冷沖用鋼和使用該鋼的鋼帶用構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種耐磨性和韌性優(yōu)異的用于帶型CVT的鋼帶用構(gòu)件，以及提供該構(gòu)件的冷沖用鋼。本發(fā)明是包含滿足10.8[C]+5.6[Si]+2.7[Mn]+0.3[Cr]+7.8[Mo]+1.4[V]≤13的成分組成的鋼的冷沖用鋼。該鋼包含以下成分組成：作為必需添加元素的0.50質(zhì)量%～0.70質(zhì)量%的C、0.03質(zhì)量%～0.60質(zhì)量%的Si、0.50質(zhì)量%～1.00質(zhì)量%的Mn、0.20質(zhì)量%～1.00質(zhì)量%的Cr、0.01質(zhì)量%～0.10質(zhì)量%的Ti和0.0005質(zhì)量%～0.0050質(zhì)量%的B，作為可選添加元素的0.025質(zhì)量%以下的P和0.015質(zhì)量%以下的S，和作為剩余成分的Fe和不可避免的雜質(zhì)。將該鋼加熱并保持在奧氏體單相溫度范圍內(nèi)、然后以預(yù)定速度進行冷卻以使微細(xì)碳化物分散在主要為鐵素體+珠光體的混合結(jié)構(gòu)中而獲得了一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)提供了88HRB以下的硬度。
【專利說明】冷沖用鋼和使用該鋼的鋼帶用構(gòu)件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加工成用于機動車等的帶型CVT中的鋼帶用構(gòu)件的冷沖用鋼和所述鋼構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]在機動車等的帶型無級變速器(CVT)中，鋼帶卷繞在輸入側(cè)和輸出側(cè)的一對滑輪之間來傳遞動力。該鋼帶包括下述結(jié)構(gòu):其中，多個片狀構(gòu)件(鋼片)組裝在一起從而沿環(huán)狀帶重疊。該鋼帶插入到輸出側(cè)滑輪的V形溝槽中并在溝槽寬度變化時沿該滑輪的徑向移動，使其可以連續(xù)調(diào)節(jié)其旋轉(zhuǎn)半徑并平滑地改變輸入側(cè)和輸出側(cè)滑輪旋轉(zhuǎn)比。
[0003]如上所述，該鋼帶用鋼構(gòu)件在與輸出側(cè)滑輪的V形溝槽接觸的同時受到連續(xù)驅(qū)動，因此使用耐磨性優(yōu)異的硬度高的鋼。通常，使用碳含量較高的鋼，如Jis SKS95(C:0.80質(zhì)量％~0.90質(zhì)量％，S1:0.50質(zhì)量％以下，Mn:0.80質(zhì)量％~1.10質(zhì)量％，P:0.030質(zhì)量％以下，S:0.030質(zhì)量％以下，Cr:0.20質(zhì)量％~0.60質(zhì)量％)。將包含球狀碳化物的冷軋鋼冷沖成構(gòu)件形狀，從平衡圖上的Acm以上的溫度開始淬火并回火，并使其具有經(jīng)回火的馬氏體結(jié)構(gòu)，其中，分散有一定量的未固溶的碳化物。
[0004]不過，冷沖鋼構(gòu)件，在使用高硬度的鋼時，會降低生產(chǎn)率。因此，考慮了下述制造方法:將進行過軟化熱處理的鋼冷沖，然后進行硬化熱處理。為了防止沖壓后的鋼構(gòu)件變形，硬化熱處理應(yīng)在較低的溫度下進行較短的時間。對此，本發(fā)明人研究了通過著眼于在平衡圖上的奧氏體單相穩(wěn)定范圍內(nèi)具有最低溫度的近共析鋼、并在共析成分點附近的溫度下進行硬化熱處理，獲得了兼具高硬度所致的高耐磨性和能夠承受與滑輪的相對移動接觸的高韌性的鋼。
[0005]例如，專利文獻(xiàn)I公開了一種高碳鋼部件，其為近共析鋼，具有25J/cm2以上的高沖擊值，同時保持600~900Hv的硬度。具體而言，該現(xiàn)有技術(shù)公開了包含以下成分組成的高碳鋼部件:C:0.60質(zhì)量％~1.30質(zhì)量％、Si 1.0質(zhì)量％、Mn:0.2質(zhì)量％~1.5質(zhì)量％、P 0.02質(zhì)量％、S 0.02質(zhì)量％、Mo 0.5質(zhì)量％和V:≤0.5質(zhì)量％，其中，使經(jīng)淬火和回火的結(jié)構(gòu)中的未固溶碳化物保持體積比例Vf (體積％)滿足8.5<15.3XC%-Vf〈10.0,并將粒徑為1.0ym以上的未固溶碳化物粗粒限制在每IOOym2的觀察面積內(nèi)為2個以下。因此，該現(xiàn)有技術(shù)記載到，添加Mo可提高淬透性(淬火性)和韌性并形成與Ni的特殊碳化物，從而也提高了耐磨性。而且，該現(xiàn)有技術(shù)記載到，添加V可細(xì)化奧氏體晶粒，使得也可以提聞耐磨性。
[0006]此外，專利文獻(xiàn)2公開了一種韌性和抗疲勞性優(yōu)異的近共析鋼。具體而言，此現(xiàn)有技術(shù)公開了包含下述成分組成的碳鋼:c(0.50質(zhì)量％~0.70質(zhì)量％)、Si (≤0.5質(zhì)量％)、Mn (1.0質(zhì)量%~2.0質(zhì)量%)、P (≤0.02質(zhì)量%)、S (≤0.02質(zhì)量%)和Al (0.001質(zhì)量%~
0.10 質(zhì)量 %)，以及 V (0.05 質(zhì)量 % ~0.50 質(zhì)量 %) 'Ti (0.02 質(zhì)量 % ~0.20 質(zhì)量 %) 'Nb (0.01質(zhì)量％~0.50質(zhì)量％)和Mo (≤0.50質(zhì)量％)中的一種或兩種以上，其中，退火后結(jié)構(gòu)中的未固溶碳化物的球狀化率為95%以上，并且未生成粒徑為2.5 μ m以上的未固溶碳化物粗粒。因此，該現(xiàn)有技術(shù)記載到，添加Mo可提高淬透性，添加V可形成碳氮化物，從而提高了韌性。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-63384號公報
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開2009-24233號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明要解決的問題
[0012]如專利文獻(xiàn)I和2中公開的鋼那樣，添加如Mo或V等稀有金屬可以獲得耐磨性和韌性優(yōu)異的鋼。不過，在成本方面，優(yōu)選在減少這些稀有金屬的添加量的情況下獲得大致相同或更高程度的耐磨性和韌性。
[0013]鑒于這些情況完成了本發(fā)明，因此本發(fā)明的目的是:提供一種用于機動車等的帶型CVT中的鋼帶構(gòu)件，所述鋼帶構(gòu)件耐磨性和韌性優(yōu)異且抑制了例Mo和V等稀有金屬的量，以及一種提供該構(gòu)件的冷沖用鋼。
[0014]解決問題的手段
[0015]本發(fā)明的冷沖用鋼包含滿足10.8 [C] +5.6 [Si] +2.7 [Mn] +0.3 [Cr] +7.8 [Mo] +1.4 [V] ^ 13的成分組成的鋼，其中[M]為化學(xué)元素M的質(zhì)量百分比；其還具有以下成分組成:作為必需添加元素的0.50質(zhì)量％~0.70質(zhì)量％的C、0.03質(zhì)量％~0.60質(zhì)量％的S1、0.50質(zhì)量％~1.00質(zhì)量％的Μη、0.20質(zhì)量％~1.00質(zhì)量％的Cr、0.01質(zhì)量％~0.10質(zhì)量％的Ti和0.0005質(zhì)量％~0.0050質(zhì)量％的B，作為可選添加元素的0.025質(zhì)量％以下的P和0.015質(zhì)量％以下的S，以及作為剩余成分的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中:在將所述鋼加熱并保持在奧氏體單相溫度范圍內(nèi)然后以預(yù)定速度進行冷卻時，獲得了分散有微細(xì)碳化物的主要為鐵素體+珠光體的混合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)取得了 88HRB以下的硬度。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，可以有利地將所述冷沖用鋼冷沖成帶型CVT的鋼帶構(gòu)件的形狀。而且，該冷沖用鋼包含下述結(jié)構(gòu):其中，具有B核的微細(xì)碳化物分散在主要為鐵素體+珠光體的混合結(jié)構(gòu)中。預(yù)定的淬火和回火熱處理因微細(xì)碳化物的分散結(jié)構(gòu)而可以抑制碳化物粗粒，同時提供了作為鋼構(gòu)件的高耐磨性，從而還提供了作為鋼構(gòu)件的高韌性。
[0017]上述發(fā)明的特征可在于，在斷面結(jié)構(gòu)中，將圓當(dāng)量直徑為0.5μπι以上的碳化物粗粒抑制到了每Imm見方中為1.2Χ IO5個碳化物以下。根據(jù)本發(fā)明，預(yù)定的淬火和回火熱處理可以抑制碳化物粗粒并提供作為鋼構(gòu)件的高韌性。
