TW521099B - High-strength, high-toughness martensitic stainless steel sheet, method of inhibiting cold-rolled steel sheet edge cracking, and method of producing the steel sheet - Google Patents

Description

521099 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1) [發明背景] [發明領域] 本發明係關於一種適用於各種不同類型之彈簧、金屬 塾圈（gasket)、金屬罩、瓣閥（flapper valve)、鋼帶等等之 高強度、高勒性麻留田系不錢鋼片，以及關於一種在製造 冷軋鋼片期間可防止冷軋鋼片之邊緣產生裂紋之方法，以 及一種鋼片之製造方法。 [背景技術] 傳統上使用於金屬墊圈、金屬罩、以及其他高強度需 求應用上之不錄鋼，係包括如下： (A) 藉由冷軋沃斯田系不銹鋼而加工硬化之不錄鋼，諸 如SUS301及SUS304。此類型之不銹鋼係採用冷軋型麻留 田系本身之硬度。長久以來使用在汽車及摩托車引擎上之 石棉墊圈，目前已經由採用此類型不銹鋼製成之金屬墊圈 所取代。 (B) 析出硬化型不銹鋼，諸如歸類為SUS630之不銹 鋼。此類型之不銹鋼係硬度上較低，且老化（aging)之前係 具有極佳的可加工性，且由於老化後之析出硬化，其係可 具有較高的硬度。其對於熔接軟化亦具有較高的抵抗力。 此類型之不銹鋼因此係廣泛地應用在需要溶接之彈簧及鋼 帶上。本案申請權人係已經發展出此類型之不銹鋼，其具 有較高的韌性以及扭轉特性（參照日本專利公告JpA Hei 7-157850(1995)號以及 JPA Hei 8-74006(1996)號）。 (C) 淬火硬化不銹鋼，其在退火狀態或幾個百分比之縮 (請先閱讀背面之注意事項3、寫本頁) 裝·丨 訂------------ ♦ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1 312162 521099 A7

五、發明說明（2 ) 減比（reduction ratio)的表面輥軋之後，係具有較高的強 度。此類型之不銹鋼係可藉由採用在淬火期間所形成之麻 留田系鐵而達到高強度，其中該淬火係由沃斯田系相或添 沃斯田系相+鐵相之溫度範圍淬火至正常室溫。這些不錄 鋼係不需要昂貴的析出硬化元件，且能以極少的製造步驟 來加以製造。因此，這些不銹鋼在原料成本以及製造成本 上係較低的。本案申請權人所發展出來之此類不銹鋼係包 括用以製成鋼帶之低碳麻留田系不銹鋼，如在日本專利公 告JPB Sho 5 1-3 1085(1976)號中所揭露者，以及具有較小 之同平面異向性（in_plane misotropy)之高韌性、高強度多 相結構不銹鋼，如在日本專利公告JPA sho 63-7338(1988) 说中所揭露者。 這些習知技術之不銹鋼係具有以下之缺點： (A)型加工硬化不銹鋼係需要強大的冷作，以形成可以 得到高強度及彈性所需要之大量麻留田系鐵。由於麻留田 系鐵在馬冷作溫度下係無法輕易形成，再者，冷作係必須 以較低的速度來進行，以避免鋼之溫度增加。因此，其產 能係較低的。再者，藉由冷作所產生之麻留田系鐵的數量 對於鋼之沃斯田系穩定性係極為敏感。這表示只要在鋼成 份中有極小的變化，便會造成所產生之麻留田系鐵之數量 與所高要之固疋值產生誤差，甚至低於冷作之固定量值。 因此，這會造成產品之品質有所變化。 如稍後將說明者，用以製造需要具有高氣密性之汽缸 頭墊圈之不銹鋼，係需要超強的彈性。舉例來說，（A)型 I!裝. (請先閱讀背面之注事項寫本頁) 訂Vi 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 2 312162 521099 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3) 銹鋼，諸如SUS301或SUS304之彈簧彎曲彈性極限值Kb， 甚至該不銹鋼之強度藉由冷作而增加，在增添了 〇 1〇/0之張 應變之後，其KbG」值最佳亦僅約為650N/mm2。比此一彈 性還佳的狀態係很難達到。有時係可採用老化處理來使該 亞穩的（metastable)麻留田系不銹鋼具有突出的彈性。然 而，已發現，在汽缸墊圈等構件之應用中，其突緣部分（bead portion)可能會承受超過鋼之彈性限度的壓縮應力，在此情 況下’在變形之後的使用期間所保有之彈性會比老化處理 之前所具有之彈性還高。換言之，該不銹鋼在老化處理之 前應最好已先具備有極佳的彈性，因為藉由第一次進行老 化處理來增添極佳彈性的方式並不恰當。因此，就業界目 前的情況而言，鼓吹此類型不銹鋼使用在金屬墊圈等構件 上之性能’似乎並不是很成功。 (B) 類型析出硬化不銹鋼係必須包含老化硬化元素，諸 如Cu、Al、Ti及Mo。這些元素的價袼都不低，因此這會 增加原料之成本。此外，採用老化鍋鑪亦會大大地增加設 備之成本。由於需要採用數個加工處理程序，因此生產成 本亦會增加。 (C) 類型淬火硬化不銹鋼之強度一般係低於（A)類型及 (B) 類型不錄鋼。藉由表面輥軋或包含大量的匸或n係會 降低勤性。在（C)型鋼中要達到較高強度及韌性並不是容易 的事。就本案發明人的認知而言，到目前為止並未有任何 (C) 型不銹鋼可以同時具有高強度及高韌性。 本案發明人致力於尋找一種方法，其可以降低同時具 ------------裝· (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 訂，—------—A__wi. ^張尺度適^Si"ii?(CNS)A4規格⑽X 297公釐） 3 312162 521099 i

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521099 A7 B7 五、發明說明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 改良型不銹鋼片與習知淬火硬不銹鋼片之間相比較時，所 需要之滾軋負載在該改良型不銹鋼片中係與其較高強度大 大地形成正比的關係。此外，該改良型不錢鋼片係較容易 碰到邊緣裂紋的問題。邊緣裂紋係必須以各種方法來加以 避免，因為其不僅會破壞產品的品質，且在鋼片製造期間 亦容易發生安全性的問題。當邊緣裂紋在後續加工處理步 驟中會發生影響時，唯一的變通方式便係以截切器 (trimmer)或類似構件來將該不銹鋼片之邊緣上具有裂紋 部分的寬度加以截切掉。此一截切增加了額外的製程步 驟，且會降低產率。因此，這係會大大地增加製造的成本。 因此，本發明之第三目的係要提供一種方法，其在具有相 备於SUS3 01之咼強度以及具有極佳之韌性與彈性的不銹 鋼片的製造過程中，可以明顯地避免冷軋鋼片邊緣裂紋的 產生。 [發明概要] 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 就上述（C)型淬火硬化不銹鋼類型中之麻留田系不銹 鋼而言’本案發明人經由研究而得知，藉由調整碳、氮及 錄含量且進-步控制占肥粒鐵（ferrite)數量以及殘餘沃斯 田鐵之數量，便可以得到一種高強度鋼，其係優於習知泮 火硬化不銹鋼之強度、韌性以及彈性，且在產 α 質均句性上係優於加工硬化不鱗鋼’並且比析出硬化：： 鋼還便宜。 尤其針對做為金屬墊圈之最佳化應用的進一步研 發現，除了調整碳、氮以及錄之含量以外，使金屬結構在 張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼⑵? χ 297公爱τ D 312162 521099 A7 B7 五、發明說明（7 ) 不超過1 ·0%之猛’不超過〇·〇6%之磷，不超過〇 Q%%之 硫，2.0至5.0%之鎳，14_0至17 〇%之鉻，〇 〇3以上（不 包含〇·〇3)至0.10%之氮，〇.〇〇10至〇 〇〇7〇%之硼，以及 剩餘百分比的鐵及無法避免的雜質，並且具有由方程式（i) 所定義之Α值，其中該Α值係不小於-18: A 值=30(碳 + 氮）-1.5 矽+0.5 錳+鎳_13 鉻+ 11 8〜（1)， 其中在方程式（1)右側之每一元素符號係代入該元素之質 量百分比含量值。 在本發明中所用之’’鋼片”（steei sheet)—詞，係定義 為包括’’鋼帶 ’’（steel strip)。 在本發明之第二態樣中，根據本發明第一態樣之高強 度、高韌性麻留田系不銹鋼片，其相對橫向邊緣上係藉由 冷軋而形成未具有長度超過丨毫米之邊緣裂紋的邊緣。 在第二態樣中，本發明係提供一種用以做為金屬墊圈 之高強度、高韌性麻留田系不銹鋼片，其包含（以質量百 分比計量）〇·〇3以上（不包含〇 〇3)至〇 15%之碳，〇 2_2 〇% 之石夕’不超過1 · 〇%之猛’不超過〇之礙，不超過〇⑽6〇/〇 之硫’ 2.0至5.0%之鎳，14.0至17.0%之鉻，〇.〇3以上（不 包含0.03)至0.10%之氮，〇 0〇1〇至〇 〇〇7〇%之硼，以及 剩餘百分比的鐵及無法避免的雜質，以及包括不小於% 體積百分比之麻留田系相，其中一施加有額定拉張應變 0.1 %之測試樣本，依照JIS η 3 1 30所測得之彈簧彎曲彈 性限度KbG」係不小於7〇〇N/mm2。 (靖先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 訂.----線 _· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

