加工硬化型屈強(qiáng)比控制鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋼鐵材料及其制造方法，本發(fā)明控制屈強(qiáng)比，由此即使是具有相 同的抗張強(qiáng)度的材料也易于在塑性加工、切削加工等的金屬加工工藝時進(jìn)行加工，并且可 降低制造費(fèi)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 就利用鋼鐵鍛造品的部件的制造工藝而言，為了通過工藝改善及自動化縮減制造 成本而作出的努力當(dāng)中，對于削減能量效果及提升工藝效率（自動化生產(chǎn)線等）所必需的 要素在于去除鍛造后的熱處理（Q/T)工藝。
[0003] 圖1是表示利用現(xiàn)有的鍛造后熱處理（淬火/回火，Quenching/Tempering，以下 稱為'Q/T'）工藝的現(xiàn)有的傳統(tǒng)式調(diào)質(zhì)鋼制造工藝的流程圖。
[0004] 如圖1所示，調(diào)質(zhì)鋼的情況，為了冷間鍛造而通過10小時以上的球化退火 (annealing)來降低硬度和成形載荷，并且鍛造后為了確保機(jī)械性性質(zhì)而必須進(jìn)行后熱處 理（Q/T)〇
[0005] 前/后熱處理及伴隨的工藝數(shù)太多且費(fèi)用過高，因熱處理變形而使得數(shù)值產(chǎn)生變 化，從而還應(yīng)增加矯正工藝等，由此在削減能量或自動化方面存在問題。
[0006] 因此，針對鍛造后可以省略熱處理的非調(diào)質(zhì)鋼及鍛造工藝開發(fā)進(jìn)行了許多研究， 從而熱間鍛造品的情況，國內(nèi)也多適用以機(jī)軸（crankshaft)、輪轂（wheel hub)等不要求 韌性的部件為主的部件，包括用于汽車的連桿（connecting rod)在內(nèi)，開發(fā)適用于樞軸連 接（knuckle)的熱間鍛造用非調(diào)質(zhì)鋼的產(chǎn)品而進(jìn)行適用。
[0007] 此外，用于冷間鍛造的非調(diào)質(zhì)鋼的情況也實現(xiàn)了開發(fā)并試圖進(jìn)行適用，但是停留 在適用于部分螺栓類的材料（LH85等），即使具有去除鍛造后熱處理工藝的優(yōu)點，由于高屈 強(qiáng)比而在抗張強(qiáng)度80kgf/mm2級以上時因太高的成形載荷而存在模具壽命降低的共同的缺 點，因此未能實現(xiàn)擴(kuò)大適用。
[0008] 另外，鐵素體（ferrite) +珠光體（pearlite)的雙相組織基板的冷間非調(diào)質(zhì)鋼的 情況，對于連續(xù)生產(chǎn)的線材的情況，前端部和尾部的材質(zhì)顯示出20%以上的巨大差異，由此 為了消除無法獲得均等品質(zhì)的缺點，如圖2所示，在進(jìn)行冷間鍛造之前，只能增加恒溫變態(tài) 處理，因此導(dǎo)致材料價格上漲而難以適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明是用于消除如上所述的問題，目的在于提供一種鋼鐵材料及其制造方法， 其可以去除后熱處理工藝，單純利用前處理工藝來大幅削減制造成本，可以提升隨著低屈 強(qiáng)比的成形性及加工性，并可以降低成形載荷。
[0010] 此外，根據(jù)低屈強(qiáng)比而模具壽命提升，易于開發(fā)高強(qiáng)度材料部件，從而其目的在于 提供一種易于制造8T級及10T級以上的冷間鍛造品（螺栓、軸、棒（bar)、桿（rod)、雙端螺 栓（stud)類等）。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的屈強(qiáng)比控制鋼制造方法，其通過棒壓延、拉絲等將合金鋼制造成 想要的大小的棒之后，通過"用于控制屈強(qiáng)比的兩段連續(xù)熱處理"來制造具有想要的屈強(qiáng) 比的材料，所述合金鋼包括碳（C)0. 10至0.40重量％、錳（Μη)0. 90~1.50重量％、硅 (Si) 0. 50~2. 50重量％、鋁（A1) 0重量％以上且0. 060重量％以下，并且殘余部分由Fe及 不可避免的雜質(zhì)組成。
[0012] 在此，"用于控制屈強(qiáng)比的兩段連續(xù)熱處理"，其特征在于，包括：一次熱處理步驟， 其加熱所述材料并以4/變態(tài)點和A。3變態(tài)點為基準(zhǔn)，在A &以上且A。3以下的溫度下維持一 定時間；以及二次熱處理步驟，其以馬氏體（martensite)變態(tài)開始點（Ms)及馬氏體變態(tài)結(jié) 束點（Mf)為基準(zhǔn)，將所述材料冷卻至Mf以上且Ms以下的溫度，并且在其溫度下維持一定 時間。
[0013] 此外，本發(fā)明提出根據(jù)所述制造方法而制造的屈強(qiáng)比控制鋼，但是如上所述的熱 處理的屈強(qiáng)比控制鋼以鐵素體為基礎(chǔ)，顯示出包括貝氏體（bainite)或馬氏體的組織，根 據(jù)其分布顯示出多種屈強(qiáng)比，由此根據(jù)金屬加工種類可以制造為恰當(dāng)?shù)牟牧稀?br>[0014] 此外，本發(fā)明提出冷間鍛造部件的制造方法，其包括：通過對合金鋼進(jìn)行壓延或拉 絲而制造材料的步驟，所述合金鋼包括碳（C)0. 10至0. 40重量％、錳（Μη)0. 90~1. 50重 量％、硅（Si)0. 50~2. 50重量％、鋁（Α1)0重量％以上且0. 060重量％以下，并且殘余部 分由Fe及不可避免的雜質(zhì)組成；一次熱處理步驟，其加熱所述材料并以4/變態(tài)點和Α。3變 態(tài)點為基準(zhǔn)，在Ad以上且A。3以下的溫度下維持一定時間；以及二次熱處理步驟，其以馬氏 體變態(tài)開始點（Ms)及馬氏體變態(tài)結(jié)束點（Mf)為基準(zhǔn)，將所述材料冷卻至Mf以上且Ms以 下的溫度，并且在其溫度下維持一定時間；對所述材料進(jìn)行冷間鍛造的步驟。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的屈強(qiáng)比控制鋼制造方法而對合金鋼進(jìn)行熱處理并控制組織，由此具 有以下效果：能夠制造屈強(qiáng)比低的低屈強(qiáng)比鋼，低屈強(qiáng)比能夠利用為常溫冷間鍛造用材料， 并且利用低的屈強(qiáng)強(qiáng)度，則塑性變形容易的同時，必要時利用控制的加工硬化性，由此可以 得到高的抗張強(qiáng)度，因此即使鍛造后不進(jìn)行熱處理（調(diào)質(zhì)，Q/T)也能夠制造具有想要的強(qiáng) 度的廣品。
[0016] 此外，具有以下效果：可以去除后熱處理工藝，并且單純利用前處理工藝可以大幅 削減制造成本，可以提升成形性及加工性，可以降低成形載荷。
【附圖說明】
[0017] 圖1是現(xiàn)有的利用調(diào)質(zhì)鋼的鍛造品的制造工藝的流程圖。
[0018] 圖2是現(xiàn)有的利用冷間非調(diào)質(zhì)鋼的鍛造品的制造工藝的流程圖。
[0019] 圖3是屈強(qiáng)比圖表。
[0020] 圖4是就在本申請的實施例1中制造的屈強(qiáng)比控制鋼YRCS80而言，進(jìn)行兩段熱處 理前后的組織顯微鏡照片。
[0021] 圖5是就對于在本申請的實施例1中制造的屈強(qiáng)比控制鋼YRCS80試片而言，表示 根據(jù)熱處理條件抗張強(qiáng)度所產(chǎn)生的變化的圖表。
[0022] 圖6是就對于在本申請的實施例1中制造的屈強(qiáng)比控制鋼YRCS80試片而言，表示 根據(jù)冷卻步驟的執(zhí)行方法抗張強(qiáng)度所產(chǎn)生的變化的圖表。
[0023] 圖7是表示在本申請實施例1中制造的屈強(qiáng)比控制鋼YRCS80試片的壓縮特性的 圖表。
[0024] 圖8是表示在本申請實施例1中制造的屈強(qiáng)比控制鋼YRCS80及比較對象試片的 壓縮變形后硬度測量結(jié)果。
[0025] 圖9是就在本申請實施例1中制造的屈強(qiáng)比控制鋼YRCS80試片而言，表示根據(jù)壓 縮變形量的硬度變化的圖表。
[0026] 圖10(a)至圖10(c)是表示可以確認(rèn)在本申請實施例1中制造的8T螺栓的金屬 流動的螺栓橫截面的照片。
[0027] 圖11 (a)至圖11 (c)是表示在本申請實施例1中制造的8T螺栓的微細(xì)組織的光 學(xué)顯微鏡（0M)照片。
[0028] 圖12是表示將在本申請實施例1中制造的8T螺栓的硬度與制造為現(xiàn)有調(diào)質(zhì)鋼的 螺栓的硬度比較的結(jié)果。
[0029] 圖13是表示對于在本申請實施例2中制造的屈強(qiáng)比控制鋼YRCS100試片的應(yīng) 力-變形（stress-strain)圖表。
[0030] 圖14是表示在本申請實施例2中制造的10T螺栓及制造為現(xiàn)有調(diào)質(zhì)鋼的螺栓的 外觀的照片。
[0031] 圖15是表示將在本申請實施例2中制造的10T螺栓的硬度與制造為現(xiàn)有調(diào)質(zhì)鋼 的螺栓的硬度比較的結(jié)果。
[0032] 圖16是表示對于在本申請實施例3中制造的屈強(qiáng)比控制鋼YRCS110試片的應(yīng) 力-變形（stress-strain)圖表。
【具體實施方式】
[0033] 以下，參照附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，應(yīng)留意附圖中相同的構(gòu)成 要素或部件盡可能表示相同的參考符合。在說明本發(fā)明時，為了防止對于相關(guān)的公知技術(shù) 或構(gòu)成的具體說明不必要地模糊本發(fā)明的要旨，省略其詳細(xì)說明。
[0034] 如下述的表1所示，代表性的用于冷間壓制的線材類用于多種螺栓類。
[0035] 【表1】
[0037] 如表1中記載的一樣，冷間壓制用線材類用于多種螺栓類，許多企業(yè)在生產(chǎn)，但是 根據(jù)圖1及圖2中示出的調(diào)質(zhì)鋼、非調(diào)質(zhì)鋼制造方法來生產(chǎn)