TW539746B - Process for manufacturing a strip or a part cut from a strip made of cold-rolled maraging steel - Google Patents

Description

A7 539746 _ B7___ 五、發明說明（/ ) 本發明有關於一種麻時效鋼，其係特別適合用來製造 需要很高疲勞強度的零件。 許多的零件由麻時效鋼製成的帶鋼製造而來，該麻時 效鋼以重量百分比計包含了約18%鎳、9%鈷、5%鉬、0.5 %鈦及0.1%鋁，該鋼處理是爲了得到大於1800 MPa的降 伏強度。本帶鋼以熱滾軋及冷滾軋來獲得。帶鋼或切割自 帶鋼之零件稍後以大約50CTC之硬化熱處理來硬化。零件 通常實施表面氮化，以改良其疲勞性能。然而，這些零件 之疲勞性能仍嫌不足。 爲了改良這些零件的疲勞性能，曾設想使用具有不同 化學組成及機械性質之麻時效鋼，例如含18%鎳、12%鈷 、4%鉬、1.6%鈦及0.2%鋁之麻時效鋼，或含18%鎳、3 %鉬、1.4%鈦及0.1%鋁之麻時效鋼，或是含有13%鉻、 8%鎳、2%鉬，及1%鋁之麻時效鋼。然而，這些鋼中沒 有一種可提供令人滿意的結果，疲勞性能總是比以普通鋼 所製造之零件來得差。 本發明的目的在補救這個缺點，並提供以具有改良之 疲勞性能的麻時效鋼所製造之帶鋼或零件。 爲此目的，本發明的目標是提供以冷軋麻時效鋼製造 帶鋼或切割自帶鋼之零件的方法。依據本方法，於硬化熱 處理完成前，帶鋼或零件經歷縮減率超過30%的冷塑性變 形，及再結晶退火，以便於獲得相對於ASTM指數大於8 的細晶粒。麻時效鋼的化學組成，以百分比計： 4 木纸尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱)' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂，· -線 539746 A7 ------__B7____ 五、發明說明（α ) 12% S鎳€24.5% 2.5% S鉬€12% (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 4.17% 遵乞20% 鋁 <0·15〇/0 鈦 <0.1% 氮 <0.003% 矽 S0.1% , ^<0.1% 碳 <0.005% 硫切.001°/〇 磷切.005°/〇 氫 <0.0003°/〇 氧 S0.001% 餘量爲鐵及熔煉後之雜質，化學組成可更進一步符合 下列關係： 20% S鎳 + 鉬<27% 50S鈷 X 鉬 S200 鈦X氮S2xl(T4。 於再結晶退火之後，帶鋼或零件可選擇性地予以實施 縮減率介於1〜10%的冷滾軋。 麻時效鋼以VAR方法實施真空重熔較佳，或以VAR 方法於真空中第一次重熔，或以ESR方法實施電渣重熔， 並以VAR方法於真空中實施第二次重熔。 本發明亦有關於一種以具有相對於ASTM指數大於8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 539746 A7 ' _ —___B7 ___ 五、發明說明（S ) 的細晶粒之麻時效鋼所製造之厚度爲1公厘之帶鋼或零件 ，其硬化後之降伏應力大於1850 MPa。 以此方法獲得之帶鋼或零件可以使用來製造如輸送帶 之零件。這些零件於450〜550°C下實施硬化熱處理1至10 小時予以硬化，其後可實施表面氮化處理。 本發明將更詳細的予以描述，但並不限制於此方法。 依據本發明製造之以麻時效鋼所製成的冷滾軋帶鋼， 鋼需予以熔煉，以使得碳含量低於0.005%，然後以鋁淨靜 化。 以此方式熔煉之鋼以重熔電極的形式鑄造。這些電極 若不是以就其本身而言爲習知的VAR (真空電弧重熔）方 法實施纖維真空重熔，以形成鑄錠或厚板，就是於真空（ VAR)中第一次重熔，或以就其本身而言爲習知的ESR ( 電渣重熔）方法實施電渣重熔，以形成第二電極，該第二 電極本身以VAR方法真空重熔以形成鑄錠或厚板。因此， 不論是單一 VAR重熔操作，抑或雙重VAR+VAR或 ESR+VAR重熔操作均可實施。這些重熔操作則是藉由減 少偏析而被用來純化金屬及改良固化的品質。特別的是， ESR重熔可降低硫含量，而VAR重熔可降低氮及氫的含量 〇 鑄錠或厚板再加熱至大約1200。