冷加工性和加工后的表面特性及硬度優(yōu)異的熱軋鋼板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及既在加工中顯示出良好的冷加工性，又在加工后顯示出既定的表面特 性(也稱"表面品質(zhì)"）和加工后硬度的熱乳鋼板。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，從環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)，以提高汽車的燃油效率為目的，對(duì)于汽車用的各 種部件，例如用于齒輪等傳動(dòng)部件和外殼等的鋼材的輕量化，即高強(qiáng)度化的要求日益高漲。 為了順應(yīng)這樣的輕量化、高強(qiáng)度化的要求，作為一般所用的鋼材，使用的是對(duì)于棒鋼進(jìn)行熱 鍛的鋼材(熱鍛材）。另外，為了削減部件制造工序中的C0 2的排放量，迄今，對(duì)于通過(guò)熱鍛而 加工的齒輪等部件的冷鍛化的要求也在增長(zhǎng)。
[0003] 那么，冷加工(冷鍛）與熱加工和溫加工比較，有著生產(chǎn)率高且尺寸精度和鋼材的 成品率均良好的優(yōu)點(diǎn)。但是，由這樣的冷加工制造部件時(shí)成為問(wèn)題的是，為了將冷加工的部 件的強(qiáng)度確保在希望的預(yù)定值以上，必然需要使用強(qiáng)度、即變形阻力高的鋼材?？墒?，使用 的鋼材的變形阻力越高，越會(huì)招致冷加工用金屬模具的壽命縮短。
[0004] 另外，在傳動(dòng)部件的領(lǐng)域中，從棒鋼的鍛造品（熱鍛、冷鍛等）出發(fā)，也正在進(jìn)行以 部件的輕量化、低成本化為目標(biāo)利用鋼板的部件制造的研究，但存在在鋼板的冷加工后的 部件中，容易在表面產(chǎn)生被稱為拉伸應(yīng)變痕(Stretcher Strain Mark，以下簡(jiǎn)稱"SS痕"）的 表面缺陷的問(wèn)題。
[0005] 因此，以往在將鋼材冷鍛成既定形狀后，還有時(shí)實(shí)施通過(guò)進(jìn)行淬火回火等熱處理， 從而制造確保既定的強(qiáng)度(硬度）的高強(qiáng)度部件的方法。但是，冷鍛后的熱處理中部件尺寸 必然發(fā)生變化，因此需要通過(guò)二維切削等機(jī)械加工進(jìn)行修正，期望能夠省略熱處理和其后 的加工那樣的解決方案。
[0006] 為了解決上述課題，例如，公開(kāi)有在低碳鋼中利用固溶C抑制常溫時(shí)效的進(jìn)行，確 ?；趹?yīng)變時(shí)效的既定的時(shí)效硬化量，由此可以得到應(yīng)變時(shí)效特性優(yōu)異的冷鍛用線材、棒 鋼(參照專利文獻(xiàn)1)。
[0007] 但是，該技術(shù)是進(jìn)利用固溶C量來(lái)控制應(yīng)變時(shí)效的技術(shù)，難以得到兼具充分的冷加 工性、加工后的所需的表面品質(zhì)和硬度、強(qiáng)度的鋼材。
[0008] 因此，本申請(qǐng)人著眼于鋼材中所含的固溶C和固溶N對(duì)變形阻力和靜態(tài)應(yīng)變時(shí)效造 成的影響的區(qū)別，進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)適當(dāng)控制這些固溶元素的量，可以得到既 在加工中發(fā)揮良好的冷加工性，又在冷加工(冷煅)后顯示出既定的硬度(強(qiáng)度)的機(jī)械結(jié)構(gòu) 用鋼材，已經(jīng)進(jìn)行了專利申請(qǐng)(參照專利文獻(xiàn)2)。
