疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用熱軋鋼板、氮化用冷軋鋼板及它們的制造方法、以及使用它們的疲 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用熱軋鋼板或氮化用冷軋鋼板，尤其是含有適量的Cr、V、B的鋼，沿板厚方向的距表面50μm以內(nèi)的位錯(cuò)密度與板厚方向的1/4的位置的位錯(cuò)密度相比為2.0倍以上且10.0倍以下，它的制法的特征在于對(duì)具有前述成分的熱軋鋼板或冷軋鋼板進(jìn)行酸洗后，以壓下率為0.5～5.0％且軋機(jī)負(fù)荷除以鋼板板寬的線負(fù)荷F(kg/mm)與鋼板的長(zhǎng)度方向所負(fù)載的每單位面積的負(fù)荷T(kg/mm2)之比F/T為8000以上的條件實(shí)施平整軋制，進(jìn)而制成將這些熱軋鋼板或冷軋鋼板成形并氮化處理了的汽車部件。
【專利說(shuō)明】疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用熱軋鋼板、氮化用冷軋鋼板及它們
的制造方法、以及使用它們的疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的汽車部件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及確保加工性并且通過氣體氮化、氣體軟氮化、鹽浴軟氮化等的氮化處理而得到硬質(zhì)的氮化層的疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用鋼板以及它們的制造方法，表面具有硬質(zhì)的氮化層的疲勞特性優(yōu)異的汽車部件。
[0002]本申請(qǐng)要求了基于2011年11月21日在日本提交的日本特愿2011-253677號(hào)的優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容援用至此。
【背景技術(shù)】
[0003]汽車、各機(jī)械部件大多使用實(shí)施了表面硬化處理的部件。表面硬化處理是為了改善耐磨耗性、疲勞強(qiáng)度而實(shí)施的，作為代表性的表面硬化處理方法，可以列舉出滲碳、氮化、高頻淬火等。氣體氮化、氣體軟氮化、鹽浴軟氮化等氮化處理與其它的方法不同，在向奧氏體轉(zhuǎn)變的點(diǎn)以下處理，因此需要數(shù)小時(shí)的處理時(shí)間，但是具有可以減小熱處理應(yīng)變的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]因此，氮化是適于下述汽車構(gòu)件的表面硬化處理:曲軸、變速器齒輪等的實(shí)施了精密加工的部件；或者通過壓制成形的減震盤(damper disk)、減震板(damper plate)的要求硬化處理后的制品形狀精度的構(gòu)件。氮化處理之中可以列舉出氣體軟氮化、鹽浴軟氮化等，在氨氣氣氛下進(jìn)行的氣體氮化能夠得到高的表面硬度，但氮的擴(kuò)散緩慢、通常需要20小時(shí)以上的處理時(shí)間。另一方面，氣體軟氮化、鹽浴軟氮化等在含氮及碳的浴或者氣氛中進(jìn)行處理的軟氮化處理可以增加氮的擴(kuò)散速度。其結(jié)果，在軟氮化處理中經(jīng)過數(shù)小時(shí)可以得到表面硬化層深度增加的部 件。通過這種氮化處理形成表面硬化深度深的表面硬化層，可以抑制部件的表面產(chǎn)生疲勞龜裂，改善疲勞耐久性。
[0005]為了提高表面硬化層深度以及表面硬度，提出了含有氮化物形成合金的鋼，例如專利文獻(xiàn)I中所公開的。此外，關(guān)于由熱軋鋼板或冷軋鋼板壓制成形的部件，提出了氮化處理前的壓制成形時(shí)的加工性以及氮化處理后的部件表面硬度特性提高的氣體軟氮化處理鋼板，例如專利文獻(xiàn)2、3中所公開的。前述的所有公知文獻(xiàn)中，對(duì)于利用氣體軟氮化處理提高表面硬度來(lái)說(shuō)，屬于氮化物形成元素的Al、Cr、V等元素是有效的，作為氣體軟氮化用鋼板的合金元素含有。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-162138號(hào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-264205號(hào)
