JP6323554B2 - 軟窒化処理用鋼板およびその製造方法と軟窒化処理鋼 - Google Patents
軟窒化処理用鋼板およびその製造方法と軟窒化処理鋼 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6323554B2 JP6323554B2 JP2016527900A JP2016527900A JP6323554B2 JP 6323554 B2 JP6323554 B2 JP 6323554B2 JP 2016527900 A JP2016527900 A JP 2016527900A JP 2016527900 A JP2016527900 A JP 2016527900A JP 6323554 B2 JP6323554 B2 JP 6323554B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- less
- nitride
- steel sheet
- hardness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 175
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 175
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 21
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 87
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 32
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 18
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 17
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 16
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 84
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 description 33
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 description 32
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 12
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 8
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 description 7
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 7
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 6
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000005430 electron energy loss spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 4
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N tetramethylammonium Chemical compound C[N+](C)(C)C QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 238000000441 X-ray spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004453 electron probe microanalysis Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910001337 iron nitride Inorganic materials 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010409 ironing Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000005464 sample preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
- C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0226—Hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0278—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips involving a particular surface treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
- C23G1/08—Iron or steel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/005—Ferrite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
化学組成が、質量%で、
C:0.02%以上0.07%未満、
Si:0.10%以下、
Mn:1.1〜1.8%、
P:0.05%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.10〜0.45%、
N:0.01%以下、
Ti:0.01〜0.10%、
Nb:0〜0.1%、
Mo:0〜0.1%、
V:0〜0.1%、
Cr:0〜0.2%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式を満足し、
鋼板中に析出物として存在するTi、Nb、Mo、VおよびCrの合計含有量が、質量%で、0.03%未満であり、
フェライトの面積率が80%以上であり、かつ、鋼板表面から50μm位置におけるフェライトの転位密度が1×1014〜1×1016m−2である金属組織を有する、軟窒化処理用鋼板。
Mn+Al≧1.5 ・・・(i)
但し、式中の各元素記号は、鋼板中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表す。
前記化学組成が、質量%で、
Nb:0.005〜0.1%、
Mo:0.005〜0.1%、
V:0.005〜0.1%、
Cr:0.005〜0.2%、
から選択される1種以上を含有する、[1]に記載の軟窒化処理用鋼板。
[1]または[2]に記載の化学組成を有する鋼素材を、
1150℃以上の温度まで加熱した後に圧延を開始し、900℃以上の仕上げ温度で圧延を終了し、
冷却後、470〜530℃の温度域において巻取りを行うことにより、フェライトの面積率を80%以上とし、
その後、酸洗を施し、
酸洗後に、圧下率が0.5〜5.0%であり、圧延機荷重を鋼板板幅で除した線荷重F(kg/mm)と鋼板の長手方向に負荷される単位面積あたりの荷重T(kg/mm2)との比であるF/T(mm)が8000以上となる条件でスキンパス圧延を施す、軟窒化処理用鋼板の製造方法。
化学組成が、質量%で、
C:0.02%以上0.07%未満、
Si:0.10%以下、
Mn:1.1〜1.8%、
P:0.05%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.10〜0.45%、
Ti:0.01〜0.10%、
Nb:0〜0.1%、
Mo:0〜0.1%、
V:0〜0.1%、
Cr:0〜0.2%、
残部:Feおよび不純物であり、
最表面から50μmの深さ位置において、フェライト結晶中の{001}面上に窒化物が析出しており、
各窒化物における最大長さの平均値が5〜10nmであり、
窒化物の個数密度が1×1024m−3以上である、軟窒化処理鋼。
前記化学組成が、質量%で、
Nb:0.01〜0.1%、
Mo:0.01〜0.1%、
V:0.01〜0.1%および
Cr:0.01〜0.2%、
から選択される1種以上を含有する、[4]に記載の軟窒化処理鋼。
窒化物を構成する金属元素中に占めるMn濃度が80at%以上である、[4]に記載の軟窒化処理鋼。
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
Cは、炭化物形成元素と結合して炭化物を析出することで、強度を向上させる元素であり、鋼のプレス加工性の向上および軟窒化処理後の母材硬さの向上に寄与する。C含有量が低いほど、セメンタイトの析出密度が小さくなりプレス加工性は良くなるが、一方で、軟窒化処理中の炭化物の析出量が少なくなり、軟窒化処理後の鋼板において十分な母材硬さが得られなくなる。よって、C含有量は0.02%以上とする。一方、鋼に0.07%以上のCが含有している場合には、鋼のプレス加工性が悪くなるので、C含有量は0.07%未満とする。C含有量は0.03%以上であるのが好ましく、0.06%以下であるのが好ましい。
Siは、製鋼段階で脱酸剤として有用な元素であるが、窒化処理において表面硬さの向上に寄与せず、硬化深さを浅くする。そのため、Si含有量は0.10%以下とする。Si含有量は0.05%以下であるのが好ましい。なお、脱酸剤としての効果を得たい場合は、Si含有量は0.01%以上であるのが好ましい。
Mnは、軟窒化処理により窒化物を形成して表面硬さを高める効果を有し、本発明において極めて重要な元素である。Mn含有量が1.1%未満では、窒化物形成による表面硬さを高める効果が十分ではなく、軟窒化処理後に所望の硬さ分布が得られず、良好な耐摩耗性および疲労耐性を得ることができない。一方、Mn含有量が1.8%を超えると、中心偏析の影響が顕著にあり、鋼板の加工性を低下させる。よって、Mn含有量は1.1〜1.8%とする。Mn含有量は1.2%以上であるのが好ましく、1.7%以下であるのが好ましい。
Pは、溶銑に含まれる不純物であり、粒界に偏析し、含有量の増加に伴い靭性を低下させる元素である。このため、P含有量は、低いほど望ましい。P含有量が0.05%を超えると加工性に悪影響を及ぼすので、0.05%以下に制限する。特に、穴広げ性および溶接性を考慮すると、P含有量は、0.02%以下であることが望ましい。なお、Pを0%にするのは、操業上、困難であるので、0%は含まない。
Sは、溶銑に含まれる不純物であり、含有量が多すぎると、靭性を低下させたり、熱間圧延時の割れを引き起こしたりするばかりでなく、穴広げ性を劣化させる。このためSの含有量は、極力低減させるべきである。S含有量は0.01%以下ならば許容できる範囲であるので、0.01%以下に制限する。なお、Sを0%にするのは、操業上、困難であるので、0%は含まない。
