专利名称：冷锻用钢板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及适合作为用于通过冷加工(板锻压)来制造汽车的发动机或变速箱等部件的原材料的冷锻用钢板及其制造方法。详细来说，涉及具备可加工性的各向异性小的热轧钢板的冷锻用钢板、进ー步具备能够承受冷锻并具有优良的润滑性的表面处理皮膜的冷锻用钢板及这些钢板的制造方法。本申请基于2010年I月25日在日本申请的日本特愿2010-013446号及2010年I月25日在日本申请的日本特愿2010-013447号主张优先权，在此援引其内容。
背景技术：
作为使钢铁材料或不锈钢等金属材料发生塑性变形来进行加工的方法，主要有一边对钢材进行加热ー边进行成型的热锻、使用模具在常温下对钢材进行成型的冷锻。
近年来，从保护地球环境的观点出发，以降低汽车的CO2排出量等为目的，正在对汽车车身进行轻量化，从而正在使用440MPa以上的高强度钢板。另外，汽车公司和部件生产厂家通过将以往用热锻来制造的部件用冷锻压来制造等，进行エ序的简略化。由于エ序的简略化推动制造エ艺本身的节能化和低成本化，从而推动效率化。特别是，从制造エ艺的效率化的观点出发，对于以往通过对棒钢等材料进行热锻并进行切削加工来确保部件精度的部件，采用了省略热锻而对板材施加冷锻压来制造的方法、即所谓板锻压。然而，如果对上述的440MPa级以上的板材施加冷板锻压，则与热锻相比较显著地产生材料破裂的问题。另外，观察到由于由轧制引起的板面内的各向异性而产生的成型性的不均匀性。该成型性的不均匀性难以在棒钢这样的轴对称材料中产生。如在这样的特定方向上发生破裂或加工后的形状的不均匀性等，需要解决的问题很多。现状是需要变更为不发生破裂那样的形状，或需要实施对拉深加工后产生的不均匀部、即被称为所谓边部的部位进行切除的エ序，要求可加工性更优良且具有均匀特性的材料。如上所述，在制造部件吋，为了比以往更大幅度地使エ序简略化，需要改善原材料所要求的可加工性。特别是，为了将材料从棒钢变更为钢板，期望改善轧制方向和其垂直方向的各向异性。特别是，在冷板锻压中，与现有的Imm左右的钢板的冲压不同，作为发动机或变速箱等部件用的材料比现有的用于车身部件的钢板厚，从而将2mm 25mm左右的热轧钢板作为对象。因此，加工时所要求的极限应变能是重要的特性。作为极限应变能和形状冻结性优良的高強度热轧钢板，提出了对集合组织进行控制并对延展性的各向异性进行控制而得的热轧钢板(例如參照专利文献I)。但是，专利文献I中，没有具体公开冷板锻压。另外，冷锻的生产率和尺寸精度非常高。并且,通过冷锻加工而成的加工品的耐磨性良好，有通过冷加工硬化使强度提高等优点。但是，在冷锻中，以高面压使金属材料与模具等接触来进行冲压，因此在冲压时由于金属材料与模具之间的摩擦，金属材料与模具的接触部分的温度为较高温(大概为300°C以上)。因此，如对未实施表面处理的金属材料等进行冷锻时等，在金属材料与模具之间的润滑性不充分时，金属材料(原材料)与模具之间有时会产生烧伤或粘着。烧伤或粘着是使模具局部破损或剧烈磨损的原因，不仅使模具的寿命明显缩短，还有时使加工本身也变得不能进行。为了防止这样的烧伤或粘着，通常对金属材料实施用于赋予进行冷锻的金属材料的表面以润滑性的表面处理(以下有时也称为“润滑处理”)。作为这样的润滑处理，一直以来已知有在金属材料的表面上形成由磷酸盐化合物(磷酸锌、磷酸锰、磷酸钙、磷酸铁等)形成的磷酸盐皮膜的磷酸盐处理(粘接处理)。磷酸盐处理的烧伤、粘着防止性能较高。但是，如上所述，以近年来的环境对策为背景，正在从能源消耗多的热锻和产生大量材料损失的切削加工等形状变形大的加工领域向冷锻转移，从而在冷锻中要求更严格的塑性加工。从这样的观点出发，进一歩在磷酸盐皮膜上层叠由金属肥皂(例如硬脂酸钠等)形成的层而成的复合皮膜被广为使用。该复合皮膜即使在由于冷锻时高面压的冲压而产生的苛刻的摩擦条件下也具有优良的烧伤、粘着防止 性能。通过使用了该复合皮膜的润滑处理，由于金属肥皂与磷酸盐皮膜反应而发挥高润滑性。但是，该润滑处理需要清洗エ序和使金属肥皂与磷酸盐皮膜反应的反应エ序等繁多复杂的处理工序。在所述反应エ序中，还需要对处理液进行管理、对反应时的温度进行管理等。另外，由于是批处理，因此还有生产率降低这样的问题。另外，在使用了复合皮膜的润滑处理中，还有处理时产生的废液处理等问题，从而从环境保护的观点出发也不优选。因此，最近提出了各种用于代替使用了上述的复合皮膜的润滑处理的润滑处理的方法。例如，专利文献2中提出了如下的润滑剂组合物等包含水溶性高分子或其水性乳胶作为基材，进一歩配合固体润滑剂和化成皮膜形成剂。但是，专利文献2的润滑剂组合物等没有得到能够与上述的复合皮膜匹敌那样的润滑性和烧伤、粘着防止性能。另外，例如专利文献3中提出了如下的金属的冷塑性加工用水系润滑剂由(A)水溶性无机盐、(B)固体润滑剤、(C)选自矿物油、动植物油脂及合成油中的至少I种油成分、
(D)表面活性剂以及(E)水形成，使固体润滑剂及油成分分别均匀地分散及乳化。但是，由于油成分乳化，因此通过该技术得到的润滑剂在エ业上使用时不稳定，从而不能稳定地发挥高润滑性。与此相对，例如专利文献4中提出了具备由基础层和润滑层形成的倾斜型双层润滑皮膜的塑性加工用金属材料。该专利文献4中，记载了以简单的处理能够生成具有高润滑性的皮膜。然而，在上述专利文献4的技术中，皮膜与作为基材的金属之间的密合性不充分，因此在加工时，特别是在强加工时，皮膜容易从金属剥离。由于模具与金属在皮膜剥离的位置接触，因此有容易在该剥离位置产生烧伤这样的问题。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2005-15854号公报专利文献2 :日本特开昭52-20967号公报专利文献3 日本特开平10-8085号公报
专利文献4 日本特开2002-264252公报
发明内容
发明所要解决的问题本发明是鉴于上述情况而进行的，其目的在于，提供能够改善将以往用热锻等制造而成的发动机或变速箱用的部件通过被称为板锻压的冷成型来制造时的可加工性的冷锻用钢板及其制造方法。用于解决问题的手段
本发明人等对于解决上述问题的方法进行了认真研究。其结果是，本发明人等发现，为了降低可加工性的各向异性，仅通过变更轧制条件是不能实现的，对成分和与其关联的组织控制进行优化以使其在到热轧エ序为止始終进行是重要的。具体来说，规定熔炼时的氧化物量、S量及Al量，并且对从热轧到卷取的条件进行优化，从而进行组织控制。由此可知，能够解决上述问题，稳定地改善可加工性的各向异性。特别是，如果由板厚中心区域的非金属夹杂物和被称为珠光体带的碳化物以密集状态存在的部位而引起塑性应变能降低，则轧制方向和其垂直方向的可加工性的各向异性变大。采用通过轧制使珠光体带在轧制方向上形成一长排的形态有助于塑性应变能的各向异性。发现通过规定珠光体带的面积百分率与成分之间的关系，能够抑制可加工性的各向异性増大。另外，发现通过ー并控制热轧的轧制条件、冷却条件及卷取条件，能够对光体带在轧制方向上的延伸度和比率进行控制。另外，对表面处理皮膜也进行了认真研究。其结果是，发现通过如下的方法，能够赋予钢板以优良的润滑性通过不产生废液处理的问题的简单的处理方法，设置由用于确保与作为基材的钢板之间的密合性的密合层、用于保持润滑剂的基础层和用于提高润滑性的润滑剂层这三层形成的倾斜型的表面处理皮膜，并控制各层的厚度。本发明的ー个方面所涉及的冷锻用钢板具备热轧钢板，所述热轧钢板以质量％计含有 C 0. 13 O. 20%、Si 0. 01 O. 8%,Mn 0. I 2· 5%、P :0. 003 O. 030%、S 0. 0001
