專利名稱：：強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及主要在汽車、產(chǎn)業(yè)機械的部件中使用的機械結(jié)構(gòu)用鋼，特別涉及尤其適用于現(xiàn)階段使用價格昂貴的馬氏體時效鋼等的在無級變速器(以下稱為CVT)中使用的金屬帶等的兼具強度、延展性以及韌性的機械結(jié)構(gòu)用鋼、使用該鋼的機械結(jié)構(gòu)用鋼板以及使用該鋼板的金屬帶。
背景技術(shù)：
：近年來，由于對環(huán)境問題的關(guān)注，在汽車領(lǐng)域等中要求提高燃料消耗率、限制排氣，從而汽車開發(fā)的方向為驅(qū)動系統(tǒng)的小型高輸出化，例如，CVT等的開發(fā)顯著。在CVT中使用的金屬帶中，需要同時具有高強度和延展性以及高韌性。作為在現(xiàn)階段用于這種用途的鋼有馬氏體時效鋼。例如在專利文獻l、專利文獻2、專利文獻3中公開了使用馬氏體時效鋼的技術(shù)。并且例如在專利文獻4、專利文獻5中公開了使用亞穩(wěn)奧氏體類不銹鋼的技術(shù)。但是，與上述鋼無關(guān)，在要求高強度化的材料中一般多添加合金元素。馬氏體時效鋼中，除了10數(shù)％的Ni以外，含有Co、Mo、Cr等，在奧氏體類不銹鋼中含有Cr、Nil0數(shù)。/。。這可能明顯增加鋼成本，還可能在近來的原料枯竭的情勢下威脅到生產(chǎn)本身。專利文獻1:特開2000—345302號公報專利文獻2:特開2002—38251號公報專利文獻3:特開2003—231921號公報專利文獻4:特開2002—53936號公報專利文獻5:特開2003—338Q3號公報
發(fā)明內(nèi)容于是在本發(fā)明中，鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點，其目的在于，盡量抑制制造成本的增加，并價格低廉地提供高強度、高延展性且高韌性的機械結(jié)構(gòu)用鋼和機械結(jié)構(gòu)用鋼板以及適用于CVT用環(huán)形金屬帶的金屬市o發(fā)明人等為了解決上述問題，進行銳意研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)用于解決該問題的方法。g卩，了解到，即使沒有如馬氏體時效鋼、奧氏體不銹鋼一樣大量含有Ni、Cr的成分系的情況下，只要對以適當范圍添加Mo和B的鋼進行淬火及回火而形成馬氏體組織時，表示出超過馬氏體時效鋼的優(yōu)良的拉伸強度-延伸率平衡以及高韌性。并且，關(guān)于構(gòu)成該馬氏體組織的組織(以下稱作亞結(jié)構(gòu))進行詳細研討的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)將構(gòu)成馬氏體組織的板條塊的大小設(shè)在一定值以下，可發(fā)現(xiàn)特別優(yōu)良的拉伸強度-延伸率平衡。另外還發(fā)現(xiàn)，固溶B存在一定值以上，并且在原奧氏體晶界上存在原奧氏體粒內(nèi)的1.5倍以上時，能夠確保優(yōu)良的韌性。本發(fā)明是根據(jù)以上發(fā)現(xiàn)完成的，其要旨如下(1)本發(fā)明的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，鋼的成分組成，以質(zhì)量％計為C:大于0.300.5%、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Al:0.025%以下、Mo:0.30.5%、B:0.00050.01%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，拉伸強度在2000MPa以上，并且總延伸率在10%以上。(2)在上述(1)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Cr:2.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、V:0.5%以下中的1種或2種以上。(3)在上述(1)或(2)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下中的l種或2種以上。(4)本發(fā)明的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，鋼的成分組成，以質(zhì)量％計為C:大于0.300.5%、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Al:0.025%以下、Mo:0.30.5%、B:0.00050.01%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且組織為體積率在90%以上的馬氏體組織，構(gòu)成該馬氏體組織的板條塊的大小在1.5um以下，并且固溶B為0.0005%以上，該固溶B在原奧氏體晶界上存在原奧氏體晶粒內(nèi)的1.5倍以上。(5)在上述(4)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Cr:2.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、V:0.5%以下中的l種或2種以上。(6)在上述(4)或(5)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下中的l種或2種以上。(7)本發(fā)明的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼板，其特征在于，由上述(1)至(6)中的任一項所述的機械結(jié)構(gòu)用鋼形成，并且板厚在0.5mm以下。(8)本發(fā)明的金屬帶，其特征在于，由上述(7)中所述的鋼板形成，并且呈環(huán)狀形狀。(9)本發(fā)明的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法，其特征在于，對成分組成為以質(zhì)量％計為C:大于0.300.5%、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Al:0.025%以下、Mo:0.30.5%、B:0.00050.01%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼原材，以升溫速度100°C/s以上加熱而進行淬火后，以IO(TC以上、40(TC以下的溫度進行回火。(10)在上述(9)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Cr:2.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、V:0.5%以下中的l種或2種以上。(11)在上述(9)或(10)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下中的1種或2種以上。(12)本發(fā)明的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼板的制造方法，其特征在于，對成分組成為以質(zhì)量％計為C:大于0.300.5%、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Al:0.025%以下、Mo:0.30.5%、B:0.00050.01%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且板厚在0.5mm以下的鋼板，以升溫速度100°C/s以上加熱而進行淬火后，以100。C以上、400。C以下的溫度進行回火。(13)在上述(12)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Cr:2.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、V:0.5%以下中的1種或2種以上。(14)在上述(12)或(13)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下中的1種或2種以上。(15)本發(fā)明的金屬帶的制造方法，其特征在于，對成分組成為以質(zhì)量％計為C:大于0.300.5%、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Al:0.025%以下、Mo:0.30.5%、B:0.00050.01%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且具有0.5mm以下的板厚和環(huán)狀形狀的金屬帶，以升溫速度100°C/s以上加熱而進行淬火后，以IOO'C以上、400'C以下的溫度進行回火。(16)在上述(15)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Cr:2.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、V:0.5%以下中的l種或2種以上。(17)在上述(15)或(16)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下中的l種或2種以上。根據(jù)本發(fā)明，不大量含有價格昂貴的合金元素，就能夠得到高強度、高延展性且高韌性的機械結(jié)構(gòu)用鋼、使用該鋼的機械結(jié)構(gòu)用鋼板或使用該鋼板的金屬帶。圖1是說明用環(huán)形金屬帶進行的疲勞評價試驗方法的圖。具體實施例方式下面具體對本發(fā)明的成分組成、組織以及強度、延伸率進行說明。1.關(guān)于成分組成說明成分組成的限定理由。其中，成分組成中的各元素的含量(％)都意味著質(zhì)量％。C:大于0.300.5%C是確保必要的強度、韌性的必需元素，0.30%以下時，難以確保規(guī)定的強度。