CN108368586B

CN108368586B - 强度和冷加工性优异的非热处理线材及其制造方法

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Publication number: CN108368586B
Application number: CN201680073661.4A
Authority: CN
Inventors: 文东俊; 李相润
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2036-06-20
Also published as: JP2019502815A; JP6600412B2; DE112016005827T5; MX2018006715A; WO2017104920A1; KR101758491B1; KR20170072996A; US20180305787A1; CN108368586A

Abstract

公开了一种非热处理线材，按重量百分比计，所述线材包含：C：0.3％至0.4％；Si：0.05％至0.3％；Mn：0.8％至1.8％；Cr：0.5％或更少；P：0.02％或更少；S：0.02％或更少；可溶Al：0.01％至0.05％；N：0.01％或更少；O：0.0001％至0.003％；从Nb：0.005％至0.03％和V：0.05％至0.3％中选择的至少一者；以及余量为Fe和不可避免的杂质，其中所述非热处理线材包含铁素体和珠光体显微组织，并且其中所述珠光体的相分数满足以下关系表达式1和2，所述珠光体的平均片层间距满足以下关系表达式3和4。[关系表达式1]VP₂/VP₁≤1.4[关系表达式2]50≤(15VP₁+VP₂)/16≤70[关系表达式3]DL₁/DL₂≤1.4[关系表达式4]0.1≤(15DL₁+DL₂)/16≤0.3(其中VP₁和VP₂分别意指：在与所述线材的纵向方向垂直的截面中，在从所述线材的表面至所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置的区域中的珠光体分数(面积％)，和在从所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置至所述线材的中心的区域中的珠光体分数(面积％)；以及DL₁和DL₂分别意指：在与所述线材的纵向方向垂直的截面中，在从所述线材的表面至所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置的区域中珠光体的平均片层间距(μm)，和在从所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置至所述线材的中心的区域中珠光体的平均片层间距(μm)。

Description

强度和冷加工性优异的非热处理线材及其制造方法

技术领域

本公开涉及在强度和冷加工性方面优异的非热处理线材及其制造方法，并且更具体地，涉及可适合用作机械部件用材料的在强度和冷加工性方面优异的非热处理线材及其制造方法。

背景技术

由于当与热加工方法或机械切割方法相比时，冷加工方法对降低热处理成本以及提供优异的生产率具有显著的效果，因此这样的冷加工方法被广泛用于制造机械部件，例如螺母和螺栓。

如上所述，为了使用冷加工方法来制造机械部件，必需的是，钢材的冷加工性是优异的，并且更特别地，当冷加工钢材时，变形阻力必须低并且延展性必需优异。这是因为当钢的变形阻力高时，在冷加工期间使用的工具的使用寿命减少，而当钢的延展性低时，钢容易裂开，产生有缺陷的产品。

因此，可以在冷加工之前使用于冷加工的常规钢材经历球化退火热处理。这是因为在球化退火热处理时，钢材被软化而降低变形阻力并增加延展性，由此改善冷加工性。然而，由于这种情况产生额外的费用并且降低制造效率，因此需要开发在没有额外的热处理的情况下可以确保优异的冷加工性的非热处理线材。

然而，已知当以0.3重量％或更多的量包含碳的常规中碳钢的珠光体分数超过50％时，由于基体被珠光体显微组织增强而冷加工性降低。特别地，当将偏析促进元素例如Mn、Cr等一起使用以确保强度时，中碳钢的中心偏析部分与非偏析部分之间的偏差可能增加，并且这样的偏差在非热处理钢中可能进一步增加，通过拉拔加工确保强度，因此难以实现冷锻特性。在具有比中碳钢更高水平的强度的高强度非经热处理钢中，除由中心部分的偏析引起的显微组织不平衡之外，其中心部分中的基于氧化物的非金属夹杂物的影响可能显著增加。

此外，当中心部分的偏析引起基体增强时，这样的非金属夹杂物的敏感性可能进一步增加，因此影响冷加工性。因此，在开发具有比中碳钢更高水平的强度的高强度非经热处理钢中时，应检测由中心部分的偏析引起的显微组织之间的偏差和中心部分的夹杂物的影响。

发明内容

技术问题

本公开的一个方面可以提供非热处理线材及其制造方法，所述线材在没有额外热处理的情况下可以确保优异的强度和冷锻特性。

技术方案

根据本公开的一个方面，按重量％计，非热处理线材包含：C：0.3％至0.4％；Si：0.05％至0.3％；Mn：0.8％至1.8％；Cr：0.5％或更少；P：0.02％或更少；S：0.02％或更少；可溶Al：0.01％至0.05％；N：0.01％或更少；O：0.0001％至0.003％；从Nb：0.005％至0.03％和V：0.05％至0.3％中选择的至少一者；以及余量为Fe和不可避免的杂质，其中所述非热处理线材包含铁素体和珠光体显微组织，并且其中所述珠光体的相分数满足关系表达式1和2，所述珠光体的平均片层间距满足关系表达式3和4。

[关系表达式1]VP₂/VP₁≤1.4

[关系表达式2]50≤(15VP₁+VP₂)/16≤70

[关系表达式3]DL₁/DL₂≤1.4

[关系表达式4]0.1≤(15DL₁+DL₂)/16≤0.3

其中VP₁和VP₂分别是指：在与所述线材的纵向方向垂直的截面中，在从所述线材的表面至所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置的区域中的珠光体分数(面积％)，和在从所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置至所述线材的中心的区域中的珠光体分数(面积％)；以及DL₁和DL₂分别是指：在与所述线材的纵向方向垂直的截面中，在从所述线材的表面至所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置的区域中珠光体的平均片层间距(μm)，和在从所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置至所述线材的中心的区域中珠光体的平均片层间距(μm)。

根据本公开的另一个方面，用于制造非热处理线材的方法包括：在1200℃至1300℃的加热温度下加热大钢坯(大方坯，bloom)，将所述大钢坯在所述加热温度下保持240分钟或更长，并且使所述大钢坯经历钢轧制以获得方坯(小方坯，billet)，按重量％计，所述大钢坯包含：C：0.3％至0.4％；Si：0.05％至0.3％；Mn：0.8％至1.8％；Cr：0.5％或更少；P：0.02％或更少；S：0.02％或更少；可溶Al：0.01％至0.05％；O：0.0001％至0.003％；N：0.01％或更少；从Nb：0.005％至0.03％和V：0.05％至0.3％中选择的至少一者；以及余量为Fe和不可避免的杂质，并且碳当量为0.6或更大且为0.7或更小；再加热所述方坯，然后使所述方坯在750℃至900℃的精轧温度下经历线材轧制以获得线材；以及卷取所述线材，然后以0.3℃/秒至1℃/秒的速率使所述线材冷却。

有益效果

根据本公开中的一个示例性实施方案，可以提供这样的高强度非热处理线材：其即使在除去球化退火热处理时，也可以充分抑制冷加工时的变形阻力。

具体实施方式

本发明人从所有角度进行了考察，以便提供在拉拔加工之后可确保优异的冷加工性同时具有一定水平的强度和硬度的线材。结果，本发明人发现，可以如下提供在拉拔加工之后冷加工性不降低的高强度线材：通过优化线材的合金组成及其制造方法确保中碳钢的线材的铁素体和珠光体显微组织的两相，以及适当地控制线材的各个部分中珠光体的相分数、珠光体的片层间距等，由此达到完成本发明。

下文中，将详细地描述根据本公开的一个方面的在强度和冷加工性方面优异的非热处理线材。

首先，将详细描述非热处理线材的合金元素和组成范围。除非另有说明，否则以下将提到的各元素的所有含量均基于重量％。

C：0.3％至0.4％

碳(C)可用于提高线材的强度。在本公开的一个示例性实施方案中，为了表现出这样的效果，可优选C的含量以0.3％或更多的量包含在内。然而，当C含量过多时，钢的变形阻力可迅速增加，因此降低冷加工性。因此，可优选C含量的上限为0.4％。

