冷加工性和加工后的表面特性及硬度优异的热轧钢板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及既在加工中显示出良好的冷加工性，又在加工后显示出既定的表面特 性(也称"表面品质"）和加工后硬度的热乳钢板。
【背景技术】
[0002] 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 种部件，例如用于齿轮等传动部件和外壳等的钢材的轻量化，即高强度化的要求日益高涨。 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，使用的是对于棒钢进行热 锻的钢材(热锻材）。另外，为了削减部件制造工序中的C0 2的排放量，迄今，对于通过热锻而 加工的齿轮等部件的冷锻化的要求也在增长。
[0003] 那么，冷加工(冷锻）与热加工和温加工比较，有着生产率高且尺寸精度和钢材的 成品率均良好的优点。但是，由这样的冷加工制造部件时成为问题的是，为了将冷加工的部 件的强度确保在希望的预定值以上，必然需要使用强度、即变形阻力高的钢材。可是，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。
[0004] 另外，在传动部件的领域中，从棒钢的锻造品（热锻、冷锻等）出发，也正在进行以 部件的轻量化、低成本化为目标利用钢板的部件制造的研究，但存在在钢板的冷加工后的 部件中，容易在表面产生被称为拉伸应变痕(Stretcher Strain Mark，以下简称"SS痕"）的 表面缺陷的问题。
[0005] 因此，以往在将钢材冷锻成既定形状后，还有时实施通过进行淬火回火等热处理， 从而制造确保既定的强度(硬度）的高强度部件的方法。但是，冷锻后的热处理中部件尺寸 必然发生变化，因此需要通过二维切削等机械加工进行修正，期望能够省略热处理和其后 的加工那样的解决方案。
[0006] 为了解决上述课题，例如，公开有在低碳钢中利用固溶C抑制常温时效的进行，确 保基于应变时效的既定的时效硬化量，由此可以得到应变时效特性优异的冷锻用线材、棒 钢(参照专利文献1)。
[0007] 但是，该技术是进利用固溶C量来控制应变时效的技术，难以得到兼具充分的冷加 工性、加工后的所需的表面品质和硬度、强度的钢材。
[0008] 因此，本申请人着眼于钢材中所含的固溶C和固溶N对变形阻力和静态应变时效造 成的影响的区别，进行了各种研究，结果发现通过适当控制这些固溶元素的量，可以得到既 在加工中发挥良好的冷加工性，又在冷加工(冷煅)后显示出既定的硬度(强度)的机械结构 用钢材，已经进行了专利申请(参照专利文献2)。
[0009] 该钢材实现了冷加工性与加工后的高硬度化(高强度化)的兼顾，但与上述专利文 献1所述的线材、棒钢同样是热锻材，有制造成本高的问题。因此，为了进一步使制造成本低 成本化，对于替代现有的热锻材，用热乳钢板通过冷加工制作汽车用部件也进行了研究。
[0010] 例如，提出一种在氮化处理后能够得到高表面硬度和充分的硬化深度的氮化处理 用的热乳钢板(参照专利文献3)。
[con]但是，该技术存在的问题是，冷加工后还需要进行氮化处理，不能实现充分的低成 本化。
[0012] 另外，提出了一种热乳钢板，其组成为含有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%的范围内含有，S、N和0的 合计为0.0100%以下而含有S:0.005%以下、N:0.005%以下、0:0.004%以下，并且使微观 组织为95%以上的实质的铁素体单相组织，该热乳钢板的精密冲压加工面的尺寸精度优 异，并且加工后的冲压面的表面硬度极高，此外耐红锈缺陷性也优异(参照专利文献4)。
[0013] 但是，该热乳钢板中，N作为有害元素被限制在极低的含量，与积极地利用N的本申 请发明的热乳钢板，在技术的思想上完全不同。
[0014] 现有技术文献 [0015]专利文献
[0016] 专利文献1:日本国特开平10-306345号公报 [0017] 专利文献2:日本国特开2009-228125号公报 [0018] 专利文献3:日本国特开2007-162138号公报 [0019] 专利文献4:日本国特开2004-137607号公报