[0010]專利文獻(xiàn)3:日本特開平9-25544號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]例如為通過將熱軋鋼板或冷軋鋼板壓制成形的氣體軟氮化部件的情況下，需要設(shè)計(jì)鋼板的合金成分以便兼具氣體軟氮化處理前的加工性和處理后的疲勞特性。[0012]對(duì)于氣體軟氮化處理后的疲勞特性，需要利用Al、Cr、V的氮化物來(lái)提高表面硬度及深度。尤其是V通過促進(jìn)N的擴(kuò)散來(lái)提高硬化層深度，Cr及Al對(duì)于提高表面硬度是有效的，但Al及V在奧氏體晶界線狀析出微細(xì)的氮化物,顯著降低翻邊(burring)成形性、拉伸凸緣性。此外，V在熱精軋工序后的冷卻工序以及熱軋板的卷取工序中促進(jìn)基于VC的析出產(chǎn)生的高強(qiáng)度化，加工性降低。為了避免這種VC析出強(qiáng)化，使熱軋后的冷卻停止溫度為500°C以下是有效的，促進(jìn)下部貝氏體或者馬氏體相變、顯著降低延性。因此，需要通過極力降低V量來(lái)抑制氣體軟氮化用鋼板強(qiáng)度上升，降低V的情況下，存在難以提高氣體軟氮化處理后的表面硬度深度的問題。
[0013]本發(fā)明是氣體軟氮化處理前的加工性優(yōu)異且可加厚表面硬化層來(lái)改善處理后的疲勞強(qiáng)度的疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用熱軋鋼板、氮化用冷軋鋼板以及它們的制造方法，能夠提供提高了表層的氮化層的硬度的疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的汽車部件。
_4] 用于解決問題的方案
[0015]本發(fā)明人等研究可通過氣體軟氮化、鹽浴軟氮化等氮化處理而得到表面硬化深度但不損害汽車部件的成形性的鋼板合金組成和制造方法、以及部件的硬度。
[0016]結(jié)果明確，含有適量的Cr、V的鋼適量含有B，進(jìn)而在制造工序中規(guī)定平整壓下率范圍，并且使該平整壓下的軋機(jī)負(fù)荷除以鋼板板寬的線負(fù)荷F(kg/mm)與鋼板的長(zhǎng)度方向所負(fù)載的負(fù)荷即軋制出口側(cè)的每單位面積的負(fù)荷T(kg/mm2)之比F/T為規(guī)定的范圍，從而規(guī)定鋼板的板厚方向的位錯(cuò)密度、加大氮化后的硬度深度，由此適度抑制強(qiáng)度并抑制由位錯(cuò)導(dǎo)入造成的延性降低，并且降低剪切加工端面的斷裂面的粗糙度，在氮化后可以確保足夠的表面硬度深度，達(dá)成本發(fā)明。
[0017]即，本發(fā)明為:
[0018](I) 一種疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)含有0.0002%以上且0.07%以下的C、0.0010%以上且0.50%以下的S1、0.10%以上且1.33%以下的Mn、0.003%以上且0.02%以下的P、0.001%以上且0.02%以下的S、超過0.80%且1.20%以下的Cr、0.10 %以上且0.50 %以下的A1、0.05 %以上且0.10 %以下的V、0.005 %以上且0.10%以下的T1、0.0001%以上且0.0015%以下的B、余量由Fe以及不可避免的雜質(zhì)組成，沿板厚方向的距鋼板表面50 μ m以內(nèi)的位錯(cuò)密度與板厚方向的1/4的位置的位錯(cuò)密度相比為2.0倍以上且10.0倍以下。
[0019](2)根據(jù)(I)所述的疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)進(jìn)一步含有:Mo:0.001%以上且0.20%以下、Nb為0.001%以上且0.050%以下中的一者或兩者。
[0020](3) 一種疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用熱軋鋼板的制造方法，其特征在于，對(duì)于如下的鋼坯進(jìn)行熱軋、實(shí)施酸洗之后，以壓下率為0.5~5.0%并且軋機(jī)負(fù)荷除以鋼板板寬的線負(fù)荷F (kg/mm)與鋼板的長(zhǎng)度方向所負(fù)載的每單位面積的負(fù)荷T (kg/mm2)之比F/T為8000以上的條件實(shí)施平整軋制(skin pass rolling),所述鋼還以質(zhì)量％計(jì)含有0.0002%以上且0.07%以下的C、0.0010%以上且0.50%以下的S1、0.10%以上且1.33%以下的Mn、0.003%以上且0.02%以下的P、0.001 %以上且0.02%以下的S、超過0.80%且1.20%以下的Cr、0.10 %以上且0.50 %以下的A1、0.05 %以上且0.10 %以下的V、0.005 %以上且0.10%以下的T1、0.0001%以上且0.0015%以下的B、余量由Fe以及不可避免的雜質(zhì)組成。
[0021](4) 一種疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，對(duì)于如下的鋼坯進(jìn)行熱軋并實(shí)施酸洗、冷軋、退火之后，以壓下率為0.5~5.0%并且軋機(jī)負(fù)荷除以鋼板板寬的線負(fù)荷F(kg/mm)與鋼板的長(zhǎng)度方向所負(fù)載的每單位面積的負(fù)荷T(kg/mm2)之比F/T(mm)為8000以上的條件實(shí)施平整軋制，所述鋼坯以質(zhì)量％計(jì)含有0.0002%以上且0.07%以下的C、0.0010%以上且0.50%以下的S1、0.10%以上且1.33%以下的Μη、0.003%以上且0.02%以下的P、0.001 %以上且0.02 %以下的S、超過0.80%且1.20 %以下的Cr、0.10%以上且0.50%以下的A1、0.05%以上且0.10%以下的V、0.005%以上且0.10%以下的T1、0.0001%以上且0.0015%以下的B、余量由Fe以及不可避免的雜質(zhì)組成。
[0022](5) 一種疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的汽車部件，其中，在將如下的鋼板成形之后進(jìn)行氮化處理，所述鋼板以質(zhì)量％計(jì)含有0.0002%以上且0.07%以下的C、0.0010%以上且0.50%以下的S1、0.10%以上且1.33%以下的Μη、0.003%以上且0.02%以下的P、0.001%以上且0.02%以下的S、超過0.80%且1.20%以下的Cr、0.10%以上且0.50%以下的A1、0.05%以上且0.10%以下的V、0.005%以上且0.10%以下的T1、0.0001%以上且0.0015%以下的
B、余量由Fe以及不可避免的雜質(zhì)組成，沿板厚方向的距鋼板表面50 μ m以內(nèi)的位錯(cuò)密度與板厚方向的1/4的位置的位錯(cuò)密度相比為2.0倍以上且10.0倍以下。[0023]發(fā)明的效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明，可以提供在氮化處理前具有優(yōu)異的壓制成形性、通過氮化處理得到表面硬化層深的鋼板，以及具有深的表面硬化層的汽車部件。結(jié)果可以得到熱處理應(yīng)變小、疲勞強(qiáng)度高的氮化處理部件等，產(chǎn)業(yè)上的貢獻(xiàn)極其顯著。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是表示平整軋機(jī)負(fù)荷除以鋼板板寬的線負(fù)荷F(kg/mm)與鋼板的長(zhǎng)度方向所負(fù)載的每單位面積的負(fù)荷T (kg/mm2)之比F/T和鋼板表面與距表面50 μ m的位錯(cuò)密度比的關(guān)系圖。
[0026]圖2是表示前述F/T與鋼板板厚1/4的位置的位錯(cuò)密度的關(guān)系圖。
[0027]圖3是表示距表面50 μ m的位置與板厚1/4的位錯(cuò)密度比和表面硬化深度的關(guān)系圖。
[0028]圖4是表示表面硬化深度與鋼板表面的IO5次時(shí)間強(qiáng)度的關(guān)系圖。
[0029]圖5是用于評(píng)價(jià)氮化后的鋼板表面的IO5次時(shí)間強(qiáng)度的平面彎曲疲勞試驗(yàn)片形狀。
[0030]圖6是用于評(píng)價(jià)氮化后的剪切加工端面的IO5次時(shí)間強(qiáng)度的平面彎曲疲勞試驗(yàn)片形狀。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明中，氮化用熱軋鋼板、氮化用冷軋鋼板是指作為氮化處理部件的原材料使用的鋼板。需要說(shuō)明的是，該鋼板用后述的制法來(lái)制造。汽車部件是以本發(fā)明的氮化用熱軋鋼板、氮化用冷軋鋼板作為原材料并在成形后實(shí)施氮化處理的汽車部件。將本發(fā)明的氮化用熱軋鋼板或氮化用冷軋鋼板冷壓制成形，根據(jù)需要進(jìn)行切削加工或者剪切、沖孔加工等，制成最終制品形狀，然后進(jìn)行氮化處理從而成為疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的汽車部件。
[0032]本發(fā)明中，“氮化處理”意味著使氮擴(kuò)散到鐵鋼的表層并使表層硬化的處理，其中，將使氮和碳擴(kuò)散到鐵鋼的表層并使表層硬化的處理稱為“軟氮化處理”。代表性地可列舉出氣體氮化、氣體軟氮化、鹽浴軟氮化等，其中，氣體軟氮化、鹽浴軟氮化為軟氮化處理。此外，制品為氮化處理部件可以通過鋼板表面因氮化處理而與氮化處理前相比硬化、以及鋼板表層的氮濃度上升來(lái)確認(rèn)。
[0033]首先，本發(fā)明中，對(duì)于限定鋼材的化學(xué)成分的理由進(jìn)行說(shuō)明?；瘜W(xué)成分的限定對(duì)于本發(fā)明的氮化用熱軋鋼板、氮化用冷軋鋼板和使用它們的汽車部件均適用。
[0034]C是通過析出其它碳化物形成元素的碳化物而對(duì)強(qiáng)度的提高有效的元素，此外還是在氮化處理中使合金碳化物析出、提高氮化處理后的表面硬度的有助于析出強(qiáng)化的元素。C超過0.07%時(shí)，滲碳體的析出密度提高，從而損害翻邊成形性。此外，低于0.0002%時(shí)，晶界強(qiáng)度降低，二次加工脆性降低，而且制鋼中的脫碳成本變得過大，因而不優(yōu)選。因此，C的含量設(shè)為0.0002%以上且0.07%以下。
[0035]Si是作為脫氧劑有用的元素，但在氮化處理中，無(wú)助于表面硬度的提高，減小表面硬化深度。因此，優(yōu)選將Si的含量限制到0.50%以下。另一方面，顯著降低Si在制造時(shí)使成本變高，因而Si的含量?jī)?yōu)選 為0.001 %以上。因此，Si的含量設(shè)為0.001 %以上且0.50%以下。此外，為了得到深的表面硬化深度，Si的含量的上限更優(yōu)選為0.1%以下。
[0036]Mn對(duì)于在Acl以下的溫度范圍使珠光體相變延遲而言是有用的元素。Mn低于0.10%時(shí)，不能得到該效果。此外，Mn超過1.33%時(shí)，MnS條帶組織顯著形成，剪切加工端面的粗糙度增加，從而表現(xiàn)出剪切端面疲勞特性的極度降低。因此，Mn的含量設(shè)為0.10%以上且1.33%以下。
[0037]P超過0.02%時(shí)，表現(xiàn)出由晶界偏析導(dǎo)致的韌性的顯著降低。低于0.003%時(shí)，不能得到與制鋼脫磷成本相符的效果。因此，P的含量設(shè)為0.003%以上且0.02%以下。
[0038]S超過0.02%時(shí)，表現(xiàn)出熱脆性，此外MnS夾雜物密度增加而使成形性降低。低于0.001%時(shí)，不能得到與制鋼脫硫成本相符的效果。因此，S的含量設(shè)為0.001%以上且0.02%以下。
[0039]Cr是與氮化處理時(shí)滲入的N以及鋼中的C形成碳氮化物從而提高表面硬度的極其有效的元素。Cr量為0.8%以下時(shí),不能得到足夠的表面硬度。另一方面,Cr量超過1.20%時(shí)，效果飽和。因此，Cr的含量設(shè)為超過0.8%且1.20%以下。
[0040]Al是與氮化時(shí)滲入的N形成氮化物、對(duì)提高表面硬度有效的元素。然而，過量地含有Al時(shí)，存在有效硬化深度變淺的情況。Al低于0.10%時(shí)，不能表現(xiàn)出足夠的表面硬度。含有超過0.50%時(shí)，與N的親合力高、抑制氮向深度方向的擴(kuò)散從而使表面硬化深度降低。因此，Al的含量設(shè)為0.10%以上且0.50%以下。需要說(shuō)明的是，含有0.3%以上的Al，表面硬度顯著增加，因此Al的含量?jī)?yōu)選為0.30%以上。
[0041]V是在熱軋工序中生成碳氮化物從而有助于鋼的強(qiáng)度的元素。此外，本發(fā)明中，與Mo,Nb同樣與Cr、Al形成復(fù)合碳氮化物，對(duì)氮化層的硬化極其有效。V含有0.05%以上時(shí)，表面硬度以及表面硬化深度顯著提高。另一方面，V的含量超過0.10%時(shí)，表現(xiàn)出由淬火性提高產(chǎn)生的組織強(qiáng)化及由析出強(qiáng)化產(chǎn)生的鋼板強(qiáng)度的顯著增加，并表現(xiàn)出由伸長(zhǎng)率的降低導(dǎo)致的成形性的劣化。此外,V的過度含有表現(xiàn)為熱軋工序中形成氮化物使韌性、剪切端面疲勞特性顯著降低。因此，V的含量設(shè)為0.05%以上且0.10%以下。含量的更優(yōu)選范圍為0.07%以上。[0042]Ti的范圍由與Al的平衡來(lái)決定其范圍。如上所述，Al是通過在氮化處理后形成氮化物從而提高表面硬度的極其有效的元素。另一方面，Al在Y域的晶界點(diǎn)狀排列、析出。因此，Al氮化物在氮化處理前析出時(shí)，提高剪切加工時(shí)的端面粗糙度、使剪切端面疲勞特性降低。Ti與氮的親合力比Al高，與Al相比優(yōu)先形成Ti的氮化物。因此，通過含有Ti可以抑制由前述的Al的氮化物導(dǎo)致的剪切端面疲勞特性的降低。然而，Ti低于0.005%時(shí)，未表現(xiàn)出由Ti的氮化物形成產(chǎn)生的Al氮化物形成抑制效果。另一方面，Ti超過0.10%時(shí)，由于鑄造板坯的韌性降低導(dǎo)致空氣冷卻中產(chǎn)生板坯裂紋。因此，Ti的含量設(shè)為0.005%以上且0.10%以下。前述剪切端面的粗糙度為剪切加工時(shí)的端面的表面粗糙度、指平均粗糙度，該粗糙度增大時(shí)，有疲勞變形中在剪切端面出現(xiàn)過度的應(yīng)力集中、疲勞特性降低的傾向。需要說(shuō)明的是，前述粗糙度使用剪切加工斷裂面的板厚方向的測(cè)定值。
[0043]B固溶在晶界，從而抑制晶界脆化元素P的晶界偏析，提高二次加工脆性。此外，降低剪切加工時(shí)的端面的粗糙度，提高剪切端面疲勞特性。B的含量低于0.0001%時(shí)，表現(xiàn)不出該效果。此外，含有超過0.0015%時(shí)，使鐵素體相變延遲，因此降低鋼板的伸長(zhǎng)率。因此，B的含量設(shè)為0.0001%以上且0.0015%以下。
[0044]Mo及Nb與Cr、Al形成復(fù)合碳氮化物，對(duì)氮化層的硬化極其有效。Mo及Nb的含量低于0.001%時(shí)，表現(xiàn)不出該效果。Mo含量超過0.20%時(shí)，由Mo的碳氮化物形成產(chǎn)生的表面硬度的提高效果降低、并且延性降低。因此，Mo的含量設(shè)為0.001%~0.20%。
[0045]此外，含有超過0.050%的Nb時(shí)，使鋼板的熱軋中的Y再結(jié)晶延遲，因此產(chǎn)生極高的各向異性，從而降低翻邊成形性。因此，Nb的含量設(shè)為0.001%以上且0.05%以下。
[0046]接著，對(duì)于作為本發(fā)明的特征的鋼板的位錯(cuò)密度進(jìn)行說(shuō)明。
[0047]位錯(cuò)促進(jìn)鋼中的擴(kuò)散。在氮化處理中，促進(jìn)氮的擴(kuò)散、加大表面硬化深度。本發(fā)明中首次發(fā)現(xiàn)沿板厚方向的距鋼板表面50 μ m以內(nèi)的位錯(cuò)密度與板厚方向的1/4的位置的位錯(cuò)密度相比為2.0倍以上時(shí)體現(xiàn)該效果。另一方面，沿板厚方向的距表面50 μ m以內(nèi)的位錯(cuò)密度超過板厚方向的1/4的位置的位錯(cuò)密度的10.0倍時(shí)，表現(xiàn)出由位錯(cuò)強(qiáng)化導(dǎo)致的延性的顯著降低。需要說(shuō)明的是，發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)鋼板的板厚為1.6~5.0mm、尤其是板厚為2.3mm以上的情況下有顯著的效果。
[0048]該位錯(cuò)密度的測(cè)定優(yōu)選由基于以Williamson-Hall法為代表的X射線衍射的半值寬度求出。這是由于采用TEM直接觀察的測(cè)定中限定測(cè)定范圍且觀察試樣制作中導(dǎo)入應(yīng)變有可能使測(cè)定精度降低。需要說(shuō)明的是，由基于X射線衍射的半值寬度求出的方法例如記載于“利用X射線衍射的位錯(cuò)密度的評(píng)價(jià)法”(中島等CAMP-1SIJ Vol.17 (2004)p.396)中。
[0049]測(cè)定用樣品的尺寸優(yōu)選制成IOmm見方以上的尺寸。測(cè)定用的樣品表面優(yōu)選用電解研磨減少50 μ m以上的厚度。因此，想要測(cè)定規(guī)定的板厚的位置時(shí)，需要考慮利用電解研磨的減厚量進(jìn)行機(jī)械研削。需要說(shuō)明的是，原樣保持機(jī)械研削的表面時(shí)，不能由加工應(yīng)變求出正確的位錯(cuò)密度。此外，X射線的半值寬度中優(yōu)選使用(110)、(112)以及(220)的衍射峰。例如，包含(200)、(311)的衍射峰時(shí)，過高地估計(jì)半值寬度，正確的測(cè)定變得困難。
[0050]接著，對(duì)于本發(fā)明的鋼板的期望的顯微組織進(jìn)行說(shuō)明。
[0051] 本發(fā)明中，優(yōu)選為以鐵素體以及貝氏體的總計(jì)的面積分?jǐn)?shù)為90%以上而構(gòu)成的金相組織。其它的金相組織的總計(jì)的面積分?jǐn)?shù)超過10%時(shí)，難以兼具延性和翻邊成形性。在此，其它的金相組織表不奧氏體、馬氏體、珠光體。[0052]鋼的金相組織的鑒定可以利用硝酸乙醇腐蝕由光學(xué)顯微鏡來(lái)實(shí)施以及根據(jù)由X射線或者衍射圖案得到的晶體結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行。此外，也可以為使用硝酸乙醇以外的腐蝕液的辨別。利用硝酸乙醇腐蝕時(shí)，鏡面研磨后用硝酸乙醇液進(jìn)行蝕刻，光學(xué)顯微鏡以500倍觀察5個(gè)視場(chǎng)并拍攝照片，用目視確定部分并對(duì)其進(jìn)行圖像分析而求出。
[0053]接著，對(duì)于本發(fā)明的鋼板的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0054]對(duì)于本發(fā)明的鋼板為熱軋鋼板時(shí)的自熱軋至酸洗的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。優(yōu)選在加熱爐中使前述鋼成分的鋼坯的板坯的軋制前加熱溫度為1200°C以上。這是為了使所含有的析出元素充分地溶體化，加熱溫度超過1300°C時(shí)，奧氏體晶界粗大化，因此加熱溫度優(yōu)選為1300°C以下。熱軋溫度優(yōu)選為900°C以上。低于900°C時(shí)，變形阻力變大，此外由于軋制聚集組織的形成產(chǎn)生的各向異性使成形性降低。進(jìn)而，為了防止馬氏體的分率的降低，熱軋后優(yōu)選卷取溫度為450°C以上。卷取溫度為600°C以上時(shí)，促進(jìn)T1、V的碳化物析出，因此卷取溫度更優(yōu)選在550°C~600°C之間。冷卻速度處于在冷卻中產(chǎn)生鐵素體相變、貝氏體相變的范圍即可，上限值優(yōu)選設(shè)為10°C /s以下。這是由于停止以不產(chǎn)生鐵素體相變、貝氏體相變的冷卻速度進(jìn)行的冷卻時(shí)例如在進(jìn)行了卷取為卷狀之后促進(jìn)相變、鋼板卷變形。需要說(shuō)明的是，可以進(jìn)行中間空氣冷卻直至達(dá)到卷取溫度。熱軋結(jié)束后按照常法進(jìn)行酸洗、去除鋼板表面的氧化皮。
[0055]對(duì)于本發(fā)明的鋼板為冷軋鋼板時(shí)的自熱軋至酸洗的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。優(yōu)選對(duì)前述熱軋鋼板進(jìn)行酸洗后，實(shí)施冷軋至規(guī)定的板厚之后，將最高加熱溫度加熱至自Ar3點(diǎn)_50°C以上，實(shí)施自前述的最高加熱溫度冷卻至550°C以下的冷卻停止溫度的退火處理。
[0056]接著，對(duì)于平整軋制進(jìn)行說(shuō)明。特征在于對(duì)前述酸洗了的熱軋鋼板或冷軋鋼板以壓下率為0.5%以上且5%以下、并且軋機(jī)負(fù)荷除以鋼板板寬的線負(fù)荷F(kg/mm)與鋼板的長(zhǎng)度方向所負(fù)載的每單位面積的負(fù)荷T(kg/mm2)之比F/T為8000以上的條件實(shí)施平整軋制。
[0057]前述平整軋制的目的在于通過導(dǎo)入可動(dòng)位錯(cuò)來(lái)抑制屈服伸長(zhǎng)率，若設(shè)置不單使壓下率為規(guī)定的值、而且使前述的F/T為8000以上的條件，發(fā)現(xiàn)可以增加鋼板表面的位錯(cuò)密度，可以制造沿板厚方向的距鋼板表面50 μ m以內(nèi)的位錯(cuò)密度與板厚方向的1/4的位置的位錯(cuò)密度相比為2.0倍以上且10.0倍以下的熱軋鋼板或冷軋鋼板。以下，將(沿板厚方向的距鋼板表面50μπι以內(nèi)的位錯(cuò)密度)/(板厚方向的1/4的位置的位錯(cuò)密度)稱為“位錯(cuò)密度比”。
[0058]圖1涉及表1所示成分的熱軋鋼板以及冷軋鋼板，顯示了對(duì)于平整條件F/T與位錯(cuò)密度比的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果。平整條件F/T低于8000時(shí)，位錯(cuò)密度比低于2.0。此外，F(xiàn)/T為8000以上且14000以下時(shí)，位錯(cuò)密度比為2.0以上且10.0以下。F/T超過14000時(shí)，位錯(cuò)密度比表現(xiàn)為超過10.0。圖2顯示了 F/T對(duì)于板厚1/4的位置的位錯(cuò)密度造成的影響。F/T超過14000時(shí)，板厚1/4的位置的位錯(cuò)密度增加。
