JP6719903B2 - マンガン鋼材の熱処理方法およびマンガン鋼材 - Google Patents
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Description
0.01≦C(wt.%)/Mn(wt.%)≦0.04
特に、0.02≦C(wt.%)/Mn(wt.%)≦0.04 の場合には、格別な性質がもたらされる。
0.3wt.%≦Si+Al+Cr≦3wt.%
特に、0.3wt.%≦Si+Al+Cr≦2wt.%
・ 炭素の割合Cは、0.09wt.%と0.15wt.%の間にあり、
・ マンガンの割合Mnは、3.5wt.%≦Mn≦4.9wt.%の範囲にある。
本発明の全実施の形態におけるマンガンの割合Mnは、好ましくは4.1wt.%〜4.9wt.%の範囲にある。
・ 所定のケイ素の割合Siと、
・ 所定のアルミニウムの割合Alと、
・ 所定のクロムの割合Cr、を含む。
0.3wt.%≦Si+Al+Cr≦3wt.%、
特に、0.3wt.%≦Si+Al+Cr≦2wt.%
ケイ素の割合Siと、アルミニウムの割合Alと、クロムの割合Crの間の関係をこのように指定する結果として、鋼材におけるフェライト相の安定化が達成される。フェライト相は、鋼材の超微細な平均結晶粒度の重要な割合を有している。
加熱速度、加熱E1については270℃/分;
オーステナイト化温度T1=810℃;
保持時間Δ1=5分;
T2=650℃;
保持時間Δ2=4時間(例えば、図4A参照)。
・ 本発明による合金での窒素の割合における僅かな増大は、より大きいビッカース硬度をもたらす;
・ 本発明による合金でのマンガンの割合の同時低下(例えば、4.900wt.%から4.000wt.%への低下)を伴う炭素の割合の僅かな増大(例えば、0.100wt.%から0.140wt.%への増大)は、より大きいビッカース硬度をもたらす(図6A、6Cの略図を比較参照のこと)。
・ 熱間圧延(工程S1)と、
・ 酸素を伴う酸洗
(例えば、HNO3等の酸の使用によるそのような酸洗)(工程S2)と、
・ 冷間圧延(工程3)と、
・ 本発明による二段階アニール
(図4Aまたは4Bに従うサブ工程S4.1およびサブ工程S4.2)。
1.下記のサブ工程を有する第1のアニールプロセスを実行すること:
a.(中間)鋼材を第1の保持温度T1に加熱すること(E1)、但し、この場合、T1は780℃を超えている(例えば、T1=810℃);
b.(中間)鋼材を、第1の期間Δ1の間、第1の保持温度T1に保持すること(例えば、Δ1=5分);
c.(中間)鋼材を冷却すること(A1);
2.下記のサブ工程を有する第2のアニールプロセスを実行すること:
a.(中間)鋼材を保持温度T2で加熱すること(E2)、但し、この場合、T2は630℃を超えており、かつ、660℃未満である(例えば、T2=650℃);
b.(中間)鋼材を、第2の期間Δ2の間、保持温度T2に保持すること(H2)(例えば、Δ2=4時間);
c.夫々の場合において鋼材として本明細書では示される鋼材をそのようにして得るために(中間)鋼材を冷却すること(A2)。
Claims (23)
- マンガン鋼材の熱処理方法であって、
A.熱間圧延および冷間圧延されたマンガン鋼材を用意し、
前記鋼材の合金が、
i)0.09wt.%と0.15wt.%の間の炭素(C)と、
ii)4.0wt.%≦Mn≦4.9wt.%の範囲のマンガン(Mn)と、
iii) 0.0005wt.%≦Al≦1wt.%の範囲のアルミニウム(Al)と、
iv) 0.25wt.%と0.7wt.%の間の範囲のシリコン(Si)と、
v) 常に0.4wt.%未満のクロム(Cr)と、を含み、
vi) 残りが鉄(Fe)および不可避の不純物、
であり、
シリコン(Si)と、アルミニウム(Al)と、クロム(Cr)との間には、0.3wt.%≦Si+Al+Cr≦1.2wt.%の関係が維持され、
B.下記サブ工程を有する第1のアニールプロセス(S4.1)を実行し、
a)前記鋼材を780℃を超える第1の保持温度(T1)に加熱し(E1)、
b)第1の期間(Δ1)の間、前記鋼材を前記第1の保持温度(T1)に保持し(H1)、
c)前記鋼材を冷却し(A1)、
C.下記サブ工程を有する第2のアニールプロセス(S4.2)を実行し、
d)前記鋼材を630℃を超え、且つ660℃未満の第2の保持温度(T2)に加熱し(E2)、
e)第2の期間(Δ2)の間、前記鋼材を前記第2の保持温度(T2)に保持し(H2)、
f)前記鋼材を冷却し(A2)、
前記第1のアニールプロセス(S4.1)の間および/または前記第2のアニールプロセス(S4.2)の間、前記鋼材の前記冷却(A1,A2)が25ケルビン/秒と200ケルビン/秒の間の冷却速度で実行され、
