表層至深度100 μm的區域中的作為AlN存在的N量的平均濃度為70質量ppm以下。
Description
本發明是有關於一種冷加工性及淬火性(浸入淬火性及滲碳淬火性)優異的高碳熱軋鋼板及其製造方法。
現在,變速器(transmission)、靠背椅(seat recliner)等汽車用零件為了於藉由冷加工而將作為日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS) G4051中規定的機械結構用碳鋼鋼材及機械結構用合金鋼鋼材的熱軋鋼板(高碳熱軋鋼板)加工成期望的形狀後,確保期望的硬度,多數情況下實施淬火處理來製造。因此,成為原材料的熱軋鋼板需要優異的冷加工性及淬火性,迄今為止已提出有各種鋼板。
例如,在專利文獻1中,記載了一種設為如下成分組成,即,以重量%計,含有C:0.15%~0.9%、Si:0.4%以下、Mn:0.3%~1.0%、P:0.03%以下、T.Al:0.10%以下、更含有Cr:1.2%以下、Mo:0.3%以下、Cu:0.3%以下、Ni:2.0%以下中的一種以上或Ti:0.01%~0.05%、B:0.0005%~0.005%、N:0.01%以下,具有球狀化率80%以上、平均粒徑0.4 μm~1.0 μm的碳化物分散在肥粒鐵中的組織的精密沖裁用高碳鋼板。
在專利文獻2中記載了一種改善了加工性的高碳鋼板,其設為以質量%計含有C:0.2%以上、Ti:0.01%~0.05%、B:0.0003%~0.005%的成分組成,碳化物的平均粒徑為1.0 μm以下,且0.3 μm以下的碳化物的比率為20%以下。
在專利文獻3中,記載了一種B添加鋼,其以質量%計,具有C:0.20%以上且0.45%以下、Si:0.05%以上且0.8%以下、Mn:0.5%以上且2.0%以下、P:0.001%以上且0.04%以下、S:0.0001%以上且0.006%以下、Al:0.005%以上且0.1%以下、Ti:0.005%以上且0.2%以下、B:0.001%以上且0.01%以下、及N:0.0001%以上且0.01%以下、進而Cr:0.05%以上且0.35%以下、Ni:0.01%以上且1.0%以下、Cu:0.05%以上且0.5%以下、Mo:0.01%以上且1.0%以下、Nb:0.01%以上且0.5%以下、V:0.01%以上且0.5%以下、Ta:0.01%以上且0.5%以下、W:0.01%以上且0.5%以下,Sn:0.003%以上且0.03%以下、Sb:0.003%以上且0.03%以下、As:0.003%以上且0.03%以下的一種或兩種以上成分。
在專利文獻4中,記載了一種設為如下成分組成,即,以質量%計,含有C:0.10%~1.2%、Si:0.01%~2.5%、Mn:0.1%~1.5%、P:0.04%以下、S:0.0005%~0.05%、Al:0.2%以下、Te:0.0005%~0.05%、N:0.0005%~0.03%、進而Sb:0.001%~0.05%、此外還含有Cr:0.2%~2.0%、Mo:0.1%~1.0%、Ni:0.3%~1.5%、Cu:1.0%以下、B:0.005%以下中的一種以上,且包含以肥粒鐵和波來鐵為主體的組織,肥粒鐵晶體粒度為11號以上的改善了冷加工性和低脫碳性的機械結構用鋼。
在專利文獻5中,記載了一種以質量%計,含有C:0.20%~0.40%、Si:0.10%以下、Mn:0.50%以下、P:0.03%以下、S:0.010%以下、sol.Al:0.10%以下、N:0.005%以下、B:0.0005%~0.0050%,更含有總計0.002%~0.03%的Sb、Sn、Bi、Ge、Te、Se中的一種以上,具有包含肥粒鐵及雪明碳鐵,肥粒鐵晶粒內的雪明碳鐵密度為0.10個/μm2
以下的微組織,硬度以洛氏硬度(Rockwell hardness)HRB計為75以下,總伸長率為38%以上的改善了淬火性和加工性的高碳熱軋鋼板。
在專利文獻6中,記載了一種以質量%計,含有C:0.20%~0.48%、Si:0.10%以下、Mn:0.50%以下、P:0.03%以下、S:0.010%以下、sol.Al:0.10%以下、N:0.005%以下、B:0.0005%~0.0050%,更含有總計含有0.002%~0.03%的Sb、Sn、Bi、Ge、Te、Se中的一種以上,具有包含肥粒鐵和雪明碳鐵,且所述肥粒鐵粒內的雪明碳鐵密度為0.10個/μm2
以下的微組織,硬度以HRB計為65以下,總伸長率為40%以上的改善了淬火性及加工性的高碳熱軋鋼板。
在專利文獻7中,記載了一種以質量%計,含有C:0.20%~0.40%、Si:0.10%以下、Mn:0.50%以下、P:0.03%以下、S:0.010%以下、sol.Al:0.10%以下、N:0.005%以下、B:0.0005%~0.0050%,更含有合計為0.002%~0.03%的Sb、Sn、Bi、Ge、Te、Se中的一種以上,固溶B量在B含量中所佔的比例為70%以上,具有包含肥粒鐵和雪明碳鐵、且肥粒鐵晶粒內的雪明碳鐵密度為0.08個/μm2
以下的微組織,硬度以HRB計為73以下,總伸長率為39%以上的高碳熱軋鋼板。
在專利文獻8中,記載了一種具有如下組成,即以質量%計,含有C:0.15%~0.37%、Si:1%以下、Mn:2.5%以下、P:0.1%以下、S:0.03%以下、sol.Al:0.10%以下、N:0.0005%~0.0050%、B:0.0010%~0.0050%、以及Sb、Sn中至少一種:合計為0.003%~0.10%,且滿足0.50≦(14[B])/(10.8[N])的關係,剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質,並且具有包含肥粒鐵相和雪明碳鐵、且肥粒鐵相的平均粒徑為10 μm以下、雪明碳鐵的球狀化率為90%以上的微組織,總伸長率為37%以上的高碳熱軋鋼板。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-299189號公報
[專利文獻2]日本專利特開2005-344194號公報
[專利文獻3]日本專利第4012475號公報
[專利文獻4]日本專利第4782243號公報
[專利文獻5]日本專利特開2015-017283號公報
[專利文獻6]日本專利特開2015-017284號公報
[專利文獻7]國際公開第2015/146173號
[專利文獻8]日本專利第5458649號公報
[發明所欲解決之課題]
專利文獻1中記載的技術與精密沖裁性相關,記載了碳化物的分散形態對精密沖裁性及淬火性帶來的影響。具體而言,專利文獻1中記載了藉由將平均碳化物粒徑控制在0.4 μm~1.0 μm,使球狀化率為80%以上,能夠得到改善了精密沖裁性及淬火性的鋼板。但是,專利文獻1中沒有關於冷加工性的討論,另外亦沒有關於滲碳淬火性的記載。
專利文獻2中記載的技術不僅關注碳化物平均粒徑,而且關注0. 3 μm以下的微細碳化物對加工性的影響,將碳化物的平均粒徑控制在1.0 μm以下,並且將0.3 μm以下的碳化物比例控制在20%以下。藉此,記載了能夠得到改善了加工性的鋼板,進而記載了添加了Ti、B的淬火性優異的鋼板。但是,在專利文獻2中,沒有對淬火性產生影響的固溶B等的記述,亦沒有記述相當於鋼板的哪個位置的淬火硬度。
專利文獻3中記載的技術記載了藉由調整成分組成,能夠得到改善了冷加工性及耐脫碳性的鋼。但是,在專利文獻3中沒有關於浸入淬火性、滲碳淬火性的記載。
專利文獻4所記載的技術說明:含有B,更含有Cr、Ni、Cu、Mo、Nb、V、Ta、W、Sn、Sb、As中的一種或兩種以上的成分,藉由確保規定量的表層中的固溶B,能夠得到實現高淬火性的鋼。但是,專利文獻4中規定退火步驟中的環境中的氫濃度為95%以上,沒有關於在氮氣環境的退火步驟中能否抑制吸氮而確保固溶B的記載。
專利文獻5~7所記載的技術記載了藉由含有B、進而含有合計為0.002%~0.03%的Sb、Sn、Bi、Ge、Te、Se中的一種以上,滲氮防止效果高,例如即使在氮氣環境下退火的情況下,亦防止滲氮,且藉由維持規定量的固溶B,提高淬火性。但是,專利文獻5~7中,均沒有關於表層中的淬火硬度的記述。
在專利文獻8所記載的技術中,提出了藉由含有C:0.15%~0.37%、B、及Sb、Sn的一種以上而淬火性高的鋼。但是,在專利文獻8中,沒有研究滲碳淬火性等更高的淬火性。
本發明是鑒於上述問題而完成者,其目的在於提供一種具有優異的冷加工性以及優異的淬火性(浸入淬火性、滲碳淬火性)的高碳熱軋鋼板及其製造方法。
[解決課題之手段]
為了實現上述課題,本發明者等人對作為鋼的成分組成,含有B、更含有選自Sn及Sb中的一種或兩種的高碳熱軋鋼板的製造條件與冷加工性及淬火性(浸入淬火性、滲碳淬火性)的關係進行了努力研究。其結果,得出以下見解。
i)在氮氣環境中實施退火時,環境中的氮氣滲入,濃化到鋼板中,與鋼板中的B、Al結合,在表層生成B氮化物及Al氮化物。藉此,鋼板中的固溶B量降低,或者存在Al氮化物,從而在淬火前的沃斯田鐵(austenite)區域的加熱中沃斯田鐵粒徑變小,有時淬火不足。因此,在本發明中,在氮氣環境下實施退火時,對於要求更高淬火性(高滲碳淬火性)的鋼板,向鋼中添加規定量的Sb及Sn的至少一種以上。另外,藉由在退火中以規定的加熱速度在450℃~600℃的溫度範圍加熱,能夠將從環境向鋼中的滲氮抑制為規定量。藉此,防止上述滲氮,抑制固溶B量的降低及Al氮化物的增加,能夠確保更高的淬火性(高滲碳淬火性)。
ii)當量圓直徑為0.1 μm以下的雪明碳鐵對冷加工性、淬火前高碳熱軋鋼板的硬度(硬度)、總伸長率(以下,有時亦簡稱為伸長率)有很大的影響。藉由使當量圓直徑為0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數為20%以下,能夠得到拉伸強度480 MPa以下、總伸長率(El)為33%以上。
iii)當量圓直徑為0.1 μm以下的雪明碳鐵對淬火前的高碳熱軋鋼板的硬度(硬度)、總伸長率有很大影響。藉由使當量圓直徑為0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數為10%以下,能夠得到拉伸強度為440 MPa以下、總伸長率(El)為36%以上。
iv)熱粗軋後,以最終軋製結束溫度:Ar3
變態點以上進行最終軋製,然後,以平均冷卻速度:20℃/sec~100℃/sec冷卻至650℃~750℃,以捲繞溫度:500℃~700℃進行捲繞,冷卻至常溫,製成熱軋鋼板後,將該熱軋鋼板以平均加熱速度:15℃/h以上在450℃~600℃間進行加熱,藉由以退火溫度:低於Ac1
變態點保持1.0 h以上的退火,可確保規定的微組織。
v)或者,熱粗軋後,進行最終軋製結束溫度:Ar3
