冷轧钢板及其制造方法_2

文档序号:9239684阅读:来源:国知局
如技术方案1至3中任一项所述的冷轧钢 板,其中,化学成分为:以质量%计,以满足⑶式5XC% -Si % +Mn % +1.6XCr % +0· 8XNi% -I. 5XA1%< 1 的方式含有 Cr :0· 10 ~2. 0%、Ni :0· 05 ~0· 5%、Mo :0· 05 ~ 0. 5 %以及B :0. 0002~0. 002 %中的至少一种。
[0049] 技术方案5所述的冷轧钢板为如技术方案1至4中任一项所述的冷轧钢板,其中, 从钢板表面到距钢板表面至少200 ym为止的表层部中的、作为析出物的含有Nb、V以及Ti 中的任一种元素的碳化物的平均粒径为20~lOOnm。
[0050] 技术方案6所述的冷轧钢板的制造方法为如下的制造方法:熔炼技术方案1至4 中任一项所述的化学成分的钢坯;将该钢坯加热至1200°C以上,进行热轧,制成热轧钢板; 将该热轧钢板在500~700°C下进行卷取,制成热轧卷材;将该热轧卷材进行冷轧、或者进 行退火和冷轧,由此使截面硬度为200~400HV。
[0051] 发明效果
[0052] 根据本发明,限制了化学成分,并且析出的碳化物的平均粒径为20~100nm,因此 能够提高耐过热点性以及耐磨损性。
【附图说明】
[0053] 图1是表示本发明的实施例中的耐过热点性试验的试验前的状态的立体图。
[0054] 图2(a)是表示上述同样耐过热点性试验的试验后的状态的俯视图,图2(b)是表 示上述同样耐过热点性试验的试验后的状态的图2 (a)的A-A截面图,图2 (c)是表示硬度 测定部位的图。
【具体实施方式】
[0055] 对本发明的一个实施方式进行说明。
[0056] 本发明涉及的冷轧钢板可用作例如汽车的自动变速器的湿式多片离合器机构中 的离合器片用的材料等。
[0057] 首先,对由通常的钢板形成的离合器片中的过热点的产生原因进行说明。
[0058] 在以高负荷接合离合器的情况下,在接合状态的离合器片的表面,因摩擦使得温 度显著升高,钢板中的金属组织发生奥氏体化。需要说明的是,在钢板中,因离合器接合时 的温度升高而发生奥氏体化的区域仅为钢板表层,在钢板内部,温度没有升高至发生相变 的程度。
[0059] 钢板表面的加热区域因向温度低的钢板内部的快速热传导而骤冷(自冷却),发 生马氏体相变。
[0060] 并且,在因摩擦引起的加热部通过自冷却而骤冷从而引起了马氏体相变的情况 下,在生成的马氏体组织中产生体积膨胀,形成比周围高的突出的凸状区域、即过热点。
[0061] 另外,马氏体相变时的形状变化对周围的组织施加拉伸残余应力,损害离合器片 的平坦度,产生变形。
[0062] 为了抑制这样的过热点,利用下述第1对策至第4对策来应对是有效的。
[0063] 第1对策是抑制摩擦热所引起的离合器片的温度升高。即,通过提高形成离合器 片的钢板的热导率,使来自离合器片表面的摩擦部的热快速地向周围扩散,从而抑制最表 面的局部的异常温度升高。
[0064] 对于钢的热导率而言,纯铁最高,合金元素的添加量越增加则热导率越降低。另 外,珠光体等第二相的体积率增加时,热导率降低。但是,为了确保作为离合器片的适当的 强度及耐磨损性,需要向钢中添加合金元素。
[0065] 因此,为了确保作为离合器片所要求的强度和耐磨损性、并且维持高热导率,使金 属组织为在铁素体组织中均匀分散有微细的析出物的分散型组织是有效的。
[0066] 第2对策是,即使离合器片温度因摩擦热而升高,也要抑制离合器片表层部的金 属组织的γ化。即,即使在无法避免摩擦热所引起的钢板表面的温度升高的情况下,通过 使钢板自身难以发生奥氏体相变,也可抑制因摩擦引起的温度升高而导致的奥氏体化。
[0067] 为了抑制奥氏体相变,使相变点升高或者使碳化物的固溶化延迟是有效的。
[0068] 对于相变点升高,添加使α - γ相变点(A3相变点)升高的元素或者减少使A3 相变点降低的元素的添加量是有效的。
[0069] 另外,对于固溶化延迟,使碳化物在钢中尽量以难以固溶的稳定的性质存在是有 效的。
[0070] 在碳钢中,α - γ相变是从碳化物与母相的界面处的碳化物的固溶开始的。如 果碳化物在α相中或γ相中的固溶容易,则α - γ相变迅速进行。另一方面,如果碳化 物的固溶不容易,则α - γ相变的进行被抑制。
[0071] 并且,C、Mn及Ni使相变点降低,Si及Cr使相变点升高。因此,尽量减少C、Mn及 Ni的添加量是很重要的,Si及Cr的添加量可以考虑其他条件等根据需要而增加。