Si：0.05％至0.3％

硅(Si)可为可用作脱氧剂的元素。在本公开的一个示例性实施方案中，为了表现出这样的效果，可优选Si的含量以0.05％或更多的量包含在内。然而，当Si含量过多时，钢的变形阻力可由于固溶强化而迅速增加，因此降低冷加工性。因此，可优选Si含量的上限为0.3％，更优选为0.25％。

Mn：0.8％至1.8％

锰(Mn)可为可用作脱氧剂或脱硫剂的元素。在本公开的一个示例性实施方案中，为了表现出这样的效果，可优选Mn的含量以0.8％或更多，更优选1.0％或更多的量包含在内。然而，当Mn含量过多时，钢的变形阻力可由于钢本身的过高水平的强度而迅速增加，因此降低冷加工性。因此，可优选Mn含量的上限为1.8％，更优选为1.6％。

Cr：0.5％或更少(包括0％)

铬(Cr)可用于促进铁素体和珠光体在热轧时的转变。此外，Cr可以使碳化物在钢中析出，而没有将钢本身的强度增加至所需水平或更高，从而降低固溶C的量，有助于减少由固溶碳引起的动态应变时效，但即使在不添加Cr时，也可能不会非常难以确保物理特性。然而，当Cr含量过多时，钢的变形阻力可由于钢本身的过高水平的强度而迅速增加，因此降低冷加工性。因此，可优选Cr含量为0.5％或更少，更优选为0.4％或更少。

P：0.02％或更少

作为不可避免地包含的杂质的磷(P)可为这样的元素：其可能是通过偏析至晶界而降低钢的韧性，以及降低耐延迟断裂性的主要原因。因此，可优选将P的含量调节至尽可能低。将P的理论含量控制为0％可能是有利的。然而，在钢制造过程中可能不可避免地包含P。因此，保持P含量的上限可能是重要的，在本公开的一个示例性实施方案中，可将P含量的上限保持为0.02％。

S：0.02％或更少

作为不可避免地包含的杂质的硫(S)可为这样的元素：其可能是通过偏析至晶界而显著降低钢的延展性，以及通过在钢中形成乳状体而降低耐延迟断裂性和应力松弛特性的主要原因。因此，可优选将S的含量调节至尽可能低。将S的理论含量控制为0％可能是有利的。然而，在钢制造过程中可能不可避免地包含S。因此，保持S含量的上限可能是重要的，在本公开的一个示例性实施方案中，可将S含量的上限保持为0.02％。

可溶Al：0.01％至0.05％

可溶性铝(sol.Al)可为可用作脱氧剂的元素，并且可以以0.01％或更多，优选0.015％或更多，且更优选0.02％或更多的量添加。然而，当sol.Al的含量超过0.05％时，由于AlN形成引起的使奥氏体晶粒细化的作用可能较大，由此降低冷加工性。因此，在本公开的一个示例性实施方案中，可将sol.Al含量的上限保持为0.05％。

N：0.01％或更少

氮(N)可为不可避免地包含的杂质。当N的含量过多时，钢的变形阻力可由于固溶N的量增加而迅速增加，因此降低冷加工性。将N的理论含量控制为0％可能是有利的。然而，在钢制造过程中可能不可避免地包含N。因此，保持N含量的上限可能是重要的，在本公开的一个示例性实施方案中，可将N含量的上限优选保持为0.01％，更优选保持为0.008％，且最优选保持为0.007％。

O：0.0001％至0.003％

氧(O)可以以非金属夹杂物的形式存在于线材内，并且通常可以以0.0001％或更多的量包含在内。然而，这样的非金属夹杂物可能是降低钢的疲劳强度和冷锻特性的断裂起始点，并且特别地，当如在非热处理的钢中通过拉拔加工确保强度时，断裂可能很容易以非金属夹杂物作为起始点在线材的中心部分发生。特别地，根据本发明人获得的研究结果，在钢中O含量大于0.003％的线材中，非金属夹杂物的量可能增加，使得在用于严格用途的工件中可能不足以避免断开。因此，在本公开的一个示例性实施方案中，可将O含量的上限优选保持为0.003％，更优选保持为0.001％，且最优选保持为0.0008％。

Nb：从0.005％至0.03％和V：0.05％至0.3％中选择的至少一者

铌(Nb)可为用于形成碳氮化物以限制奥氏体和铁素体在晶界内移动的元素，并且可以以0.005％或更多的量添加。然而，碳氮化物可充当断裂起始点而降低冲击韧性(特别地，低温冲击韧性)，所以还优选保持溶解度极限。此外，当Nb的含量过多时，其可能超过溶解度极限，并因此可能形成粗析出物。因此，可优选将Nb含量限制为0.03％或更少。

同时，钒(V)可为和Nb一样用于形成碳氮化物以限制奥氏体和铁素体在晶界内移动的元素，并且可以以0.05％或更多的量添加。只不过，碳氮化物可充当断裂起始点而降低冲击韧性(特别地，低温冲击韧性)，所以优选保持溶解度极限。因此，可优选将V的含量限制为0.3％或更少。

除合金组成之外的余量可为铁(Fe)。另外，根据本公开中的一个示例性实施方案，非热处理线材可包含在常规工业钢生产过程中可能包含的其他杂质。由于这些杂质可以被本领域技术人员理解，所以杂质的类型和含量在本公开中的一个示例性实施方案中没有特别限制。

只不过，由于Ti相当于代表性杂质，其含量可能需要被抑制到最大值，因此为了获得根据本公开中的一个示例性实施方案的效果，其简要描述如下。

Ti：0.005％或更少

作为碳氮化物形成元素的钛(T)可以在比Nb和V可形成碳氮化物的温度更高的温度下形成碳氮化物。因此，当Ti包含在钢中时，其可有利地固定C和N，但Nb和/或V可使用Ti的碳氮化物作为核而析出，使得在基体内可能形成大量的粗碳氮化物，因此降低冷加工性。因此，保持Ti的含量上限可能是重要的，在本公开的一个示例性实施方案中，可将Ti含量的上限优选地保持为0.005％，更优选保持为0.004％。

根据一个实例，根据本公开中的一个示例性实施方案，非热处理线材的碳当量(Ceq)可为0.6或更大且为0.7或更小。在此，碳当量(Ceq)可由下式1定义。当碳当量(Ceq)小于0.6或大于0.7时，可能难以确保目标强度。

[式1]

Ceq＝[C]+[Si]/9+[Mn]/5+[Cr]/12，

其中[C]、[Si]、[Mn]和[Cr]各自是指相应元素的含量(wt％)。

根据本公开的一个示例性实施方案，非热处理线材可包含铁素体和珠光体作为其显微组织。

根据本公开中的一个示例性实施方案，非热处理线材可具有满足以下关系表达式1和2的珠光体的相分数(体积％)。

[关系表达式1]VP₂/VP₁≤1.4

[关系表达式2]50≤(15VP₁+VP₂)/16≤70，

其中VP₁和VP₂可以分别是指：在与线材的纵向方向垂直的截面中，在从线材的表面至线材的直径(D)方向上的3/8D位置的区域中的珠光体分数(面积％)，和在从线材的直径(D)方向上的3/8D位置至线材的中心的区域中的珠光体分数(面积％)。

在作为线材的各个部分中珠光体相分数相关的控制式的关系表达式1中，通常，如在本公开的一个示例性实施方案中，当在中碳钢中主动地使用偏析促进元素，例如Mn和Cr时，中碳钢的中心偏析部分与非偏析部分之间的偏差可能显著增加，并且这样的偏差在非热处理的钢中可能进一步增加，通过拉拔加工确保强度，因此导致冷加工性劣化。在本公开中的一个示例性实施方案中，优异的冷加工性可通过将VP₂/VP₁的值控制为1.4或更小来确保。

同时，如上所述，由于将VP₂/VP₁的值控制为1.4或更小的方法是各种各样的，因此本公开的独立权利要求没有特别限制该方法。只不过，作为实例，可通过如下所述适当控制大钢坯加热温度和保持时间将VP₂/VP₁的值控制为1.4或更小。

在作为线材的平均珠光体相分数相关的控制式的关系表达式2中，当(15VP₁+VP₂)/16的值小于50或大于70时，可能难以同时确保目标冷加工性和强度。

此外，根据本公开中的一个示例性实施方案，非热处理线材可具有满足以下关系表达式3和4的珠光体的平均片层间距(μm)。

[关系表达式3]DL₁/DL₂≤1.4

[关系表达式4]0.1≤(15DL₁+DL₂)/16≤0.3，

其中DL₁和DL₂可以分别是指：在与线材的纵向方向垂直的截面中，在从线材的表面至线材的直径(D)方向上的3/8D位置的区域中珠光体的片层间距(μm)，和在从线材的直径(D)方向上的3/8D位置至线材的中心的区域中珠光体的片层间距(μm)。

在作为线材的各个部分中珠光体片层间距相关的控制式的关系表达式3中，珠光体片层间距以及珠光体分数可对主动使用珠光体显微组织的中碳钢的物理特性具有显著的影响，也就是说，随着片层间距更小，线材的强度可能增加，并且随着中心偏析部分和非偏析部分的片层间距之差增加，物理特性之间的偏差可能极大。在本公开的一个示例性实施方案中，可通过将DL₁/DL₂的值控制为1.4或更小来确保优异的冷加工性。

同时，如上所述，由于将DL₁/DL₂的值控制为1.4或更小的方法是各种各样的，因此本公开的独立权利要求没有特别限制该方法。只不过，作为实例，可通过如下所述适当控制线材轧制温度和冷却速率而将DL₁/DL₂的值控制为1.4或更小。

在作为线材的平均片层间距相关的控制式的关系表达式4中，当(15DL₁+DL₂)/16的值小于0.1或大于0.3时，可能难以同时确保目标冷加工性和强度。

根据一个实例，珠光体的强度偏差可满足关系表达式5。

[关系表达式5]

(VP₂/VP₁)×(√(DL₁/DL₂))≤1.5

如上所述，通常，当在非热处理的中碳钢中主动使用Mn和Cr以确保强度和冷加工性时，线材的整个截面的物理特性之间的偏差可能由Mn和Cr的中心部分的偏析引起，并且可能在拉拔加工之后进一步增加，因此显著增加在用于制造最终产品的锻造加工时发生内部裂纹的可能性。关系表达式5可为线材的各部分中的珠光体的强度偏差相关的控制式，并且本发明人通过大量的实验确定：即使当(VP₂/VP₁)×(√(DL₁/DL₂))的值为1.5或更小时，无论是否有大程度的拉拔加工，通过冷锻成型可以是可能的，而不发生内部裂纹。

根据一个实例，在与线材的纵向方向垂直的截面中，在从线材的直径(D)方向上的3/8D位置至线材的中心的区域中基于氧化物的夹杂物的平均组成可满足关系表达式6至8。

[关系表达式6]30≤[Al₂O₃]≤70

[关系表达式7]20≤[SiO₂]≤40

[关系表达式8]10≤[CaO]+[MgO]≤20，

其中[Al₂O₃]、[SiO₂]、[CaO]和[MgO]各自是指相应夹杂物的含量(wt％)。

在此，控制非金属夹杂物的组成的理由是为了提供当通过将线材内的硬夹杂物(非粘性夹杂物)的量减少至最低继续拉拔线材时具有进一步改善的可拉拔性和冷加工性的线材。特别地，本发明人确定：当不可避免地混入钢中的基于氧化物的夹杂物的特定氧化物的含量增加时，夹杂物可能变硬，因此降低冷加工性。

下文中将详细描述测定形成基于氧化物的夹杂物的各个氧化物的含量的理由等。在本公开的一个示例性实施方案中，为了减少非粘性夹杂物的期望数量并使非粘性夹杂物软化，多价氧化物组合物的组合可能是必须的。首先，发现在必须包含Al₂O₃和SiO₂的同时包含CaO或MgO中的至少一者的三价或更高价氧化物的组合物是最佳的。

