高碳冷軋鋼板及其製造方法與流程

2023-06-10 15:39:59

本發明涉及通過淬火回火處理被製造的作為各種機械零件的材料的高碳冷軋鋼板。特別地涉及如下高碳冷軋鋼板，前述高碳冷軋鋼板的板厚不足1.0mm，前述高碳冷軋鋼板在短時固溶處理淬火後，又在低溫回火處理後，兼備充分的硬度(600~750hv)和優異的衝擊特性(韌性)，能夠適當地應用於還對於耐久性、耐磨損性等要求苛刻的織針等。這裡，短時固溶處理是指在760~820℃的溫度範圍內在3~15分的時間內進行的處理，低溫回火處理是指200~350℃的溫度範圍下的處理。
背景技術：
：一般地，jis所規定的機械結構用碳素鋼(s××c)或碳素工具鋼(sk)被使用於各種大小的各種機械零件。在作為軋平材料被使用的情況下，在經過衝裁加工、各種塑性加工成形為零件形狀後，進行淬火・回火處理。由此，被賦予既定的硬度和韌性(衝擊特性)。特別是，例如，一種編織針織布料的織針，所述織針在以高速重複往復運動的同時，將線拖拉來編織針織布料。因此，織針在與旋轉驅動部接觸的針主體的針踵部需要充分的強度和耐磨損性，在末端部需要優異的衝擊特性，在與線互相摩擦的鉤部還需要充分的耐磨損性。作為織針用材料被使用的高碳冷軋鋼板在板厚為1.0mm以上的情況下用作橫織機用織針，在其板厚不足1.0mm的情況下適合用作圓織機或縱織機用織針。對於圓織機或縱織機用織針，具有0.4~0.7mm的板厚的材料多被使用，因為這樣的織針將細徑的線高速編織。織針用材料不僅需要具有優異的冷加工性(以下也稱作二次加工性)，而且需要在成形為針形狀(二次加工)並淬火回火後，具有充分的硬度和在針末端部處的充分的韌性。jis所規定的機械結構用碳素鋼(s××c)或碳素工具鋼(sk)等所謂的高碳鋼根據含碳量，將用途較細地分類。在含碳量不足0.8質量%的等級、即具有亞共析成分的鋼，鐵素體相的分數較高，因此，冷加工性優異，但難以得到充分的淬火硬度。因此，具有亞共析成分的鋼不適合需要鉤部的耐磨損性、針主體的耐久性的織針用途等。另一方面，0.8質量%以上的等級、即在具有亞共析成分的鋼中，含碳量大於1.1質量%的高碳鋼具有優異的淬火性，但由於較多地含有碳化物(滲碳體)，冷加工性極端地差。因此，該等級不適合進行槽切加工等精密且細微的加工的織針用途等。含碳量比1.1質量%大的高碳鋼被限定於刀具、冷作模具等具有簡單形狀且需要高硬度的零件用途。以往以來，對於織針，含有c：0.8~1.1質量%的碳素工具鋼或合金工具鋼或含有將這些鋼的成分作為基礎來向其添加第3元素的鋼的成分的材料被廣泛使用。在該織針的製造過程中，該材料被供於衝裁(剪切加工)、切削、拉絲、機械結合、彎曲等多種多樣的塑性加工。因此，該織針製造用的材料需要具備針的製造工序中的材料加工時具有充分的加工性(二次加工性)，並且具備在作為針實際使用時所要求的淬火回火處理後的硬度特性、衝擊特性(韌性)。在織針的製造中，為了確保既定的硬度特性，對材料進行淬火回火處理。在該回火處理中，一般採用在200~350℃的溫度範圍下的低溫回火處理。但是，當增加對於淬火性有效的mn、cr的添加量時，或較多地添加其他的第3元素時，重視硬度特性，有馬氏體相的回火不充分，導致衝擊特性(韌性)的提高不充分或韌性值不均的情況。另一方面，以提高織針的衝擊特性為目的，減少材料的化學成分的作為雜質元素的p、s，使p的晶界偏析、mns夾雜物的生成極小化，實現將這些元素的不利影響的減少也是有效的對策。但是，從制鋼技術上及成本經濟性的觀點出發，在通過減少p、s來實現織針的衝擊特性的提高的方面存在極限。作為使衝擊特性提高的手段，以往已知微觀組織的細微化是有效的。例如，在專利文獻1及2中，公開了添加ti、nb、v等碳氮化物形成元素來利用這些元素的細微碳氮化物使金屬組織細微化的技術。但是，這些元素一般作為含有0.8質量%以下的含碳量的亞共析成分的鋼的韌性提高對策而被添加。特別地，在200~350℃的低溫回火條件下的馬氏體相的衝擊特性的各個第3元素的影響(特別是相互作用)未被充分弄清，假設各個元素的效果等價來進行成分設計的情況較多。例如，在專利文獻1中所記載的技術將含有c：0.5~0.7質量%的亞共析鋼作為對象，向其添加v、ti、nb等碳氮化物形成元素，來將舊奧氏體粒細微化，由此使韌性值(衝擊特性)提高。在專利文獻2中所記載的技術將含有c：0.60~1.30質量%的亞共析鋼到過共析鋼的具有廣泛的碳含量的鋼作為對象，根據需要，向其添加ni：1.8質量%以下、cr：2.0質量%以下、v：0.5質量%以下、mo：0.5質量%以下、nb：0.3質量%以下、ti：0.3質量%以下、b：0.01質量%以下、ca：0.01質量%以下的一種或二種以上，將未溶解碳化物的體積分數(vf)控制在(15.3×c質量%-vf)超過8.5~不足10.0的範圍，由此使衝擊特性提高。專利文獻1:日本特開2009-24233號公報。專利文獻2:日本特開2006-63384號公報。然而，專利文獻1所記載的技術限於亞共析鋼，是期待通過添加v、ti、nb等碳氮化物形成元素，來藉助這些細微碳氮化物將舊奧氏體粒細微化的效果的技術。由於碳濃度是亞共析成分，所以專利文獻1所記載的技術也是改善鐵素體母相的成形性的技術。因此，難以將該技術應用於織針那樣的需要高硬度的機械零件。此外，在專利文獻2所記載的技術中，對於碳含量為0.67~0.81質量%的範圍的亞共析鋼，添加mo、v、ti、nb、b等。該mo、v、ti、nb、b等的添加顯然為欲將亞共析鋼的特性改善的添加。專利文獻2沒有公開任何關於各個第3元素在具有超過0.81質量%的含碳量的鋼中的作用及其最佳化。進而，專利文獻2所記載的技術關於第3元素的添加量，僅規定了不會由於第3元素對衝擊值造成不利影響的上限值，未規定其下限值。由此，也可以說，專利文獻2未公開以下技術：在預期的範圍內添加第3元素，積極地希望添加元素的作用來增強衝擊特性。進而，關於高碳冷軋鋼板，專利文獻1、專利文獻2也未公開以下技術：在3~15分那樣的短時固溶處理保持時間進行淬火，並且通過200~350℃的低溫回火後，將所希望的衝擊特性及既定硬度有利地改善，此外，關於板厚不足1.0mm的鋼板進行評價衝擊特性的技術也未被公開。技術實現要素：因此，本發明的目的在於提供一種高碳冷軋鋼板(以下也簡稱作「冷軋鋼板」)，前述高碳冷軋鋼板在實施短時固溶處理後和淬火及低溫回火處理後，能夠顯示衝擊值為5j/cm2以上、且硬度為600~750hv的範圍的機械特性，前述高碳冷軋鋼板的板厚不足1.0mm。本發明人們為了解決上述問題，對於高碳冷軋鋼板的化學成分的適當的添加範圍和鋼中的碳化物的粒徑和存在方式進行了廣泛研究。從加工性、淬火性、低溫回火後的硬度和韌性等觀點來看，本發明將含碳量限於適合織針的c：0.85質量%以上1.10質量%以下，本發明的核心是發現以下內容：為了顯示目標特性，在該含碳量的範圍作為第3元素在既定的範圍添加nb，並且控制碳化物的平均粒徑和球化的程度較為有效。特別地，本發明人們開發了，將以往韌性評價較難的板厚不足1.0mm的鋼板為對象的、用於韌性評價的新的試驗法(新衝擊試驗法)。將新的試驗法(新衝擊試驗法)在圖1及圖2中表示。利用該新衝擊試驗法，對於添加了各種第3元素的板厚不足1.0mm的高碳冷軋鋼板，調查淬火和低溫回火狀態的衝擊值。結果，發現以下新的內容：只有既定量的nb的添加是滿足上述目標的特性的。本發明是基於這樣的知識而作出的。即，本發明人們為了解決上述課題而進行銳意研究，發現以下內容：對於將基本成分規定為c：0.85~1.10質量%，mn：0.50~1.0質量%，si：0.10~0.35質量%，p：0.030質量%以下，s：0.030質量%以下，cr：0.35~0.45質量%的範圍的高碳鋼必須添加0.005~0.020質量%的nb，將碳化物的球化和平均粒徑控制在既定的範圍，由此能夠得到兼具優異淬火性和優異韌性的高碳冷軋鋼板，還發現這也能夠實現淬火處理時間的短縮或回火溫度的下降。此外，通過採用適當的評價薄板的衝擊特性的試驗方法，能夠規定適當的化學成分及碳化物的球化率、平均粒徑。首先，對本發明人們進行的實驗結果進行說明。一種冷軋鋼板（小於1mm厚）以如下方式被製造：對於熱軋鋼板(4mm厚)，分別重複冷軋(輥制壓下率：25~65%，最終為3~50%)和軟化退火及球化退火(640~700℃)5次，前述熱軋鋼板具有的成分以質量%計含有1.01%c-0.26%si-0.73%mn-0.42%cr-0.02%mo，進而將nb的量變化為0%、0.010%、0.020%、0.055%來添加，剩餘部分為fe及不可避的雜質。對於所得到的冷軋鋼板，實施以780℃、800℃的兩個級別的加熱溫度、使保持時間在0~16分的範圍內變化的固溶處理後，進行油淬火，然後測定維氏硬度(hv)。將所得到的結果以固溶處理的加熱保持時間(分)和淬火硬度(hv)的關係表示在圖3(加熱溫度：800℃)、圖4(加熱溫度：780℃)。根據圖3、圖4可知，nb含量為0.010質量%的冷軋鋼板以最短的加熱保持時間，能夠確保超過700hv的淬火硬度。當nb含量超過0.010質量%時，短時間加熱保持的硬度上升減慢。根據圖4的結果，在固溶處理的加熱溫度為780℃的情況下，求出淬火硬度到達700hv的加熱保持時間，將與nb含量的關係在圖5中表示。圖5示出當nb含量為0.020質量%以上時，淬火硬度到達700hv的固溶處理的加熱保持時間大致恆定。當nb含量為0.005~0.015質量%的範圍時，為了確保所希望的淬火硬度(700hv)的固溶處理的加熱保持時間變為最短，同時能夠確保穩定的淬火性。進而，以該範圍的nb含量，能夠縮短固溶處理的加熱保持時間。根據以上事實，發現使nb含量變為0.005~0.015質量%的範圍，是能夠有效防止針加工製造商中的如下問題的對策，前述問題為，淬火引起的膨脹不均和淬火引起的彎曲。與此同時，對於具有各種nb含量的冷軋鋼板，實施加熱溫度：800℃、加熱保持時間：10分的固溶處理，進行油淬火，進而實施回火處理。在回火處理中，回火溫度設為150℃、200℃、250℃、300℃、350℃的各種溫度，將保持時間設為1小時。回火處理後調查衝擊特性。另外，衝擊特性使用圖1、圖2所示的新試驗法來進行。將所得到的結果表示在圖6中。衝擊值在回火溫度為200℃以上的情況下，nb含量為0.010質量%的情況最高。根據圖6，求出得到衝擊值：5j/cm2的回火溫度，將與nb含量的關係在圖7中表示。圖7示出得到衝擊值：5j/cm2的回火溫度在nb含量：0.010質量%的鋼板的情況為最低。當nb含量超過0.020質量%地增加時，得到衝擊值：5j/cm2的回火溫度為高溫側。在回火溫度為高溫時，硬度低下，作為針的耐久性下降。此外，發現nb含量不足0.005質量%的情況下，為了確保所希望的衝擊值，需要使回火溫度為高溫。圖5、圖7示出，為了兼具回火後的高硬度和優異衝擊特性，nb含量的下限為0.005質量%，上限為0.020質量%。進而，為了使固溶處理的加熱保持時間為短時間，優選地使nb含量的上限被設為0.015質量%。本發明是基於該見解進一步加以研究而完成的。即，本發明的要旨如下所述。[1]一種高碳冷軋鋼板，其特徵在於，鋼板的化學成分含有，c：0.85~1.10質量%，mn：0.50~1.0質量%，si：0.10~0.35質量%，p：0.030質量%以下，s：0.030質量%以下，cr：0.35~0.45質量%，nb：0.005~0.020質量%，剩餘部分為fe及不可避雜質，分散於前述鋼板中的碳化物的平均粒徑dav和球化率(nsc/ntc)×100%分別滿足下述(1)式及(2)式，前述鋼板的板厚不足1.0mm，0.2≤dav≤0.7(μm)(1)；(nsc/ntc)×100≥90%(2)；其中，(1)式的平均粒徑dav為各個圓的直徑的平均值，此時，假設前述圓具有與在鋼板截面被觀察的各個碳化物相等的面積，前述圓的直徑即為圓等效直徑，而且，(2)式的ntc及nsc分別為，ntc：每100μm2觀察面積的碳化物的總個數，nsc：滿足dl/ds為1.4以下的條件的碳化物個數，將碳化物的長軸設為dl，短軸設為ds。[2]一種前述[1]所述的高碳冷軋鋼板，其特徵在於，前述化學成分還含有從mo及v內選擇的1種或2種，各自的含量均為0.001質量%以上且不足0.05質量%。[3]一種高碳冷軋鋼板的製造方法，其特徵在於，對由[1]或[2]所述的化學成分組成的熱軋鋼板重複進行冷軋及球化退火來製造高碳冷軋鋼板的方法中，分散於前述高碳冷軋鋼板中的碳化物的平均粒徑dav、球化率nsc/ntc分別滿足下述(1)式及(2)式，前述高碳冷軋鋼板的板厚不足1.0mm，0.2≤dav≤0.7(μm)(1)；(nsc/ntc)×100≥90%(2)；其中，(1)式的平均粒徑dav為各個圓的直徑的平均值，此時，假設前述圓具有與在鋼板截面被觀察的各個碳化物相等的面積，前述圓的直徑即為圓等效直徑，此外，(2)式的ntc及nsc分別為，ntc：每100μm2觀察面積的碳化物的總個數；nsc：滿足dl/ds為1.4以下的條件的碳化物個數，將碳化物的長軸設為dl，短軸設為ds。[4]前述[3]所述的高碳冷軋鋼板的製造方法，其特徵在於，對前述熱軋鋼板重複進行冷軋及球化退火的次數設為2~5次。[5]前述[3]或[4]所述的高碳冷軋鋼板的製造方法，其特徵在於，前述冷軋的輥制壓下率為25~65%，前述球化退火的溫度為640~720℃。本發明的高碳冷軋鋼板是以下鋼板：板厚不足1.0mm、特別地板厚薄至0.4~0.7mm的薄的高碳冷軋鋼板，將碳化物的平均粒徑的大小控制為0.2~0.7μm的大小，同時將球化率控制為90%以上。若對於該鋼板，實施淬火、回火的熱處理，即使通過3~15分這樣短時間的固溶處理，也能夠通過淬火、低溫回火的熱處理得到良好的衝擊特性(衝擊值：5j/cm2以上)及硬度特性(600~750hv)。進而，本發明的高碳冷軋鋼板在短時固溶處理後，淬火，成為包括不可避免地殘留γ相的馬氏體相後，在進行200~350℃的所謂的低溫回火的條件下，對於以往的高碳冷軋鋼板，在硬度和衝擊特性(韌性)的平衡的方面發揮明確的優越性。即，使用本發明的高碳冷軋鋼板，能夠確保優異淬火性，並且能夠得到淬火回火後的韌性優異的高碳鋼製機械工具零件。特別地，在本發明中被公開的冷軋鋼板適合如下用途：前述用途不僅需要硬度和韌性的平衡，還需要耐磨損性和耐疲勞特性，例如織針那樣的苛刻的使用環境下需要優異的耐久性。附圖說明圖1是表示用於本發明的評價的衝擊試驗的試驗裝置的例子的說明圖。圖2是表示用於本發明的評價的衝擊試驗的試驗片的形狀的說明圖。圖3是表示淬火硬度和固溶處理的加熱保持時間的關係的圖表(加熱溫度：800℃)。圖4是表示淬火硬度和固溶處理的加熱保持時間的關係的圖表(加熱溫度：780℃)。圖5是表示能夠得到淬火硬度700hv的固溶處理的加熱保持時間和nb含量的關係的圖表。圖6是表示衝擊值和回火溫度的關係的圖表。圖7是表示能夠得到衝擊值：5j/cm2的回火溫度和nb含量的關係的圖表。具體實施方式以下，對本發明的實施方式進行說明。首先，本發明的鋼板是，將熱軋鋼板根據需要進行軟化退火，交替重複冷軋和球化退火，作為高碳冷軋鋼板得到的板厚不足1.0mm的鋼板。之後，對該高碳冷軋鋼板進行既定的二次加工及固溶處理，然後實施淬火和回火處理，作為織針等部件(機械零件)被使用。首先，對將本發明的鋼板的化學成分規定為c：0.85~1.10質量%、mn：0.50~1.0質量%、si：0.10~0.35質量%、p：0.030質量%以下、s：0.030質量%以下、cr：0.35~0.45質量%、nb：0.005~0.020質量%的理由在以下進行說明。c：0.85~1.10質量%c是高碳冷軋鋼板的熱處理後為了得到充分的硬度的必需元素。決定其下限值，使得能夠確保織針等那樣的精密零件中的600~750hv的硬度，此外決定其上限值，使得能夠將碳化物量控制在不妨礙多種多樣的冷加工的濃度。即，下限值為了在短時間的淬火回火處理中穩定地確保600hv的硬度而規定為0.85質量%。上限值作為能夠承受衝裁性、模鍛性（swagingproperty）、彎曲性、切削性等多方面的塑性加工的上限而規定為1.10質量%。若通過重複冷軋和球化退火來進行碳化物的球化處理，則冷加工性被改善。但是，若c超過1.10質量%，則也出現熱軋工序或冷軋工序中的軋制負荷變高，或線圈端部的破損的發生頻率顯著變高等製造工序上的問題。因此，c規定為0.85~1.10質量%的範圍。另外，該範圍優選為0.95~1.05質量%。mn：0.50~1.0質量%mn是對於鋼的脫氧有效的元素，並且同時是通過使鋼的淬火性提高來能夠穩定地得到既定的硬度的元素。在以被應用於苛刻的用途的高碳鋼板為對象的情況下，mn在0.50質量%以上本發明的效果顯著。因此，下限值規定為0.50質量%。另一方面，若mn超過1.0質量%，則熱軋時mns大量析出而粗大化，所以零件加工時破損等多有發生。因此，上限值規定為1.0質量%。由此，mn規定為0.50~1.0質量%的範圍。另外，該範圍優選為0.50~0.80質量%。si：0.10~0.35質量%si是鋼的脫氧元素，所以在熔煉清浄鋼上是有效的元素。si也是提供馬氏體的抗回火軟化性的有效的元素。由此，下限值規定為0.10質量%。若大量添加，則低溫回火下的馬氏體的回火不充分，使衝擊特性劣化，所以其上限值規定為0.35質量%。因此，si規定為0.10~0.35質量%的範圍。p：0.030質量%以下，s：0.030質量%以下p、s作為雜質元素不可避免地存在於鋼中，均對衝擊特性(韌性)造成不利影響，所以優選地儘量減少。p為0.030質量%以下、s為0.030質量%以下的含有量在實際使用上都是沒有問題的。由此，p規定的含量為0.030質量%以下，s的含量規定為0.030質量%以下。另外，為了維持更優異的衝擊特性，優選地，設為p的含量為0.020質量%以下、s的含量為0.010質量%以下的含有量。cr：0.35~0.45質量%cr是使鋼的淬火性提高的元素。但cr固溶於碳化物(滲碳體)中會引起在加熱階段的碳化物的再溶解延遲，而因此大量地添加cr，則cr相反地阻礙淬火性。因此，將cr的上限值規定為0.45質量%。考慮淬火回火後的硬度和衝擊特性的平衡，cr的下限值規定為0.35質量%。由此，cr規定為0.35~0.45質量%的範圍。nb：0.005~0.020質量%nb以往作為在熱軋時擴大鋼的未再結晶溫度區的元素，同時作為以nbc析出而有助於奧氏體粒的細微化的元素而被公知。因此，也有期待冷軋工序以後的組織的細微化效果對高碳鋼添加nb的情況。在本發明中，將淬火後的低溫下的回火的韌性恢復為主目的，將nb以0.005~0.020質量%添加。若是微量的nb添加，則nb呈稀薄（希薄）固溶狀態，不形成充分的nbc來有助於組織的細微化。nb呈稀薄固溶狀態，由此被認為具有bcc結構的鐵素體相和馬氏體相中的c的擴散被促進。即，淬火處理的加熱時從球狀碳化物溶向鐵素體相的c向奧氏體相的擴散、及、回火處理的加熱時馬氏體相中的過飽和固溶c的擴散和析出被促進。結果，在現在的時間考慮能夠使短時間加熱下的淬火性的提高和低溫回火處理的韌性的恢復的並存。若nb被超過0.020質量%地添加，則nbc的析出變得顯著，不能確保nb的稀薄固溶狀態，相應地不能確認由nb的稀薄固溶狀態引起的c的擴散的促進效果。因此，nb添加量的上限規定為0.020質量%。另外，優選為0.015質量%以下。另一方面，nb添加量不足0.005質量%的話，無法期待上述效果。因此，nb添加量的下限規定為0.005質量%。由此，nb規定為0.005~0.020質量%的範圍。上述的成分是基本的成分，在本發明中作為任意的選擇元素，根據需要，還能夠含有從mo及v中選擇的1種或2種。mo及v會被不可避地分別含有以下的量：mo：不足0.001質量%、v：不足0.001質量%。在本發明中，為了使淬火性或回火後的衝擊特性提高，可以將mo和v比不可避免地含有的濃度多地添加。但是，若將mo、v在既定量以上地添加，則nb的添加效果喪失。所以為了將nb的添加效果最大限度地發揮，在添加的情況下，優選地將mo和v的含量控制為以下的範圍。mo：0.001質量%以上且不足0.05質量%mo是對於鋼的淬火性提高有效的元素。但添加量較多時，在200~350℃的低溫回火下，有時使衝擊特性惡化。因此，在添加mo的情況下，其添加量被規定為比不可避地含有的濃度多的0.001質量%以上、不妨礙衝擊特性的範圍的不足0.05質量%。優選地，mo的添加為0.01~0.03質量%。v：0.001質量%以上且不足0.05質量%v是在通過將鋼組織細微化來有效地提高衝擊特性的元素，但是是有時使淬火性惡化的元素。因此，在添加v的情況下，其添加量被規定為比不可避地含有的濃度多的0.001質量%以上、不妨礙淬火性的範圍的不足0.05質量%。優選地，v的添加是0.01~0.03質量%。上述的成分以外的剩餘部分是fe及不可避的雜質。接著，對本發明的鋼板的碳化物進行說明。在本發明的高碳冷軋鋼板中，分散於鋼板中的碳化物的平均粒徑(dav)和球化率(nsc/ntc)需要分別滿足下述(1)式及(2)式。0.2≤dav≤0.7(μm)…(1)(nsc/ntc)×100≥90%…(2)這裡，(1)式的平均粒徑(dav)(μm)為，設想具有與在鋼板截面觀察的各個碳化物相等的面積的圓時，各個圓的直徑(圓等效直徑)的平均值。平均粒徑(dav)處於該範圍會使得衝擊特性優異，而且有即使通過短時固溶處理也容易地實現所希望的淬火硬度的效果。在經驗上，平均粒徑(dav)不足0.2μm會使加工成針形狀的二次加工時的負荷增大。平均粒徑(dav)超過0.7μm則不被優選，這是因為這使得通過短時固溶處理難以實現所希望的淬火性提高。本發明中還將碳化物球化的比例即球化率用(2)式的ntc及nsc定義。這裡，ntc是每100μm2觀察面積的碳化物的總個數。此外，nsc是在同一觀察視野中視為球化的碳化物的個數，設為滿足dl/ds為1.4以下的條件的碳化物個數。這裡，將碳化物的長軸設為dl，短軸設為ds。碳化物不能稱為被形成為完全的球狀，但根據觀察面而被觀察為橢圓形的情況較多。所以根據長軸和短軸的比(dl/ds)，規定球化的程度。根據該情況，本發明將滿足dl/ds為1.4以下的條件的碳化物視為球化，定義其個數即nsc。此外，球化率(nsc/ntc)×100為90%以上是因為發現，球化率在該範圍的話會提高鋼板的二次加工性的經驗上的見解。以上說明的碳化物的平均粒徑及球化率的測定使用掃描型電子顯微鏡，通過將二次電子顯微鏡圖像以2千倍的倍率觀察來進行。通過使用冷軋後的鋼板，以與熱處理前的樣品的壓延方向成直角方向切下板狀試驗片。進行樹脂埋入等處理，並且在板厚中央部附近的100μm2觀察面積的範圍內，對碳化物進行測定，來測定圓等效直徑、dl/ds比、ntc、nsc，並且計算5個視野的平均值。對於這些測定及計算，使用市售的畫像解析軟體「winroof」(商品名)。接著，對本發明的鋼板的製造方法進行說明。本發明使用的熱軋鋼板可以是通常的製造條件下所得到的。例如，在本發明中被使用的熱軋鋼板能夠如下地被製造：將具有前述的化學成分的鋼片(slabs)加熱至1050~1250℃，在800~950℃的終軋溫度下對已加熱的鋼片進行熱軋，在600~750℃的卷繞溫度下卷繞該產物。在這一點上，熱軋鋼板的板厚可以適當設定，來獲得基於所希望的冷軋鋼板的板厚的優選的冷軋壓下率。重複冷軋(25~65%)和球化退火(640~720℃)兩次以上，由此製造板厚不足1.0mm的高碳冷軋鋼板。該冷軋(25~65%)和球化退火(640~720℃)分別優選地進行2~5次。在本發明中，重複冷軋(25~65%)和球化退火(640~720℃)兩次以上。其理由是，如下所述，控制碳化物的平均粒徑(dav)和球化率(nsc/ntc)×100來分別滿足上述的(1)式及(2)式。首先，通過冷軋，破損被導入至碳化物，而且通過球化退火，開始壓碎的碳化物球化。但是，僅通過一次的球化退火，難以將碳化物的球化率提高至90%以上，會殘留棒狀或板狀的碳化物。那樣的情況下，也會對淬火性有不利影響，使形成精密零件的冷加工性惡化。因此，為了使碳化物的球化率(nsc/ntc)×100為90%以上，最適合的是交替重複冷軋和球化退火。結果，得到鋼板中細微且球化率高的碳化物的分布。特別地，優選為2~5次的冷軋和2~5次的球化退火。若對冷軋的輥制壓下率不足25%的鋼板(冷軋鋼板)進行球化退火，則碳化物會粗大化。另一方面，在冷軋的輥制壓下率超過65%的情況下，有時冷軋操作的負荷過大。因此，冷軋的輥制壓下率優選為25~65%的範圍。另外，在最終的冷軋中，冷軋後不進行球化退火，所以輥制壓下率的下限不被特別地限定。若球化退火溫度比640℃低，則球化容易不充分，若以比720℃高的溫度重複球化退火，則碳化物容易粗大化。因此，球化退火溫度優選為640~720℃的範圍。球化退火的保持時間可以以該範圍的溫度在9~30小時的範圍內適當選擇來進行。在這一點上，關於以冷軋前的熱軋鋼板的軟化為目的的軟化退火，也優選同樣的溫度範圍。以上是本發明的高碳冷軋鋼板的製造方法。為了製成作為該鋼板的最終的目的的織針那樣的機械零件，在該鋼板加工成既定的形狀之後，優選進行以下的熱處理。將分布有90%以上球化的碳化物的高碳冷軋鋼板加工成各種機械零件後(衝壓加工、槽切加工、擠鍛加工等)，然後進行固溶處理，急冷(淬火)，並且實施回火處理。在固溶處理將中，加熱溫度設為760~820℃，並且將加熱保持時間設為較短時間的3~15分。淬火(急冷)優選地使用油。在回火處理中，優選地將回火溫度設為200~350℃。回火溫度更優選為250~300℃。由此，能夠製造具有硬度600~750hv的各種機械零件。若固溶處理的加熱保持時間比15分長，則碳化物過度溶入，奧氏體粒粗大化，由此淬火後的馬氏體相變粗，這使得衝擊特性劣化。因此，固溶處理的加熱保持時間的上限優選為15分。另一方面，若加熱保持時間比3分短，則碳化物的溶入不充分，這使得淬火變得困難。所以固溶處理的加熱保持時間的下限優選為3分。更優選為5~10分的範圍。在回火溫度不足200℃的情況下，馬氏體相的韌性恢復不充分。另一方面，若回火溫度超過350℃，則雖然衝擊值恢復，但硬度低於600hv，所以耐久性、耐磨損性成為問題。由此，回火溫度的適當範圍優選為200~350℃。另外，更優選為250~300℃。回火的保持時間能夠在30分~3小時的範圍適當選擇來進行。實施例將具有各種各樣的化學成分的鋼真空溶解並鑄入30kg的鋼塊。將該鋼塊切片（slab），然後以1150℃的加熱溫度、870℃的終軋溫度的條件進行熱軋，來生產4mm及2mm的熱軋鋼板。之後，以表1所示的製造條件進行冷軋及球化退火，形成板厚為0.4mm以上且不足1.0mm的冷軋鋼板。接著，對該冷軋鋼板，以表2所示的條件，進行固溶處理(被裝入800℃的爐中10分)，然後進行油淬火，並進行回火(回火溫度：250℃)。從回火處理後的鋼板抽取既定的試驗片，其之後被供於衝擊試驗及硬度測定試驗。硬度測定根據jisz2244的規定，以維氏硬度計測得的在負荷5kg重(試驗力：49.0n)的條件下進行。衝擊特性通過沙爾皮衝擊試驗來評價。衝擊試驗片設為刻痕寬度為0.2mm的u刻痕試驗片(刻痕深度2.5mm、刻痕半徑0.1mm)。圖1表示在試驗裝置上設置有試驗片的狀態，圖2表示試驗片的形狀。之所以採用這樣的試驗片及試驗方法，是由於以下的理由。存在如下問題，在以往被使用的金屬材料用沙爾皮衝擊試驗裝置中，試驗裝置的額定容量為50j以上，對於本發明作為對象的板厚不足1.0mm的鋼板過大，結果不能進行準確的評價。作為試驗裝置的額定容量比50j小的衝擊試驗裝置，使用1j的衝擊試驗裝置((株)東洋精機製作所制，型號為dg-gb)。該試驗裝置是基於炭素纖維強化塑料的沙爾皮衝擊試驗方法(jisk7077)的沙爾皮衝擊試驗機。將該試驗裝置在將支承臺間距離被從60mm改為40mm的條件下使用。在本試驗裝置中，將支承臺間距離從60mm改為40mm，是為了得到與對於金屬材料的沙爾皮衝擊試驗方法的jis規格(jisz2242)接近的條件。使用將u刻痕通過放電加工來形成的試驗片，來得到刻痕深度為2.5mm、刻痕半徑為0.1mm(刻痕寬度為0.2mm)的試驗片，如圖2所示。沙爾皮衝擊試驗時不足1.0mm的薄板的情況下板的撓曲成為問題。因此，將刻痕半徑變小，來通過使應力集中係數變高，使沙爾皮衝擊試驗時的板的撓曲成為最小限度，能夠得到穩定的衝擊值。通過採用該試驗方法及試驗片形狀，確認能夠得到與實際使用環境接近的狀態的衝擊特性。在本發明中，判斷成衝擊值的數值為5j/cm2以上的情況下衝擊特性優異。表1條件no.冷軋鋼板的製造條件(輥制壓下率、退火溫度)1熱軋(2mm)→冷軋(20-65%)→球化退火(700℃)→冷軋(3-50%)2a熱軋(2mm)→冷軋(10-20%)→球化退火(600-635℃)→冷軋(10-20%)→球化退火(600-635℃)→冷軋(3-50%)2b熱軋(2mm)→冷軋(25-65%)→球化退火(640-720℃)→冷軋(25-65%)→球化退火(640-720℃)→冷軋(3-50%)2c熱軋(2mm)→冷軋(70-85%)→球化退火(600-635℃)→冷軋(70-85%)→球化退火(600-635℃)→冷軋(3-50%)2d熱軋(2mm)→冷軋(10-20%)→球化退火(640-720℃)→冷軋(10-20%)→球化退火(640-720℃)→冷軋(3-50%)5a熱軋(4mm)→軟化退火(700℃)→冷軋(25-65%)→球化退火(690℃)→冷軋(25-65%)→球化退火(680℃)→冷軋(25-65%)→球化退火(660℃)→冷軋(25-65%)→球化退火(640℃)→冷軋(3-50%)5b熱軋(4mm)→軟化退火(700℃)→冷軋(10-20%)→球化退火(690℃)→冷軋(10-20%)→球化退火(680℃)→冷軋(10-20%)→球化退火(660℃)→冷軋(10-20%)→球化退火(640℃)→冷軋(3-50%)表2(實施例1)固溶處理後進行油淬火，確認涉及截面硬度及衝擊值的各種添加元素的影響。將試驗結果與化學成分一同表示在表3及表4中。冷軋鋼板的製造條件為兩者都用5a的條件(表1)。輥制壓下率控制在被記載於表1的範圍。截面硬度通過將在壓延直角方向上切出的試驗片埋入於樹脂，將截面研磨後，在板厚中央部進行測定。衝擊值使用在壓延平行方向上抽取的衝擊試驗片來測定。將所得到的結果(硬度和衝擊值)在表3及表4表示。衝擊值比5j/cm2大且同時硬度滿足600~750hv的條件評價為◎，不滿足衝擊值及硬度的上述目標值的某一個的情況評價為×。表3注1)其他元素;p:0.010-0.020質量%,s:0.001-0.010質量%注2)固溶處理溫度:800℃,加熱保持時間:10分,回火溫度:250℃注3)◎:優秀，×:劣質。表4注1)其他元素;p:0.010-0.020質量%,s:0.001-0.010質量%注2)固溶處理溫度:800℃,加熱保持時間:10分,回火溫度:250℃注3)◎:優秀，×:劣質。在表3所示的例子中，含碳量偏離下限值的例子(鋼種no.1)顯示了衝擊值及淬火回火硬度偏離目標值。含碳量偏離上限值的例子(鋼種no.6)顯示了淬火回火硬度超過目標值600~750hv，且衝擊值低於目標值5j/cm2。不含nb的例子中，含碳量為0.85質量%的例子(鋼種no.2、比較例)、含碳量為1.10質量%的例子(鋼種no.4、比較例)顯示的衝擊值均低於目標值5j/cm2，評價為×。與此相對，相當於發明例的化學成分的鋼板(鋼種no.3、5、7、8、9、10)顯示的淬火回火硬度在目標範圍內，且顯示優異的衝擊特性。在表4所示的例子中，具有相當於發明例的化學成分的鋼板(鋼種no.15、16、17、19、21)顯示的淬火回火硬度都滿足目標值600~750hv，且顯示優異的衝擊特性。不添加nb的例子(鋼種no.11)、不添加nb而v添加量超過0.05質量%的例子(鋼種no.12)、不添加nb而mo添加量超過0.05質量%的例子(鋼種no.13)、nb＋mo複合添加且nb添加量比0.005質量%少的例子(鋼種no.14)、nb＋mo複合添加且nb添加量超過0.020質量%的例子(鋼種no.18)、nb＋mo複合添加且mo添加量比0.05質量%多的例子(鋼種no.20)、nb＋mo＋v複合添加且v添加量比0.05質量%多的例子(鋼種no.22)，顯示淬火回火硬度滿足目標值600~750hv，但顯示不好的衝擊特性，或顯示衝擊特性滿足目標值5j/cm2但顯示低淬火回火硬度，或顯示淬火回火硬度及衝擊特性都低於目標值的下限。(實施例2)使用具有鋼種no.3(表3)的化學成分的熱軋鋼板，使表1所述的冷軋和球化處理的製造條件變化，在該條件下得到表5所示的板厚的冷軋鋼板。將所得到的冷軋鋼板的球化率、碳化物平均粒徑在表5中表示。進而，對所得到的冷軋鋼板與實施例1同樣地，以表2所示的條件，在固溶處理後實施油淬火和低溫回火。將所得到的冷軋鋼板的固溶處理和淬火回火後的截面硬度及衝擊值與實施例1同樣地測定，在表5中表示。表5注1)表3中所述的鋼種no.3注2)固溶處理溫度:800℃,加熱保持時間:10分,回火溫度:250℃注3)◎:優秀，×:劣質。球化退火次數為1次的例子(製造條件no.1)的球化率不充分，且衝擊特性不好。球化退火次數為2次的情況，將球化退火溫度設為600~635℃，將輥制壓下率設為10~20%來組合分別進行兩次球化退火和冷軋，球化不充分，衝擊特性不好(製造條件no.2a)。若將球化退火溫度設為600~635℃，將輥制壓下率設為70~85%來組合分別重複兩次球化退火和冷軋，則得到的衝擊特性充分，但碳化物的平均粒徑偏離下限，淬火回火處理後的硬度超過目標值(製造條件no.2c)。若將球化退火溫度設為640~720℃，將輥制壓下率設為10~20%來組合分別重複2次球化退火和冷軋，則球化充分，但碳化物的平均粒徑超過目標值的上限，衝擊特性不好(製造條件no.2d)。這是被認為由於若碳化物過大，則淬火時馬氏體基底的未溶解碳化物變得相當大，且容易變為破壞時的起點，未溶解的碳化物與馬氏體基底的界面的面積較大，衝擊特性不好。與此相對，若通過將球化退火溫度設為640~720℃、將輥制壓下率設為25~65%的組合分別重複2次球化退火和冷軋，則球化率、碳化物粒徑、淬火回火後的硬度分別收斂於目標值的範圍，且得到優異的衝擊特性(製造條件no.2b)。若將球化退火次數設為4次時，使第1次~第4次的冷軋的輥制壓下率都為25~65%，則球化率、碳化物粒徑收斂於目標值的範圍，也得到優異的衝擊特性(製造條件no.5a)。若使得與製造條件no.5a的球化退火溫度相同，使第1次~第4次的冷軋的輥制壓下率都為10~20%，則碳化物粒徑超過目標值變為過大，得到不好的衝擊特性(製造條件no.5b)。(實施例3)使用具有鋼種no.16(表4)的化學成分的熱軋鋼板，使表1所述的製造條件變化，得到具有表6所示的板厚的冷軋鋼板。將所得到的冷軋鋼板的球化率、碳化物平均粒徑在表6中表示。進而，與實施例1同樣地對所得到的冷軋鋼板以表2所示的條件，在固溶處理後實施油淬火和低溫回火。將所得到的冷軋鋼板的固溶處理後和後來的淬火回火後的截面硬度及衝擊值與實施例1相同地測定，在表6中表示。使用相當於本發明的製造方法的製造條件no.2b、no.5a進行冷軋、球化退火的鋼板滿足目標球化率、目標衝擊值。表6注1)表4中所述的鋼種no.16注2)固溶處理溫度:800℃,加熱保持時間:10分,回火溫度:250℃注3)◎:優秀，×:劣質。產業上的可利用性具有本發明範圍的化學成分的鋼板通過nb的添加，淬火性提高，且熱處理後的衝擊特性被改善，且因此適用於用作在苛刻的環境被使用的機械工具零件中的過共析鋼。含有c為0.85~1.10質量%的過共析鋼板適合用於織針那樣的苛刻的使用環境下需要硬度和韌性平衡的用途。當前第1頁12