專利名稱：高強(qiáng)度鋼制加工品及其制造方法、以及柴油機(jī)用燃料噴射管及共軌的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品及其制造方法、以及高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用燃料噴射管及共軌的制造方法，更詳細(xì)而言，主要涉及由具有高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的高淬透性的超高強(qiáng)度低合金TRIP鋼(TBF鋼)制成的高強(qiáng)度鋼制加工品、高強(qiáng)度鍛造品、高壓燃料噴射管、安裝于柴油機(jī)的蓄壓式燃料噴射系統(tǒng)用共軌以及它們的制造方法，其中，所述具有高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的高淬透性的超高強(qiáng)度低合金TRIP鋼由板條狀貝氏體鐵素體、殘余奧氏體、以及馬氏體構(gòu)成。另外，作為本發(fā)明的“高強(qiáng)度鍛造品”，例如，代表性地可舉出近終形鍛造品等，不僅包含一次鍛造品，還包含對(duì)一次鍛造品進(jìn)一步鍛造(冷鍛、溫鍛等)得到的二次鍛造品、 三次鍛造品等精密鍛造品、進(jìn)一步將該鍛造品加工成復(fù)雜形狀而得到的最終制品、安裝于柴油機(jī)的蓄壓式燃料噴射系統(tǒng)用共軌等。
背景技術(shù)：
汽車、電機(jī)、機(jī)械等產(chǎn)業(yè)用技術(shù)領(lǐng)域的鍛造品一般在進(jìn)行了加熱溫度不同的各種鍛造(加工)之后，經(jīng)過淬火 回火等調(diào)質(zhì)處理(熱處理)而制造，例如以汽車為例，熱鍛造品(加壓溫度1100 1300°C )及溫鍛造品(加壓溫度600 800°C )通用于曲軸、連桿、 傳動(dòng)齒輪、安裝于柴油機(jī)的蓄壓式燃料噴射系統(tǒng)用共軌等，冷鍛造品(以常溫加壓)通用于小齒輪、齒輪、轉(zhuǎn)向軸、起閥器等。近年來，為了確保汽車車身的輕量化和碰撞安全性，正在研究伴隨殘余奧氏體的相變誘發(fā)塑性可成形的超高強(qiáng)度低合金TRIP鋼(TBF鋼)的應(yīng)用。例如，在專利文獻(xiàn)1中公開有涉及高強(qiáng)度鍛造品的制造方法的技術(shù)，該技術(shù)大致在鐵素體和奧氏體的兩相區(qū)域溫度進(jìn)行退火和鍛造兩者之后，在規(guī)定溫度下進(jìn)行等溫淬火處理，通過采用這樣的獨(dú)自的熱處理，可制造在抗拉強(qiáng)度600MPa級(jí)以上的高強(qiáng)度區(qū)域中， 拉伸及強(qiáng)度-擠壓特性的平衡優(yōu)異的高強(qiáng)度鍛造品；另外，在專利文獻(xiàn)2中公開有可制造高強(qiáng)度鍛造品的技術(shù)，該技術(shù)在分別形成回火貝氏體或者馬氏體之后，大致在鐵素體和奧氏體的兩相區(qū)域溫度進(jìn)行退火和鍛造兩者，之后，在規(guī)定溫度下進(jìn)行等溫淬火處理，通過采用上述的方法，可制造拉伸及強(qiáng)度-擠壓特性的平衡優(yōu)異的高強(qiáng)度鍛造品；在專利文獻(xiàn)3中還公開有可制造高強(qiáng)度鍛造品的技術(shù)，該技術(shù)在加熱至兩相區(qū)域溫度范圍后，在該兩相區(qū)域進(jìn)行鍛造加工，之后，實(shí)施規(guī)定的等溫淬火處理，由此，能夠制造在可降低鍛造加工時(shí)的溫度的同時(shí)，具備優(yōu)異的延伸凸緣性及加工性的高強(qiáng)度鍛造品。但是，在制作以這些方法得到的鍛造品時(shí)，可能出現(xiàn)下述問題。鍛造品根據(jù)其加工率而發(fā)熱，因此，有時(shí)鍛造時(shí)的部件溫度因部位而發(fā)生變化。例如，在高溫(Ac3點(diǎn)附近)進(jìn)行鍛造時(shí)，如果加工率高，則發(fā)熱量也會(huì)變大，奧氏體之間產(chǎn)生結(jié)合·成長，因此，熱處理后生成粗大的殘余奧氏體，可認(rèn)為使耐沖擊特性劣化(高溫鍛造時(shí)的問題)。另一方面，在低溫側(cè)(Acl點(diǎn)付近)進(jìn)行鍛造時(shí)，如果加工率低，則不能確保充分的發(fā)熱量，因此，生成大量不穩(wěn)定的殘余奧氏體，熱處理后，生成成為破壞起點(diǎn)的硬質(zhì)馬氏體，可認(rèn)為使耐沖擊特性劣化(低溫鍛造時(shí)的問題)。因此，如果鍛造品的溫度及加工率不同，則局部容易產(chǎn)生粗大的殘余奧氏體及不穩(wěn)定的奧氏體，作為鍛造品整體很難得到穩(wěn)定且優(yōu)異的耐沖擊特性。另一方面，在專利文獻(xiàn)4中公開有可制造耐沖擊特性優(yōu)異的鋼制高強(qiáng)度加工品、 高壓燃料配管(特別是高強(qiáng)度且耐沖擊特性優(yōu)異的柴油機(jī)用燃料噴射管及柴油機(jī)用共軌等)的技術(shù)，該技術(shù)在制作熱軋鋼材時(shí)，添加Nb、Ti、V中的1種或2種以上，以及添加適量的Al，大致在鐵素體和奧氏體的兩相區(qū)域溫度進(jìn)行退火和鍛造兩者之后，以規(guī)定溫度進(jìn)行等溫淬火處理，通過采用上述的熱處理，不取決于鍛造溫度以及鍛造加工率，可制造拉伸、 及強(qiáng)度-擠壓特性的平衡優(yōu)異、抗拉強(qiáng)度也在600MPa以上的、耐沖擊特性優(yōu)異的鋼制高強(qiáng)度加工品、高壓燃料配管(特別是高強(qiáng)度且耐沖擊特性優(yōu)異的柴油機(jī)用燃料噴射管及柴油機(jī)用共軌等)。該專利文獻(xiàn)4中公開的發(fā)明，在實(shí)現(xiàn)了上述專利文獻(xiàn)1 3中公開的技術(shù)中所不能得到的特別的效果方面很優(yōu)異，期待該超高強(qiáng)度低合金TRIP鋼(TBF鋼)能更大地有助于確保汽車車身的輕量化和碰撞安全性。但是，該超高強(qiáng)度低合金TRIP鋼(TBF鋼)，由于微粒狀貝氏體鐵素體和方形鐵素體在基體中與貝氏體鐵素體的板條結(jié)構(gòu)共存，所以為了得到用于實(shí)現(xiàn)更高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的完全的TBF鋼，需要高的淬透性。迄今的現(xiàn)狀是， 該具有高的淬透性的超高強(qiáng)度低合金TRIP鋼(TBF鋼)處于未開發(fā)的狀態(tài)。專利文獻(xiàn)1 特開2004-292876號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開2005-120397號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 特開2004-285430號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 特開2007-231353號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而開發(fā)的，其目的在于，提供淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品、高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用燃料噴射管及共軌，該淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品、高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用燃料噴射管及共軌具有微細(xì)結(jié)構(gòu)的金屬組織，該微細(xì)結(jié)構(gòu)的金屬組織不取決于鍛造溫度和鍛造加工率等，通過控制化學(xué)組成的成分添加量，強(qiáng)度-韌性的平衡優(yōu)異，且殘余奧氏體穩(wěn)定性尚ο用于解決課題的手段本發(fā)明人為了實(shí)現(xiàn)不取決于鍛造溫度和鍛造加工率等，而具有強(qiáng)度-韌性的平衡優(yōu)異、且殘余奧氏體的穩(wěn)定性高的微細(xì)結(jié)構(gòu)的金屬組織的、淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品、高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用燃料噴射管及共軌，并確立它們的制造方法，通過具體的試驗(yàn)對(duì)于具有貝氏體鐵素體和/或馬氏體的基體結(jié)構(gòu)的超高強(qiáng)度低合金TRIP鋼(TBF鋼)研究了熱鍛造和之后的等溫相變保持工藝(FIT工藝)對(duì)于該 TBF鋼的微細(xì)結(jié)構(gòu)和機(jī)械特性的效果。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為提高淬透性而適量包含Cr、Mo、Ni中的2種以上，且為了提高由晶粒微細(xì)化而產(chǎn)生的強(qiáng)度(疲勞強(qiáng)度)而適當(dāng)包含Nb、Ti、V中的1種或2種以上，且將碳當(dāng)量(Ceq)設(shè)定為適當(dāng)值，由此，可得到具有母相組織主要由板條狀貝氏體鐵素體構(gòu)成、且含有少量顆粒狀貝氏體鐵素體和多角形鐵素體，第二相組織由微細(xì)的殘余奧氏體和馬氏體構(gòu)成的微細(xì)結(jié)構(gòu)的金屬組織、且強(qiáng)度和韌性的平衡優(yōu)異、并且屈服應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度也高的高淬透性的超高強(qiáng)度低合金TRIP鋼(TBF鋼)。S卩，本發(fā)明涉及的淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品，其特征在于，含有C :0. 1 0. 7%, Si 2. 5% 以下(不包括 0% )、Mn :0. 5 3%、Al :1. 5% 以下、Nb、Ti、V 中的 1 種或 2種以上合計(jì)0. 01 0. 3%、Cr :2. 0%以下(不包括0% )、Mo :0. 5%以下(不包括0% )、 Ni :2. 0%以下、Cr、Mo、Ni中的2種以上合計(jì)0. 7 3. 0%，且由下式1規(guī)定的碳當(dāng)量(Ceq) 為0. 75%以上0. 90%以下，余量由!^e及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，金屬組織的母相組織含有 50%以上(相對(duì)于全部組織的體積率，關(guān)于組織以下相同)的板條狀貝氏體鐵素體，合計(jì) 20%以下的多角形鐵素體及顆粒狀貝氏體鐵素體，第二相組織滿足殘余奧氏體5 30%、 馬氏體5%以下。式1 Ceq = C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14所述淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品，作為其它元素還可以包含0.005%以下 (0%不包括)的B。作為所述淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品可舉出鍛造品。另外，作為所述加工品可舉出高壓燃料配管。作為所述高壓燃料配管可舉出高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用燃料噴射管，或高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用共軌。另外，本發(fā)明所涉及的制造所述高強(qiáng)度鋼制加工品的方法，其特征在于包含下述工序使用滿足所述成分組成的鋼材，將該鋼材在Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域保持規(guī)定時(shí)間，優(yōu)選保持1秒以上，在該溫度區(qū)域?qū)嵤┧苄约庸ず?，以?guī)定的平均冷卻速度，優(yōu)選以1°C /s以上的平均冷卻速度冷卻到300 450°C (優(yōu)選為325 425°C )，在該溫度區(qū)域保持100 2000秒(優(yōu)選為1000秒)。另外，本發(fā)明作為制造所述柴油機(jī)用燃料噴射管的方法，其特征在于，使用滿足所述成分組成的鋼材，經(jīng)過加熱保持在1200°C以上的溫度的工序、實(shí)施熱擠壓加工的工序、 以及在Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域保持規(guī)定時(shí)間，優(yōu)選保持1秒以上，且在該溫度區(qū)域?qū)嵤財(cái)D壓加工后，以規(guī)定的平均冷卻速度，優(yōu)選以1°C /s以上的平均冷卻速度冷卻到300 4500C (優(yōu)選為325 425°C )，并在該溫度區(qū)域保持100 2000秒(優(yōu)選為1000秒)的工序后，冷卻至常溫，之后，依次進(jìn)行利用槍孔鉆加工法的管軸方向的穿孔加工、沿徑向及/ 或管軸方向軋制的管伸長加工、切斷加工、末端加工、以及彎曲加工。另外，本發(fā)明作為制造所述柴油機(jī)用共軌的方法，其特征在于，使用滿足所述成分組成的鋼材，經(jīng)過加熱保持在1200°C以上的溫度的工序、實(shí)施熱擠壓加工的工序、以及在 Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域保持規(guī)定時(shí)間，優(yōu)選保持1秒以上且在該溫度區(qū)域?qū)嵤財(cái)D壓加工后，以規(guī)定的平均冷卻速度、優(yōu)選以1°C /s以上的平均冷卻速度冷卻到300 450°C (優(yōu)選為325 425°C )，并在該溫度區(qū)域保持100 2000秒(優(yōu)選為1000秒)的工序后，冷卻至常溫，之后，依次進(jìn)行利用槍孔鉆加工法的管軸方向的穿孔加工、沿徑向及/或管軸方向軋制的管伸長加工、切斷加工、機(jī)械加工、以及組裝加工。發(fā)明效果本發(fā)明中，使用為提高淬透性而適量包含Cr、Mo、Ni中的2種以上，為提高由晶粒微細(xì)化產(chǎn)生的強(qiáng)度(疲勞強(qiáng)度)而適量包含Nb、Ti、V中的1種或2種以上，且將碳當(dāng)量設(shè)定為適當(dāng)值的鋼材，通過采用規(guī)定的熱處理，可得到具有母相組織主要由板條狀貝氏體鐵素體構(gòu)成、且含有少量的顆粒狀貝氏體鐵素體和多角形鐵素體，第二相組織由微細(xì)的殘余奧氏體和馬氏體構(gòu)成的微細(xì)結(jié)構(gòu)的金屬組織、且強(qiáng)度和韌性的平衡優(yōu)異的高淬透性的超高強(qiáng)度低合金TRIP鋼(TBF鋼)，由此，能夠不取決于加熱溫度及加工率(鍛造加工率和軋制加工率等)等，而提供淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品、高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用燃料噴射管及共軌。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例1的鋼種No. 1的供試鋼的CCT曲線的圖；圖2是表示同一實(shí)施例1中的比較例的鋼種No. 5的供試鋼的CCT曲線的圖；圖3是將同一本發(fā)明的實(shí)施例1的鋼種No. 1、2、3和比較例的鋼種No.4、5、6的供試鋼的屈服強(qiáng)度(YS)和夏氏沖擊吸收值(CIAV)的關(guān)系進(jìn)行比較表示的圖；圖4是將同一本發(fā)明的實(shí)施例1的鋼種No. 1、2、3和比較例的鋼種No. 4、5、6的供試鋼的抗拉強(qiáng)度(TS)和夏氏沖擊吸收值(CIAV)的關(guān)系進(jìn)行比較表示的圖；圖5是表示同一本發(fā)明的實(shí)施例1的鋼種No. 1的供試鋼的熱鍛造熱處理后的金屬組織(顯微鏡照片)的圖。符號(hào)說明LBF 板條狀貝氏體鐵素體PF:多角形鐵素體GBF 顆粒狀貝氏體鐵素體γ 殘余奧氏體
