CN109312436A - 线材、钢线及部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够省略球状化退火、淬火/回火的热处理工序的线材等。其具有规定的化学组成，以面积率计金属组织的90％以上为贝氏体，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径为15μm以下，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径与在中心部测定的贝氏体的平均板条块粒径之比低于1.0，并且分散于贝氏体中的渗碳体的平均粒径为0.1μm以下。

Description

线材、钢线及部件
技术领域
本发明涉及线材、由该线材制造的钢线以及由该钢线制造的抗拉强度为700MPa～1200MPa的部件。此外，本发明中成为对象的部件中包含机械部件、建筑部件。
背景技术
汽车、各种产业机械以轻量化、小型化为目的，使用了具有700MPa以上抗拉强度的高强度机械部件。以往，这种高强度机械部件是通过下述方式来制造的：对由在机械结构用碳钢中添加了Mn、Cr、Mo及B等合金元素而得到的合金钢所形成的钢材依次实施热轧、球状化退火而软质化，接着实施冷锻、滚轧而制成规定形状，之后实施淬火/回火处理来赋予强度。
然而，这样的钢材由于合金元素的含量多因此钢材价格变高，另外，由于需要制成部件形状之前的球状化退火、成形后的淬火/回火处理，因此制造成本增加。
根据这样的情况，已知有下述技术：对省略球状化退火、淬火/回火处理、并进行快速冷却、时效处理而提高了强度的线材实施拉丝加工，从而赋予规定的强度。该技术被利用于机械部件等，使用该技术而制造的机械部件等被称为非调质机械部件。
在日本特开平2-166229号公报中公开了一种包含贝氏体组织的非调质机械部件的制造方法，其将含有C：0.03～0.20％、Si：0.10％以下、Mn：0.7～2.5％、V、Nb、Ti中的1种或2种以上的合计：0.05～0.30％、B：0.0005～0.0050％的钢在线材轧制后以5℃/秒以上的冷却速度进行冷却。
另外，在日本特开平8-41537号公报中公开了一种高强度机械部件的制造方法，其通过将含有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，在精轧之后将从800℃到500℃的温度域以2℃/秒以上的平均冷却速度进行冷却，由此制成铁素体+贝氏体组织之后，在550～700℃的温度范围内进行退火。
然而，在这些制造方法中，需要严格控制冷却速度、冷却结束温度，制造方法复杂且制造成本增加。另外，有组织变得不均匀、冷锻性劣化的情况。
与此相对，在日本特开2000-144306号公报中公开了一种冷锻用钢，其中，C为0.40～1.0质量％，并且成分组成满足特定的条件式，组织包含珠光体、伪珠光体。该钢的C量多，与以往在机械部件中所使用的机械结构用碳钢、机械结构用合金钢相比，冷锻性差。
如上所述，就利用以往技术的非调质线材而言，通过廉价的制造方法无法得到具有良好的冷锻性的机械部件或用于制造该部件的钢线及线材。特别是对于省略了球状化退火、淬火/回火处理等的以往技术，由于组织变得不均匀而无法得到优异的冷锻性，因此对于即使省略了这些处理也能够实现优异的机械特性的部件的开发，有改良的余地。
发明内容
发明所要解决的课题
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700～1200MPa的部件、
(b)用于制造该部件的能够省略球状化退火、淬火/回火处理及冷锻后的烧蓝处理的钢线及用于制造该钢线的线材。
用于解决课题的手段
本发明的发明者们为了达成上述目的，对用于得到即使省略球状化退火也能够冷锻、并且即使不进行淬火/回火的调质处理而抗拉强度也为700MPa以上的高强度部件的钢材的成分组成与组织的关系进行了调查。本发明是基于通过这样的调查而得到的冶金的见解而进行的，其主旨如下所述。
(1)一种线材，其特征在于，其以质量％计含有C：0.15～0.30％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.50～1.50％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Al：0.005～0.060％、Ti：0.005～0.030％、B：0.0003～0.0050％、N：0.001～0.010％、剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，其中，以面积率计金属组织的90％以上为贝氏体，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径为15μm以下，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径与在中心部测定的贝氏体的平均板条块粒径之比即(表层的贝氏体的平均板条块粒径)/(中心部的贝氏体的平均板条块粒径)的值低于1.0，并且分散于贝氏体中的渗碳体的平均粒径为0.1μm以下。
