JP2005320630A - 冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼、高強度成形品並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 C含有量がAe1点におけるフェライト相の炭素の固溶限以下である鋼塊
、鋳片、鋼片又は鋼材半成品に加工温度が350〜800℃の範囲内で温間加工を施して、長手方向に垂直な断面における平均結晶粒径が3μm以下の材料を調製し、次いで冷間加工を施して、長手方向に垂直な断面における平均結晶粒径が500nm以下のフェライト組織を形成させる。
【選択図】 図6
Description
せ、変形抵抗、変形能を阻害するセメンタイト、ひいてはパーライトの生成を抑制する一方、初析フェライト量を大幅に増加させて冷間加工性を大幅に向上させるようにしている。
価な合金元素であるV添加を要する等、コスト上昇をもたらすという問題がある。
ないような材料を選定するというものである。しかしながら、六角ボルト等に冷間圧造するための素材となる鋼線に対して、長時間の球状化焼なまし処理を施すことは不要になるものの、冷間圧造をする前の鋼線に対する焼入・焼戻し処理を施すことが必要であるという問題がある。
ケース1:TS≧1000MPa、且つRA≧70%、
ケース2:TS≧1200MPa、且つRA≧65%、
ケース3:TS≧1500MPa、且つRA≧60%
を備えた鋼線又は棒鋼を得ることである。
品の他、更に軸類のように、従来主として切削加工により成形加工されている部品の製造に対しても、冷間圧造による成形が容易となり、鋼線又は棒鋼から高強度軸類への成形加工歩留りの飛躍的な向上(従来水準は、一般的には60〜65%程度と低い)をさせることが可能であることが判明していたからである。
こともわかった。
のC含有量の鋼においては、セメンタイトフリーのフェライト組織となるが、このような極低炭素鋼であっても、適切な冷間加工歪みを与えることにより、1000〜1500MPaまでの引張強さTSを有する鋼を製造でき、しかもその際の絞りRAも相当高水準に確保することができることをも知見した。一方、上記冷間加工後に得られるこのような引張強さTSと絞りRAの優れたバランスを備えた鋼は、冷間加工後の材料における長手方向に対する垂直断面における結晶粒径を超微細化された組織に制御することが極めて重要である。この結晶の平均粒径について、本発明者等は鋭意研究の結果、下記事項を見出した。
線又は棒鋼の長手方向に対する垂直断面における平均粒径が500nm以下のフェライト組織を有することを特徴とする冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼を提供する。
るフェライト相の炭素の固溶限以下であって、鋼線又は棒鋼の長手方向に対する垂直断面における平均粒径が500nm以下のフェライト組織を有している。上記第1の発明においては、鋼線又は棒鋼のC含有量を直接規定するものではないが、第2の発明では、C含有量を金相学的に規定している。
わらず、引張強さTSで900MPa以上なる高強度を有するものである。
第5の発明の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼では、上記第1〜第3のいずれかの発明において、更に引張強さTSが1000MPa以上で、且つ絞りRAが70%以上である条件が付加されている。
量の上限値を規定することにより、鋼線又は棒鋼のC含有量の上限規定値の上昇を抑制するとの主旨によるものである。
任意方向断面の内の少なくとも1断面における平均粒径が500nm以下のフェライト組織を有する高強度成形品を提供する。
の内、C含有量がAe1点におけるフェライト相の炭素の固溶限以下である鋼塊、鋳片、
鋼片又は鋼材半成品(以下、鋼塊及び鋼片等)に温間加工を施して、長手方向に垂直な断面における平均結晶粒径が3μm以下の材料を調製し、次いで冷間加工を施して、長手方向に垂直な断面における平均結晶粒径が500nm以下のフェライト組織を形成させることを特徴とする方法を提供する。なお、ここで、鋼塊及び鋼片等のC含有量を直接規定するものではないが、C含有量を金相学的に規定するものである。
R={(S0−S)/S0}×100 ・・・・・・(1)
但し、R:鋼塊、鋳片、鋼片又は鋼材半成品に対して施される総減面率(%)
S0:温間加工開始直前の鋼塊、鋳片、鋼片又は鋼材半成品のC方向
断面積
S:温間加工開始直前の鋼塊、鋳片、鋼片又は鋼材半成品のC方向
断面積
で表わされる総減面率Rが50%以上となる加工を上記鋼塊及び鋼片等に対して施す方法を提供する。
R’={(S0’−S’)/S0’}×100 ・・・・・・(2)
但し、R’:温間加工された材料に対して施される総減面率(%)
S0’:冷間加工開始直前の材料のC方向断面積
S’:冷間加工終了後に得られる材料のC方向断面積
で表わされる総減面率R’が5%以上となる加工を、上記温間加工された材料に対して施す方法を提供する。
R’={1−(daim/d0)2}×100 ・・・・・・(3)
但し、R’(%)は下記(2)式:
R’={(S0’−S’)/S0’}×100 ・・・・・・(2)
S0’:冷間加工開始直前の材料のC方向断面積
S’:冷間加工終了後に得られる材料のC方向断面積
で定義する、
が満たされるように冷間加工条件を設定することにより、冷間加工後の材料の結晶粒径を目標値に近くなるように制御する方法を提供する。
この出願の発明は上記のとおりの構成とそれにかかわる特徴を有するものである。そこで、次に、本願発明の実施形態について詳しく説明する。
この出願の発明に係る冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼及び高強度成形品の化学成分組成は、金属結晶組織の主相が、実質的にセメンタイトフリー、C含有量がAe1点
におけるフェライト相の炭素の固溶限以下、又はC含有量が0.010質量%以下であって、且つ当該鋼線又は棒鋼の長手方向に対する垂直断面(C方向断面)における平均粒径が500nm以下のフェライトであれば炭素鋼成分及び低合金鋼成分のいずれであってもよい。特に、この出願の発明においては、焼入れ処理によりマルテンサイト変態を起こさない化学成分組成であってもよいことが重要な特徴である。その理由は、この出願の発明の製造方法に係る構成要件を満たしていれば、目標とする引張強さ800MPa以上、望ましくは900MPa以上、更に望ましくは1200MPa以上、そして更に望ましくは1500MPa以上が得られ、しかもこれら引張強さに応じて絞りRAも高水準に維持された鋼が得られるからである。
素の固溶限以下であると規定している。更には、通常の低合金鋼の成分系においては、セメンタイトが生成しないと考えられるC含有量の範囲として、0.010質量%以下に規定している。
いるために、実際的にセメンタイトフリーの組織となっている。
て不可避的に混入する以上の含有量は無い方が望ましい。更に、この出願の発明では特に規定するものではないが析出強化に有効な元素であるTiやNb、その他の合金元素も添加するには及ばない。
フェライトの平均粒径の規定は、この出願の発明に係る鋼線又は棒鋼、及びねじ及びボルトに代表される成形品のいずれにおいても該当するものであり、それらの長手方向に垂直方向の断面(C方向断面)において、500nm以下に規定するものである。このようにフェライトの平均粒径を規定するのは、鋼線又は棒鋼、及び成形品の引張強さを、前述した目標値である800MPa以上、望ましくは900MPa以上、更に望ましくは1200MPa以上、そして更に望ましくは1500MPa以上の優れた特性を得るためであり、しかも当該引張強さTSの各水準に応じて、絞りRAも高水準に維持された両者の優れたバランスを有する鋼を得るためである。ここで、この引張強さTSと絞りRAとのバランスとは、前述した如く下記に示す通りのバランス:
ケース1:TS≧1000MPa、且つRA≧70%、
ケース2:TS≧1200MPa、且つRA≧65%、
ケース3:TS≧1500MPa、且つRA≧60%
である。
この出願の発明に係る鋼線又は棒鋼においては、引張強さTSに代わる強度特性として硬さで表示した規定を設定してもいる。この硬さとしては、ビッカース硬さHvで285以上であることが望ましい。ビッカース硬さHvが285以上であれば、引張強さがほぼ900MPa確保されるからである。一方、この出願の発明に係るねじ又はボルトに代表される成形品においては、その形状如何により引張試験片の調製が容易でないこともある。そこで、引張強さの代わりの機械的特性として硬さによる規定を十分にしておくべきである。このような観点から、ねじ又はボルトに代表される成形品に対しては、引張強さの代替として硬さによる規定をし、ビッカース硬さHVで285以上であることが望ましく
、更に望ましくはビッカース硬さHvで300以上であることがよい。
この出願の発明に係る製造方法の基本的特徴は、まず、この出願の発明に係る冷間加工性に優れた鋼線又は棒鋼を製造するために使用する素材の製造方法として、所定の材料に対して適切な条件下での温間加工を施し、この温間加工により微細粒組織鋼を調製する。ここで得られる材料の結晶粒径は、できるだけ小さいことが望ましく、具体的には温間加工方向に垂直な断面(C方向断面)における平均粒径で、3μm以下であることが必要である。次いで、このような材料に対して、適切な条件下での冷間加工を施すと言うものであり、この冷間加工により、冷間加工後の材料の長手方向に垂直方向の断面(C方向断面)における結晶粒が一層微細化された微細粒組織鋼を得るものである。ここで得られる微細組織は、実質的にセメンタイトフリーのフェライトであり、冷間加工が施されているので、通常は冷間加工方向に延伸した所謂バンブーストラクチャーの形態を呈するものとなる。
このように、冷間加工を施す直前において既に微細結晶粒が形成されている材料に対して、以下に述べる適切な冷間加工を施す理由は、得られた鋼に対して成形加工前に球状化焼なまし処理をする必要が無く、しかも成形加工された後においても、得られた成形品に対して焼入・焼戻し処理を施す必要が無くなるという極めて大きな利点が生じるからである。
上記冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造工程の実施の形態として、まず所定の鋼塊、鋳片、鋼片又は鋼材半成品に対する望ましい温間加工条件は、加工温度が350〜800℃の範囲内とすべきである。更に、その際に材料中へ導入されて残留する塑性ひずみを確保すべきである。当該塑性ひずみ量は、公知の3次元有限要素法による計算で求めることができ(その値を「ε」で表記する)、εが0.7以上であることが望ましい。このような温間加工条件を採用したのは、相変態による強化機構を実質的に利用せずに鋼の高強度化を実現する方法として、結晶粒を微細化する方法をとるためである。こうすることにより、鋼の絞りRAを所定の水準以上にすることが、冷間圧造性等の冷間加工性を優れたものにするために、極めて有効であることをこの出願の発明者等は、先に前記特許文献3に係る発明の創案において見出したのである。
e=−ln(1−R/100)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(4)
で表わされる。但し、Rは下記(1)式:
R={(S0−S)/S0}×100 ・・・・・・(1)
但し、R:鋼塊、鋳片、鋼片又は鋼材半成品に対して施される総減面率(%)
S0:温間加工開始直前の鋼塊、鋳片、鋼片又は鋼材半成品のC方向
断面積
S:温間加工終了後に得られる材料のC方向断面積
で表わされる総減面率Rである。
Z=log[(ε/t)exp{Q/(8.31(T+273))}]‥‥‥‥
‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(5)
但し、ε:平均塑性ひずみ
t:圧延開始から終了までの時間(s)
Q:定数(結晶組織がbccのとき、254000J/mol)
T:圧延温度(℃)、多パス圧延の場合は各パスの圧延温度を平均し
た温度
で表わされるZener−Hollomon parameterを導入し(但し、対数形式で表記)、結晶粒径は、圧延条件パラメータZの増加につれて微細化することを知見した。図1に、圧延条件パラメータZと平均フェライト粒径との関係を例示する。即ち、図1は、Z≧11となるように圧延を制御することにより、平均フェライト粒径が1μm以下の微細粒組織が得られることを示している。従って、温間圧延温度をZ≧11を満たすように制御することにより、素材の平均フェライト粒径を3μm未満にすることが可能となる。
次に、上記の通り温間加工により調製された微細粒組織を有し、高強度で且つ加工性に優れている材料に対して、予め施すべき望ましい冷間加工条件は、冷間加工温度が350℃未満であることが望ましい。加工発熱により、冷間加工中にこれよりも高い温度に達すると、引張強さの上昇度合いが低下して望ましくない。次に、冷間加工により材料中への導入される残留ひずみを、所望する引張強さに応じて確保することが必要である。このような観点から、3次元有限要素法により求められる塑性ひずみεが、少なくとも0.05以上となるように冷間加工を施すことが望ましい。これにより結晶の冷間加工組織は加工方向に延伸した形態を呈し、加工方向に対するC方向断面における粒径も細粒化されて、引張強さの上昇が確保される。その際、絞りRAの低下量は小さく抑えられる。
R’={1−(daim/d0)2}×100 ・・・・・・(3)
が満たされるように冷間加工条件を設定すれば、所望する超微細粒に近い粒径を有する材料を得ることができる。なお、R’は下記(2)式:
R’={(S0’−S’)/S0’}×100 ・・・・・・(2)
S0’:冷間加工開始直前の材料のC方向断面積
S’:冷間加工終了後に得られる材料のC方向断面積
で定義するものである。
なお、上述した本願発明に係る冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼は、これに対して更に、350℃〜600℃の範囲内の適切な温度におけるひずみ取り焼なましを施すことにより、材料の強度及び硬さの低下が殆どなく、且つ絞りRA及び伸びElは向上する。一層優れた材質特性が備わったものとなって、冷間圧造性が向上すると共に、成形品の寸法・精度の向上効果も得られるからである。
[I]−(1):実施例1〜5及び実施例6〜9に共通の試験要領
この出願の発明の範囲内にある実施例1〜9を次の通り試験した。表1に示した成分No.1〜5の化学成分組成を有する各鋼を真空溶解炉を用いて溶製し、鋼塊に鋳造した。ここでの成分的特徴は、炭素Cを0.0014〜0.0109質量%というC含有量の範囲内で変化させた極低炭素鋼であること、そして成分No.4を他に比べてSi=1.01
質量%と高水準であること、成分No.5をN=0.0080質量%と他に比べて高目であることである。
上記温間圧延材に関する上記試験結果を表3に示した。
の化学成分組成は、金相学的にセメンタイトフリーの炭素鋼成分を有する。それ故に、金属結晶のミクロ組織がセメンタイトフリーであって、平均フェライト粒径が0.7〜0.9μmという微細粒が得られている。そのために、引張強さTSが635MPa以上の高強度が確保されていると同時に、絞りRAが78%以上という極めて高水準の特性が得られており、強度と成形性との優れたバランスの素材となっていることがわかる。この出願の発明に係る冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法、及びそれにより得られるものは、このような材料特性を備えた素材に冷間加工を施すことによりなされ得るものである。特に、C含有量が0.0014〜0.0109質量%以下という、極低炭素鋼においても、引張強さが600MPa以上の高水準を有することもわかる。
次に、A0グループ試験材を採取した後の6.0mmφの各鋼線材を用いて、実施例1〜5では冷間伸線により、また、実施例6〜9では冷間圧延により、いずれも6.0mmφから1.3mmφまで冷間加工して鋼線を製造する試験を行なった。
前述した温間圧延により調製された成分No.1〜5(表1参照)の5種の6.0mmφ鋼線材を素材とし、冷間伸線により1.3mmφまで伸線して鋼線を製造する試験(以下、それぞれを「実施例1〜実施例5」という)を行なった。これら実施例における冷間伸線の条件は、全て次の通りである。すなわち、常温の6.0mmφ鋼線材(前述の通り、温間圧延により18mmφに加工し、次いで6.0mmφに切削加工した鋼線材)を、表4に示したように、ダイスNo.1〜No.17の伸線ダイスにより順次伸線して、1.3mmφの鋼線を製造した。伸線中の材料温度は、200℃未満であった。
上記試験結果を表5及び表6に示した。
る。それ故に、得られた鋼線は実施例1〜実施例5のいずれにおいても、冷間伸線による総減面率の増加につれて、引張強さTSが著しく上昇している。それにもかかわらず、絞りRAの低下量は異常に小さい。この状態を図4及び図5に図示したが(両図には、後述する比較例1〜比較例3の結果も併記している)、両図を総合参照すると明確である。ここで、図4及び図5においては、横軸に冷間伸線による総減面率Rを、前述したひずみeに変換した値(前記(4)式による)で表記した。また、両表にはひずみeを併記した。以後においてもこれに準じる。
る平均フェライト粒径(=dsupp とする)を、下記(6)式 :
dsupp=(1−R’/100)1/2×d0 ‥‥‥‥‥‥‥(6)
但し、R’:冷間加工による総断面減少率(%)
d0:冷間加工開始直前におけるC方向断面のフェライト粒径(=
温間加工後の材料のC方向断面のフェライト粒径)
により推算する。ここで、R’は、鋼線材の線径6.0mmφから鋼線の線径1.3mmφへの総減面率により算出され、R’=95.3%である。d0は0.8μmであったから、dsupp =173nmと計算される。この計算値173nmは、実測値(dact表記する)である150nmとよく一致している。
他の実施例1、2、4、5についても、予想される平均フェライト粒径dsupp
と実測平均フェライト粒径dactとを対比すると、それぞれ次の通りである。
実施例2:173nmに対して150nm
実施例4:152nmに対して140nm
実施例5:152nmに対して161nm
ここで、予想される平均フェライト粒径dsuppを、本願発明における目標平均フェライト粒径daimと置き換えることにより、上記(6)式:dsupp=(1−R’/100)1/2×d0は、前記(3)式:R’={1−(daim/d0)2}×100を変形することにより得られる式である下記(3’)式:
daim=(1−R’/100)1/2×d0・・・・・・・・・(3’)
となる。
同じく、前述した温間圧延により調製された成分No.1〜4(表1参照)の4種の6.0mmφ鋼線材を素材とし、冷間圧延により1.3mmφまで伸線して鋼線を製造する試験(以下、それぞれを「実施例6〜実施例9」という)を行なった。実施例1〜実施例5では温間圧延鋼線材を冷間伸線したのに対して、これら実施例6〜実施例9では、同じく温間圧延鋼線材を冷間圧延した点において鋼線の製造方法が異なる。この冷間圧延の条件は全て次の通りである。
2) ビッカース硬さ試験機による硬さ測定試験(前述の通りである。)
3) 小ねじのリセス成形試験:線径1.3mmφの鋼線のみを対象(前述の通りである。)
4) 小ねじのねじりトルク試験:M1.6なべ小ねじのみ対象(前述の通りである。)上記試験結果を表8及び表9に示した。
切な温間圧延により製造された、C含有量が極めて低く(C:0.0014〜0.0109質量%)、結晶はセメンタイトフリーの微細フェライト粒(平均粒径d=0.7〜0.9μm)で、引張強さTSと絞りRAの水準が高く、且つそのバランスに優れた材料である。このような材料に対して、圧延総減面率が69.8%(6.0mmφ→3.3mmφの場合)以上の圧延総減面率による冷間圧延が施されている。
次に、この出願の発明の範囲外である比較例として、次の試験を行なった。比較例を第1グループと第2グループとに分けた。
比較例の第1グループとして、JIS G 3507に規定された冷間圧造用炭素鋼線材であって、表10の成分No.6〜8に示すSWRCH5A、SWRCH10A及びSWRCH18相当の各成分組成を有する6.0mmφの鋼線材であって、従来技術の通常の熱間圧延条件であるA3変態点以上で加工を終了した市販の鋼線材から、確性用試験材
(以下、「B0グループ試験材」という)を採取して、下記項目の試験を行なった。
2) 顕微鏡試験によるフェライト粒径(d)の測定試験(前述の通りである。)
これらの試験結果を表10、表11に示す。
〜9において鋼線材として用いた材料の平均フェライト粒径(0.7〜0.9μm)と比べて極めて大きいことがわかる。そのため、C含有量は実施例1〜実施例9と比べて著しく高いにもかかわらず、絞りRAは80.1〜85.9%と高水準で優れている。しかしながら、引張強さTSは、そのようにC含有量が高いにもかかわらず、350〜550MPaであり、実施例1〜9において用いた鋼線材の引張強さTS:635〜795MPaと比べて著しく低いことがわかる。
2) 小ねじのリセス成形試験(前述の通りである。):線径1.3mmφの鋼線については、冷間圧延ままの試験材について、M1.6なべ小ねじのリセス成形試験を行なった。更に、比較例2及び3の線径1.3mmφの鋼線については、冷間圧延ままの鋼線試験材の他に、球状化焼なまし処理を施して冷間加工性を向上させた試験材を調製して、これについても、M1.6なべ小ねじのリセス成形試験を行なった。
この出願の発明の範囲外である比較例1〜3の試験過程で得られた鋼線試験材であり、C含有量が0.04〜0.18質量%の水準である。熱間圧延により調製された素材(鋼線材)に対して、冷間伸線又は冷間圧延が施されると、その総減面率が大きくなるに従って引張強さTSが上昇し、絞りRAが低下する。引張強さTSが1000MPaを超えるための総減面率は、比較例2及び3における線径1.3mmφに対応する95.3%において達成されている。しかしながら、このときにおける絞りRAは64.4〜66.2%に低下している。この絞りRAの素材からの低下状況は、85.9〜83.0%→64.4〜62.5%と約20%程度低下しており、その低下量は著しく大きい。また、低下後の絞りRA値の水準も、前記実施例1〜9において引張強さTSが1000MPaを超えるときの絞りRA:70〜75%程度(図6参照)と比べてかなり低水準となっている。
を、図9に、同じく線径1.3mmφの場合につき、鋼線のC含有量に対する絞りRAの水準を、実施例1〜9と比較例1〜3とで比較するグラフを示す。なお、線径が1.3mmφの冷間加工率が一定条件は、ひずみが3.06に相当する。
比較例の第2グループとして、従来技術により製造された市販のSWCH16A相当鋼線から製造された生ねじ及び浸炭焼入れねじを、比較例4とした。このねじはM1.6なべ小ねじであって、その化学成分組成は表13の成分No.9に示す通りである。
た比較例4の内、生ねじ試験材については、M1.6なべ小ねじのねじり破断トルクが1.82kgf・cmという低値であったが、浸炭焼入れねじにあっては、2.96kgf・cmという高ねじり強さが得られ、望ましいねじり強さを有する。
b ダイヤ型カリバーロールの軸方向長さ、又はオーバル型カリバーロールの長軸長さ
c ダイヤ型カリバーロールの対辺長さ
R ダイヤ型カリバーロールの頂角曲率半径、又はオーバル型カリバーロールの曲率半径
Claims (41)
- 鋼線又は棒鋼の長手方向に対する垂直断面における平均粒径が500nm以下でセメンタイトフリーのフェライト組織を有することを特徴とする冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼。
- C含有量がAe1点におけるフェライト相の炭素の固溶限以下であって、鋼線又は棒鋼
の長手方向に対する垂直断面における平均粒径が500nm以下のフェライト組織を有することを特徴とする冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼。 - C含有量が0.010質量%以下であって、鋼線又は棒鋼の長手方向に対する垂直断面における平均粒径が500nm以下のフェライト組織を有することを特徴とする冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼。
- 引張強さTSが900MPa以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼。
- 引張強さTSが1000MPa以上で、且つ絞りRAが70%以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼。
- 引張強さTSが1200MPa以上で、且つ絞りRAが65%以上であることを特徴とする請求項5に記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼。
- 引張強さTSが1500MPa以上で、且つ絞りRAが60%以上であることが付加されていることを特徴とする請求項5に記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼。
- 硬さがビッカース硬さHvで285以上であることを特徴とする請求項1から3のうちのいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼。
- フェライト組織の平均粒径が200nm以下であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼。
- Cr、Mo、Cu、Ni、B、Ti及びNbのいずれもが不可避的含有量以上に含有されていないことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼。
- Si含有量が1.0質量%以下で且つMn含有量が2.0質量%以下であることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼。
- 任意方向断面の内の少なくとも1断面における平均粒径が500nm以下でセメンタイトフリーのフェライト組織を有することを特徴とする高強度成形品。
- C含有量がAe1点におけるフェライト相の炭素の固溶限以下であって、任意方向断面
の内の少なくとも1断面における平均粒径が500nm以下のフェライト組織を有することを特徴とする高強度成形品。 - C含有量が0.010質量%以下であって、任意方向断面の内の少なくとも1断面における平均粒径が500nm以下のフェライト組織を有することを特徴とする高強度成形品。
- 引張強さTSが1000MPa以上であることを特徴とする請求項12から14のうちのいずれかに記載の高強度成形品。
- 引張強さTSが1500MPa以上であることを特徴とする請求項15に記載の高強度成形品。
- 硬さがビッカース硬さHvで285以上であることを特徴とする請求項12から14のうちのいずれかに記載の高強度成形品。
- 硬さがビッカース硬さHvで300以上であることを特徴とする請求項17に記載の高強度成形品。
- フェライト組織の平均粒径が200nm以下であることを特徴とする請求項12から請求項18のうちのいずれかに記載の高強度成形品。
- Cr、Mo、Cu、Ni、B、Ti及びNbのいずれもが不可避的含有量以上に含有されていないことを特徴とする請求項12から19のいずれかに記載の高強度成形品。
- Si含有量が1.0質量%以下で且つMn含有量が2.0質量%以下であることを特徴とする請求項12から20のいずれかに記載の高強度成形品。
- 請求項1から11のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼から製造されたことを特徴とする高強度成形品。
- 冷間圧造、冷間鍛造及び/又は切削加工により製造されたことを特徴とする請求項22に記載の高強度成形品。
- 焼入・焼戻し処理が施されていないことを特徴とする請求項12から23のいずれかに記載の高強度成形品。
- セメンタイトフリーのフェライト組織を有する鋼塊、鋳片、鋼片又は鋼材半成品に温間加工を施して、長手方向に垂直な断面における平均結晶粒径が3μm以下の材料を調製し、次いで冷間加工を施して、長手方向に垂直な断面における平均結晶粒径が500nm以下のフェライト組織を形成させることを特徴とする冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。
- 温間加工を施した後の材料の長手方向に垂直な断面における平均結晶粒径が0.8μm以下であることを特徴とする請求項25に記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。
- C含有量がAe1点におけるフェライト相の炭素の固溶限以下である鋼塊、鋳片、鋼片
又は鋼材半成品に温間加工を施して、長手方向に垂直な断面における平均結晶粒径が3μm以下の材料を調製し、次いで冷間加工を施して、長手方向に垂直な断面における平均結晶粒径が500nm以下のフェライト組織を形成させることを特徴とする冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。 - 温間加工を施した後の材料の長手方向に垂直な断面における平均結晶粒径が0.8μm以下であることを特徴とする請求項27に記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。
- C含有量が0.010質量%以下であることを特徴とする請求項27又は28に記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。
- 冷間加工を施した後のフェライト組織の平均結晶粒径が200nm以下であることを特徴とする請求項25から29のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。
- 温間加工は、加工温度が350〜800℃の範囲内において、圧延及び/又は鍛造により材料中へ導入されて残留する塑性ひずみが3次元有限要素法で計算される材料中への平均塑性ひずみで、0.7以上となる加工であることを特徴とする請求項25から30のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。
- 温間加工は、加工温度が350〜800℃の範囲内において、圧延及び/又は鍛造により、下記(1)式:
R={(S0−S)/S0}×100 ・・・・・・(1)
但し、R:鋼塊、鋳片、鋼片又は鋼材半成品に対して施される総減面率(%)
S0:温間加工開始直前の鋼塊、鋳片、鋼片又は鋼材半成品のC方向
断面積
S:温間加工終了後に得られる材料のC方向断面積
で表わされる総減面率Rが50%以上となる加工であることを特徴とする請求項25から30のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。 - 温間加工は、複数パスで且つ複数方向に施すことを特徴とする請求項25から32のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。
- 冷間加工は、加工温度が350℃未満において、圧延及び/又は引抜きにより材料中へ導入されて残留する塑性ひずみが、3次元有限要素法で計算される材料中への平均塑性ひずみで0.05以上となる加工であることを特徴とする請求項25から33のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。
- 冷間加工は、加工温度が350℃未満において、圧延及び/又は引抜きにより、下記(2)式:
R’={(S0’−S’)/S0’}×100 ・・・・・・(2)
但し、R’:温間加工された材料に対して施される総減面率(%)
S0’:冷間加工開始直前の材料のC方向断面積
S’:冷間加工終了後に得られる材料のC方向断面積
で表わされる総減面率R’が5%以上となる加工であることを特徴とする請求項25から33のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。 - 冷間加工は、温間加工後の材料の長手方向に垂直な断面における平均結晶粒径d0を予め推定乃至測定しておき、この材料に対して圧延及び/又は引抜きを施すものであって、当該冷間加工温度が350℃未満において、この冷間加工後の材料の長手方向に垂直な断面における目標平均結晶粒径daimを有する当該材料を得るために、総減面率R’が、下記(3)式:
R’={1−(daim/d0)2}×100 ・・・・・・(3)
但し、R’(%)は下記(2)式:
R’={(S0’−S’)/S0’}×100 ・・・・・・(2)
S0’:冷間加工開始直前の材料のC方向断面積
S’:冷間加工終了後に得られる材料のC方向断面積
で定義する、
が満たされるように冷間加工条件を設定することにより、冷間加工後の材料の結晶粒径を制御することを特徴とする請求項25から33のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。 - 温間加工及び冷間加工のいずれの工程中にも球状化焼なまし処理及び/又は焼入・焼戻し処理が含まれていないことを特徴とする請求項25から36のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。
- 高強度鋼線又は棒鋼の製造方法は、冷間加工後に350℃以上600℃以下の範囲内の温度において、焼なまし処理を行なうことを特徴とする請求項25から37のいずれかに記載の冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼の製造方法。
- 請求項25から38のいずれかに記載の製造方法により製造された冷間加工性に優れた高強度鋼線又は棒鋼を用いて、冷間圧造、冷間鍛造及び/又は切削加工により製造することを特徴とする高強度成形品の製造方法。
- 成形品に焼入・焼戻し処理を施さないことを特徴とする請求項39に記載の高強度成形品の製造方法。
- 成形品に応力除去焼なまし処理及び/又はベーキング処理を施さないことを特徴とする請求項39又は40に記載の高強度成形品の製造方法。
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