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中，為提高淬透性而將Cr、Mo、Ni的含量規(guī)定為上述值是基于如下所述理S卩，Cr、Mo、Ni作為鋼的強(qiáng)化元素是有用的，同時(shí)，不僅對(duì)殘余奧氏體的穩(wěn)定化及確保規(guī)定量是有效的元素，而且對(duì)鋼的淬透性的提高也是有效的元素，為了充分發(fā)揮淬透性的提高效果，需要使其合計(jì)含有0. 7 3. 0%的Cr、Mo、Ni中的2種以上，其中，Cr :2. 0%以下(不包括0% )、Mo :0. 5%以下(不包括0%)、Ni :2. 0%以下。其理由是，由于Cr、Mo、Ni 中的2種以上的合計(jì)含量不足0.7%時(shí)，不能充分發(fā)揮淬透性的提高效果，另一方面，如果超過3. 0 %，則貝氏體相變溫度下降，貝氏體鐵素體難以析出，變成馬氏體相，變硬且變脆， 淬透性提高過多。另外，本發(fā)明中，為了謀求晶粒的進(jìn)一步微細(xì)化，使鋼材中合計(jì)含有0. 01 0. 3% 的Nb、Ti、V中的1種或2種以上。這是為了通過采用在以奧氏體單相區(qū)域及大致鐵素體和奧氏體的二相區(qū)域溫度進(jìn)行退火，進(jìn)而進(jìn)行鍛造等塑性加工兩者后，以規(guī)定溫度進(jìn)行等溫淬火處理這樣的熱處理，容易確保下述規(guī)定的金屬組織、進(jìn)而所希望的特性?！つ赶嘟M織板條狀貝氏體鐵素體為50%以上時(shí)，多角形鐵素體及顆粒狀貝氏體鐵素體的合計(jì)為20%以下為了提高淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品的強(qiáng)度且提高耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性、以及強(qiáng)度-韌性的平衡，需要使板條狀貝氏體鐵素體的體積率為50%以上。另外， 使多角形鐵素體及顆粒狀貝氏體鐵素體的體積率合計(jì)為20%以下是因?yàn)槿绻^20%則韌性就會(huì)降低。·第二相組織殘余奧氏體5 30 %，馬氏體5 %以下本發(fā)明的加工品具有如下的金屬組織，作為母相組織包含上述板條狀貝氏體鐵素體和多角形鐵素體及顆粒狀貝氏體鐵素體，同時(shí)，作為第二相組織包含殘余奧氏體和馬氏體。其中，殘余奧氏體在總拉伸的提高方面有效，另外，由于塑性誘發(fā)馬氏體相變產(chǎn)生的抗裂強(qiáng)度，從而在耐沖擊特性的提高方面也有效，如果該殘余奧氏體的體積率不足5%，則就不能充分發(fā)揮上述效果，另一方面，如果超過30%，則殘余奧氏體中的C濃度就會(huì)降低，成為不穩(wěn)定的殘余奧氏體，因此不能充分發(fā)揮上述效果，所以，將殘余奧氏體的體積率設(shè)為 5 30%。另外，馬氏體在和母相的界面成為破壞的起點(diǎn)，因此，馬氏體相對(duì)于全部組織的體積率在5%以下(優(yōu)選為1 3%以下)。本發(fā)明中，為了在可靠地形成上述金屬組織的同時(shí)，有效地提高抗拉特性、韌性等機(jī)械特性，需要按如下控制其它成分。· C :0.1 0.7%C是為了確保高強(qiáng)度且確保殘余奧氏體而必須的元素。更詳細(xì)地說，對(duì)于確保奧氏體中的C、在室溫下也殘存穩(wěn)定的殘余奧氏體、提高延性及耐沖擊特性是有效的，但是如果不足0. 1 %，則其效果不能充分獲得，另一方面，如果超過0. 7%過剩添加，則殘余奧氏體量增加，同時(shí)，C在殘余奧氏體中很容易濃化，因此，可得到高延性以及耐沖擊特性。但是，超過0. 7%時(shí)，不僅其效果飽和，而且會(huì)發(fā)生中心偏析等引起的缺陷等，使耐沖擊特性變差，因此將上限限定在0.7%?！?Si :2· 5% 以下(不包括 0% )Si是氧化物生成元素，因此，過剩含有時(shí)使耐沖擊特性變差，因此將添加量設(shè)為 2.5%以下。另外，本發(fā)明的鋼制品，以添加發(fā)揮和Si同樣的作用的Al作為前提，從Si的添加引起的固溶強(qiáng)化、以及殘余奧氏體的生成量增加的觀點(diǎn)來看，可以使Si含有0.5%以上。· Mn 0. 5 — 3%Mn是使奧氏體穩(wěn)定化，得到規(guī)定量的殘余奧氏體而必要的元素。為了有效地發(fā)揮這樣的作用，需要添加0. 5 %以上(優(yōu)選為0. 7 %以上、更優(yōu)選為1 %以上)。但是，過剩添加時(shí)，會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)生鑄片破裂等的壞影響，因此設(shè)為3%以下。優(yōu)選為2. 5%以下，更優(yōu)選為2% 以下?！?Al :1.5% 以下Al與Si相同是抑制碳化物析出的元素，但是，由于Al比Si更能使鐵素體穩(wěn)定，所以添加Al時(shí)，相變開始比添加Si時(shí)要快，即使在極短時(shí)間的保持(鍛造等)中，C也容易在奧氏體中濃化。