高碳热轧钢板及其制造方法与流程

本发明涉及加工性以及淬透性优异的高碳热轧钢板及其制造方法。

背景技术：

1、当前，传动装置、座椅调角器等汽车用部件大多是以如下方式制造的，即，在通过冷加工将作为jisg4051所规定的机械结构用碳素钢钢材以及机械结构用合金钢钢材的热轧钢板加工为所期望的形状后，为了确保所期望的硬度而实施淬火处理。因此，成为原材料的热轧钢板需要优异的冷加工性、淬透性，迄今为止提出了各种各样的钢板。

2、例如，在专利文献1中提出了一种冲裁性优异的高碳热轧钢板，其特征在于，以质量％计含有c：0.1～0.7％、si：0.01～1.0％、mn：0.1～3.0％、p：0.001～0.025％、s：0.0001～0.01％、t.al：0.001～0.10％、n：0.001～0.010％，还含有ti：0.01～0.20％、cr：0.01～1.50％、mo：0.01～0.50％、b：0.0001～0.010％、nb：0.001～0.10％、v：0.001～0.2％、cu：0.001～0.4％、w：0.001～0.5％、ta：0.001～0.5％、ni：0.001～0.5％、mg：0.001～0.03％、ca：0.001～0.03％、y：0.001～0.03％、zr：0.001～0.03％、la：0.001～0.03％、ce：0.001～0.030％之中的1种或2种以上，且所述高碳热轧钢板的维氏硬度为hv100以上且160以下。专利文献1所记载的发明的目的在于，对中/高碳钢的热轧钢板进行软化，以使得在维持其淬透性的同时能充分提供优异的冲裁性。

3、此外，在专利文献2中，提出了一种能同时实现旋压加工、辊轧加工等冷加工中的成型性以及淬火处理中的淬透性这两者的高碳钢帯及其制造方法，该高碳钢帯的特征在于，以重量％计含有c：0.15～0.75％、si：0.3％以下、mn：0.2～1.60％、sol.al：小于0.05％、n：0.0060％以下，还含有cr：0.2～1.2％、mo：0.05～1.0％、ni：0.05～1.2％、v：0.05～0.50％、ti：0.005～0.05％、以及b：0.0005～0.0050％之中的1种或2种以上。

4、此外，在专利文献3中，提出了一种使用下述钢的局部延展性优异的中/高碳钢板的制造方法，该钢以质量％计，含有c：0.10～0.60％、si：0.4％以下、mn：1.0％以下、cr：1.6％以下、mo：0.3％以下、cu：0.3％以下、ni：2.0％以下、n：0.01％以下、p：0.03％以下、s：0.01％以下、t.al：0.1％以下，余量为fe以及不可避免的杂质。专利文献3的目的在于，获得下述钢板，为了减少部件的制造成本，在部件的一体成型、部件加工的工序简化中所述钢板不仅能够耐受冲裁加工、弯曲加工，而且还能够耐受拉伸凸缘成型加工这样的要求局部延展性的高级加工(high forming)。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开2015－117406号公报

8、专利文献2：日本特开2001－81528号公报

9、专利文献3：日本特开2001－73033号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、在专利文献1所记载的技术中，在进行热轧时，需要在粗热轧结束后对粗棒进行加热而使其升温到20～150℃，在600℃以上且小于ae3-20℃的温度范围完成精轧。小于ae3点的温度范围中的精轧对于通过使铁素体晶粒粗大化而进行软化而言是有效的手段，但是存在成为不均匀的组织而伸长率下降、或者在实际操作中难以进行稳定的操作这样的问题。进一步地，铁素体粒径为10μm以上且50μm以下，具有比较粗大的铁素体晶粒。

3、在专利文献2所记载的技术中，通过在热轧后在ac1-50℃～ac1+40℃的温度范围中进行箱式退火、或者在上述退火后将冷轧和650℃～ac1的温度范围中的退火进行1次或者反复进行2次以上来实现软化，有工序数多这样的问题。

4、专利文献3是通过在热轧后在ac1以上的温度范围内保持后以50℃/小时以下进行冷却，从而得到局部延展性优异的钢板的技术。该技术中，对ac1点以上的每γ单位面积的α/γ界面量、ac1点以上的每100μm2的碳化物数进行调整，使退火后的钢板软化，提高伸长率、扩孔率。但是，没有提到淬透性。认为通过具有大量粗大的碳化物而实现了软化，但在淬火加热时在奥氏体区域中碳化物可能没有充分固溶、无法确保淬透性。

5、本发明的目的在于解决上述课题，提供即使在氮气氛中进行了退火的情况下也可稳定地得到优异的淬透性，且在淬火处理前，硬度以hv计为110～160、总伸长率ei为40％以上的、冷加工性及淬透性优异的高碳热轧钢板及其制造方法。

6、用于解决课题的手段

7、本技术的发明人针对含有cr、优选还含有ni、mo中的一种以上和sb、sn、bi、ge、te、se之中的一种以上的高碳热轧钢板的制造条件与冷加工性、淬透性之间的关系进行了深入研究。其结果，得到了以下发现。

8、i)具有铁素体和渗碳体的显微组织(micro structure)以及渗碳体密度对淬火前的高碳热轧钢板的硬度、总伸长率(以下，也简称为伸长率)影响甚大，通过将渗碳体密度设为0.25个/μm2以下，可以得到硬度以hv计为110～160、总伸长率(ei)为40％以上。

9、ii)在氮气氛中实施退火的情况下，存在下述情况：气氛中的氮元素发生渗氮而在钢板中浓缩，与钢板中的cr结合而生成cr氮化物，或者与mo结合而生成mo氮化物，钢板中的固溶cr量以及固溶mo量略微下降。与此相对，在本发明中，通过在钢中优选含有规定量的sb、sn、bi、ge、te、se之中的至少一种，从而能够防止这样的渗氮，抑制固溶cr量以及固溶mo量的下降，确保高淬透性。

10、本发明是基于上述发现进行的，其要旨如下。

11、[1]高碳热轧钢板，其具有下述成分组成和显微组织，所述成分组成以质量％计含有c：0.10～0.33％、si：0.15～0.35％、mn：0.5～0.9％、p：0.03％以下、s：0.010％以下、sol.al：0.10％以下、n：0.0065％以下、cr：0.90～1.5％，余量为fe及不可避免的杂质，所述显微组织具有铁素体和渗碳体，进一步地，所述渗碳体密度为0.25个/μm2以下，所述高碳热轧钢板的硬度以hv计为110～160、总伸长率为40％以上。

12、[2]如上述[1]所述的高碳热轧钢板，作为成分组成，进一步以质量％计含有合计为0.5％以下的ni、mo之中的一种以上。

13、[3]如上述[1]或[2]所述的高碳热轧钢板，作为成分组成，进一步以质量％计含有合计为0.002～0.03％的sb、sn、bi、ge、te、se之中的一种以上。

14、[4]如上述[1]～[3]中任一项所述的高碳热轧钢板，所述铁素体的平均晶体粒径为5μm以上且15μm以下。

15、[5]高碳热轧钢板的制造方法，其为上述[1]～[4]中任一项所述的高碳热轧钢板的制造方法，对钢进行热粗轧，然后，在终轧温度：ar3相变点以上的条件下进行精轧，在卷绕温度：500～700℃的条件下进行卷绕，然后，在加热至退火温度：ac1相变点以上且800℃以下并保持1小时以上，在平均冷却速度：1～20℃/小时的条件下进行冷却至小于ar1相变点，在小于ar1相变点的温度范围内保持20小时以上。

16、[6]高碳热轧钢板的制造方法，其为上述[1]～[4]中任一项所述的高碳热轧钢板的制造方法，对钢进行热粗轧，然后，在终轧温度：ar3相变点以上的条件下进行精轧，在卷绕温度：500～700℃的条件下进行卷绕，然后，在680～720℃的温度范围内保持1～35小时，然后，加热至退火温度：ac1相变点以上且800℃以下并保持1小时以上，在平均冷却速度：1～20℃/小时的条件下进行冷却至冷却停止温度，所述冷却停止温度为ar1相变点以下且(ar1相变点-110℃)以上。

17、发明效果

18、根据本发明，可以得到冷加工性及淬透性优异的高碳热轧钢板。本发明的高碳热轧钢板由于冷加工性及淬透性优异，所以适合于原材料钢板需要冷加工性的齿轮、传动装置、座椅调角器等汽车用部件。