O.008%、Al :0. 01 O. 07%、N 0. 0001 O. 02% 及 O 0. 0001 O. 0030%,残余部分包含 Fe及不可避免的杂质，下述(I)式所示的A值为O. 0080以下。所述热轧钢板的厚度为2_以上且25mm以下，在所述热轧钢板的与轧制方向平行的板厚的截面中，在将板厚设为t时的4/10t 6/10t的范围的截面上，长度为Imm以上的珠光体带的面积百分率为下述(2)式所示的K值以下。A 值=0%+S%+0. 033A1%(I) K 值=25. 5 X C%+4. 5 X Mn%_6 (2 )在本发明的ー个方面所涉及的冷锻用钢板中，所述热轧钢板可以进ー步以质量％计含有选自由 Nb 0. 001 O. 1%、Ti 0. 001 O. 05%、V 0. 001 O. 05%、Ta :0. 01 O. 5%及W :0. 01 O. 5%组成的组中的I种或2种以上。所述热轧钢板可以进ー步以质量％计含有Cr :0. 01 2. 0%，所述长度为Imm以上的珠光体带的面积百分率可以为下述(3)式所示的K’值以下。K，值=15XC%+4. 5XMn%+3. 2XCr%-3. 3 (3)所述热轧钢板可以进ー步以质量％计含有选自由Ni 0.01 1.0%、Cu :0. 01 I.0%、Mo 0. 005 0. 5%及B :0. 0005 O. 01%组成的组中的I种或2种以上。所述热轧钢板可以进ー步以质量％计含有选自由Mg :0. 0005 O. 003%、Ca O. 0005 O. 003%,Y 0. 001 O. 03%,Zr 0. 001 O. 03%,La 0. 001 O. 03%及 Ce 0. 001 O. 03%组成的组中的I种或2种以上。进ー步可以具备表面处理皮膜，其设置在所述热轧钢板的主表面的任ー个或者两个上，且包含由Si-O-X (X是作为所述热轧钢板的构成成分的金属)表示的硅烷醇键形成的成分、耐热树脂、无机酸盐及润滑剤。在所述表面处理皮膜中，通过使所述各成分在膜厚方向上具有浓度梯度，可以使所述表面处理皮膜从所述表面处理皮膜与所述热轧钢板之间的界面侧依次具有可以识别为密合层、基础层和润滑剂层这三层的倾斜型的三层结构。所述密合层可以在所述三层中包含最多的由所述硅烷醇键形成的成分，所述密合层可以是具有O. Inm以上且IOOnm以下的厚度的层。所述基础层可以在所述三层中包含最多的所述耐、热树脂及所述无机酸盐，并且所述无机酸盐的含量相对于所述耐热树脂100质量份可以为
I质量份以上且100质量份以下，所述基础层可以是具有O. I μ m以上且15 μ m以下的厚度的层。所述润滑剂层可以在所述三层中包含最多的所述润滑剤，所述润滑剂层可以是具有O. I μ m以上且10 μ m以下的厚度的层。所述润滑剂层的厚度相对于所述基础层的厚度之比可以为O. 2以上且10以下。所述无机酸盐可以是选自由磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐、钥酸盐及钨酸盐组成的组中的至少I种的化合物。所述耐热树脂可以是聚酰亚胺树脂。所述润滑剂可以是选自由聚四氟こ烯、ニ硫化钥、ニ硫化钨、氧化锌及石墨组成的组中的至少I种。本发明的ー个方面所涉及的冷锻用钢板的制造方法具备将钢坯在1150 1300°C下进行加热的エ序、将所述加热后的钢坯在1020°C以上进行粗轧而形成粗棒的エ序、将所述粗棒在精加工温度为Ae3以上的条件下进行精轧而形成轧制材料的エ序、所述精轧后将所述轧制材料进行I秒以上且10秒以下的空冷的エ序、所述空冷后以10 70°C /秒的冷却速度将所述轧制材料冷却到卷取温度的エ序、及将所述冷却后的轧制材料在400 580°C的卷取温度下进行卷取而形成热轧钢板的エ序。所述钢坯以质量％计含有C :0. 13 O. 20%、Si 0. 01 O. 8%、Mn 0. I 2. 5%、P 0. 003 O. 030%、S 0. 0001 O. 006%、Al O. 01 O. 07%,N :0. 0001 O. 02%及O :0. 0001 O. 0030%，残余部分包含Fe及不可避免的杂质，下述(I)式所示的A值为O. 0080以下。所述粗轧具有第I轧制、从结束所述第I轧制起经过30秒以上后进行的第2轧制。所述第I轧制在温度为1020°C以上、并且压下率的总计为50%以上的条件下进行，所述第2轧制在温度为1020°C以上、并且压下率的总计为15 30%的条件下进行。A 值=0%+S%+0. 033A1% (I)本发明的ー个方面所涉及的冷锻用钢板的制造方法还可以具备将包含水溶性硅烷偶联剂、水溶性无机酸盐、水溶性耐热树脂及润滑剂的水系的表面处理液涂布在所述热轧钢板的主表面的任ー个或者两个上而形成涂膜的エ序、通过使所述涂膜干燥而在所述热轧钢板的主表面的任一个或者两个上形成表面处理皮膜的エ序。需要说明的是，Ae3是通过以下式子算出的值。
Ae3 (°C )=910-372XC%+29. 8XSi%-30. 7XMn%+776. 7XP%-13. 7 X Cr%-78. 2Ni%发明的效果通过本发明的ー个方面，能够提供如下的的冷锻用钢板能够用作汽车用部件的材料，具有强度为440MPa级 780MPa级的高強度，厚度为2mm以上的较厚值，并且降低了轧制方向和其垂直方向的可加工性的各向异性。详细来说，能够提供如下的冷锻用钢板(热轧钢板)冷锻压加工时的极限应变能的各向异性(极限应变比)为O. 9以上，且可加工性的各向异性小，能够防止锻压加工时破裂。另外，通过进ー步具备上述的由密合层、基础层及润滑剂层这三层形成的倾斜型的表面处理皮膜，能够提供如下冷锻用钢板能够以简单的处理工序来制造，并且从保护地球环境的观点出发也是适合的，同时具有优良的润滑性和烧伤、粘着防止性能。所以，通过本发明的ー个方面所涉及的冷锻用钢板，能够改善被称为板锻压的冷成型中的可加工性。由此，能够将以往用热锻等来制造的发动机或变速箱用的部件用板锻 压来制造。因此，本发明的ー个方面所涉及的冷锻用钢板对于汽车部件的制造エ序等エ序的简略化和降低成本是有效的，从而有助于节能。
图I是表示含有O. 15%C-0. 2%Si-0. 3%Mn_0. 5%Cr-0. 002%B作为基本成分的热轧钢板的a值与极限应变能的各向异性(Φο/Φυ之间的关系的图。图2是表示含有O. 14%C-0. 25%Si-l. 45%Mn作为基本成分的热轧钢板的A值与极限应变能的各向异性(Φ c/ Φ L)之间的关系的图。图 3 是表示在具有 O. 19%C-0. 15%Si_0. 66%Mn_0. 65%Cr-0. 015%P-0. 0017%S-0. 024%Al-0. 0018%0-0. 0016%B的化学成分的热轧钢板中板厚中心部的珠光体带的面积百分率(%)与极限应变能的各向异性(Φε/Φυ之间的关系的图。图 4 是表示在具有 O. 15%C-0. 2%Si_l. 51%Μη_0· 02%Ρ_0· 0015%S-0. 032%Α1_0· 0021%0的化学成分的热轧钢板中板厚中心部的珠光体带的面积百分率(％)与极限应变能的各向异性(Φε/Φυ之间的关系的图。图5Α是实施例I的热轧钢板的组织照片(倍率为50倍)。图5Β是实施例I的热轧钢板的组织照片，其是图5Α中的斜线部的倍率为100倍的照片。图5C是实施例I的热轧钢板的组织照片，其是图5Β中的斜线部的倍率为200倍的照片。图6是示意地表示第2实施方式所涉及的冷锻用钢板的构成的说明图。图7Α是用于说明销钉试验方法的说明图。图7Β是表示用销钉试验方法进行加工前后的试验片的形状的图。图8是表示(珠光体带的面积百分率)/ (K值或K’值)之比与极限应变能的各向异性(Φο/Φυ之间的关系的图。
具体实施例方式以下，在參照附加的附图的同吋，对本发明的优选的实施方式进行详细说明。需要说明的是，在本说明书及附图中，对实质上具有相同的功能构成的构成要素，通过标识相同的符号，省略重复说明。(第I实施方式)[第I实施方式所涉及的冷锻用钢板]第I实施方式所涉及的冷锻用钢板仅由热轧钢板形成。该热轧钢板的可加工性的各向异性小而可加工性优良。以下，对热轧钢板进行说明。首先，为了调查热轧钢板的成分对特性产生的影响，在实验室内真空熔化具有以下的化学成分的钢锭50kg。(i)含有 O. 15%C-0. 2%Si-0. 3%Mn_0. 5%Cr_0. 002%B 作为基本成分、并且 S、0、A1 的含量为各种各样的值的钢锭。(ii)含有O. 14%C-0. 25%Si-l. 45%Mn作为基本成分、并且S、 O、Al的含量为各种各样值的钢锭。将各个钢锭在1200°C下进行加热，接着在使厚度形成为IOOmm到IOmm的条件下进行热轧。在900°C下结束热轧，然后进行3秒的空冷。接着，以30°C /秒的冷却速度冷却到500°C。并且，在500°C的炉中保持I小时，接着进行炉冷，从而模拟实际设备上的卷取エ序。沿着所得到的热轧钢板的轧制方向采集直径为8mm的圆棒拉伸试验片。同样地，沿着轧制方向的垂直方向采集直径为8mm的圆棒拉伸试验片。