[0009] 該鋼材實(shí)現(xiàn)了冷加工性與加工后的高硬度化(高強(qiáng)度化)的兼顧，但與上述專利文 獻(xiàn)1所述的線材、棒鋼同樣是熱鍛材，有制造成本高的問(wèn)題。因此，為了進(jìn)一步使制造成本低 成本化，對(duì)于替代現(xiàn)有的熱鍛材，用熱乳鋼板通過(guò)冷加工制作汽車用部件也進(jìn)行了研究。
[0010] 例如，提出一種在氮化處理后能夠得到高表面硬度和充分的硬化深度的氮化處理 用的熱乳鋼板(參照專利文獻(xiàn)3)。
[con]但是，該技術(shù)存在的問(wèn)題是，冷加工后還需要進(jìn)行氮化處理，不能實(shí)現(xiàn)充分的低成 本化。
[0012] 另外，提出了一種熱乳鋼板，其組成為含有C :0.10%以下、Si:低于0.01 %、Mn: 1.5%以下和Al:0.20%以下，并且在(Ti+Nb)/2:在0.05~0.50%的范圍內(nèi)含有，S、N和0的 合計(jì)為0.0100%以下而含有S:0.005%以下、N:0.005%以下、0:0.004%以下，并且使微觀 組織為95%以上的實(shí)質(zhì)的鐵素體單相組織，該熱乳鋼板的精密沖壓加工面的尺寸精度優(yōu) 異，并且加工后的沖壓面的表面硬度極高，此外耐紅銹缺陷性也優(yōu)異(參照專利文獻(xiàn)4)。
[0013] 但是，該熱乳鋼板中，N作為有害元素被限制在極低的含量，與積極地利用N的本申 請(qǐng)發(fā)明的熱乳鋼板，在技術(shù)的思想上完全不同。
[0014] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [0015]專利文獻(xiàn)
[0016] 專利文獻(xiàn)1:日本國(guó)特開(kāi)平10-306345號(hào)公報(bào) [0017] 專利文獻(xiàn)2:日本國(guó)特開(kāi)2009-228125號(hào)公報(bào) [0018] 專利文獻(xiàn)3:日本國(guó)特開(kāi)2007-162138號(hào)公報(bào) [0019] 專利文獻(xiàn)4:日本國(guó)特開(kāi)2004-137607號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 發(fā)明要解決的課題
[0021] 本發(fā)明著眼于上述情況而形成，其目的在于，提供一種既在加工中顯示出良好的 冷加工性，又在加工后顯示出既定的表面特性和硬度的熱乳鋼板。
[0022] 用于解決課題的手段
[0023] 第一發(fā)明，是冷加工性和加工后的表面特性及硬度優(yōu)異的熱乳鋼板，其特征在于，
[0024] 板厚為3~20mm，
[0025] 成分組成以質(zhì)量％計(jì)（以下，涉及化學(xué)成分均同）為，
[0026] C:0.3% 以下（不含 0%)、
[0027] Si:0.5% 以下（不含 0%)、
[0028] Mn:0.2~l%、
[0029] Ρ:〇·〇5% 以下（不含 0%)、
[0030] S:0.05% 以下(不含 0%)、
[0031] Α1:0·01 ~0.1%、
[0032] Ν:0·008~0.025%，
[0033] 余量由鐵和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0034] 固溶Ν:0·007% 以上，
[0035] 并且C與Ν的含量滿足10C+N < 3.0的關(guān)系，
[0036 ]組織以相對(duì)于全部組織的面積率計(jì)，
[0037]貝氏體鐵素體:5%以上、
[0038] 珠光體:低于20%、
[0039]余量:多邊形鐵素體，
[0040]所述貝氏體鐵素體的平均晶粒直徑為3~50μπι的范圍。
[0041] 第二發(fā)明，是在第一發(fā)明所述的熱乳鋼板中，成分組成還包含下述(a)~(e)中的 至少一種，
[0042] (a)Cr :2%以下（不含0%)和Mo :2%以下（不含0%)中的至少一種
[0043] (b)選自Ti:0.2%以下（不含0%)、恥:0.2%以下（不含0%)、￥:0.2%以下（不含 〇%)中的至少一種
[0044] (c)B:0.005% 以下（不含 0%)
[0045] (d)選自Cu:5%以下（不含0%)、附：5%以下（不含0%)、(：〇:5%以下（不含0%)中 的至少一種
[0046] (e)選自Ca:0.05% 以下（不含0%)、1^]?:0.05%以下（不含0%)、]\%:0.02%以下 (不含0%)、1^:0.02%以下（不含0%)、？13 :0.5%以下（不含0%)、8丨：0.5%以下（不含0%) 中的至少一種。
[0047]發(fā)明效果
[0048] 根據(jù)本發(fā)明，在具有既定的平均粒徑的貝氏體鐵素體+多邊形鐵素體主體的組織 中，通過(guò)確保固溶N量，并且使C的含量和N的含量滿足既定的關(guān)系，能夠得到冷加工中的變 形阻力被減小，金屬模具的壽命得到延長(zhǎng)，并且鋼板難以發(fā)生裂紋，加工后所得到的部件能 夠確保既定的表面特性和加工后硬度的熱乳鋼板。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 以下，對(duì)于本發(fā)明的熱乳鋼板（以下也稱為"本發(fā)明鋼板"，或僅稱為"鋼板"。）進(jìn)行 更詳細(xì)地說(shuō)明。本發(fā)明鋼板與上述專利文獻(xiàn)2所述的熱鍛材在確保N固溶量、并且使C含量和 N含量滿足既定的關(guān)系的方面共通，但是，在允許C含量達(dá)到高一些的范圍，使組織成為貝氏 體鐵素體-多邊形鐵素體-珠光體復(fù)相組織，并且使鐵素體粒微細(xì)化的方面有所不同。
[0050] 〔本發(fā)明鋼板的板厚:3~20mm〕
[0051] 首先，本發(fā)明鋼板以板厚3~20mm的鋼板為對(duì)象。板厚低于3mm時(shí)，不能確保作為結(jié) 構(gòu)體的剛性。另一方面，若板厚高于20mm，則難以達(dá)成本發(fā)明所規(guī)定的組織形態(tài)，得不到期 望的效果。優(yōu)選的板厚為4~19_。
[0052] 其次，對(duì)于構(gòu)成本發(fā)明鋼板的成分組成進(jìn)行說(shuō)明。以下，化學(xué)成分的單位全部是質(zhì) 量％。
[0053]〔本發(fā)明鋼板的成分組成〕
[0054] <C:0.3% 以下（不含 0%)>
[0055] C是對(duì)鋼板的組織的形成造成很大影響的元素，雖然組織是貝氏體鐵素體-多邊形 鐵素體-珠光體復(fù)相組織，但為了成為珠光體盡可能少的貝氏體鐵素體-多邊形鐵素體主體 組織，其是需要限制含量的元素。若使C過(guò)剩地含有，則鋼板組織中的珠光體分率上升，由于 珠光體的加工硬化導(dǎo)致變形阻力有可能過(guò)大。因此，鋼板中的C含量為0.3%以下，優(yōu)選限制 在0.25 %以下，更優(yōu)選在0.2 %以下，特別優(yōu)選在0.15 %以下。但是，若C的含量過(guò)少，則鋼在 熔煉中的脫氧變得困難，并且難以滿足冷加工后的強(qiáng)度、硬度，因此優(yōu)選為0.0005%以上， 更優(yōu)選為〇. 0008 %以上，特別優(yōu)選為0.001 %以上。
[0056] <Si:0.5% 以下（不含 0%)>
[0057] Si通過(guò)在鋼中固溶使鋼板的變形阻力增加，因此是需要極力減少的元素。因此，為 了抑制變形阻力的增加，鋼板中的Si含量限制在0.5%以下，優(yōu)選在0.45%以下，更優(yōu)選在 0.4%以下，特別優(yōu)選在0.3%以下。但是，若Si的含量極少，則溶制中的脫氧變得困難，并且 難以滿足冷加工后的強(qiáng)度、硬度，因此優(yōu)選為0.005