TW201621061A - 冷軋鋼板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供衝壓性及耐熱應變特性優異的冷軋鋼板及其製造方法。本發明的冷軋鋼板具有如下的組成：以質量%計含有C：0.01%以上且0.08%以下、Si：0.01%以上且1.0%以下、Mn：0.05%以上且1.0%以下、P：0.03%以下、S：0.015%以下、Al：0.005%以上且0.10%以下以及N：0.01%以下，其餘部分包含Fe及不可避免的雜質；且具有如下的組織：肥粒鐵相的面積率為80%以上，包含波來鐵相、變韌鐵相中的任一種以上的硬質相的面積率合計為20%以下，上述硬質相的平均粒徑為1 μm以上、10 μm以下，且上述硬質相的平均縱橫比為10.0以下；維氏硬度為Hv170以上。

Description

冷軋鋼板及其製造方法
本發明是有關於一種冷軋鋼板及其製造方法，該冷軋鋼板適合於作為汽車用驅動系零件（automotive drive-train parts）的板（plate）或盤（disk）、環（ring）等的原材料、且衝壓性（punchability）及耐熱應變特性（heat strain resistance）優異。
被用作汽車的驅動系零件的板、盤、環等（例如自動變速器（automatic transmission，AT）板等），先前在將鋼板衝壓為規定的形狀後，實施以硬化（hardening）為目的的淬火（quenching）等熱處理而調整為規定的硬度，然後，黏接摩擦材料（friction material）而製造。然而，在現有的製造方法中，熱處理中要消耗大量的熱能，並且需要專用的熱處理設備，因而無法避免製造成本增大。
在上述狀況下，近年來，正應用代替衝壓成形（blanking）後的熱處理，而利用冷軋調整為所需硬度的冷軋鋼板。在應用冷軋鋼板的情況下，不再需要淬火等熱處理，因此可大幅削減製造成本。然而，在應用冷軋鋼板的情況下，衝壓加工後的零件有時會產生大的翹曲。因此，存在衝壓後需要進行形狀矯正（shape straightening）的問題。進而，存在即便矯正亦無法獲得規定的形狀的問題。即便在衝壓後獲得了良好的平坦形狀（flatness），但當在與摩擦材料的黏接步驟（bonding process）中或實際使用環境（actual use environment）下暴露於高溫時，亦存在殘留應力（residual stress）釋放而變形的熱應變的問題。
關於以板為首的驅動系零件用的冷軋鋼板，至今為止提出有各種技術。 例如，專利文獻1中提出有如下的製造薄鋼板的技術：將鋼以加工溫度（finishing temperature）（Ar3 變態點-20℃）以上進行熱軋後，以冷卻速度超過120℃/秒、冷卻停止溫度650℃以下、鋼板寬度方向的中心部與邊緣部的冷卻停止溫度之差為30℃以下的方式進行冷卻，以捲繞溫度600℃以下進行捲繞，酸洗後，以軋縮率40%以上進行冷軋，或者以退火溫度600℃以上、Ac1 變態點以下進行退火後以軋縮率40%以上進行冷軋，藉此鋼板的板面硬度（surface hardness of steel sheet）Hv為170～300，鋼板的長度方向及寬度方向的各位置的板面硬度差的最大值ΔHv為20以下，其中上述鋼以質量%計含有C：0.05%～0.6%、Si：2.0%以下、Mn：0.2%～2.0%、P：0.03%以下、S：0.03%以下、Sol.Al：0.1%以下、N：0.01%以下，其餘部分包含Fe及不可避免的雜質。根據專利文獻1中提出的技術，獲得如下的直接冷軋的薄鋼板，即，鋼板的長度方向及寬度方向的位置不同所引起的殘留應力的差異得到抑制，且衝壓後的平坦度（flatness）優異。
專利文獻2中提出了如下技術：將鋼原材料以精軋的精軋結束溫度設為Ar3 變態點以上進行熱軋，在精軋結束後的8 s以內冷卻至500℃～650℃為止，且以500℃～650℃實施捲繞處理，從而形成熱軋鋼板，然後對該熱軋鋼板實施軋縮率為30%～70%的冷軋，從而製造出冷軋鋼板，其中上述鋼原材料具有如下組成，即，以質量%計含有C：0.05%～小於0.10%、Si：0.5%以下、Mn：0.20%～2.0%、P：0.03%以下、S：0.020%以下、Cr：0.05%～0.5%，且其餘部分包含Fe及不可避免的雜質，上述熱軋鋼板具有包含共析前肥粒鐵（pro-eutectoid ferrite）、波來鐵（pearlite）、變韌鐵肥粒鐵（bainitic ferrite）或者變韌鐵（bainite）的基質（matrix），且具有分散著平均計為1.0×104 個/平方毫米以上的該基質中存在的雪明碳鐵（cementite）的組織，且上述熱軋鋼板的拉伸強度為440 MPa以上。而且，根據專利文獻2中提出的技術，獲得衝壓加工後的平坦度優異且端面性狀優異的冷軋鋼板。