變態點以上的最終軋製,然後以平均冷卻速度:20℃/sec~100℃/sec冷卻至650℃~750℃,以捲繞溫度:500℃~700℃進行捲繞,冷卻至常溫,製成熱軋鋼板後,將該熱軋鋼板以平均加熱速度:15℃/h以上在450℃~600℃間加熱,藉由在Ac1
變態點以上且Ac3
變態點以下保持0.5h以上,接著,以平均冷卻速度:1℃/h~20℃/h冷卻至小於Ar1
變態點,以小於Ar1
變態點保持20 h以上這樣的2段退火,能夠確保規定的微組織。
本發明是基於以上見解而完成者,其主旨如下。
[1]一種高碳熱軋鋼板,包含如下成分組成:以質量%計,含有C:0.20%以上且0.50%以下,Si:0.8%以下,Mn:0.10%以上且0.80%以下,P:0.03%以下,S:0.010%以下,sol.Al:0.10%以下,N:0.01%以下,Cr:1.0%以下,B:0.0005%以上且0.005%以下,而且,含有合計為0.002%以上且0.1%以下的選自Sb及Sn的一種或兩種,剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質,微組織包括:肥粒鐵、雪明碳鐵、及相對於總微組織以面積率計佔6.5%以下的比例的波來鐵,所述雪明碳鐵中,當量圓直徑0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數的比例為20%以下,平均雪明碳鐵直徑為2.5 μm以下,所述雪明碳鐵相對於總微組織所佔的比例以面積率計為3.5%以上且10.0%以下,自表層至深度100 μm的區域中的固溶B量的平均濃度為10質量ppm以上,自表層至深度100 μm的區域中的作為AlN存在的N量的平均濃度為70質量ppm以下。
[2]如[1]所述的高碳熱軋鋼板,其中,拉伸強度為480 MPa以下,總伸長率為33%以上。
[3]如[1]或[2]所述的高碳熱軋鋼板,其中,所述肥粒鐵的平均粒徑為4 μm~25 μm。
[4]如[1]至[3]中任一項所述的高碳熱軋鋼板,其中,除了所述成分組成以外,以質量%計更含有選自下述A群組及B群組中的一群組或兩群組,
記
A群組:Ti:0.06%以下
B群組:使選自Nb、Mo、Ta、Ni、Cu、V、W中的一種或兩種以上分別為0.0005%以上且0.1%以下。
[5]一種高碳熱軋鋼板的製造方法,是如[1]至[4]中任一項所述的高碳熱軋鋼板的製造方法,其中在將具有所述成分組成的鋼熱粗軋後,以最終軋製結束溫度:Ar3
變態點以上進行最終軋製,然後,以平均冷卻速度:20℃/sec~100℃/sec冷卻至650℃~750℃,以捲繞溫度: 500℃~700℃進行捲繞,製成熱軋鋼板後,實施將所述熱軋鋼板以平均加熱速度:15℃/h以上加熱至450℃~600℃的溫度範圍,以退火溫度:低於Ac1
變態點保持1.0 h以上的退火。
[6]一種高碳熱軋鋼板的製造方法,是如[1]至[4]中任一項所述的高碳熱軋鋼板的製造方法,其中在將具有所述成分組成的鋼熱粗軋後,以最終軋製結束溫度:Ar3
變態點以上進行最終軋製,然後,以平均冷卻速度:20℃/sec~100℃/sec冷卻至650℃~750℃,以捲繞溫度:500℃~700℃進行捲繞,製成熱軋鋼板後,實施將所述熱軋鋼板以平均加熱速度:15℃/h以上加熱至450℃~600℃的溫度範圍,以Ac1
變態點以上Ac3
變態點以下保持0.5h以上,繼而,以平均冷卻速度:1℃/h~20℃/h冷卻至低於Ar1
變態點,並以低於Ar1
變態點保持20 h以上的退火。
[發明的效果]
根據本發明,能夠得到冷加工性及淬火性(浸入淬火性、滲碳淬火性)優異的高碳熱軋鋼板。並且,藉由將根據本發明製造的高碳熱軋鋼板作為原材料鋼板而應用於需要冷加工性的靠背椅、門閂以及傳動系統等汽車用零件,能夠大大有助於要求穩定的品質的汽車用零件的製造,起到產業上顯著的效果。
以下,詳細說明本發明的高碳熱軋鋼板及其製造方法。再者,本發明不限於以下的實施方式。
1)成分組成
對本發明的高碳熱軋鋼板的成分組成及其限定理由進行說明。再者,作為以下成分組成的含量單元的「%」只要沒有特別說明就是指「質量%」。
C:0.20%以上且0.50%以下
C是獲得淬火後強度的重要元素。C量不足0.20%時,無法藉由成形後的熱處理得到所期望的硬度,因此C量需要為0.20%以上。但是,C量若超過0.50%,則硬質化,且韌性和冷加工性劣化。因此,使C量為0.20%以上且0.50%以下。在用於形狀複雜且難以衝壓加工的零件的冷加工時,C量較佳為0.45%以下,進而佳為0.40%以下。
Si:0.8%以下
Si是藉由固溶強化使強度上升的元素。隨著Si量的增加而硬質化,冷加工性劣化,因此,Si量為0.8%以下。較佳為0.65%以下,進而佳為0.50%以下。於在難成形零件的用途中進一步要求冷加工性時,較佳為設為0.30%以下。自在淬火後的回火步驟中確保規定的軟化阻力的觀點出發,Si量較佳為0.1%以上,更佳為0.2%以上。
Mn:0.10%以上且0.80%以下
Mn是在提高淬火性的同時,藉由固溶強化使強度上升的元素。Mn量不足0.10%時,浸入淬火性及滲碳淬火性均開始降低,因此Mn量為0.10%以上。在厚物材等中可靠地淬火到內部時,較佳為0.25%以上,進而佳為0.30%以上。另一方面,若Mn量超過0.80%,則由Mn的偏析所引起的帶狀組織擴展,組織變得不均一,並且由於固溶強化,鋼硬質化,冷加工性降低。因此,將Mn量設為0.80%以下。作為要求成形性的零件用材料,需要規定的冷加工性,因此Mn量較佳為0.65%以下。進而佳為0.55%以下。
P:0.03%以下
P為藉由固溶強化而使強度上升的元素。若P量增加超過0.03%會導致晶界脆化,淬火後的韌性劣化。另外,冷加工性亦會降低。因此,P量為0.03%以下。為了獲得優異的淬火後的韌性,P量較佳為0.02%以下。因P使冷加工性以及淬火後的韌性下降,故P量越少越佳。然而,若過度地減少P,則精煉成本增加,因此P量較佳為0.005%以上。進而佳為0.007%以上。
S:0.010%以下
S為因形成硫化物而使高碳熱軋鋼板的冷加工性及淬火後的韌性下降,故不得不減少的元素。若S量超過0.010%,則高碳熱軋鋼板的冷加工性及淬火後的韌性顯著劣化。因此,將S量設為0.010%以下。為了得到優異的冷加工性及淬火後的韌性,S量較佳為0.005%以下。因S使冷加工性以及淬火後的韌性下降,故S量越少越佳。但是,若過度降低S,則精煉成本增大,故S量較佳為0.0005%以上。
sol.Al:0.10%以下
sol.Al量超過0.10%時,於淬火處理的加熱時生成AlN且沃斯田鐵(austenite)粒過度微細化。藉此,冷卻時會促進肥粒鐵相的生成,微組織變成肥粒鐵與麻田散鐵(martensite),淬火後的硬度會下降。因此,將sol.Al量設為0.10%以下。較佳設為0.06%以下。再者,sol.Al具有脫氧的效果,為了充分脫氧,較佳設為0.005%以上。
N:0.01%以下
N量超過0.01%時,因AlN的形成,於淬火處理的加熱時沃斯田鐵粒過度微細化,冷卻時會促進肥粒鐵相的生成,故淬火後的硬度會下降。因此,將N量設為0.01%以下。較佳為0.0065%以下。進而佳為0.0050%以下。再者,N形成AlN、Cr系氮化物和B氮化物。藉此是在淬火處理加熱時適度抑制沃斯田鐵粒生長,提高淬火後的韌性的元素。因此,N量較佳為0.0005%以上。進而佳為0.0010%以上。
Cr:1.0%以下
在本發明中,Cr是提高淬火性的重要元素。在鋼中的Cr量為0%時,特別是在滲碳淬火中,表層容易產生肥粒鐵,無法得到完全淬火組織,有時容易引起硬度降低。因此,在用於重視淬火性的用途時,較佳為0.05%以上,進而佳為0.10%以上,進而更佳為0.20%以上。另一方面,Cr量超過1.0%時,淬火前的鋼板硬質化,冷加工性受損。因此,將Cr量設為1.0%以下。再者,在加工難以衝壓成形的需要高加工的零件時,由於需要更優異的冷加工性,因此Cr量較佳為0.7%以下,進而佳為0.5%以下。
B:0.0005%以上且0.005%以下
在本發明中,B是提高淬火性的重要元素。B量不足0.0005%時,看不到充分的效果,因此B量需要為0.0005%以上。較佳為0.0010%以上。另一方面,B量超過0.005%時,最終軋製後的沃斯田鐵的再結晶延遲,結果熱軋鋼板的質地發展,退火後的各向異性變大,於捲壓成形中容易產生邊緣。因此,B量設為0.005%以下。較佳為0.004%以下。
選自Sb及Sn的一種或兩種的合計:0.002%以上0.1%以下。
Sb、Sn是抑制自鋼板表層的滲氮的有效元素。該些元素的一種以上的合計不足0.002%時,看不到充分的效果,因此該些元素的一種以上的合計為0.002%以上。進而佳為0.005%以上。另一方面,即使該些元素的一種以上的合計含有超過0.1%,滲氮防止效果亦飽和。另外,該些元素存在偏析至粒界的傾向,因此合計超過0.1%時,含量過高,有可能引起粒界脆化。因此,選自Sb及Sn中的一種或兩種的合計含量設為0.1%以下。較佳為0.03%以下,進而佳為0.02%以下。
在本發明中,藉由使選自Sb及Sn中的一種或兩種合計為0.002%以上且0.1%以下,即使在氮氣環境中退火的情況下,亦抑制自鋼板表層的滲氮,從而抑制鋼板表層中的氮氣濃度的增加。如此,根據本發明,由於能夠抑制來自鋼板表層的滲氮,故即使在氮氣環境下退火的情況下,亦能夠適當地確保自退火後的鋼板表層到深度100 μm的區域中的固溶B量,並且抑制自鋼板表層到深度100 μm的區域中的Al氮化物(AlN)的生成,藉此在淬火前加熱時的肥粒鐵粒能夠成長。其結果,冷卻時可延遲肥粒鐵及波來鐵的生成,藉此可得到較高的淬火性。
在本發明中,上述以外的剩餘部分是Fe及不可避免的雜質。
藉由以上的必須含有元素,本發明的高碳熱軋鋼板能夠得到目標特性。再者,本發明的高碳熱軋鋼板例如以進一步提高淬火性為目的,根據需要可含有下述元素。
Ti:0.06%以下
Ti是用於提高淬火性的有效元素。僅僅含有B而淬火性不充分的情況下,藉由含有Ti,可提高淬火性。Ti量不足0.005%時,看不到其效果,故含有Ti時,Ti量較佳為0.005%以上。進而佳為0.007%以上。另一方面,Ti量含有超過0.06%時,淬火前的鋼板硬質化,冷加工性受損,故含有Ti時,Ti量設為0.06%以下。較佳為0.04%以下。
進而,為了使本發明的機械特性及淬火性穩定化,亦可分別添加所需量的選自Nb、Mo、Ta、Ni、Cu、V、W中的一種或兩種以上。
Nb:0.0005%以上且0.1%以下
Nb是對形成碳氮化物,防止淬火前加熱時的結晶粒的異常粒生長、改善韌性、改善回火軟化阻力而言有效元素。若不足0.0005%,不能充分發現添加效果,故含有Nb時較佳為將下限設為0.0005%。進而佳為0.0010%以上。Nb超過0.1%時,不僅添加效果飽和,而且因Nb碳化物,母材的拉伸強度增加,伴隨於此使伸長率降低,因此含有Nb時,較佳為將上限設為0.1%。進而佳為0.05%以下,更佳為小於0.03%。
Mo:0.0005%以上且0.1%以下
Mo是提高淬火性和提高回火軟化阻力性的有效元素。若不足0.0005%,則添加效果小,因此含有Mo時較佳為下限設為0.0005%。進而佳為0.0010%以上。Mo超過0.1%時,添加效果飽和,成本亦增加,因此含有Mo時較佳為上限設為0.1%。進而佳為0.05%以下,進而更佳小於0.03%。
Ta:0.0005%以上且0.1%以下
Ta是與Nb同樣地形成碳氮化物,對於防止淬火前加熱時結晶粒的異常粒生長、防止結晶粒的粗大化、改善回火軟化阻力有效的元素。若不足0.0005%,則添加效果小,因此含有Ta時,較佳為下限設為0.0005%。進而佳為0.0010%以上。若Ta超過0.1%,則添加效果飽和,由過剩的碳化物形成引起的淬火硬度降低,另外成本增加,故含有Ta時較佳為上限設為0.1%。進而佳為0.05%以下,進而更佳為小於0.03%。
Ni:0.0005%以上且0.1%以下
Ni是對提高韌性和提高淬火性而言效果高的元素。由於不足0.0005%時沒有添加效果,故含有Ni時較佳為下限設為0.0005%。進而佳為0.0010%以上。Ni超過0.1%時,添加效果飽和且導致成本增加,因此含有Ni時較佳為上限設為0.1%。進而佳為0.05%以下。
Cu:0.0005%以上且0.1%以下
Cu是確保淬火性的有效元素。若不足0.0005%,則不能充分確認添加效果,因此含有Cu時,較佳為下限設為0.0005%。進而佳為0.0010%以上。Cu超過0.1%時,容易產生熱軋時的缺陷,使成品率降低等製造性劣化,因此含有Cu時較佳為上限設為0.1%。進而佳為0.05%以下。
V:0.0005%以上且0.1%以下
V與Nb及Ta同樣地,是形成碳氮化物,防止淬火前加熱時的結晶粒的異常粒生長、改善韌性、改善回火軟化阻力的有效元素。因為不足0.0005%時不能充分發現添加效果,所以含有V時較佳為下限設為0.0005%。進而佳為0.0010%以上。V超過0.1%時,不僅添加效果飽和,而且由於Nb碳化物,母材的拉伸強度增加,伴隨與此,使伸長率降低,因此含有V時較佳為上限設為0.1%。進而佳為0.05%以下,進而更佳為小於0.03%。
W:0.0005%以上且0.1%以下
W與Nb、V一樣,是形成碳氮化物,防止淬火前加熱時沃斯田鐵結晶粒的異常粒生長和改善回火軟化阻力的有效元素。若不足0.0005%,則添加效果小,因此含有W時,較佳為下限設為0.0005%。進而佳為0.0010%以上。W超過0.1%時,添加效果飽和,過剩的碳化物形成引起的淬火硬度降低,另外成本增加,因此含有W時較佳為上限設為0.1%。進而佳為0.05%以下,進而更佳小於0.03%。
再者,在本發明中,在含有選自Nb、Mo、Ta、Ni、Cu、V、W中兩種以上的情況下,較佳為使其合計量為0.001%以上且0.1%以下。
2)微組織
對本發明的高碳熱軋鋼板的微組織的限定理由進行說明。
在本發明中,微組織具有肥粒鐵及雪明碳鐵,關於該雪明碳鐵,當量圓直徑為0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數為20%以下,平均雪明碳鐵直徑為2.5 μm以下,上述雪明碳鐵相對於總微組織所佔的比例以面積率計為3.5%以上且10.0%以下,自表層到深度100 μm的區域中的固溶B量的平均濃度為10質量ppm以上,自表層到深度100 μm的區域中作為AlN存在的N量的平均濃度為70質量ppm以下。
另外,在本發明中,肥粒鐵的平均粒徑較佳為4 μm~25 μm。更佳為5 μm以上。
2-1)肥粒鐵及雪明碳鐵
本發明的高碳熱軋鋼板的微組織具有肥粒鐵及雪明碳鐵。再者,在本發明中,肥粒鐵以面積率計較佳為90%以上。如果肥粒鐵面積率不足90%,則成形性變差,有時用加工度高的零件難以進行冷加工。因此,肥粒鐵面積率較佳為90%以上。進而佳為92%以上。
再者,本發明的高碳熱軋鋼板的微組織除了上述肥粒鐵和雪明碳鐵以外,亦可生成波來鐵。波來鐵相對於總微組織的面積率為6.5%以下時,不會損害本發明的效果,因此可含有波來鐵。
2-2)當量圓直徑0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數的比例:20%以下
當量圓直徑在0.1 μm以下的雪明碳鐵多時,會因分散強化而硬質化,伸長率降低。自得到冷加工性的觀點出發,本發明中,當量圓直徑為0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數設為20%以下。其結果是,拉伸強度可進一步達到480 MPa以下,總伸長率(El)可達到33%以上。
用於難成形零件時需要高的冷加工性,此時,當量圓直徑為0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數較佳為10%以下。藉由使當量圓直徑為0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數為10%以下,拉伸強度可達到440 MPa以下,總伸長率(El)可達到36%以上。再者,定義當量圓直徑為0.1 μm以下的雪明碳鐵的比例的理由是:0.1 μm以下的雪明碳鐵產生分散強化能,所述大小的雪明碳鐵增加時會對冷加工性帶來障礙。
自抑制退火中的肥粒鐵粒的異常粒生長的觀點出發,當量圓直徑為0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數較佳為3%以上。
再者,淬火前存在的雪明碳鐵直徑以當量圓直徑計為0.07 μm~3.0 μm左右。因此,關於對析出強化沒有太大影響的尺寸的,淬火前的當量圓直徑超過0.1 μm的雪明碳鐵的分散狀態,在本發明中沒有特別規定。
2-3)平均雪明碳鐵直徑:2.5 μm以下
淬火時需要將雪明碳鐵全部熔化,確保規定的肥粒鐵中的固溶C量。平均雪明碳鐵直徑超過2.5 μm時,在沃斯田鐵區域保持中雪明碳鐵無法完全溶解,因此平均雪明碳鐵直徑設為2.5 μm以下。更佳為2.0 μm以下。再者,雪明碳鐵過微細時,雪明碳鐵的析出強化導致冷加工性降低,因此平均雪明碳鐵直徑較佳為0.1 μm以上。進而佳為0.15 μm以上。
再者,本發明中所謂「雪明碳鐵直徑」是指雪明碳鐵的當量圓直徑,雪明碳鐵的當量圓直徑是測定雪明碳鐵的長徑和短徑並換算成當量圓直徑而得到的值。另外,「平均雪明碳鐵直徑」是指將換算成當量圓直徑的全部雪明碳鐵的當量圓直徑的合計除以雪明碳鐵總數而求出的值。
2-4)雪明碳鐵相對於總微組織所佔的比例(面積率):3.5%以上且10.0%以下
雪明碳鐵相對於總微組織的比例超過10.0%時,伴隨於此,有助於析出強化的0.1 μm以下的雪明碳鐵數亦增加,鋼硬質化,因此設為10.0%以下。較佳為9.5%以下。另一方面,上述比例小於3.5%時,實質的C含量未達到0.20%,熱處理後得不到規定的硬度,因此設為3.5%以上。進而佳為4.0%以上。
2-5)肥粒鐵的平均粒徑:4 μm~25 μm(較佳條件)
肥粒鐵的平均粒徑不足4 μm時,冷加工前的強度增加,有可能使衝壓成形性劣化,因此較佳為4 μm以上。另一方面,肥粒鐵的平均粒徑超過25 μm時,母材強度有可能下降。另外,成型加工成目標產品形狀後,在不淬火使用的區域,在一定程度上需要母材的強度。因此,肥粒鐵平均粒徑較佳為25 μm以下。進而佳為5 μm以上,進而更佳為6 μm以上。更佳為20 μm以下。進而更佳為18 μm以下。
再者,在本發明中,上述雪明碳鐵的當量圓直徑、平均雪明碳鐵直徑、雪明碳鐵相對於總微組織所佔的比例、肥粒鐵的面積率、肥粒鐵的平均粒徑等可藉由後述的實施例所述的方法來測定。
2-6)自表層到深度100 μm的區域中的固溶B量的平均濃度:10質量ppm以上
在本發明的高碳熱軋鋼板中,為了防止淬火鋼板時在表層部容易生成的被稱為波來鐵、糙斑鐵的淬火組織,需要自鋼板表層向板厚方向100 μm位置為止的區域(部位)(表層100 μm部)的B量作為未氮化或未氧化的固溶B以平均濃度計存在10質量ppm以上。對於進行淬火處理來使用的需要耐磨損性的汽車零件,要求表面硬度。為了得到規定的表面硬度,需要在淬火後表層100 μm部得到完全淬火組織。較佳為上述固溶B量的平均濃度為12質量ppm以上。進而佳為15質量ppm以上。再者,固溶B過高會妨礙熱軋組織的質地的發展,因此將其設為40質量ppm以下。進而佳為35質量ppm以下。
2-7)自表層到深度100 μm的區域中的作為AlN存在的N量的平均濃度:70質量ppm以下
藉由將自鋼板表層向板厚方向100 μm位置的區域中的作為AlN存在的N量的平均濃度設為70質量ppm以下,於淬火前加熱中的沃斯田鐵區域促進結晶粒的生長。藉此,在冷卻階段難以得到波來鐵、糙斑鐵這樣的組織,不會引起淬火不足,得到規定的表面硬度。自表層到深度100 μm的區域中作為AlN存在的N量的平均濃度較佳為50質量ppm以下。
再者,自在沃斯田鐵區域的加熱中抑制異常粒生長的觀點出發,上述N量的平均濃度較佳為10質量ppm以上,進而佳為20質量ppm以上。
本發明中,判明對於鋼板表層部的固溶B量以及作為AlN存在的N量而言,加熱條件、捲繞條件、退火條件的各步驟中的製造條件密切相關,需要最優化這一系列的製造條件。再者,在各步驟中為了得到固溶B量及作為AlN的N量所需要的理由將在後面敘述。
3)機械特性
本發明的高碳熱軋鋼板因藉由冷壓來使齒輪、變速器、靠背椅等汽車用零件成形,故需要優異的加工性。另外,必須藉由淬火處理來增大硬度,而賦予耐磨耗性。因此,本發明的高碳熱軋鋼板藉由降低鋼板的拉伸強度而使拉伸強度(TS)為480 MPa以下,並且提高伸長率而使總伸長率(El)為33%以上,從而具有優異的冷加工性,並且能夠兼顧優異的淬火性(浸入淬火性、滲碳淬火性)。進而佳為將TS設為460 MPa以下,將El設為35%以上。
另外,設想成形需要冷壓性的難成形零件,進一步降低鋼板的拉伸強度,使TS為440 MPa以下,並且提高總伸長率,使El為36%以上,藉此具有優異的冷加工性,並且兼顧優異的淬火性(浸入淬火性、滲碳淬火性)。進而佳為將TS設為410 MPa以下,將El設為38%以上。
再者,上述的拉伸強度(TS)、總伸長率(El)可藉由後述的實施例所記載的方法來測定。
4)製造方法
本發明的高碳熱軋鋼板藉由如下方式來製造,即以具有上述成分組成的鋼為原材料,將該原材料(鋼原材料)熱粗軋後,以最終軋製結束溫度:Ar3
變態點以上進行最終軋製,然後,以平均冷卻速度:20℃/sec~100℃/sec冷卻至650℃~750℃,以捲繞溫度:500℃~700℃進行捲繞,冷卻至常溫而製成熱軋鋼板後,實施將熱軋鋼板以平均加熱速度:15℃/h以上加熱至450℃~600℃的溫度範圍,以退火溫度:小於Ac1
變態點保持1.0 h以上的退火。
另外,藉由如下方式來製造,即,以具有上述成分組成的鋼為原材料,將該原材料(鋼原材料)熱粗軋後,以最終軋製結束溫度:Ar3
變態點以上進行最終軋製,然後,以平均冷卻速度:20℃/sec~100℃/sec冷卻至650℃~750℃,以捲繞溫度:500℃~700℃進行捲繞,冷卻至常溫而製成熱軋鋼板後,實施將熱軋鋼板以平均加熱速度:15℃/h以上加熱至450℃~600℃的溫度範圍,並以Ac1
變態點以上Ac3
變態點以下保持0.5 h以上,繼而以平均冷卻速度:1℃/h~20℃/h冷卻至小於Ar1
變態點,以小於Ar1
變態點保持20 h以上的二段退火。
以下,對本發明的高碳熱軋鋼板的製造方法中的限定理由進行說明。再者,在說明中,與溫度相關的「℃」表示是代表鋼板表面或鋼原材料的表面的溫度。
在本發明中,鋼原材料的製造方法無需特別限定。例如,為了熔製本發明的高碳鋼,轉爐、電爐均可使用。利用轉爐等公知的方法熔製的高碳鋼藉由鑄塊-分塊軋製或連續鑄造而成為板坯等(鋼原材料)。板坯通常在加熱後進行熱軋(熱粗軋、最終軋製)。
例如,在藉由連續鑄造製造的板坯的情況下,於為藉由連續鑄造所製造的鋼坯的情況下,亦可應用直軋,該直軋直接進行軋製,或者為了抑制溫度降低而保溫後進行軋製。另外,於對板坯進行加熱來進行熱軋的情況下,為了避免由鏽引起的表面狀態的劣化,較佳為將板坯的加熱溫度設為1280℃以下。再者,板坯的加熱溫度的下限較佳為1100℃,進而佳為1150℃,進而更佳為1200℃以上。再者,在熱軋中,為了確保最終軋製結束溫度,亦可在熱軋中藉由薄板坯加熱器(Sheet Bar heater)等加熱機構來進行被軋製材料的加熱。
以最終軋製結束溫度:Ar3
變態點以上進行最終軋製
最終軋製結束溫度不足Ar3
變態點時,熱軋後及退火後形成粗大的肥粒鐵粒,延伸率顯著降低。因此,最終軋製結束溫度設為Ar3
變態點以上。較佳為(Ar3
變態點+20℃)以上。再者,最終軋製結束溫度的上限無需特別規定,但為了順利進行最終軋製後的冷卻,較佳為1000℃以下。
再者,上述Ar3
變態點可藉由利用全自動相變儀(formastor)等的冷卻時的熱膨脹測定或利用電阻測定的實測來確定。
最終軋製後,以平均冷卻速度:20℃/sec~100℃/sec冷卻至650℃~750℃
最終軋製後,至650℃~750℃的平均冷卻速度對退火後的球狀化雪明碳鐵的尺寸有很大影響。最終軋製後,平均冷卻速度不足20℃/sec時,作為退火前組織成為肥粒鐵組織過多的肥粒鐵和波來鐵組織,因此退火後無法得到規定的雪明碳鐵分散狀態和尺寸。因此,必須在20℃/sec以上進行冷卻。較佳為25℃/sec以上。另一方面,平均冷卻速度超過100℃/sec時,退火後難以得到具有規定尺寸的雪明碳鐵,因此設為100℃/sec以下。較佳為75℃/sec以下。
捲繞溫度:500℃~700℃
最終軋製後的熱軋鋼板捲繞成線圈形狀。捲繞溫度過高時熱軋鋼板的強度過低,捲繞成線圈形狀時,有時會因線圈的自重而變形。因此,自作業上的觀點來看並不佳。因此,將捲繞溫度上限設為700℃。較佳為690℃以下。另一方面,捲繞溫度過低時,熱軋鋼板硬質化,因此不較佳。因此,捲繞溫度設為500℃。較佳為530℃以上。
捲繞成線圈狀後,冷卻至常溫,可實施酸洗處理。酸洗處理後,進行退火。再者,酸洗處理可適用公知的方法。其後,對得到的熱軋鋼板實施以下的退火。
450℃~600℃溫度範圍的平均加熱速度:15℃/h以上
對如上得到的熱軋鋼板實施退火(雪明碳鐵的球狀化退火)。在氮環境中的退火中,在450℃~600℃的溫度範圍內容易產生氨氣,自氨氣中分解的氮進入表面鋼板,與鋼中的B和Al結合生成氮化物。因此,盡可能縮短450℃~600℃的溫度範圍的加熱時間。在該溫度範圍內的平均加熱速度為15℃/h以上。較佳為20℃/h以上。自以提高生產率為目的而抑制爐內的偏差的觀點出發,較佳為100℃/h以下,進而佳為70℃/h以下。
以退火溫度:低於Ac1
變態點保持1.0 h以上
退火溫度在Ac1
變態點以上時,沃斯田鐵析出,退火後的冷卻過程中形成粗大波來鐵組織,形成不均勻的組織。因此,退火溫度設為不足Ac1
變態點。較佳為(Ac1
變態點-10℃)以下。再者,退火溫度的下限沒有特別規定,但是為了得到規定的雪明碳鐵分散狀態,退火溫度較佳為600℃以上,進而佳為700℃以上。再者,環境氣體可使用氮氣、氫氣、氮氣和氫氣的混合氣體中的任一種。另外,上述退火溫度下的保持時間設為1.0小時(h)以上。若退火溫度下的保持時間不足1.0小時,則退火的效果缺乏,無法得到作為本發明的目標的組織,其結果,無法得到作為本發明的目標的鋼板的硬度和伸長率。因此,退火溫度下的保持時間為1.0小時以上。較佳為5小時以上,進而佳為超過20小時。另一方面,若上述退火溫度下的保持時間超過40.0小時,則生產率降低,製造成本過大。因此,上述退火溫度下的保持時間較佳為40.0小時以下。進而佳為35小時以下。
在本發明中,能夠代替上述的退火而實施以下的2段退火。具體而言,亦可藉由如下方式製造:捲繞並冷卻至常溫而形成熱軋鋼板後,實施對所述熱軋鋼板以平均加熱速度:15℃/h以上在450℃~600℃的溫度範圍加熱,以Ac1
變態點以上且Ac3
變態點以下保持0.5 h以上(第1段的退火),接著,以平均冷卻速度:1℃/h~20℃/h冷卻至小於Ar1
變態點,以小於Ar1
變態點保持20 h以上(第2段退火)的2段退火。
在本發明中,將熱軋鋼板以平均加熱速度:15℃/h以上在450℃~600℃的溫度範圍加熱,以Ac1
變態點以上保持0.5h以上,溶解熱軋鋼板中析出的比較微細的碳化物,使其固溶於γ相中,然後以平均冷卻速度:1℃/h~20℃/h冷卻至不足Ar1
變態點,以不足Ar1
變態點保持20 h以上。藉此,以比較粗大的未溶解碳化物等為核析出固溶C,可成為使當量圓直徑0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於整體雪明碳鐵數的比例為20%以下般的,控制碳化物(雪明碳鐵)的分散的狀態。即,在本發明中,藉由在規定條件下實施2段退火,控制碳化物的分散形態,使鋼板軟質化。於在本發明中作為對象的高碳鋼板中,在軟質化的基礎上控制退火後的碳化物的分散形態變得重要。在本發明中,藉由在Ac1
變態點以上且Ac3
變態點以下保持高碳熱軋鋼板(第1段退火),使微細的碳化物溶解,將C固溶於γ(沃斯田鐵)中。在之後的低於Ar1
變態點的冷卻階段和保持階段(第2階段的退火),在Ac1
變態點以上的溫度區域存在的α/γ界面和未溶解碳化物成為核生成位點,析出比較粗大的碳化物。以下,對此種2段退火的條件進行說明。再者,退火時的環境氣體可使用氮氣、氫氣、氮氣和氫氣的混合氣體的任一種。
450℃~600℃的溫度範圍的平均加熱速度:15℃/h以上
以與上述相同的理由,在450℃~600℃的溫度範圍內容易產生氨氣,自氨氣分解的氮進入表面鋼板,與鋼中的B、Al結合生成氮化物,因此盡可能縮短450℃~600℃的溫度範圍的加熱時間。在該溫度範圍內的平均加熱速度設為15℃/h以上。較佳為20℃/h以上。平均加熱速度的上限較佳為100℃/h,進而佳為90℃/h以下。
以Ac1
變態點以上、Ac3
變態點以下保持0.5h以上(第1段退火)
藉由將以Ac1
變態點以上保持熱軋鋼板,使鋼板組織的肥粒鐵的一部分相變為沃斯田鐵,使肥粒鐵中析出的微細碳化物溶解,使C固溶於沃斯田鐵中。另一方面,未相變成沃斯田鐵而殘留的肥粒鐵在高溫下被退火,因此位錯密度減少而軟化。另外,肥粒鐵中殘留有未溶解的比較粗大的碳化物(未溶解碳化物),但藉由奧斯華粗化,變得更粗大。退火溫度低於Ac1
變態點時,不產生沃斯田鐵相變,因此不能使碳化物固溶於沃斯田鐵中。另一方面,第1段的退火溫度超過Ac3
變態點時,退火後得到許多棒狀雪明碳鐵,得不到規定的伸長率,因此設為Ac3
變態點以下。另外,本發明中,Ac1
變態點以上、Ac3
變態點以下的保持時間不足0.5 h時,不能充分溶解微細的碳化物。因此,作為第1段的退火,設為以Ac1
變態點以上、Ac3
變態點以下保持0.5 h以上。保持時間較佳為1.0 h以上。另外,保持時間較佳為10 h以下。再者,即使在以Ac1
變態點以上、Ac3
變態點以下進行保持來退火的情況下,加熱速度較佳為將450℃~600℃的溫度範圍的平均加熱速度設為15℃/h以上,將上限設為100℃/h以下。
以平均冷卻速度:1℃/h~20℃/h冷卻至小於Ar1
變態點
在上述第1段退火後,以平均冷卻速度:1℃/h~20℃/h冷卻至小於作為第2段退火的溫度區域的Ar1
變態點。冷卻過程中,伴隨著自沃斯田鐵向肥粒鐵的相變,自沃斯田鐵排出的C以α/γ界面或未溶解碳化物為核生成位點,作為比較粗大的球狀碳化物析出。在此冷卻中,必須調節冷卻速率以不生成波來鐵。第1段退火後至第2段退火的平均冷卻速度不足1℃/h時,生產效率差,因此該平均冷卻速度為1℃/h以上。較佳為5℃/h以上。另一方面,平均冷卻速度超過20℃/h而變大時,波來鐵析出,硬度變高,因此設為20℃/h以下。較佳為15℃/h以下。
以小於Ar1
變態點保持20h以上(第2段退火)
上述第1段退火後,以規定的平均冷卻速度冷卻,以低於Ar1
變態點保持,藉由奧斯華粗化,使粗大的球狀碳化物進一步生長,使微細的碳化物消失。小於Ar1
變態點的保持時間不足20 h時,無法使碳化物充分生長,退火後的硬度變得過大。因此,第2階段的退火以小於Ar1
變態點保持20 h以上。再者,沒有特別限定,但第二段的退火溫度為了使碳化物充分生長,因此較佳為660℃以上,另外,自生產效率的觀點出發,保持時間較佳為30 h以下。
再者,上述的Ac3
變態點、Ac1
變態點、Ar3
變態點、Ar1
變態點可藉由變態點測定(自動相變儀(formastor))試驗等的加熱時、冷卻時的熱膨脹測定或藉由電阻測定的實測來確定。
另外,上述的平均加熱速度、平均冷卻速度是設置在爐內的熱電偶測定溫度來求出。
實施例
熔製具有表1所示鋼序號A~T的成分組成的鋼,接著按照表2-1及表3-1所示的製造條件進行熱軋。繼而,進行酸洗,在氮氣環境中(環境氣體:氮氣),在表2-1及表3-1所示的退火溫度及退火時間(h)下實施退火(球狀化退火),製造板厚3.0 mm的熱軋退火板。
在本發明的實施例中,自如此得到的熱軋退火板中採集試驗片,如下所述,分別求出微組織、固溶B量、AlN中的N量、拉伸強度、總伸長率以及淬火硬度(淬火後的鋼板硬度、滲碳淬火後的鋼板硬度)。再者,表1所示的Ac3
變態點、Ac1
變態點、Ar1
變態點及Ar3
變態點是藉由變態點測定試驗求出的。
(1)微組織
退火後的鋼板的微組織是將自板寬中央部採集的試驗片(大小:3 mmt×10 mm×10 mm)切斷研磨後,實施硝酸浸蝕液腐蝕,使用掃描型電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM),在自表層起板厚1/4處的5個部位以3000倍的倍率進行拍攝。拍攝所得的組織照片藉由圖像處理確定了各相(肥粒鐵、雪明碳鐵、波來鐵等)。表2-2和表3-2中作為微組織記載了「波來鐵面積率」,關於波來鐵以面積率計確認超過6.5%的鋼,作為比較例。以面積率計具有6.5%以下的波來鐵、肥粒鐵和雪明碳鐵的鋼作為本發明例。
另外,使用圖像解析軟體,根據SEM圖像將肥粒鐵和肥粒鐵以外的區域二值化,求出肥粒鐵的面積率(%)。雪明碳鐵亦同樣,使用圖像解析軟體,根據SEM圖像將雪明碳鐵和雪明碳鐵以外的區域二值化,求出雪明碳鐵的面積率(%)。另外,波來鐵以自100(%)減去肥粒鐵和雪明碳鐵的各面積率(%)而得到的值作為波來鐵的面積率(%)。
另外,針對拍攝而得的組織照片,對各個雪明碳鐵直徑進行了評價。測量長徑和短徑,將雪明碳鐵直徑換算成當量圓直徑。平均雪明碳鐵直徑是用換算成當量圓直徑的全部雪明碳鐵的當量圓直徑的合計除以雪明碳鐵總數而求出。測定當量圓直徑的值為0.1 μm以下的雪明碳鐵的個數,作為當量圓直徑為0.1 μm以下的雪明碳鐵的數量。另外,求出總雪明碳鐵的個數,作為總雪明碳鐵數。並且,求出當量圓直徑0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數的比例((當量圓直徑0.1 μm以下的雪明碳鐵數/總雪明碳鐵數)×100(%))。再者,有時亦將該「當量圓直徑0.1 μm以下的雪明碳鐵的比例」簡稱為當量圓直徑0.1 μm以下的雪明碳鐵。
另外,對於拍攝而得的組織照片,使用JIS G 0551中規定的結晶粒度的評價方法(切斷法),求出肥粒鐵的平均粒徑。
(2)固溶B量的平均濃度的測定
以與下述參考文獻中記載的方法相同的方法求出。即,收集自表層到深度100 μm的區域的研磨粉並測定三次,將該平均值作為固溶B量的平均濃度而求出。
[參考文獻]城代哲史、石田智治、豬瀨國生、藤本京子、≪鐵與鋼≫,vol.99(2013)No.5,p.362-365
(3)作為AlN存在的N量的平均濃度的測定
與上述同樣地,以與下述參考文獻中記載的方法相同的方法,求出作為AlN存在的N量的平均濃度。
[參考文獻]城代哲史,石田智治,豬瀨國生,藤本京子,≪鐵與鋼≫,vol.99(2013)No.5,p.362-365
(4)鋼板的拉伸強度和伸長率
使用在相對於軋製方向為0°的方向(L方向)上自退火後的鋼板(原板)切出的JIS 5號拉伸試驗片,以10 mm/分鐘進行拉伸試驗,求出公稱應力公稱應變曲線,將最大應力作為拉伸強度。另外,將斷裂的樣品對接,求出總伸長率。其結果設為伸長率(El)。
(5)淬火後的鋼板硬度(浸入淬火性)
自退火後的鋼板的板寬中央採集平板試驗片(寬15 mm×長40 mm×板厚3 mm),如下般藉由70℃油冷實施淬火處理,求出淬火硬度(浸入淬火性)。淬火處理採用使用上述平板試驗片在900℃下保持600s並立即用70℃的油進行冷卻的方法(70℃油冷)實施。關於淬火硬度,對於淬火處理後的試驗片的切斷面,在距表層70 μm板厚內部的區域和1/4板厚,利用維氏硬度試驗機於負荷為0.2 kgf的條件下測定5處硬度並求出平均硬度,將其設為淬火硬度(HV)。再者,距上述的表層70 μm板厚內部的區域在表2-2及表3-2中表示為「表層」。
(6)滲碳淬火後鋼板硬度(滲碳淬火性)
對於退火後的鋼板,在930℃下以合計時間4小時進行鋼的均熱、滲碳處理、擴散處理等滲碳淬火處理,在850℃下保持30分鐘後,進行油冷(油冷的溫度:60℃)。在距鋼板表面的深度0.1 mm的位置和深度1.2 mm的位置,以0.1 mm間隔在載荷1 kgf的條件下測定硬度,求出滲碳淬火時的表層0.1 mm的硬度(HV)和有效硬化層深度(mm)。有效硬化層深度定義為自熱處理後表面測定硬度,成為550 HV以上的深度。
然後,根據由上述(5)、(6)得到的結果,在表4所示的條件下進行淬火性評價。表4表示能夠評價為淬火性充分的、對應於C含量的淬火性的合格標準。70℃油冷後硬度(HV)、滲碳淬火時表層0.1 mm深度的硬度(HV)及滲碳淬火時的有效硬化層深度全部滿足表4的標準時,判定為合格(用符號:○表示),評價為淬火性優異。另一方面,任一個值不滿足表4所示的標準時,判定為不合格(用符號:×表示),評價為淬火性差。
[表1]
鋼編號 | 成分組成(質量%) | Ac1 變態點 (℃) | Ar1 變態點 (℃) | Ac3 變態點 (℃) | Ar3 變態點 (℃) | 備註 | |||||||||||||||||
C | Si | Mn | P | S | sol.Al | N | Cr | B | Sn、Sb | Ti | Nb | Mo | Ta | Ni | Cu | V | W | ||||||
A | 0.20 | 0.01 | 0.55 | 0.02 | 0.004 | 0.030 | 0.0044 | 0.50 | 0.0030 | Sb+Sn:0.010 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 726 | 716 | 836 | 824 | 本發明鋼 |
B | 0.22 | 0.03 | 0.45 | 0.01 | 0.003 | 0.050 | 0.0041 | 0.40 | 0.0030 | Sb:0.012 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 726 | 716 | 835 | 825 | 本發明鋼 |
C | 0.28 | 0.79 | 0.50 | 0.02 | 0.004 | 0.010 | 0.0044 | 0.12 | 0.0020 | Sb:0.025 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 743 | 737 | 852 | 840 | 本發明鋼 |
D | 0.24 | 0.64 | 0.60 | 0.02 | 0.004 | 0.010 | 0.0044 | 0.65 | 0.0015 | Sb+Sn:0.020 | ー | 0.001 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 746 | 736 | 842 | 832 | 本發明鋼 |
E | 0.23 | 0.85 | 0.40 | 0.02 | 0.004 | 0.010 | 0.0044 | 0.50 | 0.0025 | Sb:0.010 | ー | 0.001 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 752 | 742 | 861 | 851 | 比較鋼 |
F | 0.22 | 0.15 | 0.85 | 0.02 | 0.004 | 0.050 | 0.0050 | 0.30 | 0.0035 | Sb+Sn:0.010 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 723 | 713 | 829 | 827 | 比較鋼 |
G | 0.22 | 0.30 | 0.40 | 0.01 | 0.003 | 0.006 | 0.0045 | 0.02 | 0.0030 | Sb:0.012 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 728 | 718 | 835 | 825 | 本發明鋼 |
H | 0.23 | 0.35 | 0.45 | 0.01 | 0.003 | 0.030 | 0.0050 | 0.40 | 0.0032 | Sb:0.008 | 0.02 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 735 | 725 | 839 | 829 | 本發明鋼 |
I | 0.22 | 0.01 | 0.35 | 0.01 | 0.003 | 0.050 | 0.0050 | 1.05 | 0.0020 | Sb+Sn:0.010 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 737 | 727 | 832 | 820 | 比較鋼 |
J | 0.23 | 0.01 | 0.45 | 0.01 | 0.003 | 0.030 | 0.0050 | 0.40 | 0.0032 | 0.000 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 725 | 727 | 824 | 814 | 比較鋼 |
K | 0.35 | 0.01 | 0.35 | 0.02 | 0.004 | 0.010 | 0.0044 | 0.01 | 0.0020 | Sb:0.009 | ー | ー | 0.0015 | ー | 0.001 | ー | ー | ー | 720 | 716 | 810 | 798 | 本發明鋼 |
L | 0.33 | 0.15 | 0.31 | 0.01 | 0.003 | 0.120 | 0.0110 | 0.10 | 0.0015 | Sb:0.025 | 0.01 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 726 | 716 | 855 | 845 | 比較鋼 |
M | 0.35 | 0.05 | 0.35 | 0.02 | 0.004 | 0.020 | 0.0044 | 0.20 | 0.0001 | Sb+Sn:0.012 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 724 | 714 | 811 | 801 | 比較鋼 |
N | 0.36 | 0.01 | 0.04 | 0.02 | 0.003 | 0.050 | 0.0047 | 0.20 | 0.0030 | Sb+Sn:0.011 | ー | ー | ー | ー | ー | 0.0150 | ー | ー | 726 | 717 | 830 | 819 | 比較鋼 |
O | 0.45 | 0.03 | 0.35 | 0.02 | 0.004 | 0.030 | 0.0050 | 0.02 | 0.0026 | Sn+Sb:0.100 | ー | ー | ー | 0.0020 | ー | 0.0015 | ー | ー | 720 | 723 | 801 | 790 | 本發明鋼 |
P | 0.48 | 0.25 | 0.31 | 0.01 | 0.004 | 0.010 | 0.0044 | 0.06 | 0.0025 | Sb:0.009 | ー | ー | ー | ー | 0.025 | ー | 0.0015 | ー | 728 | 718 | 794 | 782 | 本發明鋼 |
