JP5636283B2 - 強度および延性が優れた高炭素鋼板およびその製造方法 - Google Patents
強度および延性が優れた高炭素鋼板およびその製造方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、高炭素鋼板およびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は強度および延性が優れた高炭素鋼板およびその製造方法に関する。
高炭素高合金鋼を低温で変態させることによって微細なベイナイトおよび残留オーステナイトが混合された組織を形成することができ、このような微細組織を利用して強度および延伸率が優れた鋼板を製造することができる。
しかし、ベイナイト変態を低温で行う場合、１週間以上の非常に長い変態時間が必要である。したがって、このような鋼板はベイナイト相への変態速度が非常に遅いので、大量生産に適していない。
この背景技術欄に開示された上記の情報は、本発明の背景を強調するもののみであるため、先行技術を形成せず、かつ本国において当業者にすでに知られている情報を含む。
本発明は、短い時間内に製造することができ、強度および延性が優れた高炭素鋼板を提供する。また、本発明は、前述した高炭素鋼板の製造方法を提供する。
本発明の一実施例による高炭素鋼板は、 ０．２重量％〜１．０重量％の炭素（Ｃ）、０〜３．０重量％のケイ素（Ｓｉ）、０〜３．０重量％のマンガン（Ｍｎ）、０〜３．０重量％のクロム（Ｃｒ）、０〜３．０重量％のニッケル（Ｎｉ）、０〜０．５重量％のモリブデン（Ｍｏ）、０〜３．０重量％のアルミニウム（Ａｌ）、０〜０．０１重量％のホウ素（Ｂ）、０〜０．５重量％のチタニウム（Ｔｉ）を含み、残部の鉄（Ｆｅ）およびその他の避けられない不純物を含む。前記炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、およびニッケル（Ｎｉ）の組成は下記の数式１を満たし、前記ケイ素（Ｓｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）の組成は下記の数式２を満たす。
［数式１］
（３．０−２．５×Ｃ）重量％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５重量％
［数式２］
Ｓｉ＋Ａｌ≧１．０重量％
（３．０−２．５×Ｃ）重量％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５重量％
［数式２］
Ｓｉ＋Ａｌ≧１．０重量％
高炭素鋼板は微細組織を含み、微細組織は残留オーステナイト（ａｕｓｔｅｎｉｔｅ）を含み、微細組織のうちの残留オーステナイトの体積分率は１５体積％〜５０体積％である。微細組織はベイナイト（ｂａｉｎｉｔｅ）をさらに含み、ベイナイトは５０体積％〜８５体積％である。高炭素鋼板の引張強度は１０００ＭＰａよりも大きく、延伸率は１０％よりも大きい。
本発明では、このような高炭素鋼板の熱延工程を含む大量生産のために、鋼材の５０％以上がベイナイトに変態するのに所要される時間を短縮して、最大４８時間、好ましくは３時間未満で完了するようにする。このために、炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）、およびアルミニウム（Ａｌ）の含有量、およびベイナイト変態温度を制御する条件を提示する。つまり、ベイナイトに５０％変態するのに所要される時間が最大４８時間未満、好ましくは３時間未満になる条件、炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、およびアルミニウム（Ａｌ）の含有量、およびベイナイト変態温度は、下記の数式３で示される。
［数式３］
Ｌｏｇ１０[５０％変態時間（ｓｅｃ）]＝−２．７４２＋３．５６１×Ｃ＋０．８２０×Ｍｎ＋０．４１６×Ｃｒ＋０．４０２×Ｎｉ−０．３３２×Ａｌ＋１３３０／（Ｔ＋２７３）≦Ｌｏｇ１０[３×３６００]
Ｌｏｇ１０[５０％変態時間（ｓｅｃ）]＝−２．７４２＋３．５６１×Ｃ＋０．８２０×Ｍｎ＋０．４１６×Ｃｒ＋０．４０２×Ｎｉ−０．３３２×Ａｌ＋１３３０／（Ｔ＋２７３）≦Ｌｏｇ１０[３×３６００]
ここで、Ｔは変態温度を示す摂氏温度であり、５０％変態時間はベイナイトに５０％変態するのに必要な最小時間である。
また、ここで、変態温度はベイナイト変態開始温度（Ｂｓ）からＢｓ−１５０℃までに設定するのが望ましい。Ｂｓより高い場合には、ベイナイト変態が行われず、Ｂｓ−１５０℃より低い場合には、残留オーステナイトの量が少なくなって、１０％以上の延伸率を実現するのが難しく、また変態速度が遅くなって、５０％変態時間が増加する。
ベイナイト変態開始温度は下記の数式４を満たす。
［数式４］
ベイナイト変態開始温度（Ｂｓ）（℃）＝８３０−２７０×Ｃ（重量％）−９０×Ｍｎ（重量％）−３７×Ｎｉ（重量％）−７０×Ｃｒ（重量％）−８３×Ｍｏ（重量％）
ベイナイト変態開始温度（Ｂｓ）（℃）＝８３０−２７０×Ｃ（重量％）−９０×Ｍｎ（重量％）−３７×Ｎｉ（重量％）−７０×Ｃｒ（重量％）−８３×Ｍｏ（重量％）
本発明の一実施例による高炭素鋼板の製造方法は、ｉ）０．２重量％〜１．０重量％の炭素（Ｃ）、０〜３．０重量％のケイ素（Ｓｉ）、０〜３．０重量％のマンガン（Ｍｎ）、０〜３．０重量％のクロム（Ｃｒ）、０〜３．０重量％のニッケル（Ｎｉ）、０〜０．５重量％のモリブデン（Ｍｏ）、０〜３．０重量％のアルミニウム（Ａｌ）、０〜０．０１重量％のホウ素（Ｂ）、０〜０．５重量％のチタニウム（Ｔｉ）を含み、残部の鉄（Ｆｅ）およびその他の避けられない不純物からなる高炭素鋼板を準備する段階と、ｉｉ）高炭素鋼板をオーステナイト化する段階と、およびｉｉｉ）オーステナイト化された高炭素鋼板をベイナイト変態開始温度より１５０℃低い温度からベイナイト変態開始温度までの温度範囲で恒温変態させる段階とを含む。ここで、前記炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、およびニッケル（Ｎｉ）の組成は下記の数式１を満たし、前記ケイ素（Ｓｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）の組成は下記の数式２を満たす。
［数式１］
（３．０−２．５×Ｃ）重量％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５重量％［数式２］
Ｓｉ＋Ａｌ≧１．０重量％
（３．０−２．５×Ｃ）重量％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５重量％［数式２］
Ｓｉ＋Ａｌ≧１．０重量％
また、５０％ベイナイトに変態するのに必要な変態時間が３時間未満になるように、下記の数式３のように鋼板の成分および変態温度を制御するのが望ましい。
［数式３］
Ｌｏｇ１０[５０％変態時間（ｓｅｃ）]＝−２．７４２＋３．５６１×Ｃ＋０．８２０×Ｍｎ＋０．４１６×Ｃｒ＋０．４０２×Ｎｉ−０．３３２×Ａｌ＋１３３０／（Ｔ＋２７３）≦Ｌｏｇ１０[３×３６００]
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高炭素鋼板を恒温変態させる段階において、恒温変態熱処理時間は十分なベイナイト変態量を得るために必要であるが、大量生産の側面を考慮する時、５０体積％以上の高炭素鋼板のベイナイト変態を得るために必要な時間は最大４８時間、好ましくは３時間未満である。恒温変態中に高炭素鋼板のベイナイト変態は５０体積％よりも大きく１００体積％未満で完了する。
熱延鋼板の場合、恒温変態は熱延鋼板をランアウトテーブルでベイナイト変態開始温度（Ｂｓ）からＢｓ−１５０℃までの間の温度まで冷却した後、これを巻き取って、常温まで冷却する過程で行われる。このように、熱延鋼板をコイル状態に巻き取って恒温変態を行う場合、コイルの内部の保温効果によって、恒温変態効果は最大４８時間、好ましくは３時間で達成することができるため、熱延工程を利用した大量生産が可能である。
高炭素鋼板は、恒温変態過程によって形成されたベイナイトおよび残留オーステナイトを含む理想的な微細組織を含む。
したがって、高炭素鋼板の強度および延性が優れている。また、炭素含有量など高炭素鋼板の合金成分を調節してアルミニウムを添加することによって、短時間の恒温変態で目標とする微細組織を形成することができる。
また、各合金元素の組成および変態温度に対する関係を定量化することによって、熱延工程で製造可能な合金を設計することができる。そして、炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、およびニッケル（Ｎｉ）の相互関係および組成範囲を制限することによって、ベイナイトおよび残留オーステナイトからなる微細構造を形成することができる。その結果、高炭素鋼板の強度および延性を共に改善することができる。
ここで使用される専門用語は、単に特定の実施例を言及するためのもので、本発明を限定することを意図するのではない。ここで使用される単数形態は、文章がこれと明確に反対の意味を示さない限り、複数形態も含む。明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、数値、段階、操作、要素、および／または成分を具体化するもので、他の特定の特性、数値、段階、操作、要素、成分、および／または群の存在や付加を除外するものではない。
以下で使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が一般に理解する意味と同一の意味を有する。通常の辞書に定義された用語は、関連技術文献および現在開示された内容と一致する意味を有するものと解釈され、本明細書中で明確に定義されない限り、理想的または過度に正式なものとは解釈してはならない。
以下、図１乃至図３を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。この実施例は単に本発明を例示するためのものであり、特定の態様に限定されない。
図１は本発明の一実施例による高炭素鋼板の製造方法を概略的に示したフローチャートである。
図１に示したように、高炭素鋼板の製造方法は、高炭素鋼板を準備する段階Ｓ１０、高炭素鋼板を熱延する段階Ｓ２０、高炭素鋼板をオーステナイト化する段階Ｓ３０、および高炭素鋼板を恒温変態させる段階Ｓ４０を含む。
まず、高炭素鋼板を準備する段階Ｓ１０では、０．２重量％〜１．０重量％の炭素（Ｃ）、０〜３．０重量％のケイ素（Ｓｉ）、０〜３．０重量％のマンガン（Ｍｎ）、０〜３．０重量％のクロム（Ｃｒ）、０〜３．０重量％のニッケル（Ｎｉ）、０〜０．５重量％のモリブデン（Ｍｏ）、０〜３．０重量％のアルミニウム（Ａｌ）、０〜０．０１重量％のホウ素（Ｂ）、０〜０．５重量％のチタニウム（Ｔｉ）を含み、残部のＦｅおよびその他の避けられない不純物を含む高炭素鋼板を準備する。
前述のように高炭素鋼板の組成範囲を限定した理由は、下記の通りである。以下で使用するｗｔ％は重量％を意味し、ｖｏｌ％は体積％を意味する。
まず、炭素（Ｃ）の量は０．２ｗｔ％〜１．０ｗｔ％である。炭素の量が０．２ｗｔ％未満である場合には、必要な強度を実現するのが難しく、高い延性を得るために必要な残留オーステナイト相が十分に形成されない。また、炭素の量が１．０ｗｔ％を超える場合には、高炭素鋼板の変態速度が遅くなって、初析セメンタイトが形成される。
次に、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、およびニッケル（Ｎｉ）は全て残留オーステナイト相を形成するのを助けるが、ベイナイト相への変態を遅くする。ここで、マンガン（Ｍｎ）の含有量、クロム（Ｃｒ）の含有量、およびニッケル（Ｎｉ）の含有量はそれぞれ３．０ｗｔ％未満である。マンガン（Ｍｎ）の含有量、クロム（Ｃｒ）の含有量、またはニッケル（Ｎｉ）の含有量がそれぞれ３．０ｗｔ％を超える場合には、ベイナイト相への変態速度が大きく低下する。
また、炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、およびニッケル（Ｎｉ）の含有量を共に制御することによって、体積分率が１５体積％を超える残留オーステナイト相を形成することができる。このために、炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、およびニッケル（Ｎｉ）の組成範囲が下記の数式１を満たすように調節する。
［数式１］
（３．０−２．５×Ｃ）ｗｔ％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５ｗｔ％
（３．０−２．５×Ｃ）ｗｔ％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５ｗｔ％
ここで、Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２の量が（３．０−２．５×Ｃ）ｗｔ％未満である場合には、残留オーステナイト相の安定性が不足し、所望の分率を十分に形成するのが難しく、また、強度も低下する。また、Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２の量が８．５ｗｔ％を超える場合には、ベイナイト相への変態が非常に遅くなる。
一方、モリブデン（Ｍｏ）の量は０．５ｗｔ％以下に調節する。モリブデンはパーライト（ｐｅａｒｌｉｔｅ）相の形成を抑制し、不純物として添加されたリン（Ｐ）による焼き戻し脆化（ｔｅｍｐｅｒ ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ）を防止する。モリブデンの添加量が少ない場合には、冷却過程および恒温維持過程でパーライト相が形成される。また、焼き戻し脆性が発生する。反面、モリブデンの量が０．５ｗｔ％を超える場合には、圧延過程で鋼材の脆性が増加する。
次に、ケイ素（Ｓｉ）の量は３．０ｗｔ％以下に調節する。ケイ素はアルミニウムと共にベイナイト変態時にセメンタイト（ｃｅｍｅｎｔｉｔｅ）の析出を妨害する。ケイ素およびアルミニウムの合計が１．０ｗｔ％未満である場合には、セメンタイトが非常に多く析出されて、ベイナイトおよび残留オーステナイトが混合された微細組織を形成することができない。３．０ｗｔ％を超える量のケイ素を添加する場合には、衝撃特性が明らかに減少するなどの不必要な副作用を招く。したがって、ケイ素の添加量は最大３．０ｗｔ％に限定する。
アルミニウム（Ａｌ）の量は３．０ｗｔ％以下に調節する。アルミニウムは、ケイ素と共にベイナイト変態時にセメンタイトの析出を妨害する。アルミニウムおよびケイ素の合計が１．０ｗｔ％未満である場合には、セメンタイトが非常に多く析出されて、ベイナイトおよび残留オーステナイトが混合された微細組織を形成することができない。一方、アルミニウム（Ａｌ）は、ベイナイトへの変態速度を速くして、炭素含有量が多い時にも十分なベイナイトへの変態速度を実現することができるようにする。３．０ｗｔ％を超える量のアルミニウムを添加する場合には、鋳造性が悪化する。したがって、アルミニウムの添加量は最大３．０ｗｔ％に限定する。
つまり、ケイ素およびアルミニウムの合計が１．０ｗｔ％未満である場合には、セメンタイトが非常に多く析出されて、ベイナイトおよび残留オーステナイトが混合された微細組織を形成することができず、このような理由で、ケイ素（Ｓｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）の組成範囲は下記の数式２を満たすように調節する。
［数式２］
Ｓｉ＋Ａｌ≧１．０ｗｔ％
Ｓｉ＋Ａｌ≧１．０ｗｔ％
ホウ素（Ｂ）の量は０．０１ｗｔ％以下に調節する。ホウ素（Ｂ）は、冷却および恒温維持中にパーライトまたはフェライト相の形成を抑制する。合金の組成によってモリブデン（Ｍｏ）またはクロム（Ｃｒ）が存在してパーライト相またはフェライト相の形成を十分に抑制することができれば、ホウ素（Ｂ）を添加しなくても良い。ホウ素の添加量が少なすぎると、ホウ素の添加効果が微々たるものになる。反対に、ホウ素の添加量が多すぎると、フェライトまたはパーライトの核生成を促進させて、硬化能を妨害することがある。したがって、ホウ素の量は０．０１ｗｔ％未満、つまり１００ｐｐｍ未満に調節する。
チタニウム（Ｔｉ）の量は０．５ｗｔ％未満に調節する。チタニウムの量が０．５ｗｔ％以上の場合には、鋳造性が悪化する。ホウ素（Ｂ）を添加して冷却および恒温維持中にパーライト相の形成を抑制する場合、チタニウム（Ｔｉ）が鋼に含まれた窒素と先に反応してＴｉＣまたはＴｉＮを形成することによって、ホウ素（Ｂ）の添加効果を高める。この場合、チタニウム（Ｔｉ）の量は鋼に含まれる窒素の量との化学量論によって、窒素（Ｎ）の量および下記の数式５を満たせば十分である。
［数式５］
Ｔｉ（ｗｔ％）＞Ｎ（ｗｔ％）×３．４２
Ｔｉ（ｗｔ％）＞Ｎ（ｗｔ％）×３．４２
０．５ｗｔ％のチタニウム（Ｔｉ）は、ホウ素（Ｂ）の保護のために必要な量よりはるかに多い。しかし、前述した量のチタニウム（Ｔｉ）を添加する場合には、ベイナイト変態速度を速くして、オーステナイト結晶粒微細化および析出硬化による効果を得ることができる。
ここで、高炭素鋼板が高強度および高延伸率が要求される自動車部品あるいは熱処理部品に使用される場合には、引張強度は１０００〜２０００ＭＰａ、および延伸率は１０〜４０％でなければならない。このような強度および延伸率が得られた場合、鋼板は前記用途に使用するのに適している。このような鋼種に使用する場合、前述した組成のうちの炭素（Ｃ）は０．４ｗｔ％〜１．０ｗｔ％に制御し、前記炭素（Ｃ）、前記マンガン（Ｍｎ）、前記クロム（Ｃｒ）、および前記ニッケル（Ｎｉ）の組成は下記の数式６に調整するのが望ましい。
［数式６］
１．５ｗｔ％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５ｗｔ％
１．５ｗｔ％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５ｗｔ％
また、高炭素鋼板が構造用高強度材料であるブームアームやトラックフレームに使用される場合には、引張強度は１０００〜１５００ＭＰａ、および延伸率は１０〜２０％でなければならない。このような強度および延伸率が得られた場合、鋼板は前記用途に使用するのに適している。このような鋼種に使用する場合、前述した組成のうちの炭素（Ｃ）は０．２ｗｔ％〜０．７ｗｔ％に制御し、前記炭素（Ｃ）、前記マンガン（Ｍｎ）、前記クロム（Ｃｒ）、および前記ニッケル（Ｎｉ）の組成は下記の数式７に調整するのが望ましい。
［数式７］
３．０ｗｔ％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５ｗｔ％
３．０ｗｔ％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５ｗｔ％
前述した元素を除いた高炭素鋼板の残りの組成は、鉄（Ｆｅ）およびその他の避けられない不純物からなる。前述のように、段階Ｓ１０では、前述した組成範囲の元素を含む高炭素鋼板を準備する。
次に、段階Ｓ２０では、高炭素鋼板を加熱して必要な厚さに圧延する。高炭素鋼板の熱延段階は、通常の方法でスラブを再加熱し、このスラブを熱間圧延する。そして、熱間圧延は、Ａｒ３変態点以上の温度で最終仕上げ圧延する。熱間圧延の仕上げ圧延温度をＡｒ３変態点以上に規定したのは、オーステナイトおよびフェライトの２相領域で圧延が行われないようにするためである。熱間圧延の仕上げ圧延をＡｒ３変態点以下である２相領域で行う場合には、初析フェライトが多量に発生して、本発明で達成しようとする微細組織、強度、および延伸率を確保することができなくなる。
以上の説明は、高炭素鋼板を熱間圧延工程で製造する場合に、熱間圧延工程上で最終仕上げ圧延をＡｒ３変態点以上で完了して、鋼板の組織を均一なオーステナイト化することについて説明した（図１のＳ３０段階）。
しかし、本発明は、このような熱間圧延工程上で行われることに限られず、通常の熱間圧延および冷間圧延で鋼板を製造した後、これを部品形態に加工し、加工された部品を最終熱処理する時にも適用される。このように、加工された部品を最終熱処理する場合には、まず、高炭素鋼板で製造された部品を準備する（図１のＳ１０段階）。次に、図２のように加工された部品をＡｃ３以上の温度で加熱する（図１のＳ２０段階）。最後に、その組織を均一なオーステナイトになるようにする（図１のＳ３０段階）。
このように、図１のＳ３０段階は、圧延中の鋼板の組織を通常の熱間圧延工程によってオーステナイト化することができ、または、加工品の組織は製造された加工品の再加熱によってオーステナイト化することができる。
次に、このように鋼板または加工品をオーステナイト化した後、冷却によって図１のＳ４０段階の恒温変態のための準備をする。
熱間仕上げ圧延または加熱によって均一なオーステナイト組織を含む熱延鋼板または加工品を恒温変態の開始温度であるベイナイト変態開始温度Ｂｓとマルテンサイト変態開始温度Ｍｓとの間の温度まで冷却する。
この時、熱延鋼板の冷却はランアウトテーブル（Ｒｕｎ−Ｏｕｔ Ｔａｂｌｅ）で実施し、加工品の冷却は通常の熱処理方法で行う。好ましくは、冷却速度は１０〜５０℃／ｓｅｃである。本発明の組成鋼の場合、このような冷却速度で冷却しても、冷却中にフェライトやパーライト変態が発生せずに、ベイナイト変態開始温度Ｂｓ以下までオーステナイト相を維持するようになる。
このように冷却した後、図１の段階Ｓ４０では、オーステナイト状態に冷却された高炭素鋼板または加工品を恒温変態させる。つまり、図２に示したように、高炭素鋼板をベイナイト変態温度Ｂｓ下およびマルテンサイト変態温度Ｍｓ上で恒温変態を行う。
ここで、恒温変態温度は、ベイナイト変態開始温度ＢｓからＢｓ−１５０℃の間とするのが好ましい。Ｂｓより高い場合には、ベイナイト変態が行われず、Ｂｓ−１５０℃より低い場合には、残留オーステナイトの量が少なくなって、１０％以上の延伸率を実現するのが難しく、変態速度が遅くなって、５０％変態時間が４８時間を超える。
熱延鋼板の場合、恒温変態は、熱延鋼板をランアウトテーブルでベイナイト変態開始温度ＢｓとＢｓ−１５０℃との間の温度まで冷却して巻き取った後、常温まで冷却する過程で行われることもできる。
このように熱延鋼板をコイル状態に巻き取って恒温変態を行う場合、コイルの内部の保温効果によって最大４８時間、好ましくは３時間程度の恒温変態効果を実現することができ、本発明の数式３を満たす場合には、熱延工程を利用した大量生産が可能になる。
このような高炭素鋼板において要求される最小恒温熱処理時間は、高炭素鋼板のベイナイト相への変態速度と関連がある。つまり、ベイナイト変態が十分に行われるように誘導することが必要である。しかしながら、恒温維持時間が長すぎる場合には、残留オーステナイト相がフェライトおよびセメンタイト相に分解されて延伸率が低下する。したがって、恒温変態時間は、１分〜４８時間であるのが望ましく、より望ましくは１分〜３時間である。恒温変態時間が１分未満である場合には、高炭素鋼板はベイナイトへの変態が起こりにくい。そして、高炭素鋼板の恒温変態時間が４８時間を超える場合には、高炭素鋼板の残留オーステナイトの量が減少する。
一方、恒温変態中に高炭素鋼板のベイナイト変態が５０ｖｏｌ％よりも大きく１００ｖｏｌ％未満で完了する場合に、目標とした強度および延性を得ることができる。したがって、高炭素鋼板の製造時間を最大限短縮することによって、経済性を確保することができ、高炭素鋼板のベイナイト変態が５０ｖｏｌ％完了する時間は、熱処理温度および合金成分によって下記の数式３のような関係を有する。
［数式３］
Ｌｏｇ１０[５０％変態時間（ｓｅｃ）]＝−２．７４２＋３．５６１×Ｃ＋０．８２０×Ｍｎ＋０．４１６×Ｃｒ＋０．４０２×Ｎｉ−０．３３２×Ａｌ＋１３３０／（Ｔ＋２７３）≦Ｌｏｇ１０[３×３６００]
Ｌｏｇ１０[５０％変態時間（ｓｅｃ）]＝−２．７４２＋３．５６１×Ｃ＋０．８２０×Ｍｎ＋０．４１６×Ｃｒ＋０．４０２×Ｎｉ−０．３３２×Ａｌ＋１３３０／（Ｔ＋２７３）≦Ｌｏｇ１０[３×３６００]
ここで、各元素の組成の単位はｗｔ％であり、Ｔは変態温度を示す摂氏温度である。また、５０％変態時間（ｓｅｃ）は鋼に含まれる相でベイナイト変態が５０％行われるのに必要な最小時間を意味する。
前述した数式３は、合金成分を調節してベイナイト変態速度を調節することができるということを意味する。したがって、特定の巻き取り温度または特定の恒温変態温度で合金成分を調節することによって、所望の変態速度を実現することができる。
前述した数式３で、５０％変態時間（ｓｅｃ）を３時間とすると、下記の数式８が得られる。
［数式８］
−２．７４２＋３．５６１×Ｃ＋０．８２０×Ｍｎ＋０．４１６×Ｃｒ＋０．４０２×Ｎｉ−０．３３２×Ａｌ＋１３３０／（Ｔ＋２７３）≦４．０３
−２．７４２＋３．５６１×Ｃ＋０．８２０×Ｍｎ＋０．４１６×Ｃｒ＋０．４０２×Ｎｉ−０．３３２×Ａｌ＋１３３０／（Ｔ＋２７３）≦４．０３
高炭素鋼板に含まれている元素の成分が前述した数式８を満たす場合に、３時間以内に鋼板の結晶相のうちの５０％以上がベイナイトに変態される。前述した数式３および数式８を利用して高炭素鋼板の組成範囲およびベイナイト変態温度を調節することによって、迅速なベイナイト変態が行われる。
ここで、ベイナイト変態温度は、高炭素鋼板の組成範囲と下記の数式４のような関係を有する。
［数式４］
ベイナイト変態温度（Ｂｓ）（℃）＝８３０−２７０×Ｃ−９０×Ｍｎ−３７×Ｎｉ−７０×Ｃｒ−８３×Ｍｏ
ベイナイト変態温度（Ｂｓ）（℃）＝８３０−２７０×Ｃ−９０×Ｍｎ−３７×Ｎｉ−７０×Ｃｒ−８３×Ｍｏ
ここで、各元素の組成の単位はｗｔ％である。本発明の実施例では、炭素（Ｃ）の量だけでなく、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、およびモリブデン（Ｍｏ）の量を調節して、ベイナイト変態温度を設定する。したがって、高炭素鋼板の組成に適切に設定されたベイナイト変態温度を利用して、恒温変態温度を最適化することができる。したがって、高炭素鋼板の組成範囲が変わっても、恒温変態時間および恒温変態温度を調節して、短時間の間に効率的に高炭素鋼板の微細構造を変化させることができる。
一方、図２に示したように、高炭素鋼板の温度は長時間の間ほぼ一定に維持されて、オーステナイト相の一部がベイナイトに変態される。したがって、恒温変態後の高炭素鋼板は、ベイナイトおよび残留オーステナイトが混合された微細構造を有する。
本発明の実施例では、ベイナイト変態が急速に行われるので、１８０分の恒温変態の間に、相全体のうちの５０ｖｏｌ％〜８５ｖｏｌ％がベイナイトに変態され、１５ｖｏｌ％〜５０ｖｏｌ％の残留オーステナイトが存在する。したがって、短時間の恒温変態にもかかわらず、残留オーステナイトおよびベイナイトが理想的に混合された微細構造を有する。
ベイナイトの体積分率が５０ｖｏｌ％未満である場合には、残留オーステナイト内の炭素濃縮量が少なすぎて、マルテンサイトが生成されるため、延伸率が低下する。また、ベイナイトの体積分率が８５ｖｏｌ％を超える場合には、残留オーステナイトの量が少なすぎるため、高炭素鋼板の延伸率が低下する。そして、オーステナイトの量が１５ｖｏｌ％未満である場合には、オーステナイトの量が少なすぎるため、高炭素鋼板の延伸率が非常に低い。また、オーステナイトの量が５０ｖｏｌ％を超える場合には、残留オーステナイト内の炭素濃縮量が少なすぎて、マルテンサイトが生成されるるため、延伸率が低下する。
図３は本発明の一実施例による高炭素鋼板の残留オーステナイトの比率と延伸率との関係を示したグラフである。
図３に、高炭素鋼板の残留オーステナイトの比率に応じた延伸率を丸い点で示した。残留オーステナイトの体積分率が大きいほど、延伸率が増加することが分かる。
図３には、残留オーステナイトの体積分率および延伸率を最小自乗法（ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ｍｅｔｈｏｄ）で線形化して示した。図３に示したように、原点を通過して傾きが０．８６８９４である直線が得られる。したがって、残留オーステナイトが高炭素鋼板の１１．６ｖｏｌ％を超えると、高炭素鋼板の延伸率が１０％以上になる。したがって、誤差を考慮しても、残留オーステナイトが１５ｖｏｌ％以上である場合に、１０％以上の延伸率を有する高炭素鋼板を製造することができる。
したがって、前述した方法で製造した高炭素鋼板は、１０００ＭＰａ以上の引張強度および１０％以上の延伸率を有する。したがって、強度および延性が全て優れた高炭素鋼板を製造することができるので、自動車の部品などに使用するのに適している。
以下、実験例を通して本発明をより詳細に説明する。このような実験例は、単に本発明を例示するためのものであり、本発明はこれに限定されない。
実験例
下記の表１に示したように、Ａ〜Ｚの２６種類の高炭素鋼板を使用して実験した。各高炭素鋼板の組成を下記の表１に示した。高炭素鋼板の組成は全て本発明の組成範囲を満たした。
