[发明专利]渗碳淬火性优异的碳钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及渗碳淬火性优异的碳钢板及其制造方法。

本申请基于2009年3月27日在日本提出申请的特愿2009-079959号并主张其优先权，这里引用其内容。

背景技术

以往，作为链条部件、齿轮部件、离合器部件等汽车部件或产业机械部件，在成形加工后通过利用淬火等热处理使表面硬化来制造。

可是，近年来，除了部件形状复杂化，对部件本身也要求耐磨损性及疲劳特性等。所以，对坯材不仅要求在加工成部件时能耐受复杂加工这样的加工性，而且要求还要满足用于表面硬化的淬火性。所谓坯材的淬火性和加工性，从材料设计的观点来看是相反的特性。通常对于提高加工性，坯材的软质化是有效的，但为提高淬火性而添加的元素大多提高钢板的硬度，牺牲加工性。

另一方面，如果部件加工后的淬火性差，则在制品内部产生混合存在称为珠光体、索氏体或屈氏体这样的组织的异常层部。

为了以低成本制造具有优异的加工性和淬火性的钢板，使钢板含有B是有效的。可是B因其反应性而在钢板表面产生氧化或脱硼、氮化等变化，难以确保表层部的淬火性。

此外，在添加B的钢板中，在进行通常经常使用的碳势(Cp)为0.8左右的渗碳时，通过被渗碳的C来提高淬火性，难以在淬火后的表层部形成淬火异常层，因而不会产生大的问题。但是，在碳势低的弱渗碳区域(例如Cp≤0.6)，B通过上述反应使淬火性劣化，而且不能确保C带来的淬火性，因此使用不广泛。

这里所说的碳势是表示对钢材进行渗碳时的气氛的渗碳能力的值。碳势相当于平衡地达到渗碳温度下的气体气氛时的钢表面的碳浓度。

因此，对于添加B的钢板，要求确立能够充分发挥B添加效果的制造条件、确保对齿形成形等严格的加工的加工性及渗碳等表面硬化处理性等，要求从坯材到部件加工的一贯的材料的最佳化。

关于含B钢板的制造条件，在专利文献1中虽然公开了将含氮量抑制在10体积％以下的氢气氛中或Ar气氛中进行退火，但没有看到涉及其前后工序的工序。此外，对在本发明中作为对象的低碳势下的渗碳处理有所考虑的技术没有被公开。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-331534

发明内容

发明所要解决的问题

为解决上述的问题，本发明的课题是提供一种即使在碳势低的渗碳条件下淬火性也优异、而且具备加工性的加添加B的钢板，并使其制造方法最佳化。

解决问题所采用的手段

本发明为解决上述的课题而采用了以下手段。(1)本发明的第1形态是碳钢板，其含有下述成分：C：0.20质量％～0.45质量％、Si：0.05质量％～0.8质量％、Mn：0.85质量％～2.0质量％、P：0.001质量％～0.04质量％、S：0.0001质量％～0.006质量％、Al：0.01质量％～0.1质量％、Ti：0.005质量％～0.3质量％、B：0.0005质量％～0.01质量％、及N：0.001质量％～0.01质量％，剩余部分含有Fe及不可避免的杂质，通过3C+Mn+0.5Si求出的K值为2.0以上；表面硬度以洛氏硬度B标度计为77以下；从表层到深度为100μm的区域中的N的平均含量为100ppm以下。该碳钢板在碳势为0.6以下的渗碳气氛中被渗碳。

(2)上述(1)所述的碳钢板，其进一步含有下述成分中的1种或2种以上：Nb：0.01质量％～0.5质量％、V：0.01质量％～0.5质量％、Ta：0.01质量％～0.5质量％、W：0.01质量％～0.5质量％、Sn：0.003质量％～0.03质量％、Sb：0.003质量％～0.03质量％、及As：0.003质量％～0.03质量％。

(3)本发明的第2形态是上述(1)或(2)所述的碳钢板的制造方法，其具备下述工序：加热工序，在1200℃以下对板坯进行加热；热轧工序，在800℃～940℃的精轧温度下对所述板坯进行热轧而得到钢板；第1冷却工序，以20℃/秒以上的冷却速度对所述钢板进行冷却，直到所述钢板达到650℃以下；第2冷却工序，接在所述第1冷却工序之后，以20℃/秒以下的冷却速度对所述钢板进行冷却；卷取工序，在650℃～400℃对所述钢板进行卷取；酸洗工序，对所述钢板进行酸洗；和第1退火工序，在氢为95％以上、且将直至400℃的露点规定为-20℃以下并将400℃以上的露点规定为-40℃以下的气氛中，在660℃以上的温度下，将所述钢板退火10小时以上。