钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及冷锻性及渗碳淬火回火后的耐冲击特性优异的低碳钢板，其特征在于，具有规定的成分组成，碳化物的平均粒径为0.4μm以上且2.0μm以下，珠光体的面积率为6％以下，铁素体晶界的碳化物的个数相对于铁素体晶内的碳化物的个数的比率超过1，维氏硬度为100HV以上且180HV以下。

Steel plate and its manufacturing method

The present invention relates to cold forging and carburizing after quenching and tempering resistance of low carbon steel with excellent impact properties, which is characterized in that the composition has a prescribed composition, the average particle size of 0.4 m carbide above and below 2 m, the pearlite area ratio was 6%, the ratio of the number of the number of iron carbide carbide the object boundary relative to the intragranular ferrite is more than 1, Vivtorinox hardness is above 100HV and below 180HV.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢板及其制造方法
本专利技术涉及钢板及其制造方法。
技术介绍
对于以质量％计含有0.1～0.4％的碳的钢板，由坯料实施压制成形、扩孔成形、弯曲成形、拉深成形、增厚及减薄成形、以及将它们组合的冷锻，作为汽车的齿轮、离合器等驱动系统部件的原材料使用。与以往的热锻等相比，冷锻存在以下课题：蓄积在原材料中的变形量高，招致原材料的龟裂和成形时的压曲的发生，引起部件特性的恶化。特别是为了得到耐磨损性而对成形原材料实施渗碳淬火及回火后，通过热处理而产生残留应力，因此成为从上述的龟裂部及压曲部招致裂纹的发生及进展的状态。为了作为驱动系统部件使用，相对于起动时的齿轮的咬入等引起的瞬间性地大的载荷的负载，要求得到为了不发生脆性破坏的的耐冲击特性，因此，对于上述钢板，要求确保优异的冷锻性和渗碳淬火回火后的耐冲击特性。至今为止，关于改善钢板的冷锻性和渗碳后的耐冲击特性的技术，已经提出了很多方案(例如，参照专利文献1～5)。例如，专利文献1中，作为通过抑制渗碳热处理中的晶粒的粗大化而使韧性提高的机械结构用钢，公开了如下的机械结构用钢，其以质量％计含有C：0.10～0.30％、Si：0.05～2.0％、Mn：0.10～0.50％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Cr：1.80～3.00％、Al：0.005～0.050％、Nb：0.02～0.10％、N：0.0300％以下，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，冷加工前的组织为铁素体/珠光体组织，该铁素体粒径的平均值为15μm以上。专利文献2中，作为冷加工性和渗碳淬火性优异的钢，公开了如下的钢，其含有C：0.15～0.40％、Si：1.00％以下、Mn：0.40％以下、sol.Al：0.02％以下、N：0.006％以下、B：0.005～0.050％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，并且，具有以铁素体相和石墨相为主体的组织。专利文献3中公开了冲击强度优异的渗碳锥齿轮用钢材、高韧性渗碳锥齿轮及其制造方法。专利文献4中公开了一种渗碳部件用钢，其相对于球状化退火后、进行冷锻、通过渗碳淬火回火工序而制造的部件，具有优异的加工性、并且在之后的渗碳中也抑制晶粒的粗大化，具有优异的耐冲击特性、耐冲击疲劳特性。专利文献5中，作为等离子体渗碳用冷工具钢，公开了如下的钢：其含有C：0.40～0.80％、Si：0.05～1.50％、Mn：0.05～1.50％、及V：1.8～6.0％，还含有选自Ni：0.10～2.50％、Cr：0.1～2.0％、及Mo：3.0％以下中的1种或2种以上，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013－040376号公报专利文献2：日本特开平06－116679号公报专利文献3：日本特开平09－201644号公报专利文献4：日本特开2006－213951号公报专利文献5：日本特开平10－158780号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题专利文献1的机械结构用钢的组织为铁素体+珠光体的组织，该组织与铁素体+渗碳体组织相比，具有大的硬度，因此无法抑制冷锻中的模具的损耗，未必能说是冷锻性优异的机械结构用钢。专利文献2的钢中，对于渗碳体的石墨化处理而言，必须进行高温下的退火，无法抑制成品率的降低和制造成本的增加。专利文献3的制造方法需要在冷锻及渗碳处理后进一步进行热锻，由于热锻变得必需，从而不是达到彻底的低成本化的制造方法。专利文献4的渗碳部件用钢在给予大的变形的冷锻中是否能实现同样的效果是不明确的，进而，具体的组织形态和组织的控制方法也不明确，因此，不能说是在近年扩大应用的板锻造等冷加工中给予大的变形而进行锻造的成形中也显示优异的加工性的钢。专利文献5中，对于关于钢的成形性、特别是用于使冷锻性提高的最适的成分及组织形态的见解及技术没有任何公开。