(：後實施熱滾軋，例如 介於1150°C及1250°C之間，以獲得數公厘厚之熱滾軋帶鋼 ’例如大約4.5公厘厚。 熱滾軋帶鋼酸洗後，偕同一次或多次再結晶退火處理 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公t )' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 訂： •線 539746 B7 五、發明說明（子） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 實施冷滾軋，以獲得厚度小於1公厘之冷滾軋帶鋼，例如 0.4公厘或0.2公厘的厚度。 執行最後的中間再結晶退火處理，使得該冷滾軋帶鋼 具有大於30%的厚度縮減率，較佳爲超過40%。 冷加工帶鋼實施退火，例如於連續爐中，以獲得相對 於ASTM指數大於8的細晶粒（相當於平均晶粒直徑小於 20微米），較佳爲大於10 (相當於平均晶粒直徑小於1〇 微米），晶粒大小以ASTME112標準來測定。 -線 以獲得細晶粒爲目的之退火操作於保護氣氛下進行， 溫度和處理時間參數予以適度調整。這些參數取決於特別 條件，其係爲執行熱處理、與熟習該項技藝者知道如何在 每個特別的情形下決定這些參數的特別條件。以使用連續 爐實施本處理之個案爲例，處理時間（其意謂帶鋼位於爐 子中任一點之停留時間）介於10秒至1分鐘之間，爐子設 定溫度爲介於900°C與1100°C之間；爐中氣氛可以是氬氣 ，露點較佳應低於-50°C。 爲改良帶鋼之平整度，若有需要完成麻田散鐵變態， 帶鋼可更進一步實施輕微冷滾軋操作，縮減率介於1%至 10%之間，其意爲相同程度之冷加工。 接下來，自帶鋼藉由例如彎曲，切割出零件並成形， 然後零件可實施硬化處理，於450°C至550°C間均熱處理1 至10小時。値得注意的是，當處理溫度偏於溫度範圍的上 限（ 500°C至550°C )時，可改良延性而稍微降低降伏強度 〇 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 539746 B7 — — 五、發明說明（） 硬化處理亦可於連續爐中實施，其溫度介於6〇0°c至 700°C，處理時間爲30秒與3分鐘之間。 因此可得到以具有高降伏強度及優異疲勞性能的金屬 所製成之零件。 於硬化處理期間或之後，零件可於富有氮原子之反應 氣體混合物中，藉由大約500°C下均熱氮化處理數小時加 以表面硬化。 不同的是，零件的胚料可從具有比最終希冀零件爲厚 之厚度的冷滾軋帶鋼切取。這些胚料經由成形’選擇性地 焊接，接著冷滾乳至最終厚度，使其具有大於30%或較佳 爲超過40%之縮減率。此零件稍後如上所述於相同條件下 之被退火，以獲得相對於ASTM指數大於8，較佳爲大於 10的細晶粒，然後實施如上所述之硬化處理。如此可獲得 局的降伏強度及優良之疲勞性能。 亦可以切割已硬化的帶鋼來生產零件，例如化學切割 。整個方法，包括硬化熱處理，接著應用於帶鋼上。這些 零件，例如積體電路之導線架。 麻時效鋼較佳使用來獲得很好之疲勞特性及大於1850 MPa的降伏強度，其主要包含，以重量百分比計： 自12%至24.5%鎳， 自2.5%至12%鉬， 自4.17%至20%鈷， 餘量爲鐵及雜質，或熔煉後之殘留之少量元素。 爲獲得大約200。(：之Ms點（麻田散鐵變態起始溫度 8 私紙張尺度適用(CNS)A4規格^；χ 297公) ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. •線 A7 539746 ____B7_ 五、發明說明（6 ) )，鎳及鉬的含量必須符合20% <鎳+鉬U7% ，較佳範圍 爲 22% S鎳+鉬<25% 。 爲於硬化熱處理後獲得大於1850 MPa的降伏強度， 鈷及鉬的含量必須符合鈷χ鉬及較佳爲鈷x鉬250。這是 因爲乘積愈大，則降伏強度愈高。然而’爲獲得足夠的延 性，鈷及鉬的含量必須符合鈷x鉬<200 ’及較佳爲鈷x鉬 <12〇。這些値相當於降伏強度分別大約低於3000 MPa及 2500 MPa ° 鉬藉由表面氮化而於硬化時有較佳的效果。爲獲得好 的硬化，鉬含量較佳必須大於4% ’更佳應大於6%。然而 ，爲防止偏析的問題’並爲促進熱變態操作及改良最後產 品的延性，鉬含量較佳爲應低於8% °兩個較佳鉬含量範 圍可規定爲，即： 一 4.17至6%鉬，其使得生產方法有很好之熱及 冷變態能力，及很好之高降伏強度' 好的延性及韌性的組 合。 — 6至8%鉬，其使得鋼具有很高降伏強度，或 當鈷含量降低時之較便宜的鋼。 藉由組合這些條件，對於主要元素’可規定下列實佳 之化學組成範圍： 1)爲藉由氮化而獲得大於1850 MPa之降伏強度及適 度之硬化能： 17〇/〇 S鎳幺20〇/〇 4.17% <鉬<120/〇 9 本紙張尺度適用中國國3準（CNS)A4規格（210 X 297公ϋ " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· -線 A7 539746 _ B7__ 五、發明說明（Ί ) 13%遵幺17% 20% S鎳 +鉬<27% 鈷X鉬250 ; 2) 爲藉由氮化而獲得大於1850 MPa之降伏強度及高 的之硬化能： 15% S鎳€17% 60/〇 湖<8〇/〇 8.75% 遵幺 13% , 20〇/〇 纖 +鉬乞27〇/〇 鈷X鋁之50 ; 3) 爲獲得大於2000 MPa之降伏強度及更適當之Ms 點： 15% 纖€21〇/〇 4.17% <鉬€8°/0 8.75% 遵517.5% 22% 纖 +鉬€25% 站X銷之70， 4) 爲藉由氮化而獲得大於2000 MPa之降伏強度、更 適當之Ms點及適度之硬化能： 17% 纖520% 4% 湖 <6〇/〇 130/〇 遵幺 17·5〇/〇 22% 纖 +鉬€25% 钻X金目之70， 10 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·: •線 A7 539746 _ B7____ 五、發明說明（义） 5)爲藉由氮化而獲得大於2000 MPa之降伏強度、更 適當之Ms點及高的之硬化能： 15% 纖<17% 6% 湖 €80/〇 8.75% 磁乞 13% 22%纖+鉬幺25% 鈷X鉬270 。 除了化學組成已述敘過之主要元素之外，殘留元，素必 須嚴格控制，以獲得良好之延性及疲勞強度性質。這些限 制特別爲： 鋁％復15% 鈦 <0.1% 氮 <0.003% 矽 €0.1% 錳 ^0.1% 碳切.005°/〇 硫 S0.001% 磷 SO.005% 氫 <0.0003% 氧 <0.001°/〇。 對這些之每一元素，最小含量可爲〇%或微量。除此 之外，爲獲得改良疲勞特性之輸送帶，氮及鈦的含量必須 符合：鈦X氮S2xl(T4或更好爲SlxHT4。 例如自麻田散鐵鋼中生產之帶鋼，其組成如下： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 訂厂 -線 A7 B7 539746 五、發明說明（ 鎳=18.1% ;鈷=16.2% ;鉬二 5.3% ;鋁= 0.020% ; 鈦=0.013% ;石夕=0.03% ;猛=;碳=0·003% ;耗 < 0.0005% ;硫=0.0007% ;磷=〇.002% ;氮=0·〇〇23% •，氧<0.001% ;氫< 0.0001% ，餘量爲鐵及雜質。這些雜 質中，特別是銅及鉻，其含量分別爲：銅= 〇·〇7%及銘= 0.06% 。 此熱之麻田散鐵變態點Ms等於+ 195°C ° 這些帶鋼經過最後縮減率爲7 0 %之冷乳’其厚度爲 0.4公厘。 第一帶鋼A，做爲實施例，在氫氣下，於l〇20°C之連 續爐中處理1分鐘，以獲得相當於ASTM指數11之細晶粒 ，接著於49CTC均熱處理3小時而硬化。 第二帶鋼B，做爲比較例，於1150°C之連續爐中處理 1分鐘’以獲得相當於ASTM指數η之粗晶粒，接著於 490°C均熱處理3小時而硬化。 於循環拉伸中進行帶鋼A及B的疲勞測試比較，週期 爲25 hertz，偕同一最大應力爲75〇 MPa，及最小應力爲 75 MPa。 依據本發明帶鋼A例子，疲勞限大於8χ1〇8週期，反 之帶鋼Β之案例其疲勞限爲5x1 〇8週期。由這起結果証明 細晶粒可改良過些帶鋼之疲勞特性。 帶鋼A、Β兩者之降伏強度均大於i85〇Mpa。 爲証明本發明之麻田散鐵_較佳化學誠之特別益處 ，亦生產含18%鎳、9%鈷、目、G.5%鈦及Q.1%銘之 12 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂〆 線 本紙張尺度適用中國S家標準（CNS)A4規格（210 X 297^^"〜___ A7 539746 _B7___ 五、發明說明（/。） 麻時效鋼。本帶鋼乃依本發明之方法所生產。晶粒相當於 ASTM指數10的大小，降伏強度爲1910 MPa。