JP2013139604A - Hot-rolled bar steel or wire rod - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hot-rolled bar steel or wire rod which, even when hot-forged after being heated to various temperature regions, can stably prevent the austenite grains from coarsening during heating for carburizing or carbonitriding.SOLUTION: The hot-rolled bar steel or wire rod comprises 0.1-0.3% C, 0.05-1.5% Si, 0.4-2.0% Mn, 0.003-0.05% S, 0.5-3.0% Cr, 0.03-0.06% sol. Al, and 0.010-0.025% N, with the balance comprising Fe and unavoidable impurities, wherein in the impurities, P≤0.025%, Ti≤0.003%, and O≤0.002%, and wherein in each of the region covering from the surface of a cross section to 1/5 of the radius and the region covering from the center of the cross section to 1/5 of the radius, the amount of Al deposited as AlN is 0.015% or more, the value calculated from either of specified formulas using the Al amount is 0.008% or more, the numerical density of AlN particles with diameters of 100-300 nm is 10 particles/100 μmor more.

Description

本発明は、熱間圧延棒鋼または線材に関し、詳しくは、熱間鍛造によって粗成形される歯車、シャフトなどの部品の素材として好適な、浸炭あるいは浸炭窒化時の結晶粒粗大化防止特性に優れた熱間圧延棒鋼または線材に関する。   The present invention relates to a hot-rolled steel bar or wire, and in particular, excellent as a grain coarsening prevention property during carburizing or carbonitriding, suitable as a material for parts such as gears and shafts that are roughly formed by hot forging. It relates to hot rolled steel bars or wires.

自動車や産業機械の歯車、シャフトなどの鋼製部品は、棒鋼または線材を熱間鍛造あるいは冷間鍛造により粗成形した後、切削加工を施して部品形状とし、その後、浸炭焼入れあるいは浸炭窒化焼入れによって表面硬化して製造する場合が多いが、その際、焼入れ前のオーステナイト粒が粗大化すると、部品としての疲労強度が低下したり、焼入れ時の変形が大きくなるなどの問題が生じやすい。   Steel parts such as gears and shafts of automobiles and industrial machines are roughly formed by hot forging or cold forging of steel bars or wire rods, and then cut into parts, and then carburized or carbonitrided. In many cases, the surface is hardened and manufactured. However, when the austenite grains before quenching are coarsened, problems such as a decrease in fatigue strength as a part and an increase in deformation during quenching are likely to occur.

一般に、冷間鍛造部品に較べて熱間鍛造部品は、浸炭あるいは浸炭窒化時にオーステナイト粒が粗大化しにくいと考えられてきた。しかしながら、近年、熱間鍛造技術の進歩により、様々な温度域で熱間鍛造されることが多くなり、浸炭あるいは浸炭窒化時にオーステナイト粒が粗大化する熱間鍛造部品が増加している。そのため、様々な温度域で熱間鍛造しても、浸炭あるいは浸炭窒化の工程での加熱の際にオーステナイト粒の粗大化を安定して防止できる熱間圧延棒鋼または線材が求められている。   In general, it has been considered that hot forged parts are less likely to coarsen austenite grains during carburizing or carbonitriding than cold forging parts. However, in recent years, due to advancement in hot forging technology, hot forging is often performed in various temperature ranges, and hot forged parts in which austenite grains become coarse during carburizing or carbonitriding are increasing. Therefore, there is a need for a hot-rolled steel bar or wire that can stably prevent coarsening of austenite grains during heating in the carburizing or carbonitriding process even when hot forging in various temperature ranges.

そのため、例えば、特許文献1〜3に、鋼やその製造方法に関する技術が提案されている。   Therefore, for example, Patent Documents 1 to 3 propose technologies relating to steel and its manufacturing method.

具体的には、特許文献1に、sol.Al量、N量および「sol.Al/N」の比率を限定した鋼を1200℃以上に加熱後、熱間加工することを特徴とする「結晶粒安定化浸炭用鋼」が開示されている。   Specifically, Patent Document 1 discloses sol. A “grain-stabilized carburizing steel” is disclosed in which a steel with limited amounts of Al, N and “sol.Al/N” is heated to 1200 ° C. or higher and then hot-worked. .

特許文献2には、AlNの析出量、AlNの大きさと個数を限定し、さらに鋼材の硬さや脱炭深さを規定した「冷間加工性と浸炭時の粗大粒防止特性に優れた肌焼用鋼材とその製造方法」が開示されている。なお、この特許文献2で提案された技術は、発明の名称や発明の目的に記載されているように、圧延のままで冷間加工して粗成形し、その後浸炭処理することを前提とするものである。   In Patent Document 2, the amount of precipitation of AlN, the size and number of AlN are limited, and the hardness and decarburization depth of the steel material are defined. “Skin burning excellent in cold workability and coarse grain prevention characteristics during carburizing” Steel materials and manufacturing methods thereof are disclosed. The technique proposed in Patent Document 2 is based on the premise that it is cold-worked as it is rolled and roughly formed, and then carburized, as described in the title of the invention and the purpose of the invention. Is.

特許文献3には、AlNの析出量、ベイナイトの組織分率、フェライトバンドなどについて規定した「粗大粒防止特性に優れた肌焼鋼とその製造方法」が開示されている。なお、この特許文献3で提案された技術もまた、その段落[0002]に記載のように、冷間鍛造で粗成形し、その後浸炭焼入れすることを前提とするものである。   Patent Document 3 discloses “a case hardening steel excellent in coarse grain prevention characteristics and a method for producing the same” that defines the amount of AlN precipitation, the bainite structure fraction, the ferrite band, and the like. The technique proposed in Patent Document 3 is also premised on rough forming by cold forging and then carburizing and quenching as described in paragraph [0002].

また、特許文献4には、本発明者らが提案した、AlNの析出量、AlNの大きさと個数を限定し、さらに組織も規定した「熱間圧延棒鋼または線材」が開示されている。   Patent Document 4 discloses a “hot rolled steel bar or wire rod” proposed by the present inventors, in which the precipitation amount of AlN, the size and number of AlN are limited, and the structure is also defined.

特開昭56−75551号公報JP-A-56-75551 特開2004−204263号公報JP 2004-204263 A 特開平11−106866号公報JP-A-11-106866 国際公開第2011/055651号International Publication No. 2011/055651

前述の特許文献1〜3に開示された技術では、様々な温度域で熱間鍛造した場合、浸炭あるいは浸炭窒化の工程での加熱の際にオーステナイト粒の粗大化を必ずしも安定して防止できるとはいえなかった。   In the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3, when hot forging is performed in various temperature ranges, the austenite grains are not necessarily coarsened during heating in the carburizing or carbonitriding process. I could not say.

すなわち、特許文献1で提案された技術は、鋼を1200℃以上に加熱後、熱間加工するものであるが、量産での熱間鍛造では、加熱温度が1200℃以上でない部品が多く存在する。このため、様々な温度域で熱間鍛造された場合にも、浸炭時のオーステナイト粒粗大化を安定して防止できるという技術ではない。   That is, the technique proposed in Patent Document 1 is hot working after heating steel to 1200 ° C or higher, but in hot forging in mass production, there are many parts whose heating temperature is not 1200 ° C or higher. . For this reason, even when hot forged in various temperature ranges, it is not a technique that can stably prevent austenite grain coarsening during carburizing.

特許文献2で提案された技術では、素材の加熱温度について、中心部まで配慮されていない。また、熱間圧延より後の工程で析出するAlN量について配慮されておらず、さらにAlNが微細であるため、様々な温度域で熱間鍛造された場合に、浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化を必ずしも安定して防止できるというものではない。   In the technique proposed in Patent Document 2, no consideration is given to the center of the heating temperature of the material. Also, the amount of AlN precipitated in the process after hot rolling is not considered, and since AlN is fine, austenite grain coarsening during carburizing heating when hot forged in various temperature ranges It is not always possible to prevent this stably.

特許文献3で提案された技術も、素材の加熱温度について、中心部まで配慮されていない。また、熱間圧延より後の工程で析出するAlN量について配慮されていないため、様々な温度域で熱間鍛造された場合に、浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化を必ずしも安定して防止できるというものではない。   The technique proposed in Patent Document 3 also does not consider the center of the heating temperature of the material. In addition, since the amount of AlN precipitated in the process after hot rolling is not considered, when hot forging is performed in various temperature ranges, austenite grain coarsening during carburizing heating can be always stably prevented. It is not a thing.

本発明者らが特許文献4で提案した技術の場合、様々な温度域に加熱後に熱間鍛造しても、浸炭あるいは浸炭窒化の工程で加熱、特に、980℃以下の温度に3時間以内加熱した際にオーステナイト粒の粗大化を安定して防止することができる。しかしながら、熱間圧延によって棒鋼や線材を製造する際に、例えば、分塊圧延して得た圧延素材としての鋼片を高温に加熱しなければならないこともあり、この場合には、エネルギーコストが嵩んでしまう。   In the case of the technique proposed by the present inventors in Patent Document 4, even if hot forging after heating to various temperature ranges, heating is performed in the carburizing or carbonitriding process, particularly heating to a temperature of 980 ° C. or less within 3 hours. When this is done, coarsening of the austenite grains can be stably prevented. However, when manufacturing steel bars and wire rods by hot rolling, for example, a steel slab as a rolling material obtained by split rolling may have to be heated to a high temperature. It becomes bulky.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、その目的は、熱間圧延棒鋼や線材の製造において、圧延素材としての鋼片、例えば、分塊圧延して得た鋼片の加熱温度を、あまり高温にすることなく得られる棒鋼や線材であって、その棒鋼や線材を用いて、様々な温度域、特に、900〜1200℃に加熱後に熱間鍛造しても、浸炭あるいは浸炭窒化の工程で加熱、特に、980℃以下の温度で3時間以内加熱した際にオーステナイト粒の粗大化を安定して防止できるので、熱間鍛造によって粗成形される部品の素材として好適な熱間圧延棒鋼または線材を提供することである。   The present invention has been made in view of the above situation, and its purpose is to produce a heating temperature of a steel slab as a rolling material, for example, a steel slab obtained by split rolling in the production of hot rolled steel bars and wires. It is a steel bar or wire obtained without making it too high, and it can be carburized or carbonitrided even if it is hot forged after being heated to 900-1200 ° C in various temperature ranges using the steel bar or wire. Since it can stably prevent the austenite grains from coarsening when heated in the process, particularly at a temperature of 980 ° C. or less for 3 hours or less, it is a hot rolled steel bar suitable as a material for parts to be roughly formed by hot forging. Or to provide wire.