Alは、軟窒化処理において窒化物を形成して表面硬さを高める効果を有し、本発明において極めて重要な元素である。そのため、Al含有量は0.10%以上とする必要がある。一方、Al含有量が0.45%を超えると、硬化深さが小さくなり、疲労耐性が劣る。よって、Al含有量は0.10〜0.45%とする。Al含有量は0.15%以上であるのが好ましく、0.40%以下であるのが好ましい。
Nは、軟窒化処理前に0.01%を超えて含まれると、鋼板においてAlまたはTiと結合して窒化物を形成して、鋼板の加工性を劣化させる。また、鋼板での固溶状態のTiが少なくなるために軟窒化処理後に十分な母材硬さが得られなくなる。よって、N含有量は0.01%以下とする。N含有量は0.008%以下であるのが好ましい。なお、軟窒化処理後は、処理中にNが拡散することで板厚方向の濃度勾配を生じる。軟窒化処理後のNは、Fe中に固溶する他、窒化析出物を形成し、析出物密度はN濃度に依存する。さらに疲労耐性は固溶Nに依存せず、析出密度とサイズを満たすときに確保できる。軟窒化処理鋼は、Fe中に固溶するNと、窒化析出物を形成するNを含有することになる。ただし、N量でなく、窒化物の個数密度のみを請求項に規定した。また、後述の表3には表層から50μm深さ位置の固溶N量(EPMA)を記載し、それによる依存性が無いことが分かるようにした。
Tiは、軟窒化処理中に母材において炭化物として析出し、母材硬さを高める効果を有し、本発明において極めて重要な成分である。Ti含有量が0.01%未満では、上記効果が十分ではない。一方、Ti含有量が0.1%を超えると、熱間圧延におけるTi炭窒化物の溶体化のための加熱温度が高く、加熱時間が長くなり、製造コストを上昇させる。よって、Ti含有量は0.01〜0.1%とする。Ti含有量は0.02%以上であるのが好ましく、0.09%以下であるのが好ましい。
Mo:0〜0.1%
V:0〜0.1%
Cr:0〜0.2%
Nb、Mo、VおよびCrは、軟窒化処理において母材おいて炭化物を形成して母材硬さを高める効果を有する元素である。したがって、上記の元素から選択される1種以上を含有させても良い。しかし、Nb、Mo、Vは0.1%を超えて含有させると、Crは0.2%を超えて含有させると、熱間圧延における炭窒化物の溶体化のための加熱温度が高く、加熱時間が長くなり、製造コストを上昇させる。このため、各元素の含有量はそれぞれ0.1%以下とする必要がある。上記の効果を得たい場合は、これらの元素から選択される1種以上の含有量を0.005%以上とすることが好ましい。なお、上記の元素のうちの2種以上を複合的に含有させる場合、その合計含有量は0.005〜0.1%とすることが好ましい。
但し、式中の各元素記号は、鋼板中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表す。
軟窒化処理により十分な表面硬さを得るためには、各元素の含有量が上述の規定の範囲に含まれるだけでは不十分であり、上記(i)式を満足する必要がある。軟窒化処理において形成される(Mn,Al)窒化物の析出量が少ないと、表面硬さを十分に高めることができないためである。
本発明において、軟窒化処理後の鋼板の疲労耐性を向上させる観点において、鋼中に析出物として存在するTi、Nb、Mo、VおよびCrの合計含有量は重要な指標となる。疲労耐性を良好にするためには、鋼板表面の硬度(表面硬さ)が高いだけでなく、鋼板内部の硬度(母材硬さ)も高くなくてはならない。軟窒化処理中に鋼板内部で炭化物を析出させることで、析出強化により母材硬さを高くすることが可能である。そのため、軟窒化処理用鋼板において、炭化物形成元素であるTi、Nb、Mo、VおよびCrは、一定量以上が固溶状態である必要がある。
本発明の鋼板は、上記成分組成に加えて、フェライトの面積率で80%以上であり、かつ、鋼板表面から50μm位置におけるフェライトの転位密度が1×1014〜1×1016m−2である金属組織を有する。
本発明において、鋼板の加工性を良好にするためにフェライトの面積率は重要な指標である。フェライトの他の金属組織が含まれ、フェライトの面積率が80%未満となると、鋼板の伸びおよび穴広げ性の両立が困難になる。その他の金属組織とは、オーステナイト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトを指す。また、強度、伸びおよび穴広げ性をバランス良く両立させるためには、フェライト結晶粒径を20μm未満とすることが望ましい。
鋼板表面から50μm位置におけるフェライトの転位密度は、軟窒化処理における窒化物の析出を制御する上で極めて重要な指標である。鋼板表層の転位密度を高くすると、窒化物が転位上で優先的に生成し、析出を促進することができ、表面硬さを大きくすることができる。ただし、鋼板表層の転位密度が高くなり過ぎると、加工性が劣化して部品形状への成形が困難になる。したがって、本発明においては、鋼板表面から50μm位置における転位密度を、軟窒化処理において十分な表面硬さを得るために1×1014m−2以上とし、鋼板の優れた加工性を確保するために1×1016m−2以下とする。
ρ=(14.4×ε2)/b2
Williamson−Hallプロットは、例えば、公知の文献である「鉄と鋼、Vol.100(2014)No.10 田中ら」に開示されている。
上述のように、軟窒化処理鋼の疲労耐性を向上させるためには、鋼の最表面から50μmの深さ位置における硬さが、試験力を0.3kgfとした際のビッカース硬さで600HV以上であり、かつ、硬化深さが0.35mm以上である硬化層を形成させることが重要である。このような硬化層を形成させるため、本発明の軟窒化処理鋼においては、少なくとも鋼の最表面から50μmの深さ位置において、フェライト結晶中の{001}面上に板状の窒化物が析出している必要がある。そして、上記の窒化物の析出形態、組成および個数密度を、以下に示すように規定する必要がある。
lift−out法、Arイオン研磨法などの一般のTEM試料調整法で作製すれば良い。
本発明に係る軟窒化処理用鋼板の製造方法について特に制限はないが、例えば、上記の化学組成を有する鋼素材に対して以下に示す処理を施すことにより製造することができる。
CeqIIW=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5 ・・・(ii)
80−190×CeqIIW≦CR≦115−230×CewIIW ・・・(iii)
但し、式中の各元素記号は、鋼板中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表す。
ρ=(14.4×ε2)/b2
Claims (5)
- 化学組成が、質量%で、
C:0.02%以上0.07%未満、
Si:0.10%以下、
Mn:1.1〜1.8%、
P:0.05%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.10〜0.45%、
N:0.01%以下、
Ti:0.01〜0.10%、
Nb:0〜0.1%、
Mo:0〜0.1%、
V:0〜0.1%、
Cr:0〜0.2%、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式を満足し、
鋼板中に析出物として存在するTi、Nb、Mo、VおよびCrの合計含有量が、質量%で、0.03%未満であり、
フェライトの面積率が80%以上であり、かつ、鋼板表面から50μm位置におけるフェライトの転位密度が1×1014〜1×1016m−2である金属組織を有する、軟窒化処理用鋼板。
Mn+Al≧1.5 ・・・(i)
但し、式中の各元素記号は、鋼板中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表す。 - 前記化学組成が、質量%で、
Nb:0.005〜0.1%、
Mo:0.005〜0.1%、
V:0.005〜0.1%、
Cr:0.005〜0.2%、
から選択される1種以上を含有する、請求項1に記載の軟窒化処理用鋼板。 - 化学組成が、質量%で、
C:0.02%以上0.07%未満、
Si:0.10%以下、
Mn:1.1〜1.8%、
P:0.05%以下、
S:0.01%以下、
Al:0.10〜0.45%、
Ti:0.01〜0.10%、
Nb:0〜0.1%、
Mo:0〜0.1%、
V:0〜0.1%、
Cr:0〜0.2%、
残部:Feおよび不純物であり、
最表面から50μmの深さ位置において、フェライト結晶中の{001}面上に窒化物が析出しており、
各窒化物における最大長さの平均値が5〜10nmであり、
窒化物の個数密度が1×1024m−3以上である、軟窒化処理鋼。 - 前記化学組成が、質量%で、
Nb:0.01〜0.1%、
Mo:0.01〜0.1%、
V:0.01〜0.1%および
Cr:0.01〜0.2%、
から選択される1種以上を含有する、請求項3に記載の軟窒化処理鋼。 - 窒化物を構成する金属元素中に占めるMn濃度が80at%以上である、請求項3または4に記載の軟窒化処理鋼。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014122568 | 2014-06-13 | ||
JP2014122568 | 2014-06-13 | ||
JP2014209974 | 2014-10-14 | ||
JP2014209974 | 2014-10-14 | ||
PCT/JP2015/067217 WO2015190618A1 (ja) | 2014-06-13 | 2015-06-15 | 軟窒化処理用鋼板およびその製造方法と軟窒化処理鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2015190618A1 JPWO2015190618A1 (ja) | 2017-04-20 |
JP6323554B2 true JP6323554B2 (ja) | 2018-05-16 |
Family
ID=54833697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016527900A Active JP6323554B2 (ja) | 2014-06-13 | 2015-06-15 | 軟窒化処理用鋼板およびその製造方法と軟窒化処理鋼 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10344371B2 (ja) |
EP (1) | EP3141627B1 (ja) |
JP (1) | JP6323554B2 (ja) |
KR (1) | KR101899739B1 (ja) |
CN (1) | CN106460121B (ja) |
BR (1) | BR112016029006A2 (ja) |
ES (1) | ES2748699T3 (ja) |
MX (1) | MX2016015656A (ja) |
PL (1) | PL3141627T3 (ja) |
TW (1) | TWI539011B (ja) |
WO (1) | WO2015190618A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3369835B1 (en) | 2015-12-04 | 2020-07-01 | Nippon Steel Corporation | Nitrided plate part and method for producing the same |
MX2023006198A (es) * | 2021-02-18 | 2023-06-09 | Nippon Steel Corp | Lamina de acero para nitruracion suave con gas. |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2906996B2 (ja) | 1994-04-20 | 1999-06-21 | 日本鋼管株式会社 | 冷間鍛造性及び疲労特性に優れた窒化鋼部材の製造方法 |
JP2907011B2 (ja) | 1994-08-03 | 1999-06-21 | 日本鋼管株式会社 | 熱処理歪みの少ない窒化鋼部材の製造方法 |
US5810948A (en) * | 1995-07-12 | 1998-09-22 | Nippon Steel Corporation | Nitriding steel excellent in formability and susceptibility to nitriding and press formed article thereof |
JPH0925543A (ja) | 1995-07-12 | 1997-01-28 | Nippon Steel Corp | 成形性に優れた窒化用鋼板およびそのプレス成形体 |
JP3153108B2 (ja) | 1995-07-12 | 2001-04-03 | 新日本製鐵株式会社 | 深絞り性に優れた窒化用鋼板およびそのプレス成形体 |
JP3792341B2 (ja) * | 1997-04-28 | 2006-07-05 | 株式会社神戸製鋼所 | 冷間鍛造性及び耐ピッチング性に優れた軟窒化用鋼 |
JP4291941B2 (ja) | 2000-08-29 | 2009-07-08 | 新日本製鐵株式会社 | 曲げ疲労強度に優れた軟窒化用鋼 |
JP3840939B2 (ja) * | 2001-09-26 | 2006-11-01 | 住友金属工業株式会社 | 軟窒化処理用鋼およびその製造方法 |
JP3928454B2 (ja) | 2002-03-26 | 2007-06-13 | Jfeスチール株式会社 | 窒化処理用薄鋼板 |
JP4020822B2 (ja) * | 2002-04-26 | 2007-12-12 | Jfe条鋼株式会社 | 疲労特性に優れた軟窒化部品およびその製造方法 |
JP5034803B2 (ja) | 2007-09-12 | 2012-09-26 | Jfeスチール株式会社 | 軟窒化処理用鋼板およびその製造方法 |
JP5537248B2 (ja) * | 2010-05-06 | 2014-07-02 | 株式会社神戸製鋼所 | 機械構造用鋼、および、その製造方法、並びに、機械構造用鋼を用いた加工部品製造方法 |
WO2012070349A1 (ja) * | 2010-11-22 | 2012-05-31 | 住友金属工業株式会社 | 軟窒化用非調質鋼および軟窒化部品 |
JP5614330B2 (ja) | 2011-02-28 | 2014-10-29 | Jfeスチール株式会社 | 軟窒化処理用鋼板およびその製造方法 |
MX358644B (es) * | 2011-04-13 | 2018-08-30 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Acero laminado en caliente para nitrocarburación gaseosa y método de fabricación del mismo. |
US9777353B2 (en) | 2011-11-21 | 2017-10-03 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Hot-rolled steel sheet for nitriding, cold-rolled steel sheet for nitriding excellent in fatigue strength, manufacturing method thereof, and automobile part excellent in fatigue strength using the same |
-
2015
- 2015-06-15 JP JP2016527900A patent/JP6323554B2/ja active Active
- 2015-06-15 PL PL15807136T patent/PL3141627T3/pl unknown
- 2015-06-15 EP EP15807136.5A patent/EP3141627B1/en active Active
- 2015-06-15 US US15/318,153 patent/US10344371B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-06-15 KR KR1020177000662A patent/KR101899739B1/ko active IP Right Grant
- 2015-06-15 ES ES15807136T patent/ES2748699T3/es active Active
- 2015-06-15 CN CN201580031507.6A patent/CN106460121B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2015-06-15 BR BR112016029006A patent/BR112016029006A2/pt active Search and Examination
- 2015-06-15 MX MX2016015656A patent/MX2016015656A/es unknown
- 2015-06-15 WO PCT/JP2015/067217 patent/WO2015190618A1/ja active Application Filing
- 2015-06-15 TW TW104119362A patent/TWI539011B/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
MX2016015656A (es) | 2017-04-13 |
EP3141627A4 (en) | 2018-02-07 |
CN106460121A (zh) | 2017-02-22 |
PL3141627T3 (pl) | 2020-03-31 |
WO2015190618A1 (ja) | 2015-12-17 |
JPWO2015190618A1 (ja) | 2017-04-20 |
EP3141627A1 (en) | 2017-03-15 |
KR101899739B1 (ko) | 2018-09-17 |
BR112016029006A2 (pt) | 2017-08-22 |
ES2748699T3 (es) | 2020-03-17 |
CN106460121B (zh) | 2019-06-07 |
US10344371B2 (en) | 2019-07-09 |
TW201604290A (zh) | 2016-02-01 |
US20170130318A1 (en) | 2017-05-11 |
EP3141627B1 (en) | 2019-08-14 |
KR20170015991A (ko) | 2017-02-10 |
TWI539011B (zh) | 2016-06-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5736936B2 (ja) | 熱間圧延棒鋼または線材、および冷間鍛造用鋼線の製造方法 | |
JP4712838B2 (ja) | 耐水素脆化特性および加工性に優れた高強度冷延鋼板 | |
JP5821771B2 (ja) | 冷間鍛造用熱間圧延棒鋼または線材 | |
WO2016148037A1 (ja) | 冷間加工性と浸炭熱処理後の靱性に優れる浸炭用鋼板 | |
CN110475892B (zh) | 高强度冷轧钢板及其制造方法 | |
JP5664797B2 (ja) | 疲労強度に優れる窒化用熱延鋼板、窒化用冷延鋼板及びそれらの製造方法、並びにそれらを用いた疲労強度に優れた自動車部品 | |
KR101892526B1 (ko) | 고탄소 열연 강판 및 그 제조 방법 | |
KR20160010579A (ko) | 고탄소 열연 강판 및 그 제조 방법 | |
CN110938773B (zh) | 软氮化处理用钢板及其制造方法 | |
TW201500560A (zh) | 氮化處理用鋼板及其製造方法 | |
EP2868764B1 (en) | Steel sheet for soft nitriding and method for manufacturing the same | |
KR20180014092A (ko) | 고강도 박강판 및 그 제조 방법 | |
JP6323554B2 (ja) | 軟窒化処理用鋼板およびその製造方法と軟窒化処理鋼 | |
JP5614329B2 (ja) | 軟窒化処理用鋼板およびその製造方法 | |
JP2019011510A (ja) | 冷間加工性と浸炭熱処理後の靱性に優れる浸炭用鋼板 | |
JP2007162138A (ja) | 窒化処理用鋼板およびその製造方法 | |
CN112585290A (zh) | 高强度钢板及其制造方法 | |
KR102597734B1 (ko) | 강판, 부재 및 그들의 제조 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161128 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170829 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171010 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180313 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180326 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6323554 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |