钢板及其制造方法

专利名称：钢板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及适合汽车部件等用途的钢板，特别是加工性及淬透性优良的钢板及其 制造方法。
背景技术：
工具或汽车部件(齿轮、变速器)等所使用的钢板多在加工成预定的形状后，实施 回火等热处理再进行使用。这种钢板要求具有优良的加工性，以加工成各种复杂的形状。 近年来，强烈要求降低这种部件的制造成本，因此开发出以省略加工工序或改变加工方法 为目的的加工技术，例如可通过使用了高碳钢板的汽车驱动类部件的厚壁加工，来实现大 幅缩短工序的反复加工技术，并且部分技术已实用化。对上述汽车部件等所使用的钢板而 言，随着对加工性要求的日趋严格，需要更软且具有高延展性的钢板。例如在通过冷锻进行 加工的情况下，需要更低的屈服应力。而且，在冲裁加工后进行扩孔加工(burring)的情况 下，需要优良的延伸凸缘性。为了满足上述要求，而研究出使钢中的C石墨化来实现加工性的提高的技术。例 如，专利文献1公开了加工性、韧性、淬透性良好的适合用于耕耘机爪的钢板及其制造方 法，该钢板具有以质量计含有C 0. 40 0. 80%、Si 0. 20% 2. 00%,Mn 0. 20 1. 50%、 Al 0. 001 0. 150%, P 0. 018% 以下、S 0. 010% 以下、N 0. 0050% 以下、余量由 Fe 及不 可避免的杂质构成的组成，具有以铁素体相和石墨相为主体的组织，并具有TS ( 60kgf/mm2 的软质材质。此外，专利文献2公开了加工性优良的中碳钢板的制造方法，其特征在于，将 热轧钢板在Ac1 Ac3点的温度范围内保持0. 1 10小时后，以20 100°C /小时的冷却速 度冷却至常温，接着在650°C 750°C的温度范围内进行封闭退火，由此使钢中的渗碳体的 50面积％以上石墨化，上述钢板以质量％计含有C :0. 10 0.45%、Si 0. 05% 1.00%、 Mn 0. 05 0. 50%, Nb 0. 005 0. 1%、Al 0. 01 1. 00%, N 0. 002 0. 010%, B 3 50ppm、Ca :0. 001 0. 01 %及Ni :0 2. 00%，余量由Fe及不可避免的杂质构成，杂质中的 P :0. 012%以下、S :0. 008%以下。而且，专利文献3公开了加工性良好的高碳薄钢板及其 制造方法，具有如下的化学组成和包含铁素体、石墨及渗碳体的组织，上述化学组成为以 质量％计含有 C 0. 20 1. 00%,Si 大于 0. 20%且在 1. 20% 以下、Mn 0. 05 0. 50%,N 0. 005 0. 015%, B 0. 2ΧΝ% 0.小于 0. 05%，并且满足 1.0X (N-B) % 5. OX (N-B) %的量，余量由Fe及不可避免的杂质构成，作为杂质的P :0. 020%以下、S 0. 010% 以下。专利文献1 日本特开平1-025946号公报专利文献2 日本特开平7-258743号公报专利文献3 日本特开平4-202744号公报

发明内容
—直以来，为了使钢中的C石墨化来提高加工性，如专利文献1、3等记载的那样，需要添加大量的Si。但是，由于添加Si，因此铁素体本身硬质化，变得难以得到良好的加工 性。此外，如专利文献2那样，开发出通过形成添加了 B及Nb的成分系，并在预定的条件下 进行2次退火，即使未必大量添加Si，也可实现石墨化和高延展性的技术，但进行2次退火 会导致成本上升。这里，专利文献2是使钢中的渗碳体的50%以上石墨化的技术，作为专利 文献2的实施例所公开的钢的成分组成，Si含量多，达到超过0. 20%的量。此外，专利文献 1 3中记载的钢板为软质，虽然弯曲加工性和拉伸试验中的延展特性优良，但在钢板的淬 火处理时，根据不同的加热条件有时会出现石墨、渗碳体没有充分熔解，发生淬火不良的情 况。此外，专利文献1 3中记载的钢板虽然为软质，但却存在作为冲裁加工后的扩孔加工 性指标的延伸凸缘性未必优良的问题。本发明的目的在于，提供软质，具优良的加工性，并且具有优良的淬透性、具有优 良的延伸凸缘性的加工性优良的钢板及其制造方法。本发明人对上述现有技术的问题进行了专心研究，其结果发现，高碳钢中，即使在 Si含量非常低，具体而言使其为0. 以下的情况下，通过控制石墨及渗碳体的分布，虽然 未必使石墨化比率提高，但仍能够得到良好的加工性，进而能够确保良好的淬透性和延伸 凸缘性。即，对组织带给含有C :0. 3 0. 7质量％的钢板的强度、淬透性和延伸凸缘性的影 响进行了专心研究，其结果是得出以下见解。(1)为了软质化，形成包含铁素体、石墨和渗碳体的组织，并使铁素体、石墨和渗碳 体在整个组织中所占的体积率的总和为95%以上，且石墨在石墨和渗碳体总体中所占的体 积为5%以上的方法是有效的。(2)为了提高淬透性，还需要使石墨和渗碳体的平均粒径为5μπι以下。(3)为了控制石墨和渗碳体的粒径，热轧后的冷却条件极为重要。(4)为了提高延伸凸缘性，还需要使铁素体晶粒内存在的石墨和渗碳体在石墨和 渗碳体总体中所占的体积率的总和为15%以下。(5)为了控制铁素体晶粒内存在的石墨和渗碳体的体积率，热轧后的冷却条件极
为重要。本发明基于上述见解而完成，提供一种钢板，其特征在于，具有以质量％计含有C: 0. 3 0. 7%, Si 0. 以下、Mn 0. 20% 以下、P 0. 01% 以下、S 0. 01% 以下、Al 0. 05% 以下、N 0. 0050%以下、且余量由Fe及不可避免的杂质构成的组成，具有包含铁素体、石墨 和渗碳体的组织，并且，铁素体、石墨和渗碳体在整个组织中所占的体积率的总和为95%以 上，石墨在石墨和渗碳体总体中所占的体积率、即石墨率为5%以上，石墨和渗碳体的平均 粒径为5μπι以下。本发明的钢板，以质量％计，还含有选自Ni :3.0%以下、8:0.005%以下、01: 0. 以下中的至少1种。本发明的钢板能够通过下述方法进行制造，将具有上述组成的钢在800 950°C 的终轧温度下热轧而制成热轧板，以50°C /s以上的平均冷却速度将所述热轧后的热轧板 冷却至500°C以下的冷却停止温度后，在450°C以下的卷取温度下卷取，并使所述卷取后的 热轧板在720V以下的退火温度下退火。本发明提供一种钢板，其特征在于，具有以质量％计含有C :0. 3 0. 7%、Si 0. 以下、Mn 小于 0. 15%, P 0. 01% 以下、S 0. 01% 以下、Al 0. 05% 以下、N 0. 0050%以下、且余量由Fe及不可避免的杂质构成的组成，具有包含铁素体、石墨和渗碳体的组织， 并且，铁素体、石墨和渗碳体在整个组织中所占的体积率的总和为95%以上，石墨在石墨和 渗碳体总体中所占的体积率、即石墨率为5%以上，铁素体晶粒内存在的石墨和渗碳体在石 墨和渗碳体总体中所占的体积率的总和为15%以下。本发明的钢板，优选以质量％计，还含有选自Ni :3.0%以下、B :0.005%以下、Cu 0. 以下中的至少1种。本发明的钢板能够通过下述方法进行制造，将具有上述组成的钢在800 950°C 的终轧温度下热轧而制成热轧板，以50°C /s以上的平均冷却速度将所述热轧后的热轧板 冷却至600°C以下的冷却停止温度后，在550°C以下的卷取温度下卷取，并使所述卷取后的 热轧板在720V以下的退火温度下退火。根据本发明，能够制造软质，具有优良的加工性，并且具有优良的淬透性的钢板。 特别是，由于只需对成分和热轧后的冷却条件进行控制即可，因此本发明的钢板能够以低 成本容易地进行制造。此外，本发明的钢板为软质，且加工性优良，因此适合汽车驱动类部 件的厚壁加工，即使应用于复杂的形状的部件，也不需要对多个部件进行加工和焊接，进而 实现汽车部件的生产率提高和成本降低。而且，本发明的钢板也不存在通过高频等进行加 热时由石墨和渗碳体的未熔解引起的淬火不良。根据本发明，能够制造软质，具有优良的延伸凸缘性的加工性优良的淬透性的钢 板。特别是，由于只需对成分和热轧后的冷却条件进行控制即可，因此本发明的钢板能够以 低成本而容易地进行制造。此外，本发明的钢板为软质，延伸凸缘性等加工性优良，因此适 合汽车驱动类部件的厚壁加工，即使应用于复杂的形状的部件，也不需要对多个部件进行 加工和焊接，进而实现汽车部件的生产率提高和成本降低。


图1是表示渗碳体和石墨的平均粒径d和ΔΗν的关系的图。图2是表示铁素体晶粒内存在的渗碳体和石墨的体积率S和平均λ的关系的图。
具体实施例方式以下，对本发明的加工性优良的钢板及其制造方法进行详细说明。并且，只要没有 特殊说明，则表示成分的量的“ ％，，表示“质量％ ”。1)组成C :0· 3 0.7%C是形成石墨的元素。若C量小于0. 3%，则不能确保淬火后的硬度，若超过0. 7%, 则即使石墨化钢板也会硬质化，并且加工性降低。因此，使C量为0. 3 0. 7%。Si:0.1% 以下若Si量超过0. 1%，则铁素体硬质化，加工性降低。因此，使Si量为0. 1%，优选 为0. 05%以下。Mn :0· 20% 以下若Mn量超过0. 20%，则阻碍石墨形成，因此使Mn为0. 20%以下，优选为0. 10%以下。
Ρ:0·01% 以下P在晶界等处偏析使加工性降低，此外具有使渗碳体稳定、阻碍石墨形成的作用， 因此优选尽量降低。因此，使P量为0.01%以下，优选为0.008%以下。S:0.01% 以下S形成MnS等硫化物使加工性降低，此外，具有使渗碳体稳定、阻碍石墨形成的作 用，因此优选尽量降低。因此，使S量为0. 01 %以下，优选为0. 007%以下。Al :0· 05% 以下Al是与固溶N结合形成A1N，使固溶N的不良影响无害化，并且将AlN作为核促进 石墨形成的元素，其中，固溶N具有阻碍石墨形成的作用。因此，优选使Al量为0. 003 %以上，但若超过0.05%，则钢的洁净度降低，使加工 性变差，因此使Al量为0. 05%以下，优选为0. 04%以下。N :0· 0050% 以下若N量超过0.0050%，则使固溶N的使渗碳体稳定化的作用变得显著，石墨形成受 到阻碍。因此，使N量为0. 0050%以下，优选为0. 0040%以下。余量是Fe及不可避免的杂质，但由于以下的理由，因此优选使其含有选自Ni 3. 0%以下、B :0. 005%以下、Cu 0. 以下中的至少1种。Ni: 3.0% 以下Ni是促进石墨形成的元素，并且是有助于提高淬透性的元素，为了得到这样的效 果故优选含有0. 以上，但若Ni量超过3.0%，则该效果饱和。因此，使Ni量为3.0%以 下，优选为0. 1 3.0%，更优选为0.3 1.0%。B :0· 005% 以下B与N结合形成BN，是作为石墨形成的核来发挥作用的有用的元素，并且是在提高 淬透性方面有效地发挥作用的元素，为了得到这样的效果故优选含有0. 0005%以上，但若 B量超过0. 005 %，则该效果饱和。因此，使B量为0. 005 %以下，优选为0. 0005 0. 005 %， 更优选为0. 0010 0. 0040%。Cu:0.1% 以下Cu是促进石墨形成的元素，并且是有助于提高淬透性的元素，为了得到这样的效 果优选含有0. 01 %以上，更优选含有0. 02%以上，但若Cu量超过0. 1 %，则其效果饱和。因 此，使Cu量为0. 以下，更优选为0. 07%以下。2)组织为了实现钢板的软质化，并使弯曲加工性和拉伸试验中延展特性提高，需要形成 包含铁素体、石墨和渗碳体的组织，并使铁素体、石墨和渗碳体在整个组织中所占的体积率 的总和为95%以上，并且石墨在石墨和渗碳体总体中所占的石墨率为5%以上。