[0018]本發(fā)明的帶型CVT鋼帶構(gòu)件的特征在于，在將包含任何一種上述發(fā)明的冷沖用鋼冷沖成預(yù)定形狀之后提供淬火和回火熱處理，從而提供640Ην以上的硬度。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，鋼構(gòu)件具有因抑制碳化物粗粒的結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的作為鋼構(gòu)件的高韌性，同時具有作為鋼構(gòu)件的高耐磨性。
[0020]上述發(fā)明的特征可在于，在斷面結(jié)構(gòu)中，將圓當(dāng)量直徑為0.5μπι以上的碳化物粗粒抑制到了每Imm見方中為1.3Χ IO4個碳化物以下。根據(jù)該發(fā)明，鋼構(gòu)件具有因抑制碳化物粗粒的結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的作為鋼構(gòu)件的高韌性，同時具有作為鋼構(gòu)件的高耐磨性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0021]圖1是顯示本發(fā)明的鋼構(gòu)件的制造過程的圖。
[0022]圖2是顯示軟化熱處理中的斷面結(jié)構(gòu)的圖。
[0023]圖3是顯示實施例和比較例的成分組成的表格。
[0024]圖4是顯示沖擊試驗的試驗片的形狀的圖。
[0025]圖5顯示磨損試驗的方法的圖。
[0026]圖6是總結(jié)試驗結(jié)果的表格。
[0027]圖7是顯示相對于硬化熱處理后硬度的沖擊比的圖。
[0028]圖8是顯示未固溶碳化物的組成信息的圖。
[0029]圖9是顯示出裂紋的進展的斷面結(jié)構(gòu)的照片。
[0030]圖10是顯示磨損試驗的結(jié)果的圖。
[0031]圖11是顯示磨損試驗的結(jié)果的圖。
[0032]圖12是顯示軟化熱處理之后對每種未固溶碳化物尺寸所觀察到的數(shù)量的圖。
[0033]圖13是顯示硬化熱處理之后對每種未固溶碳化物尺寸所觀察到的數(shù)量的圖。
【具體實施方式】
[0034]下面基于圖1對作為本發(fā)明的一個實施方式的帶型CVT的鋼帶用鋼構(gòu)件的制造方法進行說明。
[0035]首先，對包含具有預(yù)定量的B和Ti的近共析組成的預(yù)定成分組成的薄鋼板進行軟化熱處理(S1)，以使后述的沖壓過程更為容易。按照這樣的軟化熱處理，將薄鋼板加熱到在奧氏體單相穩(wěn)定溫度范圍內(nèi)的較低的溫度，即比A3和Acm高20°C~30°C的溫度，在該溫度選保持預(yù)定的時間，并以預(yù)定的速度冷卻。按照此軟化熱處理，可以獲得在成分組成中未固溶碳化物被B微細(xì)分散的冷沖用鋼。該冷沖用鋼具有良好的冷沖性，使得可以容易地加工鋼構(gòu)件形狀。
[0036]在此，如圖2所示，在包含珠光體結(jié)構(gòu)的薄鋼板中，B特定地分散在珠光體結(jié)構(gòu)中的滲碳體部分中(參見圖2(a))。當(dāng)將此薄鋼板加熱并保持在奧氏體單相穩(wěn)定溫度范圍內(nèi)時，薄鋼板變?yōu)閵W氏體單相(參見圖2(b))。在薄鋼板完全變?yōu)閵W氏體單相之前并且在將溫度再一次逐漸降低至鐵素體穩(wěn)定溫度范圍時，首先不能溶于鐵素體中的碳以碳化物形式析出，其中一部分碳化物與分散的B—起作為析出核析出(參見圖2 (c)以及圖8)。當(dāng)溫度繼續(xù)下降時，結(jié)構(gòu)變?yōu)閷⑻蓟镂⒓?xì)地分散在珠光體粗晶粒和鐵素體晶粒的混合結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)(參見圖2(d))。
[0037]也就是說，為了在按原樣維持B的分散而不使B聚集的情況下使溫度降至鐵素體穩(wěn)定溫度范圍，在鋼在A3線和Acm線附近的較低溫度下完全變?yōu)閵W氏體單相之前，開始使所維持的溫度降低。注意，包含Ti與B的組合會使Ti優(yōu)先與N而不是B生成氮化物，并抑制B氮化物的生成，從而維持B的分散。
[0038]再次參見圖1，將冷沖用鋼沖壓成預(yù)定的構(gòu)件形狀，從而獲得鋼構(gòu)件(S2)。
[0039]此外，進行硬化熱處理從而使沖壓獲得的鋼構(gòu)件具有耐磨性等(S3)。即，進行淬火和回火。注意，為了防止包含該薄鋼板的鋼構(gòu)件變形，此熱處理優(yōu)選在較低溫度進行較短時間。即，類似于軟化熱處理(S1)，將薄鋼板加熱至并保持在奧氏體單相穩(wěn)定溫度范圍內(nèi)的較低溫度，并淬火。在此情況下，通過軟化熱處理而使B分散在核中的微細(xì)碳化物得到了維持。利用此設(shè)置，可以獲得在機動車等的帶型CVT中使用的具有優(yōu)異的耐磨性和韌性的鋼帶構(gòu)件。
[0040]下一步，為了將該鋼冷沖成鋼帶構(gòu)件，針對該冷沖用鋼所需的硬度等進行了評價，并針對在對此冷沖用鋼進行硬化熱處理時作為鋼帶構(gòu)件所需的機械特性(韌性和耐磨性)進行了的評價。這些使用圖3~5來說明。
[0041]首先，本發(fā)明人在調(diào)節(jié)如JIS SKS95等成分組成以確保獲得適合于冷沖的硬度時得到了體現(xiàn)成分元素與硬度之間的關(guān)系的以下經(jīng)驗等式。
[0042]H1=I0.8 [C] +5.6 [Si] +2.7 [Mn] +0.3 [Cr] +7.8 [Mo] +1.4 [V] +75 (等式 I)
[0043]此處，首先選擇成分組成的目標(biāo)值，以確保利用等式I取得下文所述的預(yù)定硬度值，一旦在制造鋼后，就獲得了具有圖3所示的實施例1~10和比較例I~11的成分組成的鋼。在圖3的實施例1~10和比較例I~11的成分組成中，按照目標(biāo)值在比較例3中添加了 Mo并在比較例4中添加了 V，但在其他實施例和比較例中并未基于目標(biāo)值有意添加Mo和V，并將其作為雜質(zhì)檢出。
[0044]下面對用于評價的試驗片的制造方法進行說明。首先，用真空感應(yīng)爐熔化150kg母合金，獲得包含圖3所示的成分組成的錠。
[0045]接著，將該錠在1200°C下保持3小時，將其一部分切下并熱鍛造成直徑為25mm的基本上呈圓柱狀的圓棒。注意，鍛造完成后的溫度為900°C以上。接著，將該圓棒在840°C下保持60分鐘，氣冷并正火。此外，將切割的錠的剩余部分熱軋至3.5mm,類似地正火，然后冷軋至1.5mm,從而獲得軋鋼。
[0046]然后對該軋鋼進行熱處理，其中，將鋼在760°C下保持I小時，以10°C /小時慢速冷卻至650°C，然后氣冷，作為上述軟化熱處理(SI)。然后對該鋼進行適當(dāng)?shù)膾伖獾?，制成結(jié)構(gòu)觀察用試驗片，并測量洛氏硬度和未固溶碳化物的個數(shù)等。
[0047]在進行與同一軟化熱處理(SI)相似的熱處理之后，將該圓棒在800°C下保持30分鐘，然后進行淬火和回火，其中，將該圓棒在70°C的油浴中淬火，然后在180°C下回火120分鐘，作為上述硬化熱處理(S3)。然后將熱處理后的圓棒的一部分切下并加工成例如如圖4所示的形狀的小型尺寸沖擊試驗片1，和用于后述的磨損試驗的寬、高、厚分別為15.75mm、
10.16mm和6.35mm的基本上呈直角平行六面體塊狀的磨損試驗片13。注意,對試驗片13進行適當(dāng)?shù)膾伖獾?，并測量作為結(jié)構(gòu)觀察用試驗片的維氏硬度和未固溶碳化物個數(shù)等。
[0048]使用市售的洛氏硬度計在任意五點測量洛氏硬度，取其平均值作為測量值H2。注意，因為在經(jīng)驗上基于不到88HRB的硬度的冷沖的容易度會有不同，在圖6中，在測量值H2小于88HRB時，將冷沖性(加工性)評價為良好(O)，而在測量值H2為88HRB以上時，評價為不良⑴。
[0049]使用市售的維氏硬度計在磨損試驗片13的斷面中的距離正面的深度為約25 μ m的位置處的任意五點測量維氏硬度，取其平均值作為測量值H3。
[0050]使用市售的卻貝沖擊試驗機進行沖擊試驗。注意，圖6中的沖擊比為相對于比較例3的試驗片的測量值的比例。在此沖擊比為I以上的情況中，將韌性評價為良好(0)，在沖擊比小于I的情況中，評價為不良(X)。
[0051]如圖5所示,使用磨損試驗機10通過環(huán)塊法(block-on-ring method)進行磨損試驗。具體而言，使環(huán)11在儲存有110°c的油12的槽14中部分浸入并旋轉(zhuǎn)，使磨損試驗片13以1200N的負(fù)載接觸環(huán)11，在相對滑動距離為3000m時測量磨損量。注意，磨損試驗片13相對于環(huán)11的滑動速度為0.05m/秒。此外，環(huán)11是外徑為35mm且厚度為8.74mm的環(huán)體，其包含將經(jīng)SCM420增碳淬火并回火的鋼精煉到約750Hv的硬度而得到的鋼。圖6的磨損率是所測得的磨損試驗片13的磨損區(qū)橫斷面相對于比較例3的磨損表面積的比率。在磨損率小于I的情況中，將耐磨性評價為良好(O)，而在磨損率為I以上的情況中，評價為不良⑴。
[0052]通過對斷面結(jié)構(gòu)的圖像分析來測量未固溶碳化物的個數(shù)。將每100 μ m見方中存在的圓當(dāng)量直徑為0.50 μ m以上的未固溶碳化物的個數(shù)換算為每Imm見方中存在的個數(shù)。
[0053]結(jié)果總結(jié)在圖6中。
[0054]首先，發(fā)現(xiàn)使用上述等式I從圖3的各個成分組成計算出的硬度估算值H1與測量值4良好地一致。這表明，即使在添加B和Ti的實施例中，對硬度的影響也可以通過等式I來估算。
[0055]根據(jù)各個實施例1~10，軟化熱處理(SI)后的硬度H2 (下文中稱為“軟化熱處理后硬度”)小于88HRB，產(chǎn)生了優(yōu)異的沖壓性。另一方面，硬化熱處理(S3)后的硬度比(下文中稱為“硬化熱處理后硬度”)基本上與比較例3相同或在其以下，沖擊比為I以上，磨損率小于I。即，與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比，韌性和耐磨性都在現(xiàn)有技術(shù)的值以上。
[0056]作為參考，在與比較例3相比C含量增加且未添加Mo的比較例I中，軟化熱處理后硬度H2高達(dá)89.0HRB，導(dǎo) 致較差的沖壓性。而且，在硬化熱處理后硬度H3較高的同時，沖擊比小于1，磨損率大于I。也就是說，在韌性和耐磨性方面，比較例I不如比較例3。硬化熱處理后的未固溶碳化物個數(shù)遠(yuǎn)大于比較例3，表明耐磨性下降。
[0057]在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比C含量下降且未添加Mo的比較例2中，硬化熱處理后硬度H3低至537Hv，沖擊比大于1，同時磨損率為特別高的5.58。也就是說，與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相t匕，比較例2在耐磨性方面特別差。
[0058]在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比添加了 V替代Mo的比較例4中，韌性和耐磨性基本上與比較例3相同。
[0059]在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比Si含量和Mn含量增加且未添加Mo的比較例5和7中，軟化熱處理后硬度H2超過88HRB，且在作為冷沖用鋼的冷沖性方面趨于較差。
[0060]另一方面，在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比Mn含量下降且未添加Mo的比較例8中，軟化熱處理后硬度H2較低，且作為冷沖用鋼的冷沖性良好。不過，磨損率比I大得多，耐磨性比現(xiàn)有技術(shù)的鋼差得多。
[0061]在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比Cr含量增加且未添加Mo的比較例9中，作為冷沖用鋼的冷沖性良好。不過，沖擊比小于1，磨損率大于1，導(dǎo)致韌性和耐磨性不如現(xiàn)有技術(shù)的鋼。
[0062]在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比Cr含量下降且未添加Mo的比較例10中，磨損率大于1，導(dǎo)致耐磨性不如現(xiàn)有技術(shù)的鋼。
[0063]另一方面，在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比添加了 B和Ti以替代Mo的實施例10中，該鋼具有良好的作為冷沖用鋼的冷沖性，具有1.22的高沖擊比和0.65的低磨損率。也就是說，該鋼具有良好的韌性和耐磨性。
[0064]在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比添加了 B和Ti以替代Mo、添加了 Mn同時C含量下降的實施例I中，該鋼具有良好的作為冷沖用鋼的沖壓性、1.40的特別高的沖擊比和特別優(yōu)異的韌性。
[0065]在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比添加了 B和Ti以替代Mo、且Cr含量和P含量都增加的實施例2中，該鋼具有良好的作為冷沖用鋼的沖壓性。而且，韌性和耐磨性均在現(xiàn)有技術(shù)的鋼以上。
