JP2023507947A - 伸線加工性及び衝撃靭性に優れた非調質線材、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の非調質線材は、重量%で、C:0.02~0.30%、Si:0.05~0.8%、Mn:0.5~2.0%、Cr:1.0%以下、P:0.03以下%、S:0.03%以下、sol.Al:0.01~0.07%、N:0.01%超過0.02%以下、並びにNb:0.1%以下、V:0.5%以下、及びTi:0.1%以下のうちの1種以上を含み、残部がFe及び不可避な不純物からなり、フェライトとパーライトを含む線材の微細組織を有し、上記フェライトは、線材圧延方向と平行な方向に沿って所定の間隔で連続的又は不連続的に形成された多数のフェライト層からなり、並びに上記パーライトは、線材圧延方向と平行な方向に沿って上記フェライト層の外側又は内側に連続的又は不連続的に形成された多数のパーライト層からなることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
T1≦Tr≦1200℃
ここで、T1=757+606[C]+80[Nb]/[C]+1023√([Nb]+330[V]+3000[N])
T2≦Tf≦T3
ここで、T2=733+52[C]+29.1[Si]-20.7[Mn]+16.9[Cr]-80.6[Nb]+2000[N]、T3=962-300[C]+24.6[Si]-68.1[Mn]-75.6[Cr]-360.1[Nb]-20.7[V]+2000[N]であり、各元素は重量含量を意味し、Tfの単位は℃である。
炭素は、線材の強度を向上させる役割を果たす。本発明においてこのような効果を得るためには、0.02%以上含むことが好ましい。但し、その含量が過多であると、鋼の変形抵抗が急増し、その結果、冷間加工性が劣化するという問題がある。よって、上記炭素含量の上限は0.3%であることが好ましい。より好ましくは、上記炭素含量を0.02~0.28%の範囲に制限することである。
シリコンは、脱酸剤として有用な元素である。本発明においてこのような効果を得るためには、0.05%以上含むことが好ましい。但し、その含量が過多であると、固溶強化によって鋼の変形抵抗が急増し、その結果、冷間加工性が劣化するという問題がある。よって、上記シリコン含量を0.8%以下、より好ましくは、0.5%以下に制限することが好ましい。
マンガンは、脱酸剤及び脱硫剤として有用な元素である。本発明においてこのような効果を得るためには、0.5%以上含むことが好ましく、0.8%以上含むことがより好ましい。但し、その含量が過多であると、鋼自体の強度が高すぎて鋼の変形抵抗が急増し、その結果、冷間加工性が劣化するという問題がある。よって、上記マンガン含量の上限は2.0%であることが好ましく、1.8%であることがより好ましい。
クロムは、熱間圧延時にフェライト及びパーライト変態を促進させる役割を果たす。また、鋼自体の強度を必要以上に高くせず、鋼中の炭化物を析出して固溶炭素量を低減させ、固溶炭素による動的ひずみ時効の減少に寄与する。但し、その含量が過多であると、鋼自体の強度が高すぎて鋼の変形抵抗が急増し、その結果、冷間加工性が劣化するという問題がある。よって、上記クロム含量の上限は1.0%であることが好ましく、0.8%であることがより好ましい。
リンは、不可避に含有される不純物であって、結晶粒界に偏析して鋼の靭性を低下させ、遅延破壊抵抗性を減少させる主な原因となる元素であるため、その含量を可能な限り低く制御することが好ましい。理論上、リンの含量は0%に制御することが有利であるが、製造工程上、必然的に含有せざるを得ない。よって、上限を管理することが重要であり、本発明では、上記リンの含量の上限を0.03%に管理する。
硫黄は、不可避に含有される不純物であって、結晶粒界に偏析して鋼の延性を大きく低下させ、鋼中の硫化物を形成して遅延破壊抵抗性及び応力弛緩特性を劣化させる主な原因となる元素であるため、その含量を可能な限り低く制御することが好ましい。理論上、硫黄の含量は0%に制御することが有利であるが、製造工程上、必然的に含有せざるを得ない。よって、上限を管理することが重要であり、本発明では、上記硫黄の含量の上限を0.03%に管理する。
sol.Alは、脱酸剤として有用に作用する元素であり、0.01%以上含む。好ましくは、0.015%以上であり、より好ましくは、0.02%以上である。Al含有量が0.07%を超えると、AlNの形成によるオーステナイト粒度の微細化効果が大きくなって冷間鍛造性が低下する。よって、本発明では、上記Alの含量の上限を0.07%に管理する。
窒素の含量は、本発明の効果を実現するために必須の元素である。窒素の含量が0.01%以下であると、窒化物の確保が難しくなってNb、V、Tiなどの析出物の生成量が減少し、所望の性質が得られない恐れがある。これに対し、窒素の含量が0.02%を超えると、析出物と結合できなかった固溶窒素の含量が増加し、線材の靭性及び延性が低下する恐れがある。よって、本発明では、上記窒素の含量を0.01%超過0.02%以下に管理することが好ましい。
ニオブ(Nb)は、炭化物及び炭窒化物を形成してオーステナイト及びフェライトの粒界移動を制限する役割を果たす元素である。しかし、上記炭窒化物は、破壊起点として作用して、衝撃靭性を低下させる恐れがあるため、溶解度限界(solubility limit)を元に添加することが好ましい。本発明においてNbの含量が0.1%を超えると、粗大な析出物が形成されるという問題がある。よって、その含量を0.1%以下に制限することが好ましい。
バナジウム(V)は、ニオブ(Nb)と同様に、炭化物及び炭窒化物を形成してオーステナイト及びフェライトの粒界移動を制限する役割を果たす元素である。但し、上記炭窒化物は破壊起点として作用して、衝撃靭性を低下する恐れがあるため、溶解度限界を元に添加することが好ましい。本発明において上記Vの含量が0.5%を超えると、粗大な析出物が形成されるという問題がある。よって、その含量は0.5%以下に制限することが好ましい。
チタン(Ti)は、炭素及び窒素と結合して炭窒化物を生成することで、オーステナイトの結晶粒サイズを制限する効果がある。但し、その含量が0.1%を超えると、粗大な析出物が形成されて介在物の破断の主なクラック生成先として作用する恐れが高くなるという問題点がある。よって、その含量は0.1%以下に制限することが好ましい。
T1≦Tr≦1200℃
ここで、T1=757+606[C]+80[Nb]/[C]+1023√([Nb]+330[V]+3000[N])
T2≦Tf≦T3
ここで、T2=733+52[C]+29.1[Si]-20.7[Mn]+16.9[Cr]-80.6[Nb]+2000[N]、T3=962-300[C]+24.6[Si]-68.1[Mn]-75.6[Cr]-360.1[Nb]-20.7[V]+2000[N]であり、各元素は重量含量を意味し、Tfの単位は℃である。
しかし、このときパーライトのラメラ間隔が微細であると、靭性に相対的に有利に作用する。よって、本発明の冷却する工程でこのようなパーライトラメラ間隔を微細化するためには、冷却速度を適切に制御する必要がある。
Claims (10)
- 重量%で、C:0.02~0.30%、Si:0.05~0.8%、Mn:0.5~2.0%、Cr:1.0%以下、P:0.03以下%、S:0.03%以下、sol.Al:0.01~0.07%、N:0.01%超過0.02%以下、並びにNb:0.1%以下、V:0.5%以下、及びTi:0.1%以下のうちの1種以上を含み、残部がFe及び不可避な不純物からなり、
フェライトとパーライトを含む線材の微細組織を有し、
前記フェライトは、線材圧延方向と平行な方向に沿って所定の間隔で連続的又は不連続的に形成された多数のフェライト層からなり、並びに
前記パーライトは、線材圧延方向と平行な方向に沿って前記フェライト層の外側又は内側に連続的又は不連続的に形成された多数のパーライト層からなることを特徴とする伸線加工性及び衝撃靭性に優れた非調質線材。 - 重量%で、C:0.02~0.30%、Si:0.05~0.8%、Mn:0.5~2.0%、Cr:1.0%以下、P:0.03以下%、S:0.03%以下、sol.Al:0.01~0.07%、N:0.01%超過0.02%以下、並びにNb:0.1%以下、V:0.5%以下、及びTi:0.1%以下のうちの1種以上を含み、残部がFe及び不可避な不純物からなり、
フェライトとパーライトを含む線材の微細組織を有し、
前記フェライトと前記パーライトは、線材圧延方向と平行な方向に沿って連続的又は不連続的に交互に配列されることで、フェライト層とパーライト層からなる層状構造を有することを特徴とする伸線加工性及び衝撃靭性に優れた非調質線材。 - 前記フェライト層と前記パーライト層は、線材圧延方向と平行な方向に沿って交互に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の伸線加工性及び衝撃靭性に優れた非調質線材。
- 前記フェライト層と隣接するフェライト層との距離は、50μm以下の範囲を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載の伸線加工性及び衝撃靭性に優れた非調質線材。
- 前記フェライトの面積分率は、30~90%の範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の伸線加工性及び衝撃靭性に優れた非調質線材。
- 前記圧延方向に平行な断面であるL断面での前記パーライト層の平均厚さが30μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の伸線加工性及び衝撃靭性に優れた非調質線材。
- 前記圧延方向に直角な断面であるC断面での前記フェライトの平均粒径が10μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の伸線加工性及び衝撃靭性に優れた非調質線材。
- 前記線材を30~60%の伸線加工時、常温衝撃靭性の平均値が100J以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の伸線加工性及び衝撃靭性に優れた非調質線材。
- 重量%で、C:0.02~0.30%、Si:0.05~0.8%、Mn:0.5~2.0%、Cr:1.0%以下、P:0.03以下%、S:0.03%以下、sol.Al:0.01~0.07%、N:0.01%超過0.02%以下、並びにNb:0.1%以下、V:0.5%以下、及びTi:0.1%以下のうちの1種以上を含み、残部がFe及び不可避な不純物からなる鋼材を設ける工程と、
前記鋼材を下記関係式1を満たす再加熱温度(Tr)に再加熱する工程と、
前記再加熱された鋼材を下記関係式2を満たす仕上げ圧延温度(Tf)で仕上げ圧延することで線材を製造する工程と、
前記仕上げ圧延された線材を巻き取った後、0.1~2℃/sに冷却する工程とを含むことを特徴とする伸線加工性及び衝撃靭性に優れた非調質線材の製造方法。
[関係式1]
T1≦Tr≦1200℃
ここで、T1=757+606[C]+80[Nb]/[C]+1023√([Nb]+330[V]+3000[N])
[関係式2]
T2≦Tf≦T3
ここで、T2=733+52[C]+29.1[Si]-20.7[Mn]+16.9[Cr]-80.6[Nb]+2000[N]、T3=962-300[C]+24.6[Si]-68.1[Mn]-75.6[Cr]-360.1[Nb]-20.7[V]+2000[N]であり、各元素は重量含量を意味し、Tfの単位は℃である。 - 前記冷却された線材は、フェライトとパーライトを含む線材の微細組織を有し、前記フェライトは、線材圧延方向と平行な方向に沿って所定の間隔で連続的又は不連続的に形成された多数のフェライト層からなり、並びに前記パーライトは、線材圧延方向と平行な方向に沿って前記フェライト層の外側又は内側に連続的又は不連続的に形成された多数のパーライト層からなることを特徴とする請求項9に記載の伸線加工性及び衝撃靭性に優れた非調質線材の製造方法。
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