【发明内容】
[0020] 发明要解决的课题
[0021] 本发明着眼于上述情况而形成，其目的在于，提供一种既在加工中显示出良好的 冷加工性，又在加工后显示出既定的表面特性和硬度的热乳钢板。
[0022] 用于解决课题的手段
[0023] 第一发明，是冷加工性和加工后的表面特性及硬度优异的热乳钢板，其特征在于，
[0024] 板厚为3~20mm，
[0025] 成分组成以质量％计（以下，涉及化学成分均同）为，
[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] 余量由铁和不可避免的杂质构成，
[0034] 固溶Ν:0·007% 以上，
[0035] 并且C与Ν的含量满足10C+N < 3.0的关系，
[0036 ]组织以相对于全部组织的面积率计，
[0037]贝氏体铁素体:5%以上、
[0038] 珠光体:低于20%、
[0039]余量:多边形铁素体，
[0040]所述贝氏体铁素体的平均晶粒直径为3~50μπι的范围。
[0041] 第二发明，是在第一发明所述的热乳钢板中，成分组成还包含下述(a)~(e)中的 至少一种，
[0042] (a)Cr :2%以下（不含0%)和Mo :2%以下（不含0%)中的至少一种
[0043] (b)选自Ti:0.2%以下（不含0%)、恥:0.2%以下（不含0%)、￥:0.2%以下（不含 〇%)中的至少一种
[0044] (c)B:0.005% 以下（不含 0%)
[0045] (d)选自Cu:5%以下（不含0%)、附：5%以下（不含0%)、(：〇:5%以下（不含0%)中 的至少一种
[0046] (e)选自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%) 中的至少一种。
[0047]发明效果
[0048] 根据本发明，在具有既定的平均粒径的贝氏体铁素体+多边形铁素体主体的组织 中，通过确保固溶N量，并且使C的含量和N的含量满足既定的关系，能够得到冷加工中的变 形阻力被减小，金属模具的寿命得到延长，并且钢板难以发生裂纹，加工后所得到的部件能 够确保既定的表面特性和加工后硬度的热乳钢板。
【具体实施方式】
[0049] 以下，对于本发明的热乳钢板（以下也称为"本发明钢板"，或仅称为"钢板"。）进行 更详细地说明。本发明钢板与上述专利文献2所述的热锻材在确保N固溶量、并且使C含量和 N含量满足既定的关系的方面共通，但是，在允许C含量达到高一些的范围，使组织成为贝氏 体铁素体-多边形铁素体-珠光体复相组织，并且使铁素体粒微细化的方面有所不同。
[0050] 〔本发明钢板的板厚:3~20mm〕
[0051] 首先，本发明钢板以板厚3~20mm的钢板为对象。板厚低于3mm时，不能确保作为结 构体的刚性。另一方面，若板厚高于20mm，则难以达成本发明所规定的组织形态，得不到期 望的效果。优选的板厚为4~19_。
[0052] 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％。
[0053]〔本发明钢板的成分组成〕
[0054] <C:0.3% 以下（不含 0%)>
[0055] C是对钢板的组织的形成造成很大影响的元素，虽然组织是贝氏体铁素体-多边形 铁素体-珠光体复相组织，但为了成为珠光体尽可能少的贝氏体铁素体-多边形铁素体主体 组织，其是需要限制含量的元素。若使C过剩地含有，则钢板组织中的珠光体分率上升，由于 珠光体的加工硬化导致变形阻力有可能过大。因此，钢板中的C含量为0.3%以下，优选限制 在0.25 %以下，更优选在0.2 %以下，特别优选在0.15 %以下。但是，若C的含量过少，则钢在 熔炼中的脱氧变得困难，并且难以满足冷加工后的强度、硬度，因此优选为0.0005%以上， 更优选为〇. 0008 %以上，特别优选为0.001 %以上。
[0056] <Si:0.5% 以下（不含 0%)>
[0057] Si通过在钢中固溶使钢板的变形阻力增加，因此是需要极力减少的元素。因此，为 了抑制变形阻力的增加，钢板中的Si含量限制在0.5%以下，优选在0.45%以下，更优选在 0.4%以下，特别优选在0.3%以下。但是，若Si的含量极少，则溶制中的脱氧变得困难，并且 难以满足冷加工后的强度、硬度，因此优选为0.005