CN112840044A

CN112840044A - 热轧线材

Info

Publication number: CN112840044A
Application number: CN201980067817.1A
Authority: CN
Inventors: 坂本昌; 儿玉顺一; 大藤善弘
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2021-05-25
Anticipated expiration: 2039-10-16
Also published as: US20210395868A1; JPWO2020080415A1; JP7063394B2; KR20210072067A; KR102534998B1; CN112840044B; WO2020080415A1

Abstract

一种热轧线材，其化学成分以质量％计含有：C:0.90～1.10％、Si:0.50～0.80％、Mn:0.10～0.70％、Cr:0.10～0.40％、P:0.020％以下、S:0.015％以下、N:0.0060％以下、O:0.0040％以下、且以质量％计满足式(1)、(2)，余量含有Fe和杂质，该热轧线材的组织包含：以面积率计为95.0％以上的珠光体、以及余量，单位MPa的拉伸强度TS、和由C含量、Si含量、Cr含量所决定的TS*满足式(3)，0.50≤[Si]+[Cr]≤0.90…(1)、0.40≤[Cr]+[Mn]≤0.80…(2)、‑50＜TS‑TS*＜50…(3)，此处，所述TS*通过以下式(3’)计算：TS*＝1000×[C]+100×[Si]+125×[Cr]+150…(3’)。

Description

热轧线材

技术领域

本发明涉及一种热轧线材，该热轧线材是在压延后经过冷拉丝加工工序而制造的高强度钢丝(例如，钢丝绳、丝锯钢线等)的材料。本申请要求基于2018年10月16日在日本提交的专利申请2018-195045号的优先权，并将其内容引用于此。

背景技术

用于钢丝绳以及丝锯钢线等高强度钢丝是市售的钢材中强度最高的品类之一。但是，由于降低制造成本以及使产品脱颖而出，因此，要求这些高强度钢丝进一步具有更高的强度和更小的直径。

另一方面，钢丝绳以最终将多根扭绞而加工(绞合加工)的状态而使用，此外，在丝锯钢线中若使用单丝绳，则有时也在扭曲钢丝绳的状态下使用。因此，这些高强度钢丝不仅需要具有强度，还需要具有延展性。

通常而言，这些高强度钢丝是在对热轧线材(以下，称为线材)进行干式拉丝加工工艺(一次拉丝：之后，将其称为直接拉丝(Direct drawing))至指定的线径之后，进行退火处理等热处理以及电镀并进一步进行湿式拉丝加工工艺(制成产品前的最终拉丝：之后，将其称为最终拉丝(Final drawing))而制造的。另外，根据产品的直径及线材的加工性，在进行干式拉丝加工工艺的过程中，有时会进行一次以上的退火处理。

为了满足高强度化的要求，在高强度钢丝中，作为材料，通常使用高碳钢，特别是含有共析钢以上的量的C(碳)的过共析钢。另一方面，如上所述，由于高强度钢丝有时在经过绞合加工等工序后会作为产品而投入使用，因此，需要其具有能够承受绞合加工的延展性。因此，在过共析钢中，作为实现同时进一步提高强度及延展性的方法，可以想到提高Si等含量的方法。然而，若提高Si等含量，则钢丝绳的强度虽然会增强，但由于线材的强度也会随之增高，因此导致直接拉丝(直接拉丝中的拉丝加工性：Direct Drawability)以及延展性劣化。

就上述技术问题而言，例如，在专利文献1中公开了一种线材的先共析渗碳体内部的Si浓度及薄层铁素体内部的Si浓度得到了控制的拉丝性优异的高碳钢线材以及钢丝绳。

但是，由于专利文献1中记载的线材的加工性并不充分，因此需要一种能够进行更多加工的线材。

此外，在专利文献2中，记述了通过在将C的含量适当地进行控制，并复合添加Si和Cr并使其相对于总含量为0.6～1.2％并使珠光体层状组织细微化，从而获得具有高强度和高延展性的拉丝用线材。

在专利文献2中实际评价拉丝后延展性的基准是经过铅退火处理而制造的，虽然未对热轧线材的拉丝加工性(直接拉丝性)进行评价，但由于专利文献2中线材的拉伸强度大，因此可以认为其直接拉丝性较低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开第2017-61740号公报

专利文献2：日本特表第2011-509345号公报

发明内容

发明所要解决的问题

为了解决上述技术问题，本发明进行了研究。即，本发明为了在作为最终产品的拉丝加工后的钢丝绳中获得高强度及延展性，提供一种线材(热轧线材)，该线材是将含有共析钢以上含量的C，并将Si含量及Cr含量设为指定量以上作为前提的线材，该线材还具有在热轧后无需实施再次加热的热处理即可获得的(在热轧状态下)优异的直接拉丝性。

以下，若无特殊限定，直接拉丝性是指，在拉丝加工中，相对于热轧线材而言，在拉丝前无需实施热处理而通过干式拉丝所进行的一次拉丝加工中的拉丝加工性。

用于解决问题的技术方案

本发明的发明人使用C含量为0.90％～1.10％的过共析钢，并在各种热轧条件下制备了金属组织与拉伸强度得到了控制的热轧线材。本发明的发明人使用这些热轧线材，详尽地研究了线材的组织以及拉伸强度对钢丝绳的力学特性造成的影响。其结果，通过控制C含量、Si含量、Cr含量、Mn含量，且将拉伸强度调整至根据化学成分所确定的范围之内，可以获得优异的直接拉丝性，并最终完成本发明。

本发明是基于以上发现而完成的，其主要内容如下所述。

(1)本发明的一个实施方式涉及的热轧线材，其化学成分以质量％计含有：C:0.90～1.10％、Si:0.50～0.80％、Mn:0.10～0.70％、Cr:0.10～0.40％、P:0.020％以下、S:0.015％以下、N:0.0060％以下、O:0.0040％以下、且以质量％计满足式(a)、(b)，余量包含Fe和杂质，该热轧线材的组织包含：以面积率计为95.0％以上的珠光体、以及余量，单位MPa的拉伸强度(ultimate tensile strength)TS、和由C含量、Si含量、Cr含量所决定的TS*满足式(c)，

0.50≤[Si]+[Cr]≤0.90…(a)、

0.40≤[Cr]+[Mn]≤0.80…(b)、

-50＜TS-TS*＜50…(c)，

此处，所述TS*通过以下式(c’)计算：

TS*＝1000×[C]+100×[Si]+125×[Cr]+150…(c’)，

此外，在所述式(a)、(b)、(c’)中，[X]是元素X的以质量％计的含量。

(2)在上述(1)所述的热轧线材中，其可以含有选自所述化学成分：Al:0.003％以下、Ni:0.50％以下、Co:1.00％以下、Mo:0.20％以下、B:0.0030％以下、Cu:0.15％以下中的一种或两种以上。

(3)在上述(1)或(2)所述的热轧线材中，其可以含有选自所述化学成分：Nb:0.05％以下、V:0.05％以下、Ti:0.05％以下、REM:0.05％以下、Mg:0.05％以下、Ca:0.05％以下、Zr:0.05％以下、W:0.05％以下中的一种或两种以上。

(4)如上述(1)～(3)中任一项所述的热轧线材，其中，将从表面起至200μm的深度的范围定义为表层区域，并将线材的垂直于长度方向的截面的等效圆半径设为R且单位为mm时，将所述线材的从中心起至R/5的范围定义为中心部时，所述表层区域的维氏硬度HVs、以及所述中心部的维氏硬度HVc可以满足下述式(d)：

-45≤HVs-HVc≤0…(d)。

(5)如上述(1)～(4)中任一项所述的热轧线材，其中，将线材的垂直于长度方向的截面的等效圆半径设为R且单位为mm时，将所述线材的从中心至R/5的范围定义为中心部时，在所述中心部中，先共析渗碳体的平均厚度可以为0.25μm以下。

(6)如上述(5)所述的热轧线材，其中，在所述中心部中，所述组织中的所述先共析渗碳体的面积率可以为0.5％以下。

(7)如上述(1)～(6)中任一项所述的热轧线材，线径可以为3.0～6.0mm。

发明的效果

根据本发明的上述实施方式，可以提供一种热轧线材，该线材含有共析钢以上含量的C、以及Si和Cr，并具有在热轧后无需实施再次加热的热处理即能获得的在较高真应变下也不会发生分层的优异的直接拉丝性。

附图说明

图1是说明先共析渗碳体的厚度的测量方法的模式图。

具体实施方式

以下，对本发明的一个实施方式涉及的热轧线材(以下，为本实施方式涉及的线材)进行详细说明。

首先，本实施方式涉及的线材的钢成分(化学成分)如下所述。在以下说明中，若无特殊限定，则各个元素的单位均为质量％。

C:0.90～1.10％

C(碳)是为了提高热轧线材以及作为产品的钢丝的强度所必需的元素。若C含量不足0.90％，则钢丝绳等最终产品的钢丝的拉丝强度降低。因此，将C含量设为0.90％以上。优选为0.95％以上，更优选为1.00％以上。

另一方面，若C含量超过1.10％，则先共析渗碳体增加，多发生断线，并且，热轧线材的强度过度增高，容易导致直接拉丝性等拉丝加工性降低、及拉伸后的钢丝的延展性降低。因此，将C含量设为1.10％以下。优选为1.08％以下。

Si:0.50～0.80％

Si(硅)是具有抑制先共析渗碳体生成的效果的元素。并且，Si是具有提高拉丝后钢丝的延展性效果的元素。为了有效地发挥这些作用，需要将Si含量设为0.50％以上。优选为0.55％以上。

另一方面，若过多地含有Si，则容易生成有害于拉丝加工性的SiO₂类夹杂物，此外，在铁素体上进一步固溶强化，从而直接拉丝性等拉丝加工性降低。因此，将Si含量设定为0.80％以下。优选为0.70％以下。

Mn:0.10～0.70％

Mn(锰)是对于脱氧及脱硫有用的元素。此外，由于Mn具有使奥氏体向先共析渗碳体及晶界铁素体的转变延迟的效果，因此，Mn是对于用以获得珠光体主体组织的有用的元素。为了有效地发挥上述作用，将Mn含量设为0.10％以上。

另一方面，即使过度含有Mn，则不仅会使上述效果达到饱和状态，还会在热轧后的冷却过程中容易产生贝氏体、马氏体等过冷组织，或使直至转变结束的时间变长，从而降低生产性、增加设备成本。因此，将Mn设定为0.70％以下。优选为0.50％以下。

Cr:0.10～0.40％

Cr(铬)与Mn相同，具有使奥氏体向先共析渗碳体及晶界铁素体的转变延迟的效果，并且对于用以获得珠光体主体组织是有用的元素。并且，Cr通过使珠光体组织的层间间隔变窄，从而提高拉丝时的加工固化率，并且对于提高作为产品的钢丝强度是有用的元素。为了有效地发挥上述作用，将Cr含量设为0.10％以上。

另一方面，若Cr含量超过0.40％，则不仅会使上述效果达到饱和状态，还会导致淬透性变高，还会在热轧后的冷却过程中容易产生贝氏体、马氏体等过冷组织，或使直至转变结束的时间变长，从而降低生产性、增加设备成本。因此，将Mn设定为0.40％以下。优选为0.30％以下。

P:0.020％以下

P(磷)为杂质。若P含量超过0.020％，则P在晶界偏析，导致拉丝加工性降低。因此，将P含量限值在0.020％以下。优选将P含量限制在0.015％以下。由于P含量越少越好，因此P含量的下限可以为0％。但是，将P含量设为0％以下，从技术角度而言并不容易，此外，即使将其稳定地设为不足0.001％，炼钢成本也会变高。因此，可以将P含量设为0.001％以上。

S:0.015％以下

S(硫)为杂质。若S含量超过0.015％，则容易形成粗大的MnS，导致直接拉丝性等拉丝加工性降低。因此，将S含量限值在0.015％以下。S含量优选限制在0.010％以下，更优选限制在0.008％以下。由于S含量越少越好，因此S含量下限可以为0％。但是，将S含量设为0％以下，从技术角度而言并不容易，此外，即使将其稳定地设为不足0.001％，炼钢成本也会变高。因此，可以将S含量设为0.001％以上。

N:0.0060％以下

N是形成氮化物的元素。由于氮化物为硬质，且不会因热轧或拉丝加工而变形，因此，容易在最终拉丝加工中成为断线的起点。特别是，若N含量超过0.0060％，则在最终拉丝加工中容易发生断线。因此，将N含量设为0.0060％以下。N含量优选为0.0050％以下。

O:0.0040％以下

O(氧)是易于形成氧化物的元素。因此，O与Al等结合形成氧化物类夹杂物，降低拉丝加工性。特别是，若O含量超过0.0040％，则氧化物类夹杂物变得粗大，并且在最终拉丝加工中频繁发生断线现象，拉丝加工性显著降低。因此，将O含量限制在0.0040％以下。优选O含量为0.0030％以下。

[Si]+[Cr]：0.50～0.90％([Si]为Si含量，[Cr]为Cr含量)

在本实施方式涉及的线材中，为了兼具拉丝后钢丝的高强度化和高延展性化，将Si与Cr的总含量设为0.50％以上。若两种元素的总含量不足0.50％，则无法充分获得上述效果。优选为0.60％以上。通过进行该调整工序，可以将先共析渗碳体调整为不影响直接拉丝性的程度。

另一方面，若Si与Cr的总含量超过0.90％，则拉伸强度过度增强，导致直接拉丝性降低。因此，将Si与Cr的总含量设为0.90％以下。优选为0.80％以下。

[Cr]+[Mn]：0.40～0.80％([Cr]为Cr含量，[Mn]为Mn含量)

在本实施方式涉及的线材中，为了抑制在热轧时生成先共析渗碳体和晶界铁素体，控制Mn与Cr的总含量。若两种元素的总含量不足0.40％，则无法充分获得上述效果。因此，将Mn与Cr的总含量设为0.40％以上。优选为0.45％以上。

另一方面，若Mn与Cr的总含量超过0.80％，则会导致淬透性变高，还会在热轧后的冷却过程中容易产生贝氏体、马氏体等过冷组织，或使直至转变结束的时间变长，从而降低生产性、增加设备成本。因此，将Mn与Cr的总含量设为0.80％以下。更优选为0.60％以下。

本实施方式涉及的线材基本上含有上述元素，但可以在下述所示范围内选择性地进一步含有如下所示元素中的一种或两种以上。但是，由于可以未必一定含有以下元素，因此下限包含0％。

Al:0.003％以下

可以不含Al。由于Al(铝)作为脱氧元素非常有益，因此可以为了活用该效果而含有Al。

另一方面，Al与O发生反应，生成Al₂O₃等坚硬的氧化物，并且是造成直接拉丝性、最终拉丝的拉丝加工性以及钢丝的延展性降低的因素。因此，将Al含量设为0.003％以下。更优选Al含量为0.002％以下。

Ni:0.50％以下

可以不含Ni。Ni(镍)具有使钢奥氏体向先共析渗碳体及晶界铁素体的转变延迟的效果，因此是用于得到珠光体主体的组织的有用的元素。并且，Ni是提高拉丝材料(拉丝后的钢丝)韧性的元素。因此，可以含有Ni。获得上述效果时，优选将Ni含量设为0.10％以上。

另一方面，若过度含有Ni，则会导致淬透性变高，还会在热轧后的冷却过程中容易产生贝氏体、马氏体等过冷组织，直接拉丝性降低。因此，即使含有Ni，也优选将Ni含量设为0.50％以下。

Co:1.00％以下

可以不含Co。Co(钴)是有效抑制热轧线材中先共析渗碳体析出的元素。并且，Co还是有效提高钢丝的延展性的元素。因此，可以含有Co。获得上述效果时，优选将Co含量设为0.10％以上。

另一方面，即使过度含有Co，会使该效果达到饱和状态，在经济上是浪费的，因此即使含有Co，优选将Co含量设为1.00％以下。

Mo:0.20％以下

可以不含Mo。由于Mo(钼)具有使钢奥氏体向先共析渗碳体及晶界铁素体的转变延迟的效果，并且是为了获得珠光体主体组织的有用的元素。因此，可以含有Mo。获得上述效果时，优选将Mo含量设为0.03％以上。

另一方面，若Mo含量超过0.20％，则会导致淬透性变高，还会在热轧后的冷却过程中容易产生贝氏体、马氏体等过冷组织。因此，即使含有Mo时，也优选将Mo含量设为0.20％以下。更优选为0.15％以下。

B:0.0030％以下

可以不含B。B(硼)是用于稠化至晶界并抑制先共析铁素体生成的有效的元素。因此，可以含有B。获得上述效果时，优选将B含量设为0.0002％以上。更优选为0.0005％以上。

另一方面，若过度含有B，则在奥氏体中形成Fe₂₃(CB)₆等碳化物，直接拉丝性以及最终拉丝的拉丝加工性降低。因此，即使含有B，优选将B含量设为0.0030％以下。更优选为0.0020％以下。

Cu:0.15％

可以不含Cu。Cu(铜)是有助于通过析出固化等使拉丝后所得的钢丝高强度化的元素。因此，可以含有Cu。获得上述效果时，优选将Cu含量设为0.05％以上。

另一方面，若过度含有Cu，则会引起晶界脆化，成为产生瑕疵的因素。因此，即使含有Cu时，也优选将Cu含量设为0.15％以下。更优选为0.13％以下。

本发明的钢含有上述成分，余量实质上由Fe及杂质形成。但是，可以在不损害本实施方式涉及的线材的效果的范围内含有Nb、V、Ti、REM、Mg、Ca、Zr、W。若这些元素含量均为0.05％以下，则不会损害本实施方式涉及的线材的效果。

接下来，对本实施方式涉及的线材的组织(微观结构)进行说明。

[以面积率计含有95.0％以上的珠光体和余量]

本实施方式涉及的线材以面积率计含有95.0％以上的珠光体和余量。余量是先共析渗碳体、晶界铁素体、贝氏体或马氏体、剩余奥氏体中的任意一种或两种以上。先共析渗碳体、晶界铁素体、贝氏体、马氏体、剩余奥氏体有可能成为断裂的传播路径，若这些物质的面积率变大，则会成为直接拉丝性降低的因素。因此，将珠光体的面积率设为95.0％以上，并将余量的面积率设为5.0％以下。优选将珠光体的面积率设为97.0％以上。珠光体的面积率可以为100％，但在本实施方式涉及的线材的成分体系中，难以完全抑制先共析渗碳体、晶界铁素体、贝氏体、马氏体、剩余奥氏体的生成。若想要完全抑制这些组织成分的生成，则要求具备十分优异的冷却能力，有可能增加设备成本，并有可能由于拉伸强度上升等导致直接拉丝性降低及拉丝时的负荷增大，从而有时二次加工中的成本增加。因此，珠光体的面积率可以为99.0％以下。

[-50＜TS-TS*＜50]

在本实施方式涉及的线材中，将通过拉伸实验获得的拉伸强度TS(MPa)控制在由下述式(3)指定的范围内。式(3)中的TS所示的TS*可以根据以下式(3’)而计算出来，且为对应化学成分(特别是C含量、Si含量以及Cr含量)的拉伸强度的适当值。若TS-TS*在比±50(MPa)更小的范围内，则即使Si含量变高，直接拉丝性也优异。

若拉伸强度TS比TS*小50MPa以上，则直接拉丝性降低。可以认为，这是由于在组织中粒径变得粗大或层状渗碳体变厚造成的。另一方面，若拉伸强度TS比TS*大50MPa以上，则在拉丝时的加工固化率容易变高，钢丝的拉伸性容易增加，延展性容易降低，直接拉丝性降低。并且，存在由于模具和拉丝机的负荷变大，有可能制造成本增加。

优选TS-TS*在±45(MPa)的范围内，更优选TS-TS*在±40(MPa)的范围内。

-50＜TS-TS*＜50…(3)

TS*(MPa)＝1000×[C]+100×[Si]+125×[Cr]+150…(3’)

在式(3’)中，[C]表示C含量(质量％)，[Si]表示Si含量(质量％)，[Cr]表示Cr含量(质量％)。

在剩余组织中，先共析渗碳体由于有可能成为断线的原因等，对拉丝加工性造成的影响较大。但是，即使存在先共析渗碳体(面积率超过0％时)，只要是少量析出且控制厚度等的形状，则对直接拉丝性的影响较小。具体而言，相对于线材的长度方向垂直的截面的等效圆半径设为R(mm)时，从中心起至R/5的范围中先共析渗碳体的面积率为0.50以下，若先共析渗碳体的平均厚度为0.25μm以下，则直接拉丝性变高。更优选先共析渗碳体的面积率为0.40％以下，且先共析渗碳体的平均厚度为0.20μm以下。若大于先共析渗碳体的面积率和厚度的指定值，则拉丝时的缺陷也会变大，更容易成为断线的因素。在本实施方式中，先共析渗碳体的面积率有时为0％，因此先共析渗碳体的厚度的下限为0μm，但先共析渗碳体的厚度的下限可以超过0μm。

[-45≤HVs-HVc≤0]

在本实施方式涉及的线材中，通过使表层部的硬度小于中心部的硬度，进一步提高拉丝加工性。另一方面，若过度降低表层部的硬度，则不均匀性增高，并且还会出现脱碳等，从而拉丝加工性降低。因此，优选控制使从表面起至0.2mm的深度的范围(表层区域)的维氏硬度HVs、以及将相对于线材的长度方向垂直的截面的等效圆半径设为R(mm)时的从中心起至R/5的范围(中心部)的维氏硬度HVc满足式(4)。通过将HVs-HVc设为式(4)指定的范围，能够确保更加优异的直接拉丝性。

-45≤HVs-HVc≤0…(4)

热轧线材的线径(2R)对卷取后的冷却速度造成影响，作为其结果，影响金属组织及拉伸强度等。若热轧线材的直径(线径)超过6.0mm，则线材中心的冷却速度容易变得缓慢，容易生成先共析渗碳体，从而有可能会导致珠光体的面积率降低。另一方面，若热轧线材的直径不足3.0mm，则制造变得困难，并且生产效率降低，可能会导致热轧线材的成本上升。因此，线径优选设为3.0mm以上且6.0mm以下。

随后，对本实施方式涉及的线材所含组织的面积率、先共析渗碳体的平均厚度、拉伸强度、表层区域以及中心部的硬度的各个测量方法进行说明。

按照以下步骤测量先共析渗碳体、晶界铁素体、贝氏体、以及马氏体、剩余奥氏体的面积率。

切割热轧后的线材，进行树脂填埋使得能够观察与长度方向垂直的横截面，然后用砂纸或氧化铝磨粒进行镜面抛光并将其作为样品。在3％硝酸溶液中对进行了上述镜面抛光处理的样品进行腐蚀，随后使用扫描电子显微镜(SEM)进行观察并拍照。以整个截面为对象进行拍摄，以2000倍～5000倍的倍数并使观察视野面积达到0.02mm²以上，在所拍摄的图像上配置透明的片材，分别涂满先共析渗碳体、晶界铁素体、贝氏体、以及马氏体、剩余奥氏体，随后，使用粒子解析软件等图像解析软件，通过测量涂布位置处的面积，从而能够测量先共析渗碳体、晶界铁素体、贝氏体、以及马氏体、剩余奥氏体的面积率。在测量时，通常是以2000倍的倍数进行测量，但若在2000倍的倍数下无法判断该测量位置是先共析渗碳体、晶界铁素体、贝氏体、以及马氏体、剩余奥氏体中哪一种时，则在更高倍数下进行观察并判定是哪种组织。但是，此时，在与2000倍相同的视野进行连续拍摄。

珠光体的面积率是通过从整体(100％)中减去通过上述步骤测量的先共析渗碳体、晶界铁素体、贝氏体、马氏体、剩余奥氏体的面积率总和而得到的。

先共析渗碳体的厚度是通过使用与测量面积率相同的方法准备观察样本，并使用SEM进行拍摄的图像进行测量。在线材的中心部(从中心起至距离中心R/5的范围)，以2000倍的倍数拍摄5个视野。在这些拍摄的照片中，对10个从先共析渗碳体中长径较大的渗碳体，画3根将先共析渗碳体的长径四等分的与长径方向相垂直的线，将在该线上测量的3处的厚度的平均值作为先共析渗碳体的厚度。即，在图1中，作为先共析渗碳体的厚度，将T1、T2、T3的平均值定义为该先共析渗碳体的厚度。在测量先共析渗碳体的厚度中，若测量位置为渗碳体的分歧点，则该测量位置不包括在平均值中。若先共析渗碳体不足10个，则仅使用测量的渗碳体计算平均值。但是，若在2000倍的倍数下难以测量，则可以在更高倍数(例如5000倍)下观察作为测量对象的先共析渗碳体并测量厚度。

拉伸强度TS(MPa)是从热轧线材的线卷中去除一般产品中切割掉的不稳定部分的部分中连续采样8根长400mm的拉伸标本，以供进行拉伸实验。将由该拉伸实验的结果所得的拉伸强度的平均值设为拉伸强度TS。

另外，作为硬度测量，从热轧线材的线卷中除去非稳定部分的部分中采样两个环，并在一个环上以四等分间距采样4个长度为15mm左右的标本，将各个标本进行树脂填埋并使与长度方向垂直的截面显露，在进行氧化铝抛光后，在各个截面中，通过维氏硬度实验评价表层区域及中心部。

表层区域的维氏硬度通过如下步骤测量：在作为表层区域的代表性的位置处的从表面起30μm的位置处一个截面分别测量四个点。此外，中心部的维氏硬度通过在将线材的半径设为R(mm)时，从中心起直到R/5的区域内测量4个点。在所述的所有截面中进行相同的操作，将在表层区域中所测得的值的平均值作为表层区域的维氏硬度HVs、将在中心部中测量的值的平均值作为中心部的维氏硬度HVc。

接下来，对本实施方式涉及的线材优选的制造方法进行说明。以下进行说明的制造方法仅是其中一例，并不限于以下步骤和方法，若是能够获得本实施方式的热轧线材的方法，则可以采用任意方法。

用于热轧的材料通过一般制造条件进行制造即可。例如，铸造具有上述化学成分的钢，将所得到的铸材通过初轧(blooming)制成具有适合线材压延的尺寸的钢片(通常称为钢坯的线材压延前的钢片)，并可以将此用于热轧。

将所得的钢片用于热轧并作为热轧线材。

在热轧时，优选将所属钢片加热至950～1150℃，并将精轧的起始温度控制在800℃且950℃以下。压延温度通过放射温度计进行测量，其代表钢材的表面温度。精轧后的线材由于出现加工放热，因此比精轧起始温度更高，但优选将卷取温度控制为800℃以上且940℃以下。若卷取温度不足800℃，则奥氏体粒径会细微化，容易析出先共析渗碳体以及晶界铁素体，并且，机械的剥离性也会降低。另一方面，若卷取温度超过940℃，则奥氏体的粒径过度变大，由于拉伸强度上升及贝氏体等的面积增加，因此直接拉丝性降低。卷取温度更优选为830℃以上且920℃以下，进一步优选为850℃以上且900℃以下。

热轧线材在卷取后的冷却过程中由奥氏体转变为珠光体。卷取后，将直至660℃的平均冷却速度1设为5℃/s以上且20℃/s以下，将从660℃至610℃的平均冷却速度2设为3℃/s以上且5℃/s以下，将从610℃至450℃的平均冷却速度3设为8℃/s以上，进行冷却。

若平均冷却速度1不足5℃/s，则难以抑制先共析渗碳体，另一方面，若冷却速度超过20℃/s，则生成较多贝氏体等组织，珠光体面积率有时降低。此外，除了过度的能力以外，极有可能发生机械剥离性降低的情况，并且，冷却的设备成本增加。平均冷却速度1优选为6℃/s以上且12℃/s以下。

此外，若平均冷却速度2超过5℃/s，则转变温度降低，层间间隔过度细微化，拉伸强度过度变高。另一方面，若不足3℃/s，则拉伸强度过低，拉丝加工性降低。平均冷却速度2优选为3℃/s以上且不足5℃/s。

进一步而言，若平均冷却速度3不足8℃/s，则珠光体中的渗碳体断裂，珠光体的面积率降低，TS过度降低，直接拉丝性降低。平均冷却速度的上限没有特殊限制，但由于过度的冷却能力会导致成本上升等，因此可以设为30℃/s以下。

制造中的热轧线材的温度是通过放射温度计测量的温度。

通过具有本实施方式的化学成分并如上所述地调整制造条件，从而能够将线材的组织和拉伸强度等控制在本实施方式的范围内。

实施例

以下，举出本发明涉及的线材的实施例更加具体地对本发明进行说明，但本发明并不局限于以下实施例，可以在符合前述、后述的宗旨的范围内进行适当地更改，这些均包含在本发明的技术范围内。

表1A～表1C表示钢成分(化学成分)，表2A、表2B中表示热轧条件，表3A、表3B、表3C表示评价了热轧线材的组织评价、拉伸强度以及硬度的机械性质和拉丝材料(钢丝)的拉伸特性及直接拉丝性的结果。

在表2A、表2B中表示为：

平均冷却速度1:卷取后直至660℃的平均冷却速度、

平均冷却速度2:从660℃至610℃的平均冷却速度、

平均冷却速度3:从610℃至450℃的平均冷却速度。

在表1A～表3C中，将在本发明范围之外的数值用下划线标出。

基准A1～A38为本发明示例。并且，基准B1～B18中，成分及热轧条件中任意一项在适当范围外，其是热轧线材的组织、强度范围在本发明的适当范围外的示例。

在本实施例和比较例中，就压延而言，首先通过在加热炉将坯料加热至1000～1150℃后，如表2A、表2B所示，以精轧起始温度以及在精轧中控制通过加工加热而上升的钢材温度，在压延后，将卷取成环状的卷取温度、卷取后直至660℃的冷却速度(冷却速度1)、从660℃至610℃的冷却速度(冷却速度2)、从610℃至450℃的冷却速度(冷却速度3)作为表2A、表2B所示条件进行了热轧。在表2A、表2B中还表示了热轧线材的线径。卷取后的热轧线材的温度在环重叠的地方(致密部分)进行测量。

[表2A]

[表2B]

根据上述方法，评价了热轧线材的先共析渗碳体面积率、晶界铁素体、贝氏体、马氏体、剩余奥氏体的面积率以及珠光体面积率。本发明例和比较例中，其组织均为珠光体以及余量的复合组织，余量含有先共析渗碳体面积率、晶界铁素体、贝氏体、马氏体、剩余奥氏体中的一种或两种以上。

拉伸特性通过以下步骤测量：在所得的热轧线材的线卷中，从线卷前部(从卷取温度升至指定温度的部位至50个环尾端侧的位置)和线卷尾部(距离尾端100个环的前端侧的位置)中分别取样5个环，从各环中等距地采样8根样本，共取80根用以实验。将此80根样本的平均值作为热轧线材的平均拉伸强度TS。样本长度设为400mm，十字头速度设为10mm/min，夹具间为200mm，进行了拉伸实验。

按照如下步骤测量硬度：从热轧线材的线卷中的拉伸试验采样的位置，前部和尾部同时连续地各自采样一个环，并根据所述的方法，测量了表层部的维氏硬度HVs和中心部的HVc。测量重量时的荷重评估为50g，并进一步地通过使压痕尺寸分离5倍以上以不影响彼此。另外，对于测量硬度的方法等，依据了线材的JIS Z 2244:2009所述方法。

<拉丝加工性(直接拉丝性)>

使用如上所得的热轧线材，无需施加铅浴淬火(Patenting)处理，进行了拉丝加工(干式拉丝)。拉丝加工的样本是在热轧线材的尾部中采样了用于所述拉伸实验和硬度试验的样本位置处连续采样了15个环。干式拉丝作为预处理，用酸洗方式除去剥离，随后进行石灰膜处理，以每道次对应的减面率17～23％进行拉丝。使用所得的拉丝材料，进行了扭曲绞合实验。

在扭曲绞合实验中，在将样本的直径设为d(mm)时，以夹具之间的长度100×d(mm)，施加各样本拉伸强度的1％的荷重，并施加了直至断裂的扭曲绞合力。在三根样本上各自进行上述实验，根据发生了分层时的真实应变进行评价。在本发明中，判定发生分层时的真实应变为2.1以上的样本直接拉丝性为良好。钢丝的拉伸强度为通过所述方法在三根样本上进行拉伸实验并将其平均值作为拉伸强度。此外，真实应变通过计算出2×In(线材的线径/拉丝后的钢丝线径)而获得。”In”为自然对数，”线材的线径”是指热轧线材的线径。

实验例A1～A38均为本发明例，所有热轧线材在无需施加铅浴淬火处理的情况下均无剥离地拉丝至真实应变为2.1，未出现分层现象，表现出了可以进行拉丝加工的优异的拉丝加工性。

另一方面，B1～B18的实验例由于未满足本发明的任何要求，因此其拉丝加工性差。

B1是C含量高、拉丝加工性降低的示例。

B2、B4、B18是Si含量低、钢丝的延展性降低的示例。

B8是[Si]+[Cr](Si与Cr的总含量)高、线材的拉伸强度过度变大且钢丝延展性降低的示例。

B5是Si含量以及[Si]+[Cr]高、钢丝延展性降低的示例。

B6是Mn含量以及[Cr]+[Mn]高，B7是Cr含量以及[Cr]+[Mn]高，B9是Mn含量及[Cr]+[Mn]高，从而线材的珠光体组织降低且直接拉丝性降低的示例。

B10是Cr含量低、珠光体组织降低且直接拉丝性降低的示例。

B11是[Cr]+[Mn]低、先共析渗碳体的面积率增加，且由于珠光体的面积率低，因此直接拉丝性降低的示例。

B12是Cu含量多、在表面上生成瑕疵且钢丝的延展性降低的示例。

B14是冷却速度2低、线材的拉伸强度TS变低结果导致直接拉丝性降低的示例。

B16是冷却速度1变大、贝氏体等组织发达，且由于珠光体面积率降低，并且线材的拉伸强度TS变高，结果导致钢丝延展性降低的示例。

B17是冷却速度3小，线材的拉伸强度TS变低，结果导致直接拉丝性降低的示例。

工业可利用性

根据本发明，能够提供一种含有共析钢以上的C、Si以及Cr，在热轧线材后无需施加再次加热的热处理即可获得的即使是在高真应变下也不会发生分层的、具有优异直接拉丝性的线材。因此，本发明的线材其产业可利用性高。

Claims

1.一种热轧线材，其化学成分以质量％计含有：

C:0.90～1.10％、

Si:0.50～0.80％、

Mn:0.10～0.70％、

Cr:0.10～0.40％、

P:0.020％以下、

S:0.015％以下、

N:0.0060％以下、

O:0.0040％以下、

且以质量％计满足式(1)、(2)，余量包含Fe和杂质，

该热轧线材的组织包含：以面积率计为95.0％以上的珠光体、以及余量，

单位MPa的拉伸强度TS、和由C含量、Si含量、Cr含量所决定的TS*满足式(3)，

0.50≤[Si]+[Cr]≤0.90…(1)、

0.40≤[Cr]+[Mn]≤0.80…(2)、

-50＜TS-TS*＜50…(3)，

此处，所述TS*通过以下式(3’)计算：

TS*＝1000×[C]+100×[Si]+125×[Cr]+150…(3’)，

此外，在所述式(1)、(2)、(3’)中，[X]是元素X的以质量％计的含量。

2.如权利要求1所述的热轧线材，其中，所述化学成分含有选自：

Al:0.003％以下、

Ni:0.50％以下、

Co:1.00％以下、

Mo:0.20％以下、

B:0.0030％以下、

Cu:0.15％以下

中的一种或两种以上。

3.如权利要求1或2所述的热轧线材，其中，所述化学成分含有选自：

Nb:0.05％以下、

V:0.05％以下、

Ti:0.05％以下、

REM:0.05％以下、

Mg:0.05％以下、

Ca:0.05％以下、

Zr:0.05％以下、

W:0.05％以下

中的一种或两种以上。

4.如权利要求1～3中任一项所述的热轧线材，其中，

将从表面起至200μm的深度的范围定义为表层区域，并将线材的垂直于长度方向的截面的等效圆半径设为R且单位为mm时，将所述线材的从中心起至R/5的范围定义为中心部时，

所述表层区域的维氏硬度HVs，以及所述中心部的维氏硬度HVc满足下述式(4)：

-45≤HVs-HVc≤0…(4)。

5.如权利要求1～4中任一项所述的热轧线材，其中，

将线材的垂直于长度方向的截面的等效圆半径设为R且单位为mm时，将所述线材的从中心起至R/5的范围定义为中心部时，

在所述中心部中，先共析渗碳体的平均厚度为0.25μm以下。

6.如权利要求5所述的热轧线材，其中，

在所述中心部中，所述组织中的所述先共析渗碳体的面积率为0.5％以下。

7.如权利要求1～6中任一项所述的热轧线材，其中，

线径为3.0～6.0mm。