CN113966404B - 具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非热处理线材及其制造方法 - Google Patents

具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非热处理线材及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本说明书中公开了：适合于用作车辆用材料或机械部件用材料的具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非热处理线材；以及其制造方法。根据公开的非热处理线材的一个实施方案，所述线材包含：以重量百分比计，0.05％至0.35％的C，0.05％至0.5％的Si，0.5％至2.0％的Mn，1.0％或更少的Cr，0.03％或更少的P，0.03％或更少的S，0.01％至0.07％的Sol.Al，0.01％或更少的N，0.1％或更少的Nb、0.5％或更少的V、以及0.1％或更少的Ti中的至少一者，以及余量为Fe和不可避免的杂质，并且包含在轧制方向上的铁素体‑珠光体层状组织作为显微组织。

Description

具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非热处理线材及其制造 方法
技术领域
本公开内容涉及非淬火和回火的线材以及制造其的方法，并且更具体地，涉及适合于用于车辆或机械部件的材料的具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非淬火和回火的线材以及制造其的方法。
背景技术
已被用于机械结构或车辆部件的大多数结构钢为在热加工之后经由再加热、淬火和回火过程而具有改善的强度和韧性的淬火和回火的钢。
相反，非热处理钢为在热加工之后不经受热处理的情况下具有与进行热处理的淬火和回火的钢的强度相似强度的钢。非淬火和回火的线材通过由省略在常规淬火和回火的线材的制造过程中涉及的热处理过程来降低制造成本而具有优异的经济可行性。此外，由于通过省略最终淬火和回火步骤而不产生热处理挠曲(即，热处理期间导致的缺陷)，因此非淬火和回火的线材的线性得到保持。因此，已经尝试了这样的非淬火和回火的线材在各种产品的应用。
特别地，铁素体-珠光体的非淬火和回火的线材在可以用低成本设计组件以及可以在斯太尔摩(Stelmor)冷却输送机中稳定地获得均匀组织方面是有利的。然而，随着可拉拔性增加，产品的强度增加但是出现延展性和韧性快速降低的问题。
作为解决以上问题的方法，已经报道了使用昂贵的淬火元素例如钼(Mo)和硼(B)来获得基于贝氏体的显微组织的技术，但是由于制造线材期间在斯太尔摩冷却输送机上的冷却偏差产生的贝氏体组织的非均匀性所引起的物理特性的偏差，因此该技术难以应用于商业生产。
发明内容
技术问题
已经提出本公开内容以解决以上问题，并且本公开内容的目的是在没有另外的热处理的情况下提供具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非淬火和回火的线材以及制造其的方法。
技术方案
本公开内容的一个方面提供了具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非淬火和回火的线材，其包含：以重量百分比(重量％)计，0.05％至0.35％的碳(C)，0.05％至0.5％的硅(Si)，0.5％至2.0％的锰(Mn)，1.0％或更少的铬(Cr)，0.03％或更少的磷(P)，0.03％或更少的硫(S)，0.01％至0.07％的可溶铝(Sol.Al)，0.01％或更少的氮(N)，选自0.1％或更少的铌(Nb)、0.5％或更少的钒(V)、以及0.1％或更少的钛(Ti)中的至少一者，以及剩余部分的铁(Fe)和不可避免的杂质；以及包含在轧制方向上的铁素体-珠光体层状组织作为显微组织。
此外，在作为平行于轧制方向的截面的L截面中的铁素体带的平均厚度可以为5μm至30μm。
此外，在作为垂直于轧制方向的截面的C截面中的铁素体的平均粒径可以为3μm至20μm。
此外，铁素体的分数可以为30％至90％。
此外，珠光体的平均片层间距可以为0.03μm至0.3μm。
此外，由下式表示的碳当量Ceq可以为0.4至0.6：
Ceq＝[C]+[Si]/9+[Mn]/5+[Cr]/12
(其中[C]、[Si]、[Mn]和[Cr]分别为相应元素的含量(％))。
此外，在作为垂直于轧制方向的截面的C截面中的最大硬度与最小硬度之间的差值可以为30Hv或更小。
此外，在30％至60％的拉拔下，平均室温冲击韧性可以为100J或更大。
此外，所述线材在30％至60％的拉拔下可以满足下式(1)：
(1)I最大-I最小≤40J
(其中I最大为拉拔之后平均室温冲击韧性的最大值，以及I最小为拉拔之后平均室温冲击韧性的最小值)。
本公开内容的另一个方面提供了制造具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非淬火和回火的线材的方法，所述方法包括：制备钢坯(小方坯)，所述钢坯包含：以重量百分比(重量％)计，0.05％至0.35％的碳(C)，0.05％至0.5％的硅(Si)，0.5％至2.0％的锰(Mn)，1.0％或更少的铬(Cr)，0.03％或更少的磷(P)，0.03％或更少的硫(S)，0.01％至0.07％的可溶铝(Sol.Al)，0.01％或更少的氮(N)，选自0.1％或更少的铌(Nb)、0.5％或更少的钒(V)、以及0.1％或更少的钛(Ti)中的至少一者，以及剩余部分的铁(Fe)和不可避免的杂质；在满足下式(2)的再加热温度Tr下对钢坯进行再加热；将经再加热的钢坯轧制成线材；以及对经轧制的线材进行卷绕，然后冷却：
(2)T1≤Tr≤1200℃
(其中T1＝757+606[C]+80[Nb]/[C]+1023√[Nb]+330[V]，以及[C]、[Nb]和[V]分别为相应元素的含量(％))。
此外，将经再加热的钢坯轧制成线材包括在满足下式(3)的终轧温度Tf下对经再加热的钢坯进行轧制：
(3)T2≤Tf≤T3
(其中，T2＝955-396[C]+24.6[Si]-68.1[Mn]-24.8[Cr]-36.1[Nb]-20.7[V]，T3＝734+465[C]-355[Si]+360[Al]+891[Ti]+6800[Nb]-650√[Nb]+730[V]-232√[V]，以及
[C]、[Si]、[Mn]、[Cr]、[Al]、[Ti]、[Nb]和[V]分别为相应元素的含量(％))。
此外，所述冷却包括使线材以0.1℃/秒至2℃/秒的平均速率冷却。
有益效果
根据本公开内容的一个实施方案，可以提供通过在没有另外的热处理的情况下控制合金组成和制造条件来制备的具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非淬火和回火的线材以及制造其的方法。
附图说明
图1为根据本公开内容的一个实施方案的非淬火和回火的线材的铁素体-珠光体层状组织的照片。
实施发明的最佳方式
根据本公开内容的一个实施方案的具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非淬火和回火的线材包含：以重量百分比(重量％)计，0.05％至0.35％的碳(C)，0.05％至0.5％的硅(Si)，0.5％至2.0％的锰(Mn)，1.0％或更少的铬(Cr)，0.03％或更少的磷(P)，0.03％或更少的硫(S)，0.01％至0.07％的可溶铝(Sol.Al)，0.01％或更少的氮(N)，选自0.1％或更少的铌(Nb)、0.5％或更少的钒(V)、以及0.1％或更少的钛(Ti)中的至少一者，以及剩余部分的铁(Fe)和不可避免的杂质；以及具有在轧制方向上的铁素体-珠光体层状组织作为显微组织。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的实施方案。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方案。相反，提供这些实施方案使得本公开内容将是彻底且完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的构思。
本说明书中所使用的术语仅用于描述特定的实施方案，并且不旨在限制本公开内容。除非在上下文中具有明显不同的含义，否则以单数使用的表达涵盖复数的表达。在本说明书中，将理解的是术语例如“包含”或“包括”旨在指示说明书中公开的特征、操作、功能、组分或其组合的存在，并且不旨在排除可以存在或者可以添加一种或更多种其他特征、操作、功能、组分、或其组合的可能性。
本说明书中所使用的术语具有本说明书所属领域中的普通技术人员通常理解的含义。通常使用的术语应在本说明书的上下文中以一致的意义来解释。此外，除非清楚地限定所述含义，否则本说明书中所使用的术语不应以主观意义或形式意义来解释。除非在上下文中具有明显不同的含义，否则以单数使用的表达涵盖复数表达。
程度的用词例如“约”、“基本上”等在本文中在“当给定在陈述的情况下固有的制造、设计和材料公差时，在……下或几乎在……下”的意义上使用并且用于防止不谨慎的侵权人不公平地利用本发明公开内容，在本发明公开内容中陈述了精确的数字或绝对的数字和操作关系或结构关系作为帮助理解本发明。
非淬火和回火的钢(非热处理的钢)是指在热加工之后没有热处理的情况下具有与已经被热处理的淬火和回火的钢的强度相似的强度的钢。非淬火和回火的线材通过由省略在常规淬火和回火的线材的制造过程中涉及的热处理过程来降低制造成本而具有优异的经济可行性。此外，由于通过省略最终淬火和回火步骤而不产生热处理挠曲(即，热处理期间导致的缺陷)，因此非淬火和回火的线材的线性得到保持。因此，已经尝试了这样的非淬火和回火的线材在各种产品的应用。
特别地，铁素体-珠光体的非淬火和回火的线材在可以用低成本设计组件以及可以在斯太尔摩冷却输送机制造过程中稳定地获得均匀组织方面是有利的。然而，随着可拉拔性增加，产品的强度增加但是出现延展性和韧性快速降低的问题。
本发明人已经以许多不同的方式做出了大量努力以提供具有优异的可拉拔性和拉拔之后的冲击韧性的非淬火和回火的线材。作为结果，本发明人已经发现了在没有另外的热处理的情况下，通过适当地调节非淬火和回火的线材的合金组成和显微组织可以获得增加的强度以及优异的冲击韧性，从而完成本公开内容。
根据本公开内容的一个方面的具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非淬火和回火的线材包含：以重量百分比(重量％)计，0.05％至0.35％的碳(C)，0.05％至0.5％的硅(Si)，0.5％至2.0％的锰(Mn)，1.0％或更少的铬(Cr)，0.03％或更少的磷(P)，0.03％或更少的硫(S)，0.01％至0.07％的可溶铝(Sol.Al)，0.01％或更少的氮(N)，选自0.1％或更少的铌(Nb)、0.5％或更少的钒(V)、以及0.1％或更少的钛(Ti)中的至少一者，以及剩余部分的铁(Fe)和不可避免的杂质。
在下文中，将详细地描述非淬火和回火的线材的合金组成的限制的理由。
碳(C)：0.05重量％至0.35重量％
碳(C)在改善线材的强度方面起作用。将C含量优选地控制为0.05重量％或更大以在本公开内容中获得这样的效果。然而，当C含量过大时，钢的耐变形性快速增加，并因此可冷加工性由此劣化。因此，优选的是将C含量的上限控制为0.35重量％。
硅(Si)：0.05重量％至0.5重量％
硅为作为脱氧剂的有效的元素。将Si含量优选地控制为0.05重量％或更大以在本公开内容中获得这样的效果。然而，当Si含量过大时，钢的耐变形性由于固溶强化而快速增加，并因此可冷加工性由此劣化。因此，Si含量的上限优选为0.5重量％并且更优选为0.25重量％。
锰(Mn)：0.5重量％至2.0重量％
锰为作为脱氧剂和脱硫剂的有效的元素。将Mn含量优选地控制为0.5重量％或更大并且更优选地控制为0.8重量％或更大以在本公开内容中获得这样的效果。然而，当Mn含量过大时，钢的强度增加太高并且钢的耐变形性增加，从而使其可冷加工性劣化。因此，将Mn含量的上限优选地控制为2.0重量％并且更优选地控制为1.8重量％。
铬(Cr)：1.0重量％或更少
铬在促进铁素体和珠光体在热轧期间的转化方面起作用。此外，Cr有助于在未将钢的强度增加到大于必要的情况下通过使碳化物在钢中析出而降低固溶碳的含量来减少由固溶碳引起的动态损害效应的时段。然而，当Cr含量过大时，钢的强度增加太高并且钢的耐变形性快速增加，从而使其可冷加工性劣化。因此，Cr含量优选为1.0重量％并且更优选地将其控制为0.5重量％。
磷(P)：0.03重量％或更少
作为不可避免地包含在钢中的杂质的磷为在晶界中偏析而降低钢的韧性的元素，并且充当降低耐延迟断裂性的主要原因，并且优选的是将P含量控制为尽可能低。尽管在理论上将P含量控制为0重量％是有利的，但是制造过程期间P不可避免地被包含在内。因此，重要的是控制P含量的上限，并因此在本公开内容中将P含量的上限控制为0.03重量％。
硫(S)：0.03重量％或更少
作为不可避免地包含在钢中的杂质的硫为这样的元素：其在晶界中偏析而显著降低钢的延展性，并且充当通过在钢中形成硫化物而使耐延迟断裂性和应力松弛特性劣化的主要原因。因此，优选的是将S含量控制为尽可能低。尽管在理论上优选的是将S含量控制为0重量％，但是制造过程期间S不可避免地被包含在内。因此，重要的是控制S含量的上限，并因此在本公开内容中将S含量的上限控制为0.03重量％。
可溶铝(Sol.Al)：0.01重量％至0.07重量％
可溶铝为有效地充当脱氧剂的元素。优选的是可溶Al的含量为0.01重量％或更大以在本公开内容中获得这样的效果。可溶Al的含量更优选为0.015重量％或更大并且甚至更优选为0.02重量％或更大。然而，当可溶Al的含量过大时，奥氏体的粒径细化效果由于AlN的形成而增加，并因此其可冷锻性可能劣化。因此，可溶Al的含量的上限优选为0.07重量％。
氮(N)：0.01重量％或更少
氮为不可避免地包含在钢中的杂质。当N含量过大时，钢的耐变形性由于增加的固溶氮的含量而快速增加，并因此可冷加工性由此劣化。尽管在理论上优选的是将N含量控制为0重量％，但是制造过程期间N不可避免地被包含在内。因此，重要的是控制N含量的上限，并因此在本公开内容中将N含量的上限优选地控制为0.01重量％，更优选地控制为0.008％，并且甚至更优选地控制为0.007重量％。
此外，根据本公开内容的线材可以包含上述组分以及铌(Nb)、钒(V)和钛(Ti)中的至少一者。
铌(Nb)：0.1重量％或更少
铌为在通过形成碳化物和碳氮化物来限制奥氏体和铁素体的晶界迁移的方面起作用的元素。然而，当Nb含量过大时，碳氮化物充当破坏的起点，从而使冲击韧性劣化并且可能出现形成粗大的析出物的问题。因此，优选的是添加铌低于溶解度极限。因此，将Nb含量的上限优选地控制为0.1重量％。
钒(V)：0.5重量％或更少
钒像铌一样在通过形成碳化物和碳氮化物来限制奥氏体和铁素体的晶界迁移的方面起作用。然而，当V含量过大时，碳氮化物充当破坏的起点，从而使冲击韧性劣化并且可能出现形成粗大的析出物的问题。因此，优选的是添加钒低于溶解度极限。因此，将V含量的上限优选地控制为0.5重量％。
钛(Ti)：0.1重量％或更少
钛也与碳和氮结合以形成碳氮化物，从而具有限制奥氏体的晶界尺寸的效果。然而，当Ti含量过大时，形成粗大的析出物，并且使得充当破坏夹杂物的主要裂纹产生位点的可能性增加。因此，将钛的上限优选地控制为0.1重量％。
除了上述合金元素之外的剩余部分为铁(Fe)。此外，本公开内容的用于拉拔的线材可以包括在钢的一般工业制造过程中可能不可避免地包含在其中的其他杂质。由于普通制造过程中的任何技术人员可以知晓这些杂质，因此其类型和含量在本公开内容中没有具体限制。
在根据本公开内容的一个实施方案的非淬火和回火的线材中，由下式表示的碳当量Cep可以为0.4至0.6。当碳当量Ceq小于0.4时，可能难以获得目标强度。当碳当量大于0.6时，钢的耐变形性快速增加，从而使可冷加工性劣化。
Ceq＝[C]+[Si]/9+[Mn]/5+[Cr]/12
在该方面中，[C]、[Si]、[Mn]和[Cr]分别为相应元素的含量(％)。
在下文中，将描述根据本公开内容的非淬火和回火的线材的显微组织。
根据本公开内容的一个实施方案的非淬火和回火的线材包含铁素体和珠光体作为显微组织。参照图1，铁素体和珠光体可以形成铁素体-珠光体层状组织(带组织)。此外，所述层状组织可以为根据一个实施方案的在轧制方向上的铁素体-珠光体层状组织。
在该方面中，在轧制方向上的铁素体-珠光体层状组织指示分别在平行于轧制方向的方向上和垂直于轧制方向的方向上形成的铁素体层和珠光体层的长度和宽度。
由于拉拔之前的初始组织在对于拉拔有效的方向上排列，因此在轧制方向上的铁素体-珠光体层状组织具有优异的可拉拔性，以及由于冲击难以在厚度方向上传播并且沿着为最弱部分的铁素体-珠光体界面传播，因此通过拉拔而在轧制方向上拉伸的铁素体-珠光体层状组织具有改善的冲击韧性。
此外，根据一个实施方案，非淬火和回火的线材可以包含面积分数为30％至90％的铁素体。当线材具有如上所述的组织时，可以获得优异的可拉拔性和冲击韧性以及强度。
在本公开内容的铁素体组织中，在为平行于轧制方向的截面的L截面中，铁素体层(带)的平均厚度可以为5μm至30μm。此外，在为垂直于轧制方向的截面的C截面中的铁素体的平均粒径可以为3μm至20μm。
铁素体层的厚度是指为平行于轧制方向的截面的L截面中的铁素体带的厚度。当铁素体带的平均厚度小于5μm时，强度增加，从而使可冷加工性劣化。相反，当平均厚度大于30μm时，可能难以获得目标强度。
铁素体的粒径是指在为垂直于轧制方向的截面的C截面中的铁素体的粒径。当铁素体的平均粒径小于3μm时，强度由于晶界细化而增加，并因此可冷锻性可能降低。相反，当平均粒径大于20μm时，可能难以获得目标强度。在该方面中，平均粒径是指通过观察钢板的一个截面而测定的平均等效圆直径。由于与此形成的珠光体的平均粒径受到铁素体的平均粒径的影响，因此珠光体的平均粒径没有特别限制。
本公开内容的珠光体组织的平均片层间距可以为0.03μm至0.3μm。随着珠光体组织的片层间距降低，线材的强度增加。然而，当片层间距小于0.03μm时，可冷加工性可能劣化。当片层间距大于0.3μm时，可能难以获得目标强度。
在下文中，将描述具有优异的可拉拔性和冲击韧性并且包含上述组成范围和显微组织的非淬火和回火的线材。
根据一个实施方案，在为垂直于轧制方向的截面的C截面中的最大硬度与最小硬度之间的差值为30Hv或更小。
根据另一个实施方案，在30％至60％拉拔下，非淬火和回火的线材的平均室温冲击韧性为100J或更大。
根据另一个实施方案，在30％至60％拉拔下，非淬火和回火的线材满足下式(1)。
(1)I最大-I最小≤40J
在此，I最大为拉拔之后平均室温冲击韧性的最大值，以及I最小为拉拔之后平均室温冲击韧性的最小值。
在该方面中，室温冲击韧性通过夏氏冲击能量值来评估，所述夏氏冲击能量值通过在25℃下在具有U缺口的试样(U缺口标准样品，10mm×10mm×55mm)上进行夏氏冲击测试来获得。
在下文中，将详细地描述根据本公开内容的一个实施方案的制造线材的方法。
本发明人已经通过各种实验发现了通过在轧制方向上形成良好演变的铁素体-珠光体层状组织(F-P带组织)获得了优异的可拉拔性和冲击韧性二者，并提出了本公开内容。
根据本公开内容的制造非淬火和回火的线材的方法包括：制备钢坯；在再加热温度下对钢坯进行再加热；将经再加热的钢坯轧制成线材；以及对经轧制的线材进行卷绕，然后冷却。
根据本公开内容的一个实施方案制备的钢坯包含：以重量百分比(重量％)计，0.05％至0.35％的碳(C)，0.05％至0.5％的硅(Si)，0.5％至2.0％的锰(Mn)，1.0％或更少的铬(Cr)，0.03％或更少的磷(P)，0.03％或更少的硫(S)，0.01％至0.07％的可溶铝(Sol.Al)，0.01％或更少的氮(N)，选自0.1％或更少的铌(Nb)、0.5％或更少的钒(V)、以及0.1％或更少的钛(Ti)中的至少一者，以及剩余部分的铁(Fe)和不可避免的杂质。
在下文中，将更详细地描述各个步骤。
对钢坯进行再加热
在对钢坯进行再加热的步骤中，可以在满足下式(2)的再加热温度下对具有上述组成范围的钢坯进行再加热。
(2)T1≤Tr≤1200℃
在此，T1＝757+606[C]+80[Nb]/[C]+1023√[Nb]+330[V]。
在满足式(2)的再加热温度Tr下对钢坯进行再加热的步骤为用于将由基础材料中的组分中的Nb、V或其任意组合形成的碳氮化物再固溶的步骤。当由Nb、V或其任意组合形成的碳氮化物保留在加热炉中而未被溶解时，连续的粗大化使得在对线材进行轧制的后续过程中铁素体晶体晶粒的细化困难，并且在冷却期间可以形成混合的晶粒组织。
在以上式(2)中，当钢坯再加热温度低于T1时，由Nb、V或其任意组合形成的粗大的碳氮化物不能被完全再固溶。当钢坯的再加热温度超过1200℃时，奥氏体组织过度生长，从而使延展性劣化。
将经再加热的钢坯轧制成线材
将经再加热的钢坯轧制成线材的步骤可以包括在满足下式(3)的精轧温度Tf下进行热轧。
(3)T2≤Tf≤T3
在此，T2＝955-396[C]+24.6[Si]-68.1[Mn]-24.8[Cr]-36.1[Nb]-20.7[V]，以及T3＝734+465[C]-355[Si]+360[Al]+891[Ti]+6800[Nb]-650√[Nb]+730[V]-232√[V]。
由于精轧温度Tf影响合金的显微组织，因此这是用于形成铁素体-珠光体层状组织的非常重要的过程。当在满足式(3)的条件下进行终轧过程时，铁素体-珠光体层状组织良好地形成。
当精轧温度Tf低于式(3)中的T2时，由于由铁素体晶界细化引起的耐变形性增加，因此存在可冷锻性劣化的可能性。当精轧温度Tf超过T3时，可能无法良好地形成铁素体-珠光体层状组织。
此外，通过在满足式(2)的再加热步骤(为预加热步骤)之后在满足式(3)的精轧温度Tf下进行轧制步骤，在精轧温度下的轧制步骤可以形成细的铁素体并且改善铁素体-珠光体层状组织中的铁素体分布的均匀性。
对经轧制的线材进行卷绕，然后冷却
根据本公开内容的对经轧制的线材进行卷绕并使所得物冷却的步骤对应于对前面的过程中在终轧条件下形成的铁素体-珠光体层状组织中的珠光体的片层间距进行控制的步骤。
基本上，尽管就由铁素体和珠光体形成的组织的强度而言，珠光体是有利的，但是珠光体充当用于降低韧性的主要因素。在这种情况下，较小的珠光体片层间距对韧性是相对有利的。
因此，在本公开内容的冷却步骤中，需要适当地控制冷却速率以减小珠光体的片层间距。当冷却速率太低时，片层间距可能变宽，从而引起降低延展性的担心。当冷却速率太高时，产生低温组织，从而引起韧性的快速降低的担心。
在本公开内容中，冷却期间的平均冷却速率优选为0.1℃/秒至2℃/秒。当平均冷却速率小于0.1℃/秒时，珠光体组织的片层间距可能变宽，从而引起降低延展性的担心。当平均冷却速率超过2℃/秒时，产生低温组织，从而引起钢的强度过度增加以及韧性快速降低的担心。
在冷却期间，平均冷却速率更优选为0.3℃/秒至1℃/秒。在上述范围内，可以获得具有优异的延展性和韧性以及足够强度的非淬火和回火的线材。
在如上所述的本公开内容中，控制钢坯的再加热温度、轧制温度和后续冷却过程以形成铁素体-珠光体层状组织。即，本公开内容的特性在于，在由满足上述组分的钢坯的再加热-轧制-冷却组成的一系列过程中，优化再加热、轧制和冷却条件。
在下文中，将通过实施例更详细地描述本公开内容。然而，必须注意以下实施例仅旨在更详细地说明本公开内容，而不旨在限制本公开内容的范围。这是因为本公开内容的范围由权利要求书中描述的事项和能够由此合理推断的事项确定。
实施例
将具有如下表1中所示的合金组成的钢坯在适合于组分条件的加热温度下加热3小时，然后将其轧制成20mm直径的线材以制备线材。在这种情况下，根据用于组分的条件设定精轧温度并对所得物进行卷绕以及在各自的冷却速率下将其冷却。
然后，通过使用电子显微镜来分析并测量显微组织的类型和分数、铁素体带的厚度和珠光体的片层间距，结果示于下表2中。
然后，在30％至60％拉拔之后，测量是否存在线材破损、室温抗拉强度和室温冲击韧性，结果示于下表3中。当拉拔期间不出现线材破损时将可拉拔性表示为○，以及当出现一次或更多次线材破损时将可拉拔性表示为X。
在这方面中，室温抗拉强度在25℃下在非热处理的钢样品的中心处测量，以及室温冲击韧性通过夏氏冲击能量值来评估，所述夏氏冲击能量值通过在25℃下在具有U缺口的试样(U缺口标准样品，10mm×10mm×55mm)上进行夏氏冲击测试来获得。
表1
表2
表3
在下文中，基于表1至表3，通过实施例与比较例的样品之间的比较来对其进行评估。
参照表1至表3，在满足本公开内容的合金组成和制造条件的实施例1至5的情况下，由于在轧制方向上演变的铁素体-珠光体层状组织，因此获得优异的可拉拔性和冲击韧性以及强度。
相反，与实施例1至5相比，在不满足由本公开内容提出的制造条件的比较例1至6的情况下，在由本公开内容提出的轧制方向上不能充分地形成铁素体-珠光体层状组织，在拉拔期间线材破损的出现率更高，并且冲击韧性更低。
在比较例1的情况下，碳当量(0.347)低于0.4并且精轧温度Tf低于T2。因此，比较例1的非淬火和回火的线材在L截面中的铁素体带的平均厚度(32μm)大于30μm，C截面中的硬度差值(32Hv)大于30Hv，并且30％至60％拉拔之后的平均室温冲击韧性的差值(65J)大于40J，因此比较例1的样品不满足本公开内容的式(1)。
在比较例2的情况下，终轧温度Tf超过T3。此外，比较例2的非淬火和回火的线材在L截面中的铁素体带的平均厚度(36μm)大于30μm，C截面中的铁素体的平均粒径(25μm)大于20μm，55％拉拔之后的冲击韧性(97J)低于100J，并且30％至60％拉拔之后的平均室温冲击韧性之间的差值(54J)大于40J，因此比较例2的样品不满足本公开内容的式(1)。
在比较例3的情况下，再加热温度Tr超过T1并且平均冷却速率(0.08℃/秒)低于0.1℃/秒。此外，比较例3的非淬火和回火的线材的珠光体的平均片层间距(0.34μm)大于0.3μm，45％拉拔和55％拉拔之后的冲击韧性分别为88J和61J(低于100J)，55％拉拔之后出现线材破损，并且30％至60％拉拔之后的平均室温冲击韧性之间的差值(41J)大于40J，因此比较例3的样品不满足本公开内容的式(1)。
在比较例4的情况下，碳当量Cep(0.677)大于0.6，再加热温度Tr超过T1，终轧温度Tf超过T3，并且平均冷却速率(2.4℃/秒)超过2℃/秒。此外，比较例4的L截面中的铁素体带的平均厚度(31μm)大于30μm，35％拉拔、45％拉拔和55％拉拔之后的冲击韧性为94J、74J和52J(低于100J)，45％拉拔和55％拉拔之后出现线材破损，并且30％至60％拉拔之后的平均室温冲击韧性之间的差值(42J)大于40J，因此比较例4的非淬火和回火的线材不满足本公开内容的式(1)。
在比较例5的情况下，C含量(0.38重量％)超过0.35重量％，碳当量Cep(0.612)超过0.6，并且平均冷却速率(0.05℃/秒)低于0.1℃/秒。此外，铁素体分数(28％)低于30％，C截面中的铁素体的平均粒径(22μm)超过20μm，珠光体的平均片层间距(0.32μm)超过0.3μm，C截面中的硬度差值(36Hv)超过30Hv，35％拉拔、45拉拔和55％拉拔之后的冲击韧性为81J、62J和38J(低于100J)，45％拉拔和55％拉拔之后出现线材破损，并且30％至60％拉拔之后的平均室温冲击韧性之间的差值(43J)大于40J，因此比较例5的非淬火和回火的线材不满足本公开内容的公式(1)。
在比较例6的情况下，C含量(0.43重量％)超过0.35重量％，碳当量Cep(0.690)超过0.6。此外，铁素体分数(21％)低于30％，C截面的硬度差值(41Hv)超过30Hv，35％拉拔、45％拉拔和55％拉拔之后的冲击韧性为61J、43J和25J(低于100J)，35％拉拔、45％拉拔和55％拉拔之后出现线材破损。
依据根据本公开内容的实施方案的非淬火和回火的线材以及制造其的方法，可以在没有另外的热处理的情况下通过控制合金组成和制造条件来提供具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非淬火和回火的线材，以及可以提供制造其的方法。
尽管已经参照示例性实施方案具体描述了本公开内容，但是本领域技术人员应理解的是，在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节上的改变。
工业适用性
根据本发明，提供了适合于用作车辆用材料或机械部件用材料的具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非热处理线材以及制造其的方法。

Claims (9)

1.一种具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非淬火和回火的线材，包含：
以重量百分比(重量％)计，0.05％至0.35％的碳(C)，0.05％至0.5％的硅(Si)，0.5％至2.0％的锰(Mn)，1.0％或更少的铬(Cr)，0.03％或更少的磷(P)，0.03％或更少的硫(S)，0.01％至0.07％的可溶铝(Sol.Al)，0.01％或更少的氮(N)，选自0.1％或更少的铌(Nb)、0.5％或更少的钒(V)、以及0.1％或更少的钛(Ti)中的至少一者，以及剩余部分的铁(Fe)和不可避免的杂质；
包含在轧制方向上的铁素体-珠光体层状组织作为显微组织，
其中在作为平行于所述轧制方向的截面的L截面中的铁素体带的平均厚度为5μm至30μm，以及
其中在作为垂直于所述轧制方向的截面的C截面中，最大硬度与最小硬度之间的差值为30Hv或更小。
2.根据权利要求1所述的非淬火和回火的线材，其中在作为垂直于所述轧制方向的截面的C截面中的所述铁素体的平均粒径为3μm至20μm。
3.根据权利要求1所述的非淬火和回火的线材，其中所述铁素体的分数为30％至90％。
4.根据权利要求1所述的非淬火和回火的线材，其中所述珠光体的平均片层间距为0.03μm至0.3μm。
5.根据权利要求1所述的非淬火和回火的线材，其中由下式表示的碳当量Cep为0.4至0.6：
Ceq＝[C]+[Si]/9+[Mn]/5+[Cr]/12
其中[C]、[Si]、[Mn]和[Cr]分别为相应元素的含量(％)。
6.根据权利要求1所述的非淬火和回火的线材，其中在30％至60％拉拔下的平均室温冲击韧性为100J或更大。
7.根据权利要求1所述的非淬火和回火的线材，其中所述线材在30％至60％拉拔下满足下式(1)：
(1)I最大-I最小≤40J
其中I最大为拉拔之后平均室温冲击韧性的最大值，以及I最小为拉拔之后平均室温冲击韧性的最小值。
8.一种制造具有优异的可拉拔性和冲击韧性的非淬火和回火的线材的方法，所述方法包括：
制备钢坯，所述钢坯包含：以重量百分比(重量％)计，0.05％至0.35％的碳(C)，0.05％至0.5％的硅(Si)，0.5％至2.0％的锰(Mn)，1.0％或更少的铬(Cr)，0.03％或更少的磷(P)，0.03％或更少的硫(S)，0.01％至0.07％的可溶铝(Sol.Al)，0.01％或更少的氮(N)，选自0.1％或更少的铌(Nb)、0.5％或更少的钒(V)、以及0.1％或更少的钛(Ti)中的至少一者，以及剩余部分的铁(Fe)和不可避免的杂质；
在满足下式(2)的再加热温度Tr下对所述钢坯进行再加热；
将经再加热的钢坯轧制成线材；
对经轧制的线材进行卷绕，然后冷却，以及
其中将所述经再加热的钢坯轧制成所述线材包括在满足下式(3)的终轧温度Tf下对所述经再加热的钢坯进行轧制：
(2)T1≤Tr≤1200℃
其中T1＝757+606[C]+80[Nb]/[C]+1023√[Nb]+330[V]，以及[C]、[Nb]和[V]分别为相应元素的含量(％)，
(3)T2＜Tf＜T3
其中T2＝955-396[C]+24.6[Si]-68.1[Mn]-24.8[Cr]-36.1[Nb]-20.7[V]，
T3＝734+465[C]-355[Si]+360[Al]+891[Ti]+6800[Nb]-650√[Nb]+730[V]-232√[V]，以及
[C]、[Si]、[Mn]、[Cr]、[Al]、[Ti]、[Nb]和[V]分别为相应元素的含量(％)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述冷却包括使所述线材以0.1℃/秒至2℃/秒的平均速率冷却。
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