[0066]在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比添加了 B和Ti以替代Mo、且Mn含量下降的實施例3中，該鋼具有良好的作為冷沖用鋼的沖壓性、1.24的高沖擊比和0.68的低磨損率，產(chǎn)生了良好的韌性和耐磨性。
[0067]在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比添加了 B和Ti以替代Mo、且Si含量增加的實施例4中，該鋼具有良好的作為冷沖用鋼的沖壓性、1.20的高沖擊比和0.65的低磨損率，產(chǎn)生了良好的韌性和耐磨性。
[0068]在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比添加了 B和Ti以替代Mo、C含量增加且Si含量下降的實施例5中，該鋼具有良好的作為冷沖用鋼的沖壓性。而且，韌性和耐磨性均在現(xiàn)有技術(shù)的鋼以上。
[0069]在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比添加了 B和Ti以替代Mo、且B含量和Cr含量都下降的實施例6和7中，該鋼具有良好的作為冷沖用鋼的沖壓性。而且，該鋼作為鋼帶構(gòu)件的韌性也在現(xiàn)有技術(shù)的鋼以上，且耐磨性良好。
[0070]在與現(xiàn)有技術(shù)的鋼相比添加了 B和Ti以替代Mo、且S含量和Ti含量都增加的實施例8和9中，該鋼具有良好的作為冷沖用鋼的沖壓性，以及優(yōu)異的作為鋼帶構(gòu)件的韌性和耐磨性。
[0071]目前，在與實施例10相 比未添加B和Ti的比較例6中，該鋼具有良好的作為冷沖用鋼的沖壓性。不過，沖擊比小于1，磨損率大于1，導(dǎo)致韌性和耐磨性均不如現(xiàn)有技術(shù)的鋼。特別是，韌性和耐磨性遠(yuǎn)低于實施例10。
[0072]此外，在與實施例10相比未添加Ti的比較例11中，該鋼具有良好的作為冷沖用鋼的沖壓性。不過，沖擊比小于1，磨損率大于1，導(dǎo)致作為鋼帶構(gòu)件的韌性和耐磨性均不如現(xiàn)有技術(shù)的鋼。特別是，韌性和耐磨性遠(yuǎn)低于實施例10。
[0073]下面對從上述實施例和比較例的結(jié)果各自得到的趨勢進行說明。
[0074]如圖7所示，在對相對于硬化熱處理后硬度H3的沖擊比進行比較的圖中，添加了 B和Ti的實施例1~10與添加了 Mo的比較例3和添加了 V的比較例4處于基本上相同的位置。至少，實施例1~10處于比未添加B和Ti的比較例I和2以及比較例5~10更右上的位置。也就是說，雖然硬化熱處理后硬度H3較高，但是沖擊比傾向于優(yōu)異。據(jù)認(rèn)為這是因為B提高了晶界強度，從而抑制了引發(fā)破裂的未固溶碳化物粗粒的析出。在上述軟化熱處理過程中B變?yōu)槲垂倘芴蓟锏奈龀龊?，結(jié)果認(rèn)為其抑制了引發(fā)破裂的未固溶碳化物粗粒的析出，而如圖8所示，B的濃度在未固溶碳化物15的中心部分增高。
[0075]而且，與添加了 B但未添加Ti的比較例11相比，實施例1~10具有較高的相對于硬化熱處理后硬度H3的沖擊比。在實施例1~10中，Ti先于B與N結(jié)合，從而與B結(jié)合的N的數(shù)量被認(rèn)為減少，B的上述效果進一步提高。
[0076]其次，在磨損方式方面，由于從正面開始的微小裂紋21的出現(xiàn)和生長以及與正面的分離，磨損得以進行。如圖9所示，微小裂紋21優(yōu)先在未固溶碳化物22和基質(zhì)23之間的分界處傳播。也就是說，在未固溶碳化物22的尺寸較大時，認(rèn)為應(yīng)力集中更容易出現(xiàn)在未固溶碳化物22和基質(zhì)23之間的分界處，從而使微小裂紋21更容易傳播。因此，如圖10所示，歸納出圓當(dāng)量直徑為0.5μπι以上的未固溶碳化物粗粒的個數(shù)與磨損率之間的關(guān)系是:磨損率隨著該個數(shù)的減少而降低。也就是說，結(jié)果揭示了，減少未固溶碳化物粗粒22的個數(shù)可以改善耐磨性。
