低碳马氏体不锈钢板及其制造方法技术

本发明专利技术提供难于通过在使用盘式制动器时因加热引起的回火而软化的马氏体不锈钢板，本发明专利技术能够在只在淬火后使用的低碳马氏体不锈钢板中保持预定的硬度并具有出色的冲压加工性、淬火前的弯曲加工性以及特别小的剪切差降，其中稳定不变地获得了淬火后的预定硬度。确切地说，该钢板按质量百分比地含有：０．０３０％－０．１００％的Ｃ；０．５０％或更少的Ｓｉ；１．００％－２．５０％的Ｍｎ；大于１０．００％－１５．００％的Ｃｒ；以及至少以下一种元素，即０．０１％－０．５０％的Ｔｉ、０．０１％－０．５０％的Ｖ、０．０１％－１．００％的Ｎｂ和０．０１％－１．００％的Ｚｒ，并且Ｎ含量由以下公式表示：Ｎ：０．００５％－（Ｔｉ＋Ｖ）×１４／５０＋（Ｎｂ＋Ｚｒ）×１４／９０，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。该钢板还按质量百分比地含有：大于０．０４％－０．１００％的Ｃ＋Ｎ；总量为０．０２％－０．５０％的至少以下一种元素，即０．０１％－０．５０％的Ｖ、０．０１％－０．５０％的Ｎｂ、０．０１％－０．５０％的Ｔｉ、０．０１％－０．５０％的Ｚｒ、０．５０％或更少的Ｔａ和０．５０％或更少的Ｈｆ，并且它还根据需要含有Ｍｏ、Ｂ、Ｃｏ、Ｗ、Ｃａ、Ｍｇ。具有上述成分的马氏体不锈钢在经过５５０℃－７５０℃的退火后被制成具有ＨＲｃ８５－１００硬度的热轧钢板。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及只在淬火后使用的马氏体不锈钢，该不锈钢适用于汽车部件或机械部件如两轮车如摩托车的盘式制动器。本专利技术也提出了一种马氏体不锈钢，它具有所需要的淬火后硬度并在淬火前具有出色的加工性(冲压加工性、弯曲加工性等)。在本专利技术中，如果没有特别说明，则％表示质量百分比。
技术介绍
两轮车的盘式制动器材料需要具有耐磨性，以便长时间保持制动性能。通常，当硬度增加时，耐磨性也提高，但其韧性会降低。基于上述考虑，在多数情况下，需要耐磨性及韧性的汽车部件或机械部件的硬度被控制在维氏硬度即HV为310-380且洛氏硬度即HRc为30-40。至今，高碳马氏体不锈钢如含有0.2％C的SUS420J1、含0.3％C的SUS420J2或者低碳马氏体不锈钢都被用于以上用途。通常，热轧钢板在退火后使用并可根据需要地接受喷丸处理或酸洗。部件如盘式制动器是按如下方法制造的，即上述热轧不锈钢板被冲压并被制成预定形状，在淬火后，它根据需要地接受回火以调整其硬度。由于上述方法需要两个热处理步骤，即淬火与回火，所以生产成本高。由于当淬火温度改变时，高碳马氏体不锈钢如SUS420J1或SUS420J2的硬度变化是大幅度的，所以在只通过淬火达到预定硬度的热处理步骤中需要非常精确的控制。还存在这样的问题，即低碳含量区在回火中形成碳化铬析出物，从而防腐性降低，即便通过进行回火缓解了退火条件的控制。另一方面，如日本未审查专利申请57-198249和日本未审查专利申请60-106951所示，最近已使用了只通过淬火即没有回火得到适当硬度的低碳马氏体不锈钢。由上述低碳马氏体不锈钢制成的两轮车盘式制动器被用于赛车摩托车和较昂贵的中型或大型摩托车。由于摩托车的发展倾向大型化和高性能化，所以使用制动器的环境正在变得更严酷，制动器需要更高的性能。盘式制动器的功能因通过滑动摩擦将汽车动能转成热能而降低。因而，在大型高速摩托车中，在盘式制动器上产生更多的热，以至温度在有些情况下升高至500℃-600℃。存在这样一个问题，即传统低碳马氏体不锈钢的硬度被根据条件地通过回火被降低，即钢被软化了。一旦盘式制动器已通过回火被软化，则其耐磨性会下降并且无法保持预定性能。为防止软化，有人曾提出了以下防止盘式制动器过热的方法通过增大制动盘厚度来提高热容，改变散热结构，增加制动盘数量(将一个制动盘改为两个制动盘)等等。然而，任何一种方法都不是从工业角度讲是最有效的问题解决方式，因为该方法因增加重量并因工序复杂化而导致成本增加。在如日本未审查专利申请57-198249所述的低碳马氏体不锈钢中，由于根据退火温度的硬度变化减小了，因此没有必要严格控制高碳马氏体不锈钢的热处理条件。在传统的低碳马氏体不锈钢中，由于淬火硬度略微与淬火温度成比例，因此对热处理的控制是简单的并且是有利的。但问题是，在淬火前在机加工和成型过程中且特别是在冲压下料过程中出现凹陷。当盘式制动器由这些材料制成时，就存在因存在剪切差降(可以被成为凹陷或凸起)而使加工精度下降的问题(如图4所示)，这是如此形成的，即剪切区附近的材料在淬火前的冲压下料中被冲模头带入塑性边性区。一旦剪切差降已经形成在冲压部的边缘处，则需要额外地进行切削和磨削，以使表面在后续工序中变得光滑，直到凹陷消失，从而保持适当的形状并防止因与其它部件摩擦而产生的震颤，由此造成工时增加或产量下降。为解决上述问题，可以考虑以下方法增加合金元素如Cu的含量，以促进固溶及析出，并且通过小负荷轧制来产生机加工效果。然而，在前一种的方法中存在这样的问题，即因由添加成分造成的淬火敏感性增大而使得对硬度控制变得困难了并且合金成本提高。而在后一种方法中存在这样的问题，即因增加了热轧步骤而出现表面缺陷和成本提高。制造上述部件所需的其它特性是淬火前的加工性(弯曲加工性)、可切削性(钻削性能)和淬火加热中的耐氧化性。在具有传统成分的钢中，这些特性都是有限的并因而仍有改善的余地。
技术实现思路
因此，本专利技术的第一个目的是在只在淬火后使用的低碳马氏体不锈钢中提供这样一种马氏体不锈钢，它很难因由在盘式制动器使用过程中的加热造成的回火而软化并因此保持保持预定的硬度。本专利技术的第二个目的是提供一种具有出色的淬火前的冲压加工性和弯曲加工性、以及非常小的剪切差降的马氏体不锈钢，其中稳定不变地获得了淬火后的预定硬度。此外，本专利技术的第三个目的在于提供一种其机加工性和抗氧化性得到改善的马氏体不锈钢。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术人对成分进行了细致的研究，结果发现，在具有预定成分的低碳马氏体不锈钢中，将Ti、V、Nb、Zr、和N的含量控制在适当范围内提高了回火软化阻力并因而产生理想效果。本专利技术就是依据上述发现而完成的。0006本专利技术提供一种具有高耐热性的低碳马氏体不锈钢板，它按照质量百分比地含有0.030％-0.100％的C；0.50％或更少的Si；1.00％-2.50％的Mn；大于10.00％-15.00％的Cr；以及至少以下一种元素，即0.01％-0.50％的Ti、0.01％-0.50％的V、0.01％-1.00％的Nb和0.01％-1.00％的Zr，并且N含量由以下公式表示N0.005％-(Ti+V)×14/50+(Nb+Zr)×14/90，余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术提供一种具有高耐热性及出色的加工性的低碳马氏体不锈钢板，它还按照质量百分比地含有大于0.04％-0.100％的C+N；总量为0.02％-0.50％的至少以下一种元素，即0.01％-0.50％的V、0.01％-0.50％的Nb、0.01％-0.50％的Ti、0.01％-0.50％的Zr、0.50％或更少的Ta和0.50％或更少的Hf。本专利技术提供一种具有高耐热性及出色的加工性的低碳马氏体不锈钢板，它还按照质量百分比地含有至少以下一种元素，即0.01％-1.00％的Ni和0.01％-0.50％的Cu。本专利技术提供一种具有高耐热性及出色的加工性的低碳马氏体不锈钢板，它还按照质量质量比地含有至少以下一种元素，即0.050％-1.000％的Mo和0.0002％-0.0010％的B。本专利技术提供一种具有高耐热性及出色的加工性的低碳马氏体不锈钢板，它还按照质量质量比地含有0.01％-1.00％的Nb；0.050％-1.000％的Mo；0.0002％-0.0010％的B。本专利技术提供一种具有耐热性和出色的加工性的低碳马氏体不锈钢板，它还按照质量质量比地含有至少以下一种元素，即0.01％-0.50％的Co和0.01％-0.50％的W。本专利技术提供一种具有高耐热性及优良的加工性的低碳马氏体不锈钢板，它还按照质量质量比地含有至少以下一种元素，即0.0002％-0.0050％的Ca和0.0002％-0.0050％的Mg。本专利技术提供一种具有高耐热性和出色的加工性的低碳马氏体不锈钢板，它还含有0.100质量％或更少的Al。本专利技术提供一种制造上述具有高耐热性及出色加工性的低碳马氏体不锈钢板的方法，其中在热轧后的退火步骤中的中的退火温度是550℃～750℃本专利技术提供一种制造上述具有高耐热性及出色加工性的低碳马氏体不锈钢板的方法，其中在退火步骤中的加热速度是20℃/min～50℃/min，并且从退火温度到500℃的冷却速度为5℃/min～30℃/min。本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有耐热性的低碳马氏体不锈钢板，它按照质量百分比地含有：０．０３０％－０．１００％的Ｃ；０．５０％或更少的Ｓｉ；１．００％－２．５０％的Ｍｎ；大于１０．００％－１５．００％的Ｃｒ；以及至少以下一种元素，即０．０１％－０．５０％的Ｔｉ、０．０１％－０．５０％的Ｖ、０．０１％－１．００％的Ｎｂ和０．０１％－１．００％的Ｚｒ，并且Ｎ含量由以下公式表示：Ｎ：０．００５％－（Ｔｉ＋Ｖ）×１４／５０＋（Ｎｂ＋Ｚｒ）×１４／９０，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾崎芳宏，宫崎淳，佐藤进，长屋敏光，柿原节雄，笠茂利广，村木峰男，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]