(2)根据上述(1)所述的线材，其中，所述线材以质量％计进一步含有Cr：0～0.40％、Nb：0～0.03％、V：0～0.10％中的1种或2种。
(3)一种钢线，其特征在于，其是被拉丝加工而成的钢线，其以质量％计含有C：0.15～0.30％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.50～1.50％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Al：0.005～0.060％、Ti：0.005～0.030％、B：0.0003～0.0050％、N：0.001～0.010％、剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，其中，以面积率计金属组织的90％以上为贝氏体，在钢线的表层中，在纵截面中测定的贝氏体的板条块晶粒的平均长宽比R为1.2～2.0，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径为(15/R)μm以下，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径与在中心部测定的贝氏体的平均板条块粒径之比即(表层的贝氏体的平均板条块粒径)/(中心部的贝氏体的平均板条块粒径)的值低于1.0，并且分散于贝氏体中的渗碳体的平均粒径为0.1μm以下。
(4)根据上述(3)所述的钢线，其中，所述钢线以质量％计进一步含有Cr：0～0.40％、Nb：0～0.03％、V：0～0.10％中的1种或2种。
(5)根据上述(3)或(4)所述的钢线，其临界压缩率为80％以上。
(6)一种部件，其特征在于，其以质量％计含有C：0.15～0.30％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.50～1.50％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Al：0.005～0.060％、Ti：0.005～0.030％、B：0.0003～0.0050％、N：0.001～0.010％、剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，其中，以面积率计金属组织的90％以上为贝氏体，在部件的表层中，在纵截面中测定的贝氏体的板条块晶粒的平均长宽比R为1.2～2.0，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径为(15/R)μm以下，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径与在中心部测定的贝氏体的平均板条块粒径之比即(表层的贝氏体的平均板条块粒径)/(中心部的贝氏体的平均板条块粒径)的值低于1.0，并且分散于贝氏体中的渗碳体的平均粒径为0.1μm以下。
(7)根据上述(6)所述的部件，其中，所述部件以质量％计进一步含有Cr：0～0.40％、Nb：0～0.03％、V：0～0.10％中的1种或2种。
发明效果
根据本发明，能够廉价地提供有助于在汽车及各种产业机械等中使用的机械部件以及在建设现场所使用的建筑部件的轻量化、小型化的抗拉强度为700～1200MPa的高强度部件。
附图说明
图1是表示本实施方式的线材及钢线以及本实施方式的部件的金属组织的SEM照片。
具体实施方式
本发明的发明者们如上所述地对用于得到即使省略球状化退火也能够冷锻、并且即使不进行淬火/回火的调质处理而抗拉强度也超过700MPa的高强度部件的钢材的成分组成与组织的关系进行了详细调查。而且，本发明的发明者们为了廉价地制造高强度部件，基于由调查得到的冶金的见解，对利用了线材的热轧时的潜势热的在线热处理以及这之后的到钢线、部件为止的一连串的制造方法进行综合的研究，达成了以下的结论。
(a)通过拉丝加工和冷锻而进行了高强度化的钢线的加工性差，变形阻力高，并且容易产生加工裂缝。
(b)为了使高强度钢线的加工性提高，制成以贝氏体作为主体的组织、使表层的板条块粒径变得微细、并且将分散于贝氏体中的渗碳体的平均粒径设定为0.1μm以下是有效的。
(c)即，如果在将贝氏体的面积率设定为90％以上、将在纵截面中测定的贝氏体的板条块晶粒的平均长宽比设定为R时、将在横截面中测定的表层的贝氏体的板条块粒径的平均值设定为(15/R)μm以下、将表层的贝氏体的平均板条块粒径与线材内部的贝氏体的平均板条块的粒径之比设定为低于1.0，则能够显著提高冷加工性。
(d)进而，通过制成上述(b)及(c)的组织，从而在成形为部件之后，即使省略烧蓝处理，也能够提高屈强比。
像这样，通过改良钢材的成分组成和组织，从而即使省略淬火/回火处理也能够进行高强度化，并且能够使冷锻性提高。
成为用于得到这样的即使省略球状化退火也能够冷锻、并且即使不进行淬火/回火的调质处理也变得高强度的部件的原材料的钢线在钢线的阶段已经制成具有上述特征的显微组织的钢线、在不进行加工前的热处理的情况下将其加工成部件是有效的。
在该情况下，如果与进行球状化退火来软质化的以往的制造方法相比，则虽然冷加工性会劣化，但由于能够削减球状化退火费用和加工后的淬火/回火费用，因此在成本方面，本发明是有利的。
进而，对于成为钢线的原材料的线材的制造方法，通过利用热轧时的余热，在轧制后立即浸渍于熔融盐浴中，从而即使不大量添加合金元素，也能够得到上述的组织的钢材。
即，本发明的部件是通过下述一连串的制造方法来制造的：将调整了成分组成的钢材利用热轧时的余热而浸渍于熔融盐浴中，制成由规定的平均板条块粒径和渗碳体粒径形成的贝氏体主体的线材，将其在室温以特定的条件进行拉丝加工，进行高强度的贝氏体的调整，成形为部件。
因而，本发明能够廉价地制造抗拉强度为700～1200MPa的部件。
(成分组成)
对本实施方式的抗拉强度为700～1200MPa的部件用的线材及钢线(以下，有时分别简称为“线材”、“钢线”)以及本实施方式的部件(以下，有时简称为“部件”)的成分组成进行说明。本实施方式的钢线是通过对本实施方式的线材进行拉丝加工而得到的。另外，本实施方式的部件是通过对本实施方式的钢线进行冷锻或者进行冷锻及滚轧而得到的。拉丝加工、冷锻及滚轧不会对钢的成分组成造成影响。因此，以下叙述的关于成分组成的说明符合线材、钢线及部件中的任一者。在以下的说明中，“％”是指“质量％”。此外，成分组成的剩余部分为Fe及不可避免的杂质。
C：0.15～0.30％
C是为了确保抗拉强度所需的元素。在C含量低于0.15％的情况下，难以得到700MPa以上的抗拉强度。优选C含量为0.20％以上。另一方面，在C含量超过0.30％的情况下，冷锻性劣化。优选为0.25％以下。
Si：0.05～0.50％
Si为脱氧元素，并且是通过固溶强化来提高抗拉强度的元素。在Si含量低于0.05％的情况下，不会充分地显现出添加效果。优选Si含量为0.15％以上。另一方面，在Si含量超过0.50％的情况下，添加效果饱和，并且热轧时的延展性劣化，变得容易产生伤痕。优选的Si含量为0.30％以下。
Mn：0.50～1.50％
Mn是提高钢的抗拉强度的元素。在Mn含量低于0.50％的情况下，不会充分地显现出添加效果。优选Mn含量为0.70％以上。另一方面，在Mn含量超过1.50％的情况下，添加效果饱和，并且线材的恒温相变处理时的相变完成时间变长，制造性劣化。优选的Mn含量为1.30％以下。
P：0.030％以下
P是在晶界发生偏析而使冷加工性劣化的元素。在P含量超过0.030％的情况下，冷加工性的劣化变得显著。优选的P含量为0.015％以下。由于本实施方式的线材、钢线及部件不需要含有P，因此P含量的下限值为0％。
S：0.030％以下
S是与P同样地在晶界发生偏析而使冷加工性劣化的元素。在S含量超过0.030％的情况下，冷加工性的劣化变得显著。优选的S含量为0.015％以下，更优选为0.010％以下。由于本实施方式的线材、钢线及备件不需要含有S，因此S含量的下限值为0％。
Al：0.005～0.060％
Al是脱氧元素，另外，是形成起着钉扎粒子作用的AlN的元素。AlN使晶粒细粒化，由此提高冷加工性。另外，Al是具有减少固溶N来抑制动态应变时效的作用的元素。在Al含量低于0.005％的情况下，无法得到上述的效果。优选的Al含量为0.020％以上。在Al含量超过0.060％的情况下，上述的效果饱和，并且在热轧时变得容易产生伤痕。优选的Al含量为0.050％以下。
Ti：0.005～0.030％
Ti是脱氧元素，另外，是具有形成TiN、减少固溶N来抑制动态应变时效的作用的元素。在Ti含量低于0.005％的情况下，无法得到上述的效果。优选的Ti含量为0.010％以上。在Ti含量超过0.030％的情况下，上述的效果饱和，并且在热轧时变得容易产生伤痕。优选的Ti含量为0.025％以下。
B：0.0003～0.0050％
B具有抑制晶界铁素体而使冷加工性提高的效果、促进贝氏体相变而使强度提高的效果。低于0.0003％时，效果不充分，如果超过0.0050％，则效果饱和。
N：0.0010～0.0100％
N是有可能因动态应变时效而使冷加工性劣化的元素。为了避免这样的不良影响，将N含量设定为0.0100％以下。另外N具有形成AlN、TiN而使晶体粒径微细化、提高冷加工性的效果。因此，将下限设定为0.0010％。优选的N的含量为0.0020～0.0040％。
本发明中，也可以含有Cr：0.01～0.40％、Nb：0～0.03％、V：0～0.10％中的1种或2种。Cr、Nb及V的含有是任意的，也可以为0％。Cr具有提高钢的抗拉强度的效果，Nb及V具有减少固溶N来抑制动态应变时效的效果、促进贝氏体相变来提高强度的效果。
Cr：0.01～0.40％
Cr是提高钢的抗拉强度的元素。在Cr含量低于0.01％的情况下，无法充分地得到上述的效果。另一方面，在Cr含量超过0.40％的情况下，变得容易产生马氏体，由此导致拉丝加工性、冷锻性劣化。Cr的优选的含量为0.03～0.30％。
Nb：0～0.03％
Nb是具有形成NbN、减少固溶N来抑制动态应变时效的作用的元素。在Nb含量超过0.03％的情况下，上述的效果饱和，并且在热轧时变得容易产生伤痕。Nb含量优选为0.025％以下。
V：0～0.10％
V是具有形成VN、减少固溶N来抑制动态应变时效的作用的元素。在V含量超过0.10％的情况下，上述的效果饱和，并且在热轧时变得容易产生伤痕。优选的V含量为0.05％以下。
O：0～0.0030％以下
O在线材、钢线及部件(例如机械部件)中以Al及Ti等的氧化物的形式存在。在O含量超过0.0030％的情况下，在钢中生成粗大的氧化物，容易产生疲劳断裂。优选的O含量为0.0020％以下。O含量的下限值为0％。
以上，对本实施方式的线材、钢线及部件的成分组成进行了说明，成分组成的剩余部分为Fe及不可避免的杂质。这里，所谓不可避免的杂质是指原材料中所含的成分或者在制造的过程中混入的成分，且不是有意图地含有于钢中的成分。另外，所谓不可避免的杂质，具体而言，可列举出Sb、Sn、W、Co、As、Mg、Pb、Bi及H。需要说明的是，Sb、Sn、W、Co、As、Mg、Pb、Bi及H分别在实现本申请的效果的基础上，分别能够容许包含至下述各值为止：0.010％、0.10％、0.50％、0.50％、0.010％、0.010％、0.10％、0.10％及0.0010％。
接下来，对本实施方式的线材及钢线以及本实施方式的部件的金属组织进行说明。本实施方式的钢线是通过对本实施方式的线材进行拉丝加工而得到，本实施方式的部件是通过对本实施方式的钢线进行冷锻或者通过进行冷锻及滚轧而得到。冷锻及滚轧对部件的金属组织造成的影响小。这是由于冷锻及滚轧对部件所波及的加工的量小。
(贝氏体的面积率：90％以上)
由于拉丝加工、冷锻及滚轧对金属组织的贝氏体面积率造成的影响小，因此以下的说明符合线材、钢线及部件中的任一者。本实施方式的线材、钢线及部件的金属组织以面积率计包含90％以上的贝氏体。在本实施方式中，所谓贝氏体是下述组织：如图1中所示的那样，在将对象物(线材、钢线或部件)的横截面(与钢材(钢线)的轴正交的截面)用硝酸乙醇进行蚀刻后、对该对象物的距离表层为规定的深度(例如距离表层为直径的0.25倍的深度)的位置用扫描型电子显微镜(SEM)进行拍摄的情况下，被识别为分散有针状或粒状的渗碳体的组织。
在本实施方式中，线材、钢线及部件的贝氏体面积率通过以下的步骤来确定。即，首先，将对象物的横截面用硝酸乙醇进行蚀刻而使组织显露出来。接着，将对象物的直径设定为D的情况下，对下述的共计9个部位进行特定：在该对象物的距离表层的深度为50μm的深度位置处以对称物的长度方向轴为中心每隔90°进行旋转而确定的4个部位；在该对象物的距离表层的深度为0.25D的深度位置处以上述轴为中心每隔90°进行旋转而确定的4个部位；和在上述轴的中心部(距离表层的深度为0.5D的深度位置)确定的1个部位。然后，对这9个部位使用SEM拍摄倍率为1000倍的组织照片。进而，通过目视标记出所拍摄的组织照片中的非贝氏体(铁素体、珠光体及马氏体的各组织)，通过图像解析求出各组织的区域。其结果是，包含贝氏体的区域通过由观察视场整体减去非贝氏体的区域来求出。将该区域的面积率作为贝氏体的面积率。此外，该操作对至少2个样品进行测定、算出，求出它们的平均值，将该平均值作为本实施方式中的贝氏体面积率。
但是，贝氏体有可能难以由利用SEM而得到的组织照片来进行判别。在该情况下，使用电子背散射衍射装置(EBSD)并通过KAM法(Kernel Average Misorientation)来进行判别。KAM法是下述方法：将测定数据中的某个正六边形的像素的相邻的6个即第一近似、其外侧的12个即第二近似、或进一步其外侧的18个即第三近似的像素之间的取向差进行平均，对各像素进行以该值作为该中心的像素的值的计算。通过按照不超出晶界的方式实施该计算，可以制作显现晶内的取向变化的图。由于贝氏体与在高温相变的多角的先共析铁素体相比位错密度大且晶内的应变大，因此晶体取向的晶内差大。因此，在本实施方式中的解析中，计算相邻的像素之间的取向差的条件设定为第三近似，显示该取向差成为5°以下的晶粒，将其中取向差超过1°的晶粒作为贝氏体。
以这样的贝氏体的判别方法为前提，在本实施方式中，在线材的贝氏体的面积率低于90％的情况下，对该线材进行拉丝加工而得到的钢线、对钢线进行冷锻而得到的部件的贝氏体的面积率变得低于90％。在该情况下，部件的屈强比(＝0.2％屈服强度/抗拉强度)强度下降，例如作为机械部件使用时的永久伸长发生劣化。除了贝氏体以外，珠光体、先共析铁素体及马氏体等也有可能包含于钢线中，但只要钢线的贝氏体的面积率为90％以上，则含有贝氏体以外的金属组织是被容许的。此外，在钢线的贝氏体的面积率低于90％的情况下，钢线的强度(抗拉强度及硬度等)变得不均匀，因此在冷加工成部件时变得容易产生裂缝。此外，由于希望钢线中不包含贝氏体以外的金属组织，因此钢线的贝氏体的面积率的上限值为100％。
(线材的贝氏体的平均板条块粒径为15μm以下)
在本实施方式的线材中，在横截面中测定的贝氏体的平均板条块粒径为15μm以下。这里，所谓横截面是指与线材的轴向垂直的面。在线材的横截面中测定的贝氏体的平均板条块粒径超过15μm的情况下，拉丝加工后的钢线的延展性变低，由此导致钢线的冷加工性下降。进而，对该钢线进行冷加工而得到的部件的贝氏体的平均板条块粒径发生粗大化。在贝氏体的平均板条块粒径发生粗大化的情况下，屈强比下降。此外，由于线材的贝氏体的平均板条块粒径优选较小，因此不需要规定其下限值。
(钢线及部件的贝氏体的板条块晶粒的平均长宽比R为1.2～2.0)
在本实施方式的钢线及部件中，在钢线的表层的位置处，钢线的在纵截面中测定的贝氏体的板条块晶粒的平均长宽比R为1.2～2.0。这里，所谓纵截面是指与线材的轴向平行且包含中心轴的面。贝氏体板条块的平均长宽比低于1.2时，对钢线进行冷锻而制造的部件的耐氢脆特性发生劣化。另外，如果平均长宽比超过2.0，则屈强比下降，在作为部件使用时永久伸长发生劣化。
在本实施方式中，钢线及部件的贝氏体的板条块晶粒的平均长宽比R如下那样进行确定。首先，对钢线的纵截面使用EBSD来确定贝氏体板条块晶界。此时，在从纵截面的两侧的各表面起向钢线中心轴的方向为100μm、向钢线中心轴的方向为500μm的2个区域中，分别将测定间隔设定为0.3μm来测定区域内的各测定点处的bcc-Fe的晶体取向，将取向差为15度以上的边界定义为贝氏体板条块边界。然后，将由该边界所围成的区域作为贝氏体板条块晶粒。像这样在一个纵截面中，在其两侧共计2个区域中得到贝氏体板条块晶粒的图。将其在4个样品中进行，在共计8个区域中得到贝氏体板条块晶粒的图。从所得到的贝氏体板条块晶粒的图中从当量圆直径为最大者起依次选定10个贝氏体板条块晶粒。对所选定的10个贝氏体板条块晶粒测定板条块晶粒的长宽比，最后算出它们的平均值作为贝氏体的板条块晶粒的平均长宽比R。
(钢线的贝氏体的平均板条块粒径为(15/R)μm以下)
在本实施方式的钢线中，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径为(15/R)μm以下。这里，所谓横截面是指与钢线的轴向垂直的面。在钢线的横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径超过(15/R)μm的情况下，钢线的延展性变低，由此导致钢线的冷加工性下降。进而，对该钢线进行冷加工而得到的部件的贝氏体的平均板条块粒径发生粗大化，屈服强度下降。此外，由于钢线的表层部的贝氏体的平均板条块粒径优选较小，因此不需要规定其下限值。
在本实施方式中，线材(对于钢线及部件也是同样的)的表层中的贝氏体的平均板条块粒径如下那样进行确定。首先，在线材的横截面中，确定以从表层起向中心轴向为500μm的宽度而沿周向延伸500μm的区域，并特定出使该区域围绕中心轴每隔90°进行旋转而得到的4个区域。然后，对于这4个区域，对通过EBSD装置测定的板条块粒径进行平均，作为线材(关于钢线及部件也同样)的表层中的贝氏体的平均板条块粒径。
(部件的贝氏体的平均板条块粒径为(15/R)μm以下)
在本实施方式的部件中，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径为(15/R)μm以下。这里，所谓横截面是指与部件的轴向垂直的面。在部件的横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径超过(15/R)μm的情况下，屈强比下降。此外，由于钢线的表层部的贝氏体的平均板条块粒径优选较小，因此不需要规定其下限值。另外，部件的贝氏体的平均板条块粒径的确定方法与上述的线材的贝氏体的平均板条块粒径的确定方法相同。
((线材、钢线及部件的表层的贝氏体的平均板条块粒径)/(中心部的贝氏体的平均板条块粒径)低于1.0)
在本实施方式的线材、钢线及部件中，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径与在横截面中测定的中心部的贝氏体的平均板条块粒径之比低于1.0。如果该比超过1.0，则钢线的冷锻性劣化，并且部件的屈强比劣化。
在本实施方式中，线材(对于钢线及部件也是同样的)的中心部的贝氏体的平均板条块粒径如下那样进行确定。首先，在线材的横截面中，确定以中心轴为中心的500μm×500μm的区域，对该区域通过EBSD装置测定板条块粒径。接着，在不同的3个横截面中进行同样的测定后，对于4个样品对板条块粒径进行平均，作为线材(对于钢线及部件也是同样的)的中心部的贝氏体的平均板条块粒径。
然后，在本实施方式中，通过(表层的贝氏体的平均板条块粒径)/(中心部的贝氏体的平均板条块粒径)来求出表层的板条块粒径与中心部的板条块粒径之比。
(分散于贝氏体中的渗碳体的平均粒径为0.1μm以下)
在本实施方式的线材、钢线及部件中，分散于贝氏体中的渗碳体的平均粒径为0.1μm以下。如果渗碳体的平均粒径超过0.1μm，则钢线的冷锻性劣化。进而，部件中的屈强比下降，例如作为机械部件使用时的永久伸长发生劣化。
本实施方式的贝氏体中的渗碳体的平均粒径通过以下的步骤来确定。首先，使用苦味醇将对象物(线材、钢线或部件)的横截面进行蚀刻，使组织显露出来。接着，在将对象物的直径设定为D的情况下，对下述的共计9个部位进行特定：在该对象物的距离表层的深度为50μm的深度位置处以对称物的长度方向轴为中心每隔90°进行旋转而确定的4个部位；在该对象物的距离表层的深度为0.25D的深度位置处以上述轴为中心每隔90°进行旋转而确定的4个部位；和在上述轴的中心部(距离表层的深度为0.5D的深度位置)确定的1个部位。然后，对这9个部位使用场发射扫描型电子显微镜(FE-SEM)拍摄倍率为20000倍的组织照片。最后，对所拍摄的图像进行2值化，通过图像解析求出渗碳体的当量圆直径，算出9个试样的平均值，作为渗碳体的平均粒径。
(钢线的临界压缩率为80％以上)
如以上那样操作而得到的钢线显示出良好的冷加工性。在本实施方式中，作为表示冷加工性的指标，使用临界压缩率。在本实施方式中，所谓临界压缩率是指下述压缩率：由拉丝加工后的钢线通过机械加工来制作高度为直径的1.5倍的试样，在将该试样的端面使用以同心圆状带有槽的模具沿轴向进行压缩时，不产生裂缝的最大的压缩率。此外，所谓压缩率是指在将拉丝的压缩前的高度(轴向尺寸)设定为H、将拉丝的压缩后的高度(轴向尺寸)设定为H1的情况下，以((H-H1)/H)×100表示的值。就本实施方式的钢线而言，可以使临界压缩率为80％以上，能够实现优异的冷加工性。
接下来，对于线材、钢线及部件的制造方法，对其一个例子进行说明。首先，准备下述钢坯：成分组成以质量％计含有C：0.15～0.30％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.50～1.50％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Al：0.005～0.060％、Ti：0.005～0.030％、B：0.0003～0.0050％、N：0.001～0.010％，根据需要含有Cr：0～0.40％、Nb：0～0.03％、V：0～0.10％中的1种或2种，剩余部分由Fe及杂质构成。将该钢坯加热至1000～1150℃后，通过在800～950℃的精轧温度进行热轧而得到线材。接着，将该800～950℃的线材以40℃/s以上的平均冷却速度冷却至600℃，接着，以25℃/s以上的平均冷却速度冷却至480℃。之后，将该线材在400～480℃的温度区中进行15秒以上的恒温保持(第1恒温保持)，进而，在530～600℃的温度区中浸渍25秒以上来进行恒温保持(第2恒温保持)。并且在最后进行水冷而得到线材。
精轧后的2阶段冷却及第1恒温保持是通过使线材浸渍于第1熔融盐槽内的400～480℃的熔融盐中来进行的。另外，第2恒温保持是通过使线材在第2熔融盐槽内浸渍于530～600℃的熔融盐中来进行的。
这里，在本实施方式的线材的制造方法中，特别将800～950℃的线材的冷却分为到600℃为止的冷却和600℃～480℃为止的冷却这2个阶段来进行。特别是通过在后段的冷却中将冷却速度设定为25℃/s以上，能够将贝氏体的平均板条块粒径控制在15μm以下。
另外，在本实施方式的线材的制造方法中，将第1熔融盐槽内的熔融盐浴温度设定为400～480℃，将浸渍时间设定为15～50s。通过将熔融盐浴温度设定为400℃以上，从而抑制马氏体的混入，可得到优异的冷锻性。另一方面，通过设定为480℃以下，从而使渗碳体的平均粒径变小，可得到优异的冷锻性，并且可以不需要烧蓝处理。另外，通过将浸渍时间设定为15s以上，从而抑制非贝氏体组织的混入，可得到优异的冷锻性。另一方面，通过设定为50s以下，从而使渗碳体的平均粒径变小，可得到优异的冷锻性，并且可以不需要烧蓝处理。
同样地，在本实施方式的线材的制造方法中，可以将第2熔融盐槽内的熔融盐浴温度设定为530～600℃，将浸渍时间设定为25～80s。通过将熔融盐浴温度设定为530℃以上，从而抑制马氏体的混入，可得到优异的冷锻性。另一方面，通过设定为600℃以下，从而使渗碳体的平均粒径变小，可得到优异的冷锻性，并且可以不需要烧蓝处理。另外，通过将浸渍时间设定为25s以上，从而抑制马氏体的混入，可得到优异的冷锻性。另一方面，通过设定为80s以下，从而使渗碳体的平均粒径变小，可得到优异的冷锻性，并且可以不需要烧蓝处理。
其次，作为一个例子，本实施方式的钢线可以通过以下的方法来制造。即，将通过上述的方法制造的线材以10～55％的总断面收缩率进行拉丝加工。拉丝加工中的10～55％的总断面收缩率可以通过一次拉丝加工来达成，也可以通过多次拉丝加工来达成。这样操作可得到本实施方式的钢线。
进而，作为一个例子，本实施方式的部件(机械部件、建筑部件等)可以通过以下的方法来制造。即，将上述的钢线通过冷锻或者通过冷锻及滚轧而加工成各种部件的形状，得到抗拉强度为700～1200MPa的部件。
实施例
接下来，对本发明的实施例进行说明，但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，本发明并不限于该一条件例。只要不脱离本发明的主旨而达成本发明的目的，则本发明可采用各种条件。
使用表1中所示的14种成分组成的钢坯，在表2中所示的28种模式的条件下，依次实施加热、热轧、恒温相变处理、冷却，制造了线材(水准1～28)。接着，使用各线材，以表2中所示的断面收缩率进行拉丝加工，制造了钢线(水准1～28)。进而，使用各钢线，通过机械加工来制作高度为直径的1.5倍的试样，制造了部件(水准1～28)。然后，将各部件的端面使用以同心圆状带槽的模具沿轴向进行压缩，将不产生裂缝的最大的压缩率作为该部件的临界压缩率。并且，将临界压缩率为80％以上的钢线判断为冷加工性良好。另外，从各部件的轴部采集拉伸试验片，进行拉伸试验，在测定了抗拉强度和0.2％屈服强度之后，将屈强比(0.2％屈服强度/抗拉强度)为0.90以上的部件判断为屈强比良好。此外，对于钢材、钢线及部件中的任一者，水准1～7及水准14～20都为发明例，水准8～13及水准21～28都为比较例。
[表1]
钢种 C Si Mn p S Al Ti Cr B N Nb v O
A 0.17 0.22 145 0.011 0.009 0.032 0.017 0.22 0.0018 0.0035 - - 0.0019
B 0.19 0.07 0.98 0.009 0.007 0.035 0.021 0.19 0.0021 0.0028 0.015 - 0.0016
C 0.21 0.18 1.07 0.014 0.011 0.055 0.009 0.21 0.0020 0.0039 - 0.06 0.0017
D 0.22 0.21 122 0.012 0.009 0.010 0.023 0.23 0.0017 0.0033 - - 0.0011
E 0.23 0.19 1.23 0.008 0.013 0.029 0.019 0.14 0.0014 0.0040 - - 0.0010
F 0.25 0.22 1.05 0.010 0.014 0.031 0.016 0.02 0.0023 0.0039 - - 0.0009
G 0.28 0.14 0.99 0.009 0.012 0.041 0.011 0.25 0.0009 0.0032 - - 0.0010
H 0.16 0.36 1.48 0.013 0.016 0.009 0.024 - 0.0008 0.0029 0.011 0.04 0.0017
I 0.19 0.25 1.26 0.009 0.010 0.038 0.016 - 0.0013 0.0032 0.009 - 0.0015
J 0.22 0.21 1.07 0.011 0.007 0.049 0.012 - 0.0017 0.0027 - 0.02 0.0012
K 0.23 0.15 1.42 0.012 0.011 0.037 0.014 - 0.0024 0.0038 - - 0.0016
L 0.25 0.24 1.06 0.010 0.009 0.029 0.007 - 0.0019 0.0021 - - 0.0014
M 0.28 0.08 1.45 0.008 0.009 0.033 0.022 - 0.0016 0.0037 - - 0.0009
N 0.29 0.13 0.96 0.009 0.008 0.027 0.017 - 0.0011 0.0039 - - 0.0011
[表2]
此外，如果对包含表2的空栏的各水准进行说明，则例如，水准10是在热轧后在不进行恒温相变处理的情况下浸渍于沸水槽中而制造的例子。水准11是在热轧后在不进行恒温相变处理的情况下通过风冷进行冷却而制造的例子。水准13是将热轧了的线材暂时冷却至室温后再加热至1000℃并浸渍于1个熔融盐槽中而制造的例子。
接下来，分别在表3中示出与线材的组织有关的结果，在表4中示出与钢线的组织有关的结果，并且在表5中示出关于钢线的冷锻性和部件的特性的结果。
[表3]
[表4]
[表5]
如由表2～5表明的那样，就本申请中规定的全部制造条件为规定的范围内的水准1～7及水准14～20(发明例)而言，对于钢线的冷锻性及部件的特性，都得到了良好的结果。即，可知：对于水准1～7及水准14～20，部件的抗拉强度都为700～1200MPa，即使在部件成形后不进行所谓的烧蓝处理，也都得到了0.90以上的屈强比。
与此相对，就本申请中规定的制造条件中的某一者为规定的范围外的水准8～13及水准21～28(比较例)而言，可知：全部都是钢线的冷锻性及部件的特性中的至少某一者没有显示良好的结果。
产业上的可利用性
如以上所示的那样，根据本发明，可得到能够廉价地制造的抗拉强度为700～1200MPa的部件，另外，能够得到用于制造该部件的能够省略球状化退火、淬火/回火处理及冷锻后的烧蓝处理的钢线以及用于制造该钢线的线材。因此，本发明由于在钢构件制造产业中可利用性高，因此是有希望的。

Claims (7)

1.一种线材，其特征在于，其以质量％计含有C：0.15～0.30％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.50～1.50％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Al：0.005～0.060％、Ti：0.005～0.030％、B：0.0003～0.0050％、N：0.001～0.010％、剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，
其中，以面积率计金属组织的90％以上为贝氏体，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径为15μm以下，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径与在中心部测定的贝氏体的平均板条块粒径之比即(表层的贝氏体的平均板条块粒径)/(中心部的贝氏体的平均板条块粒径)的值低于1.0，并且分散于贝氏体中的渗碳体的平均粒径为0.1μm以下。
2.根据权利要求1所述的线材，其中，所述线材以质量％计进一步含有Cr：0～0.40％、Nb：0～0.03％、V：0～0.10％中的1种或2种。
3.一种钢线，其特征在于，其是被拉丝加工而成的钢线，其以质量％计含有C：0.15～0.30％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.50～1.50％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Al：0.005～0.060％、Ti：0.005～0.030％、B：0.0003～0.0050％、N：0.001～0.010％、剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，
其中，以面积率计金属组织的90％以上为贝氏体，在钢线的表层中，在纵截面中测定的贝氏体的板条块晶粒的平均长宽比R为1.2～2.0，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径为(15/R)μm以下，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径与在中心部测定的贝氏体的平均板条块粒径之比即(表层的贝氏体的平均板条块粒径)/(中心部的贝氏体的平均板条块粒径)的值低于1.0，并且分散于贝氏体中的渗碳体的平均粒径为0.1μm以下。
4.根据权利要求3所述的钢线，其中，所述钢线以质量％计进一步含有Cr：0～0.40％、Nb：0～0.03％、V：0～0.10％中的1种或2种。
5.根据权利要求3或4所述的钢线，其临界压缩率为80％以上。
6.一种部件，其特征在于，其以质量％计含有C：0.15～0.30％、Si：0.05～0.50％、Mn：0.50～1.50％、P：0.030％以下、S：0.030％以下、Al：0.005～0.060％、Ti：0.005～0.030％、B：0.0003～0.0050％、N：0.001～0.010％、剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，
其中，以面积率计金属组织的90％以上为贝氏体，在部件的表层中，在纵截面中测定的贝氏体的板条块晶粒的平均长宽比R为1.2～2.0，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径为(15/R)μm以下，在横截面中测定的表层的贝氏体的平均板条块粒径与在中心部测定的贝氏体的平均板条块粒径之比即(表层的贝氏体的平均板条块粒径)/(中心部的贝氏体的平均板条块粒径)的值低于1.0，并且分散于贝氏体中的渗碳体的平均粒径为0.1μm以下。
7.根据权利要求6所述的部件，其中，所述部件以质量％计进一步含有Cr：0～0.40％、Nb：0～0.03％、V：0～0.10％中的1种或2种。
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