另一方面，超過0.5%時，由于延展性、韌性降低，并且在鋼組織中產(chǎn)生巨大的碳化物而顯著降低疲勞特性，因而將0.5%設(shè)為上限。Si:1.0%以下Si作為脫氧劑在熔煉鋼時起作用，因而含有。但超過1.0%時，由于顯著降低鋼的延展性，因而將上限設(shè)為1.0%。Mn:1.5%以下Mn由于具有在熔煉鋼時起脫氧劑的作用，因而含有。但超過1.5%時，由于顯著降低鋼的延展性，因而將上限設(shè)為1.5%。Al:0.025%以下Al是對脫氧有效的元素。并且由于抑制淬火時的奧氏體粒成長，因而是對維持強度、韌性有效的元素，但含量超過0.025%而含有時其效果飽和，當然會導(dǎo)致成本上升，因而限定在上述范圍。Mo:0.30.5%Mo是在本發(fā)明中特別重要的元素。Mo不會對延展性破壞很多而提高強度、韌性。為了顯現(xiàn)其效果需添加0.3%以上。另一方面，超過0.5%添加也不會使強度和韌性提高在其以上，反而導(dǎo)致成本高。另外過剩地添加時會開始降低延展性，因而將上限設(shè)為0.5%。B:0.00050.01%B是有效提高淬火性，并且通過強化晶界來貢獻于提高鋼整體強度的有用的元素。為此需要含有0.0005%以上。但由于超過0.01%而含有時其效果會飽和，因而限定為上述范圍。以上為本發(fā)明中的基本成分，在本發(fā)明中，除此之外還能夠適當含有以下所述的元素。Cr:2.5%以下Cr有效提高淬火性，在確保硬化深度方面有用。但是過度含有時，因碳化物穩(wěn)定效果而助長殘留碳化物的生成，從而導(dǎo)致強度降低。因此雖然優(yōu)選盡量減少Cr含量，但可以容許至2.5%。另外，為了能夠顯現(xiàn)提高淬火性的作用，優(yōu)選含有0.2%以上。Cu:1.0%以下Cu有效提高淬火性，并且在鐵素體中固溶而提高強度。但是，超過1.0%而含有時，熱軋時產(chǎn)生裂紋。因而限定為上述范圍。另外，為了能夠顯現(xiàn)提高淬火性、強度的作用，優(yōu)選含有0.2%以上。Ni:2.0%以下Ni由于有效提高淬火性，并且抑制碳化物的生成，因而抑制在晶界生成膜狀碳化物的情況，并可通過提高晶界強度而貢獻于強度、韌性的提高。但是Ni是價格非常昂貴的元素，超過2.0%而添加時鋼材成本顯著上升。因此，優(yōu)選在2.0%以下。另外，為了能夠顯現(xiàn)提高淬火性、強度、韌性的作用，優(yōu)選含有0.5%以上。V:0.5%以下V在鋼中與C結(jié)合，期待作為強化元素的作用。并且還具有提高抗回火軟化性的效果，貢獻于強度的提高。但由于超過0.5%而含有時其效果會飽和，因而限定為上述范圍。另外，為了能夠顯現(xiàn)提高強度的作用，優(yōu)選含有0.1%以上。另外在本發(fā)明中，可以含有以下所述成分中的l種或2種以上。Ti:0.1%以下Ti通過與作為不可避免的雜質(zhì)混入的N結(jié)合，防止B形成BN后導(dǎo)致B提高淬火性的效果消失。但超過0.1%含有時會大量形成TiN，導(dǎo)致強度、疲勞強度的降低，因而Ti優(yōu)選在0.1X以下。另外，為了得到這種效果，進而優(yōu)選含有0.005%以上。Nb:0.1%以下Nb除了提高淬火性的效果以外，作為析出強化元素貢獻于強度和韌性的提高。但由于超過0.1%而含有時其效果會飽和，因而優(yōu)選為0.1%以下。另外，為了顯現(xiàn)這種效果，進而優(yōu)選含有0.005%以上。以上說明的元素以外的余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。作為主要的不可避免的雜質(zhì)，可列舉S、P、N、O。所述元素只要是S:0.05%以下、P:0.05%以下、N:0.01%以下、0:0.01%以下，就容許。2.關(guān)于組織以上說明了優(yōu)選成分組成范圍，在本發(fā)明中，只是將成分組成限定在上述范圍是不充分的，如以下說明，還需要調(diào)整鋼的組織。鋼的組織體積率在90%以上的馬氏體組織馬氏體是用于得到強度的必要組織。在本發(fā)明的情況下，通過形成以體積率計90%以上的馬氏體組織發(fā)揮優(yōu)良的特性。從而限定為上述范圍。在馬氏體的體積率不足90%的情況下，對強度的上升無貢獻的殘留奧氏體相等的未轉(zhuǎn)變相、碳化物等的析出物的量變得過多，從而難以達成2000MPa以上的高強度化。馬氏體組織構(gòu)成組織的板條塊的大小在1.5um以下根據(jù)耐疲勞性的觀點等出發(fā)，優(yōu)選使馬氏體組織更加微細。作為來自奧氏體的代表相變組織的馬氏體組織雖然具有復(fù)雜的亞結(jié)構(gòu)，但一般根據(jù)以下組織單位進行分類。首先，最小單位為馬氏體板條。相鄰的板條，結(jié)晶取向差非常小，不會嚴重影響機械特性。接著，將結(jié)晶面和結(jié)晶取向大致相等的鄰接的板條的集團稱作板條塊，在相變之前的奧氏體晶粒內(nèi)存在數(shù)個板條塊。并且，將結(jié)晶面相等且成長方向不同的板條塊的集團分類為板條束。