CN103459619B - 热轧马氏体时效钢带的卷绕方法 - Google Patents

Abstract

提供一种能够抑制热轧后的带卷局部的硬度上升的热轧马氏体时效钢带的卷绕方法。一种热轧马氏体时效钢带的卷绕方法，其在将马氏体时效钢的原材料加热至1050℃～1300℃后，进行热轧，在获得了马氏体时效钢带后，卷绕该马氏体时效钢带而形成带卷，其中，将卷绕上述马氏体时效钢带而得到的马氏体时效钢带卷的温度在马氏体时效钢带全长范围内保持在超过Ms点的温度，然后，在上述马氏体时效钢带卷冷却到Ms点以下的温度后，不再回热至超过Ms点的温度。

Description

热轧马氏体时效钢带的卷绕方法

技术领域

本发明涉及一种热轧马氏体时效钢带的卷绕方法。

背景技术

由于马氏体时效钢具有2000MPa左右的非常高的拉伸强度，因此被应用于要求高强度的构件。其中，例如，汽车发动机的无级变速机用零件等所使用的马氏体时效钢通过热轧加工为钢带，然后，通过冷轧加工为0.5mm左右的薄板。

作为上述的马氏体时效钢的热轧方法，例如，在日本特开昭60-234920号公报（专利文献1）中公开有一种马氏体时效冷轧钢板的制造方法，该马氏体时效冷轧钢板的制造方法将钢在1000℃以下的累积压下率设为60%以下并且将钢在950℃以下的累积压下率设为20%以下，在900℃以上的温度下完成热轧，在300℃～600℃的温度下进行卷绕，接着在冷轧后进行再结晶退火和固溶热处理，上述钢含有C≤0.02%、Si≤0.1%、Mn≤0.2%、P≤0.01%、S≤0.01%、N≤0.01%并且含有Ni15%～25%、Co≤10.0%、Mo≤7.0%、Al≤0.2%、Ti≤1.5%中的任两种或三种以上，其余部分由Fe和不可避免的杂质构成。

现有技術文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭60-234920号公报

发明内容

发明要解决的问题

上述专利文献1中公开的热轧条件为：在900℃以上的温度下完成热轧，在300℃～600℃的温度下进行卷绕，防止在输出辊道上的不均匀相变，而使 钢板在卷绕后进行马氏体相变。

根据本发明人的研究，确认了：在卷绕后，即使为了引起马氏体相变而进行温度管理，也会在卷绕得到的马氏体时效钢带（以下，称为带卷）上发生局部变硬的硬度不均。于是，例如，在欲通过冷轧获得要求高板厚精度的汽车发动机的无级变速机用零件（CVT）用的带材料的情况下，成为如下的大问题：由于硬度不均直接影响到轧制时的变形能的差，因此无法满足板厚精度。

本发明的目的在于提供一种能够抑制热轧后的带卷的局部的硬度上升的热轧马氏体时效钢带的卷绕方法。

用于解决问题的方案

本发明即是鉴于上述问题而完成的。

即，本发明为一种热轧马氏体时效钢带的卷绕方法，其在将马氏体时效钢的原材料加热至1050℃～1300℃后，进行热轧，在获得了马氏体时效钢带后，卷绕该马氏体时效钢带而形成带卷，其中，将卷绕上述马氏体时效钢带而得到的马氏体时效钢带卷的温度在马氏体时效钢带全长范围内保持在超过Ms点的温度，然后，在上述马氏体时效钢带卷冷却到Ms点以下的温度后，不再回热至超过Ms点的温度。

优选的是，形成如下带卷的热轧马氏体时效钢带的卷绕方法：将上述热轧的完成温度设为700℃且小于900℃，在获得了马氏体时效钢带后，在从热轧完成起30秒以内开始将上述马氏体时效钢带卷绕为带卷状，在从卷绕完成起经过两分钟后的带卷上，带卷外周面的宽度方向中央部的温度、带卷内周面的宽度方向中央部的温度及带卷中央部的侧面的温度均超过Ms点且在700℃以下，并且温度差在300℃以内。

发明的效果

根据本发明的热轧马氏体时效钢带的卷绕方法，能够抑制热轧后的马氏体时效钢带的硬度上升，能够省去由硬化导致的切断等工序，在经济性、生产率方面也较优异。

附图说明

图1是表示卷绕得到的带卷的示意图。

具体实施方式

本发明人通过追究热轧后的马氏体时效钢带局部变硬的原因，获得了以下的见解。

首先，局部的硬度上升被认为是由通过冷却发生了马氏体相变后的组织引起的、马氏体时效钢特有的时效效应（日文：エージング効果）所导致，而且，由该时效效应所导致的局部硬度上升的部分与在暂时冷却的部位上温度上升的部分一致，暂时冷却后的部位的温度上升的原因是来自带卷内部的传热。

也就是说，单纯地逐渐冷却的部位不会发生硬度不均，但在马氏体相变后明显地引起温度上升的部位上会产生局部的时效效应，导致引起硬度不均。

详细地说明该马氏体时效钢所特有的时效效应。

本发明人们从作为马氏体时效钢的代表的、即质量%为18%Ni-9%Co-5%Mo-0.45%Ti-0.1%Al-bal.Fe的马氏体时效钢原材料中，采集了用于调查由暂时冷却后的部位的温度上升（回热）导致的硬度上升的试验片。回热的影响调查是将暂时发生了马氏体相变后的上述试验片再加热，调查了温度与时间的关系。

出现由回热导致的时效效应是在带卷内的马氏体时效钢带的一部分为Ms点以下，且再次引起了温度上升的情况。因此，在将试验片以850℃保持一小时后，在水冷和气冷的条件下进行固溶处理。水冷设想为在输出辊道上进行喷淋冷却的情况。气冷设想为在热轧后直接做成带卷的情况。任一试验片均呈现马氏体组织，维氏硬度为310HV。

通过将上述的试验片在200℃、300℃、400℃及500℃的各温度下进行5 分钟、10分钟、30分钟及60分钟的再加热，测量由时效效应导致的硬度的上升。使用维氏硬度计进行硬度测量。表1中表示其结果。另外，表1所表示的马氏体时效钢的Ms点为220℃。

表1

如表1所示，以Ms点以下的200℃进行再加热后的试验片未发现硬度的上升。但是，在以300℃进行的再加热中，在保持5分钟的条件下硬度稍微开始上升，该上升趋势随着再加热温度越高而变得越明显，当再加热温度为400℃以上时则成为超过350HV的硬度。此外，水冷后的试验片与气冷后的试验片虽然硬度些许不同，但表示了大致相同的趋势。

由此，若一度冷却至Ms以下，而使金属组织变为马氏体，在之后通过再次回热而再加热时，则在短时间内显现时效效应，且该效果随着再加热温度越高、或时间越长而变得越明显。

因此，在马氏体时效钢的热轧工序中，为了不显现时效效应，在冷却至Ms点以下的温度后，必须不会形成再超过Ms点的温度。若显现了时效效应，则硬度会如上述表1所示地上升，在该硬度上升的部位产生局部的时效效应，引起硬度不均，而直接关系到后工序中的轧制精度的劣化。也就是说，马氏体时效钢的时效效应的显现是对温度敏感。

通过上述的见解，在本发明中，为了消除硬度不均，应用了以下的方法。以下详细说明本发明中规定的结构。

在本发明中，在将马氏体时效钢的原材料加热至1050℃～1300℃后，进 行热轧，在获得了马氏体时效钢带后，卷绕该马氏体时效钢带而形成带卷，将卷绕上述马氏体时效钢带而获得的马氏体时效钢带卷的温度在马氏体时效钢带全长范围内保持在超过Ms点的温度，在上述马氏体时效钢带卷冷却至Ms点以下的温度后，不再回热至超过Ms点的温度。

在本发明中，将卷绕获得的马氏体时效钢带卷的温度在马氏体时效钢带全长范围内保持在超过Ms的温度，是为了防止在带卷内卷绕的马氏体时效钢带上显现由马氏体相变-回热导致的时效效应。优选的是，保持为在Ms点温度的30℃以上的温度，更优选的是，保持为在Ms点温度的70℃以上的温度。

另外，当热轧中的加热的温度小于1050℃时，马氏体时效钢原材料的热加工性降低。因此，将热轧用原材料的加热温度的下限设为1050℃。另一方面，当加热温度超过1300℃时，存在马氏体时效钢原材料的延展性反而降低的危险性。因此，将热轧用原材料的加热温度的上限设为1300℃。

此外，重要的是，在上述马氏体时效钢带卷冷却至Ms点以下的温度之后，不再回热至超过Ms点的温度。如上所述，马氏体相变后的马氏体时效钢为即使回热至超过Ms点的温度几分钟也会出现时效效应的材料。一旦显现时效效应，则会导致该显现时效效应的部位的硬度上升而引起硬度不均。于是，在热轧后进行冷轧时，因硬度不均而变得难以控制冷轧的厚度。因此，在本发明中，在马氏体时效钢带卷冷却至Ms点以下的温度之后，不再使其回热至超过Ms点的温度。

通过应用上述的本发明中指定的制造方法，能够将带卷内的马氏体时效钢带的硬度差设为维氏硬度20HV以内。

接着，说明本发明中规定的优选的结构。

在本发明中，在将马氏体时效钢的原材料加热至1050℃～1300℃后，进行热轧，将热轧完成温度设为700℃以上且小于900℃。这是因为，欲通过尽可能地降低热轧完成温度，来降低时效效应所产生的基本的热量。此外，当以温度低于超过热轧的完成温度900℃的温度完成热轧时，其结果能够减小带卷内周、外周、中央部之间的温度差。

在此，将热轧完成温度设为700℃以上，是因为在小于该温度时加工性较低且发生裂纹等不良的比例变高。另一方面，将热轧完成温度设为小于900℃，这是因为，当为900℃以上时，潜势热较大，而容易导致发生带卷的局部的时效效应。例如，带卷内表面、带卷外表面因暴露在外部空气中而容易成为冷却快速且Ms点以下的部位。另一方面，带卷中央附近的潜势热较大。因此，即使在容易冷却的带卷内表面、带卷外表面成为Ms点以下的情况下，也存在因带卷中央附近的潜势热而使带卷的内表面、外表面的温度回热的情况。因此，优选减小带卷的潜势热，将热轧完成温度规定为小于900℃。

利用热轧获得的马氏体时效钢带的厚度越薄越能促进在带状态下的冷却，在从热轧完成起到卷绕带卷之间使马氏体时效钢带均匀地冷却。其结果，通过使带卷的厚度变薄，能够使形成为带卷时的带卷中央附近的潜势热降低，例如，能够更可靠地防止带卷内表面、带卷外表面这些暴露在外部空气中的局部的部位的回热，能够抑制时效效应的发生。因此，将通过热轧获得的马氏体时效钢带的厚度设为2.5mm以下较好。另外，若热轧后的马氏体时效钢带的厚度的下限为1.5mm左右则作为冷轧用较佳。

此外，在本发明中，优选在从热轧完成起30秒以内开始将上述马氏体时效钢带卷绕为带卷。这是因为，若从热轧完成起快速地卷绕为带卷，则能够作为带卷整体进行冷却，因此能够防止相变为马氏体的部位局部地温度上升。到卷绕开始为止的较佳时间为25秒以内。另外，本发明中，所谓的轧制完成是指钢带自辊排出的瞬间，所谓的卷绕开始是指马氏体时效钢带的前端部啮入卷绕装置的瞬间。

此外，由于到卷绕为带卷的卷绕完成为止的时间较早则能够促进对带卷整体的冷却，因此，在5分钟以内完成卷绕较佳。优选在4分钟以内。

除上述的条件以外，在本发明中，优选的是，在从卷绕完成起经过两分钟后的带卷上，带卷外周面宽度方向中央部的温度、带卷内周面的宽度方向中央部的温度、及带卷中央部的侧面的温度均超过Ms点且在700℃以下，并且温度差设在300℃以内。

除上述的条件以外，在本发明中，优选的是，在从卷绕完成起经过两分钟后的带卷上，带卷外周面宽度方向中央部的温度、带卷内周面的宽度方向中央部的温度、及带卷中央部的侧面的温度均超过Ms点且在700℃以下，并且温度差设在300℃以内。

此外，当带卷超过700℃，或温度差超过300℃时，冷却工序中的带卷的表面与内部之间的温度差变大，可能导致在带卷的内部和表面发生硬度不均。

另外，为了设为上述温度，除调整上述热轧完成温度、调整卷绕开始时间以外，例如，利用通常进行的在输出辊道上不进行强制的水冷的方法也能够实现。此外，在可能超过700℃的情况下，还可以在卷绕马氏体时效钢带的过程中喷洒适量的水而通过喷淋冷却对温度进行调整。

另外，在上述的本发明中所谓的带卷内表面是指，将在图1所示的带卷1中的、热轧后的马氏体时效钢带最先被卷绕的马氏体时效钢带前端部3所位于的带卷的内侧表面称为带卷内表面5，所谓的带卷外表面4是指热轧后的马氏体时效钢带最后被卷绕的马氏体时效钢带后端部2所位于的带卷的外侧表面。此外，所谓的带卷中央部6是指带卷在厚度方向上大致一半的厚度的区域。

就上述的三个部位的测量而言，对于带卷内表面和外表面是测量马氏体时效钢带的宽度方向中央部。这是因为，由带卷中央部的潜势热导致的回热（温度上升）在马氏体时效钢带的宽度方向中央部附近最激烈。此外，带卷中央部的温度测量自带卷的侧面进行。

另外，利用红外线温度记录法进行上述三个部位的温度测量较为简便。

另外，若表示能够在本发明中使用的马氏体时效钢的成分的一例子，则可以使用包含以下元素的材料：以质量%含有C：0.15%以下、Ni：8%～22%、Co：3%～20%、Mo：2%～9%、Ti：0%～2%、Al：2.5%以下、Cr：0%～4%、氧：小于10ppm、氮：小于15ppm，其余部分为Fe和杂质。此外，作为 选择元素，进而还可以含有Mg：0.01%以下、Ca：0.01%以下、B：0.01%以下中的任一种或两种以上的元素。

实施例

利用以下的实施例更详细地说明本发明。

利用真空熔化制造熔化电极，使用上述熔化电极进行真空电弧再熔化，从而获得马氏体时效钢块。对获得的马氏体时效钢块进行热锻形成厚度为60mm的热轧用的马氏体时效钢原材料。

表2中表示马氏体时效钢块的成分。另外，Ms点为220℃。

表2                                              （mass%）

C	Ni	Cr	Co	Mo	Ti	Al	(O)	(N)	(Ca)	(Mg)	(B)
												0.004	18.54	0.01	9.33	5.00	0.47	0.13	2	5	1	2	2

注1：上述所述的元素以外的元素为Fe和杂质。

注2：（）所示的元素为ppm。

使用厚度为60mm的热轧用的马氏体时效钢原材料进行热轧。另外，不进行在输出辊道上的强制的水冷。此外，在卷绕为带卷状的过程中实施喷淋冷却。

利用红外线温度记录法测量带卷的温度。卷绕得到的马氏体时效钢带卷的温度为260℃～410℃，为在马氏体时效钢带全长范围内超过Ms点的温度。此外，在马氏体时效钢带卷冷却至Ms点以下的温度后，不再回热至超过Ms点的温度。

表3、表4中表示热轧完成温度、热轧后的马氏体时效钢带的厚度、从热轧完成起至开始卷绕为带卷状为止的时间、卷绕刚完成后的带卷的温度和由经过时间所导致的温度变化。另外，表3所示的三个部位的温度测量中、“内表面”和“外表面”为图1表示的带卷内表面5和带卷外表面4，并且，为马氏体时效钢带在宽度方向上的中央附近的测量温度。此外，“中央”为测量图1表示的带卷侧面的带卷中央部6的结果。

硬度的测量通过以下的方式进行：在冷却完成后解开带卷，从相当于上述“内表面”、“外表面”及“中央”的部位的马氏体时效钢带上采集硬度测量用试验片。去除采集到的硬度测量用试验片的氧化皮，进一步进行研磨，

自表面侧测量其硬度。

表3

表4

如上所示，由于将热轧完成温度设在本发明中规定的范围内，因此能够减小带卷内的温度差。

此外，利用本发明规定的卷绕方法获得的马氏体时效钢带不存在因局部的时效效应导致的硬度上升所产生的硬度不均，也不存在变形等形状不良。

此外，利用本发明规定的卷绕方法获得的马氏体时效钢带能够在全长范围内做成350HV以下的硬度。特别是，硬度的波动在带卷全长范围内能够在20HV以内，也能够形成为硬度均匀。

产业上的可利用性

本发明的制造方法能够应用于在对具有金属组织的相变点的材料进行热轧、卷绕时存在硬度变化的问题的原材料。

附图标记说明

1、带卷；2、马氏体时效钢带后端部；3、马氏体时效钢带前端部；4、带卷外表面；5、带卷内表面；6、带卷中央部。

Claims (2)

1.一种热轧马氏体时效钢带的卷绕方法，其在将马氏体时效钢的原材料加热至1050℃～1300℃后，进行热轧，在获得了马氏体时效钢带后，卷绕该马氏体时效钢带而形成带卷，其特征在于，

将上述热轧的完成温度设为700℃以上且小于900℃，

以如下方式卷绕成带卷：在从卷绕完成起经过两分钟后的带卷上，带卷外周面的宽度方向中央部的温度、带卷内周面的宽度方向中央部的温度及带卷中央部的侧面的温度均超过Ms点且在700℃以下，上述带卷外周面的宽度方向中央部的温度、上述带卷内周面的宽度方向中央部的温度及上述带卷中央部的侧面的温度的温度差在300℃以内，

由此，将卷绕上述马氏体时效钢带而得到的马氏体时效钢带卷的温度在马氏体时效钢带全长范围内保持在超过Ms的温度，然后，在上述马氏体时效钢带卷冷却到Ms点以下的温度后，不再回热至超过Ms点的温度。

2.根据权利要求1所述的热轧马氏体时效钢带的卷绕方法，其特征在于，

在获得了马氏体时效钢带后，在从热轧完成起30秒以内开始将上述马氏体时效钢带卷绕为带卷状，并且在5分钟以内完成卷绕。