發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板及其制造方法
【專利摘要】一種發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板，其具有以面積率計(jì)含有95％以上的鐵素體相且在該鐵素體相的晶粒內(nèi)析出有平均粒徑小于10nm的含有Ti和V的析出物的組織，鐵素體相的平均結(jié)晶粒徑處于2μm以上且小于10μm的范圍內(nèi)，具有軋制方向的屈服強(qiáng)度YS為700MPa以上的強(qiáng)度和磁通密度B50為1.5T以上以及磁通密度B100為1.6T以上的電磁特性。
【專利說明】發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屈服強(qiáng)度YS為700MPa以上的熱軋鋼板及其制造方法，特別是涉及適合用作水力發(fā)電等的發(fā)電機(jī)輪轂(Ua)的、磁特性(magnetic properties)優(yōu)良的熱軋鋼板及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，從保護(hù)地球環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā)，地球的溫室化被視為問題，期望通過提高汽車的燃料效率等方法來減少二氧化碳CO2的排出量。從這樣的抑制地球溫室化的觀點(diǎn)出發(fā)，最近作為清潔能源的水力發(fā)電機(jī)重新被認(rèn)識(shí)。水力發(fā)電機(jī)等發(fā)電機(jī)具備轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子由發(fā)揮鐵芯作用的磁極鐵芯和支撐該磁極鐵芯的輪轂構(gòu)成。為了獲得發(fā)電容量，需要使轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)。因此，對(duì)于輪轂而言，為了承受高速旋轉(zhuǎn)的離心力而要求保持高強(qiáng)度，主要使用屈服強(qiáng)度為550MPa級(jí)的熱軋鋼板。但是，最近變得要求使用屈服強(qiáng)度為700MPa級(jí)以上的高強(qiáng)度熱軋鋼板。另外，對(duì)于輪轂用鋼板而言，同時(shí)還要求保持優(yōu)良的磁特性。
[0003]對(duì)于上述要求，例如在專利文獻(xiàn)I中記載了一種熱軋鋼板，以重量％計(jì)，其含有C:0.02%以上且0.10%以下、S1:2.0%以下、Mn:0.5%以上且2.0%以下、P:0.08%以下、S:0.006%以下、N:0.005%以下、Al:0.01%以上且0.1%以下，含有T1:0.06%以上且0.3%以下并且滿足0.50〈(T1-3.43N-1.5S)/4C的量的Ti，具有低溫相變產(chǎn)物和珠光體的面積比例為15%以下且在多邊形鐵素體中分散有TiC的組織(microstructure)。專利文獻(xiàn)I所記載的技術(shù)在熱軋鋼板中可以含有Nb、Mo、V、Zr、Cr、N1、Ca等中的一種以上。專利文獻(xiàn)I所記載的技術(shù)中，對(duì)于磁特性沒有進(jìn)行研究，但能夠得到拉伸強(qiáng)度TS為70kgf/mm2 (690MPa)以上的高強(qiáng)度的、延伸凸緣性顯著提高的熱軋鋼板。但是，在專利文獻(xiàn)I所記載的技術(shù)中，為了確保所期望的高強(qiáng)度而需要含有大量Ti。因此，容易生成無助于高強(qiáng)度化的大于30nm的粗大Ti碳化物。另外，固溶Ti的量增多。另外，容易生成位錯(cuò)密度高的貝氏體鐵素體，磁特性容易下降。
[0004]另外，在專利文獻(xiàn)2中，記載了具有高磁通密度的高張力熱軋鋼板的制造方法。專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)是一種高張力熱軋鋼板的制造方法，該方法將鋼坯加熱至1200°C以上，實(shí)施使熱軋終軋溫度在Ar3相變點(diǎn)以上且950°C以下的范圍內(nèi)的熱軋，然后使冷卻速度在30°C /s以上且小于70°C /s的范圍內(nèi)進(jìn)行冷卻，在500°C以下進(jìn)行卷取，其中，所述鋼坯以重量％計(jì)含有C:0.05%以上且0.15%以下、S1:0.50%以下、Mn:0.70%以上且2.00%以下、P:0.020% 以下、S:0.010% 以下、sol.Al:0.010% 以上且 0.10% 以下、N:0.0050% 以下、T1:0.10%以上且0.30%以下、B:0.0015%以上且0.005%以下。由專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)能夠得到屈服強(qiáng)度YS為80kg/mm2(785MPa)以上、拉伸強(qiáng)度TS為100kg/mm2 (980MPa)以上、且磁通密度Bltltl為1.77T以上的具有高磁通密度的高張力熱軋鋼板。但是，對(duì)于專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)而言，為了改善淬透性而必須含有B，而且在熱軋后進(jìn)行驟冷。因此，容易生成貝氏體相，導(dǎo)致磁特性下降，作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械鐵芯而磁特性不足。
[0005]另外，在專利文獻(xiàn)3中記載了一種具有高磁通密度的高張力熱軋鋼板的制造方法。專利文獻(xiàn)3所記載的技術(shù)是一種高張力熱軋鋼板的制造方法，該方法將鋼坯加熱至1200°C以上，在處于Ar3相變點(diǎn)以上且900°C以下的范圍內(nèi)的終軋溫度下進(jìn)行熱軋，在500%以上且650°C以下的溫度范圍進(jìn)行卷取，其中，所述鋼坯以重量比計(jì)含有C:0.02%以上且 0.06% 以下、S1:0.10% 以下、Mn:0.3% 以上且 1.2% 以下、S:0.02% 以下、Al:0.10%以下、N:0.01%以下、T1:0.05%以上且0.30%以下。由專利文獻(xiàn)3所記載的技術(shù)能夠得到具有50kg/mm2 (490MPa)的拉伸強(qiáng)度TS、具有磁通密度Bltltl為1.8T以上的高磁通密度的高張力熱軋鋼板。專利文獻(xiàn)3所記載的技術(shù)將Si的含量降低至0.10%以下，通過Ti碳化物所帶來的析出強(qiáng)化來確保所期望的高強(qiáng)度。但是，對(duì)于專利文獻(xiàn)3所記載的技術(shù)而言，由于含有大量Ti，因而容易生成位錯(cuò)密度高的貝氏體鐵素體，磁特性下降，難以確保用作旋轉(zhuǎn)機(jī)械鐵芯的充分的磁特性。
[0006]另外，在專利文獻(xiàn)4中記載了一種具有590MPa級(jí)以上的強(qiáng)度的旋轉(zhuǎn)機(jī)械鐵芯用熱軋鋼板，以重量％計(jì)，其含有c:0.10%以下、S1:0.5%以下、Mn:0.2%以上且2%以下、P:
0.06% 以下、S:0.01% 以下、Al:0.1 % 以下、N:0.006% 以下、T1:0.02% 以上且 0.2% 以下，還含有Mo:0.7%以下(其中除去0.2%以下的范圍)和W:0.15%以下中的至少一者，在體積分?jǐn)?shù)為95%以上的鐵素體組織中分散有包含Ti和Mo以及W中的至少一者的小于1nm的碳化物。根據(jù)專利文獻(xiàn)4所記載的技術(shù)，能夠得到具有優(yōu)良的加工性同時(shí)還具備優(yōu)良的磁特性的、用作旋轉(zhuǎn)機(jī)械鐵芯具有充分的特性的高強(qiáng)度熱軋鋼板。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特公平08-26433號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開昭63-166931號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)3:日本特開昭58-91121號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)4:日本專利第4273768號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明所要解決的問題
[0014]但是，對(duì)于專利文獻(xiàn)4所記載的技術(shù)而言，雖然能夠得到顯示出優(yōu)良的磁特性的熱軋鋼板，但需要含有大量昂貴的Mo、W，材料成本高漲。
[0015]本發(fā)明鑒于上述問題而完成，其目的是提供一種發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板及其制造方法，該發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板不含有大量昂貴的合金元素，在比較低成本的成分范圍內(nèi)兼?zhèn)滠堉品较虻那?qiáng)度YS為700MPa以上的高強(qiáng)度和磁通密度B5tl達(dá)到1.5T以上且磁通密度Biqq達(dá)到1.6T以上的優(yōu)良的磁特性。
[0016]磁通密度B5Q、B100是表示直流磁特性的指標(biāo)，分別表示磁化力H = 5000A/mA、10000A/M下的磁通密度B (T)，數(shù)值越高意味著具有越優(yōu)良的磁特性。
[0017]用于解決問題的方法
[0018] 本發(fā)明的發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板的特征在于，具有以面積率計(jì)含有95%以上的鐵素體相且在該鐵素體相的晶粒內(nèi)析出有平均粒徑小于1nm的含有Ti和V的析出物的組織，該鐵素體相的平均結(jié)晶粒徑處于2 μ m以上且小于10 μ m的范圍內(nèi)，具有軋制方向的屈服強(qiáng)度YS為700MPa以上的強(qiáng)度和磁通密度B5tl為1.5T以上以及磁通密度Bltltl為1.6T以上的電磁特性(electromagnetic properties)。
[0019]本發(fā)明的發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板的特征在于，在上述發(fā)明中，上述組織為以面積率計(jì)含有95%以上的鐵素體相且在該鐵素體相的晶粒內(nèi)析出有平均粒徑小于1nm的在Ti和V的基礎(chǔ)上還含有Nb、Mo之中的一種或兩種的析出物的組織。
[0020]本發(fā)明的發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板的特征在于，在上述發(fā)明中，在上述組織的基礎(chǔ)上，具有如下組成:以質(zhì)量％計(jì)，含有c:0.03%以上且0.11%以下、S1:0.3%以下、Mn:1.0% 以上且 2.0% 以下、P:0.06% 以下、S:0.01% 以下、Al:0.06% 以下、N:0.006% 以下、T1:0.06%以上且0.21%以下、V:0.05%以上且0.20%以下，且固溶V(solute V)的含量為0.005%以上，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0021]本發(fā)明的發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板的特征在于，在上述發(fā)明中，在上述組織的基礎(chǔ)上，具有如下組成:以質(zhì)量％計(jì)，含有c:0.03%以上且0.11%以下、S1:0.3%以下、Mn:
1.0% 以上且 2.0% 以下、P:0.06% 以下、S:0.01% 以下、Al:0.06% 以下、N:0.006% 以下、T1:0.06%以上且0.21%以下、V:0.05%以上且0.20%以下，且固溶V的含量為0.005%以上，還含有選自Nb:0.08%以下、Mo:0.2%以下之中的一種或兩種，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0022]本發(fā)明的發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板的制造方法的特征在于，對(duì)具有下述組成的鋼水進(jìn)行熔煉，通過連鑄法或鑄錠法制成鋼原材，立即對(duì)該鋼原材實(shí)施使熱軋機(jī)的輸出側(cè)的鋼板溫度為800°C以上的熱軋、或?qū)⒃撲撛臅簳r(shí)冷卻后加熱至1100°C以上再實(shí)施使熱軋機(jī)的輸出側(cè)的鋼板溫度為800°C以上的熱軋，該熱軋后，以30°C /s以上的平均冷卻速度冷卻至鋼板溫度為700°C， 然后使卷取溫度(coiling temperature)在500°C以上且700°C以下的范圍內(nèi)進(jìn)行卷取，所述組成為:以質(zhì)量％計(jì)，含有C:0.03%以上且0.11%以下、Si:0.3% 以下、Mn:1.0% 以上且 2.0% 以下、P:0.06% 以下、S:0.01% 以下、Al:0.06% 以下、N:0.006%以下、T1:0.06%以上且0.21%以下、V:0.05%以上且0.20%以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0023]本發(fā)明的發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板的制造方法的特征在于，在上述發(fā)明中，在上述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有選自Nb:0.08%以下、Mo:0.2%以下之中的一種或兩種。
[0024]發(fā)明的效果
[0025]根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板及其制造方法，該發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板不含有大量昂貴的合金元素，在比較低成本的成分范圍內(nèi)兼?zhèn)滠堉品较虻那?qiáng)度YS為700MPa以上的高強(qiáng)度和磁通密度B5tl達(dá)到1.5T以上且磁通密度Bltltl達(dá)到1.6T以上的優(yōu)良的磁特性。

【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明人在維持軋制方向的屈服強(qiáng)度為700MPa以上的高強(qiáng)度的狀態(tài)下對(duì)影響磁特性的各種因素進(jìn)行了深入研究。結(jié)果，本發(fā)明人想到不使用昂貴的Mo、W而有效利用V，形成含有適量的Ti與V的組成。進(jìn)而，本發(fā)明人新發(fā)現(xiàn)，通過優(yōu)化熱軋的精軋后的冷卻速度和卷取溫度，能夠得到為由平均結(jié)晶粒徑處于2 μ m以上且小于10 μ m的范圍內(nèi)的鐵素體相構(gòu)成的單相并且在鐵素體相的晶粒內(nèi)分散有平均粒徑為1nm以下的極其微細(xì)的析出物(碳化物、氮化物和碳氮化物(carbonitride))的組織,且含有0.005%以上的固溶V,在維持屈服強(qiáng)度為700MP以上的高強(qiáng)度的狀態(tài)下，磁特性顯著提高。
[0027]對(duì)于在維持屈服強(qiáng)度為700MPa以上的高強(qiáng)度的狀態(tài)下磁特性顯著提高的機(jī)理迄今為止未必明確，本發(fā)明人如下考慮。通常，鋼板組織只要是不妨礙磁疇壁的移動(dòng)的組織，則能夠得到高磁通密度，磁特性提高。本發(fā)明的熱軋鋼板的組織是由位錯(cuò)密度低且磁特性優(yōu)良的鐵素體相構(gòu)成的單相、而并不含有妨礙磁疇壁的移動(dòng)的位錯(cuò)密度高的馬氏體相、貝氏體相的組織，而且在鐵素體相的晶粒內(nèi)析出有平均粒徑為1nm以下的極其微細(xì)的析出物。認(rèn)為這種極其微細(xì)的析出物大大地有助于強(qiáng)度增加，但并不妨礙磁疇壁的移動(dòng)，因此能夠在維持高強(qiáng)度的狀態(tài)下得到高磁通密度。進(jìn)而，認(rèn)為通過固溶適量的與Fe原子半徑接近的V，上述微細(xì)的析出物周圍的應(yīng)變得到緩和，有助于高磁通密度化。
[0028]以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明。
[0029]本發(fā)明的熱軋鋼板具有如下組織:為由鐵素體相構(gòu)成的單相，并且在該鐵素體相的晶粒內(nèi)析出有平均粒徑小于1nm的含有Ti和V、或者進(jìn)一步含有Nb、Mo之中的一種或兩種的析出物。在此所謂的“由鐵素體相構(gòu)成的單相”并非限定于鐵素體相以面積率計(jì)占100%的情況。其包括鐵素體相以面積率計(jì)占95%以上、更優(yōu)選占98%以上的實(shí)質(zhì)上為單相的情況。
[0030]通過使組織形成為對(duì)于提高加工性而言最有效的“由鐵素體相構(gòu)成的單相”組織，由此加工性顯著提高。另外，通過形成不含有馬氏體相、貝氏體相的“由鐵素體相構(gòu)成的單相”，由此磁特性也顯著提高。進(jìn)而，使鐵素體相的晶粒微細(xì)化成以平均結(jié)晶粒徑計(jì)為2μπι以上且小于10 μ m,使在鐵素體晶粒內(nèi)析出的含有Ti和V的析出物的平均粒徑小于10nm，由此能夠得到屈服強(qiáng)度YS為700MPa以上的高強(qiáng)度。然而，對(duì)于平均結(jié)晶粒徑小于2 μ m的微細(xì)的晶粒而言，會(huì)妨礙磁疇壁的移動(dòng)，對(duì)于顯著地提高磁特性而言不優(yōu)選。
[0031]另外，在鐵素體晶粒內(nèi)析出的平均粒徑小于1nm的微細(xì)的含有Ti和V的析出物在不使磁特性變差情況下具有強(qiáng)化鋼板的作用。含有Ti和V的析出物的平均粒徑若粗大化(coarsening)至1nm以上，則不能確保屈服強(qiáng)度YS為700MPa以上的高強(qiáng)度。另外，在所析出的析出物的平均粒徑為1nm以上的情況下，為了確保所期望的高強(qiáng)度，必須進(jìn)一步增多析出物的析出量。為了使更多的析出物析出，必然會(huì)使得析出物形成元素的含量增加，導(dǎo)致材料成本的高漲。
[0032]根據(jù)如上所述，在本發(fā)明中，將所含有的金屬元素為Ti和V的析出物的平均粒徑限定為小于10nm。為了將析出物形成元素的含量抑制得較少而確保所期望的高強(qiáng)度，優(yōu)選進(jìn)一步減小所含有的金屬元素為Ti和V的析出物的平均粒徑，優(yōu)選為8nm以下、更優(yōu)選為5nm以下。在此，作為析出物，最優(yōu)選為碳化物，但只要平均粒徑小于10nm，即使為氮化物、碳氮化物，對(duì)發(fā)明的本質(zhì)也不會(huì)帶來特別影響。
[0033]另外，所含有的金屬元素為Ti和V的析出物還可以復(fù)合含有Nb或Mo中的一種以上。即，即使Ti的碳化物、氮化物和碳氮化物、Nb的碳化物、氮化物和碳氮化物、V的碳化物、氮化物和碳氮化物以及Mo的碳化物以單獨(dú)和/或復(fù)合化的形式析出，對(duì)發(fā)明的本質(zhì)也沒有任何影響。
[0034]具有上述組織的本發(fā)明熱軋鋼板優(yōu)選具有如下組成:以質(zhì)量％計(jì)，含有C:0.03%以上且0.11%以下、S1:0.3%以下、Mn:1.0%以上且2.0%以下、P:0.06%以下、S:0.01%以下、Al:0.06%以下、N:0.006%以下、T1:0.06%以上且0.21%以下、V:0.05%以上且0.20%以下，且固溶V的含量為0.005%以上，或者還含有選自Nb:0.08%以下、Mo:0.2%以下之中的一種或兩種，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0035]接著，對(duì)本發(fā)明的熱軋鋼板的優(yōu)選組成的限定理由進(jìn)行說明。以下，與組成相關(guān)的質(zhì)量％簡記為％。
[0036][C的含量]
[0037]C是與碳化物形成元素結(jié)合而形成微細(xì)的碳化物后通過析出強(qiáng)化有助于確保所期望的高強(qiáng)度的元素。為了得到這種效果，需要含有0.03%以上。C含量若小于0.03%則效果不充分。另一方面，C含量大于0.11%時(shí)，會(huì)形成無助于鋼的高強(qiáng)度化的具有粗大的碳化物的珠光體，導(dǎo)致磁特性下降。因此，C的含量優(yōu)選限定在0.03%以上且0.11%以下的范圍內(nèi)。更優(yōu)選C的含量為0.04%以上且0.10%以下的范圍內(nèi)。
[0038][Si 的含量]
[0039]Si是通過固溶強(qiáng)化而能夠有效地提高鋼板強(qiáng)度的元素。但是，Si含量大于0.3%時(shí)，會(huì)促進(jìn)C從鐵素體的排出，容易在晶界析出粗大的鐵碳化物，不僅招致磁特性下降，還招致鋼板的表面性狀的變差。因此，Si的含量優(yōu)選限定為0.3%以下。更優(yōu)選Si的含量為0.1%以下。Si的含量即使為零也沒有問題。
[0040][Mn 的含量]
[0041]Mn使在鐵素體相的晶粒內(nèi)析出的碳化物微細(xì)化，對(duì)于熱軋鋼板的高強(qiáng)度化而言是有效的元素。在本發(fā)明中，在鐵素體相的晶粒內(nèi)析出的碳化物大部分是在熱軋鋼板制造工序中精軋結(jié)束后的冷卻過程中與奧氏體(Y)—鐵素體(α )相變同時(shí)析出的碳化物。因此，鋼的Y — α相變溫度若較高，則碳化物在高溫范圍析出，在到卷取為止的冷卻過程中碳化物會(huì)粗大化。對(duì)于這種問題，Mn具有使鋼的Y — α相變溫度低溫化的作用，因此若含有規(guī)定量的Mn，則可以使鋼的Y — α相變溫度降低至后述的卷取溫度范圍，在鋼板的卷取中使碳化物析出。這樣的不長時(shí)間暴露于高溫范圍而在卷取中所析出的碳化物維持于微細(xì)的狀態(tài)。為了使碳化物微細(xì)化而得到屈服強(qiáng)度YS為700MPa以上的熱軋鋼板，優(yōu)選含有1.0%以上的Mn。另一方面，Mn的含量大于2.0 %時(shí)，偏析變得顯著，進(jìn)而相變溫度變得過低，會(huì)形成貝氏體、馬氏體等硬質(zhì)的第二相，磁特性下降。因此，Mn的含量優(yōu)選限定在1.0%以上且2.0%以下的范圍內(nèi)。更優(yōu)選Mn的含量為大于1.3%且1.5%以下的范圍內(nèi)。
[0042][P的含量]
[0043]P是發(fā)生固溶而有效地有助于增加鋼板的強(qiáng)度的元素。但是，P在晶界等發(fā)生偏析的傾向較強(qiáng)，含量大于0.06%時(shí)，會(huì)顯著降低韌性、磁特性。因此，P的含量優(yōu)選限定為0.06%以下。更優(yōu)選P的含量為0.03%以下。P的含量即使為零也沒有問題。
[0044][S的含量]
[0045]S在鋼中以夾雜物的形式存在，會(huì)降低延展性、韌性等。因此，在本發(fā)明中優(yōu)選盡可能地降低S的含量，但從磁特性的觀點(diǎn)出發(fā)，可容許至0.01%的含量。出于上述原因，S的含量優(yōu)選限定為0.01%以下。更優(yōu)選S的含量為0.005%以下。S的含量即使為零也沒有問題。
[0046][Al 的含量] Al作為脫氧劑而發(fā)揮作用。為了得到這種效果優(yōu)選含有0.01%以上的Al。但是，Al含量大于0.06%時(shí)，氧化物系夾雜物過度增加，導(dǎo)致加工性下降。因此，Al的含量優(yōu)選限定為0.06%以下。更優(yōu)選Al的含量為0.04%以下。
[0048][N的含量]
[0049]N與T1、V等氮化物形成元素結(jié)合而容易形成TiN等粗大的氮化物。粗大的氮化物會(huì)導(dǎo)致磁特性的下降，而且會(huì)導(dǎo)致本來形成微細(xì)的碳化物而有助于鋼板的高強(qiáng)度化的有效的T1、V等的量減少，難以確保所期望的高強(qiáng)度。因此，N的含量優(yōu)選限定為為0.006%以下。更優(yōu)選N的含量為0.004%以下。N的含量即使為零也沒有問題。
[0050][Ti 的含量]
[0051]Ti會(huì)形成微細(xì)的碳化物、氮化物、碳氮化物等，通過析出強(qiáng)化而確保所期望的高強(qiáng)度，在本發(fā)明中是重要的元素。為了得到這種效果優(yōu)選含有0.06%以上的Ti。另一方面，Ti的含量即使大于0.21%，則不僅無助于鋼的強(qiáng)化的粗大的碳化物、氮化物增加，而且無助于強(qiáng)化的不必要的含有增加，不能期待與含量相符的效果。因此，Ti的含量優(yōu)選限定在
0.06%以上且0.21%以下的范圍內(nèi)。更優(yōu)選Ti的含量為0.08%以上且0.15%以下的范圍內(nèi)。
[0052][V的含量]
[0053]V與Ti 一樣，會(huì)形成微細(xì)的碳化物、氮化物、碳氮化物等，通過析出強(qiáng)化來確保所期望的高強(qiáng)度，在本發(fā)明中是重要的元素。為了得到這種效果優(yōu)選含有0.05%以上的V。另一方面，V的含量即使大于0.20%，則不僅無助于鋼的強(qiáng)化的粗大的碳化物、氮化物增加，而且無助于強(qiáng)化的不必要的含有增加，不能期待與含量相符的效果。因此，V的含量優(yōu)選限定在0.05%以上且0.20%以下的范圍內(nèi)。更優(yōu)選V的含量為0.08%以上且0.15%以下的范圍內(nèi)。
[0054][固溶V的含量]
[0055]固溶的V使析出物周圍的應(yīng)變得到緩和，有助于提高磁特性，在本發(fā)明中是重要的元素。為了得到這種效果，優(yōu)選使固溶V的含量為0.005%以上。固溶V的含量的上限值沒有特別限定，由于不可避免地存在析出的V，因此小于V的含量。
[0056]在上述成分的基礎(chǔ)上，作為選擇元素，還可以含有選自Nb:0.08%以下、Mo:
0.20%以下之中的一種或兩種。Nb、Mo均是會(huì)形成微細(xì)的碳化物、氮化物、碳氮化物等、通過析出強(qiáng)化有助于高強(qiáng)度化的元素，可以根據(jù)需要選擇含有。
[0057][Nb 的含量]
[0058]Nb是具有如下作用的元素:其會(huì)形成微細(xì)的碳化物、氮化物、碳氮化物等，通過析出強(qiáng)化確保所期望的高強(qiáng)度。為了得到這種效果，優(yōu)選含有0.01%以上的Nb。另一方面，Nb的含量大于0.08%時(shí)，析出物過多，導(dǎo)致磁特性下降。因此，含有Nb時(shí)，Nb的含量優(yōu)選限定為0.08%以下。更優(yōu)選Nb的含量為0.03%以上且0.07%以下的范圍內(nèi)。
[0059][Mo 的含量]
[0060]Mo與Nb —樣是具有如下作用的元素:其固溶在包含T1、V的微細(xì)的碳化物、氮化物、碳氮化物等中，通過析出強(qiáng)化確保所期望的高強(qiáng)度。另外，Mo是抑制珠光體相變、促進(jìn)鐵素體相單相組織的形成的元素。為了得到這種效果，優(yōu)選含有0.05%以上的Mo。另一方面，Mo的含量大于0.20%時(shí)，有時(shí)會(huì)形成硬質(zhì)相，導(dǎo)致磁特性下降，同時(shí)導(dǎo)致制造成本的高漲。因此，含有Mo時(shí)，Mo的含量優(yōu)選限定為0.20%以下。更優(yōu)選Mo的含量為0.05%以上且0.15%以下的范圍內(nèi)。
[0061]上述成分以外的余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。作為不可避免的雜質(zhì)，能夠允許 O:0.01% 以下、Cu:0.5% 以下、Ni:0.5% 以下、Cr:0.5% 以下、Sn:0.3% 以下、Ta:0.1%以下、W:0.1% 以下、Ca:0.005% 以下、Mg:0.005% 以下、REM:0.005% 以下、B:0.005% 以下。
[0062][熱軋鋼板的制造方法]
[0063]接著，對(duì)本發(fā)明的熱軋鋼板的優(yōu)選的制造方法進(jìn)行說明。
[0064]制造本發(fā)明的熱軋鋼板時(shí)，優(yōu)選將具有上述組成的鋼原材立即進(jìn)行熱軋或暫時(shí)冷卻后進(jìn)行加熱再實(shí)施熱軋，形成熱軋鋼板。對(duì)于鋼原材的制造方法無需特別限定，優(yōu)選將具有上述組成的鋼水通過轉(zhuǎn)爐、電爐等常用的熔煉方法進(jìn)行熔煉，通過連鑄法等常用的鑄造方法形成板坯等鋼原材。
[0065]所得到的鋼原材在保持能夠熱軋的溫度的情況下立即實(shí)施熱軋，或暫時(shí)冷卻至室溫附近后加熱至1100°c以上、優(yōu)選為1250°c以上的溫度再實(shí)施熱軋。為了使對(duì)磁特性帶來不良影響的粗大的析出物固溶，進(jìn)而熱軋后使含有Ti和V的析出物(優(yōu)選為碳化物)、或者含有Ti和V并且還含有Nb和Mo中的一種或兩種的析出物(優(yōu)選為碳化物)微細(xì)地析出，熱軋前的加熱很重要，在熱軋前的鋼原材的階段，使T1、Nb、V、和Mo完全固溶很重要。出于這種原因，將鋼原材(板坯)立即進(jìn)行熱軋或暫時(shí)冷卻后加熱至1100°C以上、優(yōu)選為1250°C以上的溫度。
[0066]在鑄造后,對(duì)于未冷卻至低溫的狀態(tài)的鋼原材(板還)而言，T1、Nb、V、和Mo發(fā)生固溶，立即進(jìn)行熱軋時(shí)會(huì)保持固溶狀態(tài)，因此無需在熱軋前進(jìn)行加熱。但是，暫時(shí)冷卻至室溫等低溫時(shí)，會(huì)形成粗大的析出物。因此，對(duì)于冷卻至低溫的狀態(tài)的鋼原材而言，需要加熱至1100°C以上、優(yōu)選為1250°C以上的溫度再次使T1、Nb、V、和Mo固溶。鑄造后實(shí)施以補(bǔ)熱為目的的加熱，即使直接進(jìn)行熱軋也沒有任何問題，對(duì)本發(fā)明的效果沒有影響。
[0067]對(duì)加熱至上述溫度的鋼原材實(shí)施熱軋。熱軋是包括粗軋和精軋的軋制。粗軋的條件無需特別限定，只要能夠形成規(guī)定的尺寸和形狀的薄板坯(粗軋板帶)即可。在粗軋后且精軋前或者精軋中對(duì)薄板坯進(jìn)行加熱或保溫，或者在粗軋后連接薄板坯進(jìn)行連續(xù)軋制，或者同時(shí)進(jìn)行薄板坯的加熱和連續(xù)軋制，都沒有任何問題，對(duì)本發(fā)明的效果沒有影響。
[0068]精軋?jiān)O(shè)定為精軋機(jī)的輸出側(cè)的鋼板溫度達(dá)到800°C以上的軋制。精軋機(jī)的輸出側(cè)的鋼板溫度小于800°C時(shí)，不能確保所期望的軋制方向的屈服強(qiáng)度，而且拉伸強(qiáng)度也小于所期望的拉伸強(qiáng)度。并且組織微細(xì)化，難以能夠確保所期望的磁特性。因此，將精軋機(jī)的輸出側(cè)的鋼板溫度限定為800°C以上。優(yōu)選精軋機(jī)的輸出側(cè)的鋼板溫度為850°C以上且950°C以下的范圍內(nèi)。
[0069]結(jié)束精軋后，以平均冷卻速度為30°C /s以上的冷卻速度冷卻至鋼板溫度為700°C后，冷卻至卷取溫度，卷取成卷材狀。以平均冷卻速度小于30°C /s的冷卻速度進(jìn)行冷卻時(shí)，在冷卻中析出析出物并且粗大化，不僅不能確保所期望的高強(qiáng)度，也不能確保所期望的固溶V的含量。因此，精軋結(jié)束后的冷卻限定為平均冷卻速度為30°C /s以上的冷卻速度。優(yōu)選平均冷卻速度為50°C /s以上。但是平均冷卻速度為400°C /s以上時(shí)，有可能導(dǎo)致鋼板形狀變差，因此優(yōu)選將平均冷卻速度設(shè)定為小于400°C /S。
[0070] 將卷取溫度設(shè)定為500°C以上且700°C以下的范圍內(nèi)。卷取溫度小于500°C時(shí)，由于含有貝氏體相、馬氏體相而不能確保所期望的鐵素體相單相組織。另外，由于含有T1、V或者還含有Nb、Mo的析出物未充分析出，因此不能確保所期望的高強(qiáng)度。另一方面，卷取溫度若達(dá)到高于700°C的高溫，則析出物變得粗大，析出強(qiáng)化減小。出于這種原因，將卷取溫度設(shè)定為500°C以上且700°C以下的范圍內(nèi)。優(yōu)選卷取溫度為550°C以上且650°C以下的范圍內(nèi)。由此，強(qiáng)度和磁特性的平衡進(jìn)一步提高。
[0071]另外，本發(fā)明的熱軋鋼板即使在帶有氧化皮(scale)的狀態(tài)下在實(shí)施酸洗后其特性也無差異。進(jìn)而，只要在通常進(jìn)行的條件的范圍內(nèi)，進(jìn)一步實(shí)施表面光軋也沒有問題。本發(fā)明的熱軋鋼板適合用作電磁部件。例如通過剪切、沖裁、激光切割等方法將本發(fā)明的熱軋鋼板切成規(guī)定的形狀，進(jìn)行層疊，由此能夠用作面向輪轂、芯部(磁極鐵芯等)的電磁部件。特別是本發(fā)明的熱軋鋼板能夠適合應(yīng)用于需要兼顧高強(qiáng)度和良好的磁特性的發(fā)電機(jī)輪轂。在層疊鋼板時(shí)，優(yōu)選對(duì)鋼板實(shí)施絕緣被覆或在其之間夾著絕緣原材料等使所層疊的鋼板與鋼板之間電絕緣。
[0072][實(shí)施例]
[0073]以下根據(jù)實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0074]利用轉(zhuǎn)爐對(duì)表1所示的成分組成的鋼進(jìn)行熔煉，利用連鑄法形成板坯(鋼原材:厚度為250mm)后，按照表2所示的條件進(jìn)行熱軋，形成表2所示板厚的熱軋鋼板。從所得到的熱軋鋼板裁取試驗(yàn)片，實(shí)施組織觀察試驗(yàn)、固溶V含量的分析、拉伸試驗(yàn)、磁特性測(cè)定試驗(yàn)，考察強(qiáng)度、磁特性。試驗(yàn)方法如下。
[0075](1)組織觀察試驗(yàn)
[0076]從所得到的熱軋鋼板裁取組織觀察用試驗(yàn)片，對(duì)軋制方向截面(L截面)進(jìn)行研磨，利用硝酸乙醇溶液(nital)進(jìn)行腐蝕，使用光學(xué)顯微鏡(倍率:400倍)和掃描型電子顯微鏡(SEM)(倍率:1000倍)對(duì)組織進(jìn)行觀察、拍攝。針對(duì)所得到的組織照片，通過圖像分析處理考察了組織的種類、組織分?jǐn)?shù)。另外，針對(duì)所得到的組織照片，通過圖像分析處理，依據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)ASTM E112-10的規(guī)定，利用切斷法測(cè)定了平均鐵素體結(jié)晶粒徑。另外，從所得到的熱軋鋼板裁取透射電子顯微鏡用薄膜，通過研磨紙研磨、電解研磨制作薄膜，通過透射型電子顯微鏡(TEM)(倍率:135000倍)觀察組織，觀察30個(gè)以上鐵素體晶粒內(nèi)的析出物，求出其平均粒徑，同時(shí)利用附帶的能量分散型X射線分光裝置(EDX)鑒定了析出物中所含有的金屬兀素。
[0077](2)固溶V的含量的分析
[0078]從所得到的熱軋鋼板裁取試驗(yàn)片，在10% AA(acetylacetone，乙酰丙酮)溶液中進(jìn)行電解提取后，采集電解液，除去溶劑后進(jìn)行干燥、測(cè)定。
[0079](3)拉伸試驗(yàn)
[0080]從所得到的熱軋鋼板以使拉伸方向與軋制方向平行的方式裁取JIS (JapaneseIndustrial Standards,日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))5號(hào)試驗(yàn)片(GL:50mm),依據(jù)JIS標(biāo)準(zhǔn)JIS Z2241的規(guī)定進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，求出拉伸特性(屈服強(qiáng)度YS、拉伸強(qiáng)度TS)。
[0081](4)磁特性測(cè)定試驗(yàn)
[0082]從所得到的熱軋鋼板以使軋制方向和與軋制方向呈直角的方向?yàn)樵囼?yàn)片的長度方向的方式裁取磁測(cè)定用試驗(yàn)片(尺寸:30 X 280mm)，使用直流磁特性測(cè)定裝置，依據(jù)JIS標(biāo)準(zhǔn)JIS C2555的規(guī)定求出磁通密度B5tl和磁通密度B.。在此，磁通密度B5(l、B100是表示直流磁特性的指標(biāo)，分別表示磁化力H = 5000A/m、10000A/m下的磁通密度B (T)。
[0083]將所得到的結(jié)果示于表3中。
[0084](表 I)
[0085]

【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板，其特征在于，具有以面積率計(jì)含有95%以上的鐵素體相且在該鐵素體相的晶粒內(nèi)析出有平均粒徑小于1nm的含有Ti和V的析出物的組織，該鐵素體相的平均結(jié)晶粒徑處于2 μ m以上且小于10 μ m的范圍內(nèi)，具有軋制方向的屈服強(qiáng)度YS為700MPa以上的強(qiáng)度和磁通密度B5tl為1.5T以上以及磁通密度Bltltl為1.6T以上的電磁特性。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板，其特征在于，所述組織為以面積率計(jì)含有95%以上的鐵素體相且在該鐵素體相的晶粒內(nèi)析出有平均粒徑小于1nm的在Ti和V的基礎(chǔ)上還含有Nb、Mo之中 的一種或兩種的析出物的組織。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板，其特征在于，在所述組織的基礎(chǔ)上，具有如下組成:以質(zhì)量％計(jì)，含有c:0.03%以上且0.11%以下、S1:0.3%以下、Mn:1.0%以上且 2.0% 以下、P:0.06% 以下、S:0.01% 以下、Al:0.06% 以下、N:0.006% 以下、Ti:0.06%以上且0.21%以下、￥:0.05%以上且0.20%以下，且固溶￥(801此6 V)的含量為0.005%以上，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板，其特征在于，在所述組織的基礎(chǔ)上，具有如下組成:以質(zhì)量％計(jì)，含有C:0.03%以上且0.11%以下、S1:0.3%以下、Mn:1.0%以上且 2.0% 以下、P:0.06% 以下、S:0.01% 以下、Al:0.06% 以下、N:0.006% 以下、Ti:0.06%以上且0.21%以下、V:0.05%以上且0.20%以下，且固溶V的含量為0.005%以上，還含有選自Nb:0.08%以下、Mo:0.2%以下之中的一種或兩種，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
5.一種發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板的制造方法，其特征在于，對(duì)具有下述組成的鋼水進(jìn)行熔煉，通過連鑄法或鑄錠法制成鋼原材，立即對(duì)該鋼原材實(shí)施使熱軋機(jī)的輸出側(cè)的鋼板溫度為800°C以上的熱軋、或?qū)⒃撲撛臅簳r(shí)冷卻后加熱至1100°C以上再實(shí)施使熱軋機(jī)的輸出側(cè)的鋼板溫度為800°C以上的熱軋，該熱軋后，以30°C /s以上的平均冷卻速度冷卻至鋼板溫度為700°C，然后使卷取溫度在500°C以上且700°C以下的范圍內(nèi)進(jìn)行卷取，所述組成為:以質(zhì)量％計(jì)，含有C:0.03%以上且0.11%以下、S1:0.3%以下、Mn:1.0 %以上且2.0%以下、P:0.06% 以下、S:0.01% 以下、Al:0.06% 以下、N:0.006% 以下、T1:0.06% 以上且0.21%以下、V:0.05%以上且0.20%以下，余量由Fe和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)電機(jī)輪轂用熱軋鋼板的制造方法，其特征在于，在所述組成的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量％計(jì)還含有選自Nb:0.08%以下、Mo:0.2%以下之中的一種或兩種。
【文檔編號(hào)】C22C38/00GK104080938SQ201380007556
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月31日
【發(fā)明者】中村展之, 中島勝己, 船川義正, 沖本一生, 小倉隆彥 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社