下記の表１に示したように、Ａ〜Ｚの２６種類の高炭素鋼板を使用して実験した。各高炭素鋼板の組成を下記の表１に示した。高炭素鋼板の組成は全て本発明の組成範囲を満たした。
しかし、高炭素鋼板の成分が本発明の組成範囲を満たしても、ベイナイト変態がＢｓ−１５０からＢｓの間の温度で行われない場合には、延伸率が１０％未満であった。このような場合は全て比較例として示した。また、本発明の組成範囲を外れるＡＡないしＡＣ鋼の特性の評価の結果を比較例として示し、ＡＡないしＡＣ鋼の合金成分も表１に共に示した。
実験は、まず、厚さを３０ｍｍ、幅を２００ｍｍの高炭素鋼板を製造した後、１２００℃で１８０分間再加熱した。次に、高炭素鋼板を熱間圧延して、その厚さが３．０ｍｍになるようにした。前述した方法を適用して製造された高炭素鋼板を成分に応じて９００℃〜１１００℃の温度範囲で約３０分間オーステナイト化処理して大部分の組織がオーステナイトに変態されるようにした後、目標とする温度まで冷却させて、恒温変態熱処理を実施した。後続工程は、下記の通り、実験例１〜実験例３８および比較例１〜比較例１０に分けて実施し、実験により得られた高炭素鋼板の引張強度および延伸率を測定した。高炭素鋼板の恒温熱処理時間は、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％以上に十分に行われる時間とした。
実験例１
Ａ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３４２℃）より４２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計（ｄｉｌａｔｏｍｅｔｅｒ）を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．８時間であった。高炭素鋼板を６時間熱処理した結果、引張強度は１４６４ＭＰａであり、延伸率は１１．８％であった。
Ａ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３４２℃）より４２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計（ｄｉｌａｔｏｍｅｔｅｒ）を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．８時間であった。高炭素鋼板を６時間熱処理した結果、引張強度は１４６４ＭＰａであり、延伸率は１１．８％であった。
実験例２
Ａ型高炭素鋼板を３４０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３４２℃）より２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．２時間であった。高炭素鋼板を６時間熱処理した結果、引張強度は１３７５ＭＰａであり、延伸率は２０．１％であった。
Ａ型高炭素鋼板を３４０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３４２℃）より２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．２時間であった。高炭素鋼板を６時間熱処理した結果、引張強度は１３７５ＭＰａであり、延伸率は２０．１％であった。
実験例３
Ｂ型高炭素鋼板を２５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３１６℃）より６６℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は２．８時間であった。高炭素鋼板を１２時間熱処理した結果、引張強度は１５０６ＭＰａであり、延伸率は２５．９％であった。
Ｂ型高炭素鋼板を２５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３１６℃）より６６℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は２．８時間であった。高炭素鋼板を１２時間熱処理した結果、引張強度は１５０６ＭＰａであり、延伸率は２５．９％であった。
実験例４
Ｃ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４６９℃）より１１９℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１２５８ＭＰａであり、延伸率は１５．１％であった。
Ｃ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４６９℃）より１１９℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１２５８ＭＰａであり、延伸率は１５．１％であった。
実験例５
Ｃ型高炭素鋼板を４００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４６９℃）より６９℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１１１９ＭＰａであり、延伸率は３５．７％であった。
Ｃ型高炭素鋼板を４００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４６９℃）より６９℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１１１９ＭＰａであり、延伸率は３５．７％であった。
実験例６
Ｄ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４０３℃）より１０３℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．７時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３８３ＭＰａであり、延伸率は１０．７％であった。
Ｄ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４０３℃）より１０３℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．７時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３８３ＭＰａであり、延伸率は１０．７％であった。
実験例７
Ｄ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４０３℃）より５３℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．４時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３３１ＭＰａであり、延伸率は３１．８％であった。
Ｄ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４０３℃）より５３℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．４時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３３１ＭＰａであり、延伸率は３１．８％であった。
実験例８
Ｅ型高炭素鋼板を２８０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３０５℃）より２５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は３．０時間であった。高炭素鋼板を１２時間熱処理した結果、引張強度は１５５３ＭＰａであり、延伸率は２６．２％であった。
Ｅ型高炭素鋼板を２８０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３０５℃）より２５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は３．０時間であった。高炭素鋼板を１２時間熱処理した結果、引張強度は１５５３ＭＰａであり、延伸率は２６．２％であった。
実験例９
Ｅ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３０５℃）より５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は２．４時間であった。高炭素鋼板を１２時間熱処理した結果、引張強度は１６７７ＭＰａであり、延伸率は２１．５％であった。
Ｅ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３０５℃）より５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は２．４時間であった。高炭素鋼板を１２時間熱処理した結果、引張強度は１６７７ＭＰａであり、延伸率は２１．５％であった。
実験例１０
Ｆ型高炭素鋼板を２５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３１４℃）より６４℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は２．０時間であった。高炭素鋼板を１２時間熱処理した結果、引張強度は１８１２ＭＰａであり、延伸率は１５．９％であった。
Ｆ型高炭素鋼板を２５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３１４℃）より６４℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は２．０時間であった。高炭素鋼板を１２時間熱処理した結果、引張強度は１８１２ＭＰａであり、延伸率は１５．９％であった。
実験例１１
Ｆ型高炭素鋼板を２８０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３１４℃）より３４℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．４時間であった。高炭素鋼板を６時間熱処理した結果、引張強度は１６３５ＭＰａであり、延伸率は２０．１％であった。
Ｆ型高炭素鋼板を２８０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３１４℃）より３４℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．４時間であった。高炭素鋼板を６時間熱処理した結果、引張強度は１６３５ＭＰａであり、延伸率は２０．１％であった。
実験例１２
Ｆ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３１４℃）より１４℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１５９８ＭＰａであり、延伸率は２６．７％であった。
Ｆ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３１４℃）より１４℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１５９８ＭＰａであり、延伸率は２６．７％であった。
実験例１３
Ｇ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１５℃）より１１５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．９時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１５０４ＭＰａであり、延伸率は１２．１％であった。
Ｇ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１５℃）より１１５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．９時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１５０４ＭＰａであり、延伸率は１２．１％であった。
実験例１４
Ｇ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１５℃）より６５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．５時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３４３ＭＰａであり、延伸率は２２．２％であった。
Ｇ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１５℃）より６５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．５時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３４３ＭＰａであり、延伸率は２２．２％であった。
実験例１５
Ｈ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４０１℃）より１０１℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．６時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４１５ＭＰａであり、延伸率は１３．１％であった。
Ｈ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４０１℃）より１０１℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．６時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４１５ＭＰａであり、延伸率は１３．１％であった。
実験例１６
Ｉ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１８℃）より６８℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．５時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４５２ＭＰａであり、延伸率は２１．４％であった。
Ｉ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１８℃）より６８℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．５時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４５２ＭＰａであり、延伸率は２１．４％であった。
実験例１７
Ｊ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１７℃）より１１７℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．８時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４９１ＭＰａであり、延伸率は１８．１％であった。
Ｊ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１７℃）より１１７℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．８時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４９１ＭＰａであり、延伸率は１８．１％であった。
実験例１８
Ｊ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１７℃）より６７℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．５時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４９７ＭＰａであり、延伸率は２７．２％であった。
Ｊ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１７℃）より６７℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．５時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４９７ＭＰａであり、延伸率は２７．２％であった。
実験例１９
Ｋ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４５２℃）より１０２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３３３ＭＰａであり、延伸率は１４．６％であった。
Ｋ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４５２℃）より１０２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３３３ＭＰａであり、延伸率は１４．６％であった。
実験例２０
Ｋ型高炭素鋼板を４００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４５２℃）より５２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３６５ＭＰａであり、延伸率は２０．３％であった。
Ｋ型高炭素鋼板を４００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４５２℃）より５２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３６５ＭＰａであり、延伸率は２０．３％であった。
実験例２１
Ｌ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３２１℃）より２１℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．８時間であった。高炭素鋼板を６時間熱処理した結果、引張強度は１５９１ＭＰａであり、延伸率は１５．４％であった。
Ｌ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３２１℃）より２１℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．８時間であった。高炭素鋼板を６時間熱処理した結果、引張強度は１５９１ＭＰａであり、延伸率は１５．４％であった。
実験例２２
Ｍ型高炭素鋼板を４００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５３４℃）より１３４℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１１７０ＭＰａであり、延伸率は１１．０％であった。
Ｍ型高炭素鋼板を４００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５３４℃）より１３４℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１１７０ＭＰａであり、延伸率は１１．０％であった。
実験例２３
Ｎ型高炭素鋼板を４００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５１５℃）より１１５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０４時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１０５７ＭＰａであり、延伸率は２７．６％であった。
Ｎ型高炭素鋼板を４００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５１５℃）より１１５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０４時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１０５７ＭＰａであり、延伸率は２７．６％であった。
実験例２４
Ｏ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１７℃）より６７℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．３時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３５４ＭＰａであり、延伸率は１３．０％であった。
Ｏ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１７℃）より６７℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．３時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３５４ＭＰａであり、延伸率は１３．０％であった。
実験例２５
Ｐ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４４５℃）より１４５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３７８ＭＰａであり、延伸率は１２．２％であった。
Ｐ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４４５℃）より１４５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３７８ＭＰａであり、延伸率は１２．２％であった。
実験例２６
Ｐ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４４５℃）より９５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３４３ＭＰａであり、延伸率は１３．８％であった。
Ｐ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４４５℃）より９５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３４３ＭＰａであり、延伸率は１３．８％であった。
実験例２７
Ｑ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３８９℃）より８９℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．３時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３９６ＭＰａであり、延伸率は１３．２％であった。
Ｑ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３８９℃）より８９℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．３時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３９６ＭＰａであり、延伸率は１３．２％であった。
実験例２８
Ｑ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３８９℃）より３９℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．３時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３８８ＭＰａであり、延伸率は１４．４％であった。
Ｑ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３８９℃）より３９℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．３時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３８８ＭＰａであり、延伸率は１４．４％であった。
実験例２９
Ｒ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３８９℃）より８９℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４７５ＭＰａであり、延伸率は１１．８％であった。
Ｒ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（３８９℃）より８９℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４７５ＭＰａであり、延伸率は１１．８％であった。
実験例３０
Ｓ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１７℃）より６７℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３３０ＭＰａであり、延伸率は１３．８％であった。
Ｓ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１７℃）より６７℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３３０ＭＰａであり、延伸率は１３．８％であった。
実験例３１
Ｔ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４０１℃）より５１℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３６３ＭＰａであり、延伸率は１５．０％であった。
Ｔ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４０１℃）より５１℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３６３ＭＰａであり、延伸率は１５．０％であった。
実験例３２
Ｕ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４４１℃）より９１℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４２０ＭＰａであり、延伸率は１６．１％であった。
Ｕ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４４１℃）より９１℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４２０ＭＰａであり、延伸率は１６．１％であった。
実験例３３
Ｖ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４７２℃）より１２２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３２６ＭＰａであり、延伸率は１４．３％であった。
Ｖ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４７２℃）より１２２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１３２６ＭＰａであり、延伸率は１４．３％であった。
実験例３４
Ｗ型高炭素鋼板を４００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５２９℃）より１２９℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１０１０ＭＰａであり、延伸率は１５．５％であった。
Ｗ型高炭素鋼板を４００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５２９℃）より１２９℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１０１０ＭＰａであり、延伸率は１５．５％であった。
実験例３５
Ｘ型高炭素鋼板を３７０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４４４℃）より７４℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０５時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１１４５ＭＰａであり、延伸率は１４．６％であった。
Ｘ型高炭素鋼板を３７０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４４４℃）より７４℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０５時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１１４５ＭＰａであり、延伸率は１４．６％であった。
実験例３６
Ｙ型高炭素鋼板を３７０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５０８℃）より１３８℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１１９５ＭＰａであり、延伸率は１１．７％であった。
Ｙ型高炭素鋼板を３７０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５０８℃）より１３８℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１１９５ＭＰａであり、延伸率は１１．７％であった。
実験例３７
Ｚ型高炭素鋼板を２５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（２９２℃）より４２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は２３．４時間であった。高炭素鋼板を４８時間熱処理した結果、引張強度は１７９０ＭＰａであり、延伸率は１７．１％であった。
Ｚ型高炭素鋼板を２５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（２９２℃）より４２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は２３．４時間であった。高炭素鋼板を４８時間熱処理した結果、引張強度は１７９０ＭＰａであり、延伸率は１７．１％であった。
実験例３８
Ｚ型高炭素鋼板を２８０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（２９２℃）より１２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１５．９時間であった。高炭素鋼板を４８時間熱処理した結果、引張強度は１５６７ＭＰａであり、延伸率は２３．６％であった。
Ｚ型高炭素鋼板を２８０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（２９２℃）より１２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１５．９時間であった。高炭素鋼板を４８時間熱処理した結果、引張強度は１５６７ＭＰａであり、延伸率は２３．６％であった。
比較例１
Ｄ型高炭素鋼板を２００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４０３℃）より２０３℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は２．７時間であった。高炭素鋼板を２４時間熱処理した結果、引張強度は２０５９ＭＰａであり、延伸率は９．５％であった。
Ｄ型高炭素鋼板を２００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４０３℃）より２０３℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は２．７時間であった。高炭素鋼板を２４時間熱処理した結果、引張強度は２０５９ＭＰａであり、延伸率は９．５％であった。
比較例２
Ｄ型高炭素鋼板を２５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４０３℃）より１５３℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．３時間であった。高炭素鋼板を６時間熱処理した結果、引張強度は１７４８ＭＰａであり、延伸率は９．４％であった。
Ｄ型高炭素鋼板を２５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４０３℃）より１５３℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は１．３時間であった。高炭素鋼板を６時間熱処理した結果、引張強度は１７４８ＭＰａであり、延伸率は９．４％であった。
比較例３
Ｋ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４５２℃）より１５２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４８８ＭＰａであり、延伸率は９．１％であった。
Ｋ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４５２℃）より１５２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４８８ＭＰａであり、延伸率は９．１％であった。
比較例４
Ｍ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５３４℃）より１８４℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１２７９ＭＰａであり、延伸率は９．１％であった。
Ｍ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５３４℃）より１８４℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．２時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１２７９ＭＰａであり、延伸率は９．１％であった。
比較例５
Ｎ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５１５℃）より１６５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１２４７ＭＰａであり、延伸率は９．０％であった。
Ｎ型高炭素鋼板を３５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５１５℃）より１６５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１２４７ＭＰａであり、延伸率は９．０％であった。
比較例６
Ｏ型高炭素鋼板を２５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１７℃）より１６７℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．８時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４１２ＭＰａであり、延伸率は７．７％であった。
Ｏ型高炭素鋼板を２５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４１７℃）より１６７℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．８時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４１２ＭＰａであり、延伸率は７．７％であった。
比較例７
Ｖ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４７２℃）より１７２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４８２ＭＰａであり、延伸率は７．６％であった。
Ｖ型高炭素鋼板を３００℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（４７２℃）より１７２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１４８２ＭＰａであり、延伸率は７．６％であった。
比較例８
ＡＡ型高炭素鋼板を４６０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（６０５℃）より１４５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は７１７ＭＰａであり、延伸率は１４．０％であった。
ＡＡ型高炭素鋼板を４６０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（６０５℃）より１４５℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は７１７ＭＰａであり、延伸率は１４．０％であった。
比較例９
ＡＢ型高炭素鋼板を４８０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（６０６℃）より１２６℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は７５２ＭＰａであり、延伸率は１２．２％であった。
ＡＢ型高炭素鋼板を４８０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（６０６℃）より１２６℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０１時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は７５２ＭＰａであり、延伸率は１２．２％であった。
比較例１０
ＡＣ型高炭素鋼板を４５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５４２℃）より９２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０３時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１１５０ＭＰａであり、延伸率は８．５％であった。
ＡＣ型高炭素鋼板を４５０℃の塩浴槽で恒温変態熱処理した。つまり、ベイナイト変態開始温度（５４２℃）より９２℃低い温度から高炭素鋼板を恒温変態熱処理した。ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は膨張計を使用して測定した。その結果、ベイナイト変態が５０ｖｏｌ％行われる時間は０．０３時間であった。高炭素鋼板を３時間熱処理した結果、引張強度は１１５０ＭＰａであり、延伸率は８．５％であった。
前述した実験例１〜実験例３８および比較例１〜比較例１０を下記の表２に示す。
表２で、ｔ０．５はベイナイト変態量が５０ｖｏｌ％になる時間を意味し、Ｂｓ-Ｔはベイナイト変態開始温度と恒温変態温度との差、つまりベイナイト変態開始温度から恒温変態温度を引いた温度を意味する。
本発明の実験例１〜実験例３８では、ベイナイト変態開始温度と恒温変態温度との差が全て１５０℃以下であり、高炭素鋼板の引張強度は全て１０００ＭＰａ以上であり、延伸率は１０％以上であった。
本発明の実験例１〜実験例３６では、高炭素鋼板のベイナイト変態量が５０ｖｏｌ％になる時間は全て３時間以下であった。数式３を満たさない条件、つまりベイナイト変態時間が３時間以上である実験例３７および３８の場合には、変態時間が長くて、大量生産の可能性は低いが、１０００ＭＰａ以上の強度および１０％以上の延伸率を有する高強度高延伸鋼材を製造することができた。
反面、比較例１〜７では、高炭素鋼板の熱処理をＢｓ−１５０℃より低い温度で行うことによって、残留オーステナイトの量が不足し、延伸率が全て１０％未満であった。
また、比較例８の場合には、炭素含有量が０．２ｗｔ％より低いため、鋼板の引張強度が１０００ＭＰａ未満であった。比較例９の場合には、炭素含有量が０．２５ｗｔ％であり、この時に必要な（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）の含有量は２．３７５ｗｔ％であるが、実際には１．５ｗｔ％が添加されたので、これに達しなかった。したがって、引張強度は１０００ＭＰａ未満であった。比較例１０の場合には、（Ｓｉ＋Ａｌ）の合計が約０．８ｗｔ％、つまり１．０ｗｔ％未満で、恒温変態後に残留オーステナイトが存在しない通常のベイナイト組織が形成され、鋼材の延伸率が１０％に達しなかった。
前述のように、本発明の実験例では、強度および延性が優れた高炭素鋼板を短時間で製造することができ、反面、比較例では、高炭素鋼板の延性が低下したり、十分な強度を有する高炭素鋼板の製造が行われなかった。
本発明を前記で記載したように説明したが、本発明は、下記に記載する特許請求の範囲の概念および範囲を逸脱しない限り、多様な修正および変形が可能であるということを、本発明が属する技術分野に携わる者は簡単に理解することができる。
Claims (13)
- ０．２重量％〜１．０重量％の炭素（Ｃ）、３．０重量％以下のケイ素（Ｓｉ）、３．０重量％以下のマンガン（Ｍｎ）、３．０重量％以下のクロム（Ｃｒ）、３．０重量％以下のニッケル（Ｎｉ）、０．５重量％以下のモリブデン（Ｍｏ）、３．０重量％以下のアルミニウム（Ａｌ）、０．０１重量％以下のホウ素（Ｂ）、０．５重量％以下のチタニウム（Ｔｉ）を含み、添加成分を除く残部が鉄（Ｆｅ）および不可避的不純物からなる、高炭素鋼板であって、
前記炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、およびニッケル（Ｎｉ）の組成は下記の数式１を満たし、前記ケイ素（Ｓｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）の組成は下記の数式２を満たし、
［数式１］
（３．０−２．５×Ｃ）重量％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５重量％
［数式２］
Ｓｉ＋Ａｌ≧１．０重量％
前記高炭素鋼板は微細組織を含み、前記微細組織は残留オーステナイトとベイナイトとからなり、
前記残留オーステナイトの体積分率は１５体積％〜５０体積％であり、
前記ベイナイトの体積分率は５０体積％〜８５体積％である、高炭素鋼板。 - 前記高炭素鋼板の引張強度は１０００ＭＰａよりも大きく、延伸率は１０％よりも大きい、請求項１に記載の高炭素鋼板。
- 前記炭素（Ｃ）、前記マンガン（Ｍｎ）、前記クロム（Ｃｒ）、前記ニッケル（Ｎｉ）、および前記アルミニウム（Ａｌ）は下記の数式を満たす、請求項２に記載の高炭素鋼板であって、ここで、Ｔは摂氏温度であり、５０％変態時間はベイナイトに５０％変態するのに必要な最小時間である、請求項２に記載の高炭素鋼板。
［数式］
Ｌｏｇ１０[５０％変態時間（ｓｅｃ）]＝−２．７４２＋３．５６１×Ｃ＋０．８２０×Ｍｎ＋０．４１６×Ｃｒ＋０．４０２×Ｎｉ−０．３３２×Ａｌ＋１３３０／（Ｔ＋２７３）≦Ｌｏｇ１０[３×３６００] - 前記高炭素鋼板の組成のうち、炭素（Ｃ）は０．４重量％〜１．０重量％であり、前記炭素（Ｃ）、前記マンガン（Ｍｎ）、前記クロム（Ｃｒ）、および前記ニッケル（Ｎｉ）の組成は下記の数式を満たす、請求項２に記載の高炭素鋼板。
［数式］
１．５重量％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５重量％ - 前記高炭素鋼板の組成のうち、炭素（Ｃ）は０．２重量％〜０．７重量％であり、前記炭素（Ｃ）、前記マンガン（Ｍｎ）、前記クロム（Ｃｒ）、および前記ニッケル（Ｎｉ）の組成は下記の数式を満たす、請求項２に記載の高炭素鋼板。
［数式］
３．０重量％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５重量％ - ０．２重量％〜１．０重量％の炭素（Ｃ）、３．０重量％以下のケイ素（Ｓｉ）、３．０重量％以下のマンガン（Ｍｎ）、３．０重量％以下のクロム（Ｃｒ）、３．０重量％以下のニッケル（Ｎｉ）、０．５重量％以下のモリブデン（Ｍｏ）、３．０重量％以下のアルミニウム（Ａｌ）、０．０１重量％以下のホウ素（Ｂ）、０．５重量％以下のチタニウム（Ｔｉ）を含み、添加成分を除く残部が鉄（Ｆｅ）および不可避的不純物からなる、高炭素鋼板を準備する段階と、
前記高炭素鋼板をオーステナイト化する段階と、
前記高炭素鋼板をオーステナイト組織を維持しながら冷却させる段階と、
前記オーステナイト化された高炭素鋼板をベイナイト変態開始温度より１５０℃低い温度からベイナイト変態開始温度までの温度範囲で恒温変態させる段階
とを含む、高炭素鋼板の製造方法であって、
前記炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、およびニッケル（Ｎｉ）の組成は下記の数式１を満たし、前記ケイ素（Ｓｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）の組成は下記の数式２を満たし、
［数式１］
（３．０−２．５×Ｃ）重量％≦（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ／２）≦８．５重量％
［数式２］
Ｓｉ＋Ａｌ≧１．０重量％
前記高炭素鋼板は微細組織を含み、前記微細組織は残留オーステナイトとベイナイトとからなり、
前記残留オーステナイトの体積分率は１５体積％〜５０体積％であり、
前記ベイナイトの体積分率は５０体積％〜８５体積％である、
高炭素鋼板の製造方法。 - 前記恒温変態させる段階において、前記恒温変態を１分〜４８時間行う、請求項６に記載の高炭素鋼板の製造方法。
- 前記恒温変態中に、前記高炭素鋼板のベイナイト変態は５０体積％よりも大きく１００体積％未満で完了する、請求項７に記載の高炭素鋼板の製造方法。
- 前記高炭素鋼板のベイナイト変態が５０体積％完了する時間は１分以上３時間未満である、請求項８に記載の高炭素鋼板の製造方法。
- 前記ベイナイト変態開始温度は下記の数式を満たす、請求項７に記載の高炭素鋼板の製造方法。
［数式］
ベイナイト変態開始温度（Ｂｓ）（℃）＝８３０−２７０×Ｃ（重量％）−９０×Ｍｎ（重量％）−３７×Ｎｉ（重量％）−７０×Ｃｒ（重量％）−８３×Ｍｏ（重量％） - 前記冷却段階は、ランアウトテーブルで１０〜５０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却する、請求項６に記載の高炭素鋼板の製造方法。
- 前記恒温変態させる段階は、前記高炭素鋼板を巻き取って行われる、請求項１１に記載の高炭素鋼板の製造方法。
- 前記ベイナイト変態開始温度は下記の数式を満たす、請求項１２に記載の高炭素鋼板の製造方法。
［数式］
ベイナイト変態開始温度（Ｂｓ）（℃）＝８３０−２７０×Ｃ（重量％）−９０×Ｍｎ（重量％）−３７×Ｎｉ（重量％）−７０×Ｃｒ（重量％）−８３×Ｍｏ（重量％）
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