7 (修正頁） 3]2162 B7 五、發明說明（8 ) 久變形量為（U毫米時之彈菁彎曲彈性限度值。 =本發明第四態樣中，該依照第三態樣之鋼片— 步包含鉬及銅其中—去& +上 α ^ 之質量百分比 者或兩者，且其總量係不小於2.〇% :本發明之第五態樣中，依照第三或第四態樣之銅片 係，、有一化學成份’其中該由方程式⑴所定義之 不小於-1.8。 ’、 在本發明之第六態樣中，該依照第三至第五態樣 何一個態樣之鋼片係具有不小於0 3%之均句伸展度。 發明之第七態樣中，該依照第三至第六態樣中任何— 恶樣之鋼片係具有140(M700N/mm2之拉張強度。 在第人態樣中，本發明係提供—種防止高強度、高勒 性麻留田系不錄鋼片產生冷軋鋼片邊緣裂紋之方法，盆中 该方法係應用於麻留田系熱軋鋼片，該麻留田系熱軋鋼片 具有-以質量百分比計量之化學成份’包含〇 〇3以上(不 包含0.03)至〇.15%之碳，0·2_2 0%之梦，不超過1〇%之 錳，不超過0.06%之磷，不超過〇 〇〇6%之硫，2 〇至5 之鎳，14.0至17.0%之鉻，〇 〇3以上(不包含〇 〇3)至心 之乳，〇·()_至0.()_%之m剩餘百分比的鐵及益 法避免的雜質，並且具有一由方程式（1)所定義之A值，、 其中該A值係不小於_ι·8，其中八值=3()(碳+氮）]5發+〇 $ 錳 +鎳·1·3 鉻+11.8...(1) 且包含使該鋼片經過單-循環或多次重複循環之處理 程序（中間退火及冷軋處理程序）之步驟，其中該處理程序 係包含在冷軋之前後將該鋼片於600_800〇c之均熱溫度 1_一，丨一 "一 丨 — — _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）_ (修正頁） 312162 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----------------- 521099 A7 五、發明說明（9 ; (soaking temperature)下進行均熱時間不超過10小時的中 間退火處理’以將鋼之硬度調整至不超過維克氏（Viekers) 硬度380。 請先閱讀背面之注意事項HI寫本頁) 概括地說，”均熱溫度，，係指當鋼片一旦其溫度在加熱 期間溫度上升的過程中於厚度方向上已經變得均勻時，該 鋼片所保持之固定溫度，便稱之為，，均熱溫度，，。然而，實 際上，精確地定出此一溫度係相當地困難。當鋼之溫度接 近鍋爐溫度時，溫度上升的速率便會減緩至一冶煉狀態 (metallurgical state)，其中該溫度大致上係不會與在鋼片 厚度向上已均勻分佈之溫度相差太多。因此，在本發明中， 該均熱溫度係定義如下：溫度T1(QC)及溫度T2CC)之平均 /rn度亦即（Tl+T2)/2，其中T1(°C)係當鋼片加熱之溫度增 加過程中，在鋼片表面上溫度增加之速率不超過2 秒 時，該鋼片之表面溫度，而T2則係在開始冷卻之前，該 鋼表面之最終溫度。舉例來說，該鋼片之表面溫度係可以 藉由焊接在鋼片表面上之熱電偶合測得。 概括而言，，，均熱時間，，係指當鋼片一旦其溫度在加】 期間溫度上升的過程中於厚度方向上已經變得均勾時， 鋼片保持在固定溫度的期間，便稱之為，，均熱時間，，。然而 在本發明中，該均熱時間係定義如下·當鋼片加熱之溫度^ 加過程中在鋼片表面上溫度增加之速率不超過2〇c/秒的 時間點’與該鋼片開始冷卻之時間點之間的期間，便稱』 二均熱時間'，，不大於10小時之均熱時間，，之定義，係善 括*鋼片加熱之溫度增加過程中在 你調方表面上溫度增加爻 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS^規袼⑵Qχ29 " 312162 521099 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 五、發明說明（10 ) 速率只要不超過2°C/秒時便開始冷卻的情形（零秒均孰 本發明之第九態樣係提供一種根據第八態樣之方法，其中 除了在中間退火處理後將鋼之硬度調整至不超過維克氏硬 度_之外，該均熱溫度係在滿足以方程式⑺表示的2值 $ 380之x(°c )的範圍内之溫度。 Z值=61碳-6石夕_7錳]·3錄_4鉻_36氮_7 927χΐ〇 χ +1·854χ 10_2χ2-13·74χ+3663 …(2)， 其中在方程式⑺右側之每—元素符號係代人該元素 之質量百分比含量值’且X係代入均熱溫度(單位:。〇。 、本發明之第十態樣係提供—種根據第八或第九態樣之 方法，其中在每-中間退火及冷軋處理程序中之中間退火 均熱時間係不超過300秒。 本發明之第十-態樣係提供一種根據第八至第十離樣 中任何-個態樣之方法’其中在每一中間退火及冷軋處理 程序中之冷軋縮減率係不大於85%。當進行中間退火及冷 乾處理程序之多重重覆循環時，則使每一循環之冷札縮^ 比不大於85%。然而，該冷軋縮減率在每一循環中並不一 疋皆要相同。 本發明之第十二態樣係要提供一種可製造高強度、高 韌性麻留田系不銹鋼片且同時可避免冷軋鋼片邊緣裂紋之 方法’該方法包含將該依照第八至第十一態樣中任何一個 所述之方法且經過中間退火及冷軋處理程序所製成之冷軋 鋼片，在950至1050。0：之均熱溫度下進行均熱時間不7超 過300秒之最終退火，❿不冑要先將鋼片之相對侧緣加以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 312162 ------：——------裝 i· (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) -------------^----- 521099 A7 ____ B7 五、發明說明（11 ) 修剪。 在此所胡之最終退火传一 ^ ^ 糸種在製造具有尚強度、高韌 性及極佳彈性之鋼片的處理程序最後所進行之退火處理。 該均熱溫度及均熱時間係以相同於先前中間退火之方式來 加以定義。該最終退火亦包括零秒均熱的情形。 注 意 事 、本發明之第十三態樣係提供一種依照第十二態樣之方 法’其中在最終退火之後’便以11〇%之縮減率來進行表 面輥軋（skin-pass rolling)。 [圖式之簡單說明] 第1圖係-測試片之形狀的平面視圖，其中該測試片 訂 係具有突緣（左侧）及該突緣（bead)之部分放大截面視圖（右 側）。 [較佳實施例的說明] 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 由麻留田系不銹鋼片中同時達到高強度及高韌性之觀 點’以及在高強度不銹鋼片之製造期間防止冷軋鋼產生邊 緣裂紋之觀點而言，本發明係必須對於鋼的化學成份先加|鲁 以嚴袼的定義。對於鋼之化學成份必須加以限制的理由現 將說明如下。 對於藉由固溶體強化（solid-solution strengthening)以 及抑制占肥粒鐵相的產生來強化鋼之強度而言，C(碳）係一 種重要的元素。對於欲獲得有效的固溶體強化性能而言， 其係需要超過0.03質量百分比之碳含量。然而，在超過 〇· 15質量百分比之較高的碳含量時，在中間退火期間於晶 粒邊界中析出之碳化物（或者係伴隨有氮化物之碳化物）之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 312162 521099

