CN111742076A - 高碳冷轧钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种精密冲裁加工性优异的高碳冷轧钢板及其制造方法。将具有预定组成的铸片直接或者临时冷却进行再加热后，进行粗轧制，粗轧制结束后，进行在Ar3相变点以上的温度区域结束精轧的精轧，将从精轧结束温度到660℃的温度区域以平均冷却速度30℃/s～70℃/s进行冷却，将在500℃～660℃卷取的热轧钢板直接或者酸洗后，进行在650～720℃的温度区域的退火温度保持的一次箱式退火，之后在20～50％的压下率进行冷轧后，进行在650～720℃的温度区域的退火温度保持的二次箱式退火，从而制造上述高碳冷轧钢板。

Description

高碳冷轧钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及高碳冷轧钢板及其制造方法，特别涉及在适合作为汽车部件、链部件等的板坯加工的精密冲裁加工时，可得到减少了成为疲劳寿命的原因的断裂面的端面，且模具不易磨损的精密冲裁加工性优异的高碳冷轧钢板及其制造方法。
背景技术
作为汽车驱动系部件和链部件用的板坯，有时使用高碳冷轧钢板。汽车驱动系部件和链部件中，为了得到具有光滑的形状的冲裁端面，大多情况是通过精密冲裁加工来制造，另一方面，精密冲裁加工是间隙小的加工方法，因此在模具施加高负荷，特别是在冲裁冲头施加有高负载，以冲头磨耗等为原因的模具寿命成为课题。并且，这些用作板坯的高碳冷轧钢板中，为了热处理后得到预定的硬度而含有一定量以上的碳。这样的高C含量的高碳冷轧钢板通过进行淬火回火等热处理，强度上升而疲劳寿命也提高。
高碳冷轧钢板的C含量高，因此钢中的碳作为硬质的渗碳体而析出，其量多，因此在热轧的原样状态下加工困难。因此，通常在热轧后实施退火而使渗碳体球状化，适度地分散，改善加工性而使用。
使用图1对本发明中成为对象的精密冲裁加工进行说明。本发明作为对象的精密冲裁加工是指以高碳钢板为板坯，使用冲模(die)和冲头(punch)，以25μm以下的间隙进行加工的精密冲裁加工。图1是表示精密冲裁加工后的冲裁端面的概念图。应予说明，以下，本说明书中，将冲裁端面也称为“端面”。精密冲裁加工后的端面通常由与切刀接触并塑性变形而光滑地切断而产生的剪切面(图1中的a)和发生裂纹而材料分离时产生的断裂面(图1中的b)构成。热处理后，为了确保预定的疲劳寿命，优选极力抑制端面粗糙度大的断裂面，并且需要减少剪切面的表面粗糙度。并且，精密冲裁加工是间隙小的加工方法，因此在模具施加高负荷，特别是在冲裁冲头施加有高负载，与通常的冲裁加工相比模具寿命变短。为了延长模具寿命，优选剪切面的表面粗糙度小。
钢板的延展性过大或过小时，模具寿命也变短。例如渗碳体的球状化退火时过于软质化则落料加工(冲裁加工)时的钢板的流动性趋于变好的方向，但由于流动性过于良好，因此钢板与冲头过度接触而增大冲头磨损，从而冲头寿命降低。另一方面，退火时渗碳体的球状化不充分而钢板过硬则发生冲头磨损欠损等，也就是冲头寿命降低。因此，通常将用于落料加工的高碳冷轧钢板以包含长度方向、宽度方向的总宽度总长度成为适当的硬度的区域的方式，热轧后进行退火而使渗碳体球状化后，实施冷轧，从而调整硬度。
例如专利文献1中提出了一种高碳钢带的制造方法，以质量％计对含有C：0.20～0.80％、Si：0.3％以下、Mn：0.60～1.60％、sol.Al：0.010～0.100％、Ca：0.0100％以下的钢进行热轧而在550～680℃卷取，进行酸洗后，在压下率10～80％进行第1次的冷轧，在650～725℃实施中间退火后，在压下率5～25％进行第2次的冷轧，之后在不实施热处理，从而形成制品。
专利文献2中提出了一种中·高碳热轧钢板，具有如下组织：以质量％计，含有C：0.10～0.70％、Si：0.01～1.0％、Mn：0.1～3.0％、P：0.001～0.025％、S：0.0001～0.010％、Al：0.001～0.10％、N：0.001～0.01％，铁素体粒径为10μm～50μm，渗碳体粒子径为0.1μm～2.0μm，渗碳体的球状化率为85％以上，硬度HV100～160，冲裁性优异。
专利文献3中，提出了一种高碳钢带的制造方法，所述高碳钢带的冷轧加工性和热处理后的疲劳寿命优异，含有以重量％计，C：0.20～1.20％、Si：0.05～0.30％、P：小于0.020％，是热轧后将20～80％的冷轧和650～720℃的退火重复1次或2次以上而制造的。
专利文献4中提出了一种钢板，以质量％计，含有C：0.25～0.6％、Si：2％以下、Mn：2％以下、P：0.02％以下、S：0.02％以下、Cr：2％以下、V：0.05～0.5％、硬度HV180～350，弯曲加工性和冲裁加工性优异。
专利文献5中提出了一种高碳钢板，以质量％计，含有C：0.45～0.90％、Si：0.001～0.5％以下、Mn：0.2～2.0％、P：0.03％以下、S：0.005％以下、Al：0.001～0.10％、N：0.01％以下，进一步含有选自Cr：0.005～1.0％、Mo：0.005～1.0％、Cu：0.005～1.0％、Ni：0.005～1.0％、Ti：0.005～0.3％、Nb：0.005～0.3％、V：0.005～0.3％、B：0.0005～0.01％、Ca：0.0005～0.01％中的1种以上，在硬度HV150以下深度t/2部和t/4部(t：板厚)的硬度差ΔHVt为10以下，加工性优异。
专利文献6中提出了一种钢板，以质量％计，含有C：0.1～0.5％、Si：0.5％以下、Mn：0.2～1.5％、P：0.03％以下、S：0.02％以下，根据需要，含有选自Al：0.1％以下、进而Cr：3.5％以下、Mo：0.7％以下、Ni：3.5％以下、Ti：0.01～0.1％和B：0.0005～0.005％中的1种或2种以上，铁素体的平均粒径为1～20μm、长径比为2以下的铁素体相对于总铁素体量的面积率为70％以上，碳化物的球状化率为90％以上，铁素体晶界碳化物量为40％以上的精密冲裁加工性优异。
专利文献7中提出了一种钢板，以质量％计，含有C：0.1～0.5％、Si：0.5％以下、Mn：0.2～1.5％、P：0.03％以下、S：0.02％以下，进而根据需要含有选自Al：0.1％以下、以及Cr：3.5％以下、Mo：0.7％以下、Ni：3.5％以下、Ti：0.01～0.1％和B：0.0005～0.005％中的1种或2种以上，铁素体的平均粒径为1～10μm，碳化物的球状化率为80％以上，铁素体晶界碳化物量为40％以上，精密冲裁加工性优异。
专利文献8中提出了一种高碳钢板，以质量％计，含有C：0.65～0.90％、Si：0.01～0.50％以下、Mn：0.1～2.00％、P：0.0200％以下、S：0.0200％以下和Cr：0.20～2.00％，进一步根据需要含有Al、Mo、Ni、Cu、B、Nb、V、Ti、W、Ta、Mg、Ca、Y、Zr、La、Ce、N、O、Sn、Sb、As中1种或2种以上，以长径比小于3的碳化物的个数比例定义的球状化率为80～99％，换算成圆当量径的平均粒径为0.2～1.5μm，碳化物径的标准偏差σ为0.10～0.45的方式分布碳化物的、拉伸成型性优异的高碳钢板。
专利文献1：日本特开平11-264049号公报
专利文献2：日本特开2015-117406号公报
专利文献3：日本特开2000-34542号公报
专利文献4：日本特开2010-235965号公报
专利文献5：日本特开2017-179596号公报
专利文献6：日本特开2007-270331号公报
专利文献7：日本特开2007-231416号公报
专利文献8：日本特开2016-222990号公报。
发明内容
专利文献1中提出了一种高碳钢带，通过将钢中的渗碳体的球状化率设为80％以上，平均粒径设为0.8μm以下，将钢的拉伸强度设为600～700N/mm2，从而得到极力减少冲裁加工的断裂面的端面，在将上述高碳钢带进行热轧、酸洗后，进行1次冷轧、退火、2次冷轧而制造。然而，将热轧后卷曲的热轧钢板直接或者酸洗后，实施一次箱式退火、冷轧、二次箱式退火这样的制造方法没有记载，并且对于拉伸强度小于600N/mm2的硬度的钢，没有进行讨论，专利文献1公开的高碳钢带中，得不到充分的冷轧加工性。
专利文献2所记载的中·高碳热轧钢板是涉及钢硬度为HV100～160且冷轧加工性优异，但板厚为3.5mm以上的热轧钢板的技术，本发明中技术上与作为对象的冷轧钢板之间不同，没有涉及冷轧以及其前后的退火的记载。
专利文献3中提出了一种冷轧加工性和热处理后的疲劳寿命优异的高碳钢带的制造方法，通过调整钢成分和热轧后的冷轧和退火的条件，可得到预定的加工性，没有涉及热轧的记载，也没有关于渗碳体、铁素体的粒径的记载。
专利文献4中提出了一种弯曲加工性、冲裁加工性优异的钢板，但为了提高回火软化电阻，在钢中含有Cr 0.61％以上，没有涉及小于0.61％的Cr添加量的钢的记载。
专利文献5中，链也作为对象的用途，因此推定在要求的加工性中还考虑精密冲裁加工性。但是，专利文献5中，热轧后，仅退火工序进行组织、硬度的调整，没有涉及冷轧工序的记载。
专利文献6中提出了精密冲裁加工性优异的冷轧钢板，即使涉及母材的组织，铁素体粒径、碳化物的球状化率和铁素体晶界的碳化物量等也受限制，说明其对精密冲裁加工性的指标的冲裁端面的Rz有影响，但没有涉及碳化物的平均粒子间隔、而且其没有涉及精密冲裁加工的影响的记载。另外，也没有记载涉及用于得到预定的精密冲裁加工性的Cr量。
专利文献7中提出了精密冲裁加工性优异的热轧钢板，其技术上与本发明中成为对象的冷轧钢板不同，没有涉及冷轧以及其前后的退火的记载。
专利文献8中提出了拉伸成型性优选的高碳钢板，记载了利用连续退火炉对1次冷轧后的2次退火在1800秒以下实施的方法，没有记载利用箱式退火实施2次退火的方法。另外，对于精密落料加工性的指标也没有记载。
本发明的目的在于提供一种精密冲裁加工性优异的高碳冷轧钢板及其制造方法。
详细而言，本发明提供一种高碳冷轧钢板及其制造方法，具有如下组织：通过相对于含有0.10％～小于0.40％的Cr的钢板坯，设定预定的精轧结束温度、直到卷取为止的平均冷却速度、卷取温度，进行一次箱式退火、冷轧和二次箱式退火而制造冷轧钢板，渗碳体的平均粒径为0.40μm～0.75μm，渗碳体间的平均间隔为1.5μm～8.0μm，渗碳体的球状化率为75％以上，且铁素体的平均粒径为4.0μm～10.0μm，利用将冲裁冲头与凹模的间隙设为25μm以下的模具进行落料加工后的冲裁端面的剪切面率为90％以上，且冲裁端面的剪切面的算数平均粗糙度Ra小于1.0μm，精密冲裁加工性优异。
应予说明，本说明书中，高碳冷轧钢板是指C含量为0.45质量％以上的冷轧钢板。
并且，本说明书中，精密冲裁加工性优异的冷轧钢板是指利用将冲裁冲头与凹模的间隙设为25μm以下的模具进行精密冲裁加工后的冲裁端面的剪切面率为90％以上且冲裁端面的剪切面的算数平均粗糙度Ra小于1.0μm的冷轧钢板。
本发明人等针对含有0.10％以上且小于0.40％的Cr的钢的精轧温度、直到卷取为止的冷却速度、卷取温度、一次退火温度、冷轧的压下率和二次退火温度与精密冲裁加工性之间的关系进行了反复深入的研究。
其结果可知，在高碳冷轧钢板的精密冲裁加工性中，钢组织中的渗碳体的平均粒径和渗碳体的球状化率、进而铁素体的平均粒径大幅度影响，将渗碳体的平均粒径设为0.40μm～0.75μm，将渗碳体间的平均间隔设为1.5μm～8.0μm，将渗碳体的球状化率设为75％以上，将铁素体的平均粒径设为4.0μm～10.0μm，可得到精密冲裁加工后的端面的剪切面率为90％以上，剪切面算数平均粗糙度Ra小于1.0μm。
本发明基于这种情况而完成，以下是主旨。
[1]一种高碳冷轧钢板，具有如下的组成和组织，
所述组成是，以质量％计含有C：0.45～0.75％，Si：0.10～0.50％，Mn：0.50～1.00％，P：0.03％以下，S：0.01％以下，sol.Al：0.10％以下，N：0.0150％以下，补充的Cr：0.10％以上且小于0.40％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，
所述组织是渗碳体的平均粒径为0.40μm～0.75μm，渗碳体间的平均间隔为1.5μm～8.0μm，渗碳体的球状化率为75％以上，且铁素体的平均粒径为4.0μm～10.0μm，
利用将冲裁冲头与凹模的间隙设为25μm以下的模具进行精密冲裁加工后的冲裁端面的剪切面率为90％以上，且冲裁端面的剪切面的算数平均粗糙度Ra小于1.0μm。
[2]根据[1]所述的高碳冷轧钢板，其中，截面硬度为HV160以下。
[3]一种高碳冷轧钢板的制造方法，是上述[1]或[2]所述的高碳冷轧钢板的制造方法，
将具有上述组成的铸片直接或者临时冷却并再加热后，进行粗轧制，
粗轧制结束后，进行在Ar3相变点以上の温度区域结束精轧的精轧，
将从精轧结束温度到660℃的温度区域以平均冷却速度30℃/s～70℃/s进行冷却，并在500℃～660℃进行卷取的热轧钢板直接或酸洗后进行在650～720℃的温度区域的退火温度保持的一次箱式退火，之后，在20～50％的压下率进行冷轧后，进行在650～720℃的温度区域的退火温度保持的二次箱式退火。
根据本发明，能够提供一种精密冲裁加工性优异的高碳冷轧钢板。
本发明的高碳冷轧钢板优选用作板坯钢板需要精密冲裁加工性的汽车部件、链部件用的板坯，特别是优选用作定时链等汽车驱动系部件用的板坯。
附图说明
图1是表示精密冲裁加工后的冲裁端面的概念图。
具体实施方式
以下，对本发明的高碳冷轧钢板及其制造方法详细进行说明。应予说明，作为成分含量的单位即“％”只要没有特别限定，是指“质量％”。
1)组成
C：0.45～0.75％
C是为了得到淬火后的强度重要的元素。在C含量小于0.45％的情况下，由于将钢板加工为部件后的淬火、回火等热处理得不到所期望的硬度，因此C含量需要为0.45％以上。然而，C含量超过0.75％时发生硬质化，韧性、精密冲裁加工性等冷轧加工性劣化。因此，C含量为0.45～0.75％。淬火后，为了得到更优异的硬度，优选将C含量设为0.50％以上，更优选设为0.51％以上，进一步优选为0.53％以上。并且，加工性的严格部件、即用于加工度高、难成型的部件的加工的情况下，优选将C含量设为0.70％以下，更优选设为0.67％以下，进一步优选设为0.65％以下。
Si：0.10～0.50％
Si是在精炼钢时与Al一起作为脱氧剂而添加。然而，过度地含有Si时在热处理时在晶界产生Si氧化物，有增加使疲劳强度降低的风险。因此，Si含量为0.50％以下。Si含量优选为0.45％以下，更优选为0.40％以下，进一步优选为0.35％以下。另一方面，Si是增加热处理后的回火软化电阻的元素。为了在淬火后宽度广泛的温度区域即使回火也得到所期望的硬度，Si含量为0.10％以上。Si含量优选为0.15％以上，更优选为0.16％以上。
Mn：0.50～1.00％
Mn是提高淬火性，并且利用固溶强化提升强度的元素。Mn含量超过1.00％时，由Mn的偏析导致的带式组织变得发达，组织变得不均匀，且钢通过固溶强化硬质化，冷轧加工性降低。因此，Mn含量为1.00％以下。Mn含量优选为0.95％以下，更优选为0.90％以下，进一步优选为0.85％以下。另一方面，成为小于0.50％时，整体淬火性开始降低，因此Mn含量为0.50％以上。Mn含量优选为0.52％以上，更优选为0.55％以上。
P：0.03％以下
P是利用固溶强化使强度上升的元素。P含量超过0.03％而增加时导致晶界脆化，淬火后的韧性劣化。但是，P含量为0.03％以下。为了得到更优异的淬火后的韧性，P含量优选为0.02％以下。P降低冷轧加工性和淬火后的韧性，因此P含量越少越优选，过度降低P时精炼成本增大，因此P含量优选为0.005％以上。
S：0.01％以下
S形成硫化物，降低高碳冷轧钢板的冷轧加工性和淬火后的韧性，因此是必须降低的元素。若S含量超过0.01％时，高碳冷轧钢板的冷轧加工性和淬火后的韧性显著劣化。因此，S含量设为0.01％以下。为了得到更优异的冷轧加工性和淬火后的韧性，S含量优选为0.004％以下，更优选为0.0040％以下。S降低冷轧加工性和淬火后的韧性，因此S含量越少越好，过度降低S时精炼成本增大，因此S含量优选为0.0005％以上。
sol.Al：0.10％以下
sol.Al的含量超过0.10％时，淬火处理的加热时生成AlN而奥氏体粒过于微细化，冷却时促进铁素体相的生成，组织成为铁素体和马氏体，淬火后的硬度降低。因此，sol.Al含量为0.10％以下。sol.Al含量优选为0.06％以下。应予说明，sol.Al具有脱酸的效果，为了充分脱酸，优选将sol.Al含量设为0.005％以上，更优选为0.010％以上，进一步优选为0.015％以上。
N：0.0150％以下
N含量超过0.0150％时，通过AlN的形成，在淬火处理的加热时奥氏体粒过于微细化，冷却时促进铁素体相的生成，淬火后的硬度降低。因此，N含量为0.0150％以下。应予说明，下限没有特别规定，N是形成AlN、Cr系氮化物，由此在淬火处理的加热时适度抑制奥氏体粒的成长，提高淬火后的韧性的元素，因此N含量优选为0.0005％以上。
Cr：0.10％以上且小于0.40％
Cr是使钢中的渗碳体的球状化延缓的元素，且是热处理中提高淬火性的重要元素。小于0.10％的情况下，渗碳体的球状化过于发展，得不到预定的渗碳体平均粒径，并且涉及淬火性在淬火时也容易发生铁素体，无法看到充分的效果，因此将Cr含量设为0.10％以上。另一方面，Cr含量成为0.40％以上时，渗碳体的球状化不易进行，得不到预定的渗碳体球状化率。其结果是淬火前的钢板硬质化，得不到预定的渗碳体间的平均间隔，例如精密冲裁加工时，端面容易产生断裂面，或者端面的剪切面的表面粗糙度Ra变大。因此，Cr含量小于0.40％。特别是在对端面的剪切面的表面粗糙度Ra、端面容易发生断裂面的部件进行加工时，需要更进一步优异的加工性，因此Cr含量优选为0.35％以下。
上述以外的成分是Fe及不可避免的杂质。另外，作为本发明的高碳冷轧钢板的原料使用废料的情况下，存在不可避免地Sn、Sb和As的1种或2种以上混入0.003％以上的情况，这些元素均为0.02％以下时，不阻碍本发明的高碳冷轧钢板的淬火性，因此本发明的高碳冷轧钢板中，作为不可避免杂质允许含有Sn：0.003～0.02％、Sb：0.003～0.02％和As：0.003～0.02％的1种或2种以上。
2)组织
本发明的高碳冷轧钢板具有含有铁素体和渗碳体的组织。本发明的高碳冷轧钢板的组织中，铁素体和渗碳体的合计以面积率计为95％以上。铁素体和渗碳体的合计以面积率计优选为97％以上，可以为100％。铁素体和渗碳体的面积率小于100％的情况下的剩余部分是选自珠光体、贝氏体中的1种或2种。
2-1)渗碳体的平均粒径：0.40μm～0.75μm
存在粒径大的渗碳体时精密冲裁加工时破裂，将其作为起点而在端面产生断裂面，因此渗碳体的平均粒径为0.75μm以下。渗碳体的平均粒径优选为0.73μm以下，更优选为0.71μm以下。另一方面，渗碳体过于微细化时0.1μm以下的渗碳体的个数也增加，钢的硬度变高，在精密冲裁加工时的端面，断裂面增加，因此渗碳体的平均粒径为0.40μm以上。渗碳体的平均粒径优选为0.42μm以上，更优选为0.44μm以上。该平均粒径是对与从钢板的板宽中央采取的试验片的轧制方向平行的截面进行研磨，腐蚀后，算出在板厚1/4位置利用扫描型电子显微镜以倍率2000倍检测的全部渗碳体的圆当量径而求出的平均值。
2-2)渗碳体间的平均间隔：1.5μm～8.0μm
在施加精密冲裁加工时的大变形的位置上，在铁素体晶界上的渗碳体间发生空隙，成长而容易产生裂纹。这些裂纹在精密冲裁加工后的成型加工时发展，发生断裂面。渗碳体间的平均间隔小于1.5μm时，空隙的起点过度增加而容易发生裂纹，端面的断裂面长度增加，因此精密冲裁加工性降低。因此，渗碳体间的平均间隔为1.5μm以上。渗碳体间的平均间隔优选为1.7μm以上，更优选为2.0μm以上。并且，渗碳体间的平均间隔超过8.0μm时每1个渗碳体变得过于粗大，容易产生裂纹，产生端面的断裂面长度增加的部位。因此，渗碳体间的平均间隔为8.0μm以下。渗碳体间的平均间隔优选为7.7μm以下，更优选为7.5μm以下。渗碳体间的平均间隔如下求出：以倍率2000倍利用扫描型电子显微镜观察与从钢板的板宽度中央采取的试验片的轧制方向平行的截面(板厚1/4位置)，使用图像解析软件GIMP，使渗碳体和渗碳体以外的组织二值化，使用解析软件Image-J而求出渗碳体的各个间隔，用将该合计除以数出的间隔数。
2-3)渗碳体的球状化率：75％以上
渗碳体被球状化的一方在钢的延展性方面被改善，加工性变得良好，因此是优选的。渗碳体的球状化率为75％以上时冲裁加工时的端面的断裂面的发生被大幅度抑制，容易得到预定的剪切面率，因此本发明的高碳冷轧钢板的组织中的渗碳体的球状化率为75％以上。渗碳体的球状化率优选为77％以上，更优选为80％以上。本发明的渗碳体的球状化率的求出方法如下所述。以倍率2000倍利用扫描型电子显微镜观察与从钢板的板宽中央采取的试验片的轧制方向平行的截面(板厚1/4位置)，使用图像解析软件GIMP，使渗碳体和渗碳体以外的组织二值化，使用解析软件Image-J而求出各渗碳体的面积和周围长度，利用下述式算出各渗碳体的圆形度系数，求出其平均值，得到渗碳体的球状化率。
圆形度系数＝4π·面积/(周围长度)2
2-4)铁素体的平均粒径：4.0μm～10.0μm
铁素体的平均粒径是强烈制约包含钢板的硬度和精密冲裁加工性在内的加工性的因素。铁素体粒径小时，因钢的微细化强化，钢板的硬度变高，加工性降低。为了得到预定的硬度和加工性，铁素体的平均粒径为4.0μm以上。优选为5.0μm以上。另一方面，铁素体的平均粒径超过10.0μm超时精密冲裁加工时容易在端面产生泪珠，精密冲裁加工性降低。由此，铁素体的平均粒径为10.0μm以下。优选为8.0μm以下。铁素体的平均粒径根据实施例所记载的方法使用切断法(由JIS G 0551规定)而求出。
3)精密冲裁加工性
3-1)端面的剪切面率90％以上
热处理后，为了确保预定的疲劳寿命，期望极力抑制端面的表面粗糙度大的断裂面，并且，需要减少端面的表面粗糙度，因此端面的剪切面率为90％以上。优选为95％以上。应予说明，端面的剪切面率在下述式中求得。
端面的剪切面率＝(剪切面的长度/整个端面的长度)×100
应予说明，上述式中的剪切面的长度、整个端面的长度分别是利用将冲裁冲头和凹模的间隙设为25μm以下的模具对钢板进行精密冲裁加工，对具有长度40mm×幅60mm的10mmR这4个角的板冲裁时的冲裁板的板宽中央的板厚方向的剪切面的长度和整个端面的长度(剪切面断裂面的合计的长度)。另外，端面的剪切面率采用在上述冲裁板存在2个部位的板宽中央中分别算出的值的平均值。应予说明，利用将冲裁冲头和凹模的间隙设为25μm以下的模具进行精密冲裁加工的情况下，在钢板与凹模接触的部位，针对凹模，磨损等大。对于强度不足的模具，耐磨损性不足，发生早期磨损，因此优选使用由作为模具能够确保预定的强度的SKD钢材形成的模具。并且，上述模具的冲裁冲头与凹模的间隙优选为2μm以上。
3-2)端面的剪切面的算数平均粗糙度Ra：小于1.0μm
精密冲裁加工是冲裁冲头与凹模的间隙小的加工方法，因此在模具施加高负荷、特别是在冲裁冲头施加高负荷，与通常的冲裁加工相比模具寿命变短。为了延长模具寿命，期望端面的剪切面的表面粗糙度小的一方，因此端面的剪切面的算数平均粗糙度Ra小于1.0μm。端面的剪切面的算数平均粗糙度Ra优选为0.8μm以下，更优选为0.5μm以下。
应予说明，端面的剪切面的算数平均粗糙度Ra是如下的值：利用将冲裁冲头与凹模的间隙设为25μm以下的模具对钢板进行精密冲裁加工，在具有长度40mm×宽度60mm的10mmR的4个角的板冲裁时的冲裁板的板宽中央的板厚中央中，在板宽方向上测定5.0mm的长度而求得。并且，端面的剪切面的算数平均粗糙度Ra采用在上述冲裁板存在2个部位的板宽中央的板厚中央分别求出的值的平均值。
4)机械性质
为了使链等制品的尺寸精度、冲裁模具的寿命(不易磨损性)良好，如上述2)这一项在用于抑制所述精密冲裁加工时的端面的断裂面的形成的渗碳体的形状控制的基础上，机械性质的控制也是重要的。高碳冷轧钢板的硬度高的情况下，在端面有断裂面增加的趋势，模具的损耗变得激烈，因此高碳冷轧钢板的硬度(截面硬度)优选为HV160以下。应予说明，截面硬度根据实施例所记载的方法求得。并且，本说明书中，加工后实施的热处理条件、热处理后的钢板的硬度没有记载，但本发明的高碳冷轧钢板在加工后实施热处理(淬火、回火)而使用。
5)制造方法
以下说明本发明的高碳冷轧钢板的优选的制造方法。应予说明，本发明中，只要没有特别说明，精轧结束温度、卷取温度等温度可以是热轧钢板等表面温度，利用放射温度计等进行测定。并且，平均冷却速度只要没有特别说明，设为(冷却开始温度-冷却停止温度)/(从冷却开始温度到冷却停止温度为止的冷却时间)。
对具有上述1)这一项加载的组成的钢利用转炉、电炉等公知的方法进行，利用连续铸造等公知的方法铸造而形成铸片后，直接或者临时冷却再加热后，实施包括粗轧制和精轧在内的热轧。首先，铸片(钢板坯)通过粗轧制制成板料。应予说明，粗轧制的条件不需要特别规定，可以根据常用方法进行。
5-1)精轧结束温度：Ar3相变点以上
粗轧制结束后，进行在Ar3相变点以上的温度区域结束精轧的精轧。精轧结束温度小于Ar3相变点时，热轧后以及退火(一次箱式退火，二次箱式退火)后形成粗大的铁素体粒，精密冲裁加工性显著降低。因此，精轧结束温度为Ar3相变点以上。应予说明，精轧结束温度的上限不需要特别规定，但为了使精轧后的冷却顺利进行，优选设为1000℃以下。并且，本发明中，Ar3相变点可以根据相变仪而求得。具体而言，将3mmΦ的圆柱试验片从常温临时加热到900℃并冷却时，Ar3相变点是与冷却时的热膨胀曲线的最初的变曲点相当的温度。
5-2)从精轧结束温度到660℃的温度区域：平均冷却速度30℃/s～70℃/s
根据从精轧结束温度到660℃的温度区域的平均冷却速度，热轧后的珠光体的形成方式不同。上述温度区域的平均冷却速度小时成为层状间隔大的珠光体，在一次箱式退火、冷轧、二次箱式退火后，得不到预定的渗碳体，因此上述温度区域的平均冷却速度为30℃/s以上。另一方面，平均冷却速度变得过大时可得到贝氏体铁素体，热轧钢板本身硬质化。即使经过之后的工序，钢板也变硬，得不到所期望的硬度，因此上述温度区域的平均冷却速度为70℃/s以下。上述温度区域的平均冷却速度优选为65℃/s以下，更优选为60℃/s以下。
5-3)卷取温度：500℃～660℃
精轧后的热轧钢板卷取成线圈形状。卷取温度过高时，热轧钢板的强度变得过低，卷取成线圈形状时，存在因线圈的自重变形的情况，因此操作上不优选。因此，将卷取温度的上限设为660℃。另一方面，卷取温度过低时热轧钢板硬质化，因此不优选。因此，将卷取温度的下限设为500℃。卷取温度优选为550℃以上。
5-4)一次箱式退火温度：650～720℃的温度区域的退火温度
为了设成所期望的板厚，需要进行冷轧，降低轧制机的负荷，提高冷轧性，且成为最终制品的钢得到所期望的硬度，因此需要进行一次退火。退火温度小于650℃时冷轧性差，且渗碳体的球状化的促进变缓，因此成为最终制品的钢硬质化，因此一次箱式退火的退火温度为650℃以上。一次箱式退火的退火温度优选为660℃以上，更优选为670℃以上。另一方面，一次箱式退火的退火温度超过720℃时球状化过度进行，渗碳体粗大化，因此一次箱式退火的退火温度为720℃以下。并且，从渗碳体进行球状化的观点考虑，上述退火温度的保持时间优选为20h以上。并且，从操作性的观点考虑，上述退火温度的保持時间优选为40h以下。
5-5)冷轧的压下率：20～50％
为了设成所期望的板厚以及设成预定的铁素体粒径，需要进行冷轧。冷轧的压下率小于20％时为了形成所期望的板厚，必须减少热轧钢板的板厚，难以进行该控制。并且，难以再结晶，不进行再结晶，难以得到所期望的硬度。因此，冷轧的压下率需要为20％以上。另一方面，冷轧的压下率超过50％时需要增大热轧钢板的厚度，以上述平均冷却速度在总厚方向难以得到均匀的组织。并且，结晶粒径变小，比再结晶后预定的铁素体粒径小，因此冷轧的压下率需要50％以下。
5-6)二次箱式退火温度：650～720℃的温度区域的退火温度
冷轧后为了得到所期望的硬度，需要进行二次退火。二次箱式退火温度小于650℃时，不易进行再结晶，得不到所期望的硬度，因此二次箱式退火温度为650℃以上。二次箱式退火温度优选为660℃以上，更优选为670℃以上。另一方面，二次箱式退火温度超过720℃时得不到预定的渗碳体平均粒径，因此二次箱式退火温度为720℃以下。并且，从得到所期望的硬度的观点考虑，上述退火温度的保持時间优选为20h以上。并且，从操作性的观点考虑，上述退火温度的保持時间优选为40h以下。
本发明的高碳冷轧钢板在二次箱式退火后，根据需要实施调质轧制，根据常用方法，实施脱脂等的处理，在该情况下能够供于精密冲裁加工等。精密冲裁加工优选在根据常用方法进行，且为了得到良好的端面通常进行的、例如在适宜选择凹模与冲头间的间隙等的条件进行。加工结束后，可以根据常法实施淬火、回火、奥氏体处理等热处理，由此可得到所期望的硬度、疲劳强度。
本发明的高碳冷轧钢板没有特别限定，板厚优选为3.0mm以下，更优选为2.5mm以下。并且，没有特别限定，板厚优选为0.8mm以上，更优选为1.2mm以上。
实施例
(实施例1)
相对于将具有表1所示的钢号A至H的成分组成的钢进行熔制而铸造的铸片，根据表2所示的制造条件，进行将精轧结束温度设为Ar3相变点以上的精轧，对从精轧结束温度到660℃的温度区域以表2所示的平均冷却速度进行冷却，在表2所示的卷取温度卷取成线圈，酸洗后，在氮气氛中(气氛气体：氮)在表2所示的条件下实施一次箱式退火(球状化退火)后，在表2所示的压下率进行冷轧，在氮气氛中在表2所示的条件下实施二次箱式退火，制造板厚2.0mm的冷轧钢板。对于如此制造的冷轧钢板，如下所述，求出组织、硬度和精密冲裁加工性。应予说明，表1所示的Ar3相变点根据相变仪求得。
[硬度(截面硬度)]
从二次箱式退火后的冷轧钢板(原板)的板宽中央部采取试样，在与轧制方向平行的截面组织的1/4板厚的位置，使用维氏硬度计(负荷1.0kgf)，测定不同的5点维氏硬度(HV)，求出其平均值。
[组织]
二次箱式退火后的冷轧钢板的组织是，将从板宽中央部采取的试样切断研磨后，实施硝酸乙醇腐蚀，使用扫描型电子显微镜，观察板厚1/4的位置的组织，求出铁素体和渗碳体的面积率。并且，对于在板厚1/4的位置的5个位置以2000倍的倍率拍摄的组织照片，评价渗碳体径。渗碳体直径测定长径和短径，换算成圆当量径，求出总渗碳体的平均值，将上述平均值设为渗碳体的平均粒径。渗碳体间的平均间隔如下求出：以倍率2000倍利用扫描型电子显微镜观察与从钢板的板宽中央采取的试验片的轧制方向平行的截面(板厚1/4位置)，使用图像解析软件GIMP，使渗碳体和渗碳体以外二值化，使用解析软件Image-J而求出渗碳体的各个间隔，用该合计除以数出的间隔数。并且，渗碳体的球状化率的求出方法如下所述。以倍率2000倍利用扫描型电子显微镜观察与从冷轧钢板的板宽中央部采取的试样的轧制方向平行的截面(板厚1/4位置)，使用图像解析软件GIMP，使渗碳体和渗碳体以外二值化，使用解析软件Image-J而求出各渗碳体的面积和周围长度，利用下式算出各渗碳体的圆形度系数，求出其平均值，得到渗碳体的球状化率。应予说明，铁素体的平均粒径在与从冷轧钢板的板宽中央部采取的试样的轧制方向平行的截面(板厚1/4位置)使用切断法(由JISG 0551规定)而求得。
圆形度系数＝4π·面积/(周围长度)2
应予说明，表2所示的任一试样中，组织中的铁素体面积率为85％以上。
[精密冲裁加工性]
精密冲裁加工性按照以下的方法检测。使用SKD制的间隙10μm的模具，对具有长度40mm×60mm的10mmR的4个角的板在最大负荷成为30t的条件下进行冲裁。用显微镜将冲裁的板的板宽中央扩大到100倍而测定端面的剪切面和整个端面(剪切面与断裂面的合计)的板厚方向的长度，利用下述式求出端面的剪切面率。因此，将端面的剪切面率95％以上的情况评价为◎(特别优异)，将90％以上且小于95％的情况评价为○(优异)，将小于90％的情况评价为×(差)进行评价。应予说明，端面的剪切面率采用在上述冲裁板存在2个位置的板宽中央分别算出的值的平均值。
端面的剪切面率＝(剪切面的长度/整个端面的长度)×100
另外，冲裁板的端面的剪切面的表面粗糙度基于JIS2001评价算数平均粗糙度Ra。应予说明，冲裁板的端面的剪切面的算数平均粗糙度Ra是在冲裁板的板宽中央的板厚中央，在板宽方向上测定5.0mm的长度而求得的值。并且，冲裁板的端面的剪切面的算数平均粗糙度Ra采用在上述冲裁板存在2个位置的板宽中央的板厚中央分别求出的值的平均值。然而，将端面的剪切面的算数平均粗糙度Ra小于1.0μm的情况评价为○(优异)，将1.0μm以上的情况评价为×(差)。
精密冲裁加工性是，将端面的剪切面率为95％以上，且剪切面的算数平均粗糙度Ra小于1.0μm的情况作为综合评价◎(特别优异)，将端面的剪切面率为90％以上且小于95％，且剪切面的算数平均粗糙度Ra小于1.0μm的情况作为综合评价○(优异)，将除此以外的情况作为综合评价×(差)，综合评价为◎，○为合格，×为不合格。将结果示于表2。
由表2可知，本发明例中，由含有0.10％以上且小于0.40％的Cr的成分的钢，可得到具有预定的渗碳体平均粒径、渗碳体间的平均间隔、渗碳体球状化率、铁素体平均粒径，精密冲裁加工性优异的高碳冷轧钢板。并且，上述高碳冷轧钢板的硬度(截面硬度)为HV160以下。对此，对于超出本发明的范围的条件下制造的比较例中，得不到所期望的精密冲裁加工性。
Figure BDA0002644076070000161
Figure BDA0002644076070000171

Claims (3)

1.一种高碳冷轧钢板，具有如下的组成和组织，
所述组成是，以质量％计含有C：0.45～0.75％，Si：0.10～0.50％，Mn：0.50～1.00％，P：0.03％以下，S：0.01％以下，sol.Al：0.10％以下，N：0.0150％以下，Cr：0.10％～小于0.40％，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，
所述组织是渗碳体的平均粒径为0.40μm～0.75μm，渗碳体间的平均间隔为1.5μm～8.0μm，渗碳体的球状化率为75％以上，且铁素体的平均粒径为4.0μm～10.0μm，
利用将冲裁冲头与凹模的间隙设为25μm以下的模具进行精密冲裁加工后的冲裁端面的剪切面率为90％以上，且冲裁端面的剪切面的算数平均粗糙度Ra小于1.0μm。
2.根据权利要求1所述的高碳冷轧钢板，其截面硬度为HV160以下。
3.一种高碳冷轧钢板的制造方法，是权利要求1或2所述的高碳冷轧钢板的制造方法，
将具有所述组成的铸片直接或临时冷却并再加热后，进行粗轧制，
粗轧制结束后，进行在Ar3相变点以上的温度区域结束精轧的精轧，
将从精轧结束温度到660℃的温度区域以平均冷却速度30℃/s～70℃/s进行冷却，并在500℃～660℃进行卷取的热轧钢板直接或酸洗后进行在650～720℃的温度区域的退火温度保持的一次箱式退火，之后，在20～50％的压下率进行冷轧后，进行在650～720℃的温度区域的退火温度保持的二次箱式退火。
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