Q | 0.48 | 0.03 | 0.28 | 0.01 | 0.002 | 0.035 | 0.0052 | 0.45 | 0.0010 | Sb+Sn:0.012 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 0.0015 | 728 | 716 | 788 | 778 | 本發明鋼 |
R | 0.44 | 0.10 | 0.32 | 0.01 | 0.003 | 0.040 | 0.0047 | 0.05 | 0.0048 | Sb:0.011 | 0.04 | ー | ー | 0.0015 | ー | ー | ー | ー | 723 | 713 | 803 | 793 | 本發明鋼 |
S | 0.18 | 0.05 | 0.45 | 0.01 | 0.004 | 0.035 | 0.0050 | 0.40 | 0.0030 | Sb:0.010 | 0.04 | ー | ー | ー | ー | ー | ー | ー | 726 | 715 | 840 | 829 | 比較鋼 |
T | 0.55 | 0.25 | 0.45 | 0.01 | 0.003 | 0.040 | 0.0050 | 0.45 | 0.0020 | Sn+Sb:0.008 | ー | ー | 0.0012 | ー | ー | ー | ー | ー | 733 | 722 | 785 | 775 | 比較鋼 |
[表2-1]
試樣編號 | 鋼編號 | 熱軋條件 | 退火條件 | |||
最終軋製 結束溫度 (℃) | 最終軋製後、至650℃~750℃的 平均冷卻速度 (℃/sec) | 捲繞溫度 (℃) | 450℃~600℃的溫度範圍的平均加熱速度 (℃/h) | 退火 (退火溫度-保持時間) | ||
1 | A | 850 | 40 | 550 | 45 | 715℃-30h |
2 | A | 850 | 55 | 480 | 60 | 715℃-30h |
3 | A | 850 | 55 | 680 | 15 | 715℃-30h |
4 | A | 850 | 55 | 620 | 15 | 710℃-15h |
5 | B | 845 | 30 | 550 | 30 | 715℃-30h |
6 | B | 845 | 30 | 550 | 30 | 770℃-25h |
7 | B | 845 | 30 | 510 | 15 | 715℃-30h |
8 | B | 845 | 30 | 620 | 5 | 715℃-30h |
9 | C | 860 | 40 | 620 | 35 | 710℃-22h |
10 | D | 860 | 60 | 680 | 90 | 710℃-25h |
11 | E | 880 | 50 | 580 | 20 | 715℃-30h |
12 | F | 840 | 50 | 620 | 30 | 710℃-25h |
13 | G | 850 | 50 | 600 | 30 | 680℃-25h |
14 | H | 850 | 40 | 580 | 50 | 715℃-30h |
15 | H | 850 | 40 | 510 | 40 | 715℃-0.25h |
16 | I | 840 | 50 | 600 | 40 | 715℃-30h |
17 | J | 830 | 80 | 700 | 20 | 715℃-30h |
18 | K | 830 | 60 | 700 | 40 | 715℃-30h |
19 | L | 860 | 40 | 700 | 50 | 715℃-30h |
20 | M | 880 | 50 | 680 | 60 | 715℃-30h |
21 | N | 840 | 50 | 660 | 40 | 715℃-30h |
22 | O | 830 | 50 | 590 | 40 | 715℃-30h |
23 | P | 830 | 25 | 550 | 40 | 715℃-30h |
24 | Q | 830 | 25 | 560 | 30 | 715℃-30h |
25 | R | 820 | 40 | 650 | 45 | 715℃-30h |
26 | S | 860 | 40 | 650 | 40 | 715℃-30h |
27 | T | 810 | 40 | 650 | 40 | 710℃-25h |
[表2-2]
試樣編號 | 鋼編號 | 微組織 | {(當量圓直徑0.1 μm以下的雪明碳鐵)/(總雪明碳鐵)}×100 (%) | 平均雪明碳鐵直徑 (μm) | 肥粒鐵 平均粒徑 (μm) | 肥粒鐵 面積率 (%) | 雪明碳鐵佔總微組織的比例 (面積%) | 波來鐵 面積率 (%) | 表層100 μm部的固溶B量平均濃度 (質量ppm) | 表層100 μm部的作為AlN存在的N量平均濃度 (質量ppm) | TS (MPa) | 總伸長率 (%) | 浸入淬火性(HV) | 滲碳淬火性 | 淬火性評價 | 備註 | ||
70℃油冷(表層) | 70℃油冷 (1/4板厚) | 滲碳淬火時的表層0.1 mm硬度 (HV) | 滲碳淬火時的有效硬化層深度 (mm) | |||||||||||||||
1 | A | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 15 | 0.40 | 7 | 95 | 3.5 | 1.5 | 15 | 35 | 460 | 37 | 360 | 390 | 670 | 0.70 | ○ | 本發明例 |
2 | A | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 22 | 0.18 | 6 | 91 | 3.9 | 5.1 | 14 | 40 | 490 | 32 | 355 | 385 | 665 | 0.68 | ○ | 比較例 |
3 | A | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 12 | 0.45 | 8 | 95 | 3.5 | 1.5 | 16 | 60 | 450 | 38 | 360 | 395 | 675 | 0.65 | ○ | 本發明例 |
4 | B | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 18 | 0.35 | 4 | 94 | 3.6 | 2.4 | 15 | 60 | 470 | 34 | 360 | 395 | 675 | 0.65 | ○ | 本發明例 |
5 | B | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 11 | 0.55 | 8 | 94 | 3.6 | 2.4 | 15 | 35 | 450 | 38 | 380 | 420 | 655 | 0.65 | ○ | 本發明例 |
6 | B | 肥粒鐵+雪明碳鐵+波來鐵 | 4 | 0.65 | 11 | 80 | 0.5 | 19.5 | 15 | 40 | 460 | 31 | 370 | 420 | 655 | 0.64 | ○ | 比較例 |
7 | B | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 0.50 | 7 | 94 | 3.6 | 2.4 | 10 | 70 | 460 | 36 | 360 | 425 | 600 | 0.62 | ○ | 本發明例 |
8 | C | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 13 | 0.52 | 7 | 93 | 3.7 | 3.3 | 9 | 80 | 395 | 41 | 340 | 415 | 580 | 0.60 | × | 比較例 |
9 | D | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 14 | 0.45 | 7 | 93 | 4.7 | 2.3 | 17 | 40 | 460 | 35 | 390 | 470 | 680 | 0.62 | ○ | 本發明例 |
10 | E | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 12 | 0.50 | 8 | 94 | 4.0 | 2.0 | 15 | 30 | 480 | 33 | 380 | 430 | 690 | 0.70 | ○ | 本發明例 |
11 | F | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 14 | 0.38 | 7 | 93 | 3.8 | 3.2 | 14 | 40 | 490 | 32 | 370 | 425 | 670 | 0.70 | ○ | 比較例 |
12 | G | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 14 | 0.40 | 6 | 92 | 3.7 | 4.3 | 14 | 40 | 490 | 32 | 390 | 425 | 700 | 0.80 | ○ | 比較例 |
13 | H | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 17 | 0.30 | 5 | 94 | 3.7 | 2.3 | 15 | 40 | 430 | 40 | 370 | 425 | 650 | 0.65 | ○ | 本發明例 |
14 | H | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 12 | 0.50 | 8 | 92 | 3.8 | 4.2 | 12 | 35 | 430 | 40 | 370 | 430 | 700 | 0.70 | ○ | 本發明例 |
15 | H | 肥粒鐵+雪明碳鐵+波來鐵 | 30 | 0.20 | 4 | 90 | 3.3 | 6.7 | 15 | 40 | 480 | 32 | 370 | 430 | 700 | 0.65 | ○ | 比較例 |
16 | I | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 10 | 0.30 | 8 | 94 | 3.7 | 2.3 | 15 | 35 | 490 | 30 | 400 | 425 | 710 | 0.80 | ○ | 比較例 |
17 | J | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 15 | 0.50 | 7 | 93 | 3.7 | 3.3 | 5 | 50 | 430 | 39 | 300 | 430 | 580 | 0.65 | × | 比較例 |
18 | K | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 12 | 0.40 | 8 | 94 | 5.9 | 0.1 | 12 | 60 | 420 | 40 | 510 | 570 | 680 | 0.65 | ○ | 本發明例 |
19 | L | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 12 | 0.41 | 8 | 94 | 5.5 | 0.5 | 12 | 200 | 420 | 38 | 380 | 480 | 580 | 0.65 | × | 比較鋼 |
20 | M | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 12 | 0.35 | 8 | 93 | 5.9 | 1.1 | 0 | 70 | 430 | 41 | 470 | 530 | 570 | 0.55 | × | 比較鋼 |
21 | N | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 11 | 0.40 | 7 | 94 | 6.0 | 0.0 | 15 | 50 | 410 | 42 | 470 | 490 | 590 | 0.50 | × | 比較例 |
22 | O | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 7 | 0.40 | 9 | 92 | 7.5 | 0.5 | 17 | 40 | 460 | 35 | 670 | 680 | 700 | 0.70 | ○ | 本發明例 |
23 | P | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 13 | 0.45 | 10 | 92 | 8.0 | 0.0 | 15 | 35 | 460 | 36 | 680 | 700 | 675 | 0.70 | ○ | 本發明例 |
24 | Q | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 12 | 0.48 | 9 | 91 | 8.1 | 0.9 | 14 | 34 | 450 | 37 | 680 | 710 | 675 | 0.70 | ○ | 本發明例 |
25 | R | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 9 | 0.50 | 9 | 92 | 7.4 | 0.6 | 14 | 38 | 440 | 37 | 580 | 620 | 695 | 0.70 | ○ | 本發明例 |
26 | S | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 12 | 0.40 | 7 | 95 | 2.7 | 2.3 | 15 | 40 | 400 | 42 | 310 | 380 | 700 | 0.60 | × | 比較例 |
27 | T | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 25 | 0.35 | 6 | 90 | 9.2 | 0.8 | 15 | 40 | 520 | 28 | 680 | 720 | 700 | 0.68 | ○ | 比較例 |
[表3-1]
試樣編號 | 鋼編號 | 熱軋條件 | 退火條件 | |||||
最終軋製 結束溫度 (℃) | 最終軋製後、至650℃~750℃的平均冷卻速度 (℃/sec) | 捲繞溫度 (℃) | 450℃~600℃的溫度範圍的平均加熱速度 (℃/h) | 第1段退火 (退火溫度-保持時間) | 自第1段至第2段的平均冷卻速度 (℃/h) | 第2段的退火 (退火溫度-保持時間) | ||
28 | A | 850 | 40 | 680 | 50 | 790℃-8h | 10 | 710℃-30h |
29 | A | 850 | 55 | 680 | 50 | 790℃-8h | 10 | 710℃-15h |
30 | A | 850 | 55 | 680 | 10 | 790℃-8h | 10 | 710℃-30h |
31 | A | 850 | 40 | 680 | 50 | 820℃-0.1h | 10 | 710℃-30h |
32 | B | 845 | 30 | 620 | 40 | 780℃-10h | 12 | 710℃-20h |
33 | B | 845 | 30 | 620 | 40 | 860℃-8h | 10 | 710℃-30h |
34 | B | 845 | 30 | 670 | 15 | 800℃-6h | 50 | 710℃-30h |
35 | C | 860 | 40 | 680 | 35 | 790℃-7h | 12 | 710℃-25h |
36 | D | 860 | 60 | 620 | 90 | 750℃-8h | 10 | 715℃-20h |
37 | E | 880 | 50 | 480 | 30 | 755℃-4h | 10 | 690℃-30h |
38 | F | 840 | 50 | 510 | 30 | 750℃-4h | 10 | 690℃-20h |
39 | G | 850 | 50 | 550 | 60 | 790℃-8h | 10 | 710℃-30h |
40 | H | 850 | 40 | 510 | 50 | 760℃-8h | 10 | 710℃-25h |
41 | I | 840 | 50 | 600 | 40 | 770℃-6h | 10 | 710℃-30h |
42 | J | 830 | 80 | 700 | 20 | 800℃-6h | 10 | 710℃-25h |
43 | K | 830 | 60 | 700 | 15 | 800℃-6h | 10 | 710℃-25h |
44 | L | 860 | 40 | 700 | 50 | 800℃-6h | 10 | 710℃-25h |
45 | M | 880 | 50 | 680 | 50 | 800℃-6h | 10 | 710℃-20h |
46 | N | 840 | 50 | 660 | 40 | 790℃-8h | 15 | 705℃-30h |
47 | O | 830 | 50 | 590 | 40 | 790℃-4h | 8 | 710℃-25h |
48 | Q | 830 | 25 | 610 | 30 | 770℃-8h | 10 | 710℃-20h |
49 | R | 820 | 40 | 700 | 45 | 800℃-8h | 10 | 710℃-30h |
50 | S | 860 | 40 | 850 | 40 | 810℃-4h | 10 | 710℃-21h |
51 | T | 810 | 40 | 650 | 40 | 800℃-6h | 10 | 710℃-25h |
[表3-2]
試 樣 編 號 | 鋼 編 號 | 微組織 | {(當量圓直徑0.1 μm以下的雪明碳鐵)/(總雪明碳鐵)}×100 (%) | 平均雪明碳鐵直徑 (μm) | 肥粒鐵 平均粒徑 (μm) | 肥粒鐵 面積率 (%) | 雪明碳鐵佔總微組織的比例 (面積%) | 波來鐵 面積率 (%) | 表層100 μm部的固溶B量平均濃度 (質量ppm) | 表層100 μm部的作為AlN存在的N量 平均濃度 (質量ppm) | TS (MPa) | 總伸長率 (%) | 浸入淬火性(HV) | 滲碳淬火性 | 淬 火 性 評 價 | 備註 | ||
70℃油冷 (表層) | 70℃油冷 (1/4板厚) | 滲碳淬火時的表層0.1 mm硬度 (HV) | 滲碳淬火時的 有效硬化層深度 (mm) | |||||||||||||||
28 | A | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.5 | 15 | 95 | 3.8 | 1.2 | 15 | 30 | 400 | 42 | 360 | 395 | 670 | 0.72 | ○ | 本發明例 |
29 | A | 肥粒鐵+雪明碳鐵+波來鐵 | 5 | 1.3 | 13 | 83 | 3.9 | 13.1 | 15 | 30 | 400 | 32 | 360 | 400 | 670 | 0.73 | ○ | 比較例 |
30 | A | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.5 | 16 | 94 | 3.7 | 2.3 | 10 | 80 | 390 | 43 | 340 | 395 | 590 | 0.60 | × | 比較例 |
31 | A | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 25 | 0.4 | 10 | 92 | 3.5 | 4.5 | 15 | 30 | 480 | 32 | 365 | 398 | 671 | 0.72 | ○ | 比較例 |
32 | B | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.5 | 17 | 94 | 4.2 | 1.8 | 17 | 35 | 370 | 44 | 375 | 410 | 655 | 0.65 | ○ | 本發明例 |
33 | B | 肥粒鐵+雪明碳鐵+波來鐵 | 5 | 1.1 | 17 | 80 | 0.5 | 19.5 | 13 | 35 | 370 | 32 | 375 | 410 | 655 | 0.67 | ○ | 比較例 |
34 | B | 肥粒鐵+雪明碳鐵+波來鐵 | 3 | 1.2 | 15 | 83 | 4.2 | 12.8 | 14 | 36 | 371 | 32 | 375 | 405 | 655 | 0.65 | ○ | 比較例 |
35 | C | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.3 | 14 | 94 | 5.2 | 0.8 | 15 | 70 | 410 | 40 | 390 | 465 | 680 | 0.63 | ○ | 本發明例 |
36 | D | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 2.0 | 17 | 94 | 4.5 | 1.5 | 10 | 50 | 385 | 41 | 380 | 415 | 675 | 0.70 | ○ | 本發明例 |
37 | E | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.1 | 12 | 93 | 4.3 | 2.7 | 16 | 30 | 485 | 32 | 370 | 425 | 671 | 0.70 | ○ | 比較例 |
38 | F | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.1 | 12 | 92 | 4.1 | 3.9 | 16 | 30 | 485 | 32 | 370 | 430 | 698 | 0.68 | ○ | 比較例 |
39 | G | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.5 | 15 | 93 | 4.1 | 2.9 | 14 | 30 | 370 | 45 | 370 | 430 | 690 | 0.65 | ○ | 本發明例 |
40 | H | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.5 | 14 | 92 | 4.4 | 3.6 | 15 | 35 | 380 | 44 | 370 | 420 | 702 | 0.85 | ○ | 本發明例 |
41 | I | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.1 | 10 | 91 | 4.1 | 4.9 | 13 | 45 | 490 | 32 | 370 | 420 | 710 | 0.80 | ○ | 比較例 |
42 | J | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.3 | 14 | 93 | 4.3 | 2.7 | 16 | 35 | 365 | 45 | 340 | 420 | 590 | 0.55 | × | 比較例 |
43 | K | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.8 | 15 | 93 | 6.5 | 0.5 | 14 | 60 | 370 | 42 | 510 | 570 | 680 | 0.65 | ○ | 本發明例 |
44 | L | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.5 | 13 | 93 | 6.2 | 0.8 | 12 | 200 | 370 | 43 | 380 | 480 | 580 | 0.65 | × | 比較例 |
45 | M | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.3 | 15 | 93 | 6.7 | 0.3 | 0 | 70 | 390 | 43 | 470 | 530 | 570 | 0.55 | × | 比較例 |
46 | N | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 2.5 | 20 | 93 | 6.8 | 0.2 | 15 | 35 | 365 | 44 | 470 | 490 | 590 | 0.50 | × | 比較例 |
47 | O | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.9 | 18 | 91 | 8.4 | 0.6 | 16 | 30 | 410 | 38 | 670 | 680 | 705 | 0.68 | ○ | 本發明例 |
48 | Q | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.3 | 13 | 91 | 8.9 | 0.1 | 14 | 35 | 400 | 40 | 680 | 710 | 675 | 0.70 | ○ | 本發明例 |
49 | R | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.4 | 13 | 91 | 8.2 | 0.8 | 15 | 40 | 400 | 39 | 685 | 705 | 670 | 0.67 | ○ | 本發明例 |
50 | S | 肥粒鐵+雪明碳鐵 | 1 | 1.4 | 15 | 94 | 3.0 | 3.0 | 14 | 35 | 360 | 45 | 310 | 380 | 700 | 0.60 | × | 比較例 |
51 | T | 肥粒鐵+雪明碳鐵+波來鐵 | 25 | 1.5 | 12 | 50 | 10.5 | 39.5 | 14 | 35 | 490 | 32 | 680 | 720 | 700 | 0.68 | ○ | 比較例 |
[表4]
C量 | 70℃油冷後硬度 (HV) | 滲碳淬火時的表層0.1 mm深度處的硬度 (HV) | 滲碳淬火時的有效硬化層深度 (mm) |
C>0.20% | ≧340 | ≧600 | ≧0.60 |
0.20%≦C>0.30% | ≧350 | ≧600 | ≧0.60 |
0.30%≦C>0.35% | ≧400 | ≧600 | ≧0.60 |
0.35%≦C>0.40% | ≧490 | ≧600 | ≧0.60 |
0.40%≦C>0.45% | ≧580 | ≧600 | ≧0.60 |
0.45%≦C>0.50% | ≧670 | ≧600 | ≧0.60 |
0.50%≦C | ≧700 | ≧650 | ≧0.60 |
根據表2-2及表3-2的結果,可知本發明例的高碳熱軋鋼板中,當量圓直徑0.1 μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數的比例為20%以下,平均雪明碳鐵直徑為2.5 μm以下,所述雪明碳鐵相對於總微組織所佔的比例為3.5%以上且10.0%以下,且包括具有肥粒鐵與雪明碳鐵的的微組織,冷加工性優異,同時淬火性亦優異。另外,亦得到了拉伸強度為480 MPa以下、總伸長率(El)為33%以上的優良的機械特性。
另一方面,可知不在本發明範圍的比較例中,成分組成、微組織、固溶B量、AlN中的N量的任意一個以上不滿足本發明的範圍,其結果是冷加工性、淬火性的任意一個以上無法滿足上述目標性能。另外,亦有拉伸強度(TS)、總伸長率(El)中的一個以上無法滿足目標特性的情況。例如,在表2-2及表3-2中,鋼S的C量低於本發明範圍,因此不滿足浸入淬火性。另外,鋼T的C量高於本發明範圍,因此不滿足鋼板的TS、總伸長率的特性。
無
Claims (7)
- 一種高碳熱軋鋼板,包含如下成分組成:以質量%計,含有C:0.20%以上且0.50%以下,Si:0.8%以下,Mn:0.10%以上且0.80%以下,P:0.03%以下,S:0.010%以下,sol.Al:0.10%以下,N:0.01%以下,Cr:1.0%以下,及B:0.0005%以上且0.005%以下,而且,含有合計為0.002%以上且0.1%以下的選自Sb及Sn的一種或兩種,剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質,微組織包括:肥粒鐵、雪明碳鐵、及相對於總微組織以面積率計佔6.5%以下的比例的波來鐵,所述雪明碳鐵中,當量圓直徑0.1μm以下的雪明碳鐵數相對於總雪明碳鐵數的比例為20%以下,平均雪明碳鐵直徑為2.5μm以下,所述雪明碳鐵相對於總微組織所佔的比例以面積率計為3.5%以上且10.0%以下,自表層至深度100μm的區域中的固溶B量的平均濃度為10 質量ppm以上,自表層至深度100μm的區域中的作為AlN存在的N量的平均濃度為70質量ppm以下。
- 如請求項1所述的高碳熱軋鋼板,其中,拉伸強度為480MPa以下,總伸長率為33%以上。
- 如請求項1或請求項2所述的高碳熱軋鋼板,其中,所述肥粒鐵的平均粒徑為4μm~25μm。
- 如請求項1或請求項2所述的高碳熱軋鋼板,其除了所述成分組成以外,以質量%計更含有選自下述A群組及B群組中的一群組或兩群組,A群組:Ti:0.06%以下B群組:使選自Nb、Mo、Ta、Ni、Cu、V、及W中的一種或兩種以上分別為0.0005%以上且0.1%以下。
- 如請求項3所述的高碳熱軋鋼板,其除了所述成分組成以外,以質量%計更含有選自下述A群組及B群組中的一群組或兩群組,A群組:Ti:0.06%以下B群組:使選自Nb、Mo、Ta、Ni、Cu、V、及W中的一種或兩種以上分別為0.0005%以上且0.1%以下。
- 一種高碳熱軋鋼板的製造方法,是如請求項1至請求項5中任一項所述的高碳熱軋鋼板的製造方法,其中在將具有所述成分組成的鋼熱粗軋後,以最終軋製結束溫 度:Ar3變態點以上進行最終軋製,然後,以平均冷卻速度:20℃/sec~100℃/sec冷卻至650℃~750℃,以捲繞溫度:500℃~700℃進行捲繞,製成熱軋鋼板後,實施將所述熱軋鋼板以平均加熱速度:15℃/h以上加熱至450℃~600℃的溫度範圍,以退火溫度:低於Ac1變態點保持1.0h以上的退火。
- 一種高碳熱軋鋼板的製造方法,是如請求項1至請求項5中任一項所述的高碳熱軋鋼板的製造方法,其中在將具有所述成分組成的鋼熱粗軋後,以最終軋製結束溫度:Ar3變態點以上進行最終軋製,然後,以平均冷卻速度:20℃/sec~100℃/sec冷卻至650℃~750℃,以捲繞溫度:500℃~700℃進行捲繞,製成熱軋鋼板後,實施將所述熱軋鋼板以平均加熱速度:15℃/h以上加熱至450℃~600℃的溫度範圍,在Ac1變態點以上且Ac3變態點以下保持0.5h以上,繼而,以平均冷卻速度:1℃/h~20℃/h冷卻至低於Ar1變態點,以低於Ar1變態點保持20h以上的退火。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019-013957 | 2019-01-30 | ||
JP2019013957 | 2019-01-30 |
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