因此，在進(jìn)行Al添加時(shí)，能夠使奧氏體更加穩(wěn)定化，結(jié)果是不僅生成的奧氏體的C濃度分布向高濃度側(cè)移動(dòng)，而且生成的殘余奧氏體量變多，顯示高的耐沖擊特性。 但是，超過1. 5%的添加會(huì)使鋼的Ac3相變點(diǎn)上升，實(shí)際操作上不優(yōu)選，因此將上限規(guī)定為 1.5%。另外，優(yōu)選為0.05%?！?B :0.005% 以下B與Cr、Mo等相同，是對(duì)鋼的淬透性的提高有效的元素，為了不降低延遲破壞強(qiáng)度而提高淬透性，降低成本，優(yōu)選為0. 005%以下。本發(fā)明中，進(jìn)一步將由上述式規(guī)定的碳當(dāng)量限定在0.75%以上0.90%以下。這在確保所述金屬組織、進(jìn)一步提高強(qiáng)度-韌性的平衡方面是重要的。即，碳當(dāng)量(Ceq)不足 0. 75%時(shí)不能充分實(shí)現(xiàn)晶粒的微細(xì)化，難以將作為母相組織的板條狀貝氏體鐵素體確保為 50%以上，另一方面，超過0. 90%時(shí)，淬透性變得過大，屈服應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度過度變高，得不到韌性的改善效果。其次，本發(fā)明的高強(qiáng)度鋼制加工品的制造方法的特征為包含下述工序使用滿足上述成分組成的鋼材，將該鋼材在Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域保持規(guī)定時(shí)間、優(yōu)選保持1秒以上，在該溫度區(qū)域?qū)嵤┧苄约庸ず?，以?guī)定的平均冷卻速度，優(yōu)選以1°C /s以上的平均冷卻速度冷卻至300 450°C (優(yōu)選為325 425°C )，在該溫度區(qū)域保持100 2000秒(優(yōu)選為1000秒)。之所以規(guī)定該熱處理?xiàng)l件有如以下的理由。首先，之所以將鋼材在Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域保持1秒以上，是因?yàn)橥ㄟ^將加熱溫度設(shè)在大致兩相區(qū)域 奧氏體單相區(qū)域溫度，能夠得到微細(xì)的板條狀貝氏體鐵素體及第二相組織。另外，如果加熱溫度低于Ac3點(diǎn)，則微細(xì)的板條狀貝氏體鐵素體及第二相組織不能充分地析出。另外，作為在上述溫度區(qū)域的保持時(shí)間，在加熱裝置例如采用高頻加熱的情況下，能夠瞬時(shí)保持在Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域，因此優(yōu)選為1秒以上。另外，其上限沒有特別限定，如果考慮到生產(chǎn)性則大約為30分鐘左右。作為上述塑性加工，可舉出鍛造加工、擠出加工、穿孔加工、或利用輥軋成形的管伸長加工，這些加工的條件沒有特別限定，按照通常實(shí)施的方法進(jìn)行即可。其次，本發(fā)明中，進(jìn)行了上述塑性加工后，以規(guī)定的平均冷卻速度，優(yōu)選為1°C /s 以上的平均冷卻速度冷卻到300 450°C (優(yōu)選為325 425°C )，在該溫度區(qū)域保持100 2000秒(等溫淬火處理)，之所以將優(yōu)選的平均冷卻速度設(shè)為1°C /s以上，是為了抑制珠光體的生成。另外，之所以將等溫淬火處理溫度設(shè)為300 450°C (優(yōu)選為325 425°C)，是因?yàn)椴蛔?00°C時(shí)C的擴(kuò)散遲緩，得不到規(guī)定量的殘余奧氏體，另一方面，超過450°C時(shí)，滲碳體析出，所以不能產(chǎn)生奧氏體中的C濃化，得不到規(guī)定量的殘余奧氏體。另外，之所以將等溫淬火處理時(shí)間設(shè)為100 2000秒，是因?yàn)椴蛔?00秒時(shí)C的濃化不充分，不能生成規(guī)定量的殘余奧氏體，不穩(wěn)定的殘余奧氏體向馬氏體相變，另一方面，超過2000秒時(shí)，生成的殘余奧氏體分解。另外，優(yōu)選為100 1000秒。本發(fā)明，也規(guī)定了采用上述制造條件制造柴油機(jī)用燃料噴射管及柴油機(jī)用共軌的方法。作為制造柴油機(jī)用燃料噴射管的方法，可采用如下方法進(jìn)行使用滿足上述成分組成的鋼材，加熱保持在1200°C以上的溫度的工序、實(shí)施熱擠壓加工的工序、以及在Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域保持規(guī)定時(shí)間、優(yōu)選保持1秒以上，在該溫度區(qū)域?qū)嵤┝藴財(cái)D壓加工后， 以規(guī)定的平均冷卻速度、優(yōu)選以1°C /s以上的平均冷卻速度冷卻到300 450°C (優(yōu)選為325 425°C )，在該溫度區(qū)域保持100 2000秒的工序，經(jīng)過以上工序后，冷卻至常溫，之后，依次進(jìn)行利用槍孔鉆加工法的管軸方向的穿孔加工、在徑向及/或管軸方向軋制的管伸長加工、切斷加工、末端加工、以及彎曲加工。