中碳钢板、淬火构件以及它们的制造方法技术

一种中碳钢板，以质量%计，含有C：0.10～0.80%、Si：0.01～0.3%、Mn：0.3～2.0%、P：0.001～0.03%、S：0.0001～0.01%、Al：0.001～0.10%、N：0.001～0.01%，碳化物的平均径为0.4μm以下，所述碳化物的平均径的1.5倍以上的大小的碳化物的个数比例相对于所述碳化物的总数为30%以下，所述碳化物的球状化率为90%以上，平均铁素体粒径为10μm以上，抗拉强度TS为550MPa以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】中碳钢板、淬火构件以及它们的制造方法
本专利技术涉及冷加工性、特别是冷锻造性优异的中碳钢板以及其制造方法。另外，本专利技术涉及通过将该中碳钢板成形后淬火而得到的构件（淬火构件）以及其制造方法。本申请基于在2011年9月9日在日本申请的专利申请2011-197044号要求优先权，将其内容援引到本申请中。
技术介绍
链（chain）、齿轮、离合器、锯、刀具等的构件要求耐磨损性以及耐疲劳性，因此需要通过淬火来提高构件的强度（特别是表面的强度）。以往，上述构件，是通过热锻造对含有0.2质量%以下的C的钢（钢板、钢块）进行成形，并通过渗碳和高频淬火来提高构件表面的强度从而制造出来的。在这样的构件的制造方法中，为了确保热锻造时的可加工性，C量被降低至0.2质量%，为了补偿由低C所致的淬火性的不足，通过渗碳来提高构件的表面的碳浓度。近年来，以CO2削减、成本削减为目的，节能的社会需求在提高，需求能够在更低温以更短时间且更少的工序数的条件来制造具有充分强度的构件的制造方法。为了对应于这样的需求，例如，可以考虑将热锻造之类的热成形变更为冷锻造之类的冷成形、或提高成形前的钢板中的碳浓度（淬火性）从而省略渗碳。该情况下，需要即使提高钢板的C量也能得到充分的冷加工性的中碳钢板。特别是近年来加工技术发达，对钢板可采用加工度比以往高的成形法，因此对钢不但要求软质、容易变形（低的变形阻力），还要求不会发生裂纹且能耐受严苛的加工（高的变形能力）。作为这样的加工度高的成形法，例如，可举出：从多方向同时施加压缩载荷的、以加工精度的提高和加工时间的缩短为目标的压制方式等。本专利技术人发现，如果是即使是在冷加工时产生了等效应变（相当应变、当量应变）超过1那样的加工区域的情况也不产生裂纹的钢板，则能够应用于上述的加工度高的成形法。然而，以往技术，对于上述的加工度高的成形法（产生等效应变超过1那样的加工区域的成形法），难以使用C浓度高的中碳钢板。例如，专利文献1～8中公开了一种用于通过加工而得到成形品的中碳钢板。在这些文献之中，例如，专利文献1公开了：一种中高碳钢板，其由C：0.1～0.8质量%、S：0.01质量%以下的亚共析钢形成，以碳化物球状化率为90%以上的方式在铁素体中分散有碳化物，且平均碳化物粒径为0.4～1.0μm，根据需要铁素体结晶粒径被调整为20μm以上。另外，例如，专利文献2公开了一种放边性优异的中高碳钢板的制造方法。这些专利文献1以及2的钢板，通过退火使碳化物粗大化，将平均碳化物粒径控制在0.4～1.0μm，因此屈服比大、且容易产生以粗大碳化物为起点的裂纹，难以将这些钢板应用于上述的加工度高的成形法。另外，专利文献3公开了一种疲劳特性优异的冲裁部件用钢板。该专利文献3中，为了将碳化物控制在0.3μm以下，将以50%以上的压下率冷轧制了的钢板在Ac1℃以下的温度退火。然而，该专利文献3中公开的钢板的制造方法，通过高的压下率，显微组织被微细化，因此钢板的硬度上升到200～400HV（屈服强度600～1400MPa左右），得不到充分的冷加工性（低的变形阻力）。同样地，专利文献4～8公开了一种控制了碳化物的形态的中碳钢板。然而，专利文献4～6中，从低温相析出了碳化物，因此碳化物的粒径分布容易扩大，容易产生以粗大碳化物为起点的裂纹。另外，专利文献7中，在球化退火前没有实施热处理，因此容易产生未充分球状化的粗大碳化物，该碳化物容易成为裂纹的起点。专利文献8中，同时地进行了球化退火和加工，因此碳化物的粒径分布容易扩大，容易产生以粗大碳化物为起点的裂纹。这样，未发现能够应用于上述的加工度高的成形法的中碳钢板是实情。另外，齿轮之类的构件，即使是通过淬火提高了构件表面的硬度的情况，也要求通过构件内的均匀的淬火而具有优异的形状精度。然而，上述专利文献1以及2的钢板的制造方法中，在退火时包含Ac1～Ac1+100℃的温度范围，因此不仅碳化物粗大化，而且在该温度范围中，在作为奥氏体的部分与作为铁素体的部分之间，碳化物的大小产生差别。由于该碳化物的大小的差别，在构件制造中的淬火的加热时奥氏体变为混晶组织，钢板的淬火性、以及淬火后的构件的形状精度降低。这样，以往技术也存在淬火后的构件的形状精度小的问题。在先技术文献专利文献专利文献1:日本国特开平11-80884号公报专利文献2:日本国特开平11-269552号公报专利文献3:日本国特开2001-59128号公报专利文献4:日本国特开2003-89846号公报专利文献5:日本国特开平9-268344号公报专利文献6:日本国特开2004-137527号公报专利文献7:日本国特开2001-329333号公报专利文献8:日本国特开2001-355047号公报
