冷加工性和加工后的表面硬度優異的熱軋鋼板的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及既在加工中顯示出良好的冷加工性，又在加工后顯示出既定的表面硬 度的熱軋鋼板。
【背景技術】
[0002] 近年來，從環境保護的觀點出發，以提高汽車的燃油效率為目的，對于汽車用的各 種部件，例如用于齒輪等傳動部件和外殼等的鋼材的輕量化，即高強度化的要求日益高漲。 為了順應這樣的輕量化、高強度化的要求，作為一般所用的鋼材，使用的是對于棒鋼進行熱 鍛的鋼材（熱鍛材）。另外，為了削減部件制造工序中的〇) 2的排放量，迄今，對于通過熱鍛 而加工的齒輪等部件的冷鍛化的要求也在增長。
[0003] 那么，冷加工（冷鍛）與熱加工和溫加工比較，有著生產率高且尺寸精度和鋼材的 成品率均良好的優點。但是，由這樣的冷加工制造部件時成為問題的是，為了將冷加工的部 件的強度確保在希望的預定值以上，必然需要使用強度、即變形阻力高的鋼材。可是，使用 的鋼材的變形阻力越高，不但越會招致冷加工用金屬模具的壽命縮短，而且在冷加工時還 有容易發生裂紋的難點。
[0004] 因此，歷來也會實施的方法是，在將鋼材冷鍛成既定形狀后，進行淬火回火等熱處 理，從而制造可確保既定的強度（硬度）的高強度部件。但是，冷鍛后的熱處理，因為部件 尺寸必然發生變化，所以需要二次切削等機械加工來進行修正，期望能夠省略熱處理及其 后的加工這樣的解決辦法。
[0005] 為了解決上述課題，例如，公開有在低碳鋼中利用固溶C抑制常溫時效的進行， 確保應變時效帶來的既定的時效硬化量，從而得到應變時效特性優異的冷鍛用線材、棒鋼 (參照專利文獻1)。
[0006] 但是，這一技術只利用固溶C量控制應變時效，得到兼顧充分的冷加工性和加工 后所需的硬度、強度的鋼材困難。
[0007] 因此，本申請人著眼于鋼材中所含的固溶C和固溶N對變形阻力和靜態應變時效 產生的影響的差別進行了各種研宄，其結果發現，通過適當控制這些固溶元素的量，能夠得 到既在加工中發揮著良好的冷加工性，又在冷加工（冷鍛）后顯示出既定的表面硬度（強 度）的機械結構用鋼材，并已經進行了專利申請（參照專利文獻2)。
[0008] 該鋼材實現了冷加工性與加工后的高硬度化（高強度化）的兼顧，但與上述專利 文獻1所述的線材、棒鋼同樣是熱鍛材，有制造成本高的難點。因此，為了進一步使制造成 本低成本化，對于替代現有的熱鍛材，用熱軋鋼板通過冷加工制作汽車用部件也進行了研 宄。
[0009] 例如，提出一種在氮化處理后能夠得到高表面硬度和充分的硬化深度的氮化處理 用的熱軋鋼板（參照專利文獻3)。
[0010] 但是，該技術存在的問題是，冷加工后還需要進行氮化處理，不能實現充分的低成 本化。
[0011] 另外，提出有一種熱軋鋼板，其組成為含有C :0. 10%以下、Si :低于0.01%、Mn : 1. 5%以下和A1 :0. 20%以下，并且在（Ti+Nb)/2:在0. 05~0. 50%的范圍內含有，S、N和 〇的合計為〇. 0100%以下而含有S :0. 005%以下、N :0. 005%以下、0 :0. 004%以下，并且使 微觀組織為95%以上的實質的鐵素體單相組織，該熱軋鋼板的精密沖壓加工面的尺寸精度 優異，并且加工后的沖壓面的表面硬度極高，此外耐紅銹缺陷性也優異（參照專利文獻4)。
[0012] 但是，該熱軋鋼板中，N作為有害元素被限制在極低的含量，與積極地利用N本申 請發明的熱軋鋼板，在技術的思想上全然不同。
[0013] 現有技術文獻
[0014] 專利文獻
[0015] 專利文獻1:日本國特開平10-306345號公報
[0016] 專利文獻2:日本國特開2009-228125號公報
[0017] 專利文獻3:日本國特開2007-162138號公報
[0018] 專利文獻4:日本國特開2004-137607號公報
【發明內容】
[0019] 發明要解決的課題
[0020] 本發明著眼于上述情況而形成，其目的在于，提供一種既在加工中顯示出良好的 冷加工性，又在加工后顯示出既定的表面硬度的熱軋鋼板。
[0021] 用于解決課題的手段
[0022] 第一發明，是冷加工性和加工后的表面硬度優異的熱軋鋼板，其特征在于，
[0023] 板厚為3~20_，
[0024] 成分組成為以質量％計（以下，涉及化學成分均同。）為，
[0025] C :0? 3% 以下（不含 0% )、
[0026] Si :0? 5% 以下（不含 0% )、
[0027] Mn:0.2~l%、
[0028] P :0? O5% 以下（不含 0% )、
[0029] S :0? 05% 以下（不含 0% )、
[0030] A1 :0? 01 ~0? 1%、
[0031] N :0? 008 ~0? 025%，
[0032] 余量由鐵和不可避免的雜質構成，
[0033] 固溶 N :0? 007% 以上，
[0034] 并且C與N的含量滿足10C+N彡3. 0的關系，
[0035] 組織以相對于全部組織的面積率計為，
[0036] 珠光體：低于20%，余量：鐵素體，
[0037] 所述鐵素體的平均晶粒直徑在3~35 y m的范圍。
[0038] 第二發明，是根據第一發明的熱軋鋼板，其成分組成還含有
[0039] Cr :2%以下（不含0% )和/或Mo :2%以下（不含0% )。
[0040] 第三發明，是根據第一或第二發明的熱軋鋼板，其成分組成還含有從
[0041]Ti:0? 2%以下（不含0%)、
[0042] Nb :0.2% 以下（不含 0% )、
[0043] V :0? 2%以下（不含0% )所構成的組中選擇的至少一種。
[0044] 第四發明，是根據第一~第三發明中任意一項所述的熱軋鋼板，其成分組成還含 有
[0045] B :0? 005 % 以下（不含 0 % )。
[0046] 第五發明，是根據第一~第四發明中任意一項所述的熱軋鋼板，其成分組成，還含 有從
[0047] Cu :5% 以下（不含 0% )、
[0048] Ni :5% 以下（不含 0% )、
[0049] Co :5%以下（不含0% )所構成的組中選擇的至少一種。
[0050] 第六發明，是根據第一~第五發明中任意一項所述的熱軋鋼板，其成分組成還含 有從
[0051] Ca :0? 05% 以下（不含 0% )、
[0052] REM :0? 05% 以下（不含 0% )、
[0053] Mg :0? 02% 以下（不含0% )、
[0054] Li :0? 02 % 以下（不含 0 % )、
[0055] Pb :0? 5% 以下（不含 0% )、
[0056] Bi :0? 5%以下（不含0% )所構成的組中選擇的至少一種。
[0057] 發明效果
[0058] 根據本發明，在具有既定的平均粒徑的鐵素體主體的組織中，通過確保固溶N量， 并且使C的含量和N的含量滿足既定的關系，能夠得到冷加工中的變形阻力被減小，金屬模 具的壽命得到延長，并且鋼板難以發生裂紋，加工后所得到的部件能夠確保既定的表面硬 度的熱軋鋼板。
【具體實施方式】
[0059] 以下，對于本發明的熱軋鋼板（以下，也稱為"本發明鋼板"，或僅稱為"鋼板"。） 進行更詳細地說明。本發明鋼板與上述專利文獻2所述的熱鍛材在確保N固溶量、并且使C 含量和N含量滿足既定的關系的方面共通，但是，在允許C含量達到高一些的范圍，使組織 成為鐵素體一珠光體復相組織，并且使鐵素體粒微細化的方面有所不同。
[0060] 〔本發明鋼板的板厚：3~20mm〕
[0061] 首先，本發明鋼板以板厚3~20mm的鋼板為對象。板厚低于3mm時，不能確保作 為結構體的剛性。另一方面，若板厚高于20_，則難以達成本發明所規定的組織形態，得不 到期望的效果。優選的板厚為4~19mm〇
[0062] 其次，對于構成本發明鋼板的成分組成進行說明。以下，化學成分的單位全部是質 量％。
[0063] 〔本發明鋼板的成分組成〕
[0064] 〈C :0? 3% 以下（不含 0% )〉
[0065] C是對鋼板的組織的形成造成很大影響的元素，雖然組織是鐵素體一珠光體復相 組織，但為了成為珠光體盡可能少的鐵素體主體組織，其是需要限制含量的元素。若使C過 剩地含有，則鋼板組織中的珠光體分率上升，由