以相同於 前述案例之測試條件下所測得之疲勞限爲2χ1〇δ週期。 其好處是，如此的帶鋼可用來生產輸送帶或任何產品 ，如導線架、積體電路。 舉例而言，使用本發所之帶鋼而生產用於內燃引擎之 傳送輸送帶，這些包含以依本發明之窄帶鋼所製造之環所 結合之夾子，其兩端以焊接結合。這些輸送帶之壽命比依 先前技術所生產之麻田散鐵鋼帶鋼而製造的相同輸送帶還 長。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 539746 告公 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 1· 一種藉由硬化熱颼理而用於製造以冷軋麻時效鋼所 製成的帶鋼或切割自帶_之零件的方法，其特徵在於，在 執行硬化熱處理前，該帶鋼或零件進行縮減率超過30%的 冷塑性變形’且帶鋼或其零件進行再結晶退火，以便於獲 得相對於ASTM指數大於8的細晶粒，此鋼之化學組成以 重量百分比計包括有： s鎳<24·50/〇 2·5% <鉬€12% 4·17% <鈷520% 鋁 SO. 15% 鈦 S0.1% 氮 S0.003% 矽 $0.1% 錳 ^0.1% 碳 S0.005% 硫 $0.001% 磷幼.005% 氫S0.0003% 氧 $0.001°/〇 餘量爲鐵及熔煉產生的雜質，該化學組成可更進一步 滿足下列關係： 20〇/〇 纖 + 鉬幺27〇/〇 50S銘 X 鋁 <200 鈦X氮S2xl(T4。 中國國家標準（CNS)Α4規格(210 X 297公爱） A8 539746 C8 D8 六、申請專利範圍 2·如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於，在再 結晶退火後，該帶鋼或零件進行縮減率介於1%與10%間 之冷滾軋處理。 3·如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於該 麻田散鐵鋼以VAR方法實施真空重熔，或以vAR方法於 真空中做第一次重熔’或以ESR方法實施電澄重熔，並以 VAR方法於真空中做第二次重熔。 4·如申,請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於硬 化熱處理是由介於450°C與550t之間的均熱處理1至1〇 小時。 5·如申請專利範圍第4項之方法，其特徵在於，在硬 化熱處理期間或之後，零件表面是藉由氮化而加以硬化。 6·如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於硬 化熱處理於連續爐中執行實施，其溫度介於600°C至700°C ，處理時間爲介於30秒和3分鐘之間。 7.如申請專利範圍第6項之方法，其特徵在於硬化熱 處理之後，零件表面是藉由氮化而加以硬化。 8·—種具有厚度小於1公厘而由麻時效鋼所製成的帶 鋼或零件，其特徵在於用於製成帶鋼或零件之鋼具有相對 於ASTM指數大於8的細晶粒，以及在於該鋼之化學組成 以重量百分比計包括有·· 12% S鎳幺24.5°/〇 2.5% S鉬幺 12% …4.17% <鈷<200/〇 用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公f) (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) !裝 線 539746 頜 · C8 D8 六、申請專利範圍 鋁 5〇.15〇/0 鈦 50.1% (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 氮:^0.003% 矽 <0.1% 錳 €0.1% 碳切.005°/〇 硫 <0.001% 磷切.005°/〇 氯 <0.0003% 氧 S0.001% 餘量爲鐵及熔煉產生的雜質，該化學組成可更進一步 滿足下列關係： 20% S鎳+鉬<27% 50S鈷 X 鉬 S200 鈦 X氮 S2xl(T4 硬化後之鋼其降伏強度大於1850 MPa。 9. 一種傳送輸送帶，其包括至少一個如申請專利範圍 第8項之帶鋼或零件。 10. —種用於積體電路之導線架，其係由如申請專利範 圍第1項之零件所組成。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐）