本发明涉及在热处理前的加工中显示出良好的冷加工性，并且在渗碳热处理后显示出既定的表面硬度，以及即使在距表面很深的地方仍显示出期望的硬度的热轧钢板，具体而言，是在作为各种结构用零件所使用的钢材之中，特别是涉及作为为了改善耐磨损性和耐疲劳特性，而经由渗碳淬火或碳氮共渗淬火处理，进行了表面硬质化处理的零件的原材有用的热轧钢板，例如作为用于制造汽车等的各部分所用的离合器、阻尼器、齿轮(gear)等的原材有用的热轧钢板。还有，在以下的说明中，代表性地选取适用于离合器类的情况进行说明，但本发明当然不限定于此类制造，而是可作为一边活用其优异的渗碳淬火性和碳氮共渗淬火性，以维持芯部的高韧性，一边使表层部硬质化，从而用于制造要求有高表面硬度和优异的冲击特性的这种零件的原材被有效利用。
背景技术：近年来，从环境保护的观点出发，以提高汽车的燃油效率为目的，对于汽车用的各种零件，例如用于齿轮等的传动零件和外壳等的钢材的轻量化，即高强度化的要求越发提高。为了顺应这样的轻量化·高强度化的要求，作为一般所用的钢材，能够使用的是对棒钢进行热锻的钢材(热锻材)(例如，参照专利文献1)。另外，为了削减零件制造工序中的CO2的排放量，至今关于利用热锻加工的齿轮等零件的冷锻化的要求也高涨。另外，冷加工(冷锻)与热加工和温加工相比较，有生产率高，而且尺寸精度和钢材的产出率均良好的优点。但是，通过这样的冷加工制造零件时成为问题的是，为了将冷加工的零件的强度确保在期待的预定值以上，必然需要使用强度、即变形阻力高的钢材。可是存在的难点是，使用的钢材的变形阻力越高，越会招致冷加工用金属模具的寿命缩短。基于上述背景，在传动零件的领域也进行了如下研究，即，由一直以来的棒钢的锻造品(热锻、冷锻等)，转换成以零件的轻量化和低成本化为目标而使用钢板的零件制造。其中，在齿轮、阻尼器和离合器等表面会遭受表面压力的零件中，为了赋予其耐磨损性和耐疲劳特性而进行的是，在对于钢板实施零件加工之后，通过渗碳热处理而提高表面硬度。作为这些零件制造用的钢板，历来使用普通的软钢(SPHC等)，但要求进一步的高强度化、高硬度化。将钢板冷加工(冲压成形等)成既定形状后，进行渗碳热处理，从而制造确保有既定的强度、表面硬度的高强度零件。为了提高渗碳表面的硬度，考虑增加以C量为中心的主要成分、添加元素的量，但若是这样，则热处理前的冷加工性降低。因此，期望有一种兼顾确保冷加工性和提高渗碳热处理后的表面硬度的解决策略。如上述，本发明以热轧钢板为对象，而作为涉及热轧钢板的现有技术，例如可列举下述专利文献2～6。专利文献2所公开的热轧钢板，以面积比例计金属组织的70％以上为铁素体相，其平均晶粒直径为50μm以下，纵横比为3以下，而且铁素体晶界的70％以上由大角晶界构成，由大角晶界形成的铁素体相的最大径为30μm以下且最小径为5nm以上的析出物的面积比例为金属组织的2％以下，且除去铁素体相和析出物的余量相中面积比例最大的第二相的平均晶粒直径为50μm以下，最近的第二相间存在铁素体相的大角晶界，由此强度与拉伸凸缘性的平衡提高。专利文献3所公开的热轧钢板，铁素体平均粒径为1～10μm，铁素体粒径的标准偏差为3.0μm以下，夹杂物的形状比为2.0以下，由此拉伸凸缘性提高。专利文献4所公开的热轧钢板，组织是铁素体相分率为50％以上、残余贝氏体即铁素体·贝氏体组织，板厚t的1/8t～3/8t的范围内的Mn微偏析在满足0.10≥σ/Mn的范围内，由此拉伸凸缘性提高。专利文献5所公开的热轧钢板，组织中铁素体相的面积率为20％以上、回火马氏体相的面积率为10～60％、马氏体相的面积率为0～10％、残留奥氏体相的体积率为3～15％，由此拉伸性和拉伸凸缘性提高。但是，上述专利文献2～5所公开的热轧钢板虽然冷加工性优异，但对于渗碳热处理后的表面硬度没有任何提及，其改善效果是不明确的。另一方面，专利文献6所公开的热轧钢板(渗碳钢带)，板厚方向表层部到深度50μm的平均硬度为170HV以上，且金属组织为铁素体+珠光体，表面碳浓度CS(质量％)与钢中平均碳浓度CM(质量％)之差ΔC＝CS-CM为0.1质量％以上，由此能够减轻冲裁时的“塌边”，并且可以省略冲裁后的渗碳处理。但是，上述专利文献6所公开的热轧钢板(渗碳钢带)虽然渗碳热处理后的表面硬度优异，但对于冷加工性没有任何提及，其改善效果是不明确的。如上所述，关于兼具冷加工性和渗碳热处理后的表面硬度的热轧钢板，目前为止基本没有研究过。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3094856号公报专利文献2：日本专利第3821036号公报专利文献3：日本专利第4276504号公报专利文献4：日本专利第4644075号公报专利文献5：日本特开2011-168861号公报专利文献6：日本特开2010-222663号公报
技术实现要素：发明要解决的课题因此，本发明的目的在于，提供一种兼备冷加工性和渗碳热处理后的表面硬度的热轧钢板。还有，在本发明中，渗碳热处理除了通常的用于渗碳的热处理以外，也包括用于碳氮共渗的热处理的情况。用于解决课题的手段第一发明，是一种冷加工性和渗碳热处理后的表面硬度优异的热轧钢板，其特征在于，板厚为2～10mm，成分组成以质量％计(以下，涉及化学成分均同。)含有C：0.05～0.30％、Mn：0.3～3.0％、Al：0.015～0.1％、N：0.003～0.30％，余量由铁和不可避免的杂质构成，组织以面积率计包含铁素体：10～50％、珠光体：15～50％、余量：由贝氏体构成，关于包含所述铁素体和珠光体的全部相的晶粒(以下，称为“全部晶粒”。)，纵横比(长轴/短轴)为3以下的晶粒个数为所述全部晶粒个数的60％以上，并且所述全部晶粒的平均晶粒直径为3～50μm的范围。第二发明，是根据第一发明所述的热轧钢板，其中，在所述不可避免的杂质之中，Si：0.5％以下，P：0.030％以下，S：0.035％以下。第三发明，是根据第一或第二发明所述的热轧钢板，其中，成分组成还含有下述(a)～(f)中的至少任一种。(a)从Cr：3.0％以下(不含0％)、Mo：1.0％以下(不含0％)和Ni：3.0％以下(不含0％)所构成的组中选择的至少一种(b)从Cu：2.0％以下(不含0％)和Co：5％以下(不含0％)所构成的组中选择的至少一种(c)从V：0.5％以下(不含0％)、Ti：0.1％以下(不含0％)和Nb：0.1％以下(不含0％)所构成的组中选择的至少一种(d)从Ca：0.08％以下(不含0％)和Zr：0.08％以下(不含0％)所构成的组中选择的至少一种(e)Sb：0.02％以下(不含0％)(f)从REM：0.05％以下(不含0％)、Mg：0.02％以下(不含0％)、Li：0.02％以下(不含0％)、Pb：0.5％以下(不含0％)和Bi：0.5％以下(不含0％)所构成的组中选择的至少一种发明效果根据本发明，能够提供在铁素体+珠光体主体的组织中，通过使晶粒等轴化且微细化，从而确保冷加工性并且在渗碳热处理后可以得到既定的表面硬度的热轧钢板。具体实施方式以下，对于本发明的热轧钢板(以下，也称为“本发明钢板”或仅称为“钢板”。)更详细地加以说明。本发明钢板，虽然其成分组成与上述专利文献1所述的热锻材(高强度高韧性表面硬化用钢)重复，但在以下方面有所不同，即，使组织成为铁素体+珠光体主体组织，并且使晶粒等轴化且微细化。〔本发明钢板的板厚：2～10mm〕首先，本发明钢板以板厚2～10mm的为对象。板厚低于2mm时，不能确保作为构造体的刚性。另一方面，若板厚高于10mm，则难以达成本发明中规定的组织形态，将得不到期望的效果。板厚的下限优选为3mm以上，更优选为4mm以上。另外，上限优选为9mm以下，更优选为7mm以下。其次，对于构成本发明钢板的成分组成进行说明。以下，化学成分的单位全部是质量％。〔本发明钢板的成分组成〕<C：0.05～0.30％>C在确保作为最终得到的渗碳(或碳氮共渗)淬火零件的芯部强度上是不能欠缺的元素，低于0.05％时，得不到充分的强度。但是，若过剩地含有，则除了韧性劣化以外，可切削性和冷锻性也降低而损害加工性，因此以0.30％为上限。C的优选的含量为0.08～0.25％的范围。<Mn：0.3～3.0％>Mn是对钢液的脱氧有效的元素，为了使这一效果有效地发挥，必须含有0.3％以上，但是若过度地含有，则对冷加工性、可切削性造成不利影响，并且由于向结晶晶界的偏析量的增大，致使晶界强度降低，进而将给冲击特性带来不利影响，因此必须抑制在3.0％以下。Mn的优选的含量在0.5～2.0％的范围。<Al：0.015～0.1％>Al是作为钢材的脱氧材而包含在钢中的元素，与钢中的N结合而生成AlN，具有防止晶粒的粗大化的作用。为了有效地发挥这样的效果，必须含有0.015％以上，但其效果在0.1％左右饱和，若高于此，则与氧结合而成为非金属系夹杂物，将给冲击特性等带来不利影响，因此将0.1％定为上限。优选为0.08％以下，更优选为0.06％以下，特别优选为0.04％以下。<N：0.003～0.30％>N在钢中与Al、V、Ti、Nb等结合而生成氮化物，具有抑制晶粒的粗大化的作用，该效果通过含有0.003％以上而得到有效地发挥。优选为0.005％以上。但是，这些效果在0.30％左右饱和，若更多含有，则氮化物成为夹杂物而给物性带来不利影响，因此将0.30％定为上限。优选为0.10％以下，更优选为0.05％以下，特别优选为0.03％以下。本发明钢板基本上含有上述成分，余量是铁和不可避免的杂质，但不可避免地混入的Si、P和S，由于下述的理由而期望分别尽可能抑制得少。<Si：0.5％以下>Si作为强化元素或脱氧性元素而有效地起作用，另一方面，其助长晶界氧化而使弯曲疲劳特性劣化，并且给冷锻性带来不利影响。因此为了消除这一障碍，必须将其含量抑制在0.5％以下，特别是要求高水平的弯曲疲劳特性时，期望将其含量抑制在0.1％以下。从这样的观点出发，Si的更优选的含量为0.02～0.1％的范围。<P：0.030％以下>P在结晶晶界偏析而使韧性降低，因此其上限定为0.030％。P的更优选的含量为0.020％以下，进一步优选为0.010％以下。<S：0.035％以下>S生成MnS，有助于可切削性的提高，但将本发明应用于齿轮等之时，不仅纵向的冲击特性，而且横向的冲击特性也很重要，为了提高横向的冲击特性，需要减少各向异性，为此必须将S含量抑制在0.035％以下。S的更优选的含量为0.025％以下，进一步优选为0.020％以下。另外在本发明钢板中，除了上述的基本成分以外，在不损害本发明的作用的范围，还能够含有以下的允许成分。<从Cr：3.0％以下(不含0％)、Mo：1.0％以下(不含0％)、Ni：3.0％以下(不含0％)所构成的组中选择的至少一种>这些元素在具有提高淬火性或使淬火组织微细化的方面是有用元素，特别是Cr具有优异的淬火性提高效果，另外Mo有效地作用于不完全淬火组织的减少和淬火性的提高，此外对于晶界强度的提高也有效地起作用，此外Ni使淬火后的组织微细化而有助于耐冲击性的提高。这样的效果通过优选含有Cr：0.2％以上、Mo：0.08％以上、Ni：0.2％以上之中至少一种而得到有效地发挥，但若Cr量高于3.0％，则Cr生成碳化物而发生晶界偏析，使晶界强度降低，给韧性带来不利影响，Mo的上述效果约在1.0％时饱和，另外Ni的上述效果也在3.0％时饱和，因此更多的添加在经济上完全是浪费。<Cu：2.0％以下(不含0％)和/或Co：5％以下(不含0％)>Cu在提高耐腐蚀性上是有效发挥作用的元素，这一效果通过优选含有0.3％以上而得到有效地发挥，但该效果在2.0％时饱和，因此更多的含有便是浪费。还有，若使Cu单独含有，则钢材的热加工性有变差的倾向，因此为了避免这一弊端，期望在所述含量的范围内并用具有热加工性提高效果的Ni。另外Cu和Co均有使钢材发生应变时效，使之硬化的作用，在提高加工后强度上是有效的元素。为了使这样的作用有效地发挥，优选这些元素分别含有0.1％以上，更优选含有0.3％以上。但是，若Co的含量过剩，则使钢材发生应变时效和使之硬化的效果饱和，此外，使加工后强度提高的效果也饱和，另外，还有可能促进裂纹，因此推荐Co的含量为5％以下，进一步推荐为4％以下，特别推荐为3％以下。<从V：0.5％以下(不含0％)、Ti：0.1％以下(不含0％)、Nb：0.1％以下(不含0％)所构成的组中选择的至少一种>这些元素与C、N结合而生成碳化物和氮化物，使晶粒微细化，有助于韧性(耐冲击性)的提高，但其效果分别在上限值附近饱和，反而有可能给可切削性和冷加工性带来不利影响，因此必须分别抑制在上限值以下。用于有效地发挥这些元素的添加效果的优选的下限值为V：0.03％，Ti：0.005％和Nb：0.005％。<Ca：0.08％以下(不含0％)和/或Zr：0.08％以下(不含0％)>Ca将硬质的夹杂物以柔软的夹杂物包裹起来，另外Zr使MnS球状化，均有助于可切削性的提高，除此之外，两种元素均具有的作用是，通过减少由于MnS的球状化造成的各向异性而提高横向的冲击特性，但这些效果分别在0.08％时饱和，因此推荐分别为0.08％以下，进一步推荐为0.05％以下，特别推荐为0.01％以下。还有，用于使这些元素的上述效果有效发挥的优选的下限值为Ca：0.0005％(更优选为0.001％)、Zr：0.002％。<Sb：0.02％以下(不含0％)>Sb抑制晶界氧化，在提高弯曲疲劳强度上是有效的元素，但该效果在0.02％时饱和，因此更多的添加在经济上是浪费。用于使该Sb的添加效果有效发挥的优选的下限值是0.001％。<从REM：0.05％以下(不含0％)、Mg：0.02％以下(不含0％)、Li：0.02％以下(不含0％)、Pb：0.5％以下(不含0％)、Bi：0.5％以下(不含0％)所构成的组中选择的至少一种>REM与Zr和Ca同样，使MnS等硫化化合物系夹杂物球状化，提高钢的变形能力，并且是有助于可切削性的提高的元素。为了使这样的作用有效地发挥，优选使REM含有0.0005％以上，更优选含有0.001％以上。但是，即使过剩地含有，其效果也是饱和，不能期待与含量相应的效果，因此推荐为0.05％以下，进一步推荐为0.03％以下，特别推荐为0.01％以下。还有，在本发明中，所谓REM表示包含镧系元素(从La至Ln的15种元素)以及Sc(钪)和Y(钇)。这些元素之中，优选含有从La、Ce和Y所构成的组中选择的至少一种的元素，更优选含有La和/或Ce。Mg与Zr和Ca同样，使MnS等硫化化合物系夹杂物球状化，提高钢的变形能力，并且是有助于可切削性的提高的元素。为了使这样的作用有效地发挥，优选使Mg含有0.0002％以上，更优选含有0.0005％以上。但是，即使过剩地含有，其效果也是饱和，不能期待与含量相应的效果，因此推荐为0.02％以下，进一步推荐为0.015％以下，特别推荐为0.01％以下。Li与Zr和Ca同样，使MnS等硫化化合物系夹杂物球状化，能够提高钢的变形能力，另外，使Al系氧化物低熔点化而使之无害化，是有助于可切削性的提高的元素。为了有效地发挥这样的作用，优选使Li含有0.0002％以上，更优选含有0.0005％以上。但是，即使过剩地含有，其效果也是饱和，不能期待与含量相应的效果，因此推荐为0.02％以下，进一步推荐为0.015％以下，特别推荐为0.01％以下。Pb在用于提高可切削性上是有效的元素。为了使这样的作用有效地发挥，优选使Pb含有0.005％以上，更优选含有0.01％以上。但是，若过剩地含有，则产生轧制痕的发生等制造上的问题，因此推荐为0.5％以下，更推荐为0.4％以下，特别推荐为0.3％以下。Bi与Pb同样，在用于提高可切削性上是有效的元素。为了有效地发挥这...