專利文獻3中提出有如下技術：將鋼坯（slab）以熱軋加工溫度：Ar3 變態點以上、捲繞溫度：500℃～600℃進行熱軋，在對熱軋鋼板進行酸洗處理之後，不進行退火處理而以軋縮率50%以上進行冷軋，進而使用直徑為300 mm以上的輥實施軋縮率1%以下的輕壓下軋延（light draft rolling），藉此製造冷軋鋼板，其中上述鋼坯具有如下組成，即，含有C：0.15質量%～0.25質量%、Si：0.25質量%以下、Mn：0.3質量%～0.9質量%、P：0.03質量%以下、S：0.015質量%以下、Al：0.01質量%～0.08質量%、N：0.008質量%以下、Ti：0.01質量%～0.05質量%、B：0.002質量%～0.005質量%，且其餘部分實質為Fe。根據專利文獻3中提出的技術，獲得冷軋時生成的殘留應力得以降低的AT板用冷軋鋼板（cold rolled steel sheet for automatic transmission）。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本日本專利特開2006-307281號公報 專利文獻2：日本日本專利特開2008-138237號公報 專利文獻3：日本日本專利特開2005-200712號公報
然而，專利文獻1提出的技術中，因在熱軋結束後進行急速冷卻，並以低至600℃以下的溫度捲繞，故在熱軋鋼板的階段內部的殘留應力會增大，結果，冷軋後的薄鋼板亦成為蓄積著大的殘留應力的狀態。若將如此蓄積著大的殘留應力的直接冷軋的薄鋼板衝壓成形，則雖在保持衝壓成形的狀態下獲得了良好的平坦度，但因繼衝壓成形後的摩擦材料的黏接步驟中的加熱而殘留應力被釋放，從而存在平坦度劣化的熱應變的問題。
專利文獻2提出的技術中，因對包含著大量的相較於肥粒鐵而為硬質的波來鐵或變韌鐵的熱軋鋼板實施冷軋，故冷軋時會在肥粒鐵與波來鐵或變韌鐵的相界面（phase boundary）附近產生不均勻的變形，從而鋼板內部的殘留應力增大。因此，若對如此獲得的冷軋鋼板進行衝壓成形，則雖在保持衝壓成形的狀態下獲得了良好的平坦形狀及衝壓端面性狀（appearances of punched surface），但與專利文獻1提出的技術同樣地，存在產生熱應變（heat strain）的問題。
專利文獻3提出的技術中，C含量高達0.15質量%～0.25質量%，熱軋步驟的捲繞溫度低至500℃～600℃，因而會在熱軋鋼板中大量地生成波來鐵或變韌鐵。因此，與專利文獻2提出的技術同樣地，在冷軋時鋼板內部的殘留應力增大，結果，即便在保持衝壓成形的狀態下獲得了平坦的形狀，亦存在因衝壓成形後的加熱而產生熱應變的問題。
本發明的目的在於解決上述問題，提供一種兼備用作板或盤等驅動系零件而所需的硬度、衝壓後的平坦度及衝壓端面性狀以及耐熱應變特性的冷軋鋼板及其製造方法。此處，耐熱應變特性是指，在摩擦材料的黏接步驟或實際使用環境下加熱至100℃～400℃左右的溫度範圍時，薄鋼板的變形少且獲得充分的平坦度的特性。
為了解決上述課題，本發明者等人對影響冷軋鋼板的耐熱應變特性、衝壓後的平坦度及衝壓端面性狀的各種因素反覆進行了積極研究。
結果發現，為提高耐熱應變特性，有效的是降低冷軋後的殘留應力。並發現為了降低冷軋後的殘留應力，重要的是將冷軋中的軋縮率（rolling reduction）設為規定值以下；及將鋼原材料的C量降低至規定值以下並且規定熱軋步驟的捲繞溫度，藉此，將冷軋前的熱軋板設為肥粒鐵主相，降低該熱軋板的波來鐵相或變韌鐵相的體積分率，且控制冷軋後的鋼板的波來鐵或變韌鐵相的平均粒徑及平均縱橫比（average aspect ratio）。