此时，在本 发明中，即使石墨率为100%、即渗碳体全部石墨化，也得到同样的效果，因此使含量如上。 若铁素体、石墨和渗碳体的体积率的总和小于95%，即除此以外的相的体积率超过5%，则 加工性降低。此外，若石墨率小于5%，则加工性降低。这里，铁素体、石墨和渗碳体的体积率如下求出。在钢板的轧制方向上将板厚截面 的板厚1/4位置研磨后，用硝酸乙醇溶液进行腐蚀，利用光学显微镜在400倍的倍率下观察 每个视野内的5处，共10个视野(总计50处)，通过Media Cybernetics社制的图像分析软件“Image ProPlus ver. 4. O”对上述图像进行图像分析处理，求出铁素体、石墨和渗碳体 的面积，并将铁素体、石墨和渗碳体在总观察面积中所占的比例(面积率)作为它们各自的 体积率。此外，将石墨的面积(Sgr)在石墨的面积(Sgr)和渗碳体的面积(Scm)的和中所 占的比例(面积率)作为石墨的体积率(石墨率)。即，石墨率(％)通过下述式表示。石墨率={Sgr/(Sgr+Scm)}×100若只控制铁素体、石墨和渗碳体的体积率的总和或石墨率，则未必能够得到优良 的淬透性，特别是进行高频淬火时的淬透性。即，在本发明中，为了确保优良的淬透性，需要 使渗碳体和石墨的平均粒径为5 μ m以下。更优选为3 μ m以下。本发明人为了得到优良的淬透性而进行了各种研究。以下示出了研究的一例。 即，将具有 C 0. 55%, Si 0. 01%, Mn 0. 10%, P 0. 003%, S 0. 0006%、Al 0. 005%, N 0. 0018%,Ni 0. 50%,B 0. 0013%、余量由Fe及不可避免的杂质构成的组成的钢坯加热至 1150°C后，进行5道次的粗轧，在880°C的终轧温度下进行7道次的终轧，制成板厚4. Omm的 热轧板，在430°C的卷取温度下卷取后，酸洗，在720°C下实施40小时的罩式退火。此时，为 了改变渗碳体和石墨的粒径，在终轧后直到卷取温度的温度范围进行冷却，并使平均冷却 速度在空冷(5°C /s) 200°C /s的范围内变化。然后，如下操作对组织及淬透性进行调查。此外，与上述同样地，将与轧制方向平行的截面的板厚1/4位置研磨、硝酸乙醇溶 液腐蚀后，在1500倍的倍率下，通过扫描电子显微镜对截面的5处、每处10个视野(合计 50个视野)进行观察，使用上述图像分析软件，每2度对穿过渗碳体或石墨的外周上的2点 和渗碳体或石墨的等效椭圆(与渗碳体和石墨的面积相同，并且主弯矩及二阶矩相等的椭 圆)的重心的直径进行测定，计算平均值，进而求出各自的粒径。然后观察50个视野并计 算求得的渗碳体和石墨的粒径的平均值，将其作为渗碳体和石墨的平均粒径。淬透性裁取直径为IOOmm的圆板试验片，使用高频热处理装置，以IOOkHz的频率 将圆板试验片的外周端加热至1000°c后，立即进行水冷。然后，在沿着热处理后的圆板试 验片的圆周方向的8处位置，测定距外周端1.5mm的内侧的内外表面的维氏硬度Hv[载荷 49N( = 5kgf)]，求出最大Hv和最小Hv的差Δ Ην。若该Δ Hv为8以下，则可以说淬透性优良。图1表示渗碳体和石墨的平均粒径d与ΔΗν间的关系。可知若渗碳体和石墨的 平均粒径d达到5μπι以下，则ΔΗν达到8以下，能够得到优良的淬透性。基于上述研究进行各种研究，结果发现，本发明人为了确保优良的淬透性，需要使 渗碳体和石墨的平均粒径为5 μ m以下，更优选为3 μ m以下。通过这样对组织进行规定，能 够得到优良的淬透性，并认为理由如下。即，这是因为若渗碳体和石墨的平均粒径达到5 μ m 以下，则高频加热时渗碳体和石墨几乎完全熔解，能够实现淬火后的硬度的均勻化。3)制造条件以下，示出本发明钢板的优选的制造条件。并且，本发明钢板的制造方法并不限于 下述方法。热轧时的终轧温度800 950°C热轧时的终轧温度若低于800°C，则轧制负荷显著增大，若超过950°C，则生成的 锈皮增厚酸洗性降低，并且存在钢板表层上生成脱碳层的情况，因此使终轧温度为800 950 "C。