技术实现思路
本专利技术的课题是，鉴于上述实际情况，提供应用于汽车领域等的冷加工性以及淬火稳定性优异的中碳钢板以及形状精度优异的构件和它们的制造方法。本专利技术人对解决上述课题的方法进行了刻苦研究。其结果发现，要提高冷加工性的话，通过确保应变传播的均匀性来采取微细的裂纹的对策是有效的，将平均铁素体粒径控制在10μm以上、碳化物的平均径控制在0.4μm以下、碳化物的球状化率控制在90%以上很重要。另外，该提高了可加工性的钢板，其大的特征是：碳化物的平均径非常小，而且粗大的碳化物粒子的比例也降低了，特别是还发现，不论是怎样的淬火条件，都能够使淬火性稳定。另外，反复进行各种研究还发现，满足上述条件的钢板，即使单单下功夫研究轧制条件和退火条件等的单一的制造条件也难以制造，只能通过在从热轧经由冷轧直到退火的工序等的所谓的一条龙工序中将多个条件最佳化来制造，从而完成了本专利技术。本专利技术的要旨如下。（1）本专利技术的一方式涉及的中碳钢板，以质量%计，含有C：0.10～0.80%、Si：0.01～0.3%、Mn：0.3～2.0%、Al：0.001～0.10%、以及N：0.001～0.01%，且限制为P：0.03%以下、S：0.01%以下、O：0.0025%以下、Cr：1.5%以下、B：0.01%以下、Nb：0.5%以下、Mo：0.5%以下、V：0.5%以下、Ti：0.3%以下、Cu：0.5%以下、W：0.5%以下、Ta：0.5%以下、Ni：0.5%以下、Mg：0.003%以下、Ca：0.003%以下、Y：0.03%以下、Zr：0.03%以下、La：0.03%以下、Ce：0.03%以下、Sn：0.03%以下、Sb：0.03%以下、以及As：0.03%以下，其余量包含Fe以及不可避免的杂质，碳化物的平均径为0.4μm以下，上述碳化物的平均径的1.5倍以上的大小的碳化物的个数比例，相对于上述碳化物的总数为30%以下，上述碳化物的球状化率为90%以上，平均铁素体粒径为10μm以上，抗拉强度TS为550MPa以下。（2）在上述（1）所述的中碳钢板中，屈服比YR可以为60%以下。（3）在上述（1）或（2）所述的中碳钢板中，板厚可以为1～12.5mm。（4）本专利技术的一方式涉及的中碳钢板的制造方法，铸造钢；进行热轧制；从上述热轧制刚结束后就空冷2～10秒钟；以10～80℃/s的平均冷却速度从上述空冷结束的温度冷却到480～600℃的温度范围；在400℃～580℃的温度区域进行卷取；以5%以上且低于30%的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.09 JP 2011-1970441.一种中碳钢板，其特征在于，以质量％计，含有C：0.10～0.80％、Si：0.01～0.3％、Mn：0.3～2.0％、Al：0.001～0.10％、N：0.001～0.01％、以及Nb：0.12～0.5％，且限制为P：0.009～0.03％、S：0.01％以下、O：0.0025％以下、Cr：1.5％以下、B：0.01％以下、Mo：0.5％以下、V：0.5％以下、Ti：0.097～0.3％、Cu：0.5％以下、W：0.5％以下、Ta：0.5％以下、Ni：0.5％以下、Mg：0.003％以下、Ca：0.003％以下、Y：0.03％以下、Zr：0.03％以下、La：0.03％以下、Ce：0.03％以下、Sn：0.03％以下、Sb：0.03％以下、以及As：0.03％以下，其余量包含Fe以及不可避免的杂质，碳化物的平均径为0.4μm以下，所述碳化物的平均径的1.5倍以上的大小的碳化物的个数比例，相对于所述碳化物的总数为30％以下，所述碳化物的球状化率为90％以上，平均铁素体粒径为10μm以上，抗拉强度TS为550MPa以下。2.根据权利要求1所述的中碳钢板，其特征在于，屈服比YR为60％以下。3.根据权利要求1或2所述的中碳钢板，其特征在于，板厚为1～12.5mm。4.权利要求1～3的任一项所述的中碳钢板的制造方法，其特征在于，铸造钢；进行热轧制；从所述热轧制刚结束后就空冷2～10秒钟；以10～80℃/s的平均冷却速度从所述空冷结束的温度冷却到480～600℃的温度范围；在400℃～580℃的温度区域进行卷取；以5％以上且低于30％的冷轧率冷轧；在650～720℃的温度范围退火5～40小时，所述钢具有下述化学组成：以质量％计，含有C：0.10～0.80％、Si：0.01～0.3％、Mn：0.3～2.0％、Al：0.001～0.10％、N：0.001～0.01％、以及N...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹田健悟，冢野保嗣，荒牧高志，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：
国别省市：