ベイナイト微細構造を含む前記鋼材を得る、マンガン鋼材の熱処理方法。 - 前記鋼材の保持(H1)の間、前記鋼材が780℃を超えるオーステナイト領域(γ)に位置するように、前記第1の保持温度(T1)が選択されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記鋼材の冷却(A1,A2)は、前記鋼材が40ケルビン/秒と150ケルビン/秒の間の冷却速度で実行されることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 前記鋼材の保持(H2)の間、前記鋼材が630℃を超える二相範囲(α+γ)に位置するように、前記第2の保持温度(T2)が選択されることを特徴とする、請求項1、2、または3に記載の方法。
- 前記第1のアニールプロセス(S4.1)の間および/または前記第2のアニールプロセス(S4.2)の間、前記加熱(E1,E2)が4ケルビン/秒と50ケルビン/秒の間の加熱速度で実行されることを特徴とする、請求項1、2、または3に記載の方法。
- 前記シリコン(Si)が0.3wt.%≦Si≦0.6wt.%の範囲にあることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記合金の組成が、0.004wt.%と0.012wt.%との間の範囲にある窒素(N)を付加的に含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 窒素の割合(N)が0.004wt.%と0.006wt.%との間の範囲にある、請求項7に記載の方法。
- 前記第1のアニールプロセス(S4.1)の間、時間(t)を通してプロットされた対応する冷却曲線の温度(T)の過程が、ベイナイト形成(50)の領域を通過するように、前記鋼材の冷却(A1)が実行されることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一つに記載の方法。
- シリコン(Si)およびアルミニウム(Al)を加えることによって、前記鋼材の冷却(A1)の間のベイナイト形成(50)の領域が更に急激な冷却の方向にシフトされることを特徴とする、請求項1〜5の何れか一つに記載の方法。
- 前記第1の期間(Δ1)が、3分≦Δ1≦10分の範囲にあることを特徴とする、請求項1〜5の何れか一つに記載の方法。
- 前記第1の期間(Δ1)が、4分≦Δ1≦5分の範囲にあることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 前記第2の期間(Δ2)が、3時間≦Δ2≦5時間の範囲にあることを特徴とする、請求項1〜5の何れか一つに記載の方法。
- 前記第2の期間(Δ2)が、3.5時間≦Δ2≦4.5時間の範囲にあることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 請求項1〜14の何れか一つに従って処理されたマンガン鋼材であって、
前記マンガン鋼材の合金が、
a)0.09wt.%と0.15wt.%の間の炭素(C)と、
b)4.0wt.%≦Mn≦4.9wt.%の範囲のマンガン(Mn)と、
c)0.0005wt.%≦Al≦1wt.%の範囲のアルミニウム(Al)と、
d)0.25wt.%と0.7wt.%の間の範囲のシリコン(Si)と、
e)常に0.4wt.%未満または0.4wt.%のクロム(Cr)と、
を含み、
残りが鉄(Fe)および不可避の不純物であり、
シリコン(Si)と、クロム(Cr)と、アルミニウム(Al)との間には、0.3wt.%≦Si+Al+Cr≦1.2wt.%の関係が維持され、
ベイナイト微細構造を含むマンガン鋼材。 - 0.0005wt.%≦Al≦0.0015wt.%の範囲のアルミニウム(Al)を含む、請求項15に記載のマンガン鋼材。
- 前記シリコン(Si)が、0.3wt.%≦Si≦0.6wt.%の間の範囲にあることを特徴とする、請求項15に記載のマンガン鋼材。
- 前記鋼材が、マルテンサイト、フェライト、および残留オーステナイト領域の構造を有することを特徴とする、請求項15または16に記載のマンガン鋼材。
- 残留オーステナイト相の体積割合が20%未満であることを特徴とする、請求項18に記載のマンガン鋼材。
- 残留オーステナイト相の体積割合が15%未満であることを特徴とする、請求項19に記載のマンガン鋼材。
- 20%以下の体積割合のベイナイト微細構造を含むことを特徴とする、請求項18〜20の何れか一つに記載のマンガン鋼材。
- 3μm未満の平均粒度の粒度分布を有することを特徴とする、請求項15〜21の何れか一つに記載のマンガン鋼材。
- 0.1μm〜3μmの範囲に全体の粒度分布を有し、
80%を超える粒子が0.1μm〜3μmの範囲にあることを特徴とする、請求項15〜21の何れか一つに記載のマンガン鋼材。
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