[0072] 另外,作为碳化物的Fe3C(渗碳体:Θ )系具有容易固溶的性质,但在添加有Cr的 钢的情况下,存在Cr在Fe3C中富集的趋势。Fe3C通过Cr富集而稳定。另外,与Fe 3C相比, Nb系碳化物、V系碳化物、Ti系碳化物具有稳定性非常高、在γ相中的溶解度低的性质。
[0073] 即,Nb系碳化物、V系碳化物、Ti系碳化物的微细均匀分散对于确保钢板的强度及 耐磨损性而言是非常优异的方法。因此,Nb系碳化物、V系碳化物、Ti系碳化物的利用适合 作为γ化抑制方法。另外,作为使相变点降低最显著的元素的c降低的方法,添加 Nb、v、 Ti是有效的。
[0074] 因此,为了确保强度及耐磨损性,添加 Nb、V、Ti而形成硬质的碳化物是有效的。另 外,为了降低不与Nb、V、Ti结合的剩余C量,通过将Nb添加量、V添加量、Ti添加量与C量 相关联地设定为最佳添加量,摩擦所引起的加热部的固溶C量降低,能够进一步抑制γ化。
[0075] 第3对策是,即使离合器片表层部的金属组织因摩擦热所引起的温度升高而发生 γ化,也要抑制离合器片的自冷却所引起的马氏体相变。即,即使在无法避免钢板表面的温 度升高和γ化的情况下,也要通过降低钢板的淬透性来抑制自冷却所引起的马氏体相变。
[0076] 为了降低淬透性,减少使淬透性提高的元素的添加量以及γ晶体粒径的微细化 是有效的。
[0077] 为了降低(或者不提高)淬透性,尽量减少Si、Mn、Ni、Cr、Mo以及B等的添加量 很重要。
[0078] 为了使γ晶体粒径微细化,利用微细的析出物所引起的晶界钉扎效应是有效的。 即,如果通过使Nb系碳化物、V系碳化物、Ti系碳化物以及氮化物微细分散而使γ粒径微 细化,则由γ相开始冷却时α相的成核得以促进,淬透性降低。另外,这样的Nb、V、Ti的 利用不仅提高热导率并抑制γ化,而且还发挥提高强度、耐磨损性的作用,因此非常有效。
[0079] 第4对策是,即使离合器片表层部的金属组织因摩擦热引起的温度升高而发生γ 化并因自冷却而发生马氏体化,也要抑制相变应力所引起的离合器片的变形。即,即使在无 法避免钢板表面的加热部的马氏体化(过热点化)的情况下,也要通过充分地确保过热点 周围的金属组织的强度来抑制因过热点引起的离合器片的变形。
[0080] 如上所述,认为过热点本身是因摩擦部的加热以及骤冷而形成的马氏体的区域。 在过热点的周围,虽然不像过热点那样,但也会因摩擦热而引起温度升高,金属组织也受到 影响。另外,过热点发生了 α - γ -马氏体这样的相变,但在过热点周围并没有被加热至 发生γ化的程度,因而多数情况下比原材料组织软质化。具体而言,通常,离合器片使用通 过冷轧所引起的加工硬化而被调节为约220~320HV的钢板。在过热点周围,由摩擦热引 起的加热使得通过冷轧得到的加工组织中发生恢复及再结晶,硬度降低。
[0081] 因此,如果能够抑制冷轧组织的恢复及再结晶,就能够抑制过热点周围的软化。具 体而言,通过添加 Nb、V、Ti而形成在组织中均匀地分散有热稳定性高的Nb系碳化物、V系 碳化物、Ti系碳化物的组织,能够抑制再结晶,能够有效地抑制硬度的降低。
[0082] 并且,基于上述第1对策、第2对策、第3对策以及第4对策,如下规定了冷轧钢板 的化学成分。需要说明的是,只要没有特别记载,则各元素的含量为质量%。
[0083] SP,冷轧钢板的化学组成为:含有0.03~0. 12%的C、0~1.0%的Si (包括无 添加)、0. 2~0. 8 %的Μη、0. 03 %以下的P (不包括无添加)、0. 03 %以下的S (不包括无 添加)、0. 03~0. 4 %的Nb以及0. 05 %以下的Al (不包括无添加),余量由Fe和不可避 免的杂质构成。另外,在上述各元素的含量的范围内,以满足作为(1)式的5XC%-Si% +Mn%-1. 5XA1%< 1的方式含有各元素。需要说明的是,(1)式中的C%为C的含量(%)、 31%为31的含量(%)^11%为此的含量(%)、41%为41的含量(%)。
[0084] 另外,还可以为如下构成:不仅含有上述化学成分,如下所述还含有V而不含Nb。
[0085] SP,可以使化学成分为如下构成:含有0.03~0. 12%的C、0~1.0%的Si (包括 无添加)、0. 2~0. 8 %的Μη、0. 03 %以下的P (不包括无添加)、0. 03 %以下的S (不包括无 添加)、0. 03~0. 3%的V以及0. 05%以下的Al (不包括无添加),余量由Fe和不可避免的 杂质构成,且满足(1)式。
[0086] 此外,还可以为
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