使用这些试验片,进行拉伸试验。由试验后的试验片的断面收缩率测定极限应变能。将轧制方向的极限应变能设为Φ ，将轧制方向的垂直方向的极限应变能设为小(3，调查其之比((]5(3/>し)与成分之间的关系。这里，极限应变能通过以下式子算出。另外，比(Φο/Φυ为越接近 的值，就意味着可加工性的各向异性越小。极限应变能(J)=In(ScZS)(这里，S0:拉伸试验前的试验片的截面积，S :拉伸试验后的断裂部的截面积。)图I是表示具有上述(i)的化学成分的热轧钢板的A值与极限应变能的各向异性(Φο/Φυ之间的关系的图。另外，图2是表示具有上述(ii)的化学成分的热轧钢板的A值与极限应变能的各向异性(Φο/Φυ之间的关系的图。对轧制方向的极限应变能与O量(0%)、S量(S%)及Al量(Al%)之间的关系进行回归分析，结果确定了下述(I)式所示的A值。A 值=0%+S%+0. 033A1% (I)(这里，0%、S%及Al%分别表示热轧钢板中所含有的O、S及Al的含量(质量％))在表示A值的关系式中，可知与Al量的系数(O. 033)相比，S量及O量的系数(I)较大，从而S量及O量对于轧制方向的极限应变能的影响较大。通常可以认为夹杂物在界面不均匀分布等会影响极限应变能。在所述表示A值的关系式中，Al量、S量及O量的系数不同，可以认为其表示给所述夹杂物的不均匀分布带来的影响根据成分不同而不同。如图I所示，可知如果由O量(0%)、S量(S%)及Al量(Al%)算出的A值变大，则轧制方向的垂直方向的极限应变能Φο与轧制方向的极限应变能Φ 之相对比(Φο/Φυ变小，从而可加工性的各向异性变大。如图I所示，可知如果A值为O. 008以下，则轧制方向的垂直方向的断面收缩率为接近轧制方向的断面收缩率的值，Φε/Φ 的比率为0.9以上，从而能够制造可加工性的各向异性小的钢板。
同样地，在图2中，极限应变能的各向异性(Φ c/ Φ L)与A值之间也得到了相关关系。可知如果A值为O. 007以下，则轧制方向的垂直方向的断面收缩率为接近轧制方向的断面收缩率的值，Φο/Φ 的比率为O. 9以上，从而能够制造可加工性的各向异性小的钢板。可以认为通过降低氧含量(0%)，非金属夹杂物的总量減少，从而各向异性变小。另夕卜，可以认为由于没有过量添加Al，因此粗大的氧化铝系非金属夹杂物的量降低，由此各向异性变小。进而，可以认为通过降低S含量(S%)，S对MnS等的影响也能够与O、Al—起得到控制。另外，使用具有以下的化学成分的钢坯(板坯)，调查制造条件与极限应变能的各向异性(Φε/Φυ之间的关系。(iii)具有 O. 19%C-0. 15%Si-0. 66%Mn_0. 65%Cr-0. 015%P_0. 0017%S_0· 024%Α1_0· 0018%0-0. 0016%B的成分的板坯。(iv)具有 O. 15%C-0. 2%Si-l. 51%Μη_0· 02%Ρ_0· 0015%S_0. 032%Α1_0· 0021%0 的成
分的板还。其结果是，可知除了化学成分以外，珠光体带的存在状态与极限应变能的各向异性之间有相关性。特别是，在用实际设备由板坯制造的热轧钢板中，在板厚中心部，向轧制方向延伸的珠光体带的存在比率(面积百分率)高。如果将板厚设为t，则在4/10t 6/10t的范围的中心区域中，Imm以上的长珠光体带的存在比率越高，轧制方向的垂直方向的极限应变能(ΦΟ就降低越多，极限应变能的各向异性低于O. 9，从而可加工性的各向异性变大。这里，珠光体带是指板厚方向的厚度为5μπι以上的珠光体在轧制方向上以20 μ m以下的间隔连接的带状且长度为Imm以上的集合体。珠光体带的存在比率(面积百分率)(%)通过以下的方法进行測定。采集与轧制方向平行的板厚的截面部。对该截面部进行研磨处理，接着浸溃在硝酸こ醇液(包含硝酸5%左右、残余部分为こ醇的溶液)中，从而使珠光体出现。接着，对相对于板厚t为4/10t 6/10t的范围的板厚中央部的组织用光学显微镜(倍率100倍)进行拍摄，连接所得的图像。使用图像解析软件(三谷商事株式会社制WinROOF Ver. 5. 5. 0)，对连接而成的图像进行图像解析，求出珠光体带的面积百分率。将所得的结果表示在图3、4中。可知在上述的(iii)、(iv)的化学成分系中，在板厚中央部Imm以上的大小的珠光体带的面积百分率为4. 6%以下时，极限应变能的各向异性为O. 9以上，可加工性的各向异性变小。发明者们进ー步调查了上述的珠光体带的面积百分率与极限应变能之间的关系。其结果是，发现用于将极限应变能的各向异性保持在O. 9以上的珠光体带的面积百分率与化学成分大为相关。对于珠光体带的面积百分率与各种的成分的含量之间的关系，进行了回归分析。其结果是，发现在本实施方式的成分系中，在珠光体带的面积百分率为下述(2)式所示的K值以下时，极限应变能的各向异性为O. 9以上。另外，发现在含有Cr的情况下，在珠光体带的面积百分率为下述(3)式所示的K’值以下时，极限应变能的各向异性为O. 9以上。K 值=25. 5 X C%+4. 5 X Mn%_6(2)K，值=15XC%+4. 5XMn%+3. 2XCr%-3. 3 (3)(这里，C%、Mn%、Cr%分别是指热轧钢板中所含有的C、Mn、Cr的含量(质量％)。)
根据表示K值及K’值的关系式，可知作为基本成分的C、Mn及Cr的含量给珠光体带的形成带来较大的影响。在本实施方式的成分系中，为了使珠光体带的面积百分率为K值以下或K’值以下，设定化学成分及制造条件是重要的。本实施方式中的热轧钢板的化学成分是基于这些知识而设定的。以下，对本实施方式中的热轧钢板的成 分组成所涉及的限定理由进行说明。需要说明的是，“％”是指“质
量％”。(化学成分)C :0.13 O. 20%C是用于确保热轧钢板強度的重要成分。但是，为了加工作为本实施方式的对象的汽车用的部材，需要切削性。如果C含量低于O. 13%，则碳化物量变少，因此切削性差。因此，为了确保切削性，需要O. 13%以上的C。另ー方面，在C含量超过O. 20%时，在刚制造出的状态的热轧钢板中，可加工性降低。因此，C含量设定为O. 13 O. 20%。C含量优选为
0.13 O. 18%,更优选为 O. 14 O. 17%。Si 0. 01 O. 8%Si是固溶強化元素，其能够价格相对低廉地提高钢板強度。另外，从与氧化皮缺陷之间的关系出发，需要微量添加。因此，将Si含量设为O. 01%以上，但在Si含量超过O. 8%时，效果饱和。因此，将Si含量设为O. 01 O. 8%的范围。Si含量优选为O. 03 O. 5%，更优选为O. I O. 3%οMn :O. I 2. 5%Mn是固溶強化元素，其是用于确保所期望的高张カ的重要成分。在Mn含量低于
1.0%吋，为了确保所需要的強度，需要含有其他的強化元素，从而成本提高，因此不优选。另一方面，Mn含量越多，由于Mn偏析而越容易生成珠光体帯。在Mn含量超过2. 5%时，钢坯(铸坯)中的中心偏析变得显著，即使通过本实施方式的制造方法来制造，热轧钢板的轧制方向的垂直方向的可加工性也降低。因此，将Mn含量设为O. I 2. 5%。Mn含量优选为超过O. 3% 2. 0%,更优选为O. 4 I. 7%,最优选为O. 6 I. 5%。P 0. 003 O. 030%P是固溶強化元素，其是能够价格相对低廉地提高钢板強度的元素。但是，从韧性的观点出发，不优选含有过量的P。因此，将P含量设定为O. 03%以下。另外，从精炼的观点出发，使P含量低于O. 003%会导致成本提高。因此，将P含量设为O. 003 O. 030%。P含量优选为O. 003 O. 020%,更优选为O. 005 O. 015%。S :O. 0001 O. 008%S在钢中作为杂质含有，形成MnS。该MnS左右冷加工的可加工性，其是使钢板的延展性和韧性降低的原因。特别是，MnS増大可加工性的各向异性，因此从降低MnS的量的观点出发，也需要降低S的含量。因此，将S含量设为O. 008%以下。另外，使S含量低于O. 0001%会大幅度地提高精炼成本。因此，将S含量设为O. 0001 O. 008%。S含量优选为O. 0001 O. 005%,更优选为 O. 0001 O. 004%OAl :0. 01 O. 07%Al是用于钢的脱氧而添加的元素，但在Al含量低于O. 01%时，脱氧效果不充分。另ー方面，如果Al含量超过O. 07%，则会导致脱氧效果饱和。另外，在通过连续鋳造制造弯曲型的铸坯的エ序中，在对所得的铸坯进行弯曲矫正吋，AlN的析出助长破裂，并且在经济上是不利的。因此，将Al含量设为O. Ol O. 07%。Al含量优选为O. 01 O. 04%。N :O. 0001 O. 02%在通过弯曲型的连续铸造设备对铸坯进行弯曲矫正时，如果N作为氮化物析出，则其为铸坯破裂的原因。因此，将N含量设为0.02%以下。另外，将N含量降低到低于O. 0001%会导致精炼成本增加。因此，将N含量设为O. 0001 O. 02%。N含量优选为O. 0001 O. 01%,更优选为 O. 0001 O. 005%。O :0· 0001 O. 0030%
O的一部分作为氧化物存在，因此O会影响冷可加工性，其是使延展性和韧性降低的原因。如果O含量升高，则夹杂物也变大。另外，如果夹杂物凝聚，则延展性显著降低。因此，将O含量设为O. 0001 0.0030%。O含量期望尽可能降低，O含量优选为O. 0001 O. 0025%,更优选为 O. 0001 O. 0020%。在本实施方式中，在将化学成分与制造条件一起考虑时，发现通过满足下述式能够抑制可加工性降低。因此，氧含量(0%)以对应于S含量(S%)和Al含量(Al%)来满足下述式的方式进行调整。下述式的A值优选为O. 0070以下。A值的下限值优选为O. 0010。为了使A值低于O. 0010,制钢成本会显著増大，因此不优选。A 值=0%+S%+0. 033A1% く O. 0080接着，对本实施方式的热轧钢板可以根据需要选择性地含有的成分进行说明。Nb :0. 001 O. 1%Nb提高钢板強度，并且有通过细粒化作用来改善钢板的韧性的效果。在本实施方式中，可以作为选择元素含有。但是，如果Nb含量低于O. 003%，则不能充分地得到这些效果。另ー方面，如果Nb含量超过0.1%，则效果饱和，在经济上不利。另外，如果含有过量的Nb，则使热轧时的再结晶行为延迟。因此，将Nb含量设为O. 001 O. 1%。Nb含量优选为O. 003 O. 1%。Ti :0. 001 O. 05%Ti从N固定的观点出发可以添加，其有助于铸坯的脆化和材质的稳定化。但是，如果Ti含量超过O. 05%，则效果饱和。另外，在Ti含量为IOppm以下时，得不到所述效果。因此，将Ti含量设为O. 001 O. 05%。V :O. 001 O. 05%V通过形成碳氮化物析出来強化热轧钢板。因此，根据需要可以添加V。如果V含量低于O. 001%,则其效果小。另外，如果V含量超过O. 05%,则效果饱和。因此，将V含量设为 O. 001 O. 05%。Ta 0. 01 O. 5%Ta与Nb、V同样地形成碳氮化物，其是对防止晶粒粗大化和改善韧性等有效的元素，从而可以根据需要添加。如果Ta含量低于O. 01%，则通过添加所产生的效果小，因此将Ta含量的下限设为O. 01%。如果Ta含量超过O. 5%，则添加效果饱和，并且成本增加。另外，形成过量的碳化物，从而产生再结晶的延迟等，増加可加工性的各向异性。因此，将Ta含量的上限设为O. 5%。W :0. 01 O. 5%
W与Nb、V、Ta同样地形成碳氮化物，其是对防止晶粒粗大化和改善韧性等有效的元素，可以根据需要添加。如果W含量低于O. 01%，则由于添加所产生的效果小，因此将W含量的下限设为O. 01%。如果W含量超过O. 5%，则由于添加所产生的效果饱和，并且成本增加。另外，形成过量的碳化物，从而产生再结晶的延迟等，增加可加工性的各向异性。因此，将W含量的上限设为O. 5%。Cr :0.01 2.0%Cr对强化钢板是有效的，特别是可以作为Mn的代替元素使用，从而可以作为选择元素添加。然而，如果Cr含量低于O. 01%，则没有效果。在Cr含量超过2.0%时，在本实施方式中效果饱和。因此，将Cr含量设为O. 01 2. 0%。Cr含量优选为超过O. 1% I. 5%，更优选为超过O. 3% I. 1%。Ni :0. 01 1.0%Ni对钢板的韧性和强化是有效的，从而可以作为选择元素添加。然而，如果Ni含 量低于O. 01%，则没有效果。在Ni含量超过1.0%时，在本实施方式中效果饱和。因此，将Ni含量设为O. 01 I. 0%。Cu :0. 01 1.0%Cu与Cr、Ni同样地对确保钢板强度是有效的，从而可以作为选择元素添加。然而，如果Cu含量低于O. 01%，则没有效果。在Cu含量超过I. 0%时，在本实施方式中效果饱和。因此,将Cu含量设为O. 01 I. 0%。Mo 0. 005 O. 5%Mo是对强化组织和改善韧性有效的元素，从而可以作为选择元素添加。如果Mo含量低于O. 001%，则其效果小。另外，在Mo含量超过O. 5%时，在本实施方式中效果饱和。因此，将Mo含量设为O. 005 O. 5%οB :0. 0001 O. 01%B通过微量添加来提高淬透性。另外，其是对抑制珠光体相变而降低珠光体带的量有效的元素，从而可以根据需要添加。如果B含量低于O. 0001%，则没有由于添加所产生的效果，因此将B含量的下限设为O. 0005%。另外，如果B含量超过O. 01%,则铸造性降低，组长铸坯破裂。因此，将B含量的上限设为O. 01%。B含量优选为O. 0005 O. 005%。Mg :0· 0005 O. 003%Mg是通过微量添加对控制氧化物、硫化物的形态有效的元素，从而可以根据需要添加。如果Mg含量低于O. 0005%，则不能得到其效果。另外，在Mg含量超过O. 003%时，其效果饱和。因此，将Mg含量设为O. 0005 O. 003%。Ca :0· 0005 O. 003%Ca与Mg同样地是通过微量添加对控制氧化物、硫化物的形态有效的元素，从而可以根据需要添加。如果Ca含量低于O. 0005%，则得不到其效果。另外，在Ca含量超过O. 003%时，其效果饱和。因此，将Ca含量设为O. 0005 O. 003%。Y :0. 001 O. 03%Y与Ca、Mg同样地是对控制氧化物、硫化物的形态有效的元素，从而可以根据需要添加。如果Y含量低于O. 001%，则得不到其效果。另外，在Y含量超过O. 03%时，其效果饱和，并且铸造性劣化。因此，将Y含量设为O. 001 O. 03%。
Zr :0. 001 O. 03%Zr与Y、Ca、Mg同样地是对控制氧化物、硫化物的形态有效的元素，从而可以根据需要添加。如果Zr含量低于O. 001%，则得不到其效果。另外，在Zr含量超过O. 03%时，其效果饱和，并且铸造性劣化。因此，将Zr含量设为O. 001 O. 03%。La :0. 001 O. 03%La与Zr、Y、Ca、Mg同样地是对控制氧化物、硫化物的形态有效的元素，从而可以根据需要添加。如果La含量低于O. 001%，则得不到其效果。另外，在La含量超过O. 03%时，其效果饱和，并且铸造性劣化。因此，将La含量设为O. 001 O. 03%。Ce :O. 001 O. 03%Ce与La、Zr、Y、Ca、Mg同样地是对控制氧化物、硫化物的形态有效的元素，可以根 据需要添加。如果Ce含量低于O. 001%，则得不到其效果。另外，在Ce含量超过O. 03%时，其效果饱和，并且铸造性劣化。因此，将Ce含量设为O. 001 O. 03%。对于其他成分，没有特别的规定，但Sn、Sb、Zn、Zr、As等元素有时作为由来于原料的废钢的不可避免的杂质混入。但是，作为杂质混入的水平的含量不会给本实施方式中的热轧钢板的特性带来非常显著的影响。(板厚)如果考虑用于板锻压的形态，则本实施方式的热轧钢板的板厚为2mm以上且25mm以下。如果板厚低于2mm，则在板锻造中的增厚工序等中难以加工，从而板锻压性差。在板厚超过25mm时，冲压负荷变大。另外，对用于本实施方式的制造方法中的冷却控制和卷取等中的设备容易产生制约。因此，将板厚的上限设为25mm。(显微组织)在与轧制方向平行的板厚的截面中，在将板厚设为t时的4/10t 6/10t的范围的截面上，珠光体带的面积百分率为下述式所示的K值以下。K 值=25. 5 X C%+4. 5 X Mn%_6在热轧钢板含有Cr时，珠光体带的面积百分率为下述式所示的K’值以下，而不为上述K值以下。K，值=15 X C%+4. 5 XMn%+3. 2 X Cr%-3. 3珠光体带是指板厚方向的厚度为5μπι以上的珠光体相的集合体，其是通过这些珠光体相以20μπι以下的间隔在轧制方向连接而形成的，其为轧制方向的长度为Imm以上的带状的集合体。图8是表示(珠光体带的面积百分率)/ (K值或K’值)与极限应变能的各向异性(Φο/Φυ之间的关系的图。如图8所示，可知在(珠光体带的面积百分率)/ (K值或K’值)之比为I以下时，即在珠光体带的面积百分率为K值以下或K’值以下时，极限应变能的各向异性为O. 9以上,能够降低轧制方向和其垂直方向的可加工性的各向异性。珠光体带的面积百分率优选为4. 6%以下，由此如图3、4所示，极限应变能的各向异性为O. 9以上，能够确实地减小可加工性的各向异性。[第I实施方式所涉及的冷锻用钢板的制造方法]如上所述，第I实施方式所涉及的冷锻用钢板仅由热轧钢板形成。以下，对该热轧钢板的制造方法进行说明。