热轧后的平均冷却速度50°C /s以上热轧后的钢板立即以50°C /s以上的平均冷却速度冷却至下述的冷却停止温度。 若平均冷却速度小于50°C /s，则冷却中容易引起铁素体晶粒的成长，形成大的铁素体晶 粒。之后进行退火时，由于石墨或渗碳体是通过将铁素体晶界、夹杂物等作为晶核而形成 的，因此若铁素体晶粒大，则以晶界为晶核而形成的石墨、渗碳体变粗大，淬透性降低。此 外，若平均冷却速度慢，则生成粗大的珠光体，石墨或渗碳体经由珠光体的断裂、凝集、粗大 化而形成，因此石墨或渗碳体变得粗大，淬透性降低。并且，若使平均冷却速度为50°C /s以 上，则通过热轧导入奥氏体中的轧制应变容易残留在相变后的组织中，使位错密度增加，进 而在退火时具有以上述位错作为晶核促进石墨形成的优点。从上述内容出发，使平均冷却 速度为50°C /s以上，优选为80°C /s以上。平均冷却速度的上限不需要特别规定，但为了 抑制钢板形状变差、确保钢板的形状，优选使平均冷却速度为200°C /s以下。热轧后的冷却的冷却停止温度500°C以下需要以上述这样的冷却速度进行冷却的最低温度，即冷却停止温度若高于500°C， 则在到卷取为止的冷却中生成先共析铁素体，并且生成粗大的珠光体，卷取后的退火时渗 碳体、石墨变得粗大，导致淬透性降低，因此使冷却停止温度为500°C以下，优选为470°C以 下。冷却停止温度的下限不需要特别规定，但为了确保钢板的形状，优选冷却停止温度为 200°C以上。卷取温度450°C冷却后的热轧板立即被卷取，此时，若卷取温度高于450°C，则生成粗大的珠光体， 退火时渗碳体、石墨变得粗大，淬透性降低。因此，使卷取温度为450°C以下。并且，为了充 分地得到上述热轧后的冷却效果，优选卷取温度低于冷却停止温度。此外，由于热轧板的形 状容易变差，因此优选使卷取温度为200°C以上。退火温度720°C以下对卷取后的热轧板进行酸洗等除去锈皮后，实施退火以促进渗碳体的球状化或石 墨化，进而实现软质化。此时，退火温度若超过720°C，则冷却中生成粗大的珠光体，导致淬 透性降低，因此使其为720°C以下。此外，若退火温度低于600°C，则退火时间大幅延长，因 此优选使退火温度为600°C以上。并且，虽然退火时间不需要特别限定，但为了形成石墨故使其为8小时以上，此 外，铁素体晶粒过度粗大化，有可能导致延展性降低，因此优选使退火时间为100小时以 下。为了熔炼本发明的钢，可以使用转炉和电炉中的任一种。如上熔炼的钢通过铸 锭-开坯轧制或连铸而被制成钢坯。通常，将钢坯加热(再加热)后，进行热轧。并且，在 通过连铸制造的钢坯的情况下，可以直接使用或进行直接轧制，直接轧制是以抑制温度降 低为目的在保温的同时进行轧制。在将钢坯再加热并进行热轧的情况下，为了避免由锈皮 引起的表面状态的变差，而优选使钢坯加热温度为1280°C以下。热轧可以省略粗轧而只进 行终轧。为了确保终轧温度，可以在热轧中利用薄板坯加热炉(sheet bar heater)等加热 方法对被轧制材料进行加热。只要能够维持本发明的制造条件，则热轧板的板厚没有特别 限制，但优选1.0 10. 0mm。退火后的钢板能够根据需要进行表面光扎。实施例在实施例 1中示出。
若仅控制了铁素体、石墨和渗碳体的体积率的总和与石墨率，则未必能够得到优 良的延伸凸缘性。即，在本发明中，为了确保优良的延伸凸缘性，需要使铁素体晶粒内存在 的渗碳体和石墨的总体积率为15%以下。更优选为10%以下。本发明人为得到优良的延伸凸缘性而进行了各种研究。以下示出研究的一例。 将具有 C :0. 55 %、Si :0. 01 %、Mn 0. 10 P 0. 003 S 0. 0006 %、Al 0. 005 N 0. 0018%,Ni 0. 50%,B 0. 0013%、余量由Fe及不可避免的杂质构成的组成的钢坯加热至 1150°C后，进行5道次的粗轧，在870°C的终轧温度下进行7道次的终轧，制成板厚4. Omm的 热轧板，在520°C的卷取温度下卷取后，进行酸洗，在720°C下实施40小时的罩式退火。此 时，为了改变渗碳体和石墨的量和分布状态，在终轧后直到卷取温度的温度范围进行冷却， 并使平均冷却速度在空冷(5°C /s) 200°C /s的范围内变化。然后，如下操作对组织及延 伸凸缘性进行调查。此外，与上述同样地对与轧制方向平行的截面的板厚1/4位置处进行研磨、硝酸 乙醇溶液腐蚀，然后通过光学显微镜在400倍的倍率下观察截面上的5处，每处10个视野 (总计50个视野)，使用上述图像分析软件，识别铁素体晶界上存在的渗碳体和石墨以及铁 素体晶粒内存在的渗碳体和石墨，测定铁素体晶界上存在的渗碳体和石墨的占有面积S。n、 及铁素体晶粒内存在的渗碳体和石墨的占有面积Sin，由下式求出铁素体晶粒内存在的渗碳 体和石墨的面积率，并将上述面积率作为铁素体晶粒内存在的渗碳体和石墨在渗碳体和石 墨总体中所占的体积率)。BP,S(%)通过下述式表示。S = {Sin/(Son+Sj} XlOO并且，这里，具有部分存在于铁素体晶界上的部分的渗碳体晶粒或石墨晶粒，将每 个渗碳体晶粒或石墨晶粒的全部面积作为铁素体晶界上存在的渗碳体晶粒或石墨晶粒的 占有面积来进行测定，此外，将不具有存在于铁素体晶界上的部分的渗碳体或石墨晶粒的 面积作为铁素体晶粒内存在的渗碳体晶粒或石墨晶粒的占有面积来进行测定。延伸凸缘性裁取扩孔试验用的试验片(100 X 100mm)，使用冲头直径10mm、冲模 直径11. 6mm(间距板厚20%)的冲孔工具在试验片的中心进行冲孔。然后，利用圆筒平 底冲头(直径50πιπιΦ、肩R8mm)推压冲好的孔而进行扩孔加工，测定孔边缘产生贯通板厚 的裂纹时的孔径d (mm)，并根据下式计算扩孔率λ (%)，实施6次相同的试验并求出平均 λ )。λ = IOOX (d-10)/10图2是表示铁素体内存在的渗碳体和石墨的体积率S和平均λ的关系的图。若 铁素体晶粒内存在的渗碳体和石墨的体积率S达到15%以下，则能够得到60%以上的平均 λ，进而能够得到优良的延伸凸缘性。基于上述研究进行各种研究的结果是，本发明人发现为了确保优良的延伸凸缘 性，需要使铁素体内存在的渗碳体和石墨的总体积率为15%以下，更优选为10%以下。通 过如上对组织进行规定能得到良好的延伸凸缘性的原因如下。即，若渗碳体或石墨大量存 在于铁素体晶粒内，则冲孔加工时容易在渗碳体或石墨与铁素体的晶界产生微细的裂纹， 从扩孔试验中的初期开始发生传播、结合，进而容易引起贯通板厚的裂纹。另一方面，铁素 体晶界中碳的扩散速度快，与铁素体晶粒内相比凝集度粗大化得到更强的促进，铁素体晶 界上的渗碳体或石墨比铁素体晶粒内的渗碳体或石墨容易粗大化，各渗碳体晶粒、石墨晶
9粒的间隔容易扩大。因此，与铁素体晶粒内的渗碳体或石墨相比，铁素体晶界上的渗碳体或 石墨减慢裂纹传播。3)制造条件以下示出本发明的钢板的优选制造条件。并且，本发明的钢板的制造方法不受下 述内容的限定。热轧时的终轧温度800 950°C若热轧时的终轧温度低于800°C，则轧制负荷显著增大，若高于950°C，则生成的 锈皮变厚酸洗性降低，并且存在钢板表层上产生脱碳层的情况，因此使终轧温度为800 950 "C。热轧后的平均冷却速度50°C /s以上若以50°C /s以上的平均冷却速度对热轧后的钢板立即进行冷却直到后述的冷却 停止温度，则先共析铁素体的生成受到抑制，铁素体和渗碳体微细地析出。因此，卷取后进 行退火时，C变得容易在铁素体晶界扩散，铁素体晶界上的渗碳体的凝集/粗大化以及石墨 化受到促进，铁素体晶粒内的渗碳体或石墨减少，延伸凸缘性提高。此外，通过热轧导入奥 氏体中的轧制应变变得容易残留在相变后的组织中，引起位错密度增加，加工性提高。其结 果是退火时以位错为晶核的石墨形成变得容易，发生软质化，加工性提高。从以上内容出 发，使平均冷却速度为50°C /s以上，优选为80°C /s以上。平均冷却速度的上限不需要特 别规定，但为了抑制钢板的形状变差、确保钢板的形状，优选使其为200°C /s以下。热轧后的冷却的冷却停止温度600°C以下根据上述冷却速度进行冷却所需要的最低温度，即冷却停止温度若高于600°C，则 在卷取为止的冷却中生成先共析铁素体，并且生成珠光体，卷取后的退火时铁素体晶粒内 存在的渗碳体或石墨增加，导致延伸凸缘性降低，因此使其为600°C以下，优选为550°C以 下。冷却停止温度的下限不需要特别规定，但为了确保钢板的形状，优选使其为200°C以上。卷取温度550°C以下将冷却后的热轧板立即卷取，此时，卷取温度若高于550°C，则生成珠光体，退火时 铁素体晶粒内存在的渗碳体或石墨增加，延伸凸缘性降低。因此，使卷取温度为550°C以下。 并且，为了充分得到上述热轧后的冷却效果，优选使卷取温度低于冷却停止温度。此外，由 于热轧板的形状容易变差，因此在确保钢板形状方面优选使卷取温度为200°C以上，更优选 高于450 0C ο退火温度720°C以下对卷取后的热轧板实施酸洗等除去锈皮后，实施退火以促进渗碳体的球状化和石 墨化，进而实现软质化。此时，若退火温度高于720°C，则冷却中生成珠光体，导致延伸凸缘 性降低，因此使其为720°C以下。此外，若退火温度低于600°C，则铁素体晶粒内存在的渗碳 体或石墨增多，存在延伸凸缘性变差的倾向，因此优选使退火温度为600°C以上。并且，退火时间不需要特别限定，但为了形成石墨并减少铁素体晶粒内的渗碳体 或石墨，而优选使其为8小时以上，此外，铁素体晶粒过度粗大化，可能导致延展性降低，因 此优选使其为100小时以下。为了熔炼本发明的钢，可以使用转炉和电炉中的任一种。如上熔炼的钢通过铸 锭-开坯轧制或连铸而被制成钢坯。通常，将钢坯加热(再加热)后，进行热轧。并且，在
10通过连铸制造的钢坯的情况下，可以直接使用或进行直接轧制，直接轧制是以抑制温度降 低为目的在保温的同时进行轧制。在将钢坯再加热并进行热轧的情况下，为了避免由锈皮 引起的表面状态变差，而优选使钢坯加热温度为1280°C以下。热轧可以省略粗轧而只进 行终轧。为了确保终轧温度，可以在热轧中利用薄板坯加热炉等加热方法进行被轧制材料 的加热。只要能够维持本发明的制造条件，则热轧板的板厚没有特别限制，但优选1. 0 10.0mm。在利用酸洗或喷砂等除去表面的锈皮后，对热轧板进行热轧板退火。退火后的钢 板能够根据需要进行表面光扎。实施例在实施例2中示出。实施例实施例1将表1所示组成的钢No. A S的钢坯加热至1250°C，在表2所示条件下进行热 轧、酸洗后，同样地在表2所示条件下进行退火，制成板厚为4. Omm的钢板No. 1 22。然 后，利用上述方法，求出石墨率、渗碳体和石墨的平均粒径以及用于评价淬透性的ΔΗν。此 外，沿轧制方向裁取JIS 5号拉伸试验片，实施拉伸试验，求出屈服应力ΥΡ、拉伸强度TS及 延伸率Ε1。将结果示于表3。可知本发明例的钢板均为低ΥΡ、低TS、高Ε1、低ΔΗν，软质且加 工性优良，而且淬透性也优良。并且确认了本发明例的钢板的组织如表3所示，主要由铁素 体、渗碳体和石墨构成，它们的总体积率为95%以上。
表 3
* :F铁素体、G石墨、C渗碳体实施例2将表4所示组成的钢No. AA AS的钢坯加热至1250°C，在表5所示条件下进行热 轧、酸洗后，同样地在表5所示条件下进行退火，制成板厚为4. Omm的钢板No. 101 122。 然后，利用上述方法，求出石墨率、铁素体晶粒内存在的渗碳体和石墨在渗碳体和石墨总体 中所占的体积率S以及作为延伸凸缘性的指标的平均λ。此外，沿轧制方向裁取JIS 5号 拉伸试验片，实施拉伸试验，求出屈服应力ΥΡ、拉伸强度TS及延伸率Ε1。并且，对各试样进 行2次相同的试验并求出平均值，将该平均值作为该钢板的特性值。将结果示于表6。可知本发明例的钢板均为低YPdS TS、高Ε1、高λ，软质且包括 延伸凸缘性的加工性优良。并且确认了本发明例的钢板的组织如表6所示，主要由铁素体、 渗碳体和石墨构成，它们的总体积率为95%以上。
表 5 * :F铁素体、G石墨、C渗碳体
权利要求
一种钢板，其特征在于，具有以质量％计含有C0.3～0.7％、Si0.1％以下、Mn0.20％以下、P0.01％以下、S0.01％以下、Al0.05％以下、N0.0050％以下、且余量由Fe及不可避免的杂质构成的组成，具有包含铁素体、石墨和渗碳体的组织，并且，铁素体、石墨和渗碳体在整个组织中所占的体积率的总和为95％以上，石墨在石墨和渗碳体总体中所占的体积率、即石墨率为5％以上，石墨和渗碳体的平均粒径为5μm以下。
2.如权利要求1所述的钢板，其特征在于，在所具有的组成中，以质量％计，还含有选 自Ni 3. 0%以下、B :0. 005%以下、Cu 0. 以下中的至少1种。
3.一种钢板的制造方法，其特征在于，将具有权利要求1或2所述的组成的钢在800 950°C的终轧温度下热轧而制成热轧板，以50°C /s以上的平均冷却速度将所述热轧后的热 轧板冷却至500°C以下的冷却停止温度后，在450°C以下的卷取温度下卷取，并使所述卷取 后的热轧板在720V以下的退火温度下退火。
4.一种钢板，其特征在于，具有以质量％计含有C :0. 3 0.7%、Si 0. 以下、Mn:小 于 0. 15%、P 0. 01% 以下、S 0. 01% 以下、Al 0. 05% 以下、N :0. 0050% 以下、且余量由 Fe 及不可避免的杂质构成的组成，具有包含铁素体、石墨和渗碳体的组织，并且，铁素体、石墨 和渗碳体在整个组织中所占的体积率的总和为95%以上，石墨在石墨和渗碳体总体中所占 的体积率、即石墨率为5%以上，铁素体晶粒内存在的石墨和渗碳体在石墨和渗碳体总体中 所占的体积率的总和为15%以下。
5.如权利要求4所述的钢板，其特征在于，在所具有的组成中，以质量％计，还含有选 自Ni 3. 0%以下、B :0. 005%以下、Cu 0. 以下中的至少1种。
6.一种钢板的制造方法，其特征在于，将具有权利要求4或5所述的组成的钢在800 950°C的终轧温度下热轧而制成热轧板，以50°C /s以上的平均冷却速度将所述热轧后的热 轧板冷却至600°C以下的冷却停止温度后，在550°C以下的卷取温度下卷取，并使所述卷取 后的热轧板在720°C以下的退火温度下退火。
全文摘要
本发明提供软质，具有优良的加工性，并具有优良的淬透性的钢板及其制造方法。一种钢板，其特征在于，具有以质量％计含有C0.3～0.7％、Si0.1％以下、Mn0.20％以下、P0.01％以下、S0.01％以下、Al0.05％以下、N0.0050％以下、且余量由Fe及不可避免的杂质构成的组成，具有包含铁素体、石墨和渗碳体的组织，并且，铁素体、石墨和渗碳体在整个组织中所占的体积率的总和为95％以上，石墨在石墨和渗碳体总体中所占的体积率、即石墨率为5％以上，而且石墨和渗碳体的平均粒径为5μm以下；或者，一种钢板，其特征在于，铁素体晶粒内存在的石墨和渗碳体在石墨和渗碳体总体中所占的体积率的总和为15％以下。
文档编号C22C38/16GK101903547SQ20088012145
公开日2010年12月1日 申请日期2008年11月20日 优先权日2007年12月19日
发明者仮屋房亮, 濑户一洋 申请人:杰富意钢铁株式会社