另外，作為制造柴油機(jī)用共軌的方法，可采用同上述柴油機(jī)用燃料噴射管的制造方法大體相同的條件，且采用如下方法進(jìn)行使用滿足規(guī)定成分組成的鋼材，加熱保持在 1200°C以上的溫度的工序、實(shí)施熱擠壓加工的工序、以及在Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域保持規(guī)定時(shí)間、優(yōu)選保持1秒以上，在該溫度區(qū)域?qū)嵤┝藷釘D壓加工后，以規(guī)定的平均冷卻速度、 優(yōu)選以1°C /s以上的平均冷卻速度冷卻到300 450°C (優(yōu)選為325 425°C )，在該溫度區(qū)域保持100 2000秒的工序，經(jīng)過以上的工序后，冷卻至常溫，之后，依次進(jìn)行利用槍孔鉆加工方法的管軸方向的穿孔加工、在徑向及/或管軸方向軋制的管伸長加工、切斷加工、 機(jī)械加工、以及組裝加工。在制造上述柴油機(jī)用燃料噴射管及柴油機(jī)用共軌的方法中，有時(shí)在實(shí)施了熱擠壓加工后，冷卻到Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域，該冷卻方法沒有特別限定。另外，經(jīng)過保持100 2000秒的工序后，至常溫的冷卻優(yōu)選快速冷卻。另外，在柴油機(jī)用共軌的制造方法中，在實(shí)施了熱擠壓加工后，通過槍孔鉆加工法在管軸方向穿孔，該冷卻方法沒有特別限定。作為用于上述制造方法的鋼材，可舉出鋼坯及熱軋圓棒等，它們只要使用按照通常方法熔煉滿足目的成分的鋼，制成扁鋼坯后，在一直加熱的狀態(tài)下進(jìn)行加工，或再次加熱暫時(shí)冷卻到室溫的材料之后進(jìn)行熱加工得到的材料即可。實(shí)施例下面，基于實(shí)施例更具體地說明本發(fā)明。需要指出的是，本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，在不脫離宗旨的范圍內(nèi)更改·實(shí)施全部包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。實(shí)施例1首先，通過連續(xù)鑄造制造包含表1中記載的成分組成的鋼種No. 1 6的供試鋼扁鋼坯(表中的單位為質(zhì)量％，余量為狗及不可避的雜質(zhì))，分別再加熱到1250°C區(qū)域后，進(jìn)行熱軋、酸洗后，進(jìn)行機(jī)械加工，由直徑32mm、長度80mm的鋼棒制作厚度20mm、長度80mm、寬度32mm的方棒料構(gòu)成的鍛造用試驗(yàn)片。然后，根據(jù)各供試鋼種類將各鍛造用試驗(yàn)片以表2所示的鍛造溫度加熱1秒以上， 用加熱到與各試驗(yàn)片的加熱溫度相同溫度的模具進(jìn)行鍛造加工，付與10 70%的壓縮鍛造形變。之后，以1°C /s的平均冷卻速度冷卻到如表2所示的等溫淬火溫度后，以表2所示的時(shí)間進(jìn)行保持等溫相變的等溫淬火處理。然后，對(duì)這樣得到的各鍛造材料，按下述要領(lǐng)分別測定抗拉強(qiáng)度(TS)、屈服強(qiáng)度 (YS)、伸長(EI)、夏氏沖擊值(CIV)、及各組織的體積率(占空系數(shù)(space factor))。另外， 本實(shí)施例的各供試鋼中，作為代表例的鋼種No. 1和鋼種No. 5的CCT曲線(F 鐵素體，B 貝氏體，M 馬氏體)分別示于圖1、圖2，相同各供試鋼的強(qiáng)度·韌性平衡分別示于圖3(屈服強(qiáng)度)、圖4(抗拉強(qiáng)度)。另外，本實(shí)施例的鋼種No. 1 3中，作為代表例的鋼種No. 1的鋼的熱鍛造熱處理后的金屬組織(顯微鏡照片)示于圖5 (綠色的相主要表示板條狀的貝氏體鐵素體(LBF)的基體，紅色的相表示殘余奧氏體(Y)。)?！で?qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、及伸長的測定使用從上述鍛造材料選取的JIS 14B號(hào)試驗(yàn)片(平行部分長度20mm、寬度6mm、厚
10度1.2mm)，測定屈服強(qiáng)度YS、抗拉強(qiáng)度TS、伸長EI。需要說明的是，試驗(yàn)條件為25°C、十字頭速度為lmm/min。 夏氏沖擊試驗(yàn)(韌性)使用從上述鍛造材料選取的JIS 5B號(hào)試驗(yàn)片(寬度2. 5mm)，測定夏氏沖擊吸收值 CIAV。需要說明的是，試驗(yàn)條件為25°C、5m/s。·組織的觀察對(duì)各鍛造材料中的組織的體積率(占空系數(shù))而言，對(duì)鍛造材料實(shí)施利用硝酸乙醇腐蝕液及LePera腐食的光學(xué)顯微鏡(倍率400倍或者1000倍)及掃描型電子顯微鏡(SEM 倍率1000倍或者4000倍)觀察、利用飽和磁化法(熱處理，Vol I. 136，(1996)， P. 322)的殘余奧氏體量測定、利用X射線的奧氏體中的C濃度測定、利用透射型電子顯微鏡(TEM 倍率10000倍)、臺(tái)階高度IOOnm的FE/SEM-EBSP的組織解析，鑒定組織。將對(duì)這樣得到的各種鍛造鋼材進(jìn)行調(diào)查而得到的組織的體積率、及力學(xué)特性一并表示于表2中。 殘余奧氏體特性(YR)各鍛造材料的殘余奧氏體初期體積率(f Y ο)、殘余奧氏體初期碳濃度(C Y ο)由下述X射線衍射法測定。 <殘余奧氏體初期體積率(f Y O) >5 峰值法(200) γ、(220) Y > (311) γ(200) α 、 (211) α<殘余奧氏體初期碳濃度(C Y ο) >由(200) γ、(220) γ、(311) γ衍射面峰值測定Y的晶格常數(shù)，Cy = (a γ -3. 578-0. OOOSi γ -0. 00095Μη γ -0. 0006Cr-0. 0056Α1 γ -0. 0051Nb γ -0. 0220Ny )/0. 033通過這些結(jié)果，可以如下進(jìn)行考察。首先，鋼種No. 1 3為均使用滿足本發(fā)明范圍的鋼種，通過本發(fā)明規(guī)定的制法制造具備規(guī)定組織的鍛造部件的例子?？芍撲摲NNo. 1 3所示的本發(fā)明鋼，例如鋼種No. 1 的金屬組織(顯微鏡照片)如圖5所示，全部母相組織主要由板條狀貝氏體鐵素體(LBF) 構(gòu)成，且含有少量的顆粒狀貝氏體鐵素體(GBF)和多角形鐵素體(PF)，第二相組織由微細(xì)的殘余奧氏體(Y)和馬氏體構(gòu)成，殘余奧氏體的穩(wěn)定性高，且通過熱鍛造使組織顯著微細(xì)化。另外，該鋼種No. 1 3所示的本發(fā)明鋼的鍛造部件，強(qiáng)度和韌性的平衡均非常高，屈服應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度及伸長特性優(yōu)異，且耐沖擊特性也優(yōu)異(參照?qǐng)D3、圖4)。該本發(fā)明鋼的優(yōu)異的韌性，可認(rèn)為特別是取決于由Cr、Mo及Ni的添加產(chǎn)生的淬透性的提高、大量且穩(wěn)定的殘余奧氏體特性、由于鍛造處理產(chǎn)生的組織微細(xì)化(板條狀貝氏體鐵素體和微細(xì)的粒狀及薄膜狀的殘余奧氏體的混相組織)。另外，根據(jù)鋼種No. 1 3中作為代表例所示的鋼種 No. 1的CCT曲線，得知鋼種No. 1所示的本發(fā)明鋼的馬氏體的開始溫度約為320°C，貝氏體相變開始端移至長時(shí)間區(qū)域中。需要說明的是，雖然鋼種No. 2、3的CCT曲線省略了，但該鋼種No.2、3的馬氏體的開始溫度均約為420°C，和鋼種No. 1相同，也得知貝氏體相變開始端移至長時(shí)間區(qū)域中。與此相對(duì)，不能滿足本發(fā)明所特定的必要條件，特別是不能滿足用于提高淬透性的Cr、Mo、M的含量、金屬組織的確保、進(jìn)一步提高強(qiáng)度-韌性的平衡方面重要的碳當(dāng)量的下述比較例分別具有以下的缺陷。首先，No.4 為基本鋼(0. 4%C-1.5%Si-1.5%Mn-0. 5%Al-0. 05Nb)，先共析鐵素體析出，貝氏體相變不充分，Cr的含量少，因此淬透性低。No. 5相比No. 1的本發(fā)明鋼，僅Cr高0. 5%，為大體滿足本發(fā)明所規(guī)定的成分組成的Cr-Mo鋼，但因?yàn)樘籍?dāng)量超過本發(fā)明范圍的上限，因此，如圖2所示的該鋼的CCT曲線所表明，CCT曲線的鐵素體和貝氏體相變的開始時(shí)間移至相當(dāng)長的時(shí)間，結(jié)果是淬透性過高， 屈服應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度過高，不能得到韌性的改善效果。No. 6為使用大體滿足本發(fā)明所規(guī)定的成分組成的Cr鋼的例子，但因?yàn)镸o量比本發(fā)明鋼少，所以淬透性低。表 權(quán)利要求
1.淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品，其特征在于，含有C:0. 1 0. 7%,Si 2. 5%以下 (不包括0% )、Mn :0. 5 3%、A1 1. 5%以下、Nb、Ti、V中的1種或2種以上合計(jì)0. 01 0. 3%、Cr :2. 0% 以下(不包括 0% )、Mo :0. 5% 以下(不包括 0%)、Ni :2. 0% 以下、Cr、Mo、 Ni中的2種以上合計(jì)0.7 3.0%，且由下式規(guī)定的碳當(dāng)量(Ceq)為0. 75%以上0. 90%以下，余量由狗及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，金屬組織的母相組織含有50%以上(相對(duì)于全部組織的體積率，關(guān)于組織以下相同)的板條狀貝氏體鐵素體、以及合計(jì)20%以下的多角形鐵素體和顆粒狀貝氏體鐵素體，第二相組織滿足殘余奧氏體5 30%、馬氏體5%以下，Ceq = C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14o
2.權(quán)利要求1所述的淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品，其還含有0.005%以下(不包括0% )的B。
3.權(quán)利要求1或2所述的淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品，其中，所述加工品為鍛造品。
4.權(quán)利要求1或2所述的淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品，其中，所述加工品為高壓燃料配管。
5.權(quán)利要求4所述的淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品，其中，所述高壓燃料配管為高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用燃料噴射管、或高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用共軌。
6.權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品的制造方法，其特征在于，包括下述工序使用滿足權(quán)利要求1或2所述的成分組成的鋼材，將該鋼材在Ac3 點(diǎn)以上的溫度區(qū)域保持規(guī)定時(shí)間，在該溫度區(qū)域?qū)嵤┧苄约庸ず螅砸?guī)定的平均冷卻速度冷卻到300 450°C (優(yōu)選為325 425°C )，在該溫度區(qū)域保持100 2000秒。
7.權(quán)利要求6所述的淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品的制造方法，其特征在于，將所述在Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域的保持時(shí)間設(shè)為1秒以上，將所述平均冷卻速度設(shè)為1°C /s以上。
8.高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用燃料噴射管的制造方法，其為制造權(quán)利要求5中所述的柴油機(jī)用燃料噴射管的方法，其特征在于，使用滿足權(quán)利要求1 或2所述的成分組成的鋼材，經(jīng)過加熱保持在1200°C以上的溫度的工序、實(shí)施熱擠壓加工的工序、以及在Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域保持規(guī)定時(shí)間且在該溫度區(qū)域?qū)嵤釘D壓加工后， 以規(guī)定的平均冷卻速度冷卻到300 450°C (優(yōu)選為325 425°C )并在該溫度區(qū)域保持 100 2000秒的工序后，冷卻至常溫，之后，依次進(jìn)行利用槍孔鉆加工法的管軸方向的穿孔加工、沿徑向及/或管軸方向軋制的管伸長加工、切斷加工、末端加工、以及彎曲加工。
9.權(quán)利要求8所述的高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用燃料噴射管的制造方法，其中，將在所述Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域的保持時(shí)間設(shè)為1秒以上，將所述平均冷卻速度設(shè)為1°C /s以上。
10.高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用共軌的制造方法，其為制造權(quán)利要求5中所述的柴油機(jī)用共軌的方法，其特征在于，使用滿足權(quán)利要求1或2所述的成分組成的鋼材，經(jīng)加熱保持在1200°C以上的溫度的工序、實(shí)施熱擠壓加工的工序、以及在 Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域保持規(guī)定時(shí)間且在該溫度區(qū)域?qū)嵤釘D壓加工后，以規(guī)定的平均冷卻速度冷卻到300 450°C (優(yōu)選為325 425°C )并在該溫度區(qū)域保持100 2000秒的工序后，冷卻至常溫，之后，依次進(jìn)行利用槍孔鉆加工法的管軸方向的穿孔加工、沿徑向及/ 或管軸方向軋制的管伸長加工、切斷加工、機(jī)械加工、以及組裝加工。
11.權(quán)利要求10所述的高強(qiáng)度且耐沖擊特性及耐內(nèi)壓疲勞特性優(yōu)異的柴油機(jī)用共軌的制造方法，其中，將在所述Ac3點(diǎn)以上的溫度區(qū)域的保持時(shí)間設(shè)為1秒以上，將所述平均冷卻速度設(shè)為l°C/s以上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種強(qiáng)度-韌性的平衡優(yōu)異，且具有殘余奧氏體穩(wěn)定性高的微細(xì)結(jié)構(gòu)的金屬組織的、淬透性優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼制加工品，高強(qiáng)度鋼制加工品的特征在于，由超高強(qiáng)度低合金TRIP鋼構(gòu)成，具有微細(xì)結(jié)構(gòu)的金屬組織，通過適量含有Cr、Mo、Ni中的2種以上，Nb、Ti、V中的1種或2種以上，且將碳當(dāng)量設(shè)為適當(dāng)值，母相組織主要由板條狀貝氏體鐵素體構(gòu)成，且含有少量的顆粒狀貝氏體鐵素體和多角形鐵素體，第二相組織由微細(xì)的殘余奧氏體和馬氏體構(gòu)成。
文檔編號(hào)C22C38/58GK102203310SQ20098014360
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者佐藤祥平, 杉本公一, 荒井五朗, 高橋輝久 申請(qǐng)人:國立大學(xué)法人信州大學(xué), 臼井國際產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社