热轧钢板的制造方法具备将钢坯加热的工序、将所述加热后的钢坯进行粗轧而形成粗棒的工序、将所述粗棒进行精轧而形成轧制材料的工序、所述精轧后将所述轧制材料空冷的工序、将所述轧制材料冷却到卷取温度的工序、将所述冷却后的轧制材料进行卷取而形成热轧钢板的工序。(钢坯的加热工序)将具有上述的本实施方式的化学成分的钢坯(连续铸造铸坯或钢锭)直接插入加热炉中，或者先冷却接着插入加热炉中。并且，将钢坯在1150 1300°C下进行加热。在加热温度低于1150°C时，下一工序的热轧时的轧制温度降低。由此，粗轧时的再结晶行为和连续热轧后的空冷中的再结晶行为不推进，伸长晶粒残存，或者可加工性的各向异性增加。因此，将加热温度的下限值设为1150°C以上。在加热温度超过1300°C时，力口热中的晶粒粗大化，可加工性的各向异性变大。所以，加热温度为1150 1300°C，优选为、1150 1250°C。需要说明的是，将加热后的钢坯(连续铸造铸坯或钢锭)供于下一工序的热轧，但在将钢坯直接插入加热炉中时与在先冷却接着插入加热炉中时，钢板特性几乎没有差别。另外，下一工序的热轧可以是常规的热轧及在精轧中接合粗棒的连续化热轧中的任一种，钢板特性几乎没有差别。(粗轧的工序)粗轧具有第I轧制、从结束第I轧制起经过30秒以上后进行的第2轧制。第I轧制在温度为1020°C以上、并且压下率的总计为50%以上的条件下进行。第2轧制在温度为1020°C以上、并且压下率的总计为15 30%的条件下进行。珠光体带由于Mn、P等合金元素偏析而生成。因此，为了降低珠光体带的面积率，抑制合金元素的不均匀分布(降低合金元素的不均匀分布的比例)是有效的。以往，作为抑制合金元素不均匀分布的方法，进行了热轧前将钢坯(板坯)在高温度下长时间加热的方法。在该现有的方法中，生产率降低，并且成本增加。进而，能量的消耗量非常大，其是CO2的产生量增加的原因。本发明人等着眼于加工应变和晶界移动会促进合金元素扩散，发现通过如下那样控制粗轧的条件，能够使合金元素扩散，从而能够抑制合金元素不均匀分布。最初，在温度为1020°C以上、并且压下率的总计(总压下率)为50%以上的条件下进行第I轧制。由此，增加位错密度，并且通过伴随着奥氏体再结晶的晶界移动来促进合金元素扩散。第I轧制的温度的上限值优选为1200°c。在温度超过1200°C时，由于容易脱碳，因此不优选。第I轧制的压下率的总计(总压下率)优选为60%以上，更优选为70%以上。压下率的总计(总压下率)的上限值优选为90%。在压下率的总计(总压下率)超过90%时，难以在1020°C以上结束轧制，因此不优选。接着,从结束第I轧制起经过30秒以上后进行第2轧制。第2轧制在温度为1020°C以上、并且压下率的总计(总压下率)为15 30%的条件下进行。由此，再结晶奥氏体粒成长，其被移动的晶界拉扯，从而合金元素扩散。从结束第I轧制起到开始第2轧制为止所经过的时间优选为45秒以上，更优选为60秒以上。第2轧制的温度的上限值优选为1200°C。在温度超过1200°C时，容易脱碳，因此不优选。需要说明的是，进行第I轧制及第2轧制的次数没有特别的限定。如果轧制温度、压下率的总计(总压下率)及从结束第I轧制起到开始第2轧制为止所经过的时间在上述的范围内，则可以分别进行第I轧制及第2轧制各一次，也可以进行两次以上。任一种情况均能够得到相同的效果。(精轧的工序)将进行粗轧所得的粗棒在精加工温度为Ae3以上的条件下进行精轧。Ae3是通过以下式算出的值。Ae3(°C )=910-372XC%+29. 8XSi%-30. 7ΧΜη%+776. 7ΧΡ%_13· 7XCr%-78. 2Ni%(这里，C%、Si%、Mn%、P%、Cr%及Ni%分别表示热轧钢板中所含有的C、Si、Mn、P、Cr
及Ni的含量(质量％))
通过使精轧的温度(精加工温度、精轧的结束温度)为Ae3以上，促进再结晶。通常，使用Ar3作为精轧的结束温度的标准。在精轧的结束温度为Ar3时，在奥氏体组织中精轧结束，但其为过冷状态，不能充分进行再结晶，助长可加工性的各向异性增加。因此，在本实施方式中，将精加工温度(精轧的结束温度)设为Ae3以上。(空冷的工序)精轧后，将轧制材料进行I秒以上且10秒以下的空冷。在空冷时间超过10秒时，温度显著降低，再结晶行为变得缓慢。因此，改善可加工性的各向异性的效果饱和。(空冷后的冷却及卷取的工序)空冷后，以10 70°C /秒的冷却速度将轧制材料冷却到400 580°C的卷取温度。在冷却速度低于10°c /秒时，形成粗大的铁素体和粗大的珠光体组织。因此，即使进行上述的热轧(粗轧及精轧)，由于粗大的珠光体组织，应变能本身也降低。因此，将冷却速度的下限值设为10°c /秒以上。另外，在冷却速度超过70°C /秒时，在钢板的宽度方向上产生冷却不均匀。特别是边缘附近过冷而硬质化，因此产生材质偏差。因此，需要修整边缘等追加的工序，从而成品率降低。所以，将冷却速度的上限值设为70°C以下。接着，将冷却后的轧制材料在400 580°C的卷取温度下进行。在卷取温度低于400°C时，在钢板的一部分上产生马氏体相变，或者钢板强度变高，可加工性降低。另外，开卷时难以处理。另一方面，在卷取温度超过580°C时，铁素体相变时排出的C (碳)浓缩于奥氏体中，生成粗大的珠光体组织。粗大的珠光体组织助长珠光体带生成，因此珠光体带的面积率变高。因此，应变能降低，并且可加工性的各向异性增大。通过使卷取温度为580°C以下，使组织微细化，从而抑制粗大的珠光体组织生成，能够抑制应变能降低和可加工性的各向异性增大。(第2实施方式)[第2实施方式所涉及的冷锻用钢板]首先，在参照图6的同时，对第2实施方式所涉及的冷锻用钢板的构成进行说明。图6是示意地表示第2实施方式所涉及的冷锻用钢板的说明图。如图6所示，第2实施方式所涉及的冷锻用钢板I具备作为基材的热轧钢板10、形成在热轧钢板10的主表面的任一个或者两个上的表面处理皮膜100。(热轧钢板(钢板本体部、基材)10)冷锻用钢板I的作为基材的热轧钢板10为上述的第I实施方式所述的热轧钢板。因此，省略热轧钢板10所涉及的详细说明。
(表面处理皮膜100)在表面处理皮膜100中，通过使该皮膜中的各成分在膜厚方向具有浓度梯度，使表面处理皮膜100具有从表面处理皮膜100与热轧钢板10之间的界面侧向表面处理皮膜100的表面侧依次可以识别地设置有密合层110、基础层120、润滑剂层130这三层的倾斜型
的三层结构。这里，本实施方式中的“倾斜型”不是指表面处理皮膜100所含的密合层100、基础层120及润滑剂层130各层完全分离而分成三层(某层的成分不存在于其它层中)，而是指如上述那样表面处理皮膜100中所含的成分在皮膜的膜厚方向上具有浓度梯度。即，作为表面处理皮膜100中的主要成分，有由形成在作为基材的热轧钢板10的表面的金属之间的硅烷醇键(详细内容后述)形成的成分、耐热树脂、无机酸盐及润滑剂，但这些成分在表面处理皮膜100的膜厚方向具有浓度梯度。更详细来说，从表面处理皮膜100与热轧钢板10之间的界面侧向表面处理皮膜100的表面侧，润滑剂131的浓度增加，与此相对，耐热树脂及 无机酸盐的浓度减少。另外，随着接近表面处理皮膜100与热轧钢板10之间的界面附近，硅烷醇键形成的成分增加。以下，对构成表面处理皮膜100的各层的构成进行详细说明。< 密合层 110 >密合层110对冷锻时的加工确保表面处理皮膜100与作为基材的热轧钢板10之间的密合性，有防止冷锻用钢板I与模具之间的烧伤的作用。具体来说，密合层110位于表面处理皮膜100与热轧钢板10之间的界面侧，其为构成表面处理皮膜100的三层中包含最多的硅烷醇键形成的成分的层。这里，本实施方式中的硅烷醇键用Si-O-X (X为作为所述热轧钢板的构成成分的金属)表示，形成在表面处理皮膜100与热轧钢板10之间的界面附近。可以推断该硅烷醇键是用于形成表面处理皮膜100的表面处理液中所含的硅烷偶联剂与热轧钢板10表面的金属(例如对热轧钢板10实施镀覆时的该镀覆的金属物种(Ζη、Α1等)、或者热轧钢板10为非镀覆钢板时的Fe)的氧化物之间的共价键。另外，硅烷醇键的存在能够通过如下的方法来确认通过可以在试样的深度方向进行元素分析的方法(例如通过高频辉光放电发射光谱仪(高频⑶S))，对表面处理皮膜100的膜厚方向上的硅烷醇键形成的成分(Si、O、X)元素的光谱强度进行测定，由该光谱强度对各元素进行定量。另外，还能够通过直接观察使用了 FE-TEM (场发射型透射电子显微镜)等的试样截面、或微小部元素分析(例如使用了能量分散型X射线光谱仪(EDS)的分析方法)等来确认。另外，密合层110的厚度需要为O. Inm以上且IOOnm以下。如果密合层110的厚度低于O. Inm,则硅烷醇键的形成不充分，因此得不到表面处理皮膜100与热轧钢板10之间的充分的密合力。另一方面，如果密合层110的厚度超过lOOnm，则硅烷醇键的数量过多，在加工冷锻用钢板I时，密合层110内的内部应力变高，从而皮膜变脆。因此，表面处理皮膜100与热轧钢板10之间的密合力降低。从更确实地确保表面处理皮膜100与热轧钢板10之间的密合力这样的观点出发，密合层Iio的厚度优选为O. 5nm以上且50nm以下。< 基础层 120 >基础层120具有提高冷锻时的钢板追随性的作用。另外，基础层120具有保持润滑剂131、赋予冷锻用钢板I以对应其与模具之间的烧伤的硬度及强度的作用。具体来说，基础层120作为中间层位于密合层110与润滑剂层130之间，在构成表面处理皮膜100的三层中包含最多作为主成分的耐热树脂及无机酸盐。详细来说，基础层120的层整体所含的耐热树脂及无机酸盐的含量在三层中是最多的。在基础层120中，选择无机酸盐作为主要包含的成分的理由如下可以形成本实施方式这样的倾斜型的三层结构的皮膜，并且适合用于实现上述的基础层120的作用。需要说明的是，在本实施方式中，使用水系的表面处理液，形成表面处理皮膜100。因此，考虑该表面处理液的稳定性，本实施方式中的无机酸盐优选为水溶性。但是，也可以为不溶或难溶于水的盐，例如只要可以溶于酸， 就能够通过将在水中为可溶性的无机酸盐(例如硝酸锌)与酸(例如磷酸)组合使用来形成包含磷酸锌的皮膜。从如上的作用出发，作为本实施方式中的无机酸盐，可以单独或者多种组合使用例如磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐、钥酸盐、或钨酸盐。更具体来说，作为无机酸盐，可以使用例如磷酸锌、磷酸钙、硼酸钠、硼酸钾、硼酸铵、硅酸钾、钥酸钾、钥酸钠、钨酸钾、钨酸钠等。但是，这些之中，从测定密合层100、基础层120及润滑剂层130各层的厚度时方便等理由出发，作为无机酸盐，特别优选为选自由磷酸盐、硼酸盐及硅酸盐组成的组中的至少I种化合物。另外，在基础层120中，包含耐热树脂作为主成分。如上所述，在冷锻时，由于作为原材料的冷锻用钢板I与模具之间的摩擦力，温度变得较高。因此，选择耐热树脂的理由如下即使在这样的高温的加工条件下，表面处理皮膜100也需要维持作为皮膜的形状。从这样的观点出发，本实施方式中的耐热树脂的耐热性优选为在超过冷锻时的到达温度(大概为200°C左右)程度的温度下能够保持作为皮膜的形状的程度。需要说明的是，在本实施方式中，使用水系的表面处理液，形成表面处理皮膜100。因此，考虑该表面处理液的稳定性，本实施方式中的耐热树脂优选为水溶性。从如上的作用出发，作为本实施方式中的耐热树脂，例如能够使用聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、环氧树脂、氟树脂等。为了确保充分的耐热性和水溶性，作为耐热树脂，特别优选使用聚酰亚胺树脂。另外，基础层120的组成也会给冷锻用钢板I整体的组成带来影响。因此，在本实施方式中，为了赋予表面处理皮膜100以加工追随性及耐热性，将耐热树脂作为基础层120的主成分，并且例如引用文献4所示，未将磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐、钥酸盐、钨酸盐等无机成分作为主成分。具体来说，在基础层120内，无机酸盐的含量相对于耐热树脂100质量份为I质量份以上且100质量份以下。如果无机酸盐的含量低于I质量份，则表面处理皮膜100的摩擦系数提高，从而不能得到充分的润滑性。另一方面，如果无机酸盐的含量超过100质量份，则用于保持润滑剂131的性能得不到充分发挥。另外，基础层120的厚度需要为0.1 μπι以上且15 μπι以下。如果基础层120的厚度低于O. I μ m，则用于保持润滑剂131的性能得不到充分发挥。另一方面，如果基础层120的厚度超过15 μ m，则基础层120的膜厚过大，因此在加工(冷锻)时容易产生压痕等。从提高用于保持润滑剂131的性能这样的观点出发，基础层120的厚度优选为O. 5μπι以上，从更确实地防止加工时的压痕这样的观点出发，基础层120的厚度优选为3μπι以下。<润滑剂层130 >润滑剂层130具有提高表面处理皮膜100的润滑性、降低摩擦系数的作用。具体来说，润滑剂层130位于表面处理皮膜100的最外层表面侧，其是构成表面处理皮膜100的三层中包含最多润滑剂131的层。在本实施方式中，作为润滑剂131，只要是可以形成具有倾斜型的三层结构的表面处理皮膜100、并且能够充分提高表面处理皮膜100的润滑性的润滑剂，就没有特别的限定。例如能够使用选自由聚四氟乙烯、二硫化钥、二硫化钨、氧化锌及石墨组成的组中的至少I种。另外，润滑剂层130的厚度需要为O. I μ m以上且10 μ m以下。如果润滑剂层130的厚度低于O. I μ m，则不能得到充分的润滑性。另一方面，如果润滑剂层130的厚度超过
10μ m，则加工时产生残渣，从而由于该残渣附着在模具等上等而产生 故障。从进一步提高润滑性这样的观点出发，润滑剂层130的厚度优选为Iym以上。另外，从更确实地防止加工时产生残渣这样的观点出发，润滑剂层130的厚度优选为6μπι以下。进而，为了实现上述的基础层120的作用和润滑剂层130的作用，润滑剂层130与基础层120的厚度比也是重要的。具体来说，润滑剂层130相对于基础层120的厚度之比即(润滑剂层的厚度)/ (基础层的厚度)需要为O. 2以上且10以下。如果(润滑剂层的厚度/基础层的厚度)低于O. 2，则表面处理皮膜100作为皮膜整体过硬，因此不能得到充分的润滑性。另一方面，如果(润滑剂层的厚度)/ (基础层的厚度)超过10，则润滑剂131的保持性差，从而作为皮膜整体的加工追随性不足。<是否形成层的确认方法、各层的膜厚的测定方法及规定方法、基础层中的耐热树脂及无机酸盐的含量的测定方法>如以上所说明的那样，在本实施方式所涉及的冷锻用钢板I中，使密合层110存在于热轧钢板10侧、使润滑剂层130存在于皮膜表面侧及使基础层120存在于这些层之间是重要的，缺少任一层，也不能发挥本实施方式所意图的能够承受冷锻的润滑性。另外，在密合层110、基础层120、润滑剂层130各层的厚度不在上述的范围内时，也不能发挥本实施方式所意图的能够承受冷锻的润滑性。所以，在本实施方式中，确认是否形成密合层110、基础层120、润滑剂层130各层的方法及测定这些层的膜厚的方法也是重要的。首先，作为确认是否形成密合层110、基础层120、润滑剂层130各层的方法，可以列举出使用高频GDS对表面处理皮膜100的膜厚方向(深度方向)的元素进行定量分析的方法。即，首先设定表面处理皮膜100所含的主成分(硅烷醇键形成的成分、无机酸盐、耐热树月旨、润滑剂)的代表元素(相对于其成分独特的元素)。例如对于硅烷醇键形成的成分，以Si为代表元素。对于润滑剂，如果润滑剂为聚四氟乙烯，则以F为代表元素是适当的，如果润滑剂为二硫化钥，则以Mo为代表元素是适当的。接着，在高频⑶S的测定图中，求出与这些代表元素相当的峰值的强度。由所求出的峰值强度能够算出膜厚方向中的每个位置上的各成分的浓度。