在冷軋前的熱軋板包含作為主相的肥粒鐵、以及作為硬質相的波來鐵相或變韌鐵相（以下亦有時將波來鐵相、變韌鐵相中的任一種以上稱作「硬質相」）的情況下，在冷軋時肥粒鐵相-硬質相界面的附近會產生不均勻的變形，從而殘留應力容易蓄積。因此，藉由將冷軋前的熱軋板設為肥粒鐵主相，且降低該熱軋板中所含的硬質相的體積分率，而可在冷軋時降低伴隨肥粒鐵/波來鐵的界面附近、或者肥粒鐵/變韌鐵的界面附近的不均勻的變形的殘留應力，從而可提高冷軋鋼板的耐熱應變特性。若使用上述冷軋鋼板來製造板等驅動系零件，則衝壓成形為規定形狀後當然可解決由熱應變引起的平坦度的降低的問題，即便在與摩擦材料的黏接步驟中或實際使用環境下暴露於高溫下，亦可解決由熱應變引起的平坦度的降低的問題。
本發明者等人發現：將冷軋前的熱軋板設為肥粒鐵主相，降低該熱軋板的硬質相的體積分率，且控制硬質相的平均粒徑及平均縱橫比，對於改善冷軋鋼板的衝壓後的平坦度及衝壓端面性狀而言極為有效。
藉由在冷軋前的熱軋板中極力避免生成硬質相，而在冷軋後的鋼板內獲得均勻的特性，因而衝壓後獲得良好的平坦度。而且，藉由在冷軋前的熱軋板中極力避免生成硬質相，而在衝壓成形時減少容易產生裂紋的異相界面（肥粒鐵相與硬質相的界面），因此衝壓端面性狀提高。
在冷軋中，硬質相向軋延方向伸展，但作為主相的肥粒鐵與硬質相的硬度差大，因而硬質相越向軋延方向伸展（亦即，硬質相的縱橫比越大），則肥粒鐵相與硬質相的界面中累積的應變越大，從而殘留應力蓄積，冷軋鋼板的耐熱應變特性降低。因此，為了提高該些特性，需要將包含波來鐵、變韌鐵相中的任一種以上的硬質相的平均縱橫比設為規定值以下。進而，藉由將硬質相的平均粒徑控制為規定值以下，即便從異相界面（boundary between different phases）產生裂紋（crack），亦可防止裂紋大幅傳播，從而獲得無缺陷的衝壓端面。
為了如上述般將冷軋前的熱軋板設為肥粒鐵主相，且降低該熱軋板的硬質相的體積分率，除了將鋼原材料的C量降低至規定值以下之外，亦需要將熱軋步驟的捲繞溫度設為超過600℃且750℃以下的高溫。為了控制冷軋後的鋼板的硬質相的平均粒徑及平均縱橫比，除將熱軋板的軋延條件最佳化之外，亦需要限制冷軋的軋縮率。
本發明基於以上的發現而完成，本發明的主旨為以下所示。 [1]一種衝壓性及耐熱應變特性優異的冷軋鋼板，具有如下的組成，以質量%計含有C：0.01%以上且0.08%以下、Si：0.01%以上且1.0%以下、Mn：0.05%以上且1.0%以下、P：0.03%以下、S：0.015%以下、Al：0.005%以上且0.10%以下以及N：0.01%以下，其餘部分包含Fe及不可避免的雜質；且具有如下的組織：肥粒鐵相的面積率為80%以上，包含波來鐵相、變韌鐵相中的任一種以上的硬質相的面積率合計為20%以下，上述硬質相的平均粒徑為1 μm以上、10 μm以下，且上述硬質相的平均縱橫比為10.0以下；維氏硬度（Vickers hardness）為Hv170以上。
[2]如上述[1]的衝壓性及耐熱應變特性優異的冷軋鋼板，除上述組成外，進而以質量%計含有Cu：0.01%以上且0.20%以下、Ni：0.01%以上且0.50%以下中的任一種以上。
[3]如上述[1]或[2]的衝壓性及耐熱應變特性優異的冷軋鋼板，除上述組成外，進而以質量%計含有Ti：0.005%以上且0.10%以下、Nb：0.005%以上且0.10%以下、V：0.005%以上且0.50%以下、Zr：0.005%以上且0.10%以下、Mo：0.02%以上且0.50%以下、Cr：0.03%以上且0.50%以下、B：0.0003%以上且0.0050%以下中的任一種以上。
[4]如上述[1]至[3]中任一項的衝壓性及耐熱應變特牲優異的冷軋鋼板，除上述組成外，進而以質量%計含有Ca：0.0003%以上且0.0050%以下、REM：0.0003%以上且0.0100%以下中的任一種以上。
[5]如上述[1]至[4]中任一項的衝壓性及耐熱應變特性優異的冷軋鋼板，除上述組成外，進而以質量%計含有Sb：0.001%以上且0.030%以下、Sn：0.001%以上且0.030%以下中的任一種以上。
[6]一種衝壓性及耐熱應變特性優異的冷軋鋼板的製造方法，對鋼原材料實施將精軋結束溫度設為800℃以上、950℃以下的熱軋，在熱軋結束後，以超過600℃且750℃以下的捲繞溫度進行捲繞，並藉由酸洗（pickling）去除鏽皮（scale），然後以30%以上、70%以下的軋縮率實施冷軋，上述鋼原材料具有如下組成，以質量%計含有C：0.01%以上且0.08%以下、Si：0.01%以上且1.0%以下、Mn：0.05%以上且1.0%以下、P：0.03%以下、S：0.015%以下、Al：0.005%以上且0.10%以下、以及N：0.01%以下，且其餘部分包含Fe及不可避免的雜質。
[7]如上述[6]的衝壓性及耐熱應變特性優異的冷軋鋼板的製造方法，在實施上述冷軋後，實施調質軋延（temper rolling）。
[8]如上述[6]或[7]的衝壓性及耐熱應變特性優異的冷軋鋼板的製造方法，除上述組成外，進而以質量%計含有Cu：0.01%以上且0.20%以下、Ni：0.01%以上且0.50%以下中的任一種以上。
[9]如上述[6]至[8]中任一項的衝壓性及耐熱應變特性優異的冷軋鋼板的製造方法，除上述組成外，進而以質量%計含有Ti：0.005%以上且0.10%以下、Nb：0.005%以上且0.10%以下、V：0.005%以上且0.50%以下、Zr：0.005%以上且0.10%以下、Mo：0.02%以上且0.50%以下、Cr：0.03%以上且0.50%以下、B：0.0003%以上且0.0050%以下中的任一種以上。
[10]如上述[6]至[9]中任一項的衝壓性及耐熱應變特性優異的冷軋鋼板的製造方法，除上述組成外，進而以質量%計含有Ca：0.0003%以上且0.0050%以下、REM：0.0003%以上且0.0100%以下中的任一種以上。
[11]如上述[6]至[10]中任一項的衝壓性及耐熱應變特性優異的冷軋鋼板的製造方法，除上述組成外，進而以質量%計含有Sb：0.001%以上且0.030%以下、Sn：0.001%以上且0.030%以下中的任一種以上。 （發明的效果）
根據本發明，可容易地製造除衝壓後的平坦度及衝壓端面性狀良好以外耐熱應變特性亦優異的冷軋鋼板，從而實現產業上明顯的效果。本發明的冷軋鋼板極適合作為汽車用零件、尤其是板或盤等驅動系零件用原材料。
首先，對本發明冷軋鋼板的成分組成的限定理由進行說明。作為各成分元素含量的單位的%只要不作特別說明則是指質量%的含義。
C：0.01%以上、0.08%以下 C為鋼板的強化所需的元素，為了獲得作為板或盤等驅動系零件用原材料所需的硬度，而需要將C含量設為0.01%以上。另一方面，若C含量超過0.08%，則硬度變得過高，而且，波來鐵分率提高，衝壓後的平坦度劣化，並且衝壓端面性狀劣化。因此，將C含量的上限設為0.08%。尤其自衝壓端面性狀的觀點而言，較佳為將C含量設為小於0.05%。更佳為0.04%以下。
Si：0.01%以上、1.0%以下 Si為鋼的去氧劑（deoxidizer），具有提高鋼的清潔度（cleanliness）的效果，因而將含量設為0.01%以上。Si亦為藉由固溶強化（solid solution hardening）而使鋼板的硬度提高的元素，為了獲得所需的硬度而可添加該元素。然而，若Si含量超過1.0%，則鋼板的表面性狀（surface quality）劣化，因而將Si含量的上限設為1.0%。尤其對產生摩擦的零件中所使用的板材要求良好的表面性狀，因而較佳設為0.6%以下。
Mn：0.05%以上、1.0%以下 Mn為藉由固溶強化而使鋼板的硬度提高的元素，為了獲得所需的硬度需要將Mn含量設為0.05%以上。較佳為0.1%以上。若Mn含量超過1.0%，則會過剩地生成波來鐵或變韌鐵等，此外會因偏析（segregation）而導致層狀地生成波來鐵等，從而衝壓端面性狀劣化。因此，Mn含量設為1.0%以下。較佳為0.5%以下。
P：0.03%以下 P為在鋼中容易偏析的元素，若大量地含有則因P的偏析而促進層狀組織的形成，從而衝壓端面性狀劣化。因此，P含量需要設為0.03%以下。較佳為0.02%以下。
S：0.015%以下 S形成MnS等硫化物系中介物，而使衝壓端面性狀劣化。因此，S含量需要設為0.015%以下。較佳為0.010%以下。
Al：0.005%以上、0.10%以下 Al作為去氧元素而添加，藉此可提高鋼板的清潔度，因此需要將其含量設為0.005%以上。較佳為0.03%以上。另一方面，若Al含量超過0.10%，則會過剩地生成氧化物而表面性狀劣化，與摩擦材料的黏接性劣化。因此，Al含量設為0.10%以下。較佳為0.08%以下。
N：0.01%以下 N在本發明中為有害的元素，若其含量過剩則鋼板的延性降低，衝壓端面性狀劣化。因此，N含量設為0.01%以下。較佳為0.006%以下。
以上為本發明冷軋鋼板的基本成分，但本發明冷軋鋼板除含有該些基本成分之外，可視需要而含有以下的元素。
