TWI838077B - 合金鋼材及其製造方法 - Google Patents
合金鋼材及其製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI838077B TWI838077B TW112101258A TW112101258A TWI838077B TW I838077 B TWI838077 B TW I838077B TW 112101258 A TW112101258 A TW 112101258A TW 112101258 A TW112101258 A TW 112101258A TW I838077 B TWI838077 B TW I838077B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- steel
- alloy steel
- treatment
- weight percent
- cold working
- Prior art date
Links
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 103
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 81
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 claims abstract description 64
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 79
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 79
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 23
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 19
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 12
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000010273 cold forging Methods 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
本發明有關於一種合金鋼材及其製造方法。在合金鋼材的製造方法中，依序使用具有特定溫度之熱軋後退火處理、具有特定裁減率之冷加工處理，以及具有特定溫度之冷加工後退火處理，以降低所製得之合金鋼材的硬度，從而提升其後續成型加工性。
Description
本發明係有關於一種合金鋼材及其製造方法，且特別是有關於一種具有降低的硬度之合金鋼材及其製造方法。
在傳統的合金鋼材之製造方法中，經熱軋後，合金鋼材之機械強度過高(如硬度高於92.5HRB)，而無法直接進行後續冷加工處理。因此，工業界利用一段式退火處理來軟化熱軋後鋼材，以降低熱軋後鋼材之機械強度(如硬度)，從而提升其加工性。舉例而言，將熱軋後鋼材加熱到兩相間之溫度(如760℃至785℃)，並持溫一段時間(如3小時至5小時)後，再冷卻到740℃以下之溫度，以軟化熱軋後鋼材。
然而，加熱的溫度過高，故使得熱軋後鋼材中之碳化物回溶，而導致再生波來鐵相形成，故此製造方法對於合金鋼材之軟化效果不佳。再者，由其所製得之合金鋼材的硬度仍過高，故於後續加工成型時，容易耗損模具。此
外，此製造方法之退火處理的時間過長，而增加生產成本。
有鑑於此，亟需發展一種新的合金鋼材及其製造方法，以改善上述缺點。