对于本实施方式中的各层的厚度的规定方法，如下那样进行规定。首先，将从表面处理皮膜100的最外层表面起到高频GDS的测定图中具有如上所述设定的润滑剂的代表元素(例如F、Mo、W、Zn、C)的峰值强度的最大值的1/2的峰值强度的部分的深度(膜厚方向的位置)为止设为润滑剂层130的厚度。即，具有润滑剂的代表元素的峰值强度的最大值的1/2的峰值强度的部分的膜厚方向的位置为润滑剂层130与基础层120之间的界面。另外，将从表面处理皮膜100与热轧钢板10之间的界面起到高频GDS的测定图中到具有硅烷醇键形成的成分的代表元素(Si)的峰值强度的最大值的1/2的峰值强度的部分为止的深度(膜厚方向的位置)为止设为密合层110的厚度。即，具有硅烷醇键形成的成分的代表元素(Si)的峰值强度的最大值的1/2的峰值强度的部分的膜厚方向的位置为密合层110与基础层120之间的界面。进而，将从具有润滑剂的代表元素的峰值强度的最大值的1/2的峰值强度的部分起到具有硅烷醇键形成的成分的代表元素(Si)的峰值强度的最大值的1/2的峰值强度的部分为止设为基础层120的厚度。需要说明的是，例如可以将表面处理皮膜100的截面用显微镜进行观察，先求出表面处理皮膜100整体的厚度，通过从该表面处理皮膜100整体的厚度减去如上所述求出的密合层110及润滑剂层130的总计的厚度，求出基础层120的厚 度。但是，在使用了石墨作为润滑剂131时，如果设定碳(C)作为代表元素，则难以与来自于耐热树脂等的C元素区分。因此，使用无机酸盐成分的代表元素(例如P、B、Si )作为代表元素，求出润滑剂层130的厚度。此时，具有无机酸盐成分的代表元素的峰值强度的最大值的1/2的峰值强度的部分的膜厚方向的位置也为润滑剂层130与基础层120之间的界面。另外，在使用了硅酸盐作为基础层120的无机酸盐时，如果设定硅(Si)作为代表元素，则难以区分来自于作为无机酸盐的硅酸盐的Si与来自于密合层110的硅烷醇键形成的成分的Si。因此，作为代表元素，使用来自于基础层120的耐热树脂成分的碳(C)作为代表元素，求出密合层110及基础层120的厚度。进而，在使用了钥酸盐或钨酸盐作为基础层120的无机酸盐时，如果设定钥(Mo)或钨(W)作为代表元素，则有时难以区分来自于无机酸盐的Mo或W与来自于润滑剂131的Mo或W。此时，作为无机酸盐与润滑剂131共同不具有的元素，使用例如来自于润滑剂131的硫(S)作为代表元素，求出基础层120及润滑剂层130的厚度。需要说明的是，对于各层的厚度的算出方法，如上所述，能够由具有各成分的代表元素的峰值强度的最大值的1/2的峰值强度的部分的位置即用高频GDS进行溅射的时间(在本实施方式时用SiO2的溅射速度换算出的时间)求出表面处理皮膜100的膜厚方向中的各层的位置。基础层中的耐热树脂及无机酸盐的含量通过以下的方法进行测定。使用切片机等在厚度方向对表面处理皮膜进行研磨，切割出基础层。由基础层采集分析所需要的量的分析用试样，用玛瑙研钵进行粉碎。对分析用试样的初期重量进行测定，接着添加水等溶解无机酸盐的溶液，使无机酸盐溶解。使无机酸盐溶解后，使分析用试样充分干燥。将干燥后的分析用试样的重量设为耐热树脂的质量份，将初期重量与干燥后的重量之差设为无机酸盐的质量份。并且，由算出的基础层中的耐热树脂及无机酸盐的含量算出相对于耐热树脂100质量份的无机酸盐的含量(质量份)。[第2实施方式所涉及的冷锻用钢板的制造方法]以上，对第2实施方式所涉及的冷锻用钢板的构成进行了详细说明，接着对具有这样的构成的第2实施方式所涉及的冷锻用钢板的制造方法进行说明。第2实施方式所涉及的冷锻用钢板的制造方法具有用第I实施方式的热轧钢板的制造方法来得到热轧钢板10的工序、在热轧钢板10的主表面(表面及背面)的任一个或者两个上形成表面处理皮膜100的工序。
得到热轧钢板10的工序与第I实施方式相同，因此省略说明。形成表面处理皮膜100的工序具有将包含水溶性硅烷偶联剂、水溶性无机酸盐、水溶性耐热树脂及润滑剂的水系的表面处理液涂布到热轧钢板10的主表面的任一个或者两个上而形成涂膜的工序、通过使涂膜干燥而在热轧钢板10的主表面的任一个或者两个上形成表面处理皮膜100的工序。(关于表面处理液)用于本实施方式所涉及的冷锻用钢板的制造方法的表面处理液包含水溶性硅烷偶联剂、水溶性无机酸盐、水溶性耐热树脂及润滑剂。上面记载了关于无机酸盐、耐热树脂及润滑剂的详细内容，因此这里省略说明。作为水溶性硅烷偶联剂，没有特别的限定，能够使用公知的硅烷偶联剂。例如能够使用3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨甲基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基二甲氧基娃烧、3-缩水甘油酿氧基丙基二乙氧基娃烧等。 另外，还可以在上述表面处理液中添加各种添加剂。在用于本实施方式所涉及的冷锻用钢板的制造方法的表面处理液中，可以在不损害本实施方式的效果的范围含有用于提高涂布性的流平剂或水溶性溶剂、金属稳定剂、腐蚀抑制剂及PH调节剂等。作为流平剂，可以列举出非离子系或阳离子系的表面活性剂，例如能够使用聚氧化乙烯、聚氧化丙烯加合物或乙炔二醇(acetylene glycol)化合物等。作为水溶性溶剂，例如可以列举出乙醇、异丙基乙醇、叔丁基乙醇及丙二醇等醇类、乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚等溶纤剂类、醋酸乙酯、醋酸丁酯等酯类、丙酮、甲乙酮及甲基异丁酮等酮类等。作为金属稳定剂，例如可以列举出EDTA、DTPA等螯合物。作为腐蚀抑制剂，例如可以列举出乙二胺、三亚乙基五胺、胍及嘧啶等胺化合物类，但特别是，在一分子内具有2个以上的氨基的化合物作为金属稳定剂也有效，从而更优选。作为PH调节剂，例如可以列举出醋酸及乳酸等有机酸类、氢氟酸等无机酸类、铵盐或胺类等。通过使上述的各成分均匀地溶解或者分散在水中，能够制备用于本实施方式所涉及的冷锻用钢板的制造方法的表面处理液。(表面处理液的涂布及干燥)作为将上述表面处理液涂布到热轧钢板10上的方法，例如可以列举出使热轧钢板10浸溃在表面处理液中的方法等。此时，需要将热轧钢板10预先加热到高于表面处理液的温度，否则需要在干燥时用温风使其干燥。具体来说，例如使热轧钢板10浸溃在80°c左右的温水中I分钟左右，接着使其浸溃在40°c 60°C左右的温度的表面处理液中I秒左右。其后，在室温下进行2分钟左右的干燥。由上，能够形成由密合层110、基础层120及润滑剂层130形成的三层结构的倾斜型的表面处理皮膜100。(各层的膜厚的控制方法)构成表面处理皮膜100的各层的膜厚通过适当控制表面处理液的涂布量、表面处理液中的各成分的浓度、表面处理液与作为基材的热轧钢板10之间的反应性、亲水性/疎水性，能够调整为上述那样的膜厚的范围。(形成倾斜型的皮膜的理由)如上所述，将在水中溶解或分散水溶性硅烷偶联剂、水溶性无机酸盐、水溶性耐热树脂及润滑剂而成的表面处理液涂布到热轧钢板10上，接着使其干燥。由此，对于形成倾斜型的表面处理皮膜100的理由，本发明人推定如下。首先，如果如上述那样将热轧钢板10预先加热到高于表面处理液的温度，则热轧钢板10的温度高于表面处理液的温度，因此在将表面处理液涂布到热轧钢板10上而形成的涂膜(薄膜)内，固液界面的温度高，但气液界面的温度变低。因此，在涂膜(薄膜)内产生温度差，从而作为溶剂的水挥发，因此在涂膜(薄膜)内产生微小的对流。另外，在常温的热轧钢板10上涂布常温的表面处理液，形成涂膜(薄膜)，接着用温风使其干燥，此时气液界面的温度变高，在气液界面表面张力降低。为了缓和这种情况，在涂膜(薄膜)内产生微小的对流。在上述任一种涂布、干燥方法时，均产生对流，并且均分离为与空气的亲和力高的成分(例如润滑剂)、与金属和水的亲和力高的成分(例如无机酸盐和耐热树脂)。并且，在水、逐渐地挥发而形成为膜状时，形成具有各成分的浓度梯度的倾斜型的皮膜。另外，在本实施方式中，硅烷偶联剂与热轧钢板10表面的金属之间的亲和力高，因此在涂膜(薄膜)内向热轧钢板10的附近扩散。并且，可以认为到达热轧钢板10的附近的硅烷偶联剂与存在于热轧钢板10的表面上的金属氧化物(例如对热轧钢板10实施锌镀覆时的氧化锌)之间形成共价键，从而形成由Si-O-M所表示的硅烷醇键。由此，通过使硅烷醇键形成在热轧钢板10的附近，表面处理皮膜100与热轧钢板10之间的密合性显著提高。因此，防止烧伤或粘着发生。以上所说明的第2实施方式所涉及的冷锻用钢板由简单的处理工序构成，并且从保护地球环境的观点出发，也能够用适合的方法来制造，同时具有优良的润滑性。所以，即使在以近年来的环境对策为背景从能源消耗多的热锻和产生大量的材料损失的切削加工等形状变形大的加工领域向冷锻转移而需要更严格的塑性加工和复杂的加工时，也能够不产生与模具之间的烧伤或粘着而没问题地进行加工。以上，一边参照追加的附图一边对本发明的优选的实施方式进行了详细说明，但本发明并不限于所述的例子。可知只要是具有本发明所属技术领域中的常规知识的人，就能够在权利要求书所记载的技术要求的范畴内想到各种的变更例或修改例，关于这些，当然也是属于本发明的技术范围的。实施例接着，对本实施方式的实施例进行说明，但实施例的条件是为了确认本实施方式的可实施性及效果而采用的一个条件例，本实施方式并不限于该条件例。本实施方式只要能不脱离本实施方式的主旨而达成本实施方式的目的，就可以采用各种条件。(实施例I)将表I所示的成分组成的钢锭50kg在实验室中进行真空熔化而进行熔炼，在满足第I实施方式所述的要求的条件下，制造板厚为IOmm的热轧钢板。由该热轧钢板采集与轧制方向平行的板厚的截面部。对该截面部进行研磨处理，接着将其浸溃在硝酸乙醇液(包含硝酸5%左右、残余部分为乙醇的溶液)中，从而使珠光体出现。接着，用光学显微镜(倍率50倍、100倍及200倍)对相对于板厚t为4/10t 6/10t的范围的板厚中央部的组织进行拍摄。观察到的组织的照片表示在图5A 图5C中。表I
权利要求
1.ー种冷锻用钢板，其特征在于，具备热乳钢板， 所述热乳钢板以质量％计含有C :0. 13 O. 20%、Si :0. 01 O. 8%、Mn :0· I 2. 5%、P :0. 003 O. 030%、S :0. 0001 O. 008%、Al :0. 01 O. 07%、N :0. 0001 O. 02% 及O:0. 0001 O. 0030%， 残余部分包含Fe及不可避免的杂质， 下述(I)式所示的A值为O. 0080以下； 所述热轧钢板的厚度为2mm以上且25mm以下， 在所述热轧钢板的与轧制方向平行的板厚的截面中，在将板厚设为t时的4/10t 6/10t的范围的截面上，长度为Imm以上的珠光体带的面积百分率为下述(2)式所示的K值以下， A 值=0%+S%+0. 033A1%(I)K 值=25. 5 X C%+4. 5 X Mn%-6 (2 )。
2.如权利要求I所述的冷锻用钢板，其特征在于，所述热轧钢板进一步以质量％计含有选自由Nb 0. 001 O. 1%、Ti :0. 001 O. 05%、V 0. 001 O. 05%、Ta :0. 01 O. 5% 及 W :0. 01 O. 5%组成的组中的I种或2种以上。
3.如权利要求I所述的冷锻用钢板，其特征在于，所述热轧钢板进一步以质量％计含有Cr :0. 01 2. 0%, 所述长度为Imm以上的珠光体带的面积百分率为下述(3)式所示的K’值以下，K，值=15 X C%+4. 5 XMn%+3. 2 X Cr%-3. 3 (3)。
4.如权利要求I所述的冷锻用钢板，其特征在于，所述热轧钢板进一步以质量％计含有选自由Ni :0. 01 I. 0%、Cu :0. 01 I. 0%、Mo :0. 005 O. 5%、及 B :0. 0005 O. 01%组成的组中的I种或2种以上。
5.如权利要求I所述的冷锻用钢板，其特征在于，所述热轧钢板进一步以质量％计含有选自由Mg 0.0005 O. 003%、Ca 0.0005 O. 003%、Y :0. 001 O. 03%、Zr 0. 001 O. 03%、La 0. 001 O. 03% 及 Ce :0. 001 O. 03%组成的组中的I种或2种以上。
6.如权利要求I所述的冷锻用钢板，其特征在于，进ー步具备表面处理皮膜，其设置在所述热轧钢板的主表面的任ー个或者两个上，且包含由Si-O-X表示的硅烷醇键形成的成分、耐热树脂、无机酸盐及润滑剂，其中，X是作为所述热轧钢板的构成成分的金属； 在所述表面处理皮膜中，通过使所述各成分在膜厚方向上具有浓度梯度，使所述表面处理皮膜从所述表面处理皮膜与所述热轧钢板之间的界面侧依次具有可以识别为密合层、 基础层与润滑剂层这三层的倾斜型的三层结构； 所述密合层在所述三层中包含最多的由所述硅烷醇键形成的成分，所述密合层是具有O. Inm以上且IOOnm以下的厚度的层； 所述基础层在所述三层中包含最多的所述耐热树脂及所述无机酸盐，并且所述无机酸盐的含量相对于所述耐热树脂100质量份为I质量份以上且100质量份以下，所述基础层是具有O. I μ m以上且15 μ m以下的厚度的层； 所述润滑剂层在所述三层中包含最多的所述润滑剂，所述润滑剂层是具有O. I μ m以上且10 μ m以下的厚度的层； 所述润滑剂层的厚度相对于所述基础层的厚度之比为O. 2以上且10以下。
7.如权利要求6所述的冷锻用钢板，其特征在于，所述无机酸盐是选自由磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐、钥酸盐及钨酸盐组成的组中的至少I种的化合物。
8.如权利要求6所述的冷锻用钢板，其特征在于，所述耐热树脂是聚酰亚胺树脂。
9.如权利要求6所述的冷锻用钢板，其特征在于，所述润滑剂是选自由聚四氟こ烯、ニ硫化钥、ニ硫化钨、氧化锌及石墨组成的组中的至少I种。
10.一种冷锻用钢板的制造方法，其特征在于，具备 将钢坯在1150 1300°C下进行加热的エ序、 将所述加热后的钢坯在1020°C以上进行粗轧而形成粗棒的エ序、 将所述粗棒在精加工温度为Ae3以上的条件下进行精轧而形成轧制材料的エ序、 所述精轧后将所述轧制材料进行I秒以上且10秒以下的空冷的エ序、 所述空冷后以10 70°C /秒的冷却速度将所述轧制材料冷却到卷取温度的エ序、及 将所述冷却后的轧制材料在400 580°C的卷取温度下进行卷取而形成热轧钢板的エ序; 所述钢坯以质量％计含有C 0. 13 O. 20%、Si 0. 01 O. 8%、Mn 0. I 2. 5%、P O. 003 O. 030%,S 0. 0001 O. 006%、A1 :0. 01 O. 07%,N 0. 0001 O. 02%及 O :0· 0001 O. 0030%,残余部分包含Fe及不可避免的杂质，下述(I)式所示的A值为O. 0080以下； 所述粗轧具有第I轧制、从结束所述第I轧制起经过30秒以上后进行的第2轧制； 所述第I轧制在温度为1020°C以上、并且压下率的总计为50%以上的条件下进行， 所述第2轧制在温度为1020°C以上、并且压下率的总计为15 30%的条件下进行， A 值=0%+S%+0. 033A1% (I)0
11.如权利要求10所述的冷锻用钢板的制造方法，其特征在干，还具备将包含水溶性硅烷偶联剂、水溶性无机酸盐、水溶性耐热树脂及润滑剂的水系的表面处理液涂布在所述热轧钢板的主表面的任ー个或者两个上而形成涂膜的エ序、 通过使所述涂膜干燥而在所述热轧钢板的主表面的任一个或者两个上形成表面处理皮膜的エ序。
全文摘要
本发明的冷锻用钢板具备热轧钢板，所述热轧钢板以质量%计含有C0.13～0.20%、Si0.01～0.8%、Mn0.1～2.5%、P0.003～0.030%、S0.0001～0.008%、Al0.01～0.07%、N0.0001～0.02%及O0.0001～0.0030%，残余部分包含Fe及不可避免的杂质，下述(1)式所示的A值为0.0080以下，所述热轧钢板的厚度为2mm以上且25mm以下，在所述热轧钢板的与轧制方向平行的板厚的截面中，在将板厚设为t时的4/10t～6/10t的范围的截面上，长度为1mm以上的珠光体带的面积百分率为下述(2)式所示的K值以下。A值=O%+S%+0.033Al%(1)K值=25.5×C%+4.5×Mn%-6(2)。
文档编号C21D9/46GK102725431SQ20118000683
公开日2012年10月10日 申请日期2011年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者塚野保嗣, 山口伸一, 山本修治, 竹田健悟, 阿部雅之 申请人:新日本制铁株式会社