[0059]F/T低于8000時(shí)，鋼板長(zhǎng)度方向的張力強(qiáng)，位錯(cuò)因單軸拉伸應(yīng)力而被導(dǎo)入到鋼板板厚方向斷面的整 面，因此作為本發(fā)明的鋼板的制造方法是不優(yōu)選的。需要說(shuō)明的是，作為僅使鋼板表面導(dǎo)入位錯(cuò)的條件，F(xiàn)/T優(yōu)選為14000以下。需要說(shuō)明的是，對(duì)于壓下率，超過5%時(shí)，位錯(cuò)導(dǎo)入到板厚方向中心使延性降低。另一方面，發(fā)現(xiàn)壓下率低于0.5%時(shí)，不僅不能抑制屈服伸長(zhǎng)率，而且前述F/T難以穩(wěn)定地確保為8000以上。因此，壓下率的范圍設(shè)為0.5~5%。需要說(shuō)明的是，施加超過5%的壓下的情況下，實(shí)施用于恢復(fù)位錯(cuò)的退火工序，然后實(shí)施壓下率為0.5%以上且5%以下的冷軋即可。此時(shí)，退火溫度為200°C以下時(shí)，位錯(cuò)不能恢復(fù)，因此優(yōu)選為200°C以上。
[0060]對(duì)滿足平整壓下率以及F/T、滿足位錯(cuò)密度比的鋼板進(jìn)行氮化處理時(shí)，通過在表面導(dǎo)入位錯(cuò)，從而促進(jìn)氮化處理中的氮的擴(kuò)散，使氮化后的表面硬化深度變深。該具有深的表面硬化深度的氮化處理鋼板中，龜裂產(chǎn)生壽命提升、疲勞微觀龜裂的傳播阻力優(yōu)異，不僅使疲勞強(qiáng)度提高，而且使規(guī)定的重復(fù)數(shù)下斷裂的應(yīng)力即時(shí)間強(qiáng)度提高。
[0061]圖3顯示本發(fā)明的位錯(cuò)密度比與表面硬化深度的關(guān)系。位錯(cuò)密度比為2.0以下時(shí)，表面硬化深度顯著降低。另一方面，本發(fā)明范圍內(nèi)穩(wěn)定地表現(xiàn)出深的表面硬化深度，在實(shí)施的范圍內(nèi)為425μπι以上的深度。此外，相對(duì)于位錯(cuò)密度比為2.0以下的情況，平均約為50 μ m左右深。根據(jù)該結(jié)果，表面硬化深度優(yōu)選為425 μ m以上。需要說(shuō)明的是，表面硬化深度參考JIS-G-0557設(shè)為自表面至HV開始增加的位置的距離。
[0062]作為疲勞特性的評(píng)價(jià)之一，圖4顯示氮化后的表面硬化深度與鋼板表面的IO5次時(shí)間強(qiáng)度的關(guān)系。需要說(shuō)明的是，比較鋼分為位錯(cuò)密度比在本發(fā)明的范圍內(nèi)與范圍外來(lái)作圖。鋼板表面的IO5次時(shí)間強(qiáng)度與表面硬化深度的關(guān)系具有正相關(guān)性，尤其是表面硬化深度為425 μ m以上時(shí)，相對(duì)于表面硬化深度，鋼板表面的IO5次時(shí)間強(qiáng)度顯著增加。根據(jù)本發(fā)明，可知表面硬化深度為425 μ m以上的情況下，表面硬化深度使鋼板表面的IO5次時(shí)間強(qiáng)度大幅提高。此外，本發(fā)明的鋼板通過選擇恰當(dāng)?shù)某煞植⒃O(shè)置范圍，使所有鋼板表面的IO5次時(shí)間強(qiáng)度為400MPa以上。需要說(shuō)明的是，疲勞試驗(yàn)采用申克式疲勞試驗(yàn)，調(diào)查IO5次下斷裂的應(yīng)力即IO5次時(shí)間強(qiáng)度。以疲勞試驗(yàn)的頻率恒定為25Hz、位移控制的試驗(yàn)條件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。關(guān)于合格與否，表面硬化深度為425 μ m以上時(shí)鋼板表面的IO5次時(shí)間強(qiáng)度顯著增加且為400 σ /MPa以上，因此將其作為閾值。
[0063]接著，對(duì)于將本發(fā)明的熱軋鋼板或冷軋鋼板氮化處理了的汽車部件的特征進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的熱軋鋼板或冷軋鋼板如上所述，可以成形為目標(biāo)的汽車部件形狀而不會(huì)因位錯(cuò)導(dǎo)入使成形性受損。在此，成形是指實(shí)施剪切加工之后的壓制成形或者彎曲成形。此外，汽車部件是指由鋼板成形的驅(qū)動(dòng)系部件或者結(jié)構(gòu)部件。通過在成形后實(shí)施氮化處理，從而在表面形成表面硬化深度深的氮化層而表現(xiàn)出優(yōu)異的疲勞特性。此外，由于降低剪切加工時(shí)的端面粗糙度，因此剪切端面疲勞特性也優(yōu)異。作為氮化處理，可以列舉出氣體氮化、等離子氮化、氣體軟氮化、鹽浴軟氮化。進(jìn)行氣體氮化時(shí)，例如在540°C的氨氣氣氛下保持20小時(shí)以上。尤其，作為氮化處理，例如若為利用570°C的N2+NH3+C02混合氣體的通常的氣體軟氮化處理，則可以用5小時(shí)左右以上的處理時(shí)間得到前述的氮化層。
[0064]實(shí)施例
[0065]以下示出本發(fā)明的實(shí)施例。
[0066][表 I]
【權(quán)利要求】
1.一種疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)含有c:0.0002%以上且0.07% 以下、S1:0.0010% 以上且 0.50% 以下、Mn:0.10% 以上且 1.33% 以下、P:0.003%以上且0.02%以下、S:0.001%以上且0.02%以下、Cr:超過0.80%且1.20%以下、Al:0.10%以上且0.50%以下、V:0.05%以上且0.10%以下、T1:0.005%以上且0.10%以下、B:0.0001%以上且0.0015%以下、余量由Fe以及不可避免的雜質(zhì)組成， 沿板厚方向的距鋼板表面50 μ m以內(nèi)的位錯(cuò)密度與板厚方向的1/4的位置的位錯(cuò)密度相比為2.0倍以上且10.0倍以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)進(jìn)一步含有Mo:0.001以上且0.20%以下、Nb:0.001以上且0.050%以下中的一者或兩者。
3.一種疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用熱軋鋼板的制造方法，其特征在于，對(duì)于如下的鋼坯進(jìn)行熱軋、實(shí)施酸洗之后，以壓下率為0.5~5.0 %并且軋機(jī)負(fù)荷除以鋼板板寬的線負(fù)荷F(kg/mm)與鋼板的長(zhǎng)度方向所負(fù)載的每單位面積的負(fù)荷T(kg/mm2)之比F/T(mm)為8000以上的條件實(shí)施平整軋制，所述鋼坯以質(zhì)量％計(jì)含有0.0002%以上且0.07%以下的C、0.0010%以上且0.50%以下的S1、0.10%以上且1.33%以下的Μη、0.003%以上且0.02%以下的p、0.001%以上且0.02%以下的S、超過0.80%且1.20%以下的Cr、0.10%以上且0.50 %以下的Al、0.05 %以上且0.10 %以下的V、0.005 %以上且0.10 %以下的T1、0.0001%以上且0.0015%以下的B、余量由Fe以及不可避免的雜質(zhì)組成。
4.一種疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的氮化用冷軋鋼板的制造方法，其特征在于，對(duì)于如下的鋼坯進(jìn)行熱軋并實(shí)施酸洗、冷軋、退火之后，以壓下率為0.5~5.0%并且軋機(jī)負(fù)荷除以鋼板板寬的線負(fù)荷F (kg/mm)與鋼板的長(zhǎng)度方向所負(fù)載的每單位面積的負(fù)荷T (kg/mm2)之比F/T(mm)為8000以上的條件實(shí)施平整軋制，所述鋼坯以質(zhì)量％計(jì)含有0.0002%以上且0.07%以下的C、0.0010%以上且0.50%以下的S1、0.10%以上且1.33%以下的Μη、0.003%以上且0.02%以下的P、0.001%以上且0.02%以下的S、超過0.80%且1.20%以下的Cr、0.10%以上且0.50%以下的A1、0.05%以上且0.10%以下的V、0.005%以上且0.10%以下的T1、0.0001%以上且0.0015%以下的B、余量由Fe以及不可避免的雜質(zhì)組成。
5.一種疲勞強(qiáng)度優(yōu)異的汽車部件，其特征在于，在將如下的鋼板成形之后進(jìn)行氮化處理，所述鋼板以質(zhì)量％計(jì)含有0.0002%以上且0.07%以下的C、0.0010%以上且0.50%以下的S1、0.10%以上且1.33%以下的Μη、0.003%以上且0.02%以下的P、0.001%以上且.0.02%以下的S、超過0.80%且1.20%以下的Cr、0.10%以上且0.50%以下的A1、0.05%以上且0.10%以下的V、0.005%以上且0.10%以下的T1、0.0001%以上且0.0015%以下的B、余量由Fe以及不可避免的雜質(zhì)組成，沿板厚方向的距鋼板表面50 μ m以內(nèi)的位錯(cuò)密度與板厚方向的1/4的位置的位錯(cuò)密度相比為2.0倍以上且10.0倍以下。
【文檔編號(hào)】C23C8/38GK103958713SQ201280056850
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月21日
【發(fā)明者】櫻田榮作, 樋渡俊二, 林邦夫, 鈴木真一 申請(qǐng)人:新日鐵住金株式會(huì)社