有鑑於上述之問題，本發明之一態樣是在提供一種合金鋼材的製造方法。此合金鋼材的製造方法利用具有特定溫度之熱軋後退火處理、具有特定裁減率之冷加工處理，以及具有特定溫度之冷加工後退火處理來降低所製得之合金鋼材的硬度。
本發明之另一態樣是在提供一種合金鋼材。此合金鋼材係利用前述之合金鋼材的製造方法製得。
根據本發明之一態樣，提出一種合金鋼材的製造方法。在合金鋼材的製造方法中，提供鋼胚，其中鋼胚包含0.40重量百分比至0.70重量百分比之碳、0.45重量百分比至0.90重量百分比之錳、0.2重量百分比至2.0重量百分比之矽、0.2重量百分比至1.2重量百分比之鉻、0.1重量百分比至0.5重量百分比之鉬、其餘量的鐵及不可避免的雜質。對鋼胚進行加熱處理，以獲得加熱後鋼胚，其中加熱後鋼胚之金相組織為沃斯田鐵相。對加熱後鋼胚進行熱軋處理，以獲得熱軋後鋼材，其中熱軋處理之完軋溫度為不小於850℃。對熱軋後鋼材進行熱軋後退火處理，以獲得熱軋後退火鋼材，其中熱軋後退火處理係加熱熱軋後鋼材到740℃至755℃，並持溫1.0小時至2.5小
時。對熱軋後退火鋼材進行冷加工處理，以獲得冷加工後鋼材，其中冷加工處理之裁減率為35%至45%。對冷加工後鋼材進行冷加工後退火處理，以獲得冷加工後退火鋼材，其中冷加工後退火處理係加熱冷加工後鋼材到800℃至815℃，並持溫1.0小時至2.5小時。
依據本發明之一實施例，碳及鉻之含量比值為0.3至3.5。
依據本發明之另一實施例，鋼胚更包含0.1重量百分比至2.5重量百分比之鎳。
依據本發明之又一實施例，熱軋後退火處理及冷加工後退火處理之溫度差值為50℃至60℃。
依據本發明之又一實施例，於冷加工後退火處理後，合金鋼材的製造方法更包含重複進行冷加工處理及冷加工後退火處理。
依據本發明之又一實施例，於冷加工後退火處理後，合金鋼材的製造方法更包含依序進行精抽處理及冷鍛處理。
根據本發明之另一態樣，提出一種合金鋼材。合金鋼材利用前述之合金鋼材的製造方法製得，其中合金鋼材之金相組織包含15體積百分率至25體積百分率之雪明碳鐵相及75體積百分率至85體積百分率之肥粒鐵相，且不包含再生波來鐵相。
依據本發明之一實施例，合金鋼材之硬度為小於92.5HRB。
依據本發明之另一實施例，複數個碳化物顆粒分佈於雪明碳鐵相中。
依據本發明之又一實施例，此些碳化物顆粒包含複數個碳化鐵顆粒。
應用本發明之合金鋼材之製造方法，其中藉由依序使用具有特定溫度之熱軋後退火處理、具有特定裁減率之冷加工處理，以及具有特定溫度之冷加工後退火處理來促進碳化物的球化，以使所製得之合金鋼材的硬度降低，從而提升其後續成型加工性。
100:方法
110,120,130,140,150,160:操作
為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解，現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是，各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下：圖1係繪示根據本發明之一實施例的合金鋼材之製造方法的流程圖。
以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。
本發明之合金鋼材的製造方法係利用740℃至
755℃之熱軋後退火處理、55%至45%之裁減率的冷加工處理，以及800℃至815℃之冷加工後退火處理降低所製得之合金鋼材的硬度，從而提升其後續成型加工性。
在熱軋後退火處理中，740℃至755℃之退火溫度可減少碳化物的回溶，以使金相組織不會變回沃斯田鐵相，故不進一步形成再生波來鐵相。其次，在冷加工處理中，35%至45%之裁減率可產生多個新的界面。
前述之碳化物及新的界面可做為後續冷加工後退火處理之球化的成核點，並且可促進球化之分離共析相變態反應，進而擴大鋼材的球化製程裕度及提高可球化溫度的上限。於是，後續的冷加工後退火處理可使用高的退火溫度(即800℃至815℃)，以促進此些碳化物擴散及其晶粒成長，從而加速碳化物球化，故縮短球化時間。此些球化碳化物可軟化所製得之合金鋼材的材質，以降低其硬度，從而提升其後續成型加工性。
請參見圖1，合金鋼材的製造方法100先提供鋼胚，如操作110所示。此鋼胚包含0.40重量百分比至0.70重量百分比之碳、0.45重量百分比至0.90重量百分比之錳、0.2重量百分比至2.0重量百分比之矽、0.2重量百分比至1.2重量百分比之鉻、0.1重量百分比至0.5重量百分比之鉬、其餘量的鐵，以及不可避免的雜質。以下分別就各組成元素進行說明。
碳、錳、鉻及鉬之含量(以下分別稱作碳含量、錳含量、鉻含量及鉬含量)影響合金鋼材之強度。倘若碳含
量、鉻含量及鉬含量之至少一者高於上述鋼胚中之相應的含量，所製得之合金鋼材的硬度過高(如不小於92.5HRB)，故降低其後續成型加工性。反之，倘若碳含量、鉻含量及鉬含量之至少一者低於上述鋼胚中之相應的含量，所製得之合金鋼材的硬度過低(如不大於80HRB)，難以承受後續成型加工時施加的壓力，故降低其後續成型加工性。
較佳地，碳含量、錳含量、鉻含量及鉬含量可分別為0.40重量百分比至0.68重量百分比、0.46重量百分比至0.87重量百分比、0.25重量百分比至1.20重量百分比及0.25重量百分比至0.45重量百分比。
在一些實施例中，碳及鉻之含量比值可為0.3至3.5，且較佳可為2至3，以助於後續冷加工後退火處理之碳化物的球化，進而提高所製得之合金鋼材的後續成型加工性。
矽元素係溶解於肥粒鐵相中，而形成固體溶液，且可抑制碳化物尺寸之過分長大。進一步，矽之含量(以下稱作矽含量)較佳可為0.22重量百分比至1.80重量百分比，以使顆粒大小適中的碳化物形成。
在一些實施例中，鋼胚可選擇性包含0.1重量百分比至2.5重量百分比之鎳。此種鎳之含量(以下稱作鎳含量)可使鋼材經熱軋後退火處理、冷加工處理及冷加工後退火處理後硬度不會大幅增加(如增加的幅度小於2HRB)，但於後續成型加工後可提高鋼材所形成之產品的硬度。因
此，此種鎳含量能夠利於後續成型加工，且滿足客戶對產品硬度增加的要求。鎳含量較佳可為0.15重量百分比至2.5重量百分比。
除了前述之組成元素之外，鋼胚所含有之其他組成元素可包含磷、硫、銅、氮、鋁、鈦及/或鈮，其中此些組成元素之總含量小於0.5重量百分比，以利於碳化物球化，從而提升所製得之合金鋼材的後續成型加工性。
鋼胚的製得方式沒有特別限制，惟以使鋼胚含有前述元素組成為目的。在一些具體例中，鋼胚可利用高爐煉鋼或電爐煉鋼方式製得，且原料與製程條件可如本發明所屬技術領中具有通常知識者所慣用的。
於操作110後，對鋼胚進行加熱處理，以獲得加熱後鋼胚，如操作120所示。在一些實施例中，加熱處理可使用如1000℃至1200℃之溫度加熱鋼胚，以使加熱後鋼胚之金相組織為沃斯田鐵相。
於操作120後，對加熱後鋼胚進行熱軋處理，以獲得熱軋後鋼材，如操作130所示。熱軋處理使得前述沃斯田鐵相轉變成肥粒鐵相，且肥粒鐵相中形成多個碳化物顆粒，且開始形成雪明碳鐵相。前述熱軋處理之完軋溫度為不小於850℃，且較佳可為850℃至950℃。倘若完軋溫度小於850℃，熱軋後鋼材的金相組織中之沃斯田鐵相容易轉變成肥粒鐵相與雪明碳鐵相以外的金相組織，而不利碳化物球化。
於操作130後，對熱軋後鋼材進行熱軋後退火處
理，以獲得熱軋後退火鋼材，如操作140所示。熱軋後退火處理用以加熱前述之熱軋後鋼材至兩相臨界區(即在A1溫度至A3溫度之溫度區間內)進行退火，以保留熱軋處理所形成之碳化物顆粒。由於此些碳化物顆粒分佈密集且熱軋後退火處理僅加熱熱軋後鋼材到740℃至755℃之溫度，所以使得金相組織不會轉變回沃斯田鐵相，亦不會進一步形成再生波來鐵相。
具體而言，於熱軋後退火處理中，加熱前述之熱軋後鋼材到740℃至755℃(以下將此溫度範圍稱作熱軋後退火處理之加熱溫度)，並持溫1.0小時至2.5小時(以下將此時間稱作熱軋後退火處理之加熱時間)。
倘若熱軋後退火處理之加熱溫度高於755℃，碳化物回溶，使金相組織變回均勻的沃斯田鐵相，進而形成再生波來鐵相，故無法降低合金鋼材的硬度，且合金鋼材之機械性質劣化(如易碎)，而降低其後續成型加工性。反之，倘若熱軋後退火處理之加熱溫度低於740℃，增加合金鋼材的硬度，而降低其後續成型加工性。
其次，倘若熱軋後退火處理之加熱時間長於2.5小時，碳化物容易回溶，金相組織變回沃斯田鐵相，進而形成再生波來鐵相，故降低合金鋼材的後續成型加工性。反之，倘若熱軋後退火處理之加熱時間短於1.0小時，增加合金鋼材的硬度，而降低其後續成型加工性。
於操作140後，對熱軋後退火鋼材進行冷加工處理，以獲得冷加工後鋼材，如操作150所示。冷加工處理
用以在金相組織產生更多新的界面，以做為後續冷加工後退火處理中之球化碳化物的成核點。熱軋後退火處理中所保留之碳化物顆粒以及冷加工處理中新產生的界面可促進碳化物球化之分離共析相變態反應，進而擴大鋼材金相組織中的球化製程裕度以及提高可球化溫度的上限。
在一些實施例中，冷加工處理可為冷軋處理或冷抽處理，並且可使用本發明所屬技術領中具有通常知識者所慣用的設備進行。冷加工處理是將熱軋後退火鋼材，在室溫環境條件下，進行軋延或抽線之加工製程，藉以產生更多新的界面，以利於碳化物球化及提高可球化溫度的上限，進而縮短碳化物之球化時間。
其次，冷加工處理之裁減率可為35%至45%，較佳可為38%至45%，且更佳可為40%至45%。倘若裁減率大於45%，產生過多的界面和缺陷，造成合金鋼材硬度大幅增加，導致在後續球化時難以軟化，而降低合金鋼材的後續成型加工性。反之，倘若裁減率小於35%，難以在金相組織產生新的界面，故不利於碳化物球化，而降低合金鋼材的後續成型加工性。
在一些具體例中，冷加工處理可利用軋延或抽線之方式進行加工，且一般在室溫環境下進行，或者以本發明所屬技術領中具有通常知識者所慣用的設備進行。
於操作150後，對冷加工後鋼材進行冷加工後退火處理，以獲得冷加工後退火鋼材，如操作160所示。冷加工後退火處理促進碳化物之元素組成(如碳、鉻、錳)擴
散及碳化物晶粒成長，以軟化鋼材材質，從而提升合金鋼材的後續成型加工性。
在冷加工後退火處理中，加熱冷加工後鋼材到800℃至815℃(此溫度範圍以下稱作冷加工後退火處理之加熱溫度)，並持溫1.0小時至2.5小時(此時間以下稱作冷加工後退火處理之加熱時間)。倘若冷加工後退火處理之加熱溫度高於815℃，碳化物回溶，金相組織變回沃斯田鐵相，進而形成再生波來鐵相，故無法降低合金鋼材的硬度，且劣化合金鋼材之機械性質，而降低其後續成型加工性。反之，倘若冷加工後退火處理之加熱溫度低於800℃，合金鋼材的硬度增加，而降低其後續成型加工性。
其次，倘若冷加工後退火處理之加熱時間長於2.5小時，碳化物回溶，金相組織變回沃斯田鐵相，進而形成再生波來鐵相，故降低合金鋼材的後續成型加工性。反之，倘若冷加工後退火處理之加熱時間短於1.0小時，合金鋼材的硬度增加，而降低其後續成型加工性。
在一些具體例中，熱軋後退火處理及冷加工後退火處理可利用鐘罩式球化爐進行，或者以本發明所屬技術領中具有通常知識者所慣用的設備進行。此外，在一些較佳的實施例中，熱軋後退火處理及冷加工後退火處理之溫度差值可為50℃至60℃，以提升碳化物球化，從而降低合金鋼材的硬度，故提升其後續成型加工性。
在較佳的具體例中，熱軋後退火處理及冷加工後退火處理之時間比值為1倍至2倍，以提升碳化物球化，從
而降低合金鋼材的硬度，故提升其後續成型加工性。
請再參見圖1，於冷加工後退火處理後，合金鋼材的製造方法100可選擇性重複進行前述之冷加工處理及前述之冷加工後退火處理。在較佳的實施例中，在重複步驟中之冷加工處理使用與上述操作150中之冷加工處理相同的條件。此外，在重複步驟中之冷加工後退火處理使用與上述操作160中之冷加工後退火處理相同的條件，以保持對碳化物球化的效果。如此一來，可隨著重複次數的增加而更助益碳化物球化，從而更提升合金鋼材的後續成型加工性。再者，重複的次數可為至少1次，例如2次至5次。在一些具體例中，重複次數係依照合金鋼材的產品之厚度規格而定。
在一些實施例中，於冷加工後退火處理後，合金鋼材的製造方法100可選擇性包含精抽處理及冷鍛處理，且精抽處理及冷鍛處理係依序於冷加工後退火處理後進行。精抽處理及冷鍛處理之詳細條件可如本發明所屬技術領中具有通常知識者所慣用的。
概括而言，本發明之合金鋼材的製造方法100能夠有效軟化熱軋後鋼材，以降低所製得之合金鋼材之硬度，並提升其後續成型加工性，進而滿足下游客戶之加工需求。此外，本發明之合金鋼材的製造方法100亦可縮短球化時間，而減少製程時間，故降低生產成本並提升生產效益。
本發明之另一態樣是在提供一種合金鋼材。此合金
鋼材係利用上述之合金鋼材的製造方法製得。所製得之合金鋼材之金相組織包含15體積百分率至25體積百分率之雪明碳鐵相及75體積百分率至85體積百分率之肥粒鐵相，且不包含再生波來鐵相，故合金鋼材具有低硬度，以提升其後續成型加工性。
較佳地，金相組織可包含78體積百分率至82體積百分率之肥粒鐵相，以及18體積百分率至22體積百分率之雪明碳鐵相。此外，在另一些實施例中，金相組織可選擇性排除麻田散鐵相，以更降低合金鋼材之硬度，從而更提升其後續成型加工性。
在一些實施例中，在合金鋼材之金相組織中，雪明碳鐵相以顆粒的型態分佈於肥粒鐵相中。進一步，雪明碳鐵相中可分佈複數個碳化物顆粒。此些碳化物顆粒可包含碳化鐵(Fe3C)顆粒。除了碳化鐵顆粒之外，前述碳化物顆粒可選擇性包含碳化鉻鐵顆粒。藉由碳化物顆粒之球化可更降低合金鋼材之硬度，從而更提升其後續成型加工性。
再者，於一些具體例中，合金鋼材之硬度可為小於92.5HRB，且較佳可為92HRB至85HRB，以滿足下游廠商加工的需求。詳述之，由於合金鋼材的後續成型加工性被提升，故可應用於多種加工製程，並製成多種產品。舉例而言，加工製程可包含抽線、軋延、鍛造、擠壓及沖壓。再者，合金鋼材之產品的型態可包含熱軋卷、冷軋卷、盤元、板材、鍛件、條線及棒材。
合金鋼材之製備
實施例1
根據下表1所載之元素組成提供鋼胚A。對鋼胚A進行加熱處理，以使加熱後鋼胚之金相組織成為沃斯田鐵相。對加熱後鋼胚進行熱軋處理，其中熱軋處理之完軋溫度為850℃至950℃。根據下表2所載之製程條件進行熱軋後退火處理、冷加工處理及冷加工後退火處理。然後，進行精抽處理及冷鍛處理，以獲得實施例1之合金鋼材。接著，以後述之評價方式進行評價。
實施例2至4及比較例1至4
實施例2至4及比較例1至4之合金鋼材係以與實施例1相似的方法製造。不同的是，實施例2至4及比較例1至4改變鋼胚及熱軋後退火處理、冷加工處理及冷加工後退火處理的條件。前述實施例1至4及比較例1至4之具體條件及評價結果如下表1及2所示。
評價方式
1.金相組織的組成之試驗
利用掃描式電子顯微鏡對各實施例及比較例之合金鋼材進行顯微組織及其體積百分比的量測，其中條件為具有通常知識者所慣用者。
2.金相組織的球化率之試驗
對各實施例及比較例之合金鋼材進行染色後，使用光學顯微鏡拍攝合金鋼材金相組織的影像，再對拍攝之照片進行影像分析，以找出碳化物。量測前述之碳化物的寬度與長度之比，並篩選出寬度與長度之比值小於5之球狀
碳化物。基於照片的總面積為100%，計算出球狀碳化物所佔的面積比例，並以球狀碳化物所佔的面積比例評價球化率，其評價標準如下：等級1.0：球狀碳化物所佔的面積比例大於90%，等級1.5：球狀碳化物所佔的面積比例80%~90%，等級2.0：球狀碳化物所佔的面積比例70%~80%，等級2.5：球狀碳化物所佔的面積比例60%~70%。
3.硬度之試驗
根據洛氏硬度B級的檢測方式對各實施例及比較例之合金鋼材測量硬度，其中使用洛氏硬度儀做為壓痕器，且負重為100kgf。
請參見表1及2，實施例1至4使用具有適當的溫度(740℃至755℃)之熱軋後退火處理、具有適當的裁減率(35%至45%)之冷加工處理，以及具有適當的溫度(800℃至815℃)之冷加工後退火處理製造合金鋼材，以促進碳化物球化且提高可球化溫度的上限，故降低所製得之合金鋼材的硬度，從而提升其後續成型加工性。前述之實施例1至4之金相組織包含78體積百分率至82體積百分率之肥粒鐵相，以及18體積百分率至22體積百分率之雪明碳鐵相。
然而，比較例1至4使用一段式高溫的退火處理，且退火時間較長。由於溫度過高，故使得熱軋後鋼材中之
碳化物回溶，而生成再生波來鐵相，故對合金鋼材之軟化效果不佳，所以合金鋼材的硬度仍在93.4HRB以上。此種高硬度之合金鋼材容易造成模具耗損，並且高溫與長時間之退火處理耗能，故降低生產效益。
綜上所述，本發明之合金鋼材係利用本發明之合金鋼材之製造方法製得，其中藉由依序使用具有特定溫度之熱軋後退火處理、具有特定裁減率之冷加工處理，以及具有特定溫度之冷加工後退火處理來促進碳化物的球化(包含縮短球化時間及提高可球化的溫度)，以使所製得之合金鋼材的硬度降低並減少製程時間，進一步提升合金鋼材的後續成型加工性。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:方法
110,120,130,140,150,160:操作
Claims (10)
- 一種合金鋼材的製造方法，包含：提供一鋼胚，其中該鋼胚包含：0.40重量百分比至0.70重量百分比之碳；0.45重量百分比至0.90重量百分比之錳；0.2重量百分比至2.0重量百分比之矽；0.2重量百分比至1.2重量百分比之鉻；0.1重量百分比至0.5重量百分比之鉬；其餘量的鐵；以及不可避免的雜質；對該鋼胚進行一加熱處理，以獲得一加熱後鋼胚，其中該加熱後鋼胚之一金相組織為一沃斯田鐵相；對該加熱後鋼胚進行一熱軋處理，以獲得一熱軋後鋼材，其中該熱軋處理之一完軋溫度為不小於850℃；對該熱軋後鋼材進行一熱軋後退火處理，以獲得一熱軋後退火鋼材，其中該熱軋後退火處理係加熱該熱軋後鋼材到740℃至755℃，並持溫1.0小時至2.5小時；對該熱軋後退火鋼材進行一冷加工處理，以獲得一冷加工後鋼材，其中該冷加工處理之一裁減率為35%至45%；以及對該冷加工後鋼材進行一冷加工後退火處理，以獲得該合金鋼材，其中該冷加工後退火處理係加熱該冷加工後鋼材到800℃至815℃，並持溫1.0小時至2.5小時。
- 如請求項1所述之合金鋼材的製造方法，其中該碳及該鉻之一含量比值為0.3至3.5。
- 如請求項1所述之合金鋼材的製造方法，其中該鋼胚更包含0.1重量百分比至2.5重量百分比之鎳。
- 如請求項1所述之合金鋼材的製造方法，其中該熱軋後退火處理及該冷加工後退火處理之一溫度差值為50℃至60℃。
- 如請求項1所述之合金鋼材的製造方法，其中於該冷加工後退火處理後，該合金鋼材的製造方法更包含重複進行該冷加工處理及該冷加工後退火處理。
- 如請求項1所述之合金鋼材的製造方法，其中於該冷加工後退火處理後，該合金鋼材的製造方法更包含依序進行一精抽處理及一冷鍛處理。
- 一種合金鋼材，利用如請求項1至6之任一項所述之合金鋼材的製造方法製得，其中該合金鋼材之一金相組織包含15體積百分率至25體積百分率之一雪明碳鐵相及75體積百分率至85體積百分率之一肥粒鐵相，且不包含一再生波來鐵相。
- 如請求項7所述之合金鋼材，其中該合金鋼材之一硬度為小於92.5HRB。
- 如請求項7所述之合金鋼材，其中複數個碳化物顆粒分佈於該雪明碳鐵相中。
- 如請求項9所述之合金鋼材，其中該些碳化物顆粒包含複數個碳化鐵顆粒。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI838077B true TWI838077B (zh) | 2024-04-01 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI512115B (zh) | 2014-11-05 | 2015-12-11 | China Steel Corp | 沃斯田鐵系合金鋼材之製造方法 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI512115B (zh) | 2014-11-05 | 2015-12-11 | China Steel Corp | 沃斯田鐵系合金鋼材之製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108546812A (zh) | 一种高强中锰钢板的制备方法 | |
| CN110157970A (zh) | 一种高强塑积CoCrNi中熵合金及其制备方法 | |
| KR101449511B1 (ko) | 가공 경화형 항복비 제어강 및 그 제조방법 | |
| JP2002167644A (ja) | 熱処理定歪み冷間工具鋼及びこれを用いた冷間工具の製造方法 | |
| CN111088448A (zh) | 一种钴基高温合金带箔材及其制备方法 | |
| TWI838077B (zh) | 合金鋼材及其製造方法 | |
| JPH03193850A (ja) | 微細針状組織をなすチタンおよびチタン合金の製造方法 | |
| CN114395738B (zh) | 一种具有高热扩散系数模具钢及其制备方法 | |
| TWI683906B (zh) | 中碳鋼的製造方法 | |
| JPS5826425B2 (ja) | 肉厚方向の機械的性質のすぐれた高力アルミニウム合金の製造法 | |
| CN112853230A (zh) | 一种低层错能面心立方结构高熵形状记忆合金及其制备方法 | |
| TWI764846B (zh) | 含鉻高碳鋼材及其製造方法 | |
| CN110699531A (zh) | 高温合金机械热处理的方法 | |
| JP2852810B2 (ja) | 加工性にすぐれた高炭素冷延鋼帯の製造方法 | |
| TWI796087B (zh) | 熱軋鋼材與其製作方法 | |
| TWI804256B (zh) | 鋼材加工方法 | |
| TWI811081B (zh) | 一種錳硼鋼材及其製造方法 | |
| JP3171185B2 (ja) | 酸化物分散強化型鋼の製造方法 | |
| TWI799335B (zh) | 熱軋鋼材及其製造方法 | |
| CN114150204B (zh) | 一种共晶高熵合金丝材的制备方法及共晶高熵合金丝材 | |
| JP2003321752A (ja) | 高強度フェライト系耐熱鋼及びその製造方法 | |
| CN112522610B (zh) | 控制V-Ti复合型贝氏体非调质钢组织及其制作方法 | |
| WO2022210125A1 (ja) | 機械構造部品用鋼線およびその製造方法 | |
| TWI635189B (zh) | 鋼材之製造方法及其應用 | |
| JPH04355A (ja) | チタン合金の製造方法 |