搪瓷用冷轧钢板和其制造方法以及搪瓷制品技术

一种搪瓷用冷轧钢板，包含2×102个/mm2以上、1×104个/mm2以下的具有规定的化学成分且直径为0.2μm以上、10μm以下的Fe-Mn-Nb系复合氧化物；施予了10％的拉伸应变且实施了加热温度为830℃、保持时间为5分钟的热处理后的疲劳极限比超过0.42；在组织与所述Fe-Mn-Nb系复合氧化物之间形成有空隙，所述空隙的当量圆直径为0.1～0.6μm；在将所述空隙近似为三角形，将所述三角形的长边作为底边时，所述底边的长度除以高度所得到的值为1.0～15。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可加工性、搪瓷特性(耐泡·黑点性、密着性、耐鱼鳞爆性)和疲劳特性优异的高强度搪瓷用钢板及其制造方法，尤其涉及耐鱼鳞爆性和搪瓷处理后的疲劳特性显著优异的高强度搪瓷用冷轧钢板及其制造方法。另外，本专利技术涉及使用了该搪瓷用钢板的搪瓷制品。本申请基于在2013年9月10日在日本提出的专利申请2013-187473号要求优先权，在此引用其内容。
技术介绍
以往，搪瓷用钢板，通过在钢板表面上烧熔粘附玻璃质的搪瓷处理而被赋予了耐热性、耐气候性、耐化学药品性以及耐水性的功能后，以搪瓷制品的形式被使用。另外，有效利用这样的特性，搪瓷用钢板作为锅类、洗菜池等厨房用品、建材等的材料而被广泛地利用。作为对这样的搪瓷用钢板所要求的特性，有耐烧成应变性、耐鱼鳞爆性、密着性、耐泡·黑点缺陷性等。另外，在将搪瓷用钢板制成搪瓷制品的制造过程中，为了得到制品形状，通常实施冲压加工。因此，对于搪瓷用钢板，除了上述特性之外，还要求良好的成形性(可加工性)。另外，通过实施搪瓷处理，在含有硫酸等的苛刻的腐蚀环境下的耐腐蚀性提高。因此，搪瓷用钢板近年来在发电设备等(例如发电机用热交换器)的能量领域中应用范围扩大。在这样的领域中，以针对长年使用下的疲劳等实现可靠性的提高、进而使部件轻量化为目的，要求所使用的钢板高强度化。关于具有搪瓷特性的钢板的高强度化，例如在专利文献1中有记载。专利文献1所记载的钢板，通过在钢中添加Ti，在搪瓷烧成(搪瓷处理中的烧成工序)中使钢板中微细析出TiC来谋求高强度化。另外，在专利文献2中记载了通过将钢板中的成分Ni和P的添加量之比控制在特定的范围而在确保高强度化的同时确保了搪瓷特性的钢板。但是，采用专利文献1的技术得到的钢板，在实施了搪瓷处理的情况下，容易产生被称为泡或黑点的表面缺陷。另外，烧成中的短时间的热处理，难以充分地生成TiC，容易产生鱼鳞爆缺陷。专利文献2的技术，为了确保搪瓷特性，必须添加高价格的Ni。因此，虽然能够确保特性，但是从制造成本的观点来看留有课题。对于汽车用钢板等，以往就要求疲劳特性提高，曾进行了各种研究。但是，关于使搪瓷用钢板的搪瓷处理后的疲劳特性(即，搪瓷制品的疲劳特性)提高的技术，尚未有报道。例如，在非专利文献1中记载了通过提高P含量来谋求汽车用钢板的疲劳特性提高的技术。但是，搪瓷用钢板与汽车用钢板等不同，为了确保搪瓷特性、尤其是耐鱼鳞爆性，需要有意地使组织中分散成为使疲劳特性下降的原因的许多的析出物(特别是氧化物)。另外，与汽车用钢板等不同，搪瓷用钢板在加工后进行加热到800℃以上的搪瓷处理，因此通过热过程，组织会变化。因此，如图1所示，搪瓷用钢板与汽车用钢板相比，疲劳特性变低。其结果是，即使将针对汽车用钢板实施的疲劳特性提高技术应用于搪瓷用钢板，也不能相应地得到具有充分的疲劳特性的搪瓷用钢板。这样，尚未提供充分满足搪瓷用钢板的重要特性即耐鱼鳞爆性、可加工性、进一步成为钢板可靠性的指针的制品的疲劳特性的高强度钢板。在先技术文献专利文献专利文献1:日本国特开昭61-117246号公报专利文献2:日本国专利第1456199号公报非专利文献非专利文献1:“高强度薄钢板的疲劳强度”，长江等，铁和钢，第68年(1982)第9号，p.1430～1436(“高強度薄鋼板の疲労強度”，長江ら，鉄と鋼，第68年(1982)第9号，p.1430～1436)。
技术实现思路
本专利技术的目的是，使与前述的搪瓷用钢板相关的技术发展，提供可加工性、耐鱼鳞爆性以及疲劳特性优异的便宜的高强度搪瓷用钢板、特别是可加工性、耐鱼鳞爆性优异、即使搪瓷处理后也具有优异的疲劳特性的便宜的高强度搪瓷用冷轧钢板及其制造方法。另外，本专利技术的目的是得到使用了可加工性、耐鱼鳞爆性以及疲劳特性优异的便宜的高强度搪瓷用冷轧钢板的搪瓷制品。本专利技术为了解决以往的搪瓷用钢板的课题而反复进行了各种研究。本专利技术人等针对搪瓷用冷轧钢板的耐鱼鳞爆性、可加工性以及疲劳特性，研究成分组成、制造条件的影响，得到了以下(a)～(f)的见解。(a)如果将钢的成分组成适当化，对捕捉成为鳞爆的主要因素的钢板中的氢的、钢板中的析出物进行控制，则耐鱼鳞爆性提高。特别是，当使钢板中存在氧化物时，耐鱼鳞爆性提高。(b)当钢板的强度变高时，可加工性发生劣化。但是，通过将存在于钢板中的析出物(在搪瓷用钢板的情况下，特别是氧化物)的直径、个数适当化，即使钢板进行高强度化，也能够减小可加工性的劣化量。(c)搪瓷用钢板如上所述，在钢中存在大量的氧化物。当对这样的搪瓷用钢板进行冷轧、冲压成形等加工时，由于存在于钢板中的氧化物与钢板的变形阻力差，会在存在于钢中的氧化物与钢板组织之间形成空隙。该空隙，根据形状由于缺口效应而造成应力集中，有可能成为疲劳破坏的起点。因此，通过适当地控制空隙的形状，能够谋求疲劳特性的提高。(d)搪瓷用钢板通过加工在析出物的周围和空隙的周围容易蓄积应变。特别是在冲压成形中产生弯曲变形的情况下，该倾向在表层部(例如从表层起到小于或等于20μm的深度)是显著的。由于该蓄积的应变，在搪瓷处理时引起晶粒生长。搪瓷处理后的疲劳特性，由于受到表层部的搪瓷处理后的结晶粒径(晶体粒径)的影响，因此减小平均结晶粒径对疲劳特性的提高是有效的。但是，当即使平均结晶粒径小，通过晶粒生长也部分地存在粗大化了的晶粒时，会成为疲劳破坏的起点，因此疲劳特性下降。特别是，当在空隙的附近发生晶粒生长时，容易成为疲劳的起点。这样的晶粒生长在没有施予如搪瓷处理那样的热过程的汽车用钢板等中观察不到，因此可以认为是搪瓷用钢板特有的现象。(e)通过适当地控制热轧、酸洗以及冷轧条件，能够控制结晶粒径。另外，能够将氧化物的直径控制为优选的范围，能够控制最终制品中的析出物形态。进而，在冷轧中，通过选择冷轧油等，使辊(roll)与钢板的摩擦系数在适当的范围，由此能够使在表层部蓄积的应变降低。(f)通过将钢板成分、特别是C、Mn、P、Nb的含量控制在规定的范围，能够防止搪瓷处理(搪瓷烧成)时的晶粒生长。因此，通过减小加工前的结晶粒径，并且将C、Mn、P、Nb的含量适当化，能够在搪瓷处理后也使晶粒较小，能够使疲劳特性提高。本专利技术是基于以上的见解完成的，其要旨如下。(1)本专利技术的一个技术方案涉及的搪瓷用冷轧钢板，以质量％计，含有C：0.0005～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种搪瓷用冷轧钢板，其特征在于，以质量％计，含有C：0.0005～0.0050％、Mn：0.05～1.50％、Si：0.001～0.015％、Al：0.001～0.01％、N：0.0010～0.0045％、O：0.0150～0.0550％、P：0.04～0.10％、S：0.0050～0.050％、Nb：0.020～0.080％、Cu：0.015～0.045％，余量为Fe和杂质，在用C(％)表示C含量、用Mn(％)表示Mn含量、用P(％)表示P含量、用Nb(％)表示Nb含量时，满足下述式(1)，2.20≤8×C(％)+1.3×Mn(％)+18×P(％)+5.1×(Nb(％))0.5≤4.00…(1)组织含有铁素体，从表面起沿板厚方向在板厚的1/4位置处的所述铁素体的平均结晶粒径为12.0μm以下，包含2×102个/mm2以上且1×104个/mm2以下的含有Fe、Mn、Nb且直径为0.2μm以上且10μm以下的Fe‑Mn‑Nb系复合氧化物，施予了10％的拉伸应变且实施了加热温度为830℃、保持时间为5分钟的热处理后的疲劳极限比超过0.42，所述疲劳极限比用107次循环下的应力即疲劳强度除以抗拉强度所得到的值来表示，在所述组织与所述Fe‑Mn‑Nb系复合氧化物之间形成有空隙，所述空隙的当量圆直径为0.1～0.6μm，在将所述空隙近似为三角形，将所述三角形的长边作为底边时，所述底边的长度除以高度所得到的值为1.0～15。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.10 JP 2013-1874731.一种搪瓷用冷轧钢板，其特征在于，
以质量％计，含有C：0.0005～0.0050％、Mn：0.05～1.50％、Si：0.001～
0.015％、Al：0.001～0.01％、N：0.0010～0.0045％、O：0.0150～0.0550％、
P：0.04～0.10％、S：0.0050～0.050％、Nb：0.020～0.080％、Cu：0.015～
0.045％，余量为Fe和杂质，
在用C(％)表示C含量、用Mn(％)表示Mn含量、用P(％)
表示P含量、用Nb(％)表示Nb含量时，满足下述式(1)，
2.20≤8×C(％)+1.3×Mn(％)+18×P(％)+5.1×(Nb(％))0.5≤4.00…(1)
组织含有铁素体，从表面起沿板厚方向在板厚的1/4位置处的所述铁
素体的平均结晶粒径为12.0μm以下，
包含2×102个/mm2以上且1×104个/mm2以下的含有Fe、Mn、Nb且
直径为0.2μm以上且10μm以下的Fe-Mn-Nb系复合氧化物，
施予了10％的拉伸应变且实施了加热温度为830℃、保持时间为5分
钟的热处理后的疲劳极限比超过0.42，所述疲劳极限比用107次循环下的
应力即疲劳强度除以抗拉强度所得到的值来表示，
在所述组织与所述Fe-Mn-Nb系复合氧化物之间形成有空隙，所述空
隙的当量圆直径为0.1～0.6μm，
在将所述空隙近似为三角形，将所述三角形的长边作为底边时，所述
底边的长度除以高度所得到的值为1.0～15。
2.一种搪瓷用冷轧钢板，其特征在于，
以质量％计，含有C：0.0005～0.0050％、Mn：0.05～1.50％、Si：0.001～
0.015％、Al：0.001～0.01...

【专利技术属性】
技术研发人员：友清寿雅，山中晋太郎，竹田健悟，西村哲，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP