專利名稱：：抗回火軟化性和韌性優(yōu)良的制動盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及可用于摩托車(motorcycles)、汽車(motorcars)、自行車(bicycles)等的制動盤(discbrakes)的圓盤，特別涉及與制動襯片(brakepads)的摩擦部具有適當(dāng)?shù)拇慊鹩捕取⑶铱够鼗疖浕?tempersofteningresistance)高、抗回火軟化性和韌性均優(yōu)良的制動盤。本發(fā)明中所說的"抗回火軟化性優(yōu)良"是指抗回火軟化性高，具有利用制動(braking)時的摩擦熱(frictionheat)保持在高溫后的軟化少、能維持接近初期的適當(dāng)硬度的硬度的特性。
背景技術(shù)：
：摩托車、汽車、自行車等制動盤的功能在于，通過制動盤與制動襯片之間的摩擦抑制車輪的旋轉(zhuǎn)并制動車輛。因此，期望制動盤具有適當(dāng)?shù)挠捕?properhardness)。當(dāng)硬度軟時，制動行為變?nèi)?，同時由于與制動襯片的摩擦而迅速磨損，另一方面，當(dāng)過硬時，存在產(chǎn)生制動噪聲(brakesqueal)的問題。作為制動盤的適當(dāng)硬度，推薦HRC為32~38的硬度范圍。其中，HRC是JISZ2245中規(guī)定的洛氏硬度C標(biāo)尺(RockwellChardness)。作為制動盤用材料，以往從硬度和耐腐蝕性的觀點(diǎn)出發(fā)使用馬氏體不銹鋼(martensiticstainlesssteel)。曾經(jīng)也對SUS420J2(JISZ4304)等碳量高的馬氏體不銹鋼實施淬火回火處理而加以使用，但回火處理的負(fù)荷大，近年來，如日本特開昭57-198249號公報、日本特開昭60-106951號公報所示，能夠在進(jìn)行淬火后直接使用的低碳馬氏體不銹鋼正較多地作為制動盤用材料使用。近年來，從保護(hù)地球環(huán)境(globalenvironment)的觀點(diǎn)出發(fā)，要求摩托車、汽車等的燃料效率提高(highfuelefficiency)。為了提高燃料效率，車體重量的輕量化是有效的，因此目標(biāo)指向車輛的輕量化。作為制動裝置(brakemechanism)的制動盤也不例外，為了車輛的更加輕量化，正在尋求制動盤的小型化、厚度的減少(薄型化)等。但是，該制動盤的小型化、薄型化導(dǎo)致熱容(heatcapacity)的降低，制動盤的溫度上升由于制動時的摩擦熱(frictionheat)而變得更大。因此，認(rèn)為隨著這種小型化、薄型化傾向，制動時的制動盤溫度變?yōu)?00。C以上，在以往的材料中，擔(dān)心制動盤因回火而軟化且耐久性降低，要求抗回火軟化性高、抗回火軟化性優(yōu)良的制動盤。對于這種要求，例如在日本特開2002-146489號公報中，提出了適量含有Ti、Nb、V、Zr中的l種或2種以上，能夠有效抑制伴隨制動盤使用中的升溫的軟化并能抑制硬度降低的低碳馬氏體不銹鋼板。而且，在日本專利第3315974號公報(日本特開2001-220654號公報)中，提出了通過適量添加Nb或在Nb的基礎(chǔ)上再復(fù)合添加適量Ti、V、B，能夠有效抑制回火軟化的制動盤用不銹鋼。而且，在日本特開2002-121656號公報中，提出了一種廉價的制動盤用鋼，通過將鋼中的C、N、Ni、Cu、Mn、Cr、Si、Mo、V、Ti及Al的含量關(guān)系式GP值調(diào)整為50(%)以上、同時含有適當(dāng)量的Nb、V，從而由使用時的升溫引起的材質(zhì)變差幾乎不發(fā)生。但是，在日本特開2002-146489號公報、日本專利第3315974號公報、日本特開2002-121656號公報記載的技術(shù)中，必須添加較大量的成本高的合金元素，具有制動盤的制造成本昂貴、且當(dāng)在600。C下長時間(約1小時)保持時硬度急劇降低的問題。而且，制動盤是在安全行駛方面重要的部件，必須具有不發(fā)成脆化斷裂的高韌性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提出順利解決了這些現(xiàn)有技術(shù)的問題、具有適當(dāng)?shù)拇慊鹩捕惹铱够鼗疖浕愿?、抗回火軟化性和韌性優(yōu)良的制動盤。本發(fā)明人為了完成上述課題，對影響馬氏體不銹鋼板制的制動盤的抗回火軟化性的各種因素進(jìn)行了深入研究。結(jié)果新發(fā)現(xiàn)了通過以特定組成的低碳馬氏體不銹鋼作為用于制動盤的材料，并使制動盤的原奧氏體豐立45(prior-austenitegraindiameter)為8/mi以上，從而具有適當(dāng)?shù)拇慊鹩捕惹铱够鼗疖浕燥@著提高。圖1中針對組成以質(zhì)量％計由0.055。/oC-0.1。/oSi-12。/oCr-1.5。/。Mn-0.0P/oN-余量Fe構(gòu)成的低碳馬氏體不銹鋼，示出了原奧氏體晶粒的平均粒徑對抗回火軟化性的影響。淬火是在淬火加熱溫度下保持1分鐘后進(jìn)行空冷(至20(TC時平均為10°C/s)。觀察淬火后的金屬組織并測定原奧氏體(以下也稱為原7)晶粒的平均粒徑時，在淬火溫度為100(TC的情況下為6;mi，在1050。C的情況下為8/mi，在IIOO"C的情況下為12/rni。1000°C~1100°C的3個水平的抗回火軟化性通過將進(jìn)行淬火后的試片在60(TC的溫度下保持1小時后進(jìn)行空冷(aircooling),除去表面的氧化層后在表面測定HRC硬度來進(jìn)行評價。由圖l可知，通過使原奧氏體晶粒的平均粒徑為8/rni以上，而不含特別大量的合金元素，在60(TC下保持1小時后，能夠維持HRC27以上的高硬度。到目前為止該現(xiàn)象的機(jī)制尚未明確，但本發(fā)明人認(rèn)為如下。在回火過程中，Cr等合金元素擴(kuò)散，到達(dá)晶界的容易析出，在晶界形成粗大的析出物。在具有微小的原7晶粒的金屬組織中，晶粒內(nèi)的Cr等合金元素到原7晶界的距離短，當(dāng)進(jìn)行回火時合金元素容易到達(dá)原7晶界而形成粗大的析出物(Cr碳化物)。因此，晶粒內(nèi)微小析出物的形成變少。而且，由于粗大的析出物對析出強(qiáng)化的幫助小，因此對抗回火軟化性的提高沒有幫助。另一方面，在具有粗大的原7晶粒的金屬組織中，由于晶粒內(nèi)的Cr、Nb等合金元素到原7晶界的距離長，因此當(dāng)進(jìn)行回火時Cr、Nb等合金元素難以到達(dá)原7晶界、且微小的析出物(Cr碳氮化物、Nb碳氮化物等)也在原7晶粒內(nèi)析出。該晶粒內(nèi)的微小析出物成為位錯運(yùn)動(dislocationmotion)的阻力而抑制回火時硬度的降低，因此推測在具有粗大的原7晶粒的金屬組織中抗回火軟化性增大。另外，當(dāng)原7粒徑過度增大時，變得容易脆化，因此認(rèn)為原7晶粒的平均粒徑必須小于15/mi。本發(fā)明在上述見解的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了進(jìn)一步的研究而完成。艮P，本發(fā)明的要點(diǎn)如下(1)一種抗回火軟化性和韌性優(yōu)良的制動盤，具有以質(zhì)量％計，以滿足下述(1)式和(2)式的方式含有C:0.1。/。以下、Si:1.0。/。以下、Mn:2.0o/o以下、Cr:10.5~15.0%、N:0.1。/。以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的組成；和原奧氏體晶粒的平均粒徑在8pm以上且小于15pm的馬氏體組織，5Cr+10Si+15Mo+30Nb-9Ni-5Mn-3Cu-225N-270C<45......(1)0.03《{C+N-(13/92)Nb}《0.09......(2)(其中，Cr、Si、Mo、Nb、Ni、Mn、Cu、N、C:各元素的質(zhì)量％含量)。(2)如(l)所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有Cu:0.01。/。以上且小于1.0%。(3)如(1)或(2)所述的制動盤，其中，在60(TC下保持1小時的回火處理后的硬度以HRC計在27以上。(4)如(l)所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有Cu:1.0~3.0%。(5)如(l)所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有Nb:0.02~0.6%。(6)如(5)所述的制動盤，其中，作為析出物析出的Nb量即析出Nb與含有的Nb的總量即總Nb之比、析出Nb/總Nb滿足下述(3)式，0.5<(析出Nb/總Nb)《0.7......(3)(其中，析出Nb、總Nb:質(zhì)量％)。(7)如(5)或(6)所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有Cu:0.01~0.5%。(8)如(4)(7)中任一項所述的制動盤，其中，在600。C下保持1小時的回火處理后的硬度以HRC計在30以上。(9)如(1)(8)中任一項所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有選自Mo:0.012.0。/o、Ni:0.102.0。/o中的1種或2種。(10)如(1)(9)中任一項所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有Co:0.01~1.0%。(11)如(1)(10)中任一項所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有選自Ti:0.02~0.3%、V:0.02~0.3%、Zr:0.02~0.3%、Ta:0.020.3。/。中的1種或2種以上。(12)如(1)(11)中任一項所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有選自B:0.0005~0.0050%、Ca:0.0005~0.0050%中的l種或2種。根據(jù)本發(fā)明，通過使成分組成和原奧氏體粒徑處于適當(dāng)?shù)姆秶軌蛉菀浊伊畠r地制造具有HRC32-38的適當(dāng)淬火硬度且抗回火軟化性高、抗回火軟化性和韌性優(yōu)良的制動盤，在產(chǎn)業(yè)上具有極大的效果。圖1是示出原奧氏體晶粒的平均粒徑對抗回火軟化性的影響的圖。具體實施例方式制動盤的制造步驟通常如下。8首先，將原材料馬氏體不銹鋼板沖裁加工成規(guī)定尺寸的圓盤，作為制動盤用原材。接著，對該制動盤用原材實施用于釋放制動時產(chǎn)生的摩擦熱的鉆孔等加工后，通過高頻誘導(dǎo)加熱(high-frequencyinductionheating)等對制動盤用原材的規(guī)定范圍、即制動襯片接觸部分的摩擦部實施加熱至規(guī)定的淬火溫度(quenchingtemperature)后冷卻的淬火處理，將規(guī)定區(qū)域(摩擦部)調(diào)整至作為馬氏體組織所期望的硬度。隨后，根據(jù)需要對圓盤表面或沖裁剪切面實施涂裝，然后通過磨削(grinding)等除去在淬火處理中形成的摩擦部的氧化層(layerofoxides)，制成產(chǎn)品(制動盤)。在本發(fā)明中，使用滿足特定條件的組成的低碳馬氏體不銹鋼板作為原材料。作為使用的低碳馬氏體不銹鋼板，優(yōu)選為具有以質(zhì)量％計，含有C:0.1。/o以下、Si:1.0。/。以下、Mn:2.0。/。以下、Cr:10.5~15.0%、N:0.1%以下，且以滿足下述(1)式和(2)式的方式含有各合金元素的組成的鋼板。另外，本發(fā)明中所說的"鋼板"也包括鋼帶。而且，鋼板可以為熱軋鋼板、冷軋鋼板中的任何一種。5Cr+10Si+15Mo+30Nb-9Ni-5Mn-3Cu-225N-270C<45......(1)0.03《{C+N-(13/92)Nb}《0.09……(2)(其中，Cr、Si、Mo、Nb、Ni、Mn、Cu、N、C:各元素的質(zhì)量％含量)首先，對本發(fā)明中使用的原材料組成的限定原因進(jìn)行說明。另外，以下將組成中的質(zhì)量％簡記作％。C:0.1。/。以下C是與N—同決定淬火后的制動盤硬度的元素，在本發(fā)明中含有0.01%以上，優(yōu)選含有0.03%以上，但當(dāng)含量超過0.1%時，形成粗大的Cr碳化物，成為生銹的起點(diǎn)，使耐腐蝕性降低的同時也使韌性降低。從韌性、耐腐蝕性的觀點(diǎn)出發(fā)，將C限定在0.1。/。以下。另外，從耐腐蝕性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選小于0.05%。N:0.1。/o以下N與C同樣是決定淬火后的制動盤硬度的元素。而且，N在50070(TC的溫度范圍內(nèi)形成微小的Cr氮化物(Cr2N)，由于該析出硬化而使抗回火軟化性提高。為了得到這種效果，優(yōu)選以超過0.03。/c含有N。另一方面，超過0.P/。含有時會導(dǎo)致韌性(toughness)降低，因此本發(fā)明中將N限定在0.1%以下。Cr:10.5~15.0%Cr是提高作為不銹鋼的特征的耐腐蝕性的有用元素，為了確保充分的耐腐蝕性，必須含有10.5%以上。另一方面，超過15.0%含有時會使加工性、韌性降低。因此，將Cr限定在10.5~15.0%。另外，從耐腐蝕性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選大于11.5%，且從韌性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在13.5%以下。Si:1.0。/。以下Si是作為脫氧劑有力的元素，優(yōu)選含有0.05%以上。而且，Si是穩(wěn)定鐵素體相的元素，超過1.0%過量含有時會使淬火性降低、淬火硬度降低，進(jìn)而使韌性降低。因此，將Si限定在1.0%以下。另外，從韌性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在0.5%以下。Mn:2.0。/。以下Mn是用于抑制高溫下的5-鐵素體相的生成、提高淬火性、得到穩(wěn)定的淬火硬度的有用元素，優(yōu)選含有0.3%以上。另一方面，超過2.0%過量含有時會使耐腐蝕性降低。因此，將Mn限定在2.0。/。以下。另夕卜，從提高淬火性的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選在1.0%以上，更加優(yōu)選在1.5%以上。在本發(fā)明中，上述基本成分在上述范圍內(nèi)且以滿足下述(1)和(2)式的方式含有。另外，在(l)式的左邊、(2)式的中間項的數(shù)值的計算中，將小于0.01%的Cu、小于0.02%的Nb、小于0.01%的Mo、小于0.10%的Ni作為不含有的情況，以零進(jìn)行計算。5Cr+10Si+15Mo+30Nb-9Ni-5Mn-3Cu-225N-270C<45......(1)0.03《{C+N-(13/92)Nb}《0.09……(2)(其中，Cr、Si、Mo、Nb、Ni、Mn、Cu、N、C:各元素的質(zhì)量％含量)(l)式是為了確保優(yōu)良的淬火穩(wěn)定性的條件。這里所說的"淬火穩(wěn)定性優(yōu)良"是指淬火加熱時生成75體積％以上的奧氏體(7)相，在利用空冷以上的快速冷卻進(jìn)行淬火時，奧氏體相相變?yōu)轳R氏體相，從而能穩(wěn)定確保規(guī)定的淬火硬度，并且奧氏體區(qū)域廣，可以理解為淬火加熱度范圍廣。(l)式的左邊為45以上時，淬火加熱時不生成75體積％以上的奧氏體相、或生成的溫度范圍變得極窄，從而不能穩(wěn)定確保淬火硬度。因此，將(1)式右邊值限定為小于45。P)式是為了使淬火硬度為規(guī)定的適當(dāng)范圍內(nèi)的硬度的條件。淬火硬度與C、N量密切相關(guān)。另一方面，C、N與Nb結(jié)合而形成Nb碳化物、Nb氮化物時，變得對硬度沒有幫助。因此，淬火后的硬度必須以從鋼中的C、N量減去成為析出物而消耗的C、N量后的值進(jìn)行考慮。(2)式的中間項小于0.03時，制動盤的硬度變得小于規(guī)定的適當(dāng)范圍的下限值(HRC32)，另一方面，當(dāng)超過0.09而變大時，硬度超過上限值(HRC38)而變高。因此，將(2)式中間項的值限定為0.03-0.09的范圍。本發(fā)明中使用的原材料在上述基本成分范圍的基礎(chǔ)上，還優(yōu)選調(diào)整為P:0.04。/。以下、S:0.010。/o以下、Al:0.2。/。以下。P:0.04。/o以下P是使熱加工性降低的元素，優(yōu)選盡量減少，但過度減少會導(dǎo)致制造成本高，因此優(yōu)選以0.04%作為上限。另外，從制造性的觀點(diǎn)出發(fā)更加優(yōu)選使P在0.03。/。以下。S:0.010。/。以下S與P同樣是使熱加工性降低的元素，優(yōu)選盡量減少，但過度減少會導(dǎo)致制造成本高，因此優(yōu)選以0.010%作為上限。另外，從制造性的觀點(diǎn)出發(fā)更加優(yōu)選為0.005%以下。Al:0.2Q/。以下Al是作為脫氧劑起作用的元素，在煉鋼上作為脫氧劑添加，但作為不可避免的雜質(zhì)在鋼中過量殘留時，使耐腐蝕性、韌性降低。因此，優(yōu)選將Al限定在0.2。/。以下。另外，從耐腐蝕性的觀點(diǎn)出發(fā)，更加優(yōu)選在0.05%以下。在上述基本成分的基礎(chǔ)上，從耐腐蝕性的觀點(diǎn)出發(fā)，還能夠以滿足上述(1)和(2)式的方式含有Cu:0.01不足1.0%。Cu:0.01不足1.0%Cu是具有改善耐腐蝕性效果的元素，優(yōu)選根據(jù)需要以能夠得到該效果的0.01%以上且小于1.0%含有。另外，從韌性的觀點(diǎn)出發(fā)更加優(yōu)選為小于0.5%。而且，當(dāng)復(fù)合含有Cu和Nb時，由于超過0.5%含有Cu時韌性變差，因此優(yōu)選將Cu限定在0.01~0.5%的范圍內(nèi)。通過使原材料為上述基本成分或進(jìn)一步添加了后述選擇成分的范圍內(nèi)的組成，并對與制動襯片的摩擦部實施后述的淬火處理，使其成為原7晶粒的平均粒徑在8/mi以上且小于15/mi的馬氏體組織，從而形成在60(TC下保持1小時的回火處理后的硬度在HRC27以上且具有抗回火軟化性的制動盤。原7晶粒的平均粒徑:8/mi以上且小于15/rni就本發(fā)明的制動盤來說，為了使在60(TC下保持1小時的回火處理后的硬度維持在HRC27以上，必須使原7晶粒的平均粒徑為8/mi以上。原7晶粒的平均粒徑小于8Mm時，如上所述，原7晶粒內(nèi)微小析出物的析出少、抗回火軟化性的增加少。而且，當(dāng)原7晶粒的平均粒徑在15/mi以上時，脆性斷裂(brittlefracture)的斷裂表面單位變大、韌性降低。而且，通過在上述基本成分的基礎(chǔ)上再以滿足上述(1)和(2)式的方式含有01:1.0~3.0%或Nb:0.02~0.6%，能夠形成回火處理后的硬度在HRC30以上的制動盤。Cu:1.0~3.0%Cu以1.0%以上含有時，在回火處理中作為e-Cu微小地析出，是使抗回火軟化性提高的元素，可以根據(jù)需要含有。但是，當(dāng)以大于3.0%含有時韌性變差。因此，當(dāng)以提高抗回火軟化性的目的含有時，優(yōu)選將Cu限定在1.0~3.0%的范圍內(nèi)。Nb:0.02~0.6%Nb在保持淬火后約60(TC的溫度時，通過形成碳氮化物(carbonitride)并析出硬化，起到抑制由保持高溫引起的硬度降低的作用，即是使提高抗回火軟化性的元素，可以根據(jù)需要含有。為了得到這種效果，優(yōu)選含有0.02。/。以上的Nb，但含有大于0.6%的Nb時韌性降低。因此，優(yōu)選將Nb限定為0.02~0.6%的范圍。另外，從抗回火軟化性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選大于0.08%，從韌性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選小于0.3%。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選調(diào)節(jié)作為析出物析出的Nb量即Nb與含有的總Nb量即總Nb之比以使其滿足下述(3)式。在淬火前(退火時)的鋼板中，(析出Nb/總Nb)在0.9以上，由于淬火處理，析出Nb的一部分固溶。固溶后的Nb在回火時微小地析出，造成析出強(qiáng)化。當(dāng)不滿足(3)式時，即，(析出Nb/總Nb)超過0.7時，固溶Nb量變少，回火時微小析出的Nb量少，抗回火軟化性降低。為了使(析出Nb/總Nb)在0.7以下，優(yōu)選進(jìn)行超過1000°C、更加優(yōu)選超過1050°C、進(jìn)一步優(yōu)選超過110(TC的高溫淬火處理。0.5<(析出Nb/總Nb)《0.7......(3)(其中，析出Nb、總Nb:質(zhì)量％)另一方面，當(dāng)(析出Nb/總Nb)不足0.5時，固溶Nb量變多，回火時微小析出的Nb量變得過多，因而抗回火軟化性變高，但由于成為斷裂起因的析出物過度增加，因此韌性顯著變差。另外，對于取自制動盤的試驗片，析出Nb量通過利用后述的電解處理提取的電解提取殘渣(residualdrossofelectrolyticextraction)的化學(xué)分析進(jìn)行測定。另外，總Nb量通過通常的化學(xué)分析求得。而且，在本發(fā)明中，在上述基本成分或進(jìn)一步在上述選擇成分的范圍內(nèi)，還可以根據(jù)需要以滿足上述(1)和(2)式的方式含有Mo:0.01~2.0%、Ni:0.102.0。/。中的1種或2種。選自Mo:0.01~2.0%、Ni:0.102.0。/o中的1種或2種Mo、Ni均為提高耐腐蝕性的元素，可以根據(jù)需要選擇地含有。而且，Ni使60(TC以上的高溫下的Cr碳化物的析出減慢、抑制馬氏體組織硬度的降低、且有助于提高抗回火軟化性。Mo與Ni同樣具有抑制碳氮化物的析出而使抗回火軟化性提高的效果。通過含有0.01%以上的Mo、0.10%以上的Ni，可以得到這種效果。另外，從抗回火軟化性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選含有Mo:0.02。/。以上。另一方面，即使含有超過2.0%的Mo、超過2.0%的Ni，提高抗回火軟化性的效果飽和，不能期待與含量相應(yīng)的效果，從而在經(jīng)濟(jì)上變得不利。因此，優(yōu)選限定Mo為0.01~2.0%、Ni為0.10~2.0%的范圍。另外，Mo的提高抗回火軟化性的效果即使在含量不足0.05%時也充分地表現(xiàn)出來。而且，當(dāng)含有0.5%以上的Ni時，抗回火軟化性進(jìn)一步提高。14在本發(fā)明中，在上述基本成分、選擇成分的基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)需要含有選自Co、Ti、V、Zr或Ta中的l種或2種以上，選自B、Ca中的l種或2種。Co:0.01~1.0%Co是對提高耐腐蝕性有效的元素，優(yōu)選根據(jù)需要含有0.01%以上。另一方面，超過1.0%含有時會使韌性降低。因此，優(yōu)選將Co限定在0.011.0%的范圍內(nèi)。另外，從韌性的觀點(diǎn)出發(fā)更加優(yōu)選為0.3%以下。選自Ti:0.02~0.3%、V:0.02~0.3%、Zr:0.02~0.3%、Ta:0.020.3。/o中的1種或2種以上Ti、V、Zr、Ta均為具有通過形成碳氮化物并析出硬化而提高抗回火軟化性的作用的元素，可以根據(jù)需要選擇地含有l(wèi)種或2種以上。這種效果在分別含有Ti:0.02。/。以上、V:0.02%以上、Zr:0.02。/。以上、Ta:0.02%以上時變顯著。特別來說，V的提高抗回火軟化性效果大，優(yōu)選含有0.05。/。以上的V，更加優(yōu)選含有0.10%以上的V。另一方面，當(dāng)各自含有超過0.3%的Ti、超過0.3%的V、超過0.3%的Zr、超過0.3%的Ta時，韌性降低變得顯著。因此，優(yōu)選限定為Ti:0.02~0.3%、V:0.02~0.3%、Zr:0.02~0.3%、Ta:0.020.3。/。的范圍。選自B:0.0005~0.0050%、Ca:0.00050.0050。/o中的1種或2種B、Ca是以微量含有時具有使鋼的淬火性提高的作用的元素，可以根據(jù)需要選擇地含有。為了得到這種效果，可以各自含有B:0.0005。/。以上、Ca:0.0005。/o以上，但各自含有超過0.0050%的B、超過0.0050%的Ca時，耐腐蝕性降低。因此，優(yōu)選限定為B:0.0005~0.0050%、Ca:0.00050.0050。/。的范圍。上述成分以外的余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。作為不可避免的雜質(zhì)，即使含有各自為0.05%以下程度的Na等堿金屬、Mg、Ba等堿土金屬、Y、La等稀土金屬、Hf等過渡元素，也并不妨礙本發(fā)明的效果。具有上述組成的原材料的制造方法并沒有特別限定，可以應(yīng)用公知的任意一種制造方法。例如，使用轉(zhuǎn)爐(steelconverter)、電爐(electricfurnace)等將上述組成的鋼水進(jìn)行熔煉，再對鋼水實施VOD(真空氧氣脫碳，VacuumOxygenDecarburization)、AOD(氬氧脫碳，ArgonOxygenDecarburization)等二次精煉(secondaryrefining),然后通過公知的鑄造方法(castingprocess)制成鋼原材。從生產(chǎn)率和質(zhì)量的觀點(diǎn)出發(fā)，鑄造方法優(yōu)選使用連鑄法(continuouscasting)。對于鋼原材，優(yōu)選加熱至1100~1250°C，通過熱軋制成規(guī)定板厚的熱軋鋼板。作為制動盤用原材料，優(yōu)選使板厚為約3mm約8mm。進(jìn)而對熱軋鋼板實施熱軋板退火，進(jìn)一步根據(jù)需要通過噴丸處理(shotblast)、酸洗等除氧化皮(descale)，制成制動盤用原材料。另外，熱軋板退火優(yōu)選在間歇式箱式爐(batchtypeboxfurnace)中，在超過750且在90(TC以下的溫度下保持約10小時。通過該熱軋板退火，使鋼板的硬度成為作為制動盤用的原材料優(yōu)選的HRB(洛氏硬度B標(biāo)尺)75~88，這樣的硬度能夠作為制動盤用原材料使用。通過沖裁(punching)等加工，從原材料得到圓盤狀的制動盤用原材。對所得的制動盤用原材的規(guī)定區(qū)域(與制動襯片的摩擦部(frictionportion))實施淬火處理，從而制成制動盤。本發(fā)明中的淬火處理是加熱至7區(qū)域內(nèi)的超過ioo(Tc的淬火加熱溫度后、以冷卻速度rc/s以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻的處理。淬火加熱溫度為7區(qū)域內(nèi)的溫度，特別是超過100(TC的溫度。其中，優(yōu)選7區(qū)域為生成75體積％以上的奧氏體(7)相的區(qū)域。通過使淬火加熱溫度為超過100(TC的溫度，在能夠確保適當(dāng)?shù)拇慊鹩捕鹊耐瑫r，能夠成為具有平均粒徑8/mi以上的原7晶粒的馬氏體組織，能夠抑制如上所述的保持高溫后的硬度降低，從而顯著提高抗回火軟化性。當(dāng)淬火加熱溫度在100(TC以下時，保持高溫后的硬度降低變得顯著。另外，從抗回火軟化性的觀點(diǎn)出發(fā)，淬火加熱溫度優(yōu)選大于1050°C，更加優(yōu)選大于1100°C。并且，當(dāng)淬火加熱溫度超過120(TC時，S-鐵素體的生成量增多，不能得到75體積％以上的奧氏體(7)相的情況增多，溫度變得越高、晶粒成長變得越快，原7晶粒的平均粒徑有變?yōu)?5/mi以上的情況，因此優(yōu)選為120(TC以下。從淬火穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使淬火加熱溫度為115(TC以下。另外，從使由鐵素體向奧氏體的相變充分進(jìn)行的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選淬火加熱的保持時間為30秒以上。加熱后，以TC/s以上的冷卻速度冷卻至Ms點(diǎn)(馬氏體生成溫度(martensitictransformationstartingtemperature))以下，優(yōu)選7令去卩至200'C以下。當(dāng)冷卻速度小于rc/s時，在淬火加熱溫度下生成的奧氏體相的一部分相變?yōu)殍F素體相，馬氏體相的生成量降低且不能使淬火硬度成為適當(dāng)范圍內(nèi)的硬度。另外，優(yōu)選為5~500°C/S。為了確保穩(wěn)定的淬火硬度，優(yōu)選以100°C/s以上的冷卻速度進(jìn)行冷卻。這樣得到的制動盤具有上述低碳馬氏體不銹鋼組成，且通過淬火使與制動襯片的摩擦部為原7晶粒的平均粒徑為8/mi以上且小于15/mi的馬氏體組織，其特征在于，抗回火軟化性優(yōu)良的同時韌性也優(yōu)良。而且，淬火加熱方法沒有特別的限定，但從生產(chǎn)率的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選高頻誘導(dǎo)加熱。以下，基于實施例對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)地說明。實施例將表1所示組成的鋼水在高頻熔煉爐(highfrequencymeltingfumace)中進(jìn)行熔煉，并鑄造成為鋼原材。接著，通過通常的熱軋將這些鋼原材制成熱軋鋼板(板厚5mm)。進(jìn)而對這些熱軋鋼板在80(TC下實施8小時的熱軋板退火(還原性氣體(reducinggas)氣氛氣，加熱后緩慢冷卻)。接著對這些熱軋鋼板實施酸洗處理，除去表面的氧化皮，從而制得制動盤用原材料。從這些原材料上取試驗片(大小tx30x30mm)，加熱(保持1分鐘)至表2所示的淬火加熱溫度后，在表2所示的冷卻速度下進(jìn)行淬火。淬火后，取試驗片，觀察金屬組織、對析出Nb量進(jìn)行測定，實施淬火穩(wěn)定性試驗(quenchingstabilitytest)、抗回火軟化性試驗和回火處理后的韌性試驗。試驗方法如下。(1)金屬組織觀察淬火處理后，取金屬組織觀察用試驗片，對與該試驗片的軋制方向平行的板厚方向截面進(jìn)行研磨，采用村上試液(Murakamireagentsolution)(赤血鹽(redprussiate)的堿溶液(alkalinesolution)(赤血鹽10g、苛性鉀(氫氧化鉀(potassiumhydrate)):10g、水:100cc)進(jìn)行腐蝕，使7晶界呈現(xiàn)，用光學(xué)顯微鏡(opticalmicroscope)(400倍)觀察5個視野以上(l視野0.2x0.2mm)，使用圖像分析裝置(imageanalysisdevice)測定視野內(nèi)所含的各晶粒的面積并算出圓等效直徑，以該各晶粒的圓等效直徑的平均值作為各試驗片的原7晶粒的平均粒徑。(2)析出Nb量的測定淬火處理后，取電解提取用試驗片(sampleforelectrolyticextraction)，對試驗片實施使用電解液(electrolyte):10v/v%乙酰丙酮(acetylacetone)-1w/v%四甲基氯化銨(tetramethylammoniumchloride)-甲醇(methanol)(AA型)的電解處理，通過過濾(filter)提取殘渣。對于提取的殘渣，通過高頻電感耦合等離子體(InductivelyCoupledPlasma)發(fā)射18光譜法(emissionspectrometry)測定Nb量，作為析出物的析出Nb量。P)淬火穩(wěn)定性試驗對進(jìn)行淬火后的試驗片實施酸洗處理從而除去表面的氧化皮，然后按照J(rèn)ISZ2245的規(guī)定使用洛氏硬度計(Rockwellhardnessmeter)在5個點(diǎn)測定表面硬度(surfacehardness)HRC，將其平均值作為淬火硬度。(4)抗回火軟化性試驗對進(jìn)行淬火后的試驗片進(jìn)一步實施表2所示條件的回火處理(加熱保持后空冷)。對實施回火處理后的試驗片實施酸洗處理從而除去表面的氧化皮，然后按照J(rèn)ISZ2245的規(guī)定使用洛氏硬度計在5個點(diǎn)測定表面硬度HRC，求出其平均值，對抗回火軟化性進(jìn)行評價。。)回火處理后的韌性試驗對實施表2所示的淬火處理和回火處理后的試驗片實施酸洗處理從而除去表面的氧化皮，然后，取5個按照J(rèn)ISZ2202的規(guī)定的V切口試驗片(寬5mm的小尺寸)。使用這些試驗片，按照J(rèn)ISZ2242的規(guī)定實施夏比沖擊試驗，測定試驗溫度為25"C時的夏比沖擊值。求出5個試驗片的平均值，若該值為50J/cn^以上，則評價為韌性在實際應(yīng)用方面沒有問題。所得結(jié)果如表2所示。另外，表2中所示的7區(qū)域的最高溫度是指生成75體積％以上奧氏體(7)相的溫度的最高溫度。超過此溫度時，S相(鐵素體相)增加，變得不能確保7相在75體積％以上。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>*)淬火硬度冊C為3238的情況為0，其他的為X**)達(dá)到200"C的平均冷卻速度表4<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>本發(fā)明例的淬火硬度均在HRC323S的范圍內(nèi)，淬火穩(wěn)定性均優(yōu)良，而且均具有高抗回火軟化性和優(yōu)良的韌性。另一方面，偏離本發(fā)明范圍的比較例，淬火硬度偏離HRC3238的范圍，或者抗回火軟化性、韌性降低。在原Y晶粒的平均粒徑偏離本發(fā)明范圍的比較例中，回火后的硬度低，不能滿足期望的硬度。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明，僅通過使原奧氏體粒徑處于適當(dāng)?shù)姆秶?，能夠容易且廉價地制造具有HRC238的適當(dāng)淬火硬度且抗回火軟化性高、抗回火軟化性和韌性優(yōu)良的制動盤，在產(chǎn)業(yè)上起到極大的效果。權(quán)利要求1.一種抗回火軟化性和韌性優(yōu)良的制動盤，具有以質(zhì)量％計，以滿足下述(1)式和(2)式的方式含有C0.1％以下、Si1.0％以下、Mn2.0％以下、Cr10.5～15.0％、N0.1％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的組成；和原奧氏體晶粒的平均粒徑在8μm以上且小于15μm的馬氏體組織，5Cr+10Si+15Mo+30Nb-9Ni-5Mn-3Cu-225N-270C<45……(1)0.03≤{C+N-(13/92)Nb}≤0.09……(2)其中，Cr、Si、Mo、Nb、Ni、Mn、Cu、N、C各元素的質(zhì)量％含量。2.如權(quán)利要求l所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有Cu:0.01。/。以上且小于1.0%。3.如權(quán)利要求1或2所述的制動盤，其中，在60(TC下保持1小時的回火處理后的硬度以HRC計在27以上。4.如權(quán)利要求l所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有Cu:1.0~3.0%。5.如權(quán)利要求l所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有Nb:0.020.6。/。。6.如權(quán)利要求5所述的制動盤，其中，作為析出物析出的Nb量即析出Nb與含有的Nb的總量即總Nb之比、析出Nb/總Nb滿足下述(3)式，5Cr+1OSi+15Mo+30Nb-9Ni-5Mn-3Cu-225N-270C<45......(1)0.03《{C+N-(13/92)Nb}《0.09......(2)0.5<(析出Nb/總Nb)《0.7……(3)其中，Cr、Si、Mo、Nb、Ni、Mn、Cu、N、C:各元素的質(zhì)量％含量，析出Nb、總Nb:質(zhì)量％。7.如權(quán)利要求5或6所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有Cu:0.01~0.5%。8.如權(quán)利要求4~7中任一項所述的制動盤，其中，在60(TC下保持1小時的回火處理后的硬度以HRC計在30以上。9.如權(quán)利要求1~8中任一項所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有選自Mo:0.01~2.0%、Ni:0.102.0。/o中的1種或2種。10.如權(quán)利要求1~9中任一項所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有Co:0.01~1.0%。11.如權(quán)利要求1~10中任一項所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有選自Ti:0.02~0.3%、V:0.02~0.3%、Zr:0.02~0.3%、Ta:0.020.3。/。中的l種或2種以上。12.如權(quán)利要求1~11中任一項所述的制動盤，其中，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計，還含有選自B:0.0005~0.0050%、Ca:0.00050.0050。/。中的1種或2種。全文摘要本發(fā)明提出具有適當(dāng)?shù)拇慊鹩捕惹铱够鼗疖浕院晚g性優(yōu)良的制動盤。具體來說，由以質(zhì)量％計含有C0.1％以下、Si1.0％以下、Mn2.0％以下、Cr10.5～15.0％、N0.1％以下，且滿足5Cr+10Si+15Mo+30Nb-9Ni-5Mn-3Cu-225N-270C＜45和0.03≤{(C+N)-(13/92)Nb}≤0.09的組成的不銹鋼板加工圓盤狀的制動盤用原材，并通過淬火處理而成為原γ粒徑在8μm以上且小于15μm的馬氏體組織。由此，能夠得到具有適當(dāng)?shù)拇慊鹩捕取⑶铱够鼗疖浕愿?、韌性優(yōu)良的制動盤。另外，為了使抗回火軟化性提高，在上述組成的基礎(chǔ)上，還可以含有Nb和/或Cu。文檔編號C22C38/58GK101426942SQ20068005430公開日2009年5月6日申請日期2006年10月5日優(yōu)先權(quán)日2006年10月5日發(fā)明者古君修,宇城工,平澤淳一郎申請人:杰富意鋼鐵株式會社