本专利技术鉴于上述以往技术的实情，以提供冷锻性和渗碳淬火回火后的耐冲击特性优异、特别是适合于通过板成形而得到高循环齿轮等部件的钢板及其制造方法为课题。用于解决课题的手段为了解决上述课题，得到适合于驱动系统部件等的原材料的钢板，可以理解的是，在含有为了提高淬火性而需要的C的钢板中，增大铁素体的粒径，将碳化物(主要是渗碳体)以适当的粒径球状化，减少珠光体组织即可。这依据以下的理由。铁素体相的硬度低，延性高。因此，在以铁素体作为主体的组织中，通过增大其粒径，能提高原材料成形性。碳化物通过适当地分散到金属组织中，能维持原材料成形性，并赋予优异的耐磨损性和转动疲劳特性，因此是在驱动系统部件中不可缺少的组织。此外，钢板中的碳化物是用于阻碍滑动的坚固的粒子，通过使碳化物存在于铁素体晶界，能防止越过晶体晶界的滑动的传播，抑制剪切带的形成，使冷锻性提高，同时使钢板的成形性也提高。但是，渗碳体是硬且脆的组织，以与铁素体的层状组织即珠光体的状态存在时，钢变得硬且脆，因此必须以球状存在。考虑到冷锻性和锻造时的龟裂的发生时，其粒径必须为适当的范围。但是，用于实现上述组织的制造方法至今为止还未公开。因此，本专利技术人们对于用于实现上述组织的制造方法进行了深入研究。其结果发现，为了将热轧后的卷取后的钢板的金属组织形成为片层间距小的微细的珠光体或在细的铁素体中分散有渗碳体的贝氏体组织，在较低温度(400℃～550℃)下卷取。通过在较低温度下卷取，分散在铁素体中的渗碳体也变得容易球状化。接着，作为第1段退火，通过Ac1点下方的温度下的退火将渗碳体部分地球状化。接着，作为第2段退火，通过Ac1点与Ac3点间的温度(所谓的铁素体和奥氏体的二相域)下的退火，使铁素体晶粒的一部分残留，并使一部分发生奥氏体相变。然后进行缓慢冷却而使残留的铁素体晶粒成长，并以其为核使奥氏体进行铁素体相变，由此得到大的铁素体相，并使渗碳体在晶界处析出，能实现上述组织。即，发现关于同时满足淬火性和成形性的钢板的制造方法，即使单一地对热轧条件或退火条件等进行研究，也难以实现，而通过热轧/退火工序等所谓的连续工序达到最适化，能够实现。此外，发现为了改善冷锻时的拉深成形性，需要降低塑性各向异性，对该改善而言，热轧条件的调整是重要的。本专利技术基于这些见解而完成，其要旨如下所述。(1)一种钢板，其特征在于，其为成分组成以以质量％计含有C：0.10～0.40％、Si：0.01～0.30％、Mn：0.30～1.00％、Al：0.001～0.10％、Cr：0.50～2.00％、Mo：0.001～1.00％、P：0.020％以下、S：0.010％以下、N：0.020％以下、O：0.020％以下、Ti：0.010％以下、B：0.0005％以下、Sn：0.050％以下、Sb：0.050％以下、As：0.050％以下、Nb：0.10％以下、V：0.10％以下、Cu：0.10％以下、W：0.10％以下、Ta：0.10％以下、Ni：0.10％以下、Mg：0.050％以下、Ca：0.050％以下、Y：0.050％以下、Zr：0.050％以下、La：0.050％以下、及Ce：0.050％、剩余部分为Fe及杂质的低碳钢板，上述低碳钢板的金属组织满足：碳化物粒径为0.4～2.0μm、珠光体面积率为6％以下、及铁素体晶界的碳化物的个数相对于铁素体晶内的碳化物的个数的比率超过1，上述低碳钢板的维氏硬度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢板，其特征在于，其为成分组成以以质量％计含有C：0.10～0.40％、Si：0.01～0.30％、Mn：0.30～1.00％、Al：0.001～0.10％、Cr：0.50～2.00％、Mo：0.001～1.00％、P：0.020％以下、S：0.010％以下、N：0.020％以下、O：0.020％以下、Ti：0.010％以下、B：0.0005％以下、Sn：0.050％以下、Sb：0.050％以下、As：0.050％以下、Nb：0.10％以下、V：0.10％以下、Cu：0.10％以下、W：0.10％以下、Ta：0.10％以下、Ni：0.10％以下、Mg：0.050％以下、Ca：0.050％以下、Y：0.050％以下、Zr：0.050％以下、La：0.050％以下、及Ce：0.050％、剩余部分为Fe及杂质的低碳钢板，所述低碳钢板的金属组织满足：碳化物粒径为0.4～2.0μm、珠光体面积率为6％以下、及铁素体晶界的碳化物的个数相对于铁素体晶内的碳化物的个数的比率超过1，所述低碳钢板的维氏硬度为100HV以上且180HV以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.26 JP 2015-1067451.一种钢板，其特征在于，其为成分组成以以质量％计含有C：0.10～0.40％、Si：0.01～0.30％、Mn：0.30～1.00％、Al：0.001～0.10％、Cr：0.50～2.00％、Mo：0.001～1.00％、P：0.020％以下、S：0.010％以下、N：0.020％以下、O：0.020％以下、Ti：0.010％以下、B：0.0005％以下、Sn：0.050％以下、Sb：0.050％以下、As：0.050％以下、Nb：0.10％以下、V：0.10％以下、Cu：0.10％以下、W：0.10％以下、Ta：0.10％以下、Ni：0.10％以下、Mg：0.050％以下、Ca：0.050％以下、Y：0.050％以下、Zr：0.050％以下、La：0.050％以下、及Ce：0.050％、剩余部分为Fe及杂质的低碳钢板，所述低碳钢板...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹田健悟，匹田和夫，高田健，桥本元仙，友清寿雅，塚野保嗣，荒牧高志，
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