[0077]另一方面，盡管未固溶碳化物粗粒的個數(shù)取決于C含量，但C含量降低會導(dǎo)致硬度下降以及耐磨性降低。如圖11所示，在硬化熱處理后的硬度為640HV以下的情況中，磨損率快速上升，即，耐磨性大大地降低。也就是說，為提供良好的作為鋼帶構(gòu)件的耐磨性，C含量需要具有下限。另一方面，在C含量較高的比較例I等中，作為冷沖用鋼的冷沖性良好，因此也存在C含量的上限。
[0078]既提供作為鋼帶構(gòu)件的耐磨性又提供作為冷沖用鋼的冷沖性的C含量的范圍為
0.50質(zhì)量％~0.70質(zhì)量％，這使得硬化熱處理后硬度為640Ην以上，并且每100 μ m見方中的圓當(dāng)量直徑為0.5μπι以上的未固溶碳化物粗粒的個數(shù)為130以下，即，每Imm見方中為約1.3X IO4以下。
[0079]其次，關(guān)于B的量和未固溶碳化物粗粒，如圖12所示，在軟化熱處理之后，與未添加B的比較例6相比，添加了 B的實施例10產(chǎn)生了更多的圓當(dāng)量直徑為0.30 μ m以下的未固碳化物的個數(shù)和更少的更大的未固碳化物的個數(shù)。也就是說，結(jié)果揭示了，由于B的量，軟化熱處理后的未固溶碳化物被細(xì)化。
[0080]此外，如圖13所示，在硬化熱處理之后，與未添加B的比較例6相比，添加了 B的實施例10產(chǎn)生了更多的圓當(dāng)量直徑為0.30 μ m以下的未固溶碳化物的個數(shù)和更少的更大的未固溶碳化物的個數(shù)。也就是說，在硬化熱處理之后，B的量導(dǎo)致的碳化物細(xì)化效果也是有效的。
[0081]如上所述，在沒有Mo或V的量并且具有添加了 B和Ti的預(yù)定成分組成以及進行了預(yù)定熱處理的情況下，未固溶碳化物可以微細(xì)地析出，同時提高韌性，使得可以獲得能夠提供耐磨性也優(yōu)異的鋼帶構(gòu)件的冷沖用鋼。
[0082]基于上述實施例和比較例，冷沖用鋼的成分范圍使用如下所述的指標(biāo)進行定義。首先，將對作為必需添加元素的C、S1、Mn、Cr、B和Ti進行說明。
[0083]如上所護，C是確保作為鋼帶構(gòu)件所必需的耐磨性的最重要的元素。當(dāng)C量太小時，不能確保硬化熱處理后的硬度，從而導(dǎo)致耐磨性下降。另一方面，當(dāng)C量過大時，在硬化熱處理后會殘留未固溶碳化物粗粒，也會導(dǎo)致耐磨性下降。而且，當(dāng)C量過大時，碳化物在晶界以膜形式析出，使晶界強度以及韌性降低。因此，如上所述，C為0.50質(zhì)量％~0.70質(zhì)量％。
[0084]Si有效地作為鋼的脫氧元素。當(dāng)Si量過小時，鋼不能充分脫氧。另一方面，當(dāng)Si量過大時，軟化熱處理后的硬度升高，使得作為冷沖用鋼所必需的冷沖性劣化。因此，Si含量為0.03質(zhì)量％~0.60質(zhì)量％。
[0085]Mn提高了鋼的淬透性，有效地確保了作為鋼帶構(gòu)件所必需的機械強度。當(dāng)Mn量過小時，不能確保淬透性，從而導(dǎo)致作為鋼帶構(gòu)件所必需的耐磨性下降。另一方面，當(dāng)Mn量過大時，作為冷沖用鋼所必需的冷沖性劣化。因此，Mn為0.50質(zhì)量％~1.00質(zhì)量％。
[0086]Cr與Mn類似，提高了鋼的淬透性，有效地確保了作為鋼帶構(gòu)件所必需的機械強度。不過，當(dāng)Cr量過大時，Cr容易溶于鐵碳化物，從而使未固溶碳化物穩(wěn)定化，并且使未固溶碳化物粗粒的個數(shù)增多。也就是說，作為鋼帶構(gòu)件所必需的耐磨性下降。因此，Cr為0.20
質(zhì)量％~1.00質(zhì)量％。
[0087]B抑制了如P等雜質(zhì)的晶界偏析，并增大了晶界強度，從而有效地改善了作為鋼帶構(gòu)件所必需的韌性。而且，如上所述，因為B分散在珠光體相中的舊滲碳體部分中，因此B變?yōu)樵谲浕療崽幚磉^程中析出的未固溶碳化物的析出核，使得未固溶碳化物微細(xì)地分散并析出。以此方式，B具有提高作為鋼帶構(gòu)件所必需的耐磨性的效果。不過，B量的增加會提高成本。因此，B為0.0005質(zhì)量％~0.0050質(zhì)量％。
[0088]Ti相對于B優(yōu)先與N結(jié)合，變?yōu)門i氮化物，從而抑制B氮化物的形成，并有助于B帶來的晶界強度和耐磨性的改善。當(dāng)Ti量過小時，不能充分抑制B氮化物的形成，從而不能實現(xiàn)B帶來的晶界強度和耐磨性的改善。另一方面，Ti量的增加會提高成本。因此，Ti為0.01質(zhì)量％~0.10質(zhì)量％。
[0089]接下來，將對可選的添加元素進行說明。對于可選的添加元素，將其上限限定在不會喪失由上述必需添加元素實現(xiàn)的作為鋼帶構(gòu)件的特性的范圍內(nèi)。
[0090]P會降低晶界強度，不過如果其含量在一定值以下，晶界強度的下降會很少。而且，抑制其量可以延長精煉過程并且還使得成本升高。因此，P為0.025質(zhì)量％以下。
[0091]S與Mn鍵合并生成MnS內(nèi)含物，因此，在其含量過量時，會使該內(nèi)含物的量增加，從而引發(fā)應(yīng)力集中，使得作為鋼帶構(gòu)件所必需的疲勞強度下降。不過，如果S含量在一定值以下，則疲勞強度的下降會特別微小。因此，S為0.015質(zhì)量％以下。
[0092]此外，下面將描述可能作為不可避免的雜質(zhì)而包含的、不會過多添加的Mo和V。
[0093]Mo具有抑制在晶界上 生成膜狀滲碳體的效果，從而在添加時可以預(yù)期韌性的進一步改善。而且，Mo還具有顯著提高淬透性的效果。不過，Mo的量導(dǎo)致作為冷沖用鋼所必需的沖壓性的顯著劣化和成本上升。而且，根據(jù)上述實施例，要實現(xiàn)作為鋼帶構(gòu)件所需的特性，不一定需要添加Mo。
[0094]V在鋼中形成微細(xì)的V碳化物并使晶粒細(xì)化，使得可以改善韌性和耐磨性。不過，V的量會升高成本。而且，根據(jù)上述實施例，要實現(xiàn)作為鋼帶構(gòu)件所需的特性，不一定需要添加V。
[0095]注意，因為上述組成范圍內(nèi)的鋼的Acl轉(zhuǎn)變溫度為714°C~753°C，所以軟化熱處理的維持溫度優(yōu)選為700°C~780°C。
[0096]盡管上面對本發(fā)明的代表性實施例及基變型進行了說明，但是本發(fā)明不必局限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下找到各種替代性實施方式及調(diào)整方式。
[0097]附圖標(biāo)記說明
[0098]10磨損試驗機
[0099]11 環(huán)
[0100]13磨損試驗片
[0101]21微小裂紋
[0102]22未固溶碳化物
[0103]23 基質(zhì)
【權(quán)利要求】
1.一種冷沖用鋼，所述冷沖用鋼包含滿足10.8[C] +5.6[Si] +2.7[Mn] +0.3[Cr] +7.8[Mο]+1.4[V] ( 13的成分組成的鋼，其中[M]為化學(xué)元素M的質(zhì)量百分比； 所述冷沖用鋼還具有下述的成分組成: 作為必需添加元素的 0.50質(zhì)量％~0.70質(zhì)量％的C， 0.03質(zhì)量％~0.60質(zhì)量％的Si， 0.50質(zhì)量％~1.00質(zhì)量％的Mn， 0.20質(zhì)量%~1.00質(zhì)量%的Cr, 0.01質(zhì)量％~0.10質(zhì)量％的Ti，和 0.0005質(zhì)量％~0.0050質(zhì)量％的B， 作為可選添加元素的 0.025質(zhì)量％以下的P，和 0.015質(zhì)量％以下的S， 以及作為剩余成分的Fe和不可避免的雜質(zhì)，其中: 將所述鋼加熱并保持在奧氏體單相溫度范圍內(nèi)，然后以預(yù)定速度進行冷卻，以使微細(xì)碳化物分散在主要為鐵素體+珠光體的混合結(jié)構(gòu)中而獲得一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)提供了 88HRB以下的硬度。
2.如權(quán)利要求1所述的冷沖用`鋼，其中，所述鋼的特征在于，在斷面結(jié)構(gòu)中，圓當(dāng)量直徑為0.5 μ m以上的碳化物粗粒被抑制到了每Imm見方中為1.2X IO5個碳化物以下。
3.一種鋼帶用構(gòu)件，其中，所述構(gòu)件的特征在于，在將權(quán)利要求1或2所述的冷沖用鋼冷沖成預(yù)定形狀之后提供淬火和回火熱處理，從而提供了 640Hv以上的硬度。
4.如權(quán)利要求3所述的鋼帶用構(gòu)件，其中，所述構(gòu)件的特征在于，在斷面結(jié)構(gòu)中，圓當(dāng)量直徑為0.5 μ m以上的碳化物粗粒被抑制到了每Imm見方中為1.3X IO4個碳化物以下。
【文檔編號】C21D9/40GK103502495SQ201280016737
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月18日
【發(fā)明者】高田健太郎, 寺田纮樹, 加藤進一郎 申請人:本田技研工業(yè)株式會社