使馬氏體組織微細化的意思與使上述各組織單位變小大致為相同意思，最有效的事，可通過使板條塊單位微細化來達成。這是因為，板條塊內(nèi)的馬氏體之間形成小傾角晶界，實際上可看作連續(xù)的組織。另一方面，由于板條塊、板條束或相變前奧氏體晶界為大傾角晶界，因而認為它們的大小不會直接對原材的機械特性產(chǎn)生影響。該板條塊的大小，可通過結(jié)晶取向顯微鏡(OrientationImagingMicroscopy)或透射電子顯微鏡(TEM)等進行評價。另一方面，雖然板條束也是馬氏體組織的亞結(jié)構(gòu)單位，但優(yōu)選的是，用具有相同大傾角晶界的、作為更小的組織單位的板條塊進行規(guī)定。另外，在實際工序中在進行最終熱處理之前相對于整個產(chǎn)品檢查相變前的奧氏體組織的大小是不現(xiàn)實的。因此，由于采用相對于最終產(chǎn)品(特別是最終熱處理后)容易進行評價，對原材的機械特性產(chǎn)生影響的亞結(jié)構(gòu)，規(guī)定馬氏體組織內(nèi)的板條塊的大小。在本發(fā)明中，由于該板條塊的平均大小在1.5wm以下，因而發(fā)揮特別優(yōu)良的強度-延展性平衡和強韌性。另外，在此所稱的"大小"是指一般相對于鋼的組織評價使用的平均粒徑，例如可使用通過切斷法導(dǎo)出的平均粒徑。固溶B的存在形態(tài)在鋼中存在0.0005%以上，并且在進行淬火處理等時的原奧氏體晶界上存在晶粒內(nèi)的1.5倍以上另外，在本發(fā)明中，通過如下所述地控制固溶B的存在形態(tài)，發(fā)揮穩(wěn)定的機械特性。S卩，如上所述，在本發(fā)明中，根據(jù)提高淬火性和強化晶界的目的來規(guī)定B量，但在使該元素發(fā)揮效果時，非常重要的是固溶B的確保及其存在狀態(tài)。鋼中的B，例如由于形成BN或M23(C,B)6(在此，M表示金屬元素)而減少其固溶量。在抑制BN形成方面，雖然添加容易與N結(jié)合的Ti等會有效，但在鋼中碳量較多的鋼種類中，所添加的Ti等會替換固溶為碳化物，從而不能期待其效果。因此，需要進行y區(qū)域的充分的溶體化。并且優(yōu)選的是，該固溶B主要存在于原奧氏體晶界上。這是因為對強度、延伸率以及韌性等機械特性影響很大的晶界強度，因固溶B主要存在于原奧氏體晶界上，并與晶粒內(nèi)相比存在濃度差而提高。認為這是因為通過固溶B在晶界偏析，從而防止引起晶界脆化的P的晶界偏析。根據(jù)發(fā)明人等的研究，在進行高頻加熱淬火或40CTC以下的低溫回火等最終熱處理后，確保有0.0005。/c以上的固溶B，并且確認了只要相對于通過該最終熱處理形成的原奧氏體晶粒內(nèi)在該原奧氏體晶界上存在1.5倍的該固溶B，就能夠更加可靠地得到穩(wěn)定的韌性。從添加的B量減去形成析出物的B量而求出固溶B量。形成析出物的B量，可通過電解等方式提取分離作為氧化物、氮化物、碳化物或金屬間化合物存在的析出物，對包含在其中的B直接進行定量。另一方面，關(guān)于固溶B在原奧氏體晶粒內(nèi)和晶界上的濃度分布，只要該原奧氏體粒徑在10um以上，例如就可通過二次離子質(zhì)量分析分光法(SIMS)，根據(jù)晶界上相對于晶粒內(nèi)的離子強度比在1.5倍以上的情況進行判斷。此外，使用TEM從晶界取得電子能量損失頻譜(EELS)的方法以及用原子爐等對試樣進行放射，使從質(zhì)量數(shù)為10的B同位素(B1Q)產(chǎn)生的a線在膠片上感光的ci線徑跡蝕刻法(ATE)也是有效的高靈敏度檢測方法，但根據(jù)微量情況下的檢測靈敏度、定量性的觀點，上述SIMS最適合。如上所述，通過確保作為固溶B的量在0.0005%以上，并且將其存在部位主要限制在原奧氏體晶界上，從而可防止晶界脆性。3.關(guān)于強度和延伸率拉伸強度2000MPa以上，并且總延伸率10%以上在本發(fā)明中，為了持有與現(xiàn)階段價格昂貴的要代替的馬氏體時效鋼同等的特性，強度延展性級別要在其以上。因而限定為上述范圍。另外，通過滿足上述成分組成和鋼組織，成為滿足拉伸強度在2000MPa以上，總延伸率在10%以上的鋼，并且成為維持高韌性的鋼。特別是，通過發(fā)明人等的研究，還了解到作為CVT用金屬帶，通過使用上述成分范圍的鋼，即拉伸強度在2000MPa以上，且總延伸率在10%以上的鋼，能夠得到與現(xiàn)有的馬氏體時效鋼制的金屬帶同等的耐久性。接著說明本發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法。將具有上述成分組成的鋼作為鋼原材，可通過在其上施行淬火和回火處理來制造。在本發(fā)明的情況下，淬火時的升溫速度和回火溫度很重要，需要滿足如下條件淬火時的加熱升溫速度10(TC/S以上淬火時的加熱升溫速度不足100°C/S時，馬氏體組織的板條塊的大小超過1.5nm而變大，從而不能同時滿足強度和延展性。由此，淬火時的加熱升溫速度需要在100°C/s以上?；鼗饻囟菼O(TC以上、400。C以下由于使回火溫度在IO(TC以上、40(TC以下的溫度范圍，因而鋼中含有的B不會擴散或析出，在晶界變濃而適當貢獻于晶界強化。由于使回火溫度在40(TC以下，因而通過與微細粒效果的重疊，維持高強度、高延展性和高韌性?；鼗饻囟雀邥r強度降低，并且B對晶界的濃化度也降低，其結(jié)果，韌性顯著降低?；谶@層意思，回火溫度需要在400°。以下。并且，回火溫度不足IO(TC時，延伸率變得不充分，總延伸率不能達到10%以上。由此，回火溫度設(shè)為IO(TC以上、40(TC以下的范圍。另外，鋼原材還可以使用對包含上述成分的鋼錠通過軋制、鍛造等方式進行熱加工或冷加工的鋼。包含上述成分的鋼錠，可使用用轉(zhuǎn)爐熔煉出的鋼錠或真空熔煉出的鋼錠。特別是，設(shè)鋼原材為鋼板的情況下，將鋼錠或連鑄鋼坯加熱而進行熱軋，并進而進行酸洗而除去銹皮后，通過冷軋調(diào)整為規(guī)定的厚度。并且，將該鋼板加工成金屬帶的情況下，通過上述冷軋形成0.5mm以下厚度的板材后，切斷為規(guī)定的寬度和長度，并且進而形成環(huán)狀而形成金屬帶。然后，為了形成馬氏體組織，對上述鋼原材(包含鋼板和金屬帶)進行淬火和回火處理。所述處理中的加熱方法，可以是高頻加熱，也可以是火爐加熱、紅外線加熱、通電加熱，可以是任意加熱方法。這樣得到的鋼材(包含鋼板和金屬帶)，不僅能夠廉價地進行制造，還具有比得上馬氏體時效鋼的強度延展性平衡，能夠適用于需要高強度、高延展性、高韌性的汽車部件。特別是，形狀為金屬帶的鋼適合用作目前使用馬氏體時效鋼的CVT用環(huán)形金屬帶。實施例實施例1下面，對實施例進行說明。通過真空熔煉方式制造出表1所示的鋼。將所述鋼加熱至IIO(TC，并進行熱軋而形成厚度為3mm的板。然后，進行酸洗而除去表面銹皮后，進行冷軋。進行多次軋制，在厚度為0.5mm的時點進行一次退火而除去加工變形，并且進行冷軋。最終厚度成為0.4mm厚度而形成原材，并在其上實施以下的熱處理、評價。以高頻加熱淬火作為前提的本鋼種中，最終熱處理后設(shè)想的組織僅是作為來自奧氏體溫度區(qū)域的轉(zhuǎn)變相的馬氏體相、加熱不充分情況下的未轉(zhuǎn)變鐵素體相以及碳化物等的未固溶夾雜物、析出物。所述組織可在利用通常使用的硝酸化乙醇腐蝕液浸蝕呈現(xiàn)出組織后，通過光學(xué)顯微鏡的觀察進行判別。由此，馬氏體組織的體積率的計算通過以下方法進行。將上述原材切出20mm切角。通過高頻加熱將該試樣加熱至920。C后，立即進行淬火，然后進而在170'C進行20分鐘的回火，從而制成試樣。對該試樣表面進行硝酸化乙醇腐蝕液浸蝕后，用光學(xué)顯微鏡進行觀察，并計算出用該光學(xué)顯微鏡觀察判別的馬氏體相以外(即，未轉(zhuǎn)變鐵素體相以及碳化物等未固溶夾雜物、析出物)區(qū)域的面積率。并從該面積率換算成體積率，將從100%減去該馬氏體相以外區(qū)域的體積率的值作為本實施例中的馬氏體相的體積率。在發(fā)明例中，由于設(shè)高頻淬火溫度為920°C，并選取奧氏體區(qū)域，因而大部分組織成為馬氏體相。作為馬氏體組織的亞結(jié)構(gòu)的板條塊的評價通過以下方法進行。將上述原材切出20mm切角后作為試樣。通過高頻加熱將該試樣加熱至92(TC后，立即進行淬火。然后在170。C進行20分鐘的回火后，進而選取10mm切角的顯微鏡檢査試樣，并通過上述結(jié)晶取向顯微鏡進行板條塊評價。相對于各試樣對10ym角區(qū)域分配2個視場，取得共計大約11000點的結(jié)晶取向信息。在各視場內(nèi)將用同一顏色封閉的區(qū)域作為板條塊識別為邊界后，通過應(yīng)用與一般的導(dǎo)出平均粒徑相同的切斷法得到的值作為該視場的板條塊的大小，對各視場值的全數(shù)進行簡單算術(shù)平均而作為板條塊相對于原材取平均的大小。從添加的B量減去形成析出物的B量而求出鋼中的固溶B量。形成析出物的B量使用電解提取分析方法。首先，將上述原材切出30mm切角后作為試樣。通過高頻加熱將該試樣加熱至92(TC后，立即進行淬火，然后在170。C進行20分鐘的回火。該回火后的試樣，用10%乙醛-丙酮電解液電解出lg，并用過濾器收集電解殘渣，從而對形成析出物的B量進行定量。試樣中的固溶B的濃度分布測定通過以下方法進行。對板條塊尺寸評價中使用的10mm切角試樣再次進行鏡面研磨，并通過SIMS測定濃度分布。SIMS中的測定條件，使用一次離子02+，從視場拉深150Pm(直徑)的區(qū)域得到2視場的質(zhì)量數(shù)43的二次離子BCV的離子像。關(guān)于其各視場內(nèi)，分別求出晶界上的二次離子強度平均值和晶粒內(nèi)的二次離子強度平均值，并求出其各強度平均值之比。最后，對2視場中的離子強度比進行算術(shù)平均，并將其作為該試樣中的濃度分布比。如下所述地進行原奧氏體晶界的確認。再次使用在固溶B的濃度分布測定中使用的10mm切角試樣，將其作為顯微鏡檢查試樣。相對于在固溶B的濃度分布測定中使用的試樣，對與軋制方向平行的L斷面進行鏡面研磨，將在對水500g溶解苦味酸50g的苦味酸水溶液中，添加十二垸基苯磺酸鈉llg、氯化亞鐵lg以及草酸1.5g的溶液作為腐蝕液而使其發(fā)揮作用，從而呈現(xiàn)出原奧氏體晶界。然后通過1000倍的光學(xué)顯微鏡視場，確認原奧氏體晶界。通過放電加工從原材切出拉伸試驗片(JIS5號)的形狀。通過高頻加熱將該試驗片加熱至92(TC后，立即進行淬火。然后以17(TC進行20分鐘的回火，供于拉伸試驗。在馬氏體時效鋼(F-18Ni-10Co-5Mo-0.4Ti)中也進行至冷軋，并切出與上述形狀相同的形狀的試驗片后，加熱至802。C后，通過空冷進行淬火，并通過52(TC加熱進行蝕刻處理。只有韌性的評價與上述不同，通過熱軋形成15mm厚度。與軋制材料的C方向一致而切出U切口的擺錘試驗片。通過高頻加熱將試驗片加熱至92(TC后，立即進行淬火。進行17(TCX30分鐘的回火，然后供于擺錘試驗。在實驗溫度-4(TC、4(TC的2個條件下進行，并通過其吸收能量進行比較。將馬氏體組織的體積率、拉伸強度、總延伸率、韌性的結(jié)果表示在表1中。根據(jù)表1，本發(fā)明范圍內(nèi)的鋼表示出強度、延展性平衡大于馬氏體時效鋼，并且韌性也表示出良好的結(jié)果。實施例2在此調(diào)查組織的影響。實驗方法與實施例1完全相同。其中，為了觀察馬氏體的體積率的影響，關(guān)于高頻加熱的溫度采用了各種條件。例如，在比較例中，由于降低加熱溫度并增加了未轉(zhuǎn)變鐵素體相的量，因而馬氏體的體積率不足90%。實驗結(jié)果表示在表2?？芍R氏體的體積率低于卯％時，強度顯著降低。實施例3在此調(diào)査其他成分的效果。通過真空熔煉方式制造出如表3所示的鋼。以下實驗方法與實施例1完全相同。結(jié)果集中表示在表3?？芍^度含有Cr、Ti時，引起強度降低，并且關(guān)于Ni、V、Nb其效果飽和。實施例4在此，相對于與調(diào)査淬火中加熱時的升溫速度的影響的、實施例1中的鋼No.l-4相同的成分組成的鋼，改變高頻加熱而實施了爐加熱。然后，通過與實施例1相同的條件進行回火，并進行了組織和特性的調(diào)査。在表4，關(guān)于采用爐加熱的情況(鋼No.4-l)下的升溫速度、組織、特性，與高頻加熱的情況(表1中的鋼No.l-4)進行比較而表示?？芍诖慊饡r的加熱升溫速度慢的爐加熱的情況下，馬氏體的板條塊尺寸變大，在2000MPa以上的強度下延伸率不能達到10%以上，另外韌性也降低。實施例5在此調(diào)査回火溫度的影響。相對于與實施例1中的鋼No.l-4、鋼No.l-12相同的成分組成的鋼，通過與實施例l相同的條件進行至淬火后，使回火溫度變化為26(TC、38(TC、45(TC而進行了實驗。其結(jié)果表示在表5。可知回火溫度在40(TC以上時，B的晶界濃化降低，其結(jié)果，靭性顯著降低。實施例6在此，評價實際作為環(huán)形金屬帶時的疲勞強度。將實施例1的厚度為0.4mm的冷軋鋼材切斷成寬度為20mm后，通過焊接連成環(huán)狀，然后，進行淬火處理和回火處理而作為試樣。然后，將所述試樣套在如圖1所示的SUJ2制的滑輪上，施加一定的拉伸載荷(P=3500N)，并且通過以轉(zhuǎn)速2000rpm旋轉(zhuǎn)時至切斷的轉(zhuǎn)速(帶子的特定點在兩個滑輪之間往復(fù)移動的次數(shù))進行評價。供于實驗的原材為實施例1中記載的鋼No.l-ll-16、實施例5中記載的鋼No.5-l5-6。淬火條件和回火條件，在實施例1中使用的鋼No.l-ll-16和在實施例5中使用的鋼No.5-l5-6為相同條件。試驗分別進行N:3，將結(jié)果表示在表6。可知雖然發(fā)明例的鋼與馬氏體時效鋼大致為相等的次數(shù)，但比較例的鋼由于拉伸強度或延展性較低，因而在實際部件中疲勞強度也降低。并且，即使回火溫度超出40(TC時，疲勞強度也降低。另外，可知根據(jù)使用鋼No.l-14的情況，即使Mo超過0.5%而添加時，也沒有得到一定以上的效果。<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>※下劃線為本發(fā)明范圍以外表3<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>※下劃線為本發(fā)明范圍以外200680003529.2勢s齒被19/233表4<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>表5<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>※下劃線為本發(fā)明范圍以外200680003529.2勢溢也被21/23:a;<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>行回火。(10)在上述(9)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Cr:2.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、V:0.5%以下中的l種或2種以上。(11)在上述(9)或(10)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下中的1種或2種以上。(12)本發(fā)明的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼板的制造方法，其特征在于，對成分組成為以質(zhì)量％計為C:大于0.300.5%、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Al:0.025%以下、Mo:0.30.5%、B:0.00050.01%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且板厚在0.5mm以下的鋼板，以升溫速度100°C/s以上加熱而進行淬火后，以100。C以上、400。C以下的溫度進行回火。(13)在上述(12)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Cr:2.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、V:0.5%以下中的1種或2種以上。(14)在上述(12)或(13)中，其特征在于，上述成分組成，以質(zhì)量％計，進而含有Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下中的1種或2種以上。(15)本發(fā)明的金屬帶的制造方法，其特征在于，對成分組成為以質(zhì)量％計為C:大于0.300.5%、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Al:0.025%以下、Mo:0.30.5%、B:0.00050.01%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且具有0.5mm以下的板厚和環(huán)狀形狀的金屬帶，以升溫速度100°C/s以上加熱而進行淬火后，以IOO'C以上、400權(quán)利要求1.一種強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計，鋼的成分組成為C大于0.30～0.5％、Si1.0％以下、Mn1.5％以下、Al0.025％以下、Mo0.3～0.5％、B0.0005～0.01％，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，拉伸強度在2000MPa以上，并且總延伸率在10％以上。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計，所述成分組成還含有Cr:2.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、V:0.5%以下中的1種或2種以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計，所述成分組成還含有Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下中的1種或2種以上。4.一種強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計，鋼的成分組成為C:大于0.300.5%、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Al:0.025%以下、Mo:0.30.5%、B:0.00050.01%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且組織為體積率在卯％以上的馬氏體組織，構(gòu)成該馬氏體組織的板條塊的大小在1.5"m以下，并且固溶B為0.0005%以上，在原奧氏體晶界上存在原奧氏體晶粒內(nèi)的1.5倍以上的該固溶B。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計，所述成分組成還含有Cr:2.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、V:0.5%以下中的1種或2種以上。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，以質(zhì)量％計，所述成分組成還含有Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下中的1種或2種以上。7.—種強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼板，其特征在于，由權(quán)利要求1至6中任一項所述的機械結(jié)構(gòu)用鋼形成，并且板厚在0.5mm以下。8.—種金屬帶，其特征在于，由權(quán)利要求7所述的鋼板形成，并且呈環(huán)形形狀。9.一種強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法，其特征在于，對以質(zhì)量％計成分組成為C:大于0.300.5%、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Al:0.025%以下、Mo:0.30.5%、B:0.00050.01%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼原材，以100"C/s以上的升溫速度加熱而進行淬火后，以IO(TC以上、40(TC以下的溫度進行回火。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法，其特征在于，以質(zhì)量％計，所述成分組成還含有Cr:2.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、V:0.5%以下中的1種或2種以上。11.根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法，其特征在于，以質(zhì)量％計，所述成分組成還含有Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下中的1種或2種以上。12.—種強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼板的制造方法，其特征在于，對以質(zhì)量％計成分組成為C:大于0.300.5%、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Al:0.025%以下、Mo:0.30.5%、B:0.00050.01%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且板厚在0.5mm以下的鋼板，以100°C/S以上的升溫速度加熱而進行淬火后，以IOO'C以上、400。C以下的溫度進行回火。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法，其特征在于，以質(zhì)量％計，所述成分組成還含有Cr:2.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、V:0.5%以下中的1種或2種以上。14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼的制造方法，其特征在于，以質(zhì)量％計，所述成分組成還含有Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下中的1種或2種以上。15.—種金屬帶的制造方法，其特征在于，對以質(zhì)量％計成分組成為C:大于0.300.5%、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Al:0.025%以下、Mo:0.30.5%、B:0.00050.01%，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且具有0.5mm以下的板厚和環(huán)形形狀的金屬帶，以100°C/s以上的升溫速度加熱而進行淬火后，以IO(TC以上、40(TC以下的溫度進行回火。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的金屬帶的制造方法，其特征在于，以質(zhì)量％計，所述成分組成還含有Cr:2.5%以下、Cu:1.0%以下、Ni:2.0%以下、V:0.5%以下中的1種或2種以上。17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的金屬帶的制造方法，其特征在于，以質(zhì)量％計，所述成分組成還含有Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下中的1種或2種以上。全文摘要提供超過馬氏體時效鋼的強度、延伸率、韌性平衡優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼及其應(yīng)用產(chǎn)品。強度、延展性以及韌性優(yōu)良的機械結(jié)構(gòu)用鋼，其特征在于，鋼的成分組成，以質(zhì)量％計為C大于0.30～0.5％、Si1.0％以下、Mn1.5％以下、Al0.025％以下、Mo0.3～0.5％、B0.0005～0.01％，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并且組織為體積率在90％以上的馬氏體組織，構(gòu)成該馬氏體組織的板條塊的大小在1.5μm以下，并且固溶B為0.0005％以上，該固溶B在原奧氏體晶界上存在原奧氏體晶粒內(nèi)的1.5倍以上。文檔編號C21D9/40GK101111620SQ200680003529公開日2008年1月23日申請日期2006年6月30日優(yōu)先權(quán)日2005年7月5日發(fā)明者豐岡高明,丸田慶一,山田克美,木村秀途,透林,長谷和邦,黑澤伸隆申請人:杰富意鋼鐵株式會社