钢近终形材料及其制造方法技术

提供具有高疲劳强度和高拉伸强度的钢近终形材料。钢近终形材料的化学组成以质量％计含有C：0.03～0.25％、Si：0.02～0.50％、Mn：超过0.70％且为2.50％以下、P：0.035％以下、S：0.050％以下、Al：0.005～0.050％、V：超过0.10％且为0.40％以下、以及N：0.003～0.030％，包含面积率为20～90％的多边形铁素体以及面积率为10～80％的硬质相，满足式(1)，采用阴极充氢法充氢时的扩散性氢量为0.10ppm以上。[析出物中V]/[V]≥0.30(1)。以上。[析出物中V]/[V]≥0.30(1)。以上。[析出物中V]/[V]≥0.30(1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢近终形材料及其制造方法


[0001]本专利技术涉及由钢形成的近终形材料即钢近终形材料及其制造方法。

技术介绍

[0002]作为由汽车部件、工业机械部件和建筑机械部件等所代表的机械结构用部件的坯料，会使用结构用钢钢材。结构用钢钢材例如为机械结构用碳钢钢材、机械结构用合金钢钢材等。
[0003]机械结构用部件要求高疲劳强度。为此，作为使用坯料钢材制造具有高疲劳强度的机械结构用部件的方法已知存在以下制造方法。首先，对钢材实施热锻等加工，制造所要的部件形状的钢材。对所要的部件形状的钢材实施时效硬化处理来制造钢近终形材料。对钢近终形材料实施切削加工，制造作为最终制品的机械结构用部件。在以上制造工序中，通过对加工后的钢材实施时效硬化处理，能够提高机械结构用部件的疲劳强度。
[0004]实施时效硬化处理而制造的机械结构用部件的坯料钢材，例如在日本特开2011
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236452号公报(专利文献1)中给出了一种方案。
[0005]专利文献1所述的钢材以质量％计含有C：0.14～0.35％、Si：0.05～0.70％、Mn：1.10～2.30％、S：0.003～0.120％、Cu：0.01～0.40％、Ni：0.01～0.40％、Cr：0.01～0.50％、Mo：0.01～0.30％以及V：0.05～0.45％、余量由Fe以及不可避免的杂质组成，且满足13[C]+8[Si]+10[Mn]+3[Cu]+3[Ni]+22[Mo]+11[V]≤30、5[C]+[Si]+2[Mn]+3[Cr]+2[Mo]+4[V]≤7.3、2.4≤0.3[C]+1.1[Mn]+0.2[Cu]+0.2[Ni]+1.2[Cr]+1.1[Mo]+0.2[V]≤3.1、2.5≤[C]+[Si]+4[Mo]+9[V]、[C]≥[Mo]/16+[V]/3。专利文献1公开的钢材通过将化学组成调整为满足上述参数式，由此显微组织成为贝氏体，提高了热锻性，并提高了热锻后的硬度。专利文献1中记载了由于专利文献1公开的钢材具有贝氏体组织，因此切削性优异。在专利文献1中，对具有上述构成的钢材实施热锻来制造中间部件。然后，对中间部件实施切削加工而形成所要的形状的部件。然后，进行时效硬化处理。专利文献1中记载了由此制造的部件可获得高强度。
[0006]但是，实施热锻来制造部件时，热锻后的中间部件在冷却工序中容易发生应变。因此，中间部件的形状相对于所要的形状容易出现些许变形。即，受热应变的影响，使热锻后的中间部件接近最终形状是很困难的。因此，对热锻后的中间部件实施切削加工使其接近最终形状。
[0007]如上所述，若对热锻后的中间部件实施切削加工，则成品率下降。为此，最近以提高成品率为目的，有意将热锻替换为由冷锻所代表的冷加工。当采用冷加工代替热锻的情况下，中间品能够实现近终形(与最终形状大致相同的形状)。在这种情况下，能够降低中间部件的切削加工工序中的切削量。因此成品率提高。此外，有时还能够省略切削加工工序本身。在这种情况下，生产率提高。
[0008]但是，由冷锻所代表的冷加工与热锻相比，加工载荷容易变大。因此，需要提高冷加工时钢材的加工性(以下称为冷加工性)。具体而言，要求能够以较小的载荷加工成所要
的形状，并且，抑制冷加工时裂纹的发生。因此，在冷加工后实施时效硬化处理的情况下，对成为其对象的钢材要求优异的冷加工性和时效硬化处理后优异的疲劳强度。
[0009]冷锻后实施时效硬化处理而制造的部件的坯料钢材，在日本特开2019
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173168号公报(专利文献2)中给出了一种方案。
[0010]专利文献2公开的钢材以质量％计为C：0.02～0.25％、Si：0.005～0.50％、Mn：超过0.70％且为2.50％以下、P：0.035％以下、S：0.050％以下、Al：0.005～0.050％、Cr：0.02～0.70％、V：0.02～0.30％、N：0.003～0.030％、Nb：0～0.10％、B：0～0.005％、Ca：0～0.005％、Bi：0～0.10％、Pb：0～0.20％、以及余量：Fe和杂质。在专利文献2的钢材中具有以下化学组成：杂质中的Cu、Ni和Mo的总含量为0.05质量％以下，杂质中的Ti含量为0.005质量％以下，且满足式(1)。需要说明的是，式(1)为[V析出物]/[V含量]≤0.50。专利文献2的钢材的显微组织含有铁素体、珠光体和/或贝氏体。显微组织中的铁素体的面积率为10～90％。专利文献2中记载了具有以上构成的钢材具有高冷锻性，且冷锻后进行时效硬化处理的情况下可以获得高疲劳强度。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1：日本特开2011
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236452号公报
[0014]专利文献2：日本特开2019
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173168号公报

技术实现思路

[0015]专利技术要解决的问题
[0016]由专利文献2公开的钢材制造的部件具有高疲劳强度。但是，有时部件不仅要求高疲劳强度，还要求高拉伸强度。在专利文献2中并没有对兼顾高疲劳强度和高拉伸强度进行研究。
[0017]本专利技术的目的在于提供具有高疲劳强度和高拉伸强度的钢近终形材料及其制造方法。
[0018]用于解决问题的方案
[0019]本申请涉及的钢近终形材料，其化学组成以质量％计为
[0020]C：0.03～0.25％、
[0021]Si：0.02～0.50％、
[0022]Mn：超过0.70％且为2.50％以下、
[0023]P：0.035％以下、
[0024]S：0.050％以下、
[0025]Al：0.005～0.050％、
[0026]V：超过0.10％且为0.40％以下、
[0027]N：0.003～0.030％、
[0028]Cr：0～0.70％、
[0029]Nb：0～0.100％、
[0030]B：0～0.0100％、
[0031]Cu：0～0.30％、
[0032]Ni：0～0.30％、
[0033]Ca：0～0.0050％、
[0034]Bi：0～0.100％、
[0035]Pb：0～0.090％、
[0036]Mo：0～0.05％、
[0037]Ti：0～0.005％、
[0038]Zr：0～0.010％、
[0039]Se：0～0.10％、
[0040]Te：0～0.10％、
[0041]稀土元素：0～0.010％、
[0042]Sb：0～0.10％、
[0043]Mg：0～0.0050％、
[0044]W：0～0.050％、以及
[0045]余量：Fe和杂质，
[0046]所述钢近终形材料的显微组织由如下相构成：
[0047]面积率为20～90％的多边形铁素体；以及
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种钢近终形材料，其化学组成以质量％计为C：0.03～0.25％、Si：0.02～0.50％、Mn：超过0.70％且为2.50％以下、P：0.035％以下、S：0.050％以下、Al：0.005～0.050％、V：超过0.10％且为0.40％以下、N：0.003～0.030％、Cr：0～0.70％、Nb：0～0.100％、B：0～0.0100％、Cu：0～0.30％、Ni：0～0.30％、Ca：0～0.0050％、Bi：0～0.100％、Pb：0～0.090％、Mo：0～0.05％、Ti：0～0.005％、Zr：0～0.010％、Se：0～0.10％、Te：0～0.10％、稀土元素：0～0.010％、Sb：0～0.10％、Mg：0～0.0050％、W：0～0.050％、以及余量：Fe和杂质，所述钢近终形材料的显微组织由如下相构成：面积率为20～90％的多边形铁素体；以及由珠光体和/或贝氏体构成的、面积率为10～80％的硬质相，将所述化学组成中的V含量定义为[V](质量％)、将所述钢近终形材料中的V析出物中的V的总含量定义为[析出物中V](质量％)时，满足式(1)，采用阴极充氢法充氢时的扩散性氢量为0.10ppm以上，[析出物中V]/[V]≥0.30(1)。2.根据权利要求1所述的钢近终形材料，其中，所述化学组成含有选自由Cr：0.01～0.70％、Nb：0.001～0.100％、B：0.0001～0.0100％、Cu：0.01～0.30％、Ni：0.01～0.30％、Ca：0.0001～0.0050％、
Bi：0.001～0.100％、Pb：0.001～0.090％、Mo：0.01～0.05％、Ti：0.001～0.005％、Zr：0.002～0.010％、Se：0.01～0.10％、Te：0.01～0.10％、稀土元素：0.01～0.010％、Sb：0.01～0.10％、Mg：0.0005～0.0050％、W：0.001～0.050％...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木崇久，宫西庆，江头诚，
申请(专利权)人：日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：