Cu：0.01%以上且0.20%以下、Ni：0.01%以上且0.50%以下中的任一種以上 Cu及Ni為藉由固溶強化而有助於提高鋼板的硬度的元素，為了對鋼板賦予所需的硬度而可含有該些元素。為了獲得上述效果，較佳為將Cu含量設為0.01%以上，Ni含量設為0.01%以上。更佳為Cu含量設為0.02%以上，Ni含量設為0.02%以上。另一方面，若該些元素的含量過剩，則表面性狀劣化，與摩擦材料的黏接性劣化。因此，較佳為Cu含量設為0.20%以下，Ni含量設為0.50%以下。更佳為Cu含量設為0.10%以下，Ni含量設為0.30%以下。
Ti：0.005%以上且0.10%以下、Nb：0.005%以上且0.10%以下、V：0.005%以上且0.50%以下、Zr：0.005%以上且0.10%以下、Mo：0.02%以上且0.50%以下、Cr：0.03%以上且0.50%以下、B：0.0003%以上且0.0050%以下中的任一種以上 Ti、Nb、V、Zr、Mo、Cr、B為有助於提高鋼板的硬度的元素，為了對鋼板賦予所需的硬度較佳為含有該些元素。另一方面，若該些元素的含量過剩，則殘留應力增大，產生衝壓後的平坦度或熱應變。因此，較佳為Ti含量設為0.005%以上、0.10%以下，Nb含量設為0.005%以上、0.10%以下，V含量設為0.005%以上、0.50%以下，Zr含量設為0.005%以上、0.10%以下，Mo含量設為0.02%以上、0.50%以下，Cr含量設為0.03%以上、0.50%以下，B含量設為0.0003%以上、0.0050%以下。更佳為Ti含量設為0.008%以上、0.03%以下，Nb含量設為0.008%以上、0.05%以下，V含量設為0.01%以上、0.20%以下，Zr含量設為0.01%以上、0.03%以下，Mo含量設為0.05%以上、0.20%以下，Cr含量設為0.05%以上、0.20%以下，B含量設為0.0005%以上、0.0030%以下。
Ca：0.0003%以上且0.0050%以下、REM：0.0003%以上且0.0100%以下中的任一種以上 Ca、REM均為具有將硫化物的形態控制為球狀而提高鋼板的衝壓端面性狀的作用的元素，可視需要而含有。為了獲得上述效果，較佳為將Ca含量設為0.0003%以上，REM含量設為0.0003%以上。更佳為將Ca含量設為0.0008%以上，REM含量設為0.0008%以上。另一方面，若該些元素的含量過剩，則中介物增大，使鋼板的衝壓端面性狀劣化，因此較佳為將Ca含量設為0.0050%以下，REM含量設為0.0100%以下。而且，更佳為將Ca含量設為0.0030%以下，REM含量設為0.0050%以下。
Sb：0.001%以上且0.030%以下、Sn：0.001%以上且0.030%以下中的任一種以上 Sb及Sn為提高鋼板的表面性狀的元素，且具有提高與摩擦材料的黏接性的效果。為了獲得上述效果，較佳為將Sb含量設為0.001%以上，Sn含量設為0.001%以上。另一方面，若該些元素的含量過剩，則表面偏析（surface segregation）變得顯著，鋼板的表面性狀劣化而與摩擦材料的黏接性降低，因此較佳為將Sb含量設為0.030%以下，Sn含量設為0.030%以下。更佳為將Sb含量設為0.005%以上、0.020%以下，Sn含量設為0.005%以上、0.015%以下。
上述成分以外的其餘部分為Fe及不可避免的雜質。作為不可避免的雜質，可例示O、Mg、Co、Zn、Ta、W、Pb、Bi等，該些元素的含量只要分別為約0.01%以下則可容許。
接下來，對本發明冷軋鋼板的組織進行說明。 本發明的冷軋鋼板具有如下組織，即，肥粒鐵相的面積率為80%以上，包含波來鐵相、變韌鐵相中的任一種以上的硬質相的面積率合計為20%以下，上述硬質相的平均粒徑為1 μm以上、10 μm以下，且上述硬質相的平均縱橫比為10.0以下。
本發明中，藉由使冷軋時的鋼板內的變形變得均勻，而降低冷軋鋼板的殘留應力。根據上述觀點來看，本發明的冷軋鋼板需要將主相設為軟質的肥粒鐵相，並抑制硬質的波來鐵相及變韌鐵相。在包含波來鐵相、變韌鐵相中的任一種以上的硬質相以合計面積率計超過20%而大量含有的情況下，冷軋後的殘留應力增大，衝壓後的鋼板形狀劣化，或衝壓時在肥粒鐵相與硬質相的界面產生裂紋而鋼板的衝壓端面性狀劣化。進而，因伴隨殘留應力的增大而耐熱應變特性劣化，故在將此種冷軋鋼板衝壓成形後，若暴露於高溫環境下則會產生熱應變。
基於以上的理由，本發明中，需要將肥粒鐵相的面積率設為80%以上，將包含波來鐵相、變韌鐵相中的任一種以上的硬質相的面積率合計設為20%以下。肥粒鐵相的面積率較佳設為85%以上，更佳設為90%以上。另一方面，上述硬質相的面積率較佳設為合計為15%以下，更佳為10%以下。
然而，若上述硬質相的面積率變得極低，則無法獲得所需的鋼板硬度，因而上述硬質相的面積率較佳設為合計為2%以上。另外，作為本發明的冷軋鋼板組織，除肥粒鐵相、波來鐵相、變韌鐵相外，亦可包含雪明碳鐵。雪明碳鐵的面積率較佳設為1%以下。
而且，本發明的冷軋鋼板具有如下的組織，即，包含波來鐵相、變韌鐵相中的任一種以上的硬質相的平均粒徑為1 μm以上、10 μm以下，且上述硬質相的平均縱橫比為10.0以下。另外，硬質相的平均粒徑與平均縱橫比的求法記載於後述的實施例中。
若硬質相的平均粒徑超過10 μm，則硬質相與肥粒鐵相的界面處產生的裂紋大幅傳播，在鋼板的衝壓端面產生破損，從而端面性狀下降。因此，將硬質相的平均粒徑設為10 μm以下。較佳為7 μm以下。硬質相的平均粒徑越小，則自鋼板的衝壓性的觀點而言越佳。然而，為了減小硬質相的平均粒徑，必須在鋼板製造時降低熱軋的精軋結束溫度及捲繞溫度。另一方面，為了獲得本發明的以肥粒鐵相為主相的組織，需要如後述般將熱軋的精軋結束溫度與捲繞溫度設為規定的溫度以上，從而在該熱軋條件範圍內硬質相的結晶粒微細化存在極限。因此，硬質相的平均粒徑設為1 μm以上。
而且，若硬質相的平均縱橫比超過10.0，則硬質相與作為主相的肥粒鐵相的界面的應變增大，殘留應力增大，因此冷軋鋼板的耐熱應變特性下降。因此，硬質相的平均縱橫比設為10.0以下。較佳為8.0以下。
本發明的冷軋鋼板的硬度以Hv（維氏硬度）計為170以上。若鋼板的硬度小於Hv170，則強度不足，無法經受得住作為汽車用驅動系零件的板或盤、環的使用。因此，冷軋鋼板的硬度設為Hv170以上。較佳為Hv190以上。另一方面，本發明的冷軋鋼板的硬度主要基於冷軋的加工硬化，因此，若硬度過高（亦即，若冷軋的軋縮率過高），則鋼板的殘留應力亦增大，從而耐熱應變特性劣化。因此，冷軋鋼板的硬度較佳設為Hv250以下。
接下來，對本發明的冷軋鋼板的製造方法進行說明。 本發明的冷軋鋼板藉由如下而獲得：對具有上述化學組成的鋼原材料實施熱軋，形成以肥粒鐵相為主相的熱軋板，藉由酸洗去除鏽皮後，以規定的軋縮率對該熱軋板進行冷軋。
鋼原材料的製造方法無需作特別限定。例如，將具有上述組成的熔鋼在轉爐或電爐中熔化，較佳為藉由真空除氣爐（vacuum degassing furnace）進行二次熔煉（secondary smelting），並利用連續鑄造等製造方法形成鋼坯等鋼原材料的常用方法等均可適用。
接下來，對鋼原材料實施包含粗軋（rough rolling）與精軋（finish rolling）的熱軋，從而形成熱軋板。在實施熱軋時，亦可對鋼原材料進行直接軋延（direct rolling），該直接軋延是在鑄造後立即進行熱軋，或者在鑄造後實施以補充熱量為目的的加熱後進行熱軋。當在熱軋前將鋼原材料加熱時，其加熱溫度無需作特別限定，較佳設為1000℃以上、1300℃以下的範圍的溫度。若上述加熱溫度小於1000℃，則存在變形阻力（deformation resistance）增高，而無法獲得良好的形狀的情況。另一方面，若超過1300℃而為高溫，則有促進鏽皮的成長，而鋼板的表面性狀下降之虞。另外，粗軋的條件不作特別限定。
精軋結束溫度：800℃以上、950℃以下 若精軋結束溫度超過950℃，則熱軋板的組織粗大化。結果，冷軋後的鋼板的硬質相的平均粒徑增大，因而衝壓端面性狀劣化。另一方面，若精軋結束溫度小於800℃，則熱軋板的組織成為包含極端伸展的結晶粒的組織，硬質相的縱橫比亦增大。若對如此包含在熱軋板的階段沿軋延方向伸展的硬質相的鋼板進一步進行冷軋，則硬質相與作為主相的肥粒鐵相的硬度差大，因而在組織沿軋延方向伸長時，在硬質相與作為主相的肥粒鐵相的界面產生大的殘留應力。因此，冷軋後的鋼板中蓄積的殘留應力增大，容易產生熱應變。因此，精軋結束溫度設為800℃以上、950℃以下。較佳為850℃以上、920℃以下。
捲繞溫度：超過600℃且750℃以下 若捲繞溫度為600℃以下，則會過剩地生成波來鐵相或變韌鐵相，從而無法獲得作為目標的以肥粒鐵相為主體的鋼板組織。另一方面，若捲繞溫度超過750℃，則波來鐵相或雪明碳鐵粒子粗大化而鋼板的衝壓端面性狀劣化，或鋼板的表面性狀劣化。因此，將捲繞溫度設為超過600℃且750℃以下。較佳為620℃以上、700℃以下。
對精軋結束後冷卻至捲繞溫度為止時的冷卻速度不作特別限定，但為了將熱軋板、以及最終獲得的冷軋鋼板設為所需的組織，較佳為將精軋結束溫度至捲繞溫度為止的溫度範圍的平均冷卻速度設為10℃/s以上且小於120℃/s。更佳為15℃/s以上、50℃/s以下。 如以上般獲得的熱軋板在藉由酸洗而去除鏽皮後，實施冷軋，從而形成冷軋鋼板。
冷軋的軋縮率：30%以上、70%以下 為了藉由冷軋而設為作為板等驅動系零件用原材料所需的鋼板硬度，需要將軋縮率設為30%以上。另一方面，若軋縮率超過70%，則殘留應力增大，包含波來鐵及/或變韌鐵相的硬質相的平均縱橫比超過規定的值，從而容易產生熱應變。因此，將冷軋的軋縮率設為30%以上、70%以下。較佳為40%以上、60%以下。
本發明中，自鋼板形狀的矯正與殘留應力的調整的觀點而言，亦可在冷軋後，實施調質軋延（temper rolling）、或通過校平機（leveler）。自調整殘留應力的觀點而言，較佳為在實施調質軋延時，將伸長率設為0.3%以上。更佳為0.4%以上。然而，自調質軋延後的鋼板平坦度的觀點而言，較佳設為1.0%以下。 實施例
將表1所示的化學成分的鋼在轉爐中熔化，藉由連續鑄造法而形成鋼坯（鋼原材料）。然後，在表2所示的條件下對該些鋼原材料實施熱軋、冷卻、捲繞而形成熱軋板。繼而，藉由酸洗去除鏽皮之後，以表2所示的軋縮率實施冷軋，而形成冷軋鋼板。對一部分冷軋鋼板藉由校平機或者調質軋延來進行形狀矯正。
[表1]
[表2]
自所獲得的冷軋鋼板採取試驗片，按照以下所示的方法來進行組織觀察，求出肥粒鐵相、波來鐵相、變韌鐵相的面積率，以及硬質相（波來鐵相及/或變韌鐵相）的平均粒徑及平均縱橫比。而且，自所獲得的冷軋鋼板採取試驗片，按照以下所示的方法來評估硬度、衝壓後的平坦度、衝壓端面性狀、耐熱應變特性。
組織觀察 採取與軋延方向平行的板厚剖面的試樣，關於板厚剖面，利用3%硝酸浸蝕液（Nital）而呈現出組織，在板厚1/4位置處使用掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope）（SEM）以500倍、3視野進行攝影，並藉由圖像處理而將各相的面積率及包含波來鐵、變韌鐵相中的任一種以上的硬質相的粒徑與縱橫比加以定量化。粒徑設為結晶粒的長軸長度a與短軸長度b相乘所得的值的平方根（）。縱橫比設為將結晶粒的長軸長度a除以短軸長度b所得的值（a/b）。硬質相的平均粒徑及平均縱橫比在圖像處理中為：被識別為波來鐵相或變韌鐵相中的任一個的所有結晶粒的粒徑、縱橫比的算術平均。
硬度 採取與軋延方向平行的板厚剖面的試樣，並埋入至樹脂中，對板厚剖面進行研磨後，在板厚1/4的位置處依據日本工業規格（Japanese Industrial Standards，JIS） Z 2244的規定，使用維氏硬度計，以負載500 gf進行5點測定，將其平均值作為硬度。
衝壓後的平坦度 自所獲得的冷軋鋼板衝壓出外徑100 mm、內徑80 mm的環狀的板，並將板放置於雷射測定器（laser displacement meter）的測定台上，藉由雷射測定器對圓環部整體測定自台至板的圓環部上表面為止的高度，並算出其最小值與最大值之差。將最小值與最大值之差為0.2 mm以下的情況設為平坦度：良好（○）。另一方面，將最小值與最大值之差超過0.2 mm的情況設為平坦度：欠佳（×）。
衝壓端面性狀 自所獲得的冷軋鋼板衝壓出外徑100 mm、內徑80 mm的環狀的板，觀察衝壓端面，將無破損或二次剪切面（secondary shear surface）的情況設為衝壓端面性狀：良好（○）。另一方面，將觀察到破損或二次剪切面的情況設為衝壓端面性狀：欠佳（×）。
耐熱應變特性 自所獲得的冷軋鋼板衝壓出外徑100 mm、內徑80 mm的環狀的板，將板以300℃保持1小時後，進行空冷至室溫為止的熱處理。在熱處理後，與上述「衝壓後的平坦度測定」同樣地，藉由雷射測定器來測定板的形狀，並算出板的圓環部的高度的最小值與最大值之差。 將最小值與最大值之差為0.2 mm以下的情況設為耐熱應變特性：良好（○）。另一方面，將最小值與最大值之差超過0.2 mm的情況設為耐熱應變特性：欠佳（×）。 將該些結果表示於表3中。
[表3]
發明例的冷軋鋼板均具有維氏硬度為Hv170以上的充分的硬度，並且衝壓加工後的平坦度、衝壓端面性狀優異，進而耐熱應變特性優異。另一方面，超出本發明的範圍的比較例的冷軋鋼板的任一者的特性均差。 本申請基於2013年4月2日在日本提出申請的日本專利特願2013-076860號而主張優先權，其全部內容引用於此。
無
無
無

Claims (11)

  1. 一種冷軋鋼板，具有如下的組成，以質量%計含有： C：0.01%以上、0.08%以下， Si：0.01%以上、1.0%以下， Mn：0.05%以上、1.0%以下， P：0.03%以下， S：0.015%以下， Al：0.005%以上、0.10%以下，以及 N：0.01%以下， 其餘部分包含Fe及不可避免的雜質；並且 具有如下的組織：肥粒鐵相的面積率為80%以上，包含波來鐵相、變韌鐵相中的任一種以上的硬質相的面積率合計為20%以下，上述硬質相的平均粒徑為1 μm以上、10 μm以下，且上述硬質相的平均縱橫比為10.0以下； 維氏硬度為Hv170以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的冷軋鋼板，其中 除上述組成外，進而以質量%計含有Cu：0.01%以上且0.20%以下、Ni：0.01%以上且0.50%以下中的任一種以上。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的冷軋鋼板，其中 除上述組成外，進而以質量%計含有Ti：0.005%以上且0.10%以下、Nb：0.005%以上且0.10%以下、V：0.005%以上且0.50%以下、Zr：0.005%以上且0.10%以下、Mo：0.02%以上且0.50%以下、Cr：0.03%以上且0.50%以下、B：0.0003%以上且0.0050%以下中的任一種以上。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的冷軋鋼板，其中 除上述組成外，進而以質量%計含有Ca：0.0003%以上且0.0050%以下、REM：0.0003%以上且0.0100%以下中的任一種以上。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的冷軋鋼板，其中 除上述組成外，進而以質量%計含有Sb：0.001%以上且0.030%以下、Sn：0.001%以上且0.030%以下中的任一種以上。
  6. 一種冷軋鋼板的製造方法，對鋼原材料實施將精軋結束溫度設為800℃以上、950℃以下的熱軋，在熱軋結束後，以超過600℃且750℃以下的捲繞溫度進行捲繞，並藉由酸洗去除鏽皮，然後以30%以上、70%以下的軋縮率實施冷軋， 上述鋼原材料具有如下組成，以質量%計含有： C：0.01%以上、0.08%以下， Si：0.01%以上、1.0%以下， Mn：0.05%以上、1.0%以下， P：0.03%以下， S：0.015%以下， Al：0.005%以上、0.10%以下，以及 N：0.01%以下，並且 其餘部分包含Fe及不可避免的雜質。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的冷軋鋼板的製造方法，其中 在實施上述冷軋後，實施調質軋延。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項所述的冷軋鋼板的製造方法，其中 除上述組成外，進而以質量%計含有Cu：0.01%以上且0.20%以下、Ni：0.01%以上且0.50%以下中的任一種以上。
  9. 如申請專利範圍第6項至第8項中任一項所述的冷軋鋼板的製造方法，其中 除上述組成外，進而以質量%計含有Ti：0.005%以上且0.10%以下、Nb：0.005%以上且0.10%以下、V：0.005%以上且0.50%以下、Zr：0.005%以上且0.10%以下、Mo：0.02%以上且0.50%以下、Cr：0.03%以上且0.50%以下、B：0.0003%以上且0.0050%以下中的任一種以上。
  10. 如申請專利範圍第6項至第9項中任一項所述的冷軋鋼板的製造方法，其中 除上述組成外，進而以質量%計含有Ca：0.0003%以上且0.0050%以下、REM：0.0003%以上且0.0100%以下中的任一種以上。
  11. 如申請專利範圍第6項至第10項中任一項所述的冷軋鋼板的製造方法，其中 除上述組成外，進而以質量%計含有Sb：0.001%以上且0.030%以下、Sn：0.001%以上且0.030%以下中的任一種以上。
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