CN107208239B - 非调质机械部件用线材、非调质机械部件用钢线及非调质机械部件 - Google Patents
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Abstract
该非调质机械部件用钢线以质量%计含有规定的量的C、Si、Mn、Cr、Mo、Ti、Al、B、Nb、V作为化学成分,限制P、S、N、O,剩余部分为Fe及杂质;当将以质量%计的上述C的含量设为[C%]时,组织以体积%计包含75×[C%]+25以上的贝氏体,剩余部分为铁素体及珠光体中的1种以上;当将上述钢线的第2表层部中的上述贝氏体块的平均长宽比设为R1时,上述R1为1.2以上;当将上述钢线的第3表层部中的上述贝氏体块的平均粒径设为PS3μm,将上述钢线的第3中心部中的上述贝氏体块的平均粒径设为PC3μm时,上述PS3满足下述式(c),并且上述PS3和上述PC3满足下述式(d);上述组织中的上述贝氏体块的粒径的标准偏差为8.0μm以下;抗拉强度为800MPa~1600MPa。PS3≤20/R1 (c) PS3/PC3≤0.95 (d)。
Description
技术领域
抗拉强度为800MPa~1600MPa的非调质机械部件被用于螺栓或扭杆、 稳定器等具有轴形状的汽车部件或各种产业机械中。
本发明涉及该非调质机械部件、用于制造其的钢线、及用于制造该钢 线的线材。
另外,在本发明中作为对象的非调质机械部件中,也包含汽车用或建 筑用的螺栓等。
在此以后,有时将非调质机械部件用线材简称为线材,将非调质机械 部件用钢线简称为钢线,及将非调质机械部件简称为机械部件。
本申请基于2015年1月27日在日本申请的特愿2015-013385号及2015 年2月19日在日本申请的特愿2015-030891号主张优先权,将其内容援引 于此。
背景技术
作为汽车或各种产业机械的部件,以轻量化和小型化为目的,使用具 有800MPa以上的抗拉强度的高强度机械部件。
然而,伴随着机械部件的高强度化,氢脆现象变得显著。
所谓该氢脆现象是指由于侵入线材或钢线中的氢的影响,机械部件因 比本来预想的应力小的应力而断裂的现象。
该氢脆现象以各种形态显现出。
例如,在汽车及建筑物等中使用的螺栓中,有时产生延迟断裂。
其中,所谓延迟断裂在螺栓等的情况下,是指连结后经过一段时间后, 突然在螺栓中产生断裂的现象。
因此,如专利文献1~7中公开的那样,进行了用于提高高强度机械部 件的耐氢脆特性的各种研究。
高强度机械部件是使用在机械结构用碳钢中添加Mn、Cr、Mo或B等 合金元素而得到的合金钢或特殊钢的钢材而制造的。
具体而言,首先,将该合金钢的钢材进行热轧,之后进行球状化退火, 使其软质化。接着,将软质化后的钢材通过冷锻或滚轧成形为规定的形状。 并且,在成形后,进行淬火回火处理,赋予抗拉强度。
此外,关于高强度机械部件的一个例子即螺栓,作为提高耐延迟断裂 特性的技术之一,已知有使用经拉丝加工的珠光体的技术。
然而,这些钢材由于合金元素的含量多,所以钢材价格变高。
进而,由于需要成形为部件形状前的软质化退火、成形后的淬火回火 处理,所以制造成本上升。
针对这样的课题,已知有省略软质化退火或淬火回火处理、并通过急 速冷却或析出强化等而提高了抗拉强度的线材。
此外,已知有对这些线材实施拉丝加工而赋予规定的抗拉强度的技术。
并且,该技术被利用于螺栓等中,使用该技术而制造的螺栓被称为非 调质螺栓。
在专利文献8中,公开了一种包含贝氏体组织的非调质螺栓的制造方 法,其是将以质量%计含有C:0.03%~0.20%、Si:0.10%以下、Mn:0.70%~ 2.5%、V、Nb、Ti中的1种或者2种以上的合计:0.05%~0.30%、B:0.0005%~ 0.0050%的钢进行线材轧制后以5℃/s以上的冷却速度冷却。
此外,在专利文献9中,公开了一种高强度螺栓的制造方法,其是将 含有C:0.05%~0.20%、Si:0.01%~1.0%、Mn:1.0%~2.0%、S:0.015% 以下、Al:0.01%~0.05%、V:0.05%~0.3%的钢加热至900℃~1150℃的 温度后进行热轧,精轧后将温度域以2℃/s以上的平均冷却速度从800℃冷 却至500℃,制成铁素体+贝氏体组织后,在550℃~700℃的温度范围内进 行退火。
在这些制造方法中,需要严格控制冷却速度和冷却结束温度,制造方 法变得复杂。
此外,有时组织变得不均匀,冷锻性劣化。
在专利文献10中,公开了一种冷锻用钢,其以质量%计含有0.4%~ 1.0%的C,且成分组成满足特定的条件式,组织包含珠光体和伪珠光体。
然而,该钢由于包含片层状的粗大的渗碳体,所以与以往在螺栓等机 械部件中使用的机械结构用碳钢或机械结构用合金钢相比,冷锻性差。
像这样,就利用以往技术的非调质线材而言,通过廉价的制造方法得 不到具有良好的冷锻性的机械部件。
进而,通过以往技术,无法得到用于制造其的钢线及线材。
此外,在这些以往的技术中,由于是不包含贝氏体的以珠光体或伪珠 光体作为主体的组织,所以通过钢线的抗拉强度增加,因在冷加工时变形 阻力变高,从而模具的负载增大,或者即使是包含贝氏体的组织,也因贝 氏体块的粒径或标准偏差大,从而延性下降,变得容易产生加工裂纹,冷 加工性显著下降。
因此,在抗拉强度为800MPa以上、特别是1200MPa以上的非调质的 高强度的机械部件中,难以得到良好的耐氢脆特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-281860号公报
专利文献2:日本特开2001-348618号公报
专利文献3:日本特开2004-307929号公报
专利文献4:日本特开2008-261027号公报
专利文献5:日本特开平11-315349号公报
专利文献6:日本特开2002-69579号公报
专利文献7:日本特开2000-144306号公报
专利文献8:日本特开平2-166229号公报
专利文献9:日本特开平8-041537号公报
专利文献10:日本特开2000-144306号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明鉴于以往技术中的上述课题,目的是提供(a)能够廉价地制造 的抗拉强度为800MPa~1600MPa的耐氢脆特性优异的高强度机械部件、 (b)用于制造该机械部件的能够省略软质化退火或淬火回火处理等热处理 的冷加工性优异的钢线、及用于制造该钢线的拉丝加工性优异的线材。
用于解决问题的手段
本发明人们为了达成上述目的,调查了用于得到即使省略软质化热处 理也能够冷锻、且即使不进行淬火回火等调质处理抗拉强度也为800MPa 以上的高强度机械部件的线材及钢线的成分组成与组织的关系。
本发明是基于该调查中得到的冶金的见解而进行的,其主旨如下所述。
(1)本发明的第一方式所述的非调质机械部件用钢线是钢线,其中, 作为化学成分,以质量%计含有C:0.18%~0.65%、Si:0.05%~1.5%、 Mn:0.50%~2.0%、Cr:0%~1.50%、Mo:0%~0.50%、Ti:0%~0.050%、 Al:0%~0.050%、B:0%~0.0050%、Nb:0%~0.050%、V:0%~0.20%, 且限制P:0.030%以下、S:0.030%以下、N:0.0050%以下、O:0.01%以 下,剩余部分为Fe及杂质;当将以质量%计的上述C的含量设为[C%]时, 组织以体积%计包含75×[C%]+25以上的贝氏体,剩余部分为铁素体及珠光 体中的1种以上;在上述钢线的与长度方向平行的截面中,当将上述钢线 的直径设为D2mm,将从上述钢线的表面开始到朝向上述截面的中心线的 深度为0.1×D2mm为止的区域设为上述钢线的第2表层部,将上述钢线的 第2表层部中的贝氏体块的平均长宽比设为R1时,上述R1为1.2以上; 在上述钢线的与长度方向垂直的截面中,当将上述钢线的直径设为D2mm, 将从上述钢线的表面开始到朝向上述截面的中心的深度为0.1×D2mm为止 的区域设为上述钢线的第3表层部,将从深度0.25×D2mm开始到上述截面 的中心为止的区域设为上述钢线的第3中心部,将上述钢线的第3表层部 中的上述贝氏体块的平均粒径设为PS3μm,将上述钢线的第3中心部中的 上述贝氏体块的平均粒径设为PC3μm时,上述PS3满足下述式(C),且上 述PS3和上述PC3满足下述式(D);上述组织中的上述贝氏体块的粒径的标 准偏差为8.0μm以下;上述钢线的抗拉强度为800MPa~1600MPa。
PS3≤20/R1 (C)
PS3/PC3≤0.95 (D)
(2)根据上述(1)所述的非调质机械部件用钢线,其中,作为上述 化学成分,可以以质量%计含有C:0.18%~0.50%、Si:0.05%~0.50%。
(3)根据上述(1)所述的非调质机械部件用钢线,其中,作为上述 化学成分,可以以质量%计含有C:0.20%~0.65%,将以质量%计的上述C 的含量设为[C%]时,上述组织也可以以体积%计包含45×[C%]+50以上的 上述贝氏体。
(4)根据上述(1)~(3)中任1项所述的非调质机械部件用钢线, 其中,作为上述化学成分,以质量%计含有B:低于0.0005%,当以质量% 计将上述C的含量设为[C%]、将上述Si的含量设为[Si%]、将上述Mn的 含量设为[Mn%]、将上述Cr的含量设为[Cr%]、将上述Mo的含量设为[Mo%] 时,通过下述式(B)求出的F1可以为2.0以上。
F1=0.6×[C%]-0.1×[Si%]+1.4×[Mn%]+1.3×[Cr%]+3.7×[Mo%] (B)
(5)根据上述(1)所述的非调质机械部件用钢线,其中,上述R1 可以为2.0以下。
(6)根据上述(1)所述的非调质机械部件用钢线,其中,上述组织 可以以体积%计包含45×[C%]+50以上的上述贝氏体。
(7)本发明的第二方式所述的非调质机械部件用线材是用于得到上述 (1)~(6)中任1项所述的非调质机械部件用钢线的线材,作为化学成 分,以质量%计含有C:0.18%~0.65%、Si:0.05%~1.5%、Mn:0.50%~ 2.0%、Cr:0%~1.50%、Mo:0%~0.50%、Ti:0%~0.050%、Al:0%~ 0.050%、B:0%~0.0050%、Nb:0%~0.050%、V:0%~0.20%,且限制P: 0.030%以下、S:0.030%以下、N:0.0050%以下、O:0.01%以下,剩余部 分为Fe及杂质;当将以质量%计的上述C的含量设为[C%]时,组织以体积% 计包含75×[C%]+25以上的贝氏体,剩余部分不包含马氏体,为铁素体及 珠光体中的1种以上;上述组织的贝氏体块的平均粒径为5.0μm~20.0μm, 上述贝氏体块的粒径的标准偏差为15.0μm以下;在上述线材的与长度方向 垂直的截面中,当将上述线材的直径设为D1mm,将从上述线材的表面开 始到朝向上述截面的中心的深度为0.1×D1mm为止的区域设为上述线材的 第1表层部,将从深度0.25×D1mm开始到上述截面的中心为止的区域设为 上述线材的第1中心部时,上述第1表层部中的上述贝氏体块的平均粒径 PS1μm和上述第1中心部中的上述贝氏体块的平均粒径PC1μm满足下述式 (A)。
PS1/PC1≤0.95 (A)
(8)根据上述(7)所述的非调质机械部件用线材,其中,作为上述 化学成分,可以以质量%计含有C:0.18%~0.50%、Si:0.05%~0.50%。
(9)根据上述(7)所述的非调质机械部件用线材,其中,作为上述 化学成分,可以以质量%计含有C:0.20%~0.65%,将以质量%计的上述C 的含量设为[C%]时,上述组织可以以体积%计包含45×[C%]+50以上的上 述贝氏体。
(10)本发明的第三方式所述的非调质机械部件是具有圆柱的轴的非 调质机械部件,作为化学成分,以质量%计含有C:0.18%~0.65%、Si: 0.05%~1.5%、Mn:0.50%~2.0%、Cr:0%~1.50%、Mo:0%~0.50%、 Ti:0%~0.050%、Al:0%~0.050%、B:0%~0.0050%、Nb:0%~0.050%、 V:0%~0.20%,且限制P:0.030%以下、S:0.030%以下、N:0.0050%以 下、O:0.01%以下,剩余部分为Fe及杂质;当将以质量%计的上述C的 含量设为[C%]时,组织以体积%计包含75×[C%]+25以上的贝氏体,剩余 部分为铁素体及珠光体中的1种以上;在上述轴的与长度方向平行的截面 中,当将上述轴的直径设为D3mm,将从上述轴的表面开始到朝向上述截 面的中心线的深度为0.1×D3mm为止的区域设为上述机械部件的第4表层 部,将上述机械部件的第4表层部中的贝氏体块的平均长宽比设为R2时,上述R2为1.2以上;在上述轴的与长度方向垂直的截面中,当将上述轴的 直径设为D3mm,将从上述轴的表面开始到朝向上述截面的中心的深度为 0.1×D3mm为止的区域设为上述机械部件的第5表层部,将从深度 0.25×D3mm开始到上述截面的中心为止的区域设为上述机械部件的第5中 心部,将上述机械部件的第5表层部中的上述贝氏体块的平均粒径设为 PS5μm,将上述机械部件的第5中心部中的上述贝氏体块的平均粒径设为 PC5μm时,上述PS5满足下述式(E),且上述PS5和上述PC5满足下述式(F); 上述组织中的上述贝氏体块的粒径的标准偏差为8.0μm以下,上述机械部 件的抗拉强度为800MPa~1600MPa。
PS5≤20/R2 (E)
PS5/PC5≤0.95 (F)
(11)根据上述(10)所述的非调质机械部件,其可以是将上述(1)~ (6)中任1项所述的钢线进行冷加工而得到的非调质机械部件。
(12)根据上述(10)所述的非调质机械部件,其中,上述R2可以为 1.5以上,上述抗拉强度可以为1200MPa~1600MPa。
(13)根据上述(11)所述的非调质机械部件,其中,上述R2可以为1.5以上,上述抗拉强度可以为1200MPa~1600MPa。
(14)根据上述(11)所述的非调质机械部件,其中,上述D2与上述 D3可以相等。
(15)根据上述(13)所述的非调质机械部件,其中,上述D2与上述 D3可以相等。
(16)根据上述(10)~(15)中任1项所述的非调质机械部件,其 可以是螺栓。
发明效果
根据本发明,能够廉价地提供抗拉强度为800MPa~1600MPa的高强 度机械部件、及成为其原材料的线材及钢线。
此外,本发明能够有助于汽车、各种产业机械、及建设用构件的轻量 化和小型化,产业上的贡献极其显著。
附图说明
图1是表示在本发明的第二方式所述的非调质机械部件用线材的与长 度方向垂直的截面中,当将线材的直径设为D1mm时,从上述线材的表面 到朝向上述截面的中心的深度为0.1D1mm为止的区域、即第1表层部、及 从深度0.25D1mm到上述截面的中心为止的区域、即第1中心部的图。
图2A是表示在本发明的第一方式所述的非调质机械部件用钢线的与 长度方向平行的截面中,当将钢线的直径设为D2mm时,从上述钢线的表 面到朝向上述截面的中心线的深度为0.1D2mm为止的区域、即第2表层部 的图。
图2B是表示在本发明的第一方式所述的非调质机械部件用钢线的与 长度方向垂直的截面中,当将钢线的直径设为D2mm时,从上述钢线的表 面到朝向上述截面的中心的深度为0.1D2mm为止的区域、即第3表层部、 及从深度0.25D2mm到上述截面的中心为止的区域、即第3中心部的图。
图3A是表示在本发明的第三方式所述的非调质机械部件的与圆柱的 轴的长度方向平行的截面中,当将轴的直径设为D3mm时,从上述轴的表 面到朝向上述截面的中心线的深度为0.1D3mm为止的区域、即第4表层部 的图。
图3B是表示在本发明的第三方式所述的非调质机械部件的与圆柱的 轴的长度方向垂直的截面中,当将轴的直径设为D3mm时,从上述轴的表 面到朝向上述截面的中心的深度为0.1D3mm为止的区域、即第5表层部、 及从深度0.25D3mm到上述截面的中心为止的区域、即第5中心部的图。
具体实施方式
本发明人们如上述那样对在以拉丝加工性优异的线材作为原材料来制 造钢线、接着由该钢线制造机械部件的过程中,即使省略软质化热处理也 能够冷锻、并且作为机械部件成形后即使不进行淬火回火等调质处理机械 部件的抗拉强度也超过800MPa那样的线材及钢线的成分组成与组织的关 系进行了详细调查。
此外,本发明中作为对象的非调质机械部件是指省略软质化退火或淬 火回火处理等热处理,并通过拉丝或锻造等加工硬化而赋予了抗拉强度的 机械部件,这里,设定为从初期截面的截面收缩率为20%以上的机械部件。
并且,本发明人们为了廉价地制造高强度机械部件,基于调查中得到 的冶金的见解,对利用了线材的热轧时的潜伏热的在线热处理、及之后的 钢线·机械部件为止的一连串的制造方法,进行综合性研究,达到以下(a)~ (d)的结论。
(a)将线材进行拉丝加工而得到的钢线高强度化。然而,高强度化的 钢线加工性差,变形阻力高,且容易产生加工裂纹。
(b)为了提高高强度钢线的加工性,控制钢线的贝氏体的体积率、减 小贝氏体块的粒径的不均、使表层部的贝氏体块的粒径变得微细是有效的。
(c)当将钢线的C含量以质量%计设为[C%],将贝氏体的体积率以体 积%计设为VB2时,VB2满足下述式1对于提高钢线的冷加工性是有效的。
VB2≥75×[C%]+25 (式1)
(d)通过满足下述(d-1)~(d-4)的全部,能够显著提高钢线的冷 加工性。
(d-1)在钢线的与长度方向平行的截面中,将钢线的直径设为D2mm, 在从钢线的表面到朝向钢线的中心线的深度为0.1D2mm为止的区域、即钢 线的第2表层部中,将贝氏体块的平均长宽比设为R1。将该R1设定为1.2 以上。
(d-2)在钢线的与长度方向垂直的截面中,在从钢线的表面到朝向上 述截面的中心的深度为0.1D2mm为止的区域、即钢线的第3表层部中,R1 与贝氏体块的平均粒径PS3满足下述式2。
PS3≤20/R1 (式2)
(d-3)将钢线的贝氏体块的粒径的标准偏差设定为8.0μm以下。
(d-4)在钢线的与长度方向垂直的截面中,当将钢线的直径设为D2mm 时,在从深度0.25D2mm到上述截面的中心为止的区域、即第3中心部中, 将贝氏体块的平均粒径设为PC3时,该PC3与上述第3表层部的贝氏体块的 平均粒径PS3满足下述式3。
PS3/PC3≤0.95 (式3)
<贝氏体块>
这里,所谓贝氏体块详细情况在后面叙述,但通常是指由取向性一致 的bcc铁构成的组织单元。
所谓贝氏体块粒,是铁素体的晶体取向被视为相同的区域,根据bcc 结构的晶体取向图,将取向差成为15°以上的边界设定为贝氏体块晶界。
此外,本发明人们对成为用于得到上述的钢线的原材料的线材的成分 组成与组织的关系进行了详细调查。
作为用于得到上述的钢线的线材,不仅为了提高拉丝加工性,而且为 了得到钢线的组织,控制贝氏体的体积率、减小贝氏体块的粒径的不均、 使表层部的贝氏体块的粒径变得微细是有效的。具体而言,通过满足下述 (e-1)~(e-4),能够提高线材的拉丝加工性,得到上述的钢线的组织。
此外,贝氏体块的平均粒径越变得微细,线材的延性越发提高。
(e-1)线材的组织包含贝氏体、铁素体及珠光体,不包含马氏体。
(e-2)当将线材的C含量以质量%计设为[C%],将贝氏体的体积率以 体积%计设为VB1时,VB1满足下述式4对于提高钢线的冷加工性是有效的。
VB1≥75×[C%]+25 (式4)
(e-3)线材的贝氏体块的平均粒径为5.0μm~20.0μm,该贝氏体块的 标准偏差为15.0μm以下。
(e-4)在线材的与长度方向垂直的截面中,将线材的直径设为D1mm, 将从线材的表面到朝向上述截面的中心的深度为0.1D1mm为止的区域设为 线材的第1表层部。此外,将从深度0.25D1mm到上述截面的中心为止的 区域设为第1中心部。并且,将第1表层部的贝氏体块的平均粒径设为PS1, 将第1中心部的贝氏体块的平均粒径设为PC1时,该PS1与PC1满足下述式 5。
PS1/PC1≤0.95 (式5)
接着,本发明人们对将上述的钢线进行冷锻而得到的机械部件进行了 研究。具体而言,对于成分及组织对抗拉强度为800MPa以上、特别是 1200MPa以上的高强度机械部件的耐氢脆特性造成的影响进行详细地调 查,发现了用于得到优异的耐氢脆特性的成分及组织。
此外,对用于得到这样的成分及组织的方法,基于冶金的见解进行了 反复研究,结果查明以下的事项。
为了得到优异的耐氢脆特性,使机械部件的表层部的组织沿与表面平 行的方向伸长化是有效的。
本发明的机械部件具有圆柱的轴。
具体而言,在与该轴的长度方向平行的截面即L截面中,将轴的直径 设为D3。
并且,如图3A中所示的那样,在机械部件中,若将从表面到深度0.1D3为止的区域、即第4表层部中的贝氏体块的平均长宽比R2设定为1.2以上, 则能够提高机械部件的耐氢脆特性。
即,由于没有充分地伸长化的贝氏体块不怎么有助于耐氢脆特性,所 以优选使贝氏体块伸长化。
其中,所谓贝氏体块的长宽比R2,是以贝氏体块的长轴的尺寸/短轴的 尺寸表示的比率。
特别是在机械部件中,在要求1200MPa~1600MPa的抗拉强度的情况 下,优选将第4表层部中的贝氏体块的平均长宽比R2设定为1.5以上。
另一方面,在机械部件中,在要求800MPa~1200MPa的抗拉强度的 情况下,优选将第4表层部中的贝氏体块的平均长宽比R2设定为2.0以下。
进而,机械部件通过满足下述(f)~(h)的全部,能在没有加工裂 纹、非调质的状态下得到充分的耐氢脆特性。
(f)当将机械部件的C含量设为[C%]时,贝氏体的体积率VB3以体积% 计满足下述式6。
VB3≥75×[C%]+25 (式6)
特别是在机械部件中,在要求1200MPa~1600MPa的抗拉强度的情况 下,贝氏体的体积率VB3优选以体积%计满足下述式7。
VB3≥45×[C%]+50 (式7)
(g)并且,当将上述的贝氏体块的平均长宽比设为R2时,R2为1.2 以上,在机械部件的与轴的长度方向垂直的截面即C截面的第5表层部中, 贝氏体块的平均粒径PS5以单位μm计满足下述式8。
PS5≤20/R2 (式8)
(h)进而,将贝氏体块的粒径的标准偏差设定为8.0μm以下,并且机 械部件的第5表层部与第5中心部的贝氏体块的平均粒径PS5及PC5满足下 述式9。
PS5/PC5≤0.95 (式9)
像这样,通过改良线材、钢线及机械部件的成分组成和组织,能够得 到拉丝加工性良好的线材,将该线材进行拉丝加工而得到的钢线为高强度 且冷加工性优异。并且,即使省略淬火回火处理也能使将该钢线冷锻而得 到的机械部件高强度化,并且能够提高机械部件的耐氢脆特性。
为了得到这样的即使不进行淬火回火等调质处理也成为高强度的机械 部件,在原材料即钢线的阶段已经制成具有上述特征的显微组织的钢线、 并不进行加工前的热处理地将其加工成机械结构用部件是有效的。
即,若使用本实施方式所述的钢线,则即使省略软质化热处理也能够 冷锻。
即,若使用本实施方式所述的钢线,则由于能够削减钢线的球状化热 处理(软质化热处理)的软质化退火费用、和制造机械部件时将钢线成形 后的淬火回火处理所花费的费用,所以在成本方面等上是有利的。
进而,本实施方式所述的线材是利用热轧时的余热,在轧制后立即浸 渍到由2槽构成的熔融盐槽中而得到的。本实施方式所述的钢线通过将本 实施方式所述的线材进行冷的拉丝加工而制造的。通过该制造方法,即使 不大量添加高价的合金元素,也能够得到控制了贝氏体的体积率的钢线。 因此,该制造方法是廉价、且能够得到优异的材质特性的最好的制造方法。
即,本实施方式所述的非调质机械部件可以通过以下那样的一连串的 制造方法来制造。
首先,将调整了用于控制贝氏体的成分组成、经由热轧、并进行了卷 取及2阶段冷却的具有所期望的直径的线材利用热轧时的余热浸渍到熔融 盐槽中。
接着,将浸渍后的线材在室温下通过特定的条件进行拉丝加工,得到 具有所期望的直径的钢线。
然后,将钢线通过冷加工成形为机械部件。
成形后,进行用于使延性恢复的较低温的热处理。该热处理不符合“调 质”。
因此,能够廉价地得到按照以往的制造法或见解制造极其困难的抗拉 强度为800MPa~1600MPa的机械部件。
特别是能够廉价地得到抗拉强度为1200MPa~1600MPa的机械部件。
以下,对本实施方式所述的非调质机械部件用线材、非调质机械部件 用钢线、非调质机械部件进行详细说明。
首先,对本实施方式中的线材、钢线、非调质机械部件的化学成分的 组成的限定理由更详细地进行说明。
以下,成分组成所涉及的%是指质量%。
在拉丝加工、冷锻或成形等加工中,化学成分没有变化。因此,本实 施方式所述的线材、钢线及机械部件具有相同的化学组成。
C:0.18%~0.65%
C是为了确保规定的钢线及机械部件的抗拉强度而含有的。
C含量低于0.18%时,难以确保800MPa以上的抗拉强度。
因此,将C含量的下限设定为0.18%。
另一方面,若C含量超过0.65%,则钢线的冷锻性劣化。
因此,将C含量的上限设定为0.65%。
在抗拉强度为800MPa~1200MPa的机械部件中,C含量优选为0.50% 以下。
另一方面,在抗拉强度为1200MPa~1600MPa的机械部件中,C含量 优选为0.20%以上。
在钢线中,为了兼顾高强度和冷锻性,C含量更优选为0.21%以上,在 抗拉强度为1200MPa~1600MPa的机械部件中,更优选为0.54%以下,在 抗拉强度为800MPa~1200MPa的机械部件中,更优选为0.44%以下。
Si:0.05%~1.5%
Si作为脱氧元素发挥功能,并且具有通过固溶强化来提高钢线及机械 部件的抗拉强度的效果。
Si含量低于0.05%时,这些效果不充分。
因此,将Si含量的下限设定为0.05%。
另一方面,若Si含量超过1.5%,则这些效果饱和,并且在钢线中冷加 工性劣化,在机械部件中变得容易产生加工裂纹。
因此,将Si含量的上限设定为1.5%。
在抗拉强度为800MPa~1200MPa的机械部件中,Si含量优选为0.50% 以下。
为了更充分地得到Si的效果,Si含量更优选为0.18%以上,在抗拉强 度为800MPa~1200MPa的机械部件中,更优选为0.4%以下,在抗拉强度 为1200MPa~1600MPa的机械部件中,更优选为0.90%以下。
Mn:0.50%~2.0%
Mn具有促进贝氏体相变、提高钢线及机械部件的抗拉强度的效果。
Mn含量低于0.50%时,该效果不充分。
因此,将Mn含量的下限设定为0.50%。
另一方面,若Mn含量超过2.0%,则该效果饱和,并且制造成本增加。
因此,将Mn含量的上限设定为2.0%。
若考虑对机械部件赋予充分的抗拉强度,则Mn含量优选为0.60%以 上,优选为1.5%以下。
P:0.030%以下
S:0.030%以下
P和S是不可避免地混入钢中的杂质。
这些元素在晶界中偏析,使机械部件的耐氢脆特性劣化。
因此,P含量及S含量越少越好,将P含量及S含量的上限均设定为 0.030%。
若考虑冷加工性,则P含量及S含量优选为0.015%以下。
另外,P含量及S含量的下限包含0%。
然而,P及S不可避免地至少0.0005%左右混入钢中。
N:0.0050%以下
N通过动态应变时效,使钢线的冷加工性劣化。
因此,N含量越少越好,将N含量的上限设定为0.0050%。
若考虑冷加工性,则N含量优选为0.0040%以下。
另外,N含量的下限包含0%。
然而,N不可避免地至少0.0005%左右混入钢中。
O:0.01%以下
O不可避免地混入钢中,以Al、Ti等的氧化物的形态存在。
若O含量多,则生成粗大的氧化物,成为作为机械部件使用时的疲劳 断裂的原因。
因此,将O含量的上限设定为0.01%。
另外,O含量的下限包含0%。
然而,O不可避免地至少0.001%左右混入钢中。
以上为本实施方式所述的非调质机械部件用线材、非调质机械部件用 钢线、及非调质机械部件的基本的成分组成,剩余部分为Fe及杂质。
另外,所谓“剩余部分为Fe及杂质”中的“杂质”,是指在工业上制造钢 时,由作为原料的矿石、废铁、或制造环境等不可避免地混入的物质。
然而,在本实施方式中的非调质机械部件用线材、非调质机械部件用 钢线、及非调质机械部件中,除了该基本成分以外,还可以含有Al、Ti、 B、Cr、Mo、Nb及V来代替剩余部分的Fe的一部分。
在本实施方式所述的非调质机械部件用线材、非调质机械部件用钢线、 及非调质机械部件中,可以含有0%~0.050%的Al、0%~0.050%的Ti。
Al、Ti的含有是任意的,Al含量及Ti含量也可以为0%。
这些元素除了作为脱氧元素发挥功能以外,还形成AlN或TiN而降低 固溶N,抑制动态应变时效。
AlN或TiN作为钉扎粒子发挥功能而将晶粒细粒化,提高冷加工性。
然而,若Al含量或Ti含量超过0.05%,则有时形成Al2O3或TiO2等 粗大的氧化物,成为作为机械部件使用时的疲劳断裂的原因。
因此,Al含量及Ti含量的上限优选为0.05%。
Al:0%~0.050%
Al含量低于0.010%时,有时得不到这些效果。
因此,为了可靠地得到这些效果,优选将Al含量的下限设定为0.010%。
另一方面,若Al含量超过0.050%,则这些效果饱和。
因此,将Al含量的上限设定为0.050%。
为了更充分地得到Al的效果,Al含量更优选为0.015%以上,优选为 0.045%以下。
Ti:0%~0.050%
Ti含量低于0.005%时,有时得不到这些效果。
因此,为了可靠地得到这些效果,优选将Ti含量的下限设定为0.005%。
另一方面,若Ti含量超过0.050%,则这些效果饱和。
因此,将Ti含量的上限设定为0.050%。
为了更充分地得到Ti的效果,Ti含量更优选为0.010%以上,优选为 0.040%以下。
在本实施方式所述的非调质机械部件用线材、非调质机械部件用钢线、 及非调质机械部件中,可以含有0%~0.0050%的B。
B的含有是任意的,B含量也可以为0%。
B:0%~0.0050%
B具有促进贝氏体相变、提高钢线及机械部件的抗拉强度的效果。
B含量低于0.0005%时,有时该效果变得不充分。
因此,为了可靠地得到该效果,优选将B含量的下限设定为0.0005%。
另一方面,若B含量超过0.0050%,则该效果饱和。
因此,将B含量的上限设定为0.0050%以下。
为了更充分地得到B的效果,B含量更优选为0.0008%以上,优选为 0.0030%以下。
在本实施方式所述的非调质机械部件用线材、非调质机械部件用钢线、 及非调质机械部件中,可以含有Cr:0%~1.50%、Mo:0%~0.50%、Nb: 0%~0.050%、V:0%~0.20%。
Cr、Mo、Nb、及V的含有是任意的,各自的含量也可以为0%。
Cr、Mo、Nb、及V具有促进贝氏体相变、提高钢线及机械部件的抗 拉强度的效果。
Cr:0%~1.50%
Cr含量低于0.01%时,有时得不到上述的效果。
因此,为了可靠地得到该效果,Cr含量的下限优选设定为0.01%。
另一方面,若Cr含量超过1.50%,则合金成本上升。
因此,将Cr含量的上限设定为1.50%。
Mo:0%~0.50%
Mo含量低于0.01%时,有时得不到上述的效果。
因此,为了可靠地得到该效果,Mo含量的下限优选设定为0.01%。
另一方面,若Mo含量超过0.50%,则合金成本上升。
因此,将Mo含量的上限设定为0.50%。
Nb:0%~0.050%
Nb低于0.005%时,有时得不到上述的效果。
因此,为了得到该效果,Nb含量的下限优选设定为0.005%。
另一方面,若Nb含量超过0.050%,则合金成本上升。
因此,将Nb含量的上限设定为0.050%。
V:0%~0.20%
V低于0.01%时,有时得不到上述的效果。
因此,为了得到该效果,V含量的下限优选设定为0.01%。
另一方面,若V含量超过0.20%,则合金成本上升。
因此,将Nb含量的上限设定为0.20%。
<F1≥2.0>
此外,在不含有B的情况、或者B含量低于0.0005%的情况下,优选 将由下述式10得到的F1设定为2.0以上。
在下述式10中,[C%]以质量%计表示C含量,[Si%]以质量%计表示 Si含量,[Mn%]以质量%计表示Mn含量,[Cr%]以质量%计表示Cr含量, [Mo%]以质量%计表示Mo含量。
F1=0.6×[C%]-0.1×[Si%]+1.4×[Mn%]+1.3×[Cr%]+3.7×[Mo%] (式10)
通过将由上述式10得到的F1设定为2.0以上,在线材中,能够更稳 定地得到贝氏体。
本实施方式所述的非调质机械部件用线材、非调质机械部件用钢线、 及非调质机械部件需要将上述成分组成的钢坯进行热轧而具有特定的显微 组织。
接着,按照本实施方式所述的非调质机械部件用钢线、非调质机械部 件用线材及、非调质机械部件的顺序对显微组织的限定理由进行说明。
本实施方式所述的非调质机械部件用钢线具有以下的(i)~(p)的 特征。另外,关于(i)的成分组成,由于已经叙述,所以在本段落中省略。
(i)具有上述的化学成分。
(j)当将以质量%计的上述C含量设为[C%]时,组织以体积%计包含 75×[C%]+25%以上的贝氏体。
(k)剩余部分为铁素体及珠光体中的1种以上。
(l)在钢线的与长度方向平行的截面中,当将上述钢线的直径设为 D2mm,将从上述钢线的表面到朝向上述钢线的中心线的深度为0.1×D2mm 为止的区域设为上述钢线的第2表层部,将上述钢线的第2表层部中的上 述贝氏体块的平均长宽比设为R1时,上述R1为1.2以上。
(m)在上述钢线的与长度方向垂直的截面中,当将上述钢线的直径 设为D2mm,将从上述钢线的表面到朝向上述截面的中心的深度为 0.1×D2mm为止的区域设为上述钢线的第3表层部,将上述第3表层部中的 上述贝氏体块的平均粒径设为PS3μm时,PS3满足下述式11。
PS3≤20/R1 (式11)
(n)在上述钢线的与长度方向垂直的截面中,当将上述钢线的直径设 为D2mm,将从深度0.25×D2mm到上述截面的中心为止的区域设为上述钢 线的第3中心部时,上述第3表层部中的上述贝氏体块的平均粒径PS3μm 与上述第3中心部中的上述贝氏体块的平均粒径PC3μm满足下述式(12)。
PS3/PC3≤0.95 (式12)
(o)上述贝氏体块的粒径的标准偏差为8.0μm以下。
(p)抗拉强度为800MPa~1600MPa。
<(j)贝氏体的体积率的下限:75×[C%]+25>
在本实施方式所述的钢线中,控制了贝氏体组织。
贝氏体是具有高强度和良加工性的组织。
当贝氏体的体积率VB以体积%计不满足下述式13时,钢线的抗拉强 度下降,并且剩余部分即非贝氏体组织成为断裂的起点。
其结果是,在制造机械部件的冷锻时变得容易产生加工裂纹。
因此,钢线的贝氏体的体积率VB的下限需要满足下述式14。
VB≥75×[C%]+25 (式13)
其中,所谓[C%]表示钢线的C含量。
另外,在钢线中,在要求1200MPa~1600MPa的抗拉强度的情况下, 钢线的贝氏体的体积率VB的下限以体积%计优选满足下述式14。
VB≥45×[C%]+50 (式14)
此外,贝氏体的体积率VB通过后述的线材的制造方法来决定,在本实 施方式所述的钢线、成为该钢线的原材料的线材及将该钢线冷锻而得到的 机械部件中,没有变化而恒定。
<(k)剩余部分组织:铁素体、珠光体>
作为除贝氏体以外的剩余部分组织,本实施方式所述的钢线可以包含 铁素体或珠光体。
另一方面,马氏体容易产生将机械部件成形的冷锻时的裂纹。
因此,本实施方式所述的钢线优选不含有马氏体。
<(l)贝氏体块的平均长宽比R1:1.2以上>
本实施方式所述的钢线具有直径D2mm。
在该钢线中,与长度方向平行的截面即L截面中测定的第2表层部的 贝氏体块的平均长宽比R1为1.2以上。
在钢线的第2表层部中,当L截面中测定的贝氏体块的平均长宽比R1 低于1.2时,冷加工性下降。
因此,将贝氏体块的平均长宽比R1设定为1.2以上。
另外,平均长宽比R1为贝氏体块粒的长径相对于短径的比率。
其中,所谓第2表层部如图2A中所示的那样表示从钢线的表面到深度 0.1×D2mm为止的区域。
在钢线中要求800MPa~1200MPa的抗拉强度的情况下,为了兼顾冷 加工性和抗拉强度,贝氏体块的平均长宽比R1也可以为2.0以下。
此外,在钢线中要求1200MPa~1600MPa的抗拉强度的情况下,为了 兼顾冷加工性和抗拉强度,贝氏体块的平均长宽比R1也可以为1.5以上。
<(m)第3表层部的贝氏体块的平均粒径PS3:20/R1以下>
本实施方式所述的钢线具有直径D2mm。
在该钢线中,与长度方向垂直的截面即C截面中测定的第3表层部的 贝氏体块的平均粒径PS3以单位μm计满足下述式15。
当C截面中测定的第3表层部的贝氏体块的平均粒径PS3μm不满足下 述式15时,即,若超过(20/R1)μm,则钢线的冷锻性劣化。
其中,所谓第3表层部,如图2B中所示的那样,表示在钢线的C截 面中从钢线的表面到深度0.1×D2mm为止的区域。
PS3≤20/R1 (式15)
<(n)PS3/PC3≤0.95>
在本实施方式所述的钢线中,在钢线的与长度方向垂直的截面中,将 钢线的直径设为D2mm,从钢线的表面到深度0.1×D2mm的区域、即第3 表层部的贝氏体块的平均粒径PS3μm与从深度0.25×D2mm到中心为止的区 域、即第3中心部的贝氏体块的平均粒径PC3μm满足下述式16。
PS3/PC3≤0.95 (式16)
其中,所谓PS3,以单位μm计,表示钢线的第3表层部中的贝氏体块 的平均粒径,所谓PC3,以单位μm计,表示钢线的第3中心部中的贝氏体 块的平均粒径。
若PS3与PC3的比率超过0.95,则在冷锻时,变得容易产生加工裂纹。
因此,将上述贝氏体块的平均粒径的比率PS3/PC3设定为0.95以下。
在钢线中,上述贝氏体块的平均粒径的比率PS3/PC3的优选的上限为 0.90。
<(o)贝氏体块的粒径的标准偏差:8.0μm以下>
在本实施方式所述的钢线中,贝氏体块的粒径的标准偏差为8.0μm以 下。
在钢线中,若贝氏体块的粒径的标准偏差超过8.0μm,则贝氏体块的 粒径的不均变大,在向机械部件的冷锻时变得容易产生加工裂纹。
因此,在钢线中,将贝氏体块的粒径的标准偏差的上限设定为8.0μm。
<(p)抗拉强度:800MPa~1600MPa>
在本实施方式所述的钢线中,抗拉强度为800MPa~1600MPa。
本实施方式由于以得到以抗拉强度计800MPa以上的非调质机械部件 作为基本,所以对加工成机械部件前的钢线也要求相同程度的抗拉强度。
另一方面,超过1600MPa的钢线难以由钢线通过冷锻制造机械部件。
因此,作为钢线的强度,将抗拉强度设定为800MPa~1600MPa。
优选的抗拉强度为1200MPa~16000MPa,更优选为1240MPa~ 1560MPa,进一步优选为1280~低于1460MPa。
为了得到上述那样的本实施方式所述的非调质机械部件用钢线,成为 其原材料的线材需要具有以下的(q)~(v)的特征。另外,关于(q)的 成分组成,由于已经叙述,所以在本段落中省略。
(q)具有上述的化学成分。
(r)当将以质量%计的上述C的含量设为[C%]时,组织以体积%计包 含75×[C%]+25%以上的贝氏体。
(s)剩余部分为不包含马氏体的铁素体及珠光体中的1种以上。
(t)上述组织的贝氏体块的平均粒径为5.0μm~20.0μm。
(u)上述贝氏体块的粒径的标准偏差为15.0μm以下。
(v)在上述线材的与长度方向垂直的截面中,当将上述线材的直径设 为D1mm,将从上述线材的表面到朝向上述截面的中心的深度为0.1×D1mm 为止的区域设为上述线材的第1表层部,将从深度0.25×D1mm到上述截面 的中心为止的区域设为上述线材的第1中心部时,上述第1表层部中的上 述贝氏体块的平均粒径PS1μm与上述第1中心部中的上述贝氏体块的平均 粒径PC1μm满足下述式17。
PS1/PC1≤0.95 (17)
<(r)贝氏体的体积率的下限:75×[C%]+25>
如上所述,在本实施方式所述的钢线中,控制了贝氏体组织。由于贝 氏体的体积率VB没有因拉丝加工而发生变化,所以为了得到本实施方式所 述的钢线,在线材的阶段,需要控制贝氏体的体积率VB。
当贝氏体的体积率VB以体积%计不满足下述式18时,不仅得不到良 好的拉丝加工性,而且剩余部分即非贝氏体组织成为断裂的起点。
因此,线材的贝氏体的体积率VB的下限需要满足下述式18。
VB≥75×[C%]+25 (式18)
其中,所谓[C%]表示线材的C含量。
另外,在钢线中,需要满足上述式14,在C含量为0.20%~0.65%时, 线材的贝氏体的体积率VB的下限优选以体积%计满足下述式19。
VB≥45×[C%]+50 (式19)
<(s)剩余部分组织:铁素体、珠光体>
作为除贝氏体以外的剩余部分组织,成为本实施方式所述的钢线的原 材料的线材可以包含1种以上的铁素体或珠光体。
另一方面,马氏体在拉丝加工时产生断线,使拉丝加工性恶化。
因此,该线材不含有马氏体。
<(t)贝氏体块的平均粒径:5.0μm~20.0μm>
如上所述,为了得到本实施方式所述的钢线,在线材的阶段,需要控 制贝氏体块的平均粒径。
在线材中,若贝氏体块的平均粒径超过20.0μm,则不仅在向钢线的拉 丝加工时变得容易产生裂纹,而且在拉丝加工后的钢线中,贝氏体块的粒 径的不均变大。
因此,将线材的贝氏体块的平均粒径的上限设定为20.0μm。
另一方面,在线材中,为了将贝氏体块的平均粒径设定为低于5.0μm, 制造方法变得复杂而制造成本上升。
因此,将线材的贝氏体块的平均粒径的下限设定为5.0μm。
<(u)贝氏体块的粒径的标准偏差:15.0μm以下>
如上所述,为了得到本实施方式所述的钢线,在线材的阶段,需要控 制贝氏体块的粒径的不均。
因此,在线材中,贝氏体块的粒径的标准偏差为15.0μm以下。
若线材的贝氏体块的粒径的标准偏差超过15μm,则有时贝氏体块的粒 径的不均变大,使拉丝加工后的钢线的冷加工性恶化。
因此,在线材中,将贝氏体块的粒径的标准偏差的上限设定为15μm。
<(v)PS1/PC1≤0.95>
如上所述,为了得到本实施方式所述的钢线,在线材的阶段,需要控 制表层部的贝氏体块的粒径。
如图1中所示的那样,在线材的与长度方向垂直的截面中,当将线材 的直径设为D1mm时,将从线材的表面到深度0.1×D1mm为止的区域设为 第1表层部,将从深度0.25×D1mm到截面的中心为止的区域设为第1中心 部。
第1表层部的贝氏体块的平均粒径PS1与第1中心部的贝氏体块的平均 粒径PC1满足下述式20。
PS1/PC1≤0.95 (式20)
其中,所谓PS1,以单位μm计,表示线材的第1表层部中的贝氏体块 的平均粒径,所谓PC1,以单位μm计,表示线材的第1中心部中的贝氏体 块的平均粒径。
在线材中,若PS1与PC1的比率超过0.95,则不仅在拉丝加工时变得容 易产生裂纹,而且使钢线的冷加工性恶化。
因此,在线材中,将上述贝氏体块的平均粒径的比率PS1/PC1设定为0.95 以下。
上述贝氏体块的平均粒径的比率PS1/PC1的优选的上限为0.90。
为了将像这样制造的钢线制成具有所期望的抗拉强度及耐氢脆特性的 机械部件,当将钢线的线径设为D3mm时,从表面到0.1×D3mm为止的区 域中的组织的形态是重要的。
通过将本实施方式所述的钢线进行冷加工,能够得到本实施方式所述 的非调质机械部件。
本实施方式所述的非调质机械部件具有圆柱的轴,且具有以下的(I)~ (VIII)的特征。另外,关于(I)的成分组成,由于已经叙述,所以在本 段落中省略。
(I)具有上述的化学成分。
(II)当将以质量%计的上述C的含量设为[C%]时,组织以体积%计包 含75×[C%]+25%以上的贝氏体。
(III)剩余部分为铁素体及珠光体中的1种以上。
(IV)在与轴的长度方向平行的截面中,当将上述轴的直径设为 D3mm,将从上述轴的表面到朝向上述轴的中心的深度为0.1×D3mm为止的 区域设为上述机械部件的第4表层部,将上述机械部件的第4表层部中的 贝氏体块的平均长宽比设为R2时,上述R2为1.2以上。
(V)在与上述轴的长度方向垂直的截面中,当将上述轴的直径设为 D3mm,将从上述轴的表面到朝向上述截面的中心的深度为0.1×D3mm为止 的区域设为上述机械部件的第5表层部,将上述第5表层部中的上述贝氏 体块的平均粒径设为PS5μm时,PS5满足下述式21。
PS5≤20/R2 (式21)
(VI)在与上述轴的长度方向垂直的截面中,当将上述轴的直径设为 D3mm,将从深度0.25×D3mm到上述截面的中心为止的区域设为上述机械 部件的第5中心部时,上述第5表层部中的上述贝氏体块的平均粒径PS5μm 与上述第5中心部中的上述贝氏体块的平均粒径PC5μm满足下述式22。
PS5/PC5≤0.95 (式22)
(VII)上述贝氏体块的粒径的标准偏差为8.0μm以下。
(VIII)抗拉强度为800MPa~1600MPa。
在本实施方式所述的非调质机械部件中,上述(I)~(VII)的限定理 由与上述的本实施方式所述的非调质机械部件用钢线的上述(i)~(o) 各自的特征的限定理由相同。
其理由是由于,在由钢线通过冷锻制造机械部件的过程中,成分及组 织的体积率没有变化,贝氏体块的粒径的标准偏差、平均长宽比、表层部 的平均粒径相对于中心部的平均粒径的比率几乎没有变化。
进而,钢线的直径D2mm与机械部件的圆柱的轴的直径D3mm也可以 一致。
此外,上述非调质机械部件也可以是螺栓。
<(VIII)抗拉强度:800MPa~1600MPa>
在本实施方式所述的非调质机械部件中,抗拉强度为800MPa~ 1600MPa。
本发明以得到以抗拉强度计800MPa以上的非调质机械部件作为基本。 在作为部件的强度以抗拉强度计低于800MPa时,不需要适用本发明。
另一方面,超过1600MPa的部件的氢脆特性劣化。
因此,作为部件强度,将抗拉强度设定为800MPa~1600MPa。
优选的抗拉强度为1200MPa~1600MPa,更优选为1240MPa~ 1560MPa,进一步优选1280~低于1460MPa。
接着,对本实施方式所述的非调质机械部件用钢线、非调质机械部件 用线材及非调质机械部件的组织的测定方法进行说明。
<贝氏体的体积率的测定方法>
贝氏体的体积率例如是用扫描型电子显微镜以1000倍的倍率拍摄线材 的C截面、即线材的与长度方向垂直的截面,并进行图像解析而求出的。
例如,在线材的C截面中,将线材的表层(表面)附近(第1表层部)、 1/4D1部(从线材的表面向线材的中心方向、即深度方向离开线材的直径 D1的1/4的部分)、及1/2D1部(第1中心部:线材的中心部分)分别以 125μm×95μm的区域进行拍摄。
测定该区域内的各自的贝氏体的面积,通过将其合计值除以观察区域, 得到贝氏体的面积率。
另外,非贝氏体组织的面积率通过由100%减去贝氏体的面积率而得 到。
观察面、即C截面中包含的组织的面积率由于与组织的体积率相等, 所以图像解析中得到的面积率为组织的体积率。
另外,钢线及机械部件的贝氏体的体积率也可以同样地测定。
<贝氏体块的粒径的定义>
所谓贝氏体块的含义如下。
例如,在以EBSD装置(Electron Back Scatter Diffraction Patterns,电子 背散射衍射图案)测定的bcc结构的晶体取向图中,将取向差成为15°以 上的边界设定为贝氏体块晶界。
并且,将通过后述的方法得到的一个贝氏体块粒的当量圆粒径定义为 贝氏体块的粒径。
<贝氏体块的平均粒径的测定方法>
贝氏体块的粒径例如可以使用EBSD(Electron Back Scatter DiffractionPatterns)装置来测定。
具体而言,对于线材,在线材的与长度方向垂直的截面即C截面中, 当将线材的直径设为D1mm时,在从表面到深度0.1×D1mm的区域、即第 1表层部及上述的第1中心部中进行测定。
其中,所谓第1中心部,如图1中所示的那样,是从自线材的表面向 中心方向离开直径D1mm的1/4的位置到中心为止的区域。
换而言之,线材的深度为1/4D1mm~1/2D1mm的区域为第1中心部。
并且,在第1表层部和第1中心部中,分别测定275μm×165μm的区域, 由视野内的贝氏体块的当量圆直径算出各贝氏体块的体积,将其体积平均 定义为平均粒径。
并且,贝氏体块的平均粒径是第1表层部与第1中心部的平均粒径。
另外,在钢线及机械部件中也可以通过同样的方法来测定。
<贝氏体块的标准偏差的测定方法>
贝氏体块的粒径的标准偏差可以在上述的第1表层部和第1中心部中, 每隔45°各测定1处,通过各自的测定值的分布来求出。
另外,在钢线及机械部件中也可以通过同样的方法算出。
<贝氏体块的平均长宽比的测定方法>
贝氏体块的平均长宽比可以通过以下的方法来测定。
具体而言,如图2A中所示的那样,在钢线的与长度方向平行的截面即 L截面中,在朝向截面的中心线从表面到深度0.1×D2mm为止的范围、即 第2表层部中,使用EBSD测定275μm×165μm的区域。
将该区域中的各贝氏体块视为圆或椭圆,由长径和相对于长径垂直的 短径算出长宽比,通过将它们的计算值平均,能够得到第2表层部中的贝 氏体块的平均长宽比R1。
另外,在机械部件中也可以通过同样的方法来测定R2。
<PS1相对于PC1的比率的测定方法>
线材的第1表层部的贝氏体块的平均粒径PS1与中心部的贝氏体块的平 均粒径PC1的比率通过以下的方法而得到。
如图1中所示的那样,在线材的与长度方向垂直的截面即C截面中, 当将线材的直径设为D1mm时,将从表面到深度0.1×D1mm的区域设为第 1表层部。
此外,如图1中所示的那样,设为从自线材的表面向中心方向离开直 径D1mm的1/4的部分1/4D1部到1/2D1部为止的区域、即线材的第1中心 部。在第1表层部及第1中心部中,分别使用EBSD测定275μm×165μm的 区域。
并且,PS1相对于PC1的比率可以由各个区域中测定的贝氏体块的当量 圆直径通过上述的方法求出平均粒径,将第1表层部的贝氏体块的平均粒 径PS1除以第1中心部的贝氏体块的平均粒径PC1来得到。
另外,在钢线中也可以通过同样的方法求出PS3相对于PC3的比率。
此外,在机械部件中也可以通过同样的方法求出PS5相对于PC5的比率。
通过满足上述的化学组成和组织,能够得到冷加工性优异的钢线、成 为该钢线的原材料的拉丝加工性优异的线材、及能够兼顾高强度和氢脆特 性的机械部件。
为了得到上述的线材、钢线及机械部件,只要通过后述的制造方法来 制造线材、钢线及机械部件即可。
接着,对本实施方式所述的线材、钢线及机械部件的优选的制造方法 进行说明。
本实施方式所述的线材、钢线及机械部件可以如以下那样操作来制造。
另外,以下说明的线材、钢线及机械部件的制造方法是用于得到本实 施方式所述的线材、钢线及机械部件的一个例子,并不受以下的步骤及方 法的限定,只要能够实现本发明的构成的方法,则也能够采用任何方法。
在制造本实施方式所述的线材、钢线及机械部件时,只要按照贝氏体 的体积率、贝氏体块的平均粒径、贝氏体块的粒径的标准偏差、表层部的 贝氏体块的平均长宽比、表层部的贝氏体块的平均粒径、及表层部与中心 部的贝氏体块的平均粒径的比率能可靠地满足已经叙述的各条件的方式设 定钢的化学成分和各工序、及各工序中的条件即可。
此外,可以根据机械部件所需要的抗拉强度来设定制造条件。
<线材及钢线的制造方法>
首先,将包含规定的成分组成的钢坯进行加热。
接着,将经加热的钢坯进行热轧,在超过900℃下卷取成环状。
之后,进行后述那样的包含1次冷却、2次冷却的2阶段冷却,接着, 进行恒温保持(恒温相变处理),得到线材。
作为1次冷却,以20℃/秒~100℃/秒的1次冷却速度从卷取结束温度 冷却至600℃,进而,作为2次冷却,以20℃/秒以下的2次冷却速度从600℃ 冷却至500℃。
在2阶段冷却后,进行恒温保持(恒温相变处理),接着,通过进行拉 丝加工,能够制造具有上述的显微组织的本实施方式所述的非调质机械部 件用钢线。
卷取温度会影响相变后的贝氏体组织。
在卷取温度为900℃以下时,有时贝氏体块的粒径的标准偏差变大,钢 线的冷加工性或机械部件中产生加工裂纹。
因此,卷取温度设定为超过900℃。
若卷取后的1次冷却速度低于20℃/秒,则有时贝氏体块的粒径的标准 偏差变大,钢线的冷加工性或机械部件中产生加工裂纹。
另一方面,若从600℃到500℃为止的2次冷却速度超过20℃/秒,则 贝氏体的体积率无法满足上述式18。
因此,以20℃/秒~100℃/秒的1次冷却速度从卷取结束温度冷却至 600℃,以20℃/秒以下的2次冷却速度从600℃冷却至500℃。
具体而言,2阶段冷却通过以下那样的方法来进行。利用热轧时的余热, 将线材浸渍在熔融盐槽中,产生恒温贝氏体相变。即,卷取结束后,进行 立即使线材浸渍在350℃~500℃的熔融盐槽1中而冷却至600℃、接着冷 却至500℃的2阶段冷却。之后,浸渍在与熔融盐槽1连续的350℃~600℃ 的熔融盐槽2中进行恒温保持。
在熔融盐槽1中的浸渍时间设定为5秒~150秒,在熔融盐槽2中的浸 渍时间设定为5秒~150秒。
熔融盐槽1与熔融盐槽2的合计的浸渍时间设定为40秒以上。
特别是在对机械部件要求1200MPa~1600MPa的抗拉强度的情况下, 优选在熔融盐槽1中的浸渍时间设定为25秒~150秒,在熔融盐槽2中的 浸渍时间设定为25秒~150秒。
此外,在对机械部件要求1200MPa~1600MPa的抗拉强度的情况下, 熔融盐槽1与熔融盐槽2的合计的浸渍时间优选设定为60秒以上。
通过恒温相变处理生成的贝氏体与通过连续冷却处理生成的贝氏体相 比,贝氏体块的粒径的不均小。
如上所述,在熔融盐槽中的浸渍时间从线材的充分的温度保持和生产 率的方面出发,在任一槽中均设定为5~150秒。
另外,在熔融盐槽中保持规定时间后的冷却可以是水冷,也可以是放 冷。
另外,作为浸渍槽,即使不是熔融盐槽而使用铅浴槽或流化床等设备 也可得到同样的效果。
然而,从环境和制造成本的观点出发,熔融盐槽优异。
通过以上的方法,能够制造成为本实施方式所述的钢线的原材料的线 材。
另外,在由本实施方式所述的线材制造钢线时的拉丝加工中,将截面 收缩率设定为10%~80%。
当拉丝加工的截面收缩率低于10%时,加工硬化变得不充分,抗拉强 度不足。
另一方面,若截面收缩率超过80%,则在由钢线制造机械部件的冷锻 时变得容易产生加工裂纹。
另外,在机械部件中要求1200MPa~1600MPa的抗拉强度的情况下, 在拉丝加工中,优选将截面收缩率设定为20%~90%。
当拉丝加工的截面收缩率低于20%时,机械部件的耐氢脆特性劣化。
另一方面,若截面收缩率超过90%,则在由钢线制造机械部件的冷锻 时变得更加容易产生加工裂纹。
另外,拉丝加工的截面收缩率优选为30%~86%。
使用像这样操作而得到的钢线,成形加工成最终的机械部件,但为了 维持上述显微组织的特征,也可以在成形加工前不进行热处理。
通过将像这样操作而得到的钢线进行冷锻、即冷加工,可得到抗拉强 度为800MPa~1600MPa的非调质机械部件。
在本实施方式所述的机械部件中,将抗拉强度设定为800MPa以上。
在作为机械部件要求的抗拉强度低于800MPa的情况下,不需要适用 本实施方式所述的钢线。特别是在1200MPa以上的情况下,耐氢脆特性的 提高显著。
另一方面,在作为机械部件要求的抗拉强度超过1600MPa的情况下, 难以通过冷锻来制造本实施方式所述的机械部件,并且机械部件的耐氢脆 特性劣化。
因此,将机械部件的抗拉强度设定为800MPa~1600MPa。
本实施方式所述的机械部件作为机械部件,在该状态也为高强度。
然而,为了提高屈服强度·屈服比、或延性之类的作为机械部件所需要 的其他材质特性,也可以在冷锻成部件形状后将机械部件在200℃~600℃ 保持10分钟~5小时,之后进行冷却。
另外,该热处理不符合用于调质的热处理。
实施例
接着,对本发明的实施例进行说明。
然而,实施例中的条件是为了确认本发明的可实施性及效果而采用的 一条件例,本发明并不限定于该一条件例。
只要不脱离本发明的主旨,且达成本发明的目的,则本发明可以采用 各种条件。
表1中表示成分组成。另外,表中的下划线表示为本发明的范围外。
在供于实施例的钢的成分组成中,将C含量设为[C%],将Si含量设为 [Si%],将Mn含量设为[Mn%],将Cr含量设为[Cr%],将Mo含量设为[Mo%], 通过下述式G,计算F1。
将所得到的F1示于表1中。
F1=0.6×[C%]-0.1×[Si%]+1.4×[Mn%]+1.3×[Cr%]+3.7×[Mo%] (G)
将由这些钢种构成的钢坯热轧成线径为13.0mm、或16.0mm。
在热轧后,以表2-1中记载的卷取温度卷取,通过同一表2-1中记载的 方法进行2阶段冷却和恒温保持(恒温相变处理),得到线材。
表2-1中表示热轧后的卷取温度、熔融盐槽1的温度及保持时间、从 卷取温度到600℃为止的1次冷却速度、从600℃到500℃为止的2次冷却 速度、及熔融盐槽2中的恒温保持温度和恒温保持时间。
在2阶段冷却后,对进行了恒温相变处理的线材以同一表2-1中所示 的截面收缩率实施拉丝加工,得到钢线。
表2-2-1中表示线材的组织,表2-2-2中表示钢线的组织。另外,线材 中的贝氏体的体积率与钢线中的贝氏体的体积率一致。
关于贝氏体的体积率VB(单位:体积%),下划线是不满足下述式H 的数值。
VB≥75×[C%]+25% (H)
此外,组织的剩余部分中的F表示铁素体,P表示珠光体,M表示马 氏体。
贝氏体的体积率是用扫描型电子显微镜以1000倍的倍率拍摄线材的C 截面、即线材的与长度方向垂直的截面,并进行图像解析而求出的。
在线材的C截面中,对线材的表层(表面)附近(第1表层部)、从 1/4D1部(从线材的表面向线材的中心方向、即深度方向离开线材的直径 D1的1/4的部分)到1/2D1部为止的范围(第1中心部:线材的中心部分) 分别以125μm×95μm的区域进行拍摄。
测定该区域内的各自的贝氏体的面积,通过将其合计值除以观察区域 而得到贝氏体的面积率。
另外,非贝氏体组织的面积率通过由100%减去贝氏体的面积率而得 到。
观察面、即C截面中包含的组织的面积率由于与组织的体积率相等, 所以通过图像解析得到的面积率为组织的体积率。
钢线的体积率也通过上述的方法而求出。
对于表2-2-1中的线材的贝氏体块的平均粒径,通过下述的方法进行测 定。
在以EBSD装置测定的bcc结构的晶体取向图中,将取向差成为15° 以上的边界作为贝氏体块晶界。
对于线材,在线材的与长度方向垂直的截面即C截面中,当将线材的 直径设为D1mm时,在从表面到深度0.1×D1mm的区域、即第1表层部及 上述的第1中心部进行测定。
这里,所谓第1中心部,如图1中所示的那样,是从自线材的表面向 中心方向离开直径D1mm的1/4的位置开始到中心为止的区域。
在第1表层部和第1中心部中,分别测定275μm×165μm的区域,由视 野内的贝氏体块的当量圆直径算出各贝氏体块的体积,将其体积平均定义 为平均粒径。
并且,贝氏体块的平均粒径设定为第1表层部与第1中心部的平均粒 径。
表2-2-1中,对于贝氏体块的平均粒径不在5.0μm~20.0μm的范围内 的数值标注下划线。
关于表2-2-1中的线材的贝氏体块的粒径的标准偏差、及表2-2-2中的 钢线的贝氏体块的粒径的标准偏差,通过下述的方法进行测定。
线材中的贝氏体块的粒径的标准偏差通过上述的第1表层部的测定值 及第1中心部的测定值各自的分布而求出。在钢线的情况下,通过第3表 层部及第3中心部的测定值各自的分布而求出。
表2-2-1中,对贝氏体块的标准偏差超过15.0μm的数值标注下划线, 表2-2-2中,对贝氏体块的标准偏差超过8.0μm的数值标注下划线。
表2-2-1中表示线材的第1表层部中的贝氏体块的平均粒径PS1及第1 中心部中的贝氏体块的平均粒径PC1。
表2-2-2中表示钢线的第3表层部中的贝氏体块的平均粒径PS3及第3 中心部中的贝氏体块的平均粒径PC3。
线材的第1表层部及第1中心部、及钢线的第3表层部及第3中心部 中的贝氏体块的平均粒径PS1、PC1、PS3及PC3(单位:μm)通过下面的方 法而测定。使用EBSD,分别测定275μm×165μm的区域,由视野内的贝氏 体块的当量圆直径算出各贝氏体块的体积,得到其体积平均作为平均粒径。
另外,关于线材的第1表层部及第1中心部、及钢线的第3表层部及 第3中心部,如上所述。
此外,在表2-2-1中,对第1表层部的贝氏体块的平均粒径PS1相对于 第1中心部的贝氏体块的平均粒径PC1的比不满足下述式I的数值标注下划 线。
PS1/PC1≤0.95 (I)
表2-2-2中,对第3表层部的贝氏体块的平均粒径PS3相对于第3中心 部的贝氏体块的平均粒径PC3的比不满足下述式J的数值标注下划线。
PS3/PC3≤0.95 (J)
表2-2-2中,钢线的第2表层部中的贝氏体块的平均长宽比R1通过下 面的方法而测定。
在钢线的与长度方向平行的截面即L截面中,朝向截面的中心线,在 从表面开始到深度0.1×D2mm为止的范围、即第2表层部,使用EBSD测 定275μm×165μm的区域。
将该区域中的各贝氏体块视为圆或椭圆,由长径、和相对于长径垂直 的短径算出长宽比,通过将它们的计算值进行平均,得到第2表层部中的 贝氏体块的平均长宽比R1。
表2-2-2中,对第2表层部的平均长宽比R1低于1.2的数值标注下划 线。
此外,钢线中,在第2表层部的平均长宽比R1与第3表层部的贝氏体 块的平均粒径PS3的关系不满足下述式K的情况下,标注下划线。
PS3≤20/R1 (K)
表2-3中对线材的拉丝加工性进行表示。
关于线材的拉丝加工性,在从线材向钢线的拉丝加工时即使发生1次 断线的情况下,拉丝加工性也判断为“不良”。
此外,表2-3中对钢线的抗拉强度和冷加工性进行表示。
抗拉强度是使用JIS Z 2201的9A试验片,进行依据JIS Z 2241的试验 方法的拉伸试验而进行评价的。
冷加工性通过变形阻力和极限压缩率进行评价。
首先,将拉丝加工后的钢线进行机械加工,制成φ5.0mm×7.5mm的试 样。
并且,使用该试样,用以同心圆状带有槽的模具将端面束缚而进行压 缩。
此时,求出以相当于应变1.0的压缩率57.3%加工时的最大应力(变形 阻力),以没有产生裂纹的最大的压缩率(极限压缩率)进行评价。
在钢线的抗拉强度为800MPa~1200MPa时,以压缩率57.3%加工时的 最大应力为1100MPa以下时,将变形阻力判定为“良”。此外,在没有产生 裂纹的最大的压缩率为70%以上时,极限压缩率判定为“良”。
在钢线的抗拉强度为1200MPa~1600MPa时,以压缩率57.3%加工时 的最大应力为1200MPa以下时,变形阻力判定为“良”。此外,在没有产生 裂纹的最大的压缩率为60%以上时,极限压缩率判定为“良”。
另外,关于将线材进行拉丝加工而无法形成具有目标组织的钢线时的 线材,为比较例。
接着,将钢线进行冷锻、即冷加工,进而进行热处理而得到机械部件。
将在钢线的冷锻后实施的热处理的热处理温度和保持时间示于表3-1 中。
另外,表3-1中,机械部件No.1001~1018及1042为对机械部件要求 800MPa~1200MPa的抗拉强度时的实施例,机械部件No.1019~1036为对 机械部件要求1200MPa~1600MPa的抗拉强度时的实施例。
表3-1中,表示机械部件的贝氏体的体积率、组织的剩余部分、贝氏 体块的粒径的标准偏差、贝氏体块的第4表层部的平均长宽比R2、贝氏体 块的第5表层部的平均粒径PS5、贝氏体块的第5表层部的平均粒径PC5、 及20/R2及PS5/PC5。
它们通过与钢线同样的方法进行测定。
表3-1中,对不满足下述式L的贝氏体的体积率标注下划线。
VB≥75×[C%]+25% (L)
表3-1中,对贝氏体块的标准偏差超过8.0μm的数值标注下划线。
表3-1中,对第4表层部的平均长宽比R2低于1.2的数值标注下划线。
表3-1中,在第4表层部的平均长宽比R2与第5表层部的贝氏体块的 平均粒径PS5的关系不满足下述式M的情况下,标注下划线。
PS5≤20/R2 (M)
此外,表3-1中,对第5表层部的贝氏体块的平均粒径PS5相对于第5 中心部的贝氏体块的平均粒径PC5的比不满足下述式N的数值标注下划线。
PS5/PC5≤0.95 (N)
表3-2中表示机械部件的抗拉强度和耐氢脆特性。
抗拉强度是与钢线同样地使用JIS Z 2201的9A试验片,进行依据JIS Z 2241的试验方法的拉伸试验而进行评价的。
耐氢脆特性通过下面的方法进行评价。
首先,将钢线加工成螺栓,对于抗拉强度为800~1200MPa的螺栓, 通过电解充氢使试样中含有2.0ppm的扩散性氢,对于抗拉强度为1200~ 1600MPa的螺栓,使试样中含有0.5ppm的扩散性氢。
之后,按照在试验中氢不会从试样中放出到大气中的方式实施镀Cd。
接着,在大气中负载最大拉伸载荷的90%的载荷,确认经过100小时 后有无断裂。
并且,将没有产生断裂的螺栓评价为“良”,将产生了断裂的螺栓评价 为“不良”。
表2-1
表2-2-1
1:(式1)75×[C%]+25
2:P(珠光体)、F(铁素体)、M(马氏体)
表2-2-2
1:(式1)75×[C%]+25
2:P(珠光体)、F(铁素体)、M(马氏体)
表2-3
表3-1
1:(式1)75×[C%]+25
2:P(珠光体)、F(铁素体)、M(马氏体)
表3-2
钢线No.105、113及120熔融盐槽保持时间的合计短。其结果是,作 为除贝氏体以外的剩余部分生成马氏体,因拉丝加工时的断线而无法制造 钢线。
钢线No.137由于C含量少,所以生成马氏体,因拉丝加工时的断线而 无法制造钢线。
钢线No.138由于C含量多,所以生成马氏体,因拉丝加工时的断线而 无法制造钢线。
钢线No.139由于Si含量多,所以生成马氏体,因拉丝加工时的断线 而无法制造钢线。
钢线No.140由于Mn含量少,所以生成马氏体,因拉丝加工时的断线 而无法制造钢线。
钢线No.141由于Mn含量多,所以生成马氏体,因拉丝加工时的断线 而无法制造钢线。
就钢线No.102、110、111、114、115、118、124、125、127、128、136 及142而言,由于卷取温度低的情况、或/和冷却、恒温相变处理不充分, 所以无法满足上述任一性质中的1个以上。
其结果是,虽然作为线材得到良好的拉丝加工性,但是作为钢线无法 得到良好的冷加工性。
此外,使用钢线No.102、110、111、114、115、118、124、125、127、 128、136及142通过冷锻而制造的机械部件No.1002、1010、1011、1014、 1015、1018、1024、1025、1027、1028、1036及1042无法满足上述的任一 性质中的1个以上。其结果是,得不到良好的耐氢脆特性、或者引起加工 裂纹。或者为这两者。
产业上的可利用性
如上述的那样,根据本发明,能够廉价地提供拉丝加工性优异的线材、 冷加工性优异的钢线、及抗拉强度为800MPa~1600MPa的高强度机械部 件。
该高强度机械部件能够有助于汽车、各种产业机械、及建设用构件的 轻量化、小型化。
因而,本发明在汽车、各种产业机械及建设产业中可利用性高,产业 上的贡献极其显著。
符号的说明
1 线材的与长度方向垂直的截面
2 线材的直径D1
3 截面的中心
4 第1表层部
5 第1中心部
11 钢线的与长度方向平行的截面
12 钢线的直径D2
13 截面的中心线
14 第2表层部
21 钢线的与长度方向垂直的截面
23 截面的中心
24 第3表层部
25 第3中心部
31 机械部件的与轴的长度方向平行的截面
32 机械部件的轴的直径D3
33 截面的中心线
34 第4表层部
41 机械部件的与轴的长度方向垂直的截面
43 截面的中心
44 第5表层部
45 第5中心部
Claims (16)
1.一种非调质机械部件用钢线,其特征在于,其为钢线,
作为化学成分,以质量%计含有:
C:0.18%~0.65%、
Si:0.05%~1.5%、
Mn:0.50%~2.0%、
Cr:0%~1.50%、
Mo:0%~0.50%、
Ti:0%~0.050%、
Al:0%~0.050%、
B:0%~0.0050%、
Nb:0%~0.050%、
V:0%~0.20%,
限制P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
N:0.0050%以下、
O:0.01%以下,
剩余部分为Fe及杂质;
当将以质量%计的所述C的含量设为[C%]时,组织以体积%计包含75×[C%]+25以上的贝氏体,剩余部分为铁素体及珠光体中的1种以上;
在所述钢线的与长度方向平行的截面中,当将所述钢线的直径设为D2mm,将从所述钢线的表面开始到朝向所述截面的中心线的深度0.1×D2mm为止的区域设为所述钢线的第2表层部,将所述钢线的第2表层部中的贝氏体块的平均长宽比设为R1时,
所述R1为1.2以上;
在所述钢线的与长度方向垂直的截面中,当将所述钢线的直径设为D2mm,将从所述钢线的表面开始到朝向所述截面的中心的深度0.1×D2mm为止的区域设为所述钢线的第3表层部,将从深度0.25×D2mm开始到所述截面的中心为止的区域设为所述钢线的第3中心部,将所述钢线的第3表层部中的所述贝氏体块的平均粒径设为PS3μm,将所述钢线的第3中心部中的所述贝氏体块的平均粒径设为PC3μm时,
所述PS3满足下述式(c),并且,
所述PS3与所述PC3满足下述式(d);
所述组织中的所述贝氏体块的粒径的标准偏差为8.0μm以下;
所述钢线的抗拉强度为800MPa~1600MPa,
PS3≤20/R1 (c)
PS3/PC3≤0.95 (d)。
2.根据权利要求1所述的非调质机械部件用钢线,其特征在于,作为所述化学成分,以质量%计含有C:0.18%~0.50%、Si:0.05%~0.50%。
3.根据权利要求1所述的非调质机械部件用钢线,其特征在于,作为所述化学成分,以质量%计含有C:0.20%~0.65%,
当将以质量%计的所述C的含量设为[C%]时,所述组织以体积%计包含45×[C%]+50以上的所述贝氏体。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的非调质机械部件用钢线,其特征在于,作为所述化学成分,以质量%计含有B:低于0.0005%,
以质量%计,当将所述C的含量设为[C%]、将所述Si的含量设为[Si%]、将所述Mn的含量设为[Mn%]、将所述Cr的含量设为[Cr%]、将所述Mo的含量设为[Mo%]时,通过下述式(b)求出的F1为2.0以上,
F1=0.6×[C%]-0.1×[Si%]+1.4×[Mn%]+1.3×[Cr%]+3.7×[Mo%] (b)。
5.根据权利要求1所述的非调质机械部件用钢线,其特征在于,所述R1为2.0以下。
6.根据权利要求1所述的非调质机械部件用钢线,其特征在于,所述组织以体积%计包含45×[C%]+50以上的所述贝氏体。
7.一种非调质机械部件用线材,其特征在于,其是用于得到权利要求1~6中任一项所述的非调质机械部件用钢线的线材,
作为化学成分,以质量%计含有:
C:0.18%~0.65%、
Si:0.05%~1.5%、
Mn:0.50%~2.0%、
Cr:0%~1.50%、
Mo:0%~0.50%、
Ti:0%~0.050%、
Al:0%~0.050%、
B:0%~0.0050%、
Nb:0%~0.050%、
V:0%~0.20%,
限制P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
N:0.0050%以下、
O:0.01%以下,
剩余部分为Fe及杂质;
当将以质量%计的所述C的含量设为[C%]时,组织以体积%计包含75×[C%]+25以上的贝氏体,剩余部分不包含马氏体,为铁素体及珠光体中的1种以上;
所述组织的贝氏体块的平均粒径为5.0μm~20.0μm,所述贝氏体块的粒径的标准偏差为15.0μm以下;
在所述线材的与长度方向垂直的截面中,当将所述线材的直径设为D1mm,将从所述线材的表面开始到朝向所述截面的中心的深度0.1×D1mm为止的区域设为所述线材的第1表层部,将从深度0.25×D1mm开始到所述截面的中心为止的区域设为所述线材的第1中心部时,所述第1表层部中的所述贝氏体块的平均粒径PS1μm与所述第1中心部中的所述贝氏体块的平均粒径PC1μm满足下述式(a),
PS1/PC1≤0.95 (a)。
8.根据权利要求7所述的非调质机械部件用线材,其特征在于,作为所述化学成分,以质量%计含有C:0.18%~0.50%、Si:0.05%~0.50%。
9.根据权利要求7所述的非调质机械部件用线材,其特征在于,作为所述化学成分,以质量%计含有C:0.20%~0.65%,
当将以质量%计的所述C的含量设为[C%]时,所述组织以体积%计包含45×[C%]+50以上的所述贝氏体。
10.一种非调质机械部件,其特征在于,其是具有圆柱的轴的机械部件,
作为化学成分,以质量%计含有:
C:0.18%~0.65%、
Si:0.05%~1.5%、
Mn:0.50%~2.0%、
Cr:0%~1.50%、
Mo:0%~0.50%、
Ti:0%~0.050%、
Al:0%~0.050%、
B:0%~0.0050%、
Nb:0%~0.050%、
V:0%~0.20%,
限制P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
N:0.0050%以下、
O:0.01%以下,
剩余部分为Fe及杂质;
当将以质量%计的所述C的含量设为[C%]时,组织以体积%计包含75×[C%]+25以上的贝氏体,剩余部分为铁素体及珠光体中的1种以上;
在所述轴的与长度方向平行的截面中,当将所述轴的直径设为D3mm,将从所述轴的表面开始到朝向所述截面的中心线的深度0.1×D3mm为止的区域设为所述机械部件的第4表层部,将所述机械部件的第4表层部中的贝氏体块的平均长宽比设为R2时,
所述R2为1.2以上;
在所述轴的与长度方向垂直的截面中,当将所述轴的直径设为D3mm,将从所述轴的表面开始到朝向所述截面的中心的深度0.1×D3mm为止的区域设为所述机械部件的第5表层部,将从深度0.25×D3mm开始到所述截面的中心为止的区域设为所述机械部件的第5中心部,将所述机械部件的第5表层部中的所述贝氏体块的平均粒径设为PS5μm,将所述机械部件的第5中心部中的所述贝氏体块的平均粒径设为PC5μm时,
所述PS5满足下述式(e),并且,
所述PS5和所述PC5满足下述式(f);
所述组织中的所述贝氏体块的粒径的标准偏差为8.0μm以下,
所述机械部件的抗拉强度为800MPa~1600MPa,
PS5≤20/R2 (e)
PS5/PC5≤0.95 (f)。
11.根据权利要求10所述的非调质机械部件,其特征在于,其是将权利要求1所述的钢线进行冷加工而得到的非调质机械部件。
12.根据权利要求10所述的非调质机械部件,其特征在于,所述R2为1.5以上,所述抗拉强度为1200MPa~1600MPa。
13.根据权利要求11所述的非调质机械部件,其特征在于,所述R2为1.5以上,所述抗拉强度为1200MPa~1600MPa。
14.根据权利要求11所述的非调质机械部件,其特征在于,所述D2与所述D3相等。
15.根据权利要求13所述的非调质机械部件,其特征在于,所述D2与所述D3相等。
16.根据权利要求10~15中任一项所述的非调质机械部件,其特征在于,所述非调质机械部件为螺栓。
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