521099 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（13/ 量高於0.006質量百分比的狀況下，其在冷軋期間係難以 防止邊緣裂紋產生’因為在熱軋期間之表面粗糙問題係難 以防止的。因此，本發明限定的硫含量係不超過〇 〇〇6質 量百分比。 Ni(鎳）係可取化部分的碳及氮，其中碳及氮與鎳一樣 皆係沃斯田鐵構成元素，且藉由如此做，係可以有效地防 止動性由於太大量的採用碳及氮而受到破壞。鎳亦可以防 止（5肥粒鐵相的產生。在本發明之合金系統中，其係需要 有至少2.0質量百分比之鎳’以在炼鑄（casting)之後將占 肥粒鐵相的數量充份地降低，以避免在熱軋期間產生表面 粗縫的問題，並且可以保持韌性。然而，超過5 〇質量百 分比之鎳係會使得殘留的沃斯田鐵數量過度地增加，因而 破壞強度。雖然在此情況下，該殘留的沃斯田鐵數量係可 以藉由降低碳及氮的含量來加以降低，然而由於藉由碳及 氮之固溶體強化未能充份發揮，因此其亦無法達到高強 度。因此，在本發明中係需要較多的鎳。因此，鎳的含量 係限定為2.0-5.0質量百分比之間。 Cr(鉻）在本發明之鋼中係需要存在有不超過ι4〇質量 百分比的含量，以達到極佳的抗腐蝕性。然而，當鉻含量 超過16.5質量百分比時，在擬熔鑄狀態（as-cast state)及最 終成品中之6肥粒鐵相的含量便會變得較高。一定量值的 5肥粒鐵相係不會對於熱軋之後的不銹鋼片邊緣部分以及 產品之彈性產生不利的影響。然而，當鉻含量超過17 〇質 量百分比時，伴隨增加的3肥粒鐵相係會增加不銹鋼片邊 参紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13 312162 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項

I I訂 I 線 521099 A7 五、發明說明（14 ) 緣部分之表面粗糙程度，而使得在冷軋期間難以防止邊緣 裂紋的產生甚至當採用後面將說明之中間退火處理步驟 時亦然。藉由調整鋼的化學成份以抑制占肥粒鐵相產生來 克服此-問題的解決方式，將需要採用額外大量的沃斯田 鐵構成元素。然而，此方式在最終退火之後將會殘留大量 =沃斯田鐵相，而這將會破壞強度及彈性。因此，鉻的含 量係限定在14.0-17.0質量百分比的範圍内。 N(氮），如同碳一樣，係可以抑制占肥粒鐵相的產生以 及可以藉由固溶體強化來加強鋼的強度。再者，部分的碳 係可以由氮來加以取代，以使得不需要採用大量的碳，並 且藉此避免在中間或最終退火之後的冷卻期間，由於碳化 鉻在晶粒邊界的析出而降低鋼的抗腐蝕性。為了獲得這些 效果，其係需要至少〇.03質量百分比的氮含量。然而，超 過0.10質量百分比的氮含量，則在中間退火之後的冷札期 間的加工硬化程度便會變大，而增加了輥軋負載，並且有 可能會造成邊緣裂紋。此外，由於在最終退火之後的沃斯 田鐵殘留量變大，因此便無法得到良好的強度以及彈性。 因此，氮含量係限定在0.03至〇·1〇質量百分比之間。 Β(硼）在本發明中係極重要的元素，其係用以抑制在冷 軋期間產生邊緣裂紋。硼添加至不銹鋼中通常係用以增加 高熱狀態的可加工性。然而，在麻留田系不銹鋼中，亦即 本發明之主體中，添加硼來增進高熱狀態的可加工性係不 必要的，因為藉由降低硫含量使其不超過〇 〇1質量百分比 便足以防止熱破裂的產生。在另一方面，本案發明人進 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公差)- ------.---,-----裝： (請先閱讀背面之注咅擧項寫本頁) I--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I 訂·----7---------^wi · 五、發明說明（15) 步研究發現，在與本發明有關的鋼種類之熱軋期間，硼係 具有明顯防止表面粗糙:的功效。此外，硼亦可以有效地在 中間退火期間於晶粒邊界抑制硫的隔離作用。本發明採用 硼的這些功效係可以大大地抑制在冷軋期間邊緣裂紋的產 生。在本案發明人的研究中顯示，本發明係需要採用不超 過0·0010質量百分比的硼含量，以明顯達到抑制冷軋板邊 緣產生裂紋的效果。然而超過0.0070質量百分比之硼含 量，便會使邊緣裂紋抑制動作達到飽和，並且由於在晶粒 邊界上明顯地產生硼系析出物，因而會破壞最終產品的動 性。因此，硼含量係設定在0.001 0-0.0070質量百分比之間 的範圍。

Mo(鉬）及Cu(銅）係可以有效地使墊圈鋼（gasket steel) 具有極佳的腐蝕抗性。然而，這些元素的價格較高，且當 其存在有超過2.0質量百分比的總含量時，對於腐蝕抗性 的貢獻便會減少，並且由於促使該5肥粒鐵相之產生而破 壞了永固抗性以及疲勞特性。當採用鉬及鋼時，其總量最 好係不要超過2·0質量百分比。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之鋼的構件元素並非僅侷限在上述之含量範圍 内’其亦可加以調整，使得由上述方程式（1)所得出之Α值 係不小於-1.8。雖然A值係可以表示在最終退火之後的占 肥粒鐵相數量的指標，然而其亦可對應於在擬熔鑄狀態中 之5肥粒鐵相的數量。當構成元素係落在上述含量範圍内 之鋼的A值係-1 8或以上時，在擬嫁鑄狀態中之$肥粒鐵 相的數量係不會大於大約i 〇個體積百分比。在此例中，在 16 312162 521099 A7 —_B7 五、發明說明（16) 熱軋之後的表面粗糙度係大大地減輕，且在冷乾期間的邊 緣破裂亦可以藉由進行稍後將說明的令間退火步驟來加以 避免之。當鋼之化學成份係使得A值低於·18日♦，鋼產生 邊緣裂紋的傾向便會增加’且長度超過1毫米之邊緣裂紋 便會局部地產生，或者係在整個邊緣部分上產生。各在本 發明中提到之鋼種類產生了超過！毫米長之裂紋時;^在後 、嘴加工步驟中之產率以及產品的品質係會受到重大的影 響。因此’該不銹鋼片之破裂的邊緣部分便必須加以修剪， 且修剪的寬度係要等於或大於最大的邊緣裂紋長度。這係 會大大地降低產能效率，且增加製造成本。因此，在本發 月中鋼的化學成份最好係限定在可使方程式⑴所得到的 A值不會小於_ 1 8。 適合做為金屬墊圈之鋼片的金屬結構以及機械特性， 現將說明如下。 做為此用途之鋼片係具有一由不超過85體積百分比 之麻留田系相所構成之金屬結構。當麻留田系相係低於Μ 體積百分比時，其係相當難以達到高硬度，而使其無法I 有在現行應用令所需要之極佳的永固抗性以及疲勞特性。 由:超過85體積百分比之麻留田系相所構成之結構，係可 以，由調整鋼之構成元素的含量落在上述之範圍内並且控 制最、、、退火、表面輥軋以及其他製程條件而獲得。不同於 \ 系相之其他相可以係殘留沃斯田鐵相或肥粒鐵相。 然^在輥氣方向上分佈有保持為占肥粒鐵相之肥粒鐵係 不丨口田的，因為這會妨礙不超過7〇〇N/mm2之彈簧彎曲彈 本紙^度適用中國規格⑽X 297公釐了

I t 521099 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（17) 性限度（spring bending elastic limit)(將在下文中說明）的達 成，並且亦會破壞韌性。因此，散佈在層體（strata)中之占 肥粒鐵相最好係不要超過3.0體積百分比。 就機械特性而言，在施加至少0.1 %之張應變下之彈簧 彎曲彈性限度Kb〇」係不可以超過700N/mm2。一在突邊形 成（bead formation)之前具有高彈簧彎曲彈性限度之鋼，可 在釋放突邊形成期間藉由沖床（press)來施加張應力所產生 之壓縮殘餘應力之後，具有低於突邊形成之前的彈簧彎曲 彈性限度。當KbG」在突邊形成之後係低於7〇〇N/mm2時， 所具有之永固抗性係不會比習知之鋼，諸如SUS301及 SUS304還佳。永固抗性因此在某些使用環境下便會不足。 已發現當由突邊形成所造成之應變被估算為張應變，則在 施加0.1 %或更大之張應變的情況下，該彈簧彎曲彈性限度 係會與突邊形成之後的彈簧彎曲彈性限度具有良好的一致 性。具有700N/mm2或更大值之KbG1的鋼在熱處理或表面 輥軋之後，若之後施加張應變而使其KbG1掉落在 7〇〇N/mm2以下時，則該鋼便不適合做為金屬墊圈的材料。 因此’本案發明人便由欲形成突邊之鋼片材料中收集 測試樣本，並且利用這些樣本來研究各種不同的方法，以 尋找一種通用的評估方式，以評估使用在金屬墊圈中之鋼 片。結果，已經發現當施加〇 · 1 〇/0之額定張應變之鋼片的測 試樣本依照JIS Η 3130所測得之彈簧彎曲彈性限度KbQ1 不超過700N/mm2時，該鋼片便可以判斷為具有良好特性。 本發明所定義之彈簧彎曲彈性限度Kb。」便係根據此一認 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 訂·： —線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Q χ 297公爱） 17 312162 521099

五、發明說明（18) 知。 為了避免在形成突邊期間造成厚度不均勻以及產生邊 緣細紋’並進而避免永固抗性以及疲勞特性被破壞，因此 最好不僅定義該[、^值，而且規定鋼之成份以及製造條 件，以獲得不超過0·3〇/〇的均勻伸展度。藉由使鋼之成份落 入本發明所定義之範圍並且保持張力強度不大於 17〇〇N/mm2，便可使鋼具有不超過〇 3%之均勻伸展度。然 而’張力強度係不可以低於1400N/mm2。因此，該，，:1400-17〇〇N/mm2張力強度”之規定便可以應用在，，不超過〇 3%均 勻伸展度之規定中。最好，該”不超過〇3%均勻伸展度，， 以及該”1400-1 700N/mm2張力強度，，之規定皆能同時滿 足。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 現將針對中間退火說明如下。在本發明中之中間退火 以抑制邊緣裂紋而言係相當重要的。本案發明人之研究顯 示，當鋼片在冷軋之前具有不大於3 80(Hv3 80)之維克氏 (Vickers)硬度且完全抑制氮化物-碳化物析出時，其在冷札 期間便可大大地抑制邊緣裂紋的產生。對於欲獲得具有極 低析出物含量之軟化鋼片而言，其係有需要在6〇〇_8〇〇〇c 之均熱溫度下進行均熱間長達10小時之退火處理。 在熱軋或冷軋期間在鋼片上所造成之工作應變係必須 加以消除，以充份地軟化該鋼片。這係需要使該均熱溫度 不超過600°C。雖然增加鋼片溫度係可以加強應變消除作 用，然而這卻會導致逆轉變之沃斯田鐵（reverse_ transformed austenite)的產生。接著，在冷卻期間便會 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 18 312162 521099 A7 B7 五、發明說明（19 ) 一淬火現象，以增加該中間退火之鋼的硬度。當均熱溫度 超過800〇C時，便很難達到Hv38〇之柔軟度，甚至藉由調 整鋼之成份時亦然。因此，該中間退火之均熱溫度的臨界 範圍係在600-800°C之間。 頁 本案發明人在一系列的中間退火測試所得到的經驗， 便係要具有Hv380或以下之柔軟度且具有良好再製性能的 鋼片實非易於達成。在看完以下理由後便可以瞭解，首先 發現到的是，中間退火係會引致相反現象的出現，亦即，， 由於消除應變而軟化，，以及，，由於淬火而硬化，，，其次可以發 現的疋，對於淬火現象的敏感性（susceptibility)係視鋼之化 學成份而有所不同。因此，本案發明人便致力於針對化學 成份來決定中間退火的條件，以使其可以一致地達到不超 過Hv380之柔軟度。這便形成了先前揭露之方程式（2)所定 義的指數Z值。 線 詳言之’本案發明人提出之中間退火條件中，該均熱 溫度係落在可以滿足方程式（2)中之z值$ 380之χ(°〇的 範圍内。在這些條件下，便可以得到具有Ην380或以下之 鋼片。 將中間退火均熱時間設定在10小時内係相當重要 的。當均熱時間超過10小時，重晶粒邊界碳化物_氮化物 析出的發生係會阻礙在冷軋期間抑制邊緣裂紋的企圖，甚 至當鋼片具有Hv380或以下之柔軟度時亦然。對於均熱時 間係不需要設定下限值。一般而言，以零秒均熱之退火便 已足夠。然而，在實際工業操作中為了確保產品品質之穩 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 19 312162 521099 A7 — H7 _ 五、發明說明（2〇 ) 定而進行連續退火時，則中間退火的均熱時間最妤係設定 為0-300秒，且以〇_60秒為最佳。在批次退火的情況下， 係可以採用0-10小時的均熱時間的範圍，但以0-3小時範 圍為佳。 在本發明中，藉由在冷軋之前將鋼片以上述中間退火 加以處理’係可以抑制鋼片在冷軋期間產生邊緣裂紋。該 冷軋縮減比最好儀保持不超過85%。若有需要，可以藉由 在上述條件下重複進行中間退火及冷軋處理數次，而使鋼 片之厚度具有較大的縮減。 在元成上述之中間退火以及冷乳處理之後，該鋼片由 於在冷軋期間已大大地降低邊緣裂紋之產生，因此便可以 直接進行最終退火，而不需要將鋼片之相對側緣部分加以 t男。在最終退火中，該鋼片係加熱且保持在沃斯田鐵單 相部位，以在冷卻之後可以得到經過淬火的麻留田系結 構。由於本發明之一重要的特徵係確保在最終退火之後可 以具有两韌性，因此在麻留田系結構中之先前的沃斯田鐵 之aa粒直徑便必須再精煉。該精煉係可以藉由 將最終退火中之均熱溫度控制在l〇5〇〇c而達成。然而， 在低於950。(：之均熱溫度時，碳化物-氮化物的繼續存在或 析出係會降低強度及韌性。因此，該最終退火均熱溫度最 好係選定在95(M050〇C的範圍内。該最終退火均熱時間則 最好係設定在不超過300秒的時間（包括零秒）。 在最終退火之後，最好接著進行表面輥軋，以使鋼片 具有更高的強度以及彈性。在研究過程中，本案發明人觀 裝·· (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 訂—_------線----AWI. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20 312162 521099 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（21) 察到即使在略微的表面輥軋縮減’例如〇 5%，的處理下， 對於鋼片之強度及彈性仍有加強效果。最奸，該表面輥軋 縮減率係不大於1%，因為在過低的縮減率中，鋼片之性 質穩定性係較差的，且因為當表面棍札縮減率係或更 大時，便可以得到具有能夠廣泛做為彈簧材料之極佳彈 性。當表面輥乳縮減率超過10%時，與勒性有關的問題便 會產生，此外，由於為了增加強度所造成的較高的親乳負 載’亦會使操作以及生產效率下滑。因此，表面㈣最好 係以1 -1 0 %之縮減率來進行。 [實作例] 實例1 以下將由100公斤的鋼錠來進行熱軋，以得到4 〇毫 米厚度之熱軋鋼片，其中該鋼鍵係由具有表ι所示之化風 成份的熱熔鋼熔鑄而得。在表j中，A1-A8係本發明之鋼: 其化學成份係落在本發明所規定的範圍内，而bi，則痛 對照例的鋼，而C1#f知的鋼su續。每_種鋼的A僅 亦顯示在圖表中。 裝·· ----訂·-. c請先閱讀背面之注咅？事項寫本頁) —顧線 h---Φ------ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇T^W) 21 312162 521099 A7 B7 五、發明說明（22 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1 鋼編號 合金成份及含量（質量百分比） A值 C Si Μη Ρ S Ni Cr N B A1 0.079 0.48 0.19 0.028 0.0026 4.02 15.67 0.068 0.0039 -0.77 A2 0.084 0.64 0.73 0.030 0.0034 3.51 16.04 0.081 0.0030 -1.09 A3 0.058 0.79 0.45 0.018 0.0028 3.58 14.92 0.056 0.0043 -1.56 A4 0.143 0.22 0.69 0.042 0.0010 2.96 16.80 0.035 0.0035 -1.73 A5 0.097 1.95 0.48 0.019 0.0043 4.92 14.07 0.064 0.0018 0.57 A6 0.060 1.24 0.93 0.055 0.0032 3.44 14.75 0.074 0.0067 -1·31 A7 0.082 0.42 0.23 0.030 0.0057 3.89 15.78 0.070 0.0013 -0.78 A8 0.033 1.70 0.37 0.031 0.0013 4.35 14.65 0.096 0.0052 -1.39 B1 0.064 0.43 0.23 0.031 0.0023 3.97 15.86 0.054 0.0042 -1.84 B2 0.080 0.51 0.28 0.040 0.0032 4.03 16.67 0.071 0.0029 -1.94 B3 0.076 0.50 0.14 0.029 0.0027 3.99 15.58 0.069 0.0007 -0.79 B4 0.158 0.38 0.34 0.018 0.0038 3.67 16.28 0.018 0.0022 -0.81 B5 0.101 0.39 0.25 0.022 0.0066 4.04 16.50 0.063 0.0036 -1.15 B6 0,092 0.53 0.18 0.034 0.0025 4.08 15.83 0.062 0.0077 -0.78 B7 0.083 0.27 0.75 0.042 0.0037 3.07 14.74 0.108 0.0050 1.41 B8 0.081 0.54 0.17 0.028 0,0029 5.12 15.17 0.075 0.0041 1.15 B9 0.079 0.18 0.20 0.037 0.0040 4.09 17.09 0.086 0.0028 -1.55 C1 0.118 0.51 1.08 0.026 0.0012 7.46 17.16 0.025 - - 備註： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 22 (修正頁） 312162 521099 521099 A7

五、發明說明（23) A1-A8 :本發明之鋼 B1-B8 :對照例之鋼 C1 :習知鋼（SUS301) 編號A1_A4、A7、B1_B3以及B5之熱札鋼片經確認 係不會產生邊緣裂紋’且其係經過74°C之均熱溫度以及 均熱時間達60秒之中間退火，並且以6〇%之縮減Z來加 以冷軋。每一鋼片經過冷軋之後便針對邊緣裂紋來加以檢 查，並且評比如下； 評比 邊緣裂紋 X 在小於30%之縮減率的鋼片邊緣上可以看到 長度1·〇毫米或以上之裂紋 △ 在30%-60%之縮減率的鋼片邊緣上可以看到 長度1·〇毫米或以上之裂紋 〇 在高達60%之縮減率的鋼片邊緣上未發現有 長度1.0毫米或以上之裂紋 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 評比結果係顯示在表2中，其中亦顯示個別鋼片之A 值、擬溶^狀悲中之δ肥粒鐵的數量以及在中間退火之後 所測得之硬度。在擬熔鑄狀態中之ά肥粒鐵數量係藉由光 學顯微鏡在鋼錠的表面上觀察金屬結構體而決定之。

23 312162 521099 A7 B7 五、發明說明（24 表2 鋼號 a k 擬熔鑄狀 態中之（5 肥粒鐵數 量 (Vol%) 中間退火 之後所測 得之硬度 (Hv) 邊緣裂 紋 A1 -0.77 2.7 367 A2 -1.09 4.3 359 ----- A3 -1 · 5 6 7.4 362 — A4 -1.73 9.2 363 — A7 -0.78 2.4 364 B1 -1.84 10.9 363 Δ B2 -1.94 13.0 360 — B3 -0.79 2.5 H 364 B5 -1.15 3.8 363 — 備註： --------------裝·· (請先閱讀背面之注意事項HI寫本頁) A1 -A4 ’ A7 ·本發明之鋼 B1-B3 ’ B5 :對照例之鋼 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如表 内之鋼的 不會產生 且在擬熔 比，B3， 其硫含量 間皆會產 間退火之 可以確認 加刪係必 2所示，採用具有本發明所規定之化學成份範圍 本發明實例，在高達60%之冷軋縮減比中幾乎係 邊緣裂紋。相反地，B1及B2,其A值係低於^ 8 鑄狀態中之（5肥粒鐵數量係超過10體積百分 其硼含量係低於本發明所規定之範圍，而B5， 係超過本發明所規定之上限，這些鋼片在冷札期 生1.0毫米或以上之邊緣裂紋，除了其硬度在中 後係相當於本發明實例之硬度以外。由這些結果 的是，為了在冷軋期間抑制邊緣裂紋的產生，添 須的，並且藉由採用可使A值不小於-1,8之化學 訂----------線----- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 24 312162 521099 A7 " ------- —__ 五、發明說明（25 ) 成份而使該擬熔鑄狀態中之3肥粒鐵數量不高於1〇%之體 積百刀比且知l的含量亦應降低至本發明所規定之範圍 内。 [實例2] 在表1中之A1及A4的熱軋鋼片係在各種不同熱處理 條件下來進行中間退火，且加以冷軋至60%之縮減比，並 且針對在冷軋期間之邊緣裂紋來檢查該中間退火條件的效 果。該中間退火均熱溫度、中間退火均熱時間、在中間退 火之後所測得之硬度、z值以及每一鋼片之邊緣裂紋狀 態，係顯示在表3中。邊緣裂紋之評比標準係採用相同於 實例1之標準來進行。 ·!裝·1# (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 25 312162 訂-----------線----. 521099

7 7 A B 五、發明說明（26) 表3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 測試 編號 鋼號 中間退火條 件 在中 間退 火之 所測 得之 硬度 (Hv) ζ值 邊緣 裂紋 均熱 溫度 (°C) 均熱 時間 本發 明例 R1 A1 650 60sec 308 318 〇 R2 700 335 341 〇 R3 720 350 353 〇 R4 740 366 366 〇 R5 760 379 380 〇 對照 例 R6 770 389 387 Δ R7 780 393 394 Δ R8 800 406 408 X R9 820 419 422 X 本發 明例 R10 740 120se c 368 366 〇 R11 740 300se c 370 366 〇 本發 明例 R14 A4 650 60sec 306 310 〇 R15 700 328 332 〇 R16 720 344 344 〇 R17 740 359 357 〇 R18 760 372 371 〇 R19 770 377 378 〇 對照 例 R20 780 386 385 Δ R21 800 400 399 Δ R22 820 410 413 X 本發 明例 R31 A1 740 6hr 368 366 〇 R32 740 8hr 369 366 〇 R33 740 lOhr 370 366 〇 對照 例 R34 740 14hr 377 366 Δ R35 740 24hr 384 366 Δ 本發 明例 R36 A4 720 6hr 345 344 〇 R37 770 378 378 〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 26 312162 (請先閱讀背面之注意事項fw、寫本頁) 裝 ·----訂 I-------線----Αν— _ 521099 A7 B7 五、發明說明（27 ) 〜 --—

如表3所示，在中間退、ρ本人A n退火岣熱時間不超過10小時的鋼 片當中，那些在中間退火之徭私、βϊ ^ >成& 心设所測得之硬度不大於HV380 (請先閱讀背面之注意事項3寫本頁) 的鋼片，於60%的冷軋之後係不會產生任何邊緣裂紋。相 反地，在中間退火之後所測得之硬度大κΗν38〇的鋼片 (R6-R9，R20-R22)係會造成邊緣裂紋。硬度超過以38〇之 鋼片一般認為係由於淬火而t硬，該淬火係因為在中間退 火期間產生逆轉變的沃斯田相所造成。均熱時間超過1〇 小時之鋼片（R34、R35)係會有邊緣裂紋產生。一般認為這 是由於在晶粒邊界上因為延長中間退火時間所造成之碳化 物-氮化物的大里析出所致。由這些原因可以確認，保持中 間退火均熱時間在10小時之内，以及將中間退火之後的硬 度保持在Hv380或以下，係有助於在冷軋期間避免邊緣裂 紋的產生。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可以看出當均熱時間不超過1 〇小時時，在中間退火之 後所測得之硬度以及Z值係相當符合結果。詳言之，可以 確说的是’藉由在可使Z值為380或低於380的條件下來 進行中間退火，便可以穩定地製造出不具有邊緣裂紋之冷 軋鋼片。 雖然R6(鋼A1)以及R19(鋼A4)係在相同條件下進行 中間退火，然而R6卻會形成邊緣裂紋，而r 19卻不會形 成邊緣裂紋。此一差異係由於兩鋼片之化學成份不同而造 成中間退火之後的硬度不同所致。因此，可以看出，可使 中間退火之後之硬度不大於Hv3 80的均熱溫度範圍，係隨 著化學成份的不同而可以改變之。因此，化學成份係必須 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 27 312162 521099 .i f A7

521099 A7 B7 五、發明說明（29) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 綦 敵 m | 敵趄w o ^O OO r-H 卜 1—H VO o r*H 00 T—^ CTn 寸 fO o <N 寸 ?—1 l> CA as r—< m r»H <N r—< 寸 T*H r-^ Os cn 1—4 On … r-H 00 m f-H 寸 On r—t rsi Ό r-H τ—Η ΓΛ r-*t Os r^H T—i 1> r-H <N t-H o 00 « B 省_ $ 哗1 ▲匕 ^T) \〇 ?： v〇 ΙΓϊ σ^ IT) o 艺 <N 00 in 们 ON m in m ^ w ^o ^o r—H 00 ^T) in iT) 寸 o 00 卜 〇\ <N \o o 00 守 fS ^r\ MD 对 寸 m vo ΓΛ 00 寸 oo 怼缌w g 卜 寸 <N r—l r—H r-H <N tn 卜 r»H m 00 寸 τ—t oo ί On 寸 r-*f 5 寸 r-H <N ir> r—1 00 CS i—f 卜 v〇 1-H o m 卜 t—1 o r—f ο r-H νο ?—t ϊ-Η 00 u^i ir\ r—1 v〇 m 寸 r^H fN ON r-H η <Ν總g n o 卜 ^r r—t m Os ^r\ 1—H 00 T—1 ^o 00 寸 r—1 00 寸 1—Η 00 T—< 寸 1—H 卜 o T—H <N On T-H m 00 m τ—h r^H 卜 寸 o VO 寸 r-H t—< VO »—ί a\ 寸 1~( 寸 r-H 寸 ir> r—Η 寸 r—( ON r—i τ—1 卜 ϊ—ΐ m 1-H CN| 寸 r»-H < ：$? ι 00 呀 ON o 00 寸 卜 卜 ΓΟ 廿 卜 SD 寸 r-H 00 寸 Γ-Η T^H 〇\ 寸 O IT) 寸 ^r> 卜 OO 寸 寸 m 〇\ Os N o π 孱 搿 t 酰 ^ cO | 酰趄w 〇0 卜 卜 卜 r—i ON 卜 ττ—4 卜 卜 <N \〇 m cs 的 <N 〇 oo 00 ON 卜 〇\ 00 \o v〇 00 卜 寸 <N o Γ- 卜 <N \D m 卜 卜 <N 寸 OO Cn| Os 寸 卜 O 寸 r"N W1 <N 邾 η 3 $ 诈1 “ t oo v〇 00 00 oo z Ό On CTs fS 00 ON ο I> 00 <N KD o ?—t v〇 m 1 _ i' ^ w l> On oo 〇> Os ο d 1—4 oo CN 卜 寸 d <N Os On l> ON l> Os 寸 rN 00 <Ν On in VD Os 〇 ?—t <N ^r T—( <N 漶 S 赵刼& 00 00 T—4 卜 Ό 寸 r-H On 守 i—l 卜 寸 r»H 寸 f—H r—H On m 令 守 τ—1 卜 00 寸 r—f 〇\ 寸 r—< <N <N ^T 00 00 ^r r—( σ\ 寸 1—i r—H 00 寸 fs T-H … 00 τ^Η 00 寸 τ—H 00 τ~—ί 〇 m γΉ 量 絶a 客 日 <N ^ g 〇缌^ o m oo 寸 r*H OO <N m oo 寸 r—H OO 卜 oo 卜 00 S τ-Ή s <N CO oo 卜 卜 o m oo 00 Os 卜 CN oo o 寸 00 \o a\ VO l> ΙΤϊ π 4< t ^ 〇 皭癍W 〇 t—H o r—i 卜 ^Τ) On ^r> 寸 〇 T—< <N 〇 1—4 v〇 O S m 〇 1—H ON 00 ON r-H i—H O r-H CO 卜 ON O r—< o r—t On m Os 00 VO O r—H <N Os 〇\ ^r CS 〇 τ—i m 〇\ ^r cn o f-H ^-1 〇 r^-H 1 E r—ί <N < m < 寸 < <c <c 卜 < 00 c f—H < 寸 pq W 卜 pq 00 PQ ON pq r-H 〇 % r-H X <N m 寸 ^r> l> 00 X O r—t X f—i i—H X r-H <N m 寸 Ό 卜 oo 〇> — ? 容 4 (請先閱讀背面之注意事項再1^本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 29 312162 521099 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（30) 如表4所示，滿足本發明所規定之化學成份及製造條 件之鋼片（X1-X11)，以最終退火之後的狀態，其係具有 640：^/1111112或更大之0.2%降伏強度，1400>1/1111112或更大之 拉張強度，7%或以上之伸展度，70J/cm2或更大之查比 (charpy)撞擊值，以及520N/mm2或更大之彈簧彎曲彈性限 度。在表面輥軋之後，其係具有13 80N/mm2或更大之0.2% 降伏強度，1400N/mm2或更大之拉張強度，5%或以上之伸 展度，50J/cm2或更大之查比撞擊值，以及1300N/mm2或 更大之彈簧彎曲彈性限度。因此，其具有極佳強度、韌性 與彈性特性之均衡組合結構。相反地，滿足本發明所規定 之化學成份、中間退火以及冷軋條件，但最終退火均熱溫 度卻不在本發明所規定範圍内之鋼片（Y2、Y3)，則在表面 輥軋之後具有較差的延展性及韌性。滿足本發明所規定之 化學成份、中間退火以及冷軋條件與最終退火條件，但以 超過1 0%之縮減比來進行表面輥軋之表面輥軋鋼片（γ 1)， 則由於過度強化而導致具有較差的韌性。 接下來看化學成份在本發明所規定範圍以外之鋼片， Y4(B4鋼），其碳含量較高，以及Y5(B6鋼）及Y6(B7鋼）， 其硼含量較高，在表面輥軋之後係具有較差的延展性或勤 性，而Y7(B8鋼），其具有較高的鎳含量，以及γ8(Β9鋼）， 其具有較高之鉻含量，則係在最終退火之後由於大量的沃 斯田鐵析出而具有較低的強度或彈簧特性。[實例4] (請先閱讀背面之注意事項再本頁)

言 Γ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 30 312162 521099 A7 B7 五、發明說明（) 以下將由300公斤的鋼錠來進行熱軋以得到250毫米 寬以及厚度為3.0毫米之熱軋鋼片，其中該鋼錠係由具有 表5所示之化學成份的熱溶鋼真空溶鑄而得。在表5中， A21-A30係本發明之鋼，其化學成份係落在本發明所規定 的範圍内，而B2 1則係對照例的鋼，其鎳含量係超過本 發明之規定。表1所示之C1(SUS301)係用以做為習知的 鋼0 表5 鋼號 合金成份及含量（質量百分比） C Si Μη Ρ S Ni Cr N B Mo Cu A21 0.074 0.48 0.58 0.021 0.0018 4.12 15.80 0.069 0.0031 - - A22 0.082 0.29 0.37 0.043 0.0034 3.76 16.20 0.053 0.0018 - - A23 0.139 0.25 0.21 0.018 0.0009 2.95 16.62 0.049 0.0043 - - A24 0.064 0.34 0.70 0.017 0.0013 4.85 16.38 0.051 0.0026 - - A25 0.033 0.78 0.94 0.054 0.0051 3.66 14.09 0.095 0.0033 - A26 0.032 0.32 0.63 0.034 0.0027 4.92 14.82 0.034 0.0022 - - A27 0.079 0.27 0.46 0.040 0.0028 3.63 16.36 0.059 0.0018 - - A28 0.071 0.56 0.43 0.030 0.0009 3.98 14.63 0.072 0.0028 1.14 - A29 0.069 0.82 0.36 0.028 0.0022 2.84 15.91 0.068 0.0035 - 1.30 A30 0.081 0.48 0.24 0.032 0.0016 2.79 15.01 0.071 0.0041 1.21 1.09 B21 0.038 0.66 0.27 0.026 0.0023 5.45 15.26 0.063 0.0015 - - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·. -丨線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 備註： A21-A30 :本發明之鋼 B21 :對照例之鋼 除了 C 1以外之所有鋼帶皆經過不超過兩個循環之中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 31 (修正頁） 312162 32 521099 A7 _____B7 五、發明說明（32; 間退火及冷軋，以得到〇 2〇〇_〇 218毫米之鋼帶。該鋼帶係 在大約1010 c之溫度下進行最終退火。某些鋼帶係進一 步進行表面輥軋。所有經過退火之鋼帶以及經過表面輥軋 之鋼帶係調整至具有0·198_0 2〇1毫米之厚度。由於習知鋼 C1係加工硬化不銹鋼，因此只有在退火後以5〇〇/❹之縮減比 來進行冷軋處理’以得到〇 2〇〇毫米之表面輥軋的鋼帶。 由每退火過之鋼帶及表面輥軋過之鋼帶切割一 50()毫米 長开鋼片並且檢查殘餘沃斯田鐵的量、3肥粒鐵的量、 麻留田系鐵的量、彈簧彎曲彈性限度以及張力特性。 旦殘餘沃斯田鐵的量係利用振動樣本型磁力計來加以測 置。占肥粒鐵的量則係藉纟光學顯微鏡而U 400倍的放大 倍率觀察在20L·型截面區 π 匕碌之0肥粒鐵之面積比例而測量 得出’並且定義該面積比例 ^ 1>|之十均值來做為6肥粒鐵體積 有鋼之？樣本，諸如13A測試樣 依照JJS Z 2201所規定之方+制^ 係 十子頭逮度係設定為3亳乎 抑之 伸’直到額定應變到達〇 拉 以工/ 建·1/θ為止。在負載移除之後，便可 以由平行部分取出8〇亳半# τ Λ主， 便了 莖、ai # 卡采0毫米之測試片，來做為弹 簧測试。該彈簧限度測試# 做為弹 …測試樣本=::== 米時，從測試器的讀數計算 ·毫 f例中，該彈簧彎曲彈性限度係標示為在此 «_以切割，使其縱長方向係相π 本紙張尺度_ t _賴準（cns)A4規、相同 312162 (請先閱讀背面之注意事項再賣) —訂---- 521099 A7 _B7_ 五、發明說明（33) 於輥軋方向。測試結果係顯示在表6中。 表6

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efsM <ν£ ΔίΝΜ 寸<N>i I<Nm «r>(N>i 33 10 ¥ :zv Ί♦璩《 < : dIS 綦 w f#g£*: dsoo 蓴 w 驭Φ4: 312162 521099 A7 五、發明說明（34) 由表6所示之測試編號Χ21_Χ29& Υ21_Υ26之退火鋼 片以及表面輥軋鋼片所製成之墊圈型測試樣本，係藉由重 複施加應力而進行疲勞測試。在表6之第三個襴位中係用 以標示該鋼片係經過退火處理或表面輥軋處理。如第^圖 所示，每一測試樣本係先切割成每邊150毫米之正方形材 料樣本上開設-具有75毫米直徑之圓孔，然後在靠近圓孔 周緣上加壓成型2.5毫米寬，0·25毫米高之突緣，而具有2 毫米之突出半徑。1〇公噸之負載係施加在樣本上五次，以 調整突緣之高度至i微米。接著，由未負載狀態開始， 一負載係漸進地施加至突緣，且在突緣高 米時便將負載值記錄下來，並且將其定義為丄載。： 高的壓縮負載係表示突緣部份具有愈高的彈性，並且表示 其係具有極佳氣體密封性之較高等級之墊圈鋼材。在施加 此一壓縮負载的情況下以± 1Kn之振幅以及4〇次/分鐘之 振動頻率來進行疲勞測試。當重複次數達到一百萬次時， 便以顯微鏡來觀察該突緣4未觀察到細微裂紋，則該疲 勞測試之結果便評定為，，未裂損，，，若觀察到具有細微裂 紋i則結果便評定為，，已裂損”。此外，永固抗性係根據永 固量（amount 〇f permanent set)來評估，其中該永固量係定 義為疲勞測試前t突緣高度減去纟勞測試後之突緣高度所 得到之數值。該突緣高度在測試前後皆加以測量，其係利 用一聚焦顯微鏡取三個點來觀察後取其平均值來做為測量 值。測試結果顯示在表7中。 (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 訂---r -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適时目國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 34 312162 521099 A7 ----- B7 五、發明說明（35) 表7 測試編號 壓縮負載 (公嘲） 疲勞測試 結果 在疲勞測 試後之永 固量值 (微米） 本發明例 X21 2.7 未裂損 1 X22 2.8 0 X23 2.4 未裂損 1 X24 2.5 未裂損 1 X25 2.3 未裂損 2 X26 2.5 未裂損 1 X27 ------ 2.7 未裂損 0 Χ28 2.4 未裂損 1 Χ29 2.8 未裂損 0 對照例 Υ21 2.9 已裂損 6 Υ22 2.1 已裂損 8 Υ23 1.7 未裂損 5 Υ24 2.0 未裂損 7 Υ25 已裂損 9 Υ26 2.1 已裂損 6 (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如表7所示，甚至在重複一百萬次的疲勞測試之後， 依照本發明所製備之鋼片X21_X29,其突緣係不會產生裂 損，且具有不超過2微米之低永固量。顯然地，其具有極 佳的疲勞特性以及永固抗性。由於其較高的壓縮負載，因 此其亦具有極佳的氣體密封特性。 相反地，對照例之鋼片Y21，雖然係由本發明之鋼（A21) 所成，然而卻具有大於1700N/mm2之拉張強度以及較低的 延展性，這係因為其表面輥軋減縮比係高於本發明實例 X21及X22。其在疲勞測試中亦會產生細紋，且其永固抗 隻亦較差。對照例之鋼片Y22及Y25則係包括有相當大量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱) 一 ------- 35 312162 521099 A7 B7 五、發明說明（ 36 > 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 的沃斯田鐵，而其麻留田系的量則低於85%之體積百分 比。因此，其彈簧彎曲彈性限度較低，且永固抗性亦較本 發明實例還差。由本發明實例X24可以看出，此一問題係 可以藉由進行表面輥軋來將殘餘沃斯田鐵轉換成麻留田 鐵。在700N/mm2以下之較低的彈簧彎曲彈性限度以及較 差的永固抗性係出現在對照例鋼片Y 2 3中，這係由於其具 有較低的碳含量及氮含量，且較低的彈簧彎曲彈性限度以 及較差的永固抗性亦出現在對照例鋼片γ24中，這係因為 其具有較大置之5肥粒鐵。由習知SUS3〇1鋼所製成之鋼 片Y26，係無法達到本發明所具有之較高的永固抗性。 本發明提供一種歸類在麻留田系淬火硬化不銹鋼中之 鋼片，其不僅具有相當於加工硬化不銹鋼SUS3〇1之高強 度，並且亦具有突出的韌性及彈性。本發明進一步提供一 種可以可靠抑制邊緣裂紋之方法，其中該邊緣裂紋係隨著 鋼之硬度增加所產生之問題，且本發明進而可以藉由免除 鋼片邊緣修剪之步驟而提高生產率。因此，本發明之鋼雖 然具有極佳的特性，然而依照本發明之高強度不銹鋼在原 料及生產成本上卻相當地低。 再者’藉由將金屬結構及機械特性調整在本發明上述 規定之範圍中，本發明便可以製造出用於金屬墊圈之鋼 片，其具有到目前為止尚無法達到之極佳的疲勞特性及永 固抗性。 本紙張尺度_巾®國冢標準（CNS)A4規格（21G X 297公蓳） 36 312162 (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 訂 -線_

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Claims (1)

1. ^21099

   2. Η3 其中該A值 補充 第90100484號專利申請案 申明專利範圍修正本 (91年（0月25曰 種阿強度、高韌性麻留田系不銹鋼片，其具有以質 I百分比計量之化學成份，包含· 0.〇3以上（不包含〇 〇3)至〇 15%之碳， 0·2至2.0%之矽， 〇至1.0 %之猛， 0至0.06%之鱗， 0至0.006%之硫， 2.0至5.0%之鎳， 14_〇 至 17.0%之鉻， 0·〇3以上（不包含〇 〇3)至〇 1〇%之氮， 0.0010至0.0070%之硼，以及 乘】餘百分比之鐵及無法避免的雜質 ,以及具有由方程式（1)所定義之Α值 係不小於_ 1 8 · A值=30(碳+氮）q 5矽+〇 5錳+鎳」3鉻+ u 8 (】 ' 在鋼片之相對橫向邊緣上係藉由冷軋而开4 > 未具有長度超過1毫米之邊緣裂紋的邊緣。 一種用以做為金屬墊圈之高強度、高韌性麻留田系不 銹鋼片，包含（以質量百分比計量）： ^ 〇·〇〕以上（不包含0 03)至〇 15%之碳， 〇_2至2.0%之矽， 尺度適用中國 312162 521099 0至1.0%之錳， 0至0·06%之磷， 〇至0.006%之硫， 2.0至5.0%之鎳， 14·0至17 〇%之鉻， 0〇3以上（不包含〇 〇3)至〇 1〇%之氮， 0.0010至0.0070%之硼，以及 剩餘百分比之鐵及無法避免的雜質 以及包括85至100%體積百分比之麻留田系相， 其 中施加有〇 · 1 %之額定拉張應變之測試樣本，依照Η 3 1 30所測得之彈簧彎曲彈性限度1係不小於 7〇〇N/mm2。 3. 如申請專利範圍第2項之鋼片，其進一步包含錮及銅 其中—者或兩者，且其總量之質量百分比係不超過 2.0 〇 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 4. 如申請專利範圍第2或3項之鋼片，其係具有—化學 成份’其中由方程式⑴所定義之A值係不小於_18: A值一30(碳+氮）q 5矽+〇 5錳+鎳」3鉻+ u 8 〇) 5·如申請專利範圍第2或3項之鋼片，其中，具有不小 於0.3%之均勻伸展度。 6. 如申請專利範圍第4項之銦η % I綱片’其中，具有不小於0.3〇/〇 之均勻伸展度。 7. 如申請專利範圍第2或3項之鋼片，其中，具有剛 本只張尺g用中國國家) -- 312162 2 521099 H3 至1700N/mm2之拉張強度。 8·如申請專利範圍第4項之鋼片，其中，具有1400至 1700N/mm2之拉張強度。 9_如申請專利範圍第5項之鋼片，其中，具有1400至 1700N/mm2之拉張強度。 10.如申請專利範圍第6項之鋼片，其中，具有1400至 1700N/mm2之拉張強度。 11 · 一種防止高強度、高勃性麻留田系不錄鋼片產生冷軋 鋼片邊緣裂紋之方法，其中該方法係應用於麻留田系 不銹鋼之熱軋鋼片，其具有以質量百分比計量之化學 成份，包含： 0.03以上（不包含〇_〇3)至〇,15%之碳， 0·2至2.0%之矽， 0至1.0 %之猛， 0至0.06%之磷， 0至0.006%之硫， 2.0至5.0%之鎳， 經濟部中央標準局員工福利委員會印制衣 14.0 至 17.0%之鉻， 0.03以上（不包含〇.〇3)至〇·1〇%之氮， 0.0010至0.0070%之爛，以及 剩餘百分比之鐵及無法避免的雜質 以及具有由方程式（1)所定義之Α值，其中該a值 係不小於-1.8: A 值=30(碳 + 氮）_1·5 矽+0.5 錳 +鎳 4 3 鉻 + 11.8· (1) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格77ί〇 χ 297公麓)^ ---- 一- 3 312162 521099 且包含使該鋼片經過單一循 、早循壌或多次重複循環之處 理程序（中間退火及冷軋虛 ▽乳恳理程序）之步驟，其中該處 理程序係包含在冷軋之前腺 月J將該鋼片於6〇〇至8〇〇°C之 均熱溫度下進行均敎日丰Ί n t 士 疋订u寸間10小時至零秒的中間退火： 以將鋼之硬度調整至不韶 个I過維克氏（Vickers)硬度380 12.—種防止高強度、高韌性府 任脎留田糸不銹鋼片產生冷軋 鋼片邊緣裂紋之方法，1中呤 '甲"哀方法係應用於麻留田系 不銹鋼之熱軋鋼片，复呈女，、，μ θ ，、具有以質量百分比計量之化學 成份，包含： 〇·〇3以上（不包含〇.〇3)至〇〗5%之碳， 0.2至2.0%之石夕， 0至1.0%之錳， 0至0.06%之石粦， 0至0.006%之硫， 2.0至5.0%之鎳， 14.0 至 17.0%之鉻， 0.03以上（不包含〇 03)至〇 1〇%之氮， 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 0.0010至0.0070%之蝴，以及 剩餘百分比之鐵及無法避免的雜質 其中該Α值 以及具有由方程式U)所定義之Α值 係不小於-1.8: A值二30(碳+氮）_丨.5矽+〇·5錳+鎳_丨3鉻+ 11 8 ( 且包含使該鋼片經過單一循環或多次重複循環之 理程序（中間退火及冷軋處理程序）之步驟，其中該處 ϋί艮尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規袼'一--- ⑶ 4 312162 H3 里程序係包3在冷軋之前將該鋼片於⑼ 均熱溫度範圍以及在 80〇c之 之以。〇之r門丁、 方程式（2)中之2值$38〇 進行均熱時間10小時至零秒 退火，其中該z值定義如下. ^的中間 “夕 _7ί,·ΐ3 錄·4 如鳥…3·74χ+3663 27X10 13.如申請專利範圍第u 緣裂紋之方法，复中，/在/防止冷_片形成邊 序…間退火；埶時：:：:間退火及冷軋處理程 J热吋間係300秒至零秒。 14·=請專利範圍第11或u項之防止冷乳鋼片形 ::紋之方法，其中，在每—中間退火及冷軋處理程 序中之冷軋縮減比係不大於85%。 15.如申請專利範圍第u 之方、…+ 員之防止冷軋鋼片形成邊緣裂紋 、二、、 在每一中間退火及冷軋處理程序中之 冷軋縮減比係不大於8 5 %。 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 16· 一種製造高強度、高純麻留㈣補鋼片且同時可 避免冷軋鋼片邊緣裂紋之方法，該方法包含 請專利範圍第12至16項中任何-項之方法且經^ 間退火及冷軋處理程序所製成之冷軋鋼片，在％ 1050〇C之均熱溫度下進行均熱時間3gq秒至零秒的田 終退火’而不需要先將鋼片之相對側緣加以修剪。、取 ]7•如申請專利範圍第16項之方法，其中，在最終退 後，便以1至1〇%之縮減率來進行該表面概乾。、 —才ϋ度適用中國國$準（CNS) A4規格（21〇 χ 29ϋ^ 312162