高碳薄鋼板及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種高碳薄鋼板，其特征在于，具有：以質(zhì)量%計(jì)含有C：0.20%～0.50%、Si：1.0%以下、Mn：2.0%以下、P：0.03%以下、S：0.02%以下、sol.Al：0.08%以下、N：0.02%以下，且余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的化學(xué)組成，以及包含鐵素體和滲碳體的顯微組織，并且，所述鐵素體中先共析鐵素體占鋼組織整體的百分率為20%以上且小于50%，從鋼板板厚1/4位置到板厚中心的區(qū)域中的所述滲碳體的平均粒徑dc為0.50～1.5μm，從鋼板表面到板厚1/4位置的區(qū)域中的所述滲碳體的平均粒徑ds滿(mǎn)足ds/dc≤0.8。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高碳薄鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高碳薄鋼板(high carbon steel sheet),特別是含有0.20~0.50質(zhì)量％的C且加工性(formability)和高頻淬透性?xún)?yōu)良的高碳薄鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于機(jī)械結(jié)構(gòu)部件等的高碳薄鋼板，在加工成各種形狀后，大多實(shí)施用于硬質(zhì)化的熱處理。其中，含有0.2~0.5質(zhì)量％的C并且對(duì)碳化物(滲碳體)進(jìn)行了球化退火(spheroidizing)的高碳薄鋼板，比較軟質(zhì)，加工性?xún)?yōu)良，因此多用作汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件等金屬板加工材料。對(duì)于量產(chǎn)的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件，作為在成型加工后用于使部件硬質(zhì)化的熱處理，適合的是生產(chǎn)性?xún)?yōu)良的高頻淬火(induction hardening)。因此,作為汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件的原材料，要求加工性和高頻淬透性均優(yōu)良的高碳薄鋼板，并且迄今為止已經(jīng)提出了多種技術(shù)。
[0003]例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了一種由C:0.1~0.8質(zhì)量％、S:0.01質(zhì)量％以下的亞共析鋼構(gòu)成，球化率為90%以上的滲碳體分散在鐵素體中，并且滲碳體平均粒徑為0.4~
1.0 μ m的局部延展性(local ductility)和淬透性(hardenability)優(yōu)良的高碳鋼板。
[0004]此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，提出了一種對(duì)含有0.2~0.7質(zhì)量％的C的鋼進(jìn)行熱軋，并控制其組織具有體積率超過(guò)20%的貝氏體相，然后進(jìn)行退火，形成滲碳體球化的組織的高淬透性高碳熱軋鋼板的制造方法。
[0005]此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，提出了一種淬透性和延伸凸緣性(stretchflangeability)優(yōu)良的高碳鋼板，其特征在于，由含有C:0.22~0.45質(zhì)量％、Cr:0.01~0.70質(zhì)量％、T1:0.005~0.050質(zhì)量％、B:0.0003~0.0050質(zhì)量%的鋼構(gòu)成，滲碳體的平均粒徑為0.1~1.0 μ m，并且滲碳體粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差/滲碳體的平均粒徑之比為1.0以下。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平11 - 80884號(hào)公報(bào)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2003 - 73742號(hào)公報(bào)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2005 - 344197號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0012]然而，這些現(xiàn)有技術(shù)存在有下述問(wèn)題。
[0013]為了得到專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載的中、高碳鋼板，需要將在Ac1相變點(diǎn)之下和Ac1相變點(diǎn)之上的特定溫度范圍的保持組合起來(lái)的三階段退火。因此，退火時(shí)的溫度控制復(fù)雜，最終所得的鋼板的特性容易不均勻，并且無(wú)法穩(wěn)定地獲得優(yōu)良的加工性和高頻淬透性。
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)，其要點(diǎn)在于在退火前的熱軋鋼板的組織中含有大量的貝氏體，熱軋后以超過(guò)120°C/秒的冷卻速度進(jìn)行的急冷必須在較寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。因此，如果沒(méi)有冷卻能力非常強(qiáng)的設(shè)備，則無(wú)法實(shí)施，而且還容易受到冷卻不均的影響，所得鋼板的特性也容易不均勻，無(wú)法穩(wěn)定地獲得優(yōu)良的加工性和高頻淬透性。
[0015]專(zhuān)利文獻(xiàn)3中記載的鋼板，為了確保其淬透性，除了 B以外，還必須含有Ti和Cr，該技術(shù)無(wú)法適用于廣泛的鋼種類(lèi)，也無(wú)法穩(wěn)定地獲得優(yōu)良的加工性和高頻淬透性。
[0016]本發(fā)明的目的在于提供一種含有0.20~0.50質(zhì)量％的C，并且穩(wěn)定地具有優(yōu)良的加工性和高頻淬透性的高碳薄鋼板及其制造方法。
[0017]用于解決問(wèn)題的方法
[0018]本發(fā)明人對(duì)上述目的的高碳薄鋼板進(jìn)行了深入研究， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)以下內(nèi)容。
[0019]i)通過(guò)形成包含鐵素體和滲碳體的顯微組織，并且控制先共析鐵素體(pro-eutectoid ferrite)占鋼組織整體的百分率、滲碳體的粒徑及其板厚方向的分布,可以穩(wěn)定地獲得優(yōu)良的加工性和高頻淬透性。
[0020]ii)而且，在冷卻熱軋后的鋼板時(shí)，通過(guò)以在高溫區(qū)域緩慢冷卻、然后進(jìn)行短時(shí)間的急冷的兩階段冷卻模式進(jìn)行冷卻是有效的。
[0021]本發(fā)明基于上述見(jiàn)解而完成，提供一種高碳薄鋼板，其特征在于，具有:以質(zhì)量％計(jì)含有 C:0.20% ~0.50%,Si:1.0% 以下、Mn:2.0% 以下、P:0.03% 以下、S:0.02% 以下、sol.Al:0.08%以下、N:0.02%以下，且余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的化學(xué)組成，以及包含鐵素體和滲碳體的顯微組織，并且，所述鐵素體中先共析鐵素體占鋼組織整體的百分率為20%以上且小于50%，從鋼板板厚1/4位置到板厚中心的區(qū)域中的所述滲碳體的平均粒徑dc為0.50~1.5 μ m，從鋼板表面到板厚1/4位置的區(qū)域中的所述滲碳體的平均粒徑ds滿(mǎn)足ds/dc ^ 0.80
[0022]本發(fā)明的高碳薄鋼板，可以在上述化學(xué)組成的基礎(chǔ)上以質(zhì)量％計(jì)進(jìn)一步含有選自Cr:0.1 ~1.5%,Mo:0.1 ~0.5%、N1:0.1 ~1.0%、T1:0.01 ~0.05%,Nb:0.01 ~0.05%,V:
0.01 ~0.05%、B:0.0005 ~0.0050% 中的至少一種。
[0023]所述Si含量?jī)?yōu)選以質(zhì)量％計(jì)為0.1%以上且0.5%以下。
[0024]所述Mn含量?jī)?yōu)選以質(zhì)量％計(jì)為0.2%以上且1.0%以下。
[0025]所述ds/dc優(yōu)選為0.7以上且0.8以下。
[0026]所述高碳薄鋼板的退火后的洛氏硬度(HRB)優(yōu)選為85以下。
[0027]所述高碳薄鋼板的高頻淬火后的洛氏硬度(HRC)優(yōu)選為40以上。
[0028]本發(fā)明的高碳薄鋼板可以通過(guò)下述方法制造，即，將具有上述化學(xué)組成的鋼片在Ar3相變點(diǎn)以上的終軋溫度下進(jìn)行熱軋，然后以25~50°C /秒的平均冷卻速度一次冷卻至550~650°C的一次冷卻停止溫度，接著，以120°C /秒以上的平均冷卻速度在冷卻時(shí)間I秒以?xún)?nèi)二次冷卻至500~600°C的二次冷卻停止溫度，進(jìn)行卷取，然后在650°C以上且Ac1相變點(diǎn)以下的退火溫度下進(jìn)行退火。
[0029]發(fā)明效果
[0030]根據(jù)本發(fā)明，能夠制造含有0.20~0.50質(zhì)量％的C，并且穩(wěn)定地具有優(yōu)良的加工性和高頻淬透性的高碳薄鋼板。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明的高碳薄鋼板及其制造方法的限定理由，如下所述。[0032](I)化學(xué)組成
[0033]以下，作為成分元素的含量單位的％，是指質(zhì)量％。
[0034]C:0.20 ~0.50%
[0035]C是用于提高淬火后鋼強(qiáng)度的必要元素。如果C量小于0.20%，則無(wú)法獲得用作機(jī)械結(jié)構(gòu)部件的必要強(qiáng)度。此外，在熱軋后的冷卻時(shí)容易生成鐵素體，難以將先共析鐵素體的面積百分率控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。另一方面，如果C量超過(guò)0.50%,則鋼板在退火后還具有過(guò)高的強(qiáng)度，鋼板的加工性下降，并且還會(huì)導(dǎo)致淬火后部件的脆化、尺寸不良。因此，將C的含量限定為0.20~0.50%ο優(yōu)選為0.25~0.45%。
[0036]S1:1.0% 以下
[0037]Si具有使鋼脫氧的作用以及提高淬火后的抗回火軟化性的作用。為了獲得這些作用，Si的含量?jī)?yōu)選為0.1%以上。但是，過(guò)量含有Si，會(huì)導(dǎo)致鋼板過(guò)度地高強(qiáng)度化，使鋼板的表面性狀變差，因此將Si的含量限定為1.0%以下。優(yōu)選為0.5%以下。
[0038]Mn:2.0% 以下
[0039]Mn具有提高鋼淬透性的作用，而為了獲得該作用，優(yōu)選為0.2%以上的含量，并更優(yōu)選為0.3%以上的含量。但是，過(guò)量含有Mn，會(huì)導(dǎo)致鋼板的加工性大幅下降，因此將Mn的含量限定為2.0%以下。優(yōu)選為1.0%以下。
[0040]P:0.03% 以下
[0041]由于P會(huì)導(dǎo)致鋼板的加工性和熱處理后的韌性下降，因此將P的含量限定為0.03%以下。優(yōu)選為0.02%以下。
[0042]S:0.02% 以下
[0043]由于S會(huì)導(dǎo)致鋼板的加工性和熱處理后的韌性下降，因此將S的含量限定為0.02%以下。優(yōu)選為0.01%以下。
[0044]sol.Al:0.08% 以下
[0045]Al是為了使鋼脫氧而添加的元素，但是，以鋼中的sol.Al量超過(guò)0.08%的量進(jìn)行添加，會(huì)導(dǎo)致夾雜物的增加，從而導(dǎo)致鋼板的加工性下降。因此，將sol.Al的含量限定為
0.08%以下。優(yōu)選為0.04%以下。此外，在將鋼板保持在高溫下時(shí)，有時(shí)在鋼中形成A1N，在淬火加熱時(shí)抑制了奧氏體晶粒的生長(zhǎng)，從而降低淬透性。特別是在氮?dú)鈿夥罩袑摪灞３指邷貢r(shí)，由于從氣氛中侵入到鋼中的N，容易使上述作用變得顯著。為了避免由于形成AlN而導(dǎo)致的淬透性下降，sol.Al量必須為0.08%以下，優(yōu)選為小于0.04%，并更優(yōu)選為小于0.01%。
[0046]N:0.02% 以下
[0047]含有大量的N，存在在鋼中形成AlN而降低淬透性的情況。因此，將N的含量限定為0.02%以下。優(yōu)選為0.01%以下。
[0048]余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，而為了進(jìn)一步提高淬透性和抗回火軟化性，還可以進(jìn)一步含有選自 Cr:0.1 ~1.5%、Mo:0.1 ~0.5%、Ni:0.1 ~1.0%、T1:0.01 ~0.05%、Nb:
0.01~0.05%,V:0.01~0.0 5%,B:0.0005~0.0050%中的至少一種。這時(shí)，低于各元素下限的含量時(shí)其效果較小，此外，超過(guò)上限的含量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致制造成本的增加，并且有時(shí)會(huì)使鋼板的加工性、熱處理后的韌性下降。
[0049](2)顯微組織[0050]相構(gòu)成:鐵素體和滲碳體
[0051]對(duì)于本發(fā)明的高碳薄鋼板，為了兼具有良好的加工性和淬透性，形成包含鐵素體和滲碳體的顯微組織。這時(shí)，滲碳體形成球化的滲碳體，并且滲碳體的球化率優(yōu)選為80%以上。此處，滲碳體的球化率，是指在鋼板的板厚截面上觀察到的滲碳體中，長(zhǎng)寬比(長(zhǎng)徑/短徑)為3以下的滲碳體數(shù)相對(duì)于滲碳體總數(shù)的比率。
[0052]先共析鐵素體占鋼組織整體的百分率:20%以上且小于50%
[0053]先共析鐵素體是在晶粒內(nèi)實(shí)質(zhì)不含有滲碳體的軟質(zhì)晶粒，其有助于提高鋼板的加工性。當(dāng)先共析鐵素體占鋼組織整體的百分率小于20%時(shí)，其效果不充分。此外，如果先共析鐵素體占組織整體的面積百分率為50%以上，則熱軋后的顯微組織中珠光體、貝氏體等第二相減少，退火后滲碳體的分布不均勻，高頻淬透性下降。因此，將先共析鐵素體占鋼組織整體的百分率設(shè)定為20%以上且小于50%。在此，所謂先共析鐵素體是指在熱軋后的冷卻過(guò)程中作為初晶析出的實(shí)質(zhì)上不含滲碳體、即晶粒內(nèi)的滲碳體的百分率小于1%的鐵素體。
[0054]滲碳體的粒徑及其板厚方向的分布:從鋼板板厚1/4位置到板厚中心的區(qū)域中的滲碳體的平均粒徑dc為0.50~1.5 μ m,從鋼板表面到板厚1/4位置的區(qū)域中的滲碳體的平均粒徑ds滿(mǎn)足ds/dc ^ 0.8
[0055]高頻淬火，是利用高頻感應(yīng)加熱的表皮效應(yīng)，對(duì)鋼的表層部進(jìn)行淬火使其硬質(zhì)化時(shí)所實(shí)施的熱處理。在感應(yīng)加熱中，由于以幾秒左右的極短時(shí)間進(jìn)行急速升溫，因此為了通過(guò)滲碳體的分解充分進(jìn)行C的再固溶，優(yōu)選滲碳體是微細(xì)的。但是，滲碳體的微細(xì)化會(huì)導(dǎo)致鋼板的高強(qiáng)度化，有時(shí)會(huì)損害加工性。因此，在高頻淬火中作為主要硬質(zhì)化部的鋼板表層部、即從鋼板表面到板厚1/4位置的區(qū)域中，需要減小滲碳體的平均粒徑ds，在板厚的中央部、即從鋼板板厚1/4位置到板厚中心的區(qū)域中，不要過(guò)度地減小滲碳體的平均粒徑dc。從該觀點(diǎn)出發(fā)，將dc設(shè)定為0.50~1.5 μ m,并且ds滿(mǎn)足ds/dc ( 0.8。在此，滲碳體的平均粒徑，是求出在鋼板的板厚`截面上觀察到的各個(gè)滲碳體的長(zhǎng)徑和短徑的幾何平均值，并對(duì)觀察到的所有滲碳體將該幾何平均值進(jìn)行算術(shù)平均所得的數(shù)值。
[0056](3)制造條件
[0057]熱軋的終軋溫度=Ar3相變點(diǎn)以上
[0058]對(duì)于本發(fā)明的高碳薄鋼板，通過(guò)將具有上述化學(xué)組成的鋼片在Ar3相變點(diǎn)以上的終軋溫度下進(jìn)行熱軋，形成所希望板厚的鋼板。這時(shí)，當(dāng)終軋溫度低于變點(diǎn)時(shí)，形成了殘存有軋制組織的不均勻的顯微組織，退火后也繼承了不均勻的顯微組織，淬透性下降。因此，將終軋溫度設(shè)定為Ar3相變點(diǎn)以上。
[0059]需要說(shuō)明的是，Ar3相變點(diǎn)例如可以通過(guò)測(cè)定從奧氏體溫度區(qū)進(jìn)行冷卻的過(guò)程中的熱收縮曲線，并由曲線的變化點(diǎn)求出。此外，還可以由化學(xué)成分的含量進(jìn)行估算。
[0060]熱軋后的一次冷卻:以25~50°C /秒的平均冷卻速度冷卻至550~650°C的冷卻
停止溫度
[0061]熱軋后，必須立即以25~50°C /秒的平均冷卻速度一次冷卻至550~650°C的冷卻停止溫度。這是由于，如果平均冷卻速度小于25°C /秒，則生成大量的先共析鐵素體，而如果超過(guò)50°C /秒，則無(wú)法獲得足夠量的先共析鐵素體，無(wú)法形成上述所希望的先共析鐵素體的量。此外，如果冷卻停止溫度超過(guò)650°C，則熱軋后的顯微組織容易粗大化，退火后難以得到所希望的顯微組織，而在低于550°C時(shí)，生成了貝氏體、馬氏體等硬質(zhì)相，有時(shí)鋼板過(guò)度地高強(qiáng)度化而卷取時(shí)的卷取形狀、操作性變差，或者鋼板形狀變差而導(dǎo)致冷卻不均勻。
[0062]如果一次冷卻后到隨后的二次冷卻開(kāi)始的待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，則鐵素體相變進(jìn)行，容易生成大量的先共析鐵素體。此外，由于相變發(fā) 熱、來(lái)自鋼板內(nèi)部的復(fù)熱，鋼板表面溫度的再次上升容易變得過(guò)大。因此，一次冷卻后到二次冷卻開(kāi)始的時(shí)間優(yōu)選為3秒以?xún)?nèi)，更優(yōu)選為I秒以?xún)?nèi)。
[0063]熱軋后的二次冷卻:以120°C /秒以上的平均冷卻速度在冷卻時(shí)間I秒以?xún)?nèi)冷卻至500~600°C的冷卻停止溫度
[0064]對(duì)于一次冷卻后的鋼板，以120°C /秒以上的平均冷卻速度在I秒以?xún)?nèi)冷卻至500~600°C的冷卻停止溫度，進(jìn)行卷取。
[0065]在通過(guò)通常的注水進(jìn)行冷卻時(shí)，由于500~600°C的溫度范圍是從膜沸騰開(kāi)始向核沸騰轉(zhuǎn)變的區(qū)域，因此容易產(chǎn)生鋼板的冷卻不均勻。在該溫度范圍中，如果以120°C /秒以上的平均冷卻速度這種以核沸騰為主的條件進(jìn)行強(qiáng)制水冷，則不易發(fā)生鋼板的冷卻不均勻，可以將鋼板特性的變化抑制為較小水平。如果是平均冷卻速度為240°C /秒以上的強(qiáng)制水冷，則更優(yōu)選。此外，通過(guò)以I秒以?xún)?nèi)的極短的二次冷卻時(shí)間進(jìn)行強(qiáng)制水冷，在冷卻后的鋼板表層部中形成作為第二相的層間間隔狹窄的珠光體或貝氏體，并且在鋼板的板厚中央部中生成層間間隔稍寬的珠光體，在退火后可以獲得上述所希望的滲碳體的平均粒徑及其板厚方向的分布。當(dāng)二次冷卻時(shí)間超過(guò)I秒時(shí)，冷卻后的板厚方向的溫度分布容易變得均勻，難以得到所希望的滲碳體。優(yōu)選的二次冷卻時(shí)間為0.5秒以?xún)?nèi)。這種效果在鋼板較厚時(shí)、特別是板厚為3mm以上時(shí)更加顯著。此外，當(dāng)冷卻停止溫度超過(guò)600°C時(shí)，冷卻后容易生成粗大的珠光體，并且在退火后難以得到所希望的滲碳體。另一方面，當(dāng)冷卻停止溫度低于500°C時(shí)，生成大量的貝氏體、馬氏體等硬質(zhì)相，鋼板過(guò)度地高強(qiáng)度化，卷取時(shí)的卷取形狀、操作性變差。此外，退火后的滲碳體過(guò)度微細(xì)化，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致鋼板的加工性下降。
[0066]退火溫度:650°C以上且Ac1相變點(diǎn)以下
[0067]對(duì)于二次冷卻后進(jìn)行了卷取的鋼板，在通過(guò)酸洗或噴砂等處理而除去表層的氧化皮后，為了實(shí)現(xiàn)滲碳體的球化而進(jìn)行了退火。這時(shí)，如果退火溫度低于650°C，則滲碳體的球化無(wú)法迅速進(jìn)行，此外，如果超過(guò)Ac1相變點(diǎn)，則退火中生成了奧氏體，退火后會(huì)混入珠光體即未球化的滲碳體，從而鋼板的加工性、淬透性下降。因此，將退火溫度限定為650°C以上且Ac1相變點(diǎn)以下的范圍。優(yōu)選為680°C以上(Ac1相變點(diǎn)一 5°C)以下。
[0068]對(duì)于在退火溫度下的保持時(shí)間，如果為10小時(shí)以上，則可以大致實(shí)現(xiàn)滲碳體的球化。優(yōu)選為20~40小時(shí)。對(duì)于退火后的鋼板來(lái)說(shuō)，為了進(jìn)行鋼板的形狀矯正或者調(diào)整表面性狀，還可以根據(jù)需要實(shí)施表面光軋。
[0069]需要說(shuō)明的是，Ac1相變點(diǎn)例如可以通過(guò)測(cè)定從常溫進(jìn)行加熱的過(guò)程中的熱膨脹曲線，并由曲線的變化點(diǎn)求出。此外，還可以由化學(xué)成分的含量進(jìn)行估算。
[0070]本發(fā)明中所用的高碳鋼的熔煉，可以使用轉(zhuǎn)爐或電路中的任一種。熔煉的鋼通過(guò)連鑄或者鑄錠后的開(kāi)坯形成為鋼片(鋼坯)。對(duì)于鋼片來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)需要實(shí)施火焰清理等修整。對(duì)于熱軋前的鋼片，根據(jù)制造設(shè)備的能力加熱至可以確保規(guī)定的終軋溫度的溫度即可。連鑄后的鋼片也可以不冷卻至常溫而直接或者在短時(shí)間的加熱后進(jìn)行熱軋。此外，還可以通過(guò)板帶加熱器、邊部加熱器等感應(yīng)加熱裝置，對(duì)熱軋過(guò)程中的鋼片進(jìn)行加熱。
[0071]實(shí)施例[0072]將具有表1所示化學(xué)組成、并且余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼片A~M，在表2所示的熱軋條件下制成板厚為5.0mm的熱軋鋼板，然后通過(guò)酸洗除去鋼板表層的氧化皮，并同樣在表2所示的退火條件下在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行退火，得到鋼板I~24。需要說(shuō)明的是，表中的Ar3相變點(diǎn)和Ac1相變點(diǎn)，是根據(jù)下式由化學(xué)成分的含量進(jìn)行計(jì)算而求出的。
[0073]Ar3 相變點(diǎn)(。0 =910 — 203 [C]1/2 + 44.7 [Si] — 30.0 [Mn] — 11.0 [Cr] +31.5[Mo] — 15.2[Ni]
[0074]Ac1 相變點(diǎn)(0C ) =727 — 29.1 [Si] — 10.7 [Mn] + 16.9 [Cr] — 16.9 [Ni]
[0075]其中，[C]、[Si]、[Mn]、[Cr]、[Mo]、[Ni]，分別為C、S1、Mn、Cr、Mo、Ni 的含量(質(zhì)
量％x
[0076]從各鋼板上裁取小片，并通過(guò)高頻感應(yīng)加熱急速加熱至900°C，保持I秒后，制作水淬后的高頻淬火后的樣品。然后，從退火后的各鋼板中裁取顯微組織研究用樣品，測(cè)定鋼板的板厚截面上的先共析鐵素體的百分率以及滲碳體的平均粒徑(ds、dc)。此外，測(cè)定退火后和高頻淬火后的樣品表面的洛氏硬度，評(píng)價(jià)加工性和淬透性。需要說(shuō)明的是，作為用作汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件等機(jī)械結(jié)構(gòu)部件材料的鋼板所要求的加工性，退火后的硬度最低限度必須為HRB ( 85，而作為淬透性，高頻淬火后的硬度最低限度必須為HRC ^ 40。
[0077]在此，先共析鐵素體的百分率和滲碳體的平均粒徑，是通過(guò)對(duì)鋼板中與軋制方向平行的板厚截面進(jìn)行鏡面研磨，并使用硝酸乙醇腐蝕液或苦酸浸蝕液進(jìn)行腐蝕，然后通過(guò)掃描電子顯微鏡以1000~5000倍的倍率觀察表層部、板厚1/8位置、板厚1/4位置、板厚3/8位置、板厚中央部各位置的 組織，并如下所述而求出的。需要說(shuō)明的是，表層部、板厚1/8位置、板厚1/4位置、板厚3/8位置，是從鋼板的表里兩側(cè)對(duì)各位置進(jìn)行觀察的。
[0078]先共析鐵素體的百分率:由硝酸乙醇腐蝕后的組織觀察，在上述5個(gè)位置通過(guò)圖像分析求出晶粒內(nèi)部實(shí)質(zhì)不含滲碳體的鐵素體占鋼組織整體的面積百分率(面積率)，并將它們進(jìn)行算術(shù)平均所求出的面積率作為百分率。
[0079]滲碳體的平均粒徑:由苦酸浸蝕液腐蝕后的組織觀察，將各個(gè)滲碳體的長(zhǎng)徑和短徑的幾何平均值作為各個(gè)滲碳體的粒徑，并對(duì)觀察視野中的滲碳體的幾何平均值進(jìn)行算術(shù)平均而求出。這時(shí)，在厚度方向上從板厚1/4位置到板厚中心的區(qū)域中的滲碳體的平均粒徑dc，使用位于板厚1/4位置、板厚3/8位置、板厚中央部的滲碳體進(jìn)行計(jì)算，此外，在厚度方向上從表面到板厚1/4位置的區(qū)域中的滲碳體的平均粒徑ds，使用位于表層部、板厚1/8位置、板厚1/4位置的滲碳體進(jìn)行計(jì)算。
[0080]將結(jié)果示于表3。本發(fā)明的鋼板(鋼板N0.1、2、3、7、8、11、14、15、16、21)，在高頻淬火后可以得到對(duì)應(yīng)于C含量的表面硬度，形成了高頻淬透性?xún)?yōu)良的高碳鋼板。另一方面，作為比較例的鋼板N0.4、5、6，與具有相同成分組成的鋼板N0.3相比，鋼板N0.4、5在高頻淬火后的表面硬度低，淬透性差，鋼板N0.6在退火后的表面硬度大，加工性差。此外，鋼板N0.9、10，與具有相同成分組成的鋼板N0.8相比，鋼板N0.9在退火后的表面硬度大，加工性差，鋼板N0.10在高頻淬火后的表面硬度低，淬透性差。此外，鋼板N0.12、13，與具有相同成分組成的鋼板N0.11相比，在高頻淬火后的表面硬度低，淬透性差，并且在退火后的表面硬度大，加工性差。作為比較例的N0.17、18、19，與具有相同成分組成的鋼板N0.16相比，鋼板N0.17、18在高頻淬火后的表面硬度低，淬透性差，鋼板N0.19在退火后的表面硬度大，加工性差。同樣地，鋼板N0.20，與鋼板N0.16相比，在退火后的表面硬度大，加工性差，并且在高頻淬火后的表面硬度低，淬透性差。鋼板N0.22的C含量小于本申請(qǐng)發(fā)明的范圍，高頻淬火后的表面硬度不滿(mǎn)足HRC ^ 40。此外，鋼板N0.23的C含量大于本申請(qǐng)發(fā)明的范圍，退火后的表面硬度不滿(mǎn)足HRB ( 85。此外，鋼板N0.24的sol.Al量大于本申請(qǐng)發(fā)明的范圍，與C含量為相同水平的發(fā)明例鋼板N0.3、鋼板N0.8相比，在高頻淬火后的表面硬度低，淬透性差。
[0081] 如上所述，本發(fā)明的鋼板在高頻淬火后可以得到對(duì)應(yīng)于C含量的表面硬度，形成了高頻淬透性?xún)?yōu)良的高碳鋼板。另一方面，比較例的鋼板與具有類(lèi)似化學(xué)組成的發(fā)明例的鋼板相比，在退火后的硬`度高，加工性差，或者在高頻淬火后的硬度低，高頻淬透性差。
【權(quán)利要求】
1.一種高碳薄鋼板，其特征在于，具有:以質(zhì)量％計(jì)含有C:0.20%~0.50%、S1:1.0%以下、Mn:2.0% 以下、P:0.03% 以下、S:0.02% 以下、sol.Al:0.08% 以下、N:0.02% 以下，且余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的化學(xué)組成，以及包含鐵素體和滲碳體的顯微組織， 所述鐵素體中先共析鐵素體占鋼組織整體的百分率為20%以上且小于50%，從鋼板板厚1/4位置到板厚中心的區(qū)域中的所述滲碳體的平均粒徑dc為0.50~1.5 μ m,從鋼板表面到板厚1/4位置的區(qū)域中的所述滲碳體的平均粒徑ds滿(mǎn)足ds/dc ( 0.8。
2.如權(quán)利要求1所述的高碳薄鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，進(jìn)一步含有選自Cr:0.1 ~1.5%、Mo:0.1 ~0.5%、N1:0.1 ~1.0%、T1:0.01 ~0.05%、Nb:0.01 ~0.05%、V:0.01 ~0.05%、B:0.0005 ~0.0050% 中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的高碳薄鋼板，其中，所述Si含量為0.1%以上且0.5%以下。
4.如權(quán)利要求1所述的高碳薄鋼板，其中，所述Mn含量為0.2%以上且1.0%以下。
5.如權(quán)利要求1所述的高碳薄鋼板，其中，所述ds/dc為0.7以上且0.8以下。
6.如權(quán)利要求1所述的高碳薄鋼板，其退火后的洛氏硬度(HRB)為85以下。
7.如權(quán)利要求1所述的高碳薄鋼板，其高頻淬火后的洛氏硬度(HRB)為40以上。
8.一種高碳薄鋼板的制造方法，其特征在于，將具有如下化學(xué)組成的鋼片在Ar3相變點(diǎn)以上的終軋溫度下進(jìn)行熱軋，然后以25~50°C /秒的平均冷卻速度一次冷卻至550~650°C的一次冷卻停止溫度，接著，以120°C /秒以上的平均冷卻速度在冷卻時(shí)間I秒以?xún)?nèi)二次冷卻至500~600°C的二次冷卻停止溫度，進(jìn)行卷取，然后在650°C以上且Ac1相變點(diǎn)以下的退火溫度下進(jìn)行退火，其`中，所述鋼片具有以質(zhì)量％計(jì)含有C:0.20%~0.50%,S1:1.0%以下、Mn:2.0% 以下、P:0.03% 以下、S:0.02% 以下、sol.Al:0.08% 以下、N:0.02% 以下，且余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的化學(xué)組成。
9.如權(quán)利要求8所述的高碳薄鋼板的制造方法，其特征在于，所述鋼片以質(zhì)量％計(jì)進(jìn)一步含有選自 Cr:0.1 ~1.5%、Mo:0.1 ~0.5%、Ni:0.1 ~1.0%、Ti:0.01 ~0.05%、Nb:0.01 ~0.05%、V:0.01 ~0.05%、B:0.0005 ~0.0050% 中的至少一種。
10.如權(quán)利要求8所述的高碳薄鋼板的制造方法，其中，所述二次冷卻的平均冷卻速度為120°C /秒以上且300°C /秒以下。
11.如權(quán)利要求8所述的高碳薄鋼板的制造方法，其中，所述退火溫度的保持時(shí)間為10小時(shí)以上且40小時(shí)以下。
【文檔編號(hào)】C22C38/00GK103534378SQ201280023933
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月18日
【發(fā)明者】小林崇, 中村展之, 船川義正 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社