冷加工用中碳钢板及其制造方法技术

该冷加工用中碳钢板是当进行了以100℃/秒的平均加热速度升温后、在1000℃下保持10秒、以200℃/秒的平均冷却速度急冷至室温的高频淬火的情况下硬度达到500HV以上且900HV以下的冷加工用中碳钢板，该冷加工用中碳钢板以质量%计含有C：0.30～0.60%、Si：0.06～0.30%、Mn：0.3～2.0%、P：0.03%以下、S：0.0075%以下、Al：0.005～0.10%、N：0.001～0.01%、Cr：0.001～0.10%，剩余部分包含Fe及不可避免的杂质，碳化物的平均直径d为0.6μm以下，碳化物的球状化率p为70%以上且低于90%，上述碳化物的平均直径d与上述碳化物的球状化率p满足d≤0.04×p－2.6，其中d的单位为μm，p的单位为%。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及冷加工性优异、而且即使在以高频淬火为代表的热处理时间短的淬火处理中也能够提高强度的冷加工用中碳钢板及其制造方法。
技术介绍
中碳钢板被广泛用作链条、齿轮、离合器、锯、刃具等的原材料。为了产品化，在将原材料成形为规定的形状后，通常进行通过淬火回火的热处理使其硬化的工序。因此，对中碳钢板要求加工性与淬火性的兼顾。特别是近年来，加工技术发达，变成采用同时实施压缩加工和拉伸加工的比以往加工度更高的成形法，对中碳钢板要求能够耐受严酷的加工的成形性。进而，由于近年来的节能化的愿望，存在将淬火回火工序由以往的炉加热方式变更为高频加热方式的动向。为了应对以上那样的需求的变化，必须开发在冷加工前为软质且耐受冷加工时的加工，且高频加热后的淬火性（以下，称为高频淬火性。此外，将高频加热后的淬火简称为高频淬火。）优异的中碳钢板。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-80884号公报专利文献2：日本特开平9-268344号公报专利文献3：日本特开2001-329333号公报专利文献4：日本特开2001-355047号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题以往，关于中碳钢板的加工性与高频淬火性的关系，进行了许多调查（例如，参照专利文献1～4），但可以认为冷加工性优异且在100℃/秒以上的加热速度下能够充分地确保淬火性的例子未被报道。例如，在专利文献1中公开了由C：0.1～0.8质量%、S：0.01质量%以下的亚共析钢构成的中·高碳钢板。该中·高碳钢板中，碳化物按照碳化物球状化率为90%以上的方式分散在铁素体中，且平均碳化物粒径为0.4～1.0μm，根据需要铁素体晶体粒径被调整至20μm以上。但是，就该中·高碳钢板而言，认为虽然如上所述通过适当地控制碳化物的形态，改善局部延性，从而改善了拉伸凸缘性，但是压缩加工和拉伸加工这两加工特性不充分。此外，在专利文献2中公开了冷锻性优异、且静态强度或弯曲疲劳强度及滚动接触疲劳强度优异的高强度高频淬火用钢。就该高频淬火用钢而言，没有明示为了得到锻造性所必须的具体的碳化物的形状，也没有明确指出淬火时的加热温度或保持时间等具体的条件。此外，在专利文献3中公开了冷锻性优异、极限镦锻率高的高频淬火用钢，但没有明确指出淬火时的加热温度或保持时间等具体的条件，实际上淬火性是否优异并不明确。进而，在专利文献4中公开了冷加工性和高频淬火性优异的高碳钢管。认为该高碳钢管适合于型锻或扩管等受局部延性支配的加工法，而作为本专利技术的对象的冲裁、拉深、弯曲、扩孔弯边、镦锻、减薄拉伸、挤出等冷锻性并不充分。本专利技术作为对象的冷加工是冲裁、拉深、弯曲、扩孔弯边、镦锻、减薄拉伸、挤出等各种加工，在这些加工时受到严酷的压缩及拉伸。认为在对中碳钢板适用上述的冷加工时，在铁素体相与碳化物之间发生由界面剥离引起的龟裂并进行传播，从而产生裂缝。因此，为了防止加工时的该界面剥离，成分的调整及碳化物的形态控制是重要的。此外，经冷加工的原材料大多实施淬火处理，而在热处理时间短的高频淬火处理中，原材料中的碳化物在加热中没有充分熔解，难以得到稳定的淬火性。因此，为了通过高频淬火使碳化物充分熔解，原材料的碳化物的形态控制是重要的。然而，可以认为对中碳钢板适用冷加工并进行高频淬火时的问题迄今为止并不明确。另外，本专利技术中，中碳钢板表示C为0.30%以上且0.60%以下、板厚为1.6mm以上且20mm以下的钢板。本专利技术鉴于上述实际情况，目的是提供冷加工性优异、即使在高频淬火处理中也具有充分的淬火硬化能力的高频淬火性优异的中碳钢板及其制造方法。用于解决问题的方法本专利技术者们对达成上述目的的方法进行了深入研究。其结果发现，除了钢板的成分组成的调整以外，通过控制碳化物的平均直径和碳化物的球状化率以满足规定的条件，能够提供冷加工时的硬度低且冷加工性优异、即使在平均加热速度为100℃/秒以上的高频淬火处理中也具有充分的淬火硬化能力的中碳钢板。本专利技术是基于上述认识而进行的，其主旨如下所述。（1）本专利技术的一方案涉及的冷加工用中碳钢板是当进行了以100℃/秒的平均加热速度升温后在1000℃下保持10秒、以200℃/秒的平均冷却速度急冷至室温的高频淬火的情况下硬度达到500HV以上且900HV以下的冷加工用中碳钢板，所述冷加工用中碳钢板以质量%计含有C：0.30～0.60%、Si：0.06～0.30%、Mn：0.3～2.0%、P：0.030%以下、S：0.0075%以下、Al：0.005～0.10%、N：0.001～0.01%、Cr：0.001～0.10%，剩余部分包含Fe及不可避免的杂质，碳化物的平均直径d为0.6μm以下，碳化物的球状化率p为70%以上且低于90%，上述碳化物的平均直径d与上述碳化物的球状化率p满足d≤0.04×p－2.6，其中d的单位为μm，p的单位为%。