Al₂O₃：30％至70％

Al₂O₃可为可用于使基于氧化物的夹杂物具有较低熔点并被软化的要素。已知Al₂O₃不可避免地存在于钢或熔渣中，但当适当地保持熔渣中的Al₂O₃的量时，夹杂物的熔点可能降低，这可使得延伸率得以确保而使夹杂物在轧制过程中细化并且可有利于最终材料的完整性。为了有效地表现出该效果，可将Al₂O₃的含量调节成30％或更多，优选35％或更多，更优选40％或更多。然而，当Al₂O₃含量过度增加时，可能形成由于硬而难以细化并且也可能难以在热轧过程中被细化的基于氧化铝的夹杂物，因此是断裂或损坏的起始点。因此，可将Al₂O₃含量的上限调节为70％，优选65％，且更优选60％。

SiO₂：20％至40％

SiO₂可与上述Al₂O₃一起不可避免地存在于钢或熔渣中，并且可为构成多价氧化物基础(underlying)的重要氧化物。当SiO₂的含量小于20％时，可能无法获得作为多价氧化物和其他氧化物的夹杂物的SiO₂的优异组合，当SiO₂含量超过40％时，极有可能形成硬夹杂物。因此，可优选将SiO₂含量的下限调节为20％，上限调节为40％。

CaO+MgO：10％至20％

MgO和CaO可为形成具有最佳复合组成的夹杂物所需的元素，使得夹杂物的熔点可降低。所有的MgO和CaO单独均可具有高熔点，但可具有降低多价氧化物的熔点的效果。为了表现出该效果，可能需要MgO和CaO以10％或更大的总量包含在内。然而，当含量之和过多时，夹杂物的熔点可能升高，或者可能产生MgO和CaO的晶体，以致使夹杂物难以在热轧过程中细化，使得夹杂物可能为断裂或损坏的起始点。因此，可将CaO+MgO含量的上限调节成总量为20％或更小。

根据一个实例，基于氧化物的夹杂物的平均直径可为8μm或更小(不包括0μm)，基于氧化物的夹杂物的最大直径可为15μm(不包括0μm)。

如上所述，通过使由氧化物形成的非金属夹杂物细化，可以减少断裂起始点的数量。在此，非金属夹杂物的平均直径和最大直径可以是指通过观察线材的纵向方向上的一个截面而测定的颗粒的平均或最大圆等效直径，非金属夹杂物的最大直径如下计算。通过光学显微镜以400的倍率在800个视场中观察非金属夹杂物，将各个视场中的非金属夹杂物的最大直径标记在gumble概率坐标纸上，将约50000mm²的极值计算为最大直径。

同时，如上所述，由于控制基于氧化物的夹杂物的平均组成和直径的方法是各种各样，因此本公开中的一个示例性实施方案没有特别地限制该方法。只不过，作为实例，可通过调节钢水中溶解的Al和Si的浓度以及溶解的Mg和Ca的浓度来控制形成的基于氧化物的夹杂物的平均组成和直径。

如上所述，根据本公开中的一个示例性实施方案，非热处理线材可以通过各种方法来制造，并且其制造方法没有特别限制。只不过，作为一个示例性实施方案，非热处理线材可以通过以下方法来制造。

下文中，将详细描述根据本公开的另一个方面的制造在强度和冷加工性方面优异的非热处理线材的方法。

首先，在加热满足上述组分体系的大钢坯之后，可以将大钢坯轧制成方坯。

可优选大钢坯的加热温度为1200℃至1300℃，更优选为1200℃至1250℃。当大钢坯的加热温度低于1200℃时，可热轧性可能降低，此外，其中心部分的偏析促进元素例如C、Mn和Cr可能不能充分扩散，使得偏析部分和非偏析部分的显微组织之间的偏差可能增加，由此导致冷加工性劣化。另一方面，当加热温度超过1300℃时，由于奥氏体的粗化，延展性可能降低。

根据一个实例，当加热大钢坯后，将大钢坯保持在加热温度的保持时间可以为240分钟或更长。当保持时间小于240分钟时，均化处理可能无法充分进行。同时，随着在加热温度下的保持时间增加，可以有利于均化，由此容易减少偏析的量。因此，在本公开的一个示例性实施方案中，保持时间的上限没有特别限制。

随后，在再加热方坯然后将其轧制成线材之后，可以获得非热处理线材。

可优选方坯的再加热温度为1050℃至1250℃，更优选为1100℃至1200℃。当方坯的再加热温度低于1050℃时，热变形阻力可能增加而导致生产率劣化。另一方面，当再加热温度超过1250℃时，铁素体晶体晶粒可能过度粗化。因此，延展性可能降低。

根据一个实例，当再加热方坯时，将方坯保持在再加热温度的保持时间可以为60分钟至240分钟。当保持时间小于60分钟时，均化处理可能无法充分进行。同时，在再加热温度下较长的保持时间可有利于偏析促进元素的均化，但奥氏体显微组织可能过度生长，因此降低延展性。因此，可将保持时间的上限限制为240分钟。

当轧制线材时，精轧温度可为750℃至900℃，优选为800℃至880℃。当精轧温度低于750℃时，由于由铁素体晶粒细化引起的强度增加，因此变形阻力可能增加。另一方面，当精轧温度超过900℃时，铁素体晶体晶粒可能过度粗化，因此降低延展性，铁素体的片层间距可能变细，因此降低冷加工性。

其后，非热处理线材可被卷取然后冷却。

根据一个实例，非热处理线材的卷取温度可为750℃至900℃，更优选为800℃至850℃。当卷取温度低于750℃时，在冷却时在表层部分产生的马氏体可能无法通过回热温度而恢复，并且可产生回火马氏体而形成硬、弱钢。因此，冷加工性可能降低。另一方面，当卷取温度超过900℃时，在表面上可能形成厚氧化皮，使得在除去氧化皮时可能容易出现麻烦，此外，冷却时间可能增加，由此降低生产率。

当冷却非热处理线材时，冷却速率可为0.3℃/秒至1℃/秒，优选为0.3℃/秒至0.8℃/秒。这是为了稳定地形成铁素体和珠光体的两个相。当冷却速率小于0.3℃/秒时，铁素体显微组织的片层间距可能增加，并因此延展性可能不足，当冷却速率超过1℃/秒时，铁素体分数可能减小，珠光体的片层间距可能细化，并因此降低冷锻特性。

本发明实施方式

下文中，将参照以下实施例更详细地描述本公开中的一个示例性实施方案。然而，这样的实施例的公开内容仅仅为实施本公开中的一个示例性实施方案的实例，并不限制本公开。这是因为本发明的范围基于所附权利要求中要求保护的主题和由此合理推导的修改来确定。

(实施例)

将具有如下表1所示的合金组成的大钢坯在1250℃下加热5小时，然后在1150℃的精轧温度条件下轧制成方坯。其后，将方坯在1200℃下加热3小时，然后进行热轧以具有Φ25mm的直径，由此制造线材。此时，将精轧温度持续调节至850℃，将轧制率持续调节至80％。随后，在800℃的温度下卷取线材，然后以0.5℃/秒的速率冷却。

随后，测量经冷却的线材的珠光体分数和片层间距，以及夹杂物的组成和尺寸，并示于下表2和3中。

此外，评估经冷却的线材的冷加工性并示于下表4中。通过以0.7的真实应变对缺口压缩试样进行压缩试验，基于存在或没有裂纹评估冷加工性，并且当没有出现裂纹时，将冷加工性评估为“GO”，而当出现裂纹时，将冷加工性评估为“NG”。

同时，分别对各个线材施加10％、15％和20％的拉拔加工量以制造钢丝，并且评估所制造的钢丝的冷加工性并示于下表4中。其详细评估方法与上述相同。

【表1】

【表2】

【表3】

【表4】

从表4可以看出，在满足本公开中的一个示例性实施方案中提出的合金组成和制造条件的本发明实施例1至8的情况下，满足关系表达式1至5的所有条件。此外，非金属夹杂物的组成、平均直径和最大直径被控制为本公开中的一个示例性实施方案中提出的条件，使得在拉拔加工之后在其中不出现裂纹，由此确保优异的强度和冷加工性。另一方面，与发明实施例相比，在比较例1至5的情况下，不满足本公开中的一个示例性实施方案中提出的条件中的至少一个，使得在拉拔加工之后在其中出现裂纹，由此降低冷加工性。

Claims

1.一种非热处理线材，按重量％计，包含：

C：0.3％至0.4％；Si：0.05％至0.3％；Mn：0.8％至1.8％；Cr：0.5％或更少；P：0.02％或更少；S：0.02％或更少；可溶Al：0.01％至0.05％；N：0.01％或更少；O：0.0001％至0.003％；从Nb：0.005％至0.03％和V：0.05％至0.3％中选择的至少一者；以及余量为Fe和不可避免的杂质，

其中所述不可避免的杂质包含Ti，按重量％计，Ti的量被限制为0.004％或更少，以及

其中所述非热处理线材包含铁素体和珠光体显微组织，并且所述珠光体的相分数满足关系表达式1和2，所述珠光体的平均片层间距满足关系表达式3和4，

[关系表达式1]VP₂/VP₁≤1.4

[关系表达式2]50≤(15VP₁+VP₂)/16≤70

[关系表达式3]DL₁/DL₂≤1.4

[关系表达式4]0.1≤(15DL₁+DL₂)/16≤0.3

其中VP₁和VP₂分别是指：在与所述线材的纵向方向垂直的截面中，在从所述线材的表面至所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置的区域中按面积％计的珠光体分数，和在从所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置至所述线材的中心的区域中按面积％计的珠光体分数；DL₁和DL₂分别是指：在与所述线材的纵向方向垂直的截面中，在从所述线材的表面至所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置的区域中按μm计的所述珠光体的平均片层间距，和在从所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置至所述线材的中心的区域中按μm计的所述珠光体的平均片层间距。

2.根据权利要求1所述的非热处理线材，其中所述珠光体的强度偏差满足关系表达式5，

[关系表达式5]

(VP₂/VP₁)×(√(DL₁/DL₂))≤1.5。

3.根据权利要求1所述的非热处理线材，其中碳当量为0.6或更大且为0.7或更小。

4.根据权利要求1所述的非热处理线材，其中，在与所述线材的纵向方向垂直的截面中，在从所述线材的直径(D)方向上的3/8D位置至所述线材的中心的区域中基于氧化物的夹杂物的平均组成满足关系表达式6至8，

[关系表达式6]

30≤[Al₂O₃]≤70

[关系表达式7]

20≤[SiO₂]≤40

[关系表达式8]

10≤[CaO]+[MgO]≤20，

其中Al₂O₃、SiO₂、CaO和MgO各自是指相应夹杂物的按重量％计的含量。

5.根据权利要求4所述的非热处理线材，其中所述基于氧化物的夹杂物的平均直径为8μm或更小。

6.根据权利要求4所述的非热处理线材，其中所述基于氧化物的夹杂物的最大直径为15μm或更小。

7.一种用于制造非热处理线材的方法，包括：

在1200℃至1300℃的加热温度下加热大钢坯，将所述大钢坯在所述加热温度下保持240分钟或更长，以及使所述大钢坯经历钢轧制以获得方坯，按重量％计，所述大钢坯包含：C：0.3％至0.4％；Si：0.05％至0.3％；Mn：0.8％至1.8％；Cr：0.5％或更少；P：0.02％或更少；S：0.02％或更少；可溶Al：0.01％至0.05％；O：0.0001％至0.003％；N：0.01％或更少；从Nb：0.005％至0.03％和V：0.05％至0.3％中选择的至少一者；以及余量为Fe和不可避免的杂质，并且碳当量为0.6或更大且为0.7或更小；

再加热所述方坯，然后使所述方坯在750℃至900℃经历线材轧制以获得线材；以及

卷取所述线材，然后以0.3℃/秒至1℃/秒的速率使所述线材冷却，以及

其中所述不可避免的杂质包含Ti，按重量％计，Ti的量被限制为0.004％或更少。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述方坯的再加热温度为1050℃至1200℃。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述线材的卷取温度为750℃至900℃。