なお、本発明では、光学顕微鏡を用いて、各視野の大きさを1.0mm×1.0mmとして10視野観察して、粒度番号が5番以下のオーステナイト結晶粒が2個以上あった場合に、オーステナイト粒が粗大化したものとする。   In the present invention, an optical microscope is used to observe 10 visual fields with a size of each visual field of 1.0 mm × 1.0 mm, and when there are two or more austenite crystal grains having a grain size number of 5 or less. The austenite grains are coarsened.

これまでに、特許文献2や特許文献3にあるように、熱間圧延材の段階でAlNの析出量を少なくすることによって、冷間加工(冷間鍛造)で粗成形した場合における浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化防止が可能なことは知られていたが、様々な温度域で熱間鍛造された場合には、熱間圧延材の段階でAlNの析出量を少なくしても、980℃以下の温度で浸炭加熱する時のオーステナイト粒粗大化を必ずしも安定して防止できるというものではない。   Until now, as in Patent Document 2 and Patent Document 3, by reducing the precipitation amount of AlN at the stage of hot rolled material, during carburizing heating in the case of rough forming by cold working (cold forging) Is known to be capable of preventing coarsening of austenite grains, but when hot forged in various temperature ranges, even if the precipitation amount of AlN is reduced at the stage of hot rolled material, 980 ° C. Austenite grain coarsening when carburizing and heating at the following temperatures is not necessarily prevented stably.

このため、本発明者らは、熱間圧延棒鋼や線材の製造において、圧延素材としての鋼片、例えば、分塊圧延して得た鋼片の加熱温度をあまり高温にすることなく得られる棒鋼や線材であって、その棒鋼や線材が、様々な温度域で熱間鍛造された場合において、浸炭あるいは浸炭窒化の工程において980℃以下の温度に加熱してもオーステナイト粒の粗大化を安定して防止できる条件、特に、熱間圧延棒鋼または線材におけるAlNの析出量、分散状態およびミクロ組織が与える影響について調査・研究を重ねた。その結果、下記(a)〜(e)の知見を得た。なお、以下の説明において、「浸炭あるいは浸炭窒化」を単に「浸炭」ということがある。そして、特に断らない限り「浸炭加熱」といえば、「浸炭のための980℃以下の温度での加熱」を指すものとする。   For this reason, in the production of hot rolled steel bars and wire rods, the present inventors have obtained steel bars as rolling materials, for example, steel bars obtained without excessively heating the heating temperature of steel pieces obtained by split rolling. When the steel bar or wire is hot forged in various temperature ranges, the coarsening of austenite grains is stabilized even when heated to a temperature of 980 ° C. or lower in the carburizing or carbonitriding process. We investigated and studied the effects that can be prevented, especially the effects of precipitation amount, dispersion state and microstructure of AlN in hot rolled steel bars or wires. As a result, the following findings (a) to (e) were obtained. In the following description, “carburization or carbonitriding” may be simply referred to as “carburization”. Unless otherwise specified, “carburizing heating” refers to “heating at a temperature of 980 ° C. or less for carburizing”.

(a)熱間鍛造で粗成形する部品において、熱間圧延材の段階でAlNがある程度析出している場合に、AlNの析出量が特定量以上であり、AlNの大きさが微細すぎず、かつ粗大すぎない特定範囲の大きさであれば、浸炭加熱時にオーステナイト粒成長にバラツキが生じにくい。   (A) In a part roughly formed by hot forging, when AlN is precipitated to some extent at the stage of hot rolled material, the amount of AlN deposited is a specific amount or more, and the size of AlN is not too fine. And if it is the magnitude | size of the specific range which is not too coarse, it will be hard to produce variation in austenite grain growth at the time of carburizing heating.

(b)熱間圧延より後の工程でAlNとして析出することができるAlの量が、特定の量以上であれば、上記(a)との重畳作用で、浸炭加熱時にオーステナイト粒粗大化を安定して防止できる。   (B) If the amount of Al that can be precipitated as AlN in the process after hot rolling is a specific amount or more, the austenite grain coarsening is stabilized during carburizing heating by superimposing action with (a) above. Can be prevented.

(c)量産工程として一般的な、大断面での連続鋳造後の鋳片には、粗大なAlNが生成しており、これが熱間圧延材で残存していると、たとえAlNの析出量が少なくても、浸炭加熱時にオーステナイト粒が粗大化しやすい。   (C) Coarse AlN is produced in the slab after continuous casting with a large cross section, which is a general mass production process, and if this remains in the hot rolled material, the precipitation amount of AlN is At least, austenite grains are likely to become coarse during carburizing heating.

(d)鋳片、および鋳片を分塊圧延して得た鋼片の加熱では、表面側から昇温するため、中心部の温度が表面の温度と同等になるには長時間を要する。したがって、一般的な加熱の場合には、熱間圧延材の中心部では、表層部に較べてAlNの析出量および粗大なAlN粒が多くなるので、浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化を必ずしも安定して防止できない。このため、浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化を安定して防止するためには、表層部近傍だけでなく、中心部にも配慮する必要がある。   (D) In heating of a slab and a steel slab obtained by performing ingot rolling on a slab, since the temperature is raised from the surface side, it takes a long time for the temperature of the central part to be equal to the temperature of the surface. Therefore, in the case of general heating, the amount of precipitated AlN and coarse AlN grains are larger in the center of the hot rolled material than in the surface layer, so austenite grain coarsening during carburizing heating is not necessarily stable. Cannot be prevented. For this reason, in order to stably prevent coarsening of austenite grains during carburizing heating, it is necessary to consider not only the vicinity of the surface layer portion but also the center portion.

(e)AlN析出量の定量は、一般に、表層部から電解抽出した残渣を分析することによって行われる。このため、一般的な抽出残渣分析によって求めたAlN析出量、およびそのAlN析出量を用いて計算される熱間圧延より後の工程で析出することができるAl量は、中心部近傍の浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化防止の指標にはならない。中心部近傍における浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化防止を達成するには、中心部近傍における、AlNの析出量および熱間圧延より後の工程で析出することができるAl量についても所定量を満たす必要がある。   (E) The amount of deposited AlN is generally determined by analyzing the residue obtained by electrolytic extraction from the surface layer. For this reason, the amount of AlN precipitation determined by general extraction residue analysis, and the amount of Al that can be precipitated in a step after hot rolling calculated using the amount of AlN precipitation, is determined by carburizing heating near the center. It does not serve as an index for preventing the coarsening of austenite grains. In order to achieve the prevention of coarsening of austenite grains during carburizing heating in the vicinity of the center, the amount of AlN precipitated in the vicinity of the center and the amount of Al that can be precipitated in the process after hot rolling also satisfy a predetermined amount. There is a need.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、下記(1)〜(3)に示す熱間圧延棒鋼または線材にある。   This invention is completed based on said knowledge, The summary exists in the hot-rolled steel bar or wire shown to following (1)-(3).

(1)熱間圧延棒鋼または線材であって、質量%で、
C:0.1〜0.3%、
Si:0.05〜1.5%、
Mn:0.4〜2.0%、
S:0.003〜0.05%、
Cr:0.5〜3.0%、
sol.Al:0.03〜0.06%および
N:0.010〜0.025%を含有し、
残部はFeおよび不純物からなり、
不純物中のP、TiおよびOがそれぞれ、
P:0.025%以下、
Ti:0.003%以下および
O:0.002%以下
である化学組成を有し、
前記棒鋼または線材の横断面において、棒鋼または線材の表面から半径の1/5までの領域および前記横断面の中心から半径の1/5までの領域のそれぞれにおいて、AlNとして析出しているAl量が0.015%以上であり、式(1)または式(2)で表されるXが0.008%以上であり、かつ、直径100〜300nmのAlNの個数密度が10個/100μm2以上である、
ことを特徴とする、熱間圧延棒鋼または線材。
〔(14/27)sol.Al+(14/47.9)Ti≧N〕の場合、
X=〔{N−(14/47.9)Ti}×(27/14)〕−〔AlNとして析出しているAl〕・・・(1)
〔(14/27)sol.Al+(14/47.9)Ti<N〕の場合、
X=sol.Al−〔AlNとして析出しているAl〕・・・(2)
ここで、式中の各元素記号は、対応する元素の含有量(質量%)を表す。
(1) Hot-rolled steel bar or wire,
C: 0.1 to 0.3%
Si: 0.05 to 1.5%,
Mn: 0.4 to 2.0%,
S: 0.003-0.05%,
Cr: 0.5 to 3.0%
sol. Al: 0.03 to 0.06% and N: 0.010 to 0.025%,
The balance consists of Fe and impurities,
P, Ti and O in the impurity are respectively
P: 0.025% or less,
Having a chemical composition of Ti: 0.003% or less and O: 0.002% or less;
In the cross section of the steel bar or wire, the amount of Al precipitated as AlN in each of the region from the surface of the steel bar or wire to 1/5 of the radius and the region from the center of the cross section to 1/5 of the radius Is 0.015% or more, X represented by the formula (1) or (2) is 0.008% or more, and the number density of AlN having a diameter of 100 to 300 nm is 10/100 μm 2 or more. Is,
A hot-rolled steel bar or wire, characterized in that
[(14/27) sol. In the case of Al + (14 / 47.9) Ti ≧ N],
X = [{N− (14 / 47.9) Ti} × (27/14)] − [Al precipitated as AlN] (1)
[(14/27) sol. In the case of Al + (14 / 47.9) Ti <N],
X = sol. Al- [Al deposited as AlN] (2)
Here, each element symbol in the formula represents the content (% by mass) of the corresponding element.

(2)Feの一部に代えて、質量%で、
Cu:0.4%以下、
Ni:1.5%以下および
Mo:0.8%以下
のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする、上記(1)に記載の熱間圧延棒鋼または線材。
(2) Instead of a part of Fe, in mass%,
Cu: 0.4% or less,
The hot-rolled steel bar or wire according to (1) above, which contains at least one selected from Ni: 1.5% or less and Mo: 0.8% or less.

(3)Feの一部に代えて、質量%で、
Nb:0.08%以下および
V:0.2%以下
のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の熱間圧延棒鋼または線材。
(3) Instead of part of Fe, in mass%,
The hot-rolled steel bar or wire according to (1) or (2) above, which contains one or more selected from Nb: 0.08% or less and V: 0.2% or less.

なお、残部としての「Feおよび不純物」における「不純物」とは、鉄鋼材料を工業的に製造する際に、原料としての鉱石やスクラップあるいは環境などから混入するものを指す。   The “impurities” in the remaining “Fe and impurities” refers to those mixed from ore, scrap, or the environment as raw materials when industrially producing steel materials.

AlNの「直径」とは、一般的な方法で抽出レプリカ試料を作製し、透過型電子顕微鏡を用いて観察したAlNの長径と短径の算術平均を指す。   The “diameter” of AlN refers to the arithmetic average of the major axis and minor axis of AlN, which is obtained by preparing an extracted replica sample by a general method and observing it using a transmission electron microscope.

さらに、式(1)または式(2)で表されるXは、熱間圧延より後の工程でAlNとして析出することができるAl量を指す。   Furthermore, X represented by Formula (1) or Formula (2) refers to the amount of Al that can be precipitated as AlN in a step after hot rolling.

本発明の熱間圧延棒鋼または線材は、圧延素材としての鋼片の加熱温度をあまり高温にすることなく得ることができる。しかも、この棒鋼や線材は、様々な温度域、特に、900〜1200℃に加熱後に熱間鍛造しても、浸炭あるいは浸炭窒化の工程で加熱、特に、980℃以下の温度に3時間以内加熱した際にオーステナイト粒の粗大化を安定して防止できるので、熱間鍛造によって粗成形される歯車、シャフトなどの部品の素材として好適に用いることができる。   The hot-rolled steel bar or wire of the present invention can be obtained without increasing the heating temperature of the steel slab as a rolling material. Moreover, even if this steel bar or wire is heated to various temperatures, particularly 900 to 1200 ° C. and then hot forged, it is heated in the carburizing or carbonitriding step, particularly heated to a temperature of 980 ° C. or less within 3 hours. In this case, the austenite grains can be prevented from coarsening, so that they can be suitably used as materials for parts such as gears and shafts that are roughly formed by hot forging.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、各元素の含有量の「%」は「質量%」を意味する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail. In addition, “%” of the content of each element means “mass%”.

(A)化学組成
C:0.1〜0.3%
Cは、浸炭焼入れあるいは浸炭窒化焼入れしたときの部品の芯部強度を確保するために必須の元素であり、その含有量が0.1%未満では前記の効果が不十分である。一方、Cの含有量が0.3%を超えると、熱間鍛造後の被削性の低下が顕著になる。したがって、Cの含有量を0.1〜0.3%とした。なお、Cの含有量は0.18%以上、0.25%以下であることが好ましい。
(A) Chemical composition C: 0.1 to 0.3%
C is an essential element for securing the core strength of the parts when carburizing and quenching or carbonitriding and quenching, and if the content is less than 0.1%, the above effect is insufficient. On the other hand, if the C content exceeds 0.3%, the machinability after hot forging is significantly reduced. Therefore, the content of C is set to 0.1 to 0.3%. The C content is preferably 0.18% or more and 0.25% or less.

Si:0.05〜1.5%
Siは、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗を高める効果が大きく、また、疲労強度の向上にも効果を有する元素である。しかしながら、Siの含有量が0.05%未満では前記の効果が不十分である。一方、Siの含有量が1.5%を超えると、疲労強度を高める効果が飽和するだけでなく、熱間鍛造後の被削性の低下が顕著になる。したがって、Siの含有量を0.05〜1.5%とした。Siの含有量が0.4%以上になると、疲労強度の向上効果が顕著になるので、Siの含有量は0.4%以上であることが好ましい。なお、Siの含有量は0.8%以下であることが好ましい。
Si: 0.05 to 1.5%
Si is an element that has a large effect of increasing hardenability and temper softening resistance, and also has an effect of improving fatigue strength. However, when the Si content is less than 0.05%, the above effects are insufficient. On the other hand, when the Si content exceeds 1.5%, not only the effect of increasing the fatigue strength is saturated, but also the machinability after hot forging becomes remarkable. Therefore, the Si content is set to 0.05 to 1.5%. When the Si content is 0.4% or more, the effect of improving the fatigue strength becomes remarkable. Therefore, the Si content is preferably 0.4% or more. Note that the Si content is preferably 0.8% or less.

Mn:0.4〜2.0%
Mnは、焼入れ性、焼戻し軟化抵抗を高める効果が大きく、また、疲労強度の向上にも効果を有する元素である。しかしながら、その含有量が0.4%未満では前記の効果が不十分である。一方、Mnの含有量が2.0%を超えると、疲労強度を高める効果が飽和するだけでなく、熱間鍛造後の被削性の低下が顕著になる。したがって、Mnの含有量を0.4〜2.0%とした。なお、Mnの含有量は0.8%以上、1.2%以下であることが好ましい。
Mn: 0.4 to 2.0%
Mn is an element that has a large effect of improving hardenability and resistance to temper softening and also has an effect of improving fatigue strength. However, if the content is less than 0.4%, the above effect is insufficient. On the other hand, when the content of Mn exceeds 2.0%, not only the effect of increasing the fatigue strength is saturated, but also the machinability after hot forging becomes remarkable. Therefore, the Mn content is set to 0.4 to 2.0%. In addition, it is preferable that content of Mn is 0.8% or more and 1.2% or less.

S:0.003〜0.05%
Sは、Mnと結合してMnSを形成し、被削性を向上させる。しかしながら、その含有量が0.003%未満では、前記の効果が得難い。一方、Sの含有量が多くなると、粗大なMnSを生成しやすくなり、疲労強度を低下させる傾向があり、特に、その含有量が0.05%を超えると、疲労強度の低下が顕著になる。したがって、Sの含有量を0.003〜0.05%とした。なお、Sの含有量は0.01%以上、0.03%以下であることが好ましい。
S: 0.003-0.05%
S combines with Mn to form MnS and improves machinability. However, if the content is less than 0.003%, it is difficult to obtain the above effect. On the other hand, when the content of S increases, coarse MnS tends to be generated, and the fatigue strength tends to decrease. In particular, when the content exceeds 0.05%, the decrease in fatigue strength becomes significant. . Therefore, the content of S is set to 0.003 to 0.05%. In addition, it is preferable that content of S is 0.01% or more and 0.03% or less.

Cr:0.5〜3.0%
Crは、焼入れ性、焼戻し軟化抵抗を高める効果が大きく、また、疲労強度の向上にも効果を有する元素である。しかしながら、その含有量が0.5%未満では前記の効果が不十分である。一方、Crの含有量が3.0%を超えると、疲労強度を高める効果が飽和するだけでなく、熱間鍛造後の被削性の低下が顕著になる。したがって、Crの含有量を0.5〜3.0%とした。Crの含有量が1.3%以上になると、疲労強度の向上効果が顕著になるので、Crの含有量は1.3%以上であることが好ましい。なお、Crの含有量は2.0%以下であることが好ましい。
Cr: 0.5 to 3.0%
Cr is an element that has a large effect of improving hardenability and resistance to temper softening and also has an effect of improving fatigue strength. However, if the content is less than 0.5%, the above effect is insufficient. On the other hand, if the content of Cr exceeds 3.0%, not only the effect of increasing the fatigue strength is saturated, but also the machinability after hot forging becomes remarkable. Therefore, the Cr content is set to 0.5 to 3.0%. When the Cr content is 1.3% or more, the effect of improving the fatigue strength becomes remarkable, so the Cr content is preferably 1.3% or more. Note that the Cr content is preferably 2.0% or less.

sol.Al:0.03〜0.06%
Alは、脱酸作用を有すると同時に、Nと結合してAlNを形成しやすく、浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化防止に有効な元素である。しかしながら、Alの含有量がsol.Alで0.03%未満では、他の要件を満たしていても、後述の「980℃以下の温度で3時間加熱した場合に粗粒が発生しないこと」という、本発明で目標とするオーステナイト粒粗大化防止効果が得られない。また、Alの含有量がsol.Alで0.06%を超える場合も同様に、他の要件を満たしていても、上記の本発明で目標とするオーステナイト粒粗大化防止効果が得られない。したがって、Alの含有量をsol.Alで0.03〜0.06%とした。Alの含有量はsol.Alで0.035%以上、0.05%以下であることが好ましい。なお、「sol.Al」とは、酸可溶Alのことで、Al酸化物以外のAlを意味する。
sol. Al: 0.03-0.06%
Al is an element that has a deoxidizing action and is easily combined with N to form AlN and is effective in preventing austenite grain coarsening during carburizing heating. However, the content of Al is sol. If the Al content is less than 0.03%, even if the other requirements are satisfied, the austenite grains targeted by the present invention, which will be described later, that “coarse grains do not occur when heated at a temperature of 980 ° C. or lower for 3 hours” are described. The effect of preventing coarsening cannot be obtained. Further, the content of Al is sol. Similarly, even when Al exceeds 0.06%, even if other requirements are satisfied, the target austenite grain coarsening preventing effect cannot be obtained. Therefore, the content of Al is sol. It was 0.03 to 0.06% with Al. The content of Al is sol. It is preferable that it is 0.035% or more and 0.05% or less with Al. “Sol.Al” means acid-soluble Al, which means Al other than Al oxide.

N:0.010〜0.025%
Nは、Al、Nb、V、Tiと結合してAlN、NbN、VN、TiNを形成しやすい元素である。本発明においては、上記の窒化物のうちAlN、NbN、VNが、浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化防止効果を有する。しかしながら、Nの含有量が0.010%未満では、他の要件を満たしていても、本発明で目標とするオーステナイト粒粗大化防止効果が得られない。一方、Nの含有量が0.025%を超えると、特に製鋼工程において、安定して量産することが難しくなる。したがって、Nの含有量を0.010〜0.025%とした。なお、Nの含有量は0.013%以上、0.020%以下であることが好ましい。
N: 0.010 to 0.025%
N is an element that easily forms AlN, NbN, VN, and TiN by combining with Al, Nb, V, and Ti. In the present invention, among the above nitrides, AlN, NbN, and VN have an effect of preventing austenite grain coarsening during carburizing heating. However, if the N content is less than 0.010%, the target effect of preventing austenite grain coarsening in the present invention cannot be obtained even if other requirements are satisfied. On the other hand, when the N content exceeds 0.025%, it is difficult to stably mass-produce particularly in the steelmaking process. Therefore, the N content is set to 0.010 to 0.025%. The N content is preferably 0.013% or more and 0.020% or less.

本発明の熱間圧延棒鋼または線材の化学組成の一つは、上記元素のほか、残部がFeと不純物からなり、不純物中のP、TiおよびO(酸素)がそれぞれ、P:0.025%以下、Ti:0.003%以下およびO:0.002%以下のものである。   One of the chemical compositions of the hot-rolled steel bar or wire of the present invention is that, in addition to the above elements, the balance consists of Fe and impurities, and P, Ti, and O (oxygen) in the impurities are each P: 0.025% Hereinafter, Ti: 0.003% or less and O: 0.002% or less.

以下、不純物中のP、TiおよびOについて説明する。   Hereinafter, P, Ti, and O in the impurities will be described.

P:0.025%以下
Pは、粒界偏析して粒界を脆化させやすい元素で、0.025%を超えると、疲労強度を低下させる。したがって、不純物中のPの含有量を0.025%以下とした。なお、不純物中のPの含有量は0.015%以下とすることが好ましい。
P: 0.025% or less P is an element that easily segregates at the grain boundary and easily embrittles the grain boundary. When it exceeds 0.025%, the fatigue strength is reduced. Therefore, the content of P in the impurities is set to 0.025% or less. In addition, it is preferable that content of P in an impurity shall be 0.015% or less.

Ti:0.003%以下
Tiは、Nと結合して硬質で粗大なTiNを形成しやすく、疲労強度を低下させてしまう。特に、Tiの含有量が0.003%を超えると、疲労強度の低下が著しくなる。したがって、不純物中のTi含有量を0.003%以下とした。なお、不純物元素としてのTiの含有量は0.002%以下にすることが好ましく、製鋼工程でのコスト上昇をきたさない範囲で、できる限り少なくすることがさらに望ましい。
Ti: 0.003% or less Ti combines with N to easily form hard and coarse TiN, and reduces fatigue strength. In particular, when the Ti content exceeds 0.003%, the fatigue strength is significantly reduced. Therefore, the Ti content in the impurities is set to 0.003% or less. In addition, it is preferable to make content of Ti as an impurity element 0.002% or less, and it is still more desirable to make it as small as possible in the range which does not raise the cost in a steelmaking process.

O(酸素):0.002%以下
Oは、Alと結合して硬質な酸化物系介在物を形成しやすく、面疲労強度を低下させてしまう。特に、Oの含有量が0.002%を超えると、面疲労強度の低下が著しくなる。したがって、不純物中のO含有量を0.002%以下とした。なお、不純物元素としてのOの含有量は0.001%以下にすることが好ましく、製鋼工程でのコスト上昇をきたさない範囲で、できる限り少なくすることがさらに望ましい。
O (oxygen): 0.002% or less O is liable to form hard oxide inclusions by bonding with Al, and lowers the surface fatigue strength. In particular, when the O content exceeds 0.002%, the surface fatigue strength is significantly reduced. Therefore, the O content in the impurities is set to 0.002% or less. In addition, it is preferable to make content of O as an impurity element 0.001% or less, and it is further more desirable to reduce as much as possible in the range which does not raise the cost in a steelmaking process.

本発明の熱間圧延棒鋼または線材の化学組成の他の一つは、Feの一部に代えて、Cu、Ni、Mo、NbおよびVのうちの1種以上の元素を含有するものである。   Another one of the chemical compositions of the hot-rolled steel bar or wire of the present invention contains one or more elements of Cu, Ni, Mo, Nb and V in place of part of Fe. .

以下、任意元素である上記Cu、Ni、Mo、NbおよびVの作用効果と、含有量の限定理由について説明する。   Hereafter, the effect of said Cu, Ni, Mo, Nb and V which are arbitrary elements and the reason for limitation of content are demonstrated.

Cu、NiおよびMoは、いずれも、焼入れ性を高める作用を有する。このため、より大きな焼入れ性を得たい場合には、これらの元素を含有させてもよい。以下、上記のCu、NiおよびMoについて説明する。   Cu, Ni, and Mo all have an effect of improving hardenability. For this reason, when it is desired to obtain greater hardenability, these elements may be contained. Hereinafter, the above Cu, Ni, and Mo will be described.

Cu:0.4%以下
Cuは,焼入れ性を高める効果があり、より疲労強度を高めるために有効な元素であるので、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Cuの含有量が0.4%を超えると、熱間延性を低下させて、熱間加工性の低下が顕著となる。したがって、含有させる場合のCu含有量を0.4%以下とした。なお、含有させる場合のCuの含有量は0.3%以下であることが好ましい。
Cu: 0.4% or less Cu has an effect of improving hardenability, and is an element effective for increasing fatigue strength. Therefore, Cu may be contained as necessary. However, when the Cu content exceeds 0.4%, the hot ductility is lowered, and the hot workability is significantly lowered. Therefore, the Cu content when contained is set to 0.4% or less. In addition, it is preferable that content of Cu in the case of making it contain is 0.3% or less.

一方、前記したCuの焼入れ性の向上による疲労強度を高める効果を安定して得るためには、含有させる場合のCuの含有量は、0.1%以上であることが好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of increasing the fatigue strength by improving the hardenability of Cu described above, the content of Cu in the case of inclusion is preferably 0.1% or more.

Ni:1.5%以下
Niは、焼入れ性を高める効果があり、より疲労強度を高めるために有効な元素であるので、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Niの含有量が1.5%を超えると、焼入れ性の向上による疲労強度を高める効果が飽和するだけでなく、熱間鍛造後の被削性の低下が顕著になる。したがって、含有させる場合のNiの含有量を1.5%以下とした。なお、含有させる場合のNiの含有量は0.8%以下であることが好ましい。
Ni: 1.5% or less Ni has an effect of improving the hardenability and is an element effective for increasing the fatigue strength. Therefore, Ni may be contained as necessary. However, if the Ni content exceeds 1.5%, not only the effect of increasing the fatigue strength by improving the hardenability is saturated, but also the machinability after hot forging becomes remarkable. Therefore, the Ni content when contained is set to 1.5% or less. In addition, when Ni is contained, the content of Ni is preferably 0.8% or less.

一方、前記したNiの焼入れ性の向上による疲労強度を高める効果を安定して得るためには、含有させる場合のNiの含有量は、0.1%以上であることが好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of increasing the fatigue strength by improving the hardenability of Ni as described above, the Ni content when contained is preferably 0.1% or more.

Mo:0.8%以下
Moは、焼入れ性を高める効果があり、また、焼戻し軟化抵抗を高める効果もあって、より疲労強度を高めるために有効な元素であるので、必要に応じて含有させてもよい。しかしながら、Moの含有量が0.8%を超えると、疲労強度を高める効果が飽和するだけでなく、熱間鍛造後の被削性の低下が顕著になる。したがって、含有させる場合のMoの含有量を0.8%以下とした。なお、含有させる場合のMoの含有量は0.4%以下であることが好ましい。
Mo: 0.8% or less Mo has an effect of increasing hardenability and also has an effect of increasing resistance to temper softening, and is an element effective for increasing fatigue strength. May be. However, when the content of Mo exceeds 0.8%, not only the effect of increasing the fatigue strength is saturated, but also the machinability after hot forging becomes remarkable. Therefore, the Mo content in the case of inclusion is set to 0.8% or less. In addition, it is preferable that content of Mo in the case of making it contain is 0.4% or less.

一方、前記したMoの焼入れ性の向上と焼戻し軟化抵抗の向上による疲労強度を高める効果を安定して得るためには、含有させる場合のMoの含有量は、0.05%以上であることが好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of increasing the fatigue strength by improving the hardenability and temper softening resistance of Mo described above, the Mo content in the case of being included is 0.05% or more. preferable.

上記のCu、NiおよびMoは、そのうちのいずれか1種のみ、または、2種以上の複合で含有させることができる。なお、これらの元素の合計含有量は2.7%以下であってもよいが、1.2%以下とすることが好ましい。   Said Cu, Ni, and Mo can be contained only in any one of them, or 2 or more types of composites. The total content of these elements may be 2.7% or less, but is preferably 1.2% or less.

NbおよびVは、いずれも、前述したAlNによる浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化防止を補完する作用を有するため、これらの元素を含有させてもよい。以下、上記のNbおよびVについて説明する。   Since both Nb and V have the effect of supplementing the above-described prevention of coarsening of austenite grains during carburizing heating with AlN, these elements may be contained. Hereinafter, Nb and V will be described.

Nb:0.08%以下
Nbは、C、Nと結合してNbC、NbN、Nb(C、N)を形成しやすく、前述したAlNによる浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化防止を補完するのに有効な元素である。しかしながら、Nbの含有量が0.08%を超えると、オーステナイト粒粗大化防止の効果がむしろ低下する。このため、合金コストが嵩んで、経済性を損なうことになる。したがって、含有させる場合のNbの含有量を0.08%以下とした。なお、含有させる場合のNbの含有量は0.04%以下であることが好ましい。
Nb: 0.08% or less Nb easily forms NbC, NbN, Nb (C, N) by combining with C and N, and supplements the above-described prevention of austenite grain coarsening during carburizing heating with AlN. It is an effective element. However, if the Nb content exceeds 0.08%, the effect of preventing austenite grain coarsening is rather lowered. For this reason, the cost of the alloy increases and the economy is impaired. Therefore, when Nb is contained, the Nb content is set to 0.08% or less. When Nb is included, the Nb content is preferably 0.04% or less.

一方、前記したNbのオーステナイト粒粗大化防止効果を安定して得るためには、含有させる場合のNbの含有量は、0.01%以上であることが好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the above-described effect of preventing the austenite grain coarsening of Nb, the content of Nb when contained is preferably 0.01% or more.

V:0.2%以下
Vは、C、Nと結合してVN、VCを形成しやすく、このうち、VNは前述したAlNによる浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化防止を補完するのに有効である。しかしながら、Vの含有量が0.2%を超えると、オーステナイト粒粗大化防止の効果がむしろ低下する。このため、合金コストが嵩んで、経済性を損なうことになる。したがって、含有させる場合のVの含有量を0.2%以下とした。なお、含有させる場合のVの含有量は0.1%以下であることが好ましい。
V: 0.2% or less V is easy to combine with C and N to form VN and VC. Among these, VN is effective in supplementing the above-described prevention of coarsening of austenite grains during carburizing heating with AlN. is there. However, if the V content exceeds 0.2%, the effect of preventing austenite grain coarsening is rather lowered. For this reason, the cost of the alloy increases and the economy is impaired. Therefore, when V is included, the content of V is set to 0.2% or less. In addition, when V is contained, the content of V is preferably 0.1% or less.

一方、前記したVのオーステナイト粒粗大化防止効果を安定して得るためには、含有させる場合のVの含有量は、0.02%以上であることが好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of preventing the austenite grain coarsening of V described above, the content of V when contained is preferably 0.02% or more.

上記のNbおよびVは、そのうちのいずれか1種のみ、または、2種の複合で含有させることができる。なお、これらの元素の合計含有量は0.28%以下であってもよいが、0.14%以下とすることが好ましい。   Said Nb and V can be contained only in any 1 type or 2 types of composites. The total content of these elements may be 0.28% or less, but is preferably 0.14% or less.

(B)棒鋼または線材の横断面において、棒鋼または線材の表面から半径の1/5までの領域および横断面の中心から半径の1/5までの領域を観察したとき、それぞれの領域において、AlNとして析出しているAlの量、熱間圧延より後の工程でAlNとして析出可能なAl量、および直径100〜300nmのAlNの個数密度
鋳片および鋼片は大断面であるため、中心部まで所定の温度になるのに長時間を要する。したがって、鋳片および鋼片を加熱した際、表層部に較べて、中心部は温度が低かったり、所定の温度に保持される時間が短いことが一般的である。そのため熱間加工した状態である熱間圧延棒鋼または線材の段階では、表層部と中心部でAlNの析出量および分散状態が異なることとなって、オーステナイト粒の粗大化にも差異が生じる。
(B) In a cross section of a steel bar or wire, when a region from the surface of the steel bar or wire to 1/5 of the radius and a region from the center of the cross section to 1/5 of the radius are observed, in each region, AlN The amount of Al precipitated as, the amount of Al that can be precipitated as AlN in the process after hot rolling, and the number density of AlN with a diameter of 100 to 300 nm Since the slab and steel slab are large in cross section, up to the center It takes a long time to reach a predetermined temperature. Therefore, when the slab and the steel slab are heated, the temperature of the central part is generally lower than that of the surface layer part, or the time during which the center part is kept at a predetermined temperature is short. Therefore, at the stage of hot-rolled steel bar or wire rod in a hot-worked state, the precipitation amount and dispersion state of AlN are different between the surface layer portion and the central portion, and there is a difference in the coarsening of austenite grains.

しかしながら、熱間圧延棒鋼または線材の横断面において、棒鋼または線材の表面から半径の1/5までの領域および横断面の中心から半径の1/5までの領域のそれぞれにおいて、AlNとして析出しているAl量が0.015%以上であり、式(1)または式(2)で表されるX、つまり、熱間圧延より後の工程でAlNとして析出することができるAl量が0.008%以上であり、かつ、直径100〜300nmのAlNの個数密度が10個/100μm2以上であれば、その棒鋼や線材を、900〜1200℃の間の様々な温度に加熱後に熱間鍛造しても、表層から中心部の全域において、浸炭加熱時のオーステナイト粒粗大化を抑制することができる。
〔(14/27)sol.Al+(14/47.9)Ti≧N〕の場合、
X=〔{N−(14/47.9)Ti}×(27/14)〕−〔AlNとして析出しているAl〕・・・(1)
〔(14/27)sol.Al+(14/47.9)Ti<N〕の場合、
X=sol.Al−〔AlNとして析出しているAl〕・・・(2)
ここで、式中の各元素記号は、対応する元素の含有量(質量%)を表す。
However, in the cross section of the hot rolled steel bar or wire, it is precipitated as AlN in each of the region from the surface of the steel bar or wire to 1/5 of the radius and the region from the center of the cross section to 1/5 of the radius. The amount of Al is 0.015% or more, and X expressed by the formula (1) or (2), that is, the amount of Al that can be precipitated as AlN in the process after hot rolling is 0.008. If the number density of AlN having a diameter of 100 to 300 nm is 10 pieces / 100 μm 2 or more, the steel bar or wire is hot forged after being heated to various temperatures between 900 and 1200 ° C. Even in the entire region from the surface layer to the central portion, austenite grain coarsening during carburizing heating can be suppressed.
[(14/27) sol. In the case of Al + (14 / 47.9) Ti ≧ N],
X = [{N− (14 / 47.9) Ti} × (27/14)] − [Al precipitated as AlN] (1)
[(14/27) sol. In the case of Al + (14 / 47.9) Ti <N],
X = sol. Al- [Al deposited as AlN] (2)
Here, each element symbol in the formula represents the content (% by mass) of the corresponding element.

したがって、本発明においては、横断面において、棒鋼または線材の表面から半径の1/5までの領域および横断面の中心から半径の1/5までの領域のそれぞれにおいて、AlNとして析出しているAl量が0.015%以上であり、式(1)または式(2)で表されるXが0.008%以上であり、かつ、直径100〜300nmのAlNの個数密度が10個/100μm2以上である、ことと規定した。 Therefore, in the present invention, in the cross section, Al precipitated as AlN in each of the region from the surface of the steel bar or wire to 1/5 of the radius and the region from the center of the cross section to 1/5 of the radius. The amount is 0.015% or more, X represented by the formula (1) or (2) is 0.008% or more, and the number density of AlN having a diameter of 100 to 300 nm is 10/100 μm 2. That is the above.

なお、AlNとして析出しているAlの量は、例えば、適宜の試験片を採取し、この試験片の横断面について、電解研磨されないように樹脂でマスキングした後、一般的な条件である、10%AA系電解液を用い、電流密度250〜350A/m2で抽出(電気分解)し、抽出した溶液をメッシュサイズ0.2μmのフィルタでろ過して、ろ過物について一般的な化学分析を行うことによって求めることができる。なお、前述した10%AA系電解液とは、10体積%アセチルアセトン−1質量%塩化テトラメチルアンモニウム−メタノール溶液である。 The amount of Al deposited as AlN is a general condition after, for example, collecting an appropriate test piece and masking the cross section of the test piece with a resin so as not to be electropolished. Using a% AA-based electrolyte, extraction (electrolysis) is performed at a current density of 250 to 350 A / m 2 , the extracted solution is filtered through a filter having a mesh size of 0.2 μm, and a general chemical analysis is performed on the filtrate. Can be determined by The 10% AA electrolyte solution described above is a 10% by volume acetylacetone-1% by mass tetramethylammonium chloride-methanol solution.

また、上記2つの領域における100〜300nmのAlNについては、例えば、各領域から一般的な方法で抽出レプリカ試料を作製し、透過型電子顕微鏡を用いて、倍率20000倍、1視野あたりの面積10μm2で、ランダムに各10視野観察することによって、面積100μm2当たりの個数密度として求めることができる。 Moreover, about 100-300 nm AlN in the said 2 area | region, for example, an extraction replica sample is produced from each area | region by a general method, 20,000 times magnification and the area per visual field are 10 micrometers using a transmission electron microscope. 2 , the number density per area of 100 μm 2 can be obtained by observing 10 fields of view at random.

なお、前記2つの領域において、いずれも、AlNとして析出しているAlの量は0.018%以上、0.030%以下であることが好ましい。また、式(1)または式(2)で表されるXは0.012%以上であることが好ましい。さらに、直径100〜300nmのAlNの個数密度は13個/100μm2以上であることが好ましい。 In each of the two regions, the amount of Al precipitated as AlN is preferably 0.018% or more and 0.030% or less. Moreover, it is preferable that X represented by Formula (1) or Formula (2) is 0.012% or more. Furthermore, the number density of AlN having a diameter of 100 to 300 nm is preferably 13 pieces / 100 μm 2 or more.

そこで、上記のAlNとして析出しているAlの量、熱間圧延より後の工程でAlNとして析出することができるAl量、およびAlNの個数密度(分散状態)を得る方法の一例として、以下、0.20〜0.25%のC、0.1〜0.5%のSi、0.7〜1.0%のMnおよび1.0〜1.5%のCrを含有する鋼を用いた場合について示す。なお、本発明の熱間圧延棒鋼または線材の製造方法は、これに限るものではないことはもちろんである。   Therefore, as an example of the method for obtaining the amount of Al precipitated as AlN, the amount of Al that can be precipitated as AlN in a step after hot rolling, and the number density (dispersed state) of AlN, A steel containing 0.20-0.25% C, 0.1-0.5% Si, 0.7-1.0% Mn and 1.0-1.5% Cr was used. Show the case. Of course, the method for producing a hot-rolled steel bar or wire according to the present invention is not limited to this.

・鋼を溶製し、鋳片を製造する際、凝固途中の鋳片に圧下を加えること、
・鋳片を分塊圧延する際、鋳片に加熱温度1250〜1300℃、かつ、加熱時間5時間以上の加熱を施してから分塊圧延すること、
・分塊圧延後の鋼片の冷却は徐冷とすること、
・鋼片を熱間圧延する際、鋼片の加熱温度が1100〜1150℃未満の場合は加熱時間を60分以上、また、鋼片の加熱温度が1150〜1200℃の場合は加熱時間を60〜80分、として熱間圧延すること、
・熱間圧延仕上げ温度を980〜1050℃とし、仕上げ圧延後は、大気中での放冷(以下、単に「放冷」という。)以下の冷却速度で600℃以下の温度まで冷却すること、
・鋼片から棒鋼、線材への圧延比(鋼片の断面積/棒鋼、線材の断面積)が8以上であること。
-When steel is melted and slabs are manufactured, a reduction is applied to the slabs during solidification,
-When the slab is rolled into pieces, the slab is subjected to heating at a heating temperature of 1250 to 1300 ° C and a heating time of 5 hours or more, and then rolled into pieces.
・ Slow cooling of the steel slab after the rolling
When the steel slab is hot-rolled, the heating time is 60 minutes or more when the heating temperature of the steel slab is less than 1100 to 1150 ° C, and the heating time is 60 when the heating temperature of the steel slab is 1150 to 1200 ° C. Hot rolling as ~ 80 minutes,
The hot rolling finish temperature is 980 to 1050 ° C., and after finish rolling, the steel is cooled to a temperature of 600 ° C. or less at a cooling rate in the air (hereinafter simply referred to as “cooling”).
-The rolling ratio from steel slab to steel bar and wire (cross-sectional area of steel slab / cross-sectional area of steel bar and wire) is 8 or more.

なお、熱間圧延における仕上げ圧延後は放冷以下の冷却速度で室温まで冷却する必要はなく、600℃以下の温度に至った時点で、空冷、ミスト冷却、水冷など、適宜の手段で冷却してもよい。   In addition, after finish rolling in hot rolling, it is not necessary to cool to room temperature at a cooling rate equal to or lower than that of cooling, and when it reaches a temperature of 600 ° C. or lower, it is cooled by appropriate means such as air cooling, mist cooling, or water cooling. May be.

本明細書における加熱温度とは加熱炉の炉内温度の平均値、加熱時間とは在炉時間を意味する。また、熱間圧延の仕上げ温度とは、仕上げ圧延直後の棒鋼または線材の表面温度を指し、さらに、仕上げ圧延後の冷却速度も、棒鋼または線材の表面冷却速度を指す。   The heating temperature in this specification means the average value of the furnace temperature of the heating furnace, and the heating time means the in-furnace time. Moreover, the finishing temperature of hot rolling refers to the surface temperature of the steel bar or wire immediately after finish rolling, and the cooling rate after finishing rolling also refers to the surface cooling rate of the steel bar or wire.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

(実施例1)
表1に示す化学組成を有する鋼αおよび鋼βを70トン転炉で成分調整した後、連続鋳造を行って、400mm×300mm角の鋳片(ブルーム)を作製し、600℃まで徐冷した。なお、連続鋳造の凝固途中の段階で圧下を加えた。上記の鋼αおよび鋼βはいずれも、化学組成が本発明で規定する範囲内にある鋼である。
Example 1
Steel α and steel β having the chemical compositions shown in Table 1 were adjusted for components in a 70-ton converter, and then continuously cast to produce a 400 mm × 300 mm square slab (bloom), which was gradually cooled to 600 ° C. . Note that reduction was applied during the solidification of continuous casting. Both the steel α and the steel β are steels whose chemical compositions are within the range defined by the present invention.

このようにして作製した鋳片を、上記の600℃から1280℃に加熱した後、分塊圧延して180mm×180mm角の鋼片を作製し、室温まで冷却した。さらに、上記180mm×180mm角の鋼片を加熱した後、熱間圧延を行って直径40mmの棒鋼を得た。   The slab produced in this manner was heated from the above 600 ° C. to 1280 ° C., and then rolled into pieces to produce a 180 mm × 180 mm square steel slab and cooled to room temperature. Furthermore, after heating the above 180 mm × 180 mm square steel pieces, hot rolling was performed to obtain a steel bar having a diameter of 40 mm.

表2に、製造条件〈1〉〜〈8〉として、400mm×300mmの鋳片から直径40mmの棒鋼に仕上げるに際しての、鋳片の加熱条件、分塊圧延後の冷却条件、鋼片の加熱条件、棒鋼圧延の圧延仕上げ温度と圧延後の冷却条件の詳細を示す。   In Table 2, as production conditions <1> to <8>, when finishing a 400 mm × 300 mm slab into a steel bar with a diameter of 40 mm, the slab heating conditions, the cooling conditions after the block rolling, and the slab heating conditions The details of the rolling finishing temperature of the steel bar rolling and the cooling conditions after rolling are shown.

Figure 2013139604
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Figure 2013139604
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上記のようにして得た直径40mmの各棒鋼について、横断面において表面から半径の1/5までの領域および横断面の中心から半径の1/5までの領域を観察して、AlNとして析出しているAlの量を調査するとともに、そのAl量を用いて式(1)または式(2)で表されるX、つまり、熱間圧延より後の工程でAlNとして析出することができるAl量を求めた。また、上記2つの領域における直径100〜300nmのAlNの個数密度を調査した。さらに、熱間鍛造と浸炭での加熱を模擬した試験を行って粗粒発生の有無を調査した。以下、その具体的な調査方法について説明する。   For each steel bar having a diameter of 40 mm obtained as described above, a region from the surface to 1/5 of the radius and a region from the center of the cross section to 1/5 of the radius in the cross section were observed and precipitated as AlN. In addition to investigating the amount of Al, X represented by the formula (1) or (2) using the Al amount, that is, the amount of Al that can be precipitated as AlN in the process after hot rolling Asked. Further, the number density of AlN having a diameter of 100 to 300 nm in the above two regions was investigated. In addition, a test simulating hot forging and carburizing heating was conducted to investigate the presence or absence of coarse grains. The specific investigation method will be described below.

先ず、直径40mmの棒鋼には表面にスケールが存在しているため、そのままでは抽出残渣分析を行えない。このため、旋削加工により、同心円位置から直径39mm、長さ10mmの試験片、および直径8mm、長さ20mmの試験片を採取した。これらの試験片の横断面について、電解研磨されないように樹脂でマスキングした後、一般的な条件である、10%AA系電解液を用いて、電流密度250〜350A/m2で抽出(電気分解)した。抽出した溶液をメッシュサイズ0.2μmのフィルタでろ過して、ろ過物について一般的な化学分析を行って、AlNとして析出しているAlの量を求めた。 First, since a steel bar having a diameter of 40 mm has a scale on the surface, extraction residue analysis cannot be performed as it is. For this reason, a test piece having a diameter of 39 mm and a length of 10 mm and a test piece having a diameter of 8 mm and a length of 20 mm were collected from the concentric position by turning. The cross sections of these test pieces were masked with a resin so as not to be electropolished, and then extracted at a current density of 250 to 350 A / m 2 using 10% AA electrolyte, which is a general condition (electrolysis). )did. The extracted solution was filtered through a filter having a mesh size of 0.2 μm, and a general chemical analysis was performed on the filtrate to determine the amount of Al deposited as AlN.

また、直径40mmの棒鋼の横断面において表面から半径の1/5までの領域および横断面の中心から半径の1/5までの領域から、それぞれ、一般的な方法で抽出レプリカ試料を作製し、透過型電子顕微鏡を用いて、倍率20000倍、1視野あたりの面積10μm2で、ランダムに各10視野観察し、直径が100〜300nmのAlNについて面積100μm2当たりの個数密度を求めた。 In addition, in the cross section of a steel bar having a diameter of 40 mm, an extraction replica sample was prepared by a general method from a region from the surface to 1/5 of the radius and a region from the center of the cross section to 1/5 of the radius, respectively. Using a transmission electron microscope, 10 fields of view were randomly observed at a magnification of 20000 times and an area of 10 μm 2 per field, and the number density per 100 μm 2 area was determined for AlN having a diameter of 100 to 300 nm.

さらに、直径40mmの棒鋼から、長さ60mmの試験片を切り出し、熱間鍛造を模擬するために、1200℃、1100℃、1000℃および900℃の各温度で30分加熱した後、炉から取り出して10秒後に、円柱形状の高さ方向で60%の圧縮加工を行い、その後、放冷にて室温まで冷却した。このようにして得た試験片を、さらに930℃で1時間加熱し、その後、室温まで放冷した。   Further, a 60 mm long test piece was cut out from a steel bar having a diameter of 40 mm, heated at 1200 ° C., 1100 ° C., 1000 ° C., and 900 ° C. for 30 minutes in order to simulate hot forging, and then taken out from the furnace. 10 seconds later, 60% compression processing was performed in the height direction of the cylindrical shape, and then cooled to room temperature by cooling. The test piece thus obtained was further heated at 930 ° C. for 1 hour and then allowed to cool to room temperature.

次いで、上記のようにして得た各試験片を縦断面方向で4等分になるように切断した後、浸炭での加熱を模擬するために、950℃、980℃、1010℃および1040℃の各温度で3時間保持した後、水冷によって室温まで冷却した。このようにして得た各試験片の切断面を厚さ1mm除去した後、その面を鏡面研磨し、界面活性剤を添加したピクリン酸飽和水溶液で腐食した後、光学顕微鏡を用いて倍率100倍でランダムに各10視野観察して、オーステナイト粒の粗大化発生状況を調査した。上記調査における各視野の大きさは1.0mm×1.0mmとした。この観察によって、粒度番号が5番以下のオーステナイト結晶粒が2個以上あった場合に、オーステナイト粒が粗大化したと判定した。なお、オーステナイト粒粗大化防止効果の目標は、980℃以下の温度で3時間加熱した場合にオーステナイト粒が粗大化しないこととした。   Next, after cutting each test piece obtained as described above into four equal parts in the longitudinal cross-sectional direction, in order to simulate heating by carburizing, 950 ° C., 980 ° C., 1010 ° C. and 1040 ° C. After holding at each temperature for 3 hours, it was cooled to room temperature by water cooling. The cut surface of each test piece thus obtained was removed by 1 mm in thickness, the surface was mirror-polished, corroded with a saturated aqueous solution of picric acid to which a surfactant was added, and then magnified 100 times using an optical microscope. Each of 10 visual fields was randomly observed to investigate the occurrence of austenite grain coarsening. The size of each visual field in the above investigation was 1.0 mm × 1.0 mm. By this observation, when there were two or more austenite crystal grains having a grain size number of 5 or less, it was determined that the austenite grains were coarsened. In addition, the target of the austenite grain coarsening prevention effect was that the austenite grain did not become coarse when heated at a temperature of 980 ° C. or lower for 3 hours.

表3および表4に、上記の各調査結果を、棒鋼の製造条件および熱間鍛造を模擬するために加熱した温度とともにまとめて示す。なお、表3および表4における製造条件記号は、前記表2に記載した製造条件記号に対応するものである。   Tables 3 and 4 collectively show the results of the above investigations together with the manufacturing conditions of the steel bars and the temperatures heated to simulate hot forging. The manufacturing condition symbols in Table 3 and Table 4 correspond to the manufacturing condition symbols described in Table 2 above.

Figure 2013139604
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Figure 2013139604
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表3および表4から、化学組成が本発明で規定する範囲内にあり、しかも、横断面において、表面から半径の1/5までの領域および横断面の中心から半径の1/5までの領域のそれぞれにおいてAlNとして析出しているAlの量、ならびに、そのAlの量を用いて式(1)または式(2)から求めたXの値および直径100〜300nmのAlNの個数密度の全てが本発明で規定する条件を満たす「本発明例」の場合(つまり、製造条件記号〈2〉および〈8〉で製造した場合)には、900〜1200℃という様々な温度に加熱して熱間鍛造しても、浸炭加熱模擬温度980℃まで粗粒が発生しておらず、オーステナイト粒粗大化防止効果が得られていることが明らかである。   From Table 3 and Table 4, the chemical composition is within the range defined by the present invention, and in the cross section, the area from the surface to 1/5 of the radius and the area from the center of the cross section to 1/5 of the radius. The amount of Al deposited as AlN in each of the above, and the value of X determined from the formula (1) or formula (2) using the amount of Al and the number density of AlN having a diameter of 100 to 300 nm are all In the case of “examples of the present invention” that satisfy the conditions defined in the present invention (that is, when manufactured by manufacturing condition symbols <2> and <8>), they are heated to various temperatures of 900 to 1200 ° C. Even if forging, coarse grains are not generated up to the carburized heating simulation temperature of 980 ° C., and it is clear that the effect of preventing austenite grain coarsening is obtained.

これに対して、化学組成が本発明で規定する範囲内にある鋼αおよび鋼βを用いても、本発明で規定する他の条件から外れる「比較例」の場合には、目標とする粗粒化防止特性が得られていない。   On the other hand, even if steel α and steel β whose chemical composition is within the range defined in the present invention are used, in the case of “Comparative Example” that deviates from other conditions defined in the present invention, the target coarse Anti-granulation properties are not obtained.

(実施例2)
表5に示す化学組成を有する鋼a〜kを70トン転炉で成分調整した後、連続鋳造を行って、400mm×300mm角の鋳片(ブルーム)を作製し、600℃まで冷却した。なお、連続鋳造の凝固途中の段階で圧下を加えた。
(Example 2)
Components of steels a to k having chemical compositions shown in Table 5 were adjusted in a 70-ton converter, and then continuous casting was performed to produce a 400 mm × 300 mm square slab (bloom), which was cooled to 600 ° C. Note that reduction was applied during the solidification of continuous casting.

なお、表5中の鋼a、鋼bおよび鋼f〜kはいずれも、化学組成が本発明で規定する範囲内にある鋼である。一方、鋼c〜eは、化学組成が本発明で規定する条件から外れた比較例の鋼である。   In addition, all of steel a, steel b, and steels f to k in Table 5 are steels whose chemical compositions are within the range defined by the present invention. On the other hand, steels c to e are steels of comparative examples whose chemical compositions deviate from the conditions specified in the present invention.

このようにして作製した鋳片を、上記の600℃から1280℃に加熱した後、分塊圧延して180mm×180mm角の鋼片を作製し、室温まで冷却した。さらに、上記180mm×180mm角の鋼片を加熱した後、熱間圧延を行って直径40mmの棒鋼を得た。   The slab produced in this manner was heated from the above 600 ° C. to 1280 ° C., and then rolled into pieces to produce a 180 mm × 180 mm square steel slab and cooled to room temperature. Furthermore, after heating the above 180 mm × 180 mm square steel pieces, hot rolling was performed to obtain a steel bar having a diameter of 40 mm.

Figure 2013139604
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上記のようにして得た直径40mmの各棒鋼について、前記の(実施例1)におけるのと同じ方法で、横断面において表面から半径の1/5までの領域および横断面の中心から半径の1/5までの領域を観察して、AlNとして析出しているAlの量を調査するとともに、そのAl量を用いて式(1)または式(2)で表されるX、つまり、熱間圧延より後の工程でAlNとして析出することができるAl量を求めた。また、上記2つの領域における直径100〜300nmのAlNの個数密度を調査した。さらに、熱間鍛造と浸炭での加熱を模擬した試験を行って粗粒発生の有無を調査した。   For each steel bar having a diameter of 40 mm obtained as described above, in the same manner as in the above (Example 1), in the cross section, the region from the surface to 1/5 of the radius and the center of the cross section of the radius 1 The region up to / 5 is observed to investigate the amount of Al deposited as AlN, and X expressed by the formula (1) or (2) using the Al amount, that is, hot rolling The amount of Al that can be deposited as AlN in a later process was determined. Further, the number density of AlN having a diameter of 100 to 300 nm in the above two regions was investigated. In addition, a test simulating hot forging and carburizing heating was conducted to investigate the presence or absence of coarse grains.

すなわち、直径40mmの棒鋼を旋削加工により、同心円位置から直径39mm、長さ10mmの試験片、および直径8mm、長さ20mmの試験片を採取した。これらの試験片の横断面について、電解研磨されないように樹脂でマスキングした後、一般的な条件である、10%AA系電解液を用いて、電流密度250〜350A/m2で抽出(電気分解)した。抽出した溶液をメッシュサイズ0.2μmのフィルタでろ過して、ろ過物について一般的な化学分析を行って、AlNとして析出しているAlの量を求めた。 That is, by turning a steel bar having a diameter of 40 mm, a test piece having a diameter of 39 mm and a length of 10 mm and a test piece having a diameter of 8 mm and a length of 20 mm were collected from the concentric position. The cross sections of these test pieces were masked with a resin so as not to be electropolished, and then extracted at a current density of 250 to 350 A / m 2 using 10% AA electrolyte, which is a general condition (electrolysis). )did. The extracted solution was filtered through a filter having a mesh size of 0.2 μm, and a general chemical analysis was performed on the filtrate to determine the amount of Al deposited as AlN.

また、直径40mmの棒鋼の横断面において表面から半径の1/5までの領域および横断面の中心から半径の1/5までの領域から、それぞれ、一般的な方法で抽出レプリカ試料を作製し、透過型電子顕微鏡を用いて、倍率20000倍、1視野あたりの面積10μm2で、ランダムに各10視野観察し、直径が100〜300nmのAlNについて面積100μm2当たりの個数密度を求めた。 In addition, in the cross section of a steel bar having a diameter of 40 mm, an extraction replica sample was prepared by a general method from a region from the surface to 1/5 of the radius and a region from the center of the cross section to 1/5 of the radius, respectively. Using a transmission electron microscope, 10 fields of view were randomly observed at a magnification of 20000 times and an area of 10 μm 2 per field, and the number density per 100 μm 2 area was determined for AlN having a diameter of 100 to 300 nm.

さらに、直径40mmの棒鋼から、長さ60mmの試験片を切り出し、熱間鍛造を模擬するために、1200℃、1100℃、1000℃および900℃の各温度で30分加熱した後、炉から取り出して10秒後に、円柱形状の高さ方向で60%の圧縮加工を行い、その後、放冷にて室温まで冷却した。このようにして得た試験片を、さらに930℃で1時間加熱し、その後、室温まで放冷した。   Further, a 60 mm long test piece was cut out from a steel bar having a diameter of 40 mm, heated at 1200 ° C., 1100 ° C., 1000 ° C., and 900 ° C. for 30 minutes in order to simulate hot forging, and then taken out from the furnace. 10 seconds later, 60% compression processing was performed in the height direction of the cylindrical shape, and then cooled to room temperature by cooling. The test piece thus obtained was further heated at 930 ° C. for 1 hour and then allowed to cool to room temperature.

次いで、上記のようにして得た各試験片を縦断面方向で4等分になるように切断した後、浸炭での加熱を模擬するために、950℃、980℃、1010℃および1040℃の各温度で3時間保持した後、水冷によって室温まで冷却した。このようにして得た各試験片の切断面を厚さ1mm除去した後、その面を鏡面研磨し、界面活性剤を添加したピクリン酸飽和水溶液で腐食した後、光学顕微鏡を用いて倍率100倍でランダムに各10視野観察して、オーステナイト粒の粗大化発生状況を調査した。上記調査における各視野の大きさは1.0mm×1.0mmとした。この観察によって、粒度番号が5番以下のオーステナイト結晶粒が2個以上あった場合に、オーステナイト粒が粗大化したと判定した。なお、オーステナイト粒粗大化防止効果の目標は、(実施例1)の場合と同様に、980℃以下の温度で3時間加熱した場合にオーステナイト粒が粗大化しないこととした。   Next, after cutting each test piece obtained as described above into four equal parts in the longitudinal cross-sectional direction, in order to simulate heating by carburizing, 950 ° C., 980 ° C., 1010 ° C. and 1040 ° C. After holding at each temperature for 3 hours, it was cooled to room temperature by water cooling. The cut surface of each test piece thus obtained was removed by 1 mm in thickness, the surface was mirror-polished, corroded with a saturated aqueous solution of picric acid to which a surfactant was added, and then magnified 100 times using an optical microscope. Each of 10 visual fields was randomly observed to investigate the occurrence of austenite grain coarsening. The size of each visual field in the above investigation was 1.0 mm × 1.0 mm. By this observation, when there were two or more austenite crystal grains having a grain size number of 5 or less, it was determined that the austenite grains were coarsened. In addition, the target of the austenite grain coarsening prevention effect decided that austenite grain does not coarsen when it heats for 3 hours at the temperature of 980 degrees C or less similarly to the case of (Example 1).

表6〜8に、上記の各調査結果を、棒鋼の製造条件および熱間鍛造を模擬するために加熱した温度とともにまとめて示す。なお、表6〜8における製造条件記号も、前記表2に記載した製造条件記号に対応するものである。   Tables 6 to 8 collectively show the above-described investigation results together with the manufacturing conditions of the steel bars and the temperatures heated to simulate hot forging. In addition, the manufacturing condition symbols in Tables 6 to 8 also correspond to the manufacturing condition symbols described in Table 2 above.

Figure 2013139604
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Figure 2013139604
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表6〜8から、化学組成が本発明で規定する範囲内にあり、しかも、横断面において、表面から半径の1/5までの領域および横断面の中心から半径の1/5までの領域のそれぞれにおいてAlNとして析出しているAlの量、ならびに、そのAlの量を用いて式(1)または式(2)から求めたXの値および直径100〜300nmのAlNの個数密度の全てが本発明で規定する条件を満たす「本発明例」の場合には、900〜1200℃という様々な温度に加熱して熱間鍛造しても、浸炭加熱模擬温度980℃まで粗粒が発生しておらず、オーステナイト粒粗大化防止効果が得られていることが明らかである。   From Tables 6 to 8, the chemical composition is within the range defined by the present invention, and in the cross section, the area from the surface to 1/5 of the radius and the area from the center of the cross section to 1/5 of the radius. The amount of Al deposited as AlN in each, the value of X obtained from the formula (1) or formula (2) using the amount of Al, and the number density of AlN having a diameter of 100 to 300 nm are all present. In the case of the “examples of the present invention” that satisfy the conditions specified in the invention, even when heated to various temperatures of 900 to 1200 ° C. and hot forging, coarse grains are not generated up to a carburizing heating simulated temperature of 980 ° C. It is clear that the effect of preventing coarsening of austenite grains is obtained.

これに対して、本発明で規定する条件の全てを同時に満たしていない「比較例」の場合には、目標とする粗粒化防止特性が得られていない。   On the other hand, in the case of the “comparative example” that does not satisfy all the conditions defined in the present invention, the target coarsening prevention characteristic is not obtained.

本発明の熱間圧延棒鋼または線材は、圧延素材としての鋼片の加熱温度をあまり高温にすることなく得ることができる。しかも、この棒鋼や線材は、様々な温度域、特に、900〜1200℃に加熱後に熱間鍛造しても、浸炭あるいは浸炭窒化の工程で加熱、特に、980℃以下の温度に3時間以内加熱した際にオーステナイト粒の粗大化を安定して防止できるので、熱間鍛造によって粗成形される歯車、シャフトなどの部品の素材として好適に用いることができる。   The hot-rolled steel bar or wire of the present invention can be obtained without increasing the heating temperature of the steel slab as a rolling material. Moreover, even if this steel bar or wire is heated to various temperatures, particularly 900 to 1200 ° C. and then hot forged, it is heated in the carburizing or carbonitriding step, particularly heated to a temperature of 980 ° C. or less within 3 hours. In this case, the austenite grains can be prevented from coarsening, so that they can be suitably used as materials for parts such as gears and shafts that are roughly formed by hot forging.

Claims (3)

熱間圧延棒鋼または線材であって、質量%で、
C:0.1〜0.3%、
Si:0.05〜1.5%、
Mn:0.4〜2.0%、
S:0.003〜0.05%、
Cr:0.5〜3.0%、
sol.Al:0.03〜0.06%および
N:0.010〜0.025%を含有し、
残部はFeおよび不純物からなり、
不純物中のP、TiおよびOがそれぞれ、
P:0.025%以下、
Ti:0.003%以下および
O:0.002%以下
である化学組成を有し、
前記棒鋼または線材の横断面において、棒鋼または線材の表面から半径の1/5までの領域および前記横断面の中心から半径の1/5までの領域のそれぞれにおいて、AlNとして析出しているAl量が0.015%以上であり、式(1)または式(2)で表されるXが0.008%以上であり、かつ、直径100〜300nmのAlNの個数密度が10個/100μm2以上である、
ことを特徴とする、熱間圧延棒鋼または線材。
〔(14/27)sol.Al+(14/47.9)Ti≧N〕の場合、
X=〔{N−(14/47.9)Ti}×(27/14)〕−〔AlNとして析出しているAl〕・・・(1)
〔(14/27)sol.Al+(14/47.9)Ti<N〕の場合、
X=sol.Al−〔AlNとして析出しているAl〕・・・(2)
ここで、式中の各元素記号は、対応する元素の含有量(質量%)を表す。
Hot-rolled steel bar or wire,
C: 0.1 to 0.3%
Si: 0.05 to 1.5%,
Mn: 0.4 to 2.0%,
S: 0.003-0.05%,
Cr: 0.5 to 3.0%
sol. Al: 0.03 to 0.06% and N: 0.010 to 0.025%,
The balance consists of Fe and impurities,
P, Ti and O in the impurity are respectively
P: 0.025% or less,
Having a chemical composition of Ti: 0.003% or less and O: 0.002% or less;
In the cross section of the steel bar or wire, the amount of Al precipitated as AlN in each of the region from the surface of the steel bar or wire to 1/5 of the radius and the region from the center of the cross section to 1/5 of the radius Is 0.015% or more, X represented by the formula (1) or (2) is 0.008% or more, and the number density of AlN having a diameter of 100 to 300 nm is 10/100 μm 2 or more. Is,
A hot-rolled steel bar or wire, characterized in that
[(14/27) sol. In the case of Al + (14 / 47.9) Ti ≧ N],
X = [{N− (14 / 47.9) Ti} × (27/14)] − [Al precipitated as AlN] (1)
[(14/27) sol. In the case of Al + (14 / 47.9) Ti <N],
X = sol. Al- [Al deposited as AlN] (2)
Here, each element symbol in the formula represents the content (% by mass) of the corresponding element.
Feの一部に代えて、質量%で、
Cu:0.4%以下、
Ni:1.5%以下および
Mo:0.8%以下
のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の熱間圧延棒鋼または線材。
Instead of part of Fe, in mass%,
Cu: 0.4% or less,
The hot-rolled steel bar or wire according to claim 1, comprising at least one selected from Ni: 1.5% or less and Mo: 0.8% or less.
Feの一部に代えて、質量%で、
Nb:0.08%以下および
V:0.2%以下
のうちから選ばれる1種以上を含有することを特徴とする、請求項1または2に記載の熱間圧延棒鋼または線材。
Instead of part of Fe, in mass%,
The hot-rolled steel bar or wire according to claim 1 or 2, comprising at least one selected from Nb: 0.08% or less and V: 0.2% or less.
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