（2）上述（1）所述的冷加工用中碳钢板也可以以质量%计进一步含有Ni：0.01～0.5%、Cu：0.05～0.5%、Mo：0.01～0.5%、Nb：0.01～0.5%、Ti：0.001～0.05%、V：0.01～0.5%、Ta：0.01～0.5%、B：0.001～0.01%、W：0.01～0.5%、Sn：0.003～0.03%、Sb：0.003～0.03%、As：0.003～0.03%中的1种以上。（3）上述（2）所述的冷加工用中碳钢板中，Cr量[Cr]与Mo量[Mo]也可以满足[Cr]+[Mo]/10<0.10。（4）上述（1）或（2）所述的冷加工用中碳钢板中，冷加工前的硬度也可以为120HV以上且低于170HV。（5）上述（1）或（2）所述的冷加工用中碳钢板也可以至少在单面上进一步具有表面处理皮膜，所述表面处理皮膜包含起因于含有金属成分X的以Si-O-X表示的硅醇键的成分、耐热树脂、无机酸盐及润滑剂的各成分，该表面处理皮膜在膜厚方向上具有上述各成分的浓度梯度，且按照靠近上述表面处理皮膜与上述冷加工用中碳钢板的界面的顺序具有密合层和基底层和润滑剂层这3个层，上述密合层在上述3个层中最多地包含上述起因于硅醇键的成分，具有0.1nm以上且100nm以下的厚度，上述基底层在上述3个层中最多地包含上述耐热树脂及上述无机酸盐，且相对于100质量份的上述耐热树脂包含0.01质量份以上且10质量份以下的上述无机酸盐，具有0.1μm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷加工用中碳钢板，其特征在于，其是当进行了以100℃/秒的平均加热速度升温后在1000℃下保持10秒、以200℃/秒的平均冷却速度急冷至室温的高频淬火的情况下硬度达到500HV以上且900HV以下的冷加工用中碳钢板，所述冷加工用中碳钢板以质量%计含有C：0.30～0.60%、Si：0.06～0.30%、Mn：0.3～2.0%、P：0.030%以下、S：0.0075%以下、Al：0.005～0.10%、N：0.001～0.01%、Cr：0.001～0.10%剩余部分包含Fe及不可避免的杂质，碳化物的平均直径d为0.6μm以下，碳化物的球状化率p为70%以上且低于90%，所述碳化物的平均直径d与所述碳化物的球状化率p满足d≤0.04×p－2.6，其中d的单位为μm，p的单位为%。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种冷加工用中碳钢板，其特征在于，其是当进行了以100℃/秒的
平均加热速度升温后在1000℃下保持10秒、以200℃/秒的平均冷却速度
急冷至室温的高频淬火的情况下硬度达到500HV以上且900HV以下的冷
加工用中碳钢板，
所述冷加工用中碳钢板以质量%计含有
C：0.30～0.60%、
Si：0.06～0.30%、
Mn：0.3～2.0%、
P：0.030%以下、
S：0.0075%以下、
Al：0.005～0.10%、
N：0.001～0.01%、
Cr：0.001～0.10%
剩余部分包含Fe及不可避免的杂质，碳化物的平均直径d为0.6μm以
下，碳化物的球状化率p为70%以上且低于90%，所述碳化物的平均直径
d与所述碳化物的球状化率p满足d≤0.04×p－2.6，其中d的单位为μm，
p的单位为%。
2.根据权利要求1所述的冷加工用中碳钢板，其特征在于，以质量%
计进一步含有
Ni：0.01～0.5%、
Cu：0.05～0.5%、
Mo：0.01～0.5%、
Nb：0.01～0.5%、
Ti：0.001～0.05%、
V：0.01～0.5%、
Ta：0.01～0.5%、
B：0.001～0.01%、
W：0.01～0.5%、
Sn：0.003～0.03%、
Sb：0.003～0.03%、
As：0.003～0.03%
中的1种以上。
3.根据权利要求2所述的冷加工用中碳钢板，其特征在于，Cr量[Cr]
与Mo量[Mo]满足[Cr]+[Mo]/10<0.10。
4.根据权利要求1或2所述的冷加工用中碳钢板，其特征在于，冷加
工前的硬度为120HV以上且低于170HV。
5.根据权利要求1或2所述的冷加工用中碳钢板，其特征在于，至少
在单面上进一步具有表面处理皮膜，所述表面处理皮膜包含起因于含有金
属成分X的以Si-O-X表示的硅醇键的成分、耐热树脂、无机酸盐及润滑剂
的各成分，
该表面处理皮膜在膜厚方向上具有所述各成分的浓度梯度，且按照靠
近所述表面处理皮膜与所述冷加工用中碳钢板的界面的顺序具有密合层和
基底层和润滑剂层这3个层，
所述密合层在所述3个层中最多地包含所述起因于硅醇键的成分，具
有0.1nm以上且100nm以下的厚度，
所述基底层在所述3个层中最多地包含所述耐热树脂及所述无机酸盐，
且相对于100质量份的所述耐热树脂包...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹田健悟，阿部雅之，塚野保嗣，荒牧高志，山口伸一，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP