JP3474545B2 - Machine parts - Google Patents

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JP3474545B2
JP3474545B2 JP2001042358A JP2001042358A JP3474545B2 JP 3474545 B2 JP3474545 B2 JP 3474545B2 JP 2001042358 A JP2001042358 A JP 2001042358A JP 2001042358 A JP2001042358 A JP 2001042358A JP 3474545 B2 JP3474545 B2 JP 3474545B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、冷間加工性に優れ
た線状または棒状鋼(以下、鋼と略記する場合がある)
を用いて得られる機械部品に関するものである。本発明
において「冷間加工性に優れた」とは、「室温及び加工
発熱領域の変形抵抗の上昇が抑制された」ことを意味す
る。即ち、本発明は、軟化熱処理を施すことなく熱間圧
延ままでも室温及び加工発熱領域の変形抵抗の上昇が抑
制された線状または棒状鋼を用い、これに冷間鍛造、冷
間圧造、冷間転造等の冷間加工を施すことによって得ら
れるボルト、ねじ、ナット、ソケット、ボールジョイン
ト、インナーチューブ、トーションバー、クラッチケー
ス、ケージ、ハウジング、ハブ、カバー、ケース、受座
金、タペット、サドル、バルグ、インナーケース、クラ
ッチ、スリーブ、アウターレース、スプロケット、コア
ー、ステータ、アンビル、スパイダー、ロッカーアー
ム、ボディー、フランジ、ドラム、継手、コネクター、
プーリー、金具、ヨーク、口金、バルブリフター、スパ
ークプラグの他、機械部品、電装部品等に関するもので
ある。 【0002】 【従来の技術】冷間加工は、熱間加工や切削加工に比べ
て生産性が高いうえに鋼材の歩留まりも良好なことか
ら、ボルト、ねじ、ナット等の機械部品や電装部品を効
率よく製造する為の方法として汎用されている。 【0003】従って、この様な冷間加工に使用される鋼
は、本質的に冷間加工性に優れていることが要求され
る。具体的には、冷間加工時の変形抵抗が低く(加工比
重が低く)、且つ延性(伸び、絞り)が高いことが必要
である。鋼の変形抵抗が高いと冷間加工に使用する工具
の寿命が低下してしまい、一方、延性が低いと冷間加工
時に割れが発生し易くなり、不良品発生の原因になる。 【0004】従来は、圧延線材または棒鋼を酸洗いによ
り脱スケールし、皮膜処理した後、冷間引抜き加工によ
り伸線を行ってから(加工率10〜40%)、冷間加工
を行うのが一般的であった。しかしながら、この方法
は、冷間加工率が低く加工荷重が低い場合には有効であ
るが、加工率の上昇に伴い、加工荷重が高くなると冷間
加工用の工具寿命が短くなってしまい採用できなかっ
た。 【0005】そこで、冷間加工時の加工荷重が高い場合
や、冷間加工時に割れが発生する場合には、冷間加工前
に、低温焼鈍、焼鈍、球状化焼鈍等の熱処理が実施され
ており、それにより、鋼材を軟化し、且つ延性を高めた
状態で冷間加工するという方法が汎用されている。 【0006】ところが上記熱処理には、数時間〜数十時
間の長時間にわたる熱処理を要するという問題を抱えて
いる。従って、生産性の向上や省エネルギー対策、ひい
てはコストの低減化を目的として、球状化焼鈍処理等の
熱処理の省略が可能な、冷間加工性に優れた線状または
棒状鋼の開発が切望されている。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであり、その目的は、球状化焼鈍処
理を省略したとしても熱間圧延のままで冷間加工性に優
れた線状または棒状鋼を用い、高強度を有するボルトや
ナットなどの機械部品を提供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決し得た本
発明に係る機械部品は、鋼中成分は下記(A)を満足
し、組織は下記(B)を満足する線状または棒状鋼を用
いて得られる機械部品であって、転位セルの平均面積は
0.18〜0.50μm2であるところに要旨を有する
ものである。 (A)C :0.05〜0.40%,Si:0.40%
以下(0%を含む),Mn:0.15〜1.8%,so
l.Al:0.01〜0.06%,Cr:0.01〜
0.50%,P :0.001〜0.015%,S :
0.015%以下(0%を含む)を含有し、Ti,Nb
及びVの少なくとも一種を含み、Nb及びVを合計で
0.080%以下、Ti:0.020%以下に抑制され
ていると共に、B :0.0055%以下、Zr:0.
035%以下の少なくともいずれか一方を含み、且つ、
N :0.0005〜0.0070%を含有すると共
に、B,Zr及びNが下式を満足しており、-0.0010≦
[N]-1.3[B]-0.15[Zr]≦0.0020(式中、[
]は、各元素の含有量を表す)残部:実質的に鉄であ
る; (B)実質的にフェライト組織またはフェライトとパー
ライトの混合組織を有し、圧延材の中心〜直径/8の範
囲にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号は4〜
9番であり、圧延材の最表層にあるフェライト組織中の
フェライト粒度番号は4〜10番で、且つ該圧延材の最
表層にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号と前
記圧延材の中心〜直径/8の範囲にあるフェライト組織
中のフェライト粒度番号の差は0〜1番である。 【0009】尚、本発明では、前述したボルト、ねじ、
ナット等の機械部品や電装部品等を含めて、「機械部
品」で代表させることにしている。 【0010】上記「転位セル」のうち「セル」とは、金
属組織を顕微鏡や電子顕微鏡でみたとき、細胞のような
形にみえるものを総称し、「転位セル」とは、転位が密
にからまった部分が網目状に転位のほとんどない部分を
囲んだ状態の加工組織を意味する。冷間加工や鍛造によ
り鋼材結晶中に転位が入るが、この転位は、均一にから
み合うよりも不均一にセル構造になることにより、より
安定な状態になる。 【0011】尚、転位セルの平均面積を測定するに当た
っては後記する通り、所定の圧縮試験片を用い、TEM
(透過型電子顕微鏡、倍率15000倍)により、図6
に示す組織観察位置に存在する転位セルの面積の平均値
を算出することにより行う。 【0012】 【発明の実施の形態】本発明者らは、熱間圧延のままで
冷間加工性に優れた鋼を提供すべく、特に「室温での変
形抵抗および加工発熱領域での変形抵抗を低減すること
により冷間加工性を向上させる」という観点に基づき、
鋭意検討してきた。冷間加工性のなかでも特に変形抵抗
に着目したのは、初期強度に支配される室温の変形抵抗
のみならず、固溶C及び固溶Nによる歪み時効の挙動が
加工発熱領域における変形抵抗にも影響を及ぼすからで
ある。 【0013】その結果、「室温での変形抵抗の低減およ
び加工発熱領域での変形抵抗の低減」という課題を両立
させる為には、冷間加工性のなかでも変形抵抗を支配し
ている固溶Cおよび固溶Nを固定化するに当たり、線状
または棒状鋼の内部組織を構成しているフェライト組織
またはフェライト・パーライト組織において、フェライ
ト結晶粒の微細化による強化を抑制すれば冷間加工時の
引張強度が低減され、室温での変形抵抗も小さくなり、
冷間加工性が向上することを突き止めた。この様に「初
期の引張強度を小さくして室温での変形抵抗を低減させ
ると共に、加工発熱領域での変形抵抗を低減するという
意味における冷間加工性向上という課題を達成する為に
は、フェライト結晶粒径は微細化させない方が有効であ
ること;その為には、圧延材の中心〜直径/8の範囲に
あるフェライト組織中のフェライト粒度番号は4〜9番
とし;圧延材の最表層にあるフェライト組織中のフェラ
イト粒度番号は4〜10番、且つ前記圧延材の中心〜直
径/8の範囲にあるフェライト組織中のフェライト粒度
番号より大きくすることが有効であること」については
従来知られておらず、本発明者らによって始めて見出さ
れた知見である。 【0014】尚、本発明と同様、球状化焼鈍処理を省略
したとしても冷間加工性に優れた鋼を製造する方法は、
これまでにも提案されているが、上述した本発明の技術
的思想は開示も示唆もされていない。 【0015】例えば特公昭61−35249には、圧
延条件や冷却条件を制御することにより固溶C及び固溶
Nを少なくし、歪時効に起因する加工硬化を抑制して変
形抵抗を小さくする方法が開示されている。但し、鋼中
の成分組成に関しては、歪時効による変形抵抗の増大を
防止するため、固溶Nによる歪時効を抑制する目的でA
lを添加し、NをAlNとして析出させる等の一般的な
記載がなされているに過ぎない。 【0016】また、特開昭57−63635には、A
c1変態点以下、Ac1変態点より50℃を下回らない温度
に5時間以上保持することによりセメンタイトを充分凝
集させると共に、Al量を制御して固溶Nを固定するこ
とにより、加工工具寿命の高められた冷間鍛造用棒鋼の
製造方法が開示されている。この公報は、「熱間圧延後
の温度を所定範囲に保持すればセメンタイトを凝集析出
せしめ、強度を低下させることができる」という知見に
基づいてなされたものであり、「フェライト粒の粗大化
が起ると、冷間鍛造時の割れ発生が起り易くなる」とい
う観点から、鋼中成分を制御し、鋼の粗大化を阻止する
Al等を含むことを必須要件とする点で、初期強度を低
下させて室温での変形抵抗を低減させるという観点から
フェライト粒を(微細化させるのではなく)粗大化さ
せ、その為に、圧延材の中心〜直径/8の範囲にあるフ
ェライト組織中のフェライト粒度番号を圧延材の最表層
にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号との関係
で制御する本発明とは、全く異なる技術的思想を有する
ものである。 【0017】また、特開平8−260047には、冷
間鍛造で歪時効の原因となる固溶Nを少なくする為にN
及びAl/Nを特定して熱間圧延する工程と;熱間圧延
の最終段階において所定温度範囲で50%以上の塑性加
工を加える加工熱処理工程と;加工熱処理に続く冷却の
後、300〜400℃の温度範囲に3時間以上加熱する
過時効処理とを包含する冷間鍛造用棒鋼線材の製造方法
が開示されている。この公報は、「冷間圧延後の過時効
処理による耐歪時効性を高める為には、フェライト粒径
を小さくすることが有効であり、熱間加工の最終段階で
温度調整をして特定の加工度を与えることが、フェライ
ト粒の微細化及びこれによる歪時効の抑制・延性の改善
に臨界的効果をもたらす」等の知見に基づいてなされた
ものであり、「フェライト粒径を小さくすることが歪時
効の発生を抑制するのに非常に有効である」ことを実験
的に確認している。しかしながら、本発明者らが検討し
たところ、上記方法の如くフェライト粒径を小さくすれ
ば歪時効の発生は抑制され、150〜300℃の高温で
の変形抵抗は低減される反面、引張強度は上昇するた
め、室温での変形抵抗が上昇し、割れ等が顕著に発生し
て冷間加工性が低下することが分かった。本発明の如
く、「初期の強度を小さくし、室温での変形抵抗を低減
することにより冷間加工性を高める」という観点からす
れば、上記公報の様にフェライト粒径を微細化させる方
法は好ましくなく、むしろ、微細化とは逆に、フェライ
ト粒径を粗大化させる方が有効なのである。かかる意味
において、両者は全く異なる技術的思想を有するもので
ある。 【0018】以下、本発明を特定する各要件について説
明する。 【0019】上述した様に本発明の線状または棒状鋼
は、フェライト結晶粒の微細化による強度上昇を抑制す
ることにより冷間加工性を向上させたところに技術的思
想を有するものである。 【0020】かかる技術的思想を具現化する為には、線
状または棒状鋼の内部組織を以下の様に制御することが
推奨される。 【0021】実質的にフェライト組織またはフェライト
とパーライトの混合組織を有し、圧延材の中心〜直径/
8の範囲にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号
は4〜9番であり、圧延材の最表層にあるフェライト組
織中のフェライト粒度番号は4〜10番で、且つ該圧延
材の最表層にあるフェライト組織中のフェライト粒度番
号と前記圧延材の中心〜直径/8の範囲にあるフェライ
ト組織中のフェライト粒度番号の差は0〜1番である。 【0022】まず、本発明では、実質的にフェライト組
織またはフェライトとパーライトの混合組織を有するこ
とが必要である。本発明で目的とする、球状化材並みの
変形能と変形抵抗を確保するためには、上記組織とする
ことが不可欠だからである。尚、パーライトの分率が大
きくなるということは、変形抵抗の増大を招くことを考
慮すれば、C量により上昇することがあったとしても、
40%以下に抑えるのが推奨される。 【0023】本発明において、「最表層」とは、圧延材
の中心〜直径/8の範囲を除く表面部分の層を意味し、
フェライト粒度番号はJIS G 0552に記載のフ
ェライト結晶粒度試験法に基づいて測定されたものであ
る。この試験法によれば、フェライト粒度番号が大きく
なるとフェライト粒径は小さくなり、例えばフェライト
粒度番号4番は粒径90μmを、フェライト粒度番号9
番は16μmを、またフェライト粒度番号10番は11
μmを、夫々意味する。従って、上記フェライト粒度番
号をフェライト粒径に換算して表せば、圧延材の中心〜
直径/8の範囲にあるフェライト組織中のフェライト粒
径は16〜90μmであり、圧延材の最表層にあるフェ
ライト組織中のフェライト粒径は11〜90μmとな
る。 【0024】前述した通り、本発明の鋼は、フェライト
結晶粒の微細化による強度上昇を抑制することにより、
初期の引張強度を小さくし、室温および加工発熱領域の
変形抵抗を抑制したところに技術的思想を有するもので
ある。従って、本発明鋼の内部組織を構成しているフェ
ライト組織またはフェライト・パーライト組織のフェラ
イト粒径は、従来の如く微細化させて強度を向上させる
のではなく、微細化を抑制して強度上昇を抑制すべく、
その下限を特定した次第である。 【0025】尚、本発明では、圧延材の最表層にあるフ
ェライト組織中のフェライト粒度番号は、圧延材の中心
〜直径/8の範囲にあるフェライト組織中のフェライト
粒度番号以上に大きくなる。その理由は、圧延における
冷却は、水や空気等を鋼の表面に当てて冷やすため、自
然に最表層は中心部よりも冷却速度が大きくなり易く、
結晶粒が成長する時間が短くなってしまうからである。
ここで、圧延材最表層のフェライト粒度番号を、圧延材
の中心〜直径/8の範囲にあるフェライト粒度番号に比
べ、どれだけ大きくするかについては、圧延材のサイズ
や冷却条件等によっても相違するが、圧延材の中心〜直
径/8の範囲にあるフェライト粒度番号に比べ、概ね0
〜1番程度大きくすることが推奨される。 【0026】更に、上記関係を満足することを前提にし
たうえで、本発明では、圧延材の中心〜直径/8の範囲
にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号を4〜9
番に、圧延材の最表層にあるフェライト組織中のフェラ
イト粒度番号を4〜10番に、夫々制御することが必要
である。この様に本発明では、フェライト粒度番号を、
圧延材の中心〜直径/8の範囲と、圧延材の最表層と
で、若干、その上限が異なっている(即ち、フェライト
粒径の下限が相違している)。その理由は、まず、圧延
材の中心〜直径/8の範囲では、固溶NがAlと結合し
て生成されるAlNのピンニング効果による結晶粒微細
化作用を抑制し、本発明において窒化物形成元素として
添加されるB及びZrによる作用(後記する)を有効に
発揮させる必要があり;一方、圧延材の最表層では、圧
延後の冷却によりAr1点以下まで急冷した後、復熱によ
り再結晶すると細粒化し易くなる為、最表層以外の部分
との関係では、フェライト粒径の下限を低くする必要が
あるという、両方の観点を考慮したことに基づくもので
あり、かかる観点から、最表層のフェライト粒径の下限
を厳しく設定した次第である。好ましくは圧延材の中心
〜直径/8の範囲にあるフェライト組織中のフェライト
粒径は16μm以上(フェライト粒度番号9番以下)、
圧延材の最表層にあるフェライト組織中のフェライト粒
径は11μm以上(フェライト粒度番号10番以下)で
ある。 【0027】この様に本発明では、フェライト結晶粒の
微細化に伴う強度上昇を抑制すべく、該フェライト粒径
の下限を上記の如く特定しているが、一方、フェライト
粒径があまり大きくなり過ぎると、冷間鍛造時における
割れ等の弊害を招く恐れがある。従って、本発明では、
その上限を、圧延材の中心〜直径/8の範囲においても
圧延材の最表層においても、フェライト粒度番号4番
(フェライト粒径90μm)に特定した次第である。好
ましくは、圧延材の中心〜直径/8の範囲にあるフェラ
イト組織中のフェライト粒径は64μm以下(フェライ
ト粒度番号5番以上)、圧延材の最表層にあるフェライ
ト組織中のフェライト粒径は45μm以下(フェライト
粒度番号6番以上)である。 【0028】次に、この様な所望の組織を得る為の好ま
しい鋼中成分について説明する。 【0029】前述した通り、本発明は、「初期の引張強
度を小さくして室温での変形抵抗を低減させると共に、
加工発熱領域での変形抵抗を低減するという意味におけ
る冷間加工性向上という課題を達成する為には、フェラ
イト結晶粒径は微細化させない方が有効である」という
観点から、圧延材の中心〜直径/8の範囲にあるフェラ
イト組織中のフェライト粒度番号を圧延材の最表層にあ
るフェライト組織中のフェライト粒度番号との関係で制
御するところに技術的意義を有するものであるが、かか
る組織に制御する為には、従来の如く、固溶C及び固溶
Nの固定化を目的として炭化物・窒化物形成元素を非選
択的且つ無作為に、或いは析出強化作用という観点から
添加するのではなく、フェライト結晶粒微細化による強
化抑制という観点から、添加する炭化物・窒化物形成元
素の種類を適切に選択することが有効である。従って、
鋼中成分については、Ti、Nb、V等のフェライト結
晶粒微細化元素を添加するのではなく、フェライト結晶
粒を微細化させない(むしろ粗大化させる)BやZrを
添加することが好ましい。 【0030】このうち、窒化物形成元素については、B
:0.0055%以下、Zr:0.035%以下の少
なくともいずれか一方を含み、且つ、N :0.000
5〜0.0070%を含有すると共に、B,Zr及びN
が下式を満足する様制御することが推奨される。 −0.0010≦[N]−1.3[B]−0.15[Z
r]≦0.0020 (式中、[ ]は、各元素の含有量を表す) 【0031】前述した通り、本発明では窒化物形成元素
として、Ti等のフェライト粒微細化元素を添加するの
ではなく、フェライト結晶粒を微細化させない(むしろ
粗大化させる)B及び/又はZrを添加するものであ
る。従って、上記元素は、従来の如く例えばBを焼入れ
向上元素として添加するのではなく、Nと結合してBN
/ZrNとして生成させ、冷間加工時の動的歪み時効を
抑制すると共に、Nの固溶強化を抑制し、必要以上のA
lNが析出する為にフェライト結晶粒が微細化して強度
が上昇するのを抑制することを目的として添加される。
かかる作用を有効に発揮させるためには、Bを0.00
05%以上(より好ましくは0.0010%以上)、Z
rを0.005%以上(より好ましくは0.010%以
上)添加することが推奨される。但し、Bを、0.00
55%を超えて添加すると、冷間加工性に悪影響を及ぼ
す様になる。より好ましくは0.0040%以下であ
る。同様にZrを、0.035%を超えて添加すると、
変形能が低下し、冷間加工性に悪影響を及ぼす様にな
る。より好ましくは0.025%以下である。 【0032】尚、上記B及びZrは、夫々単独で添加し
ても良く、或いは両方を添加しても良く、いずれにせ
よ、固溶Nの固定化のみを目的として添加される。従っ
て、上記元素は、基本的には、最終的に含有するNに応
じて適宜その含有量を調整することが好ましい。もし、
鋼中のNが0.0020%以下に常時抑えられるなら
ば、これらの元素を敢えて積極的に添加する必要はな
い。この程度の少量のN量が存在したとしても、冷間加
工性に悪影響を及ぼす恐れは少ないと考えられるからで
ある。 【0033】ここで、Nは、0.0005〜0.007
0%の範囲に制御することが推奨される。Nはフェライ
ト中に固溶し、冷間加工時における歪時効発生の原因と
なるので、できるだけ少ない方が好ましく、かかる観点
からその上限を0.0070%に定めた。より好ましく
は0.0050%以下である。一方、0.0005%未
満では、コストに見合う工業的な生産が困難となるため
である。より好ましくは0.0010%以上である。 【0034】更に本発明では、上記B,Zr及びNが下
式を満足することが推奨される。 −0.0010≦[N]−1.3[B]−0.15[Z
r]≦0.0020 (式中、[ ]は、各元素の含有量を表す) 【0035】これは、B及び/又はZrによる固溶Nの
固定化作用を有効に発揮させるために設けた式である。
まず、上式の下限値は、必要最小限のNを固定するB及
びZrを特定したものであり、下限値が−0.0010
以上であれば、BがNを固定する為に過剰に添加された
としても、焼入れ性に寄与することもなく、また、Zr
がNを固定する為に過剰に添加されたとしても、硫化物
や炭化物となって析出するため、冷間加工性の向上には
何ら悪影響を及ぼさないことを確認している。より好ま
しくは、上式の下限は−0.0005である。 【0036】また、上式の上限値は、添加されるN量の
上限をB量及びZr量との関係で特定したものであり、
上限値が0.0020を超えると、過剰のNがBr/Z
r以外のAlNの数が多くなり、フェライト結晶粒を微
細化してしまう。上式の上限値が0.0020以下であ
れば、たとえ、NがAlと結合してAlNを生成したと
しても、熱間圧延においてフェライト結晶粒を微細化さ
せることなく、しかも、熱間圧延のままであっても、球
状化焼鈍材並みに変形抵抗を低減させて変形能を確保す
ることができることを確認している。より好ましくは、
上式の上限は0.0015である。 【0037】以上が本発明に用いられる窒化物形成元素
に関与する元素についての説明であるが、更に本発明で
は、従来汎用されている炭窒化物形成元素に関し、以下
の様に制御することが推奨される。 【0038】Ti,Nb及びVの少なくとも一種を含
み、Nb及びVを合計で0.080%以下(0%を含
む)、Ti:0.020%以下(0%を含む)これらT
i,Nb及びVの元素は、いずれも炭窒化物生成元素で
あり、C及びNを固定するには有効であるが、析出強化
や結晶粒微細化による強化の為、強度が上昇すること;
添加により、熱間圧延後の結晶粒微細化に寄与すること
から、本発明の目的である「初期引張強度を小さくし、
室温での変形抵抗を小さくすることにより冷間加工性を
向上させる」うえでは、むしろ有害な元素である。従っ
て、上記元素の添加量はできるだけ少ない方が好まし
く、かかる観点から、Nb及びVを合計で0.080%
以下(0%を含む)、Ti:0.020%以下(0%を
含む)に特定した次第である。特にTiは、上記元素の
なかでも最もNと結合し易く、Bと複合添加すると焼入
れ性向上作用を発揮してしまうため、上記範囲に制御す
ることが推奨される。より好ましくは、Nb及びVを合
計で0.015%以下、Ti:0.010%以下であ
り;更により好ましくは、Nb及びVを合計で0.01
0%以下、Ti:0.005%以下である。 【0039】以上、本発明の技術的思想を具現化する為
の鋼中成分について説明したが、本発明では、更に、下
記元素を以下の様に制御することが推奨される。 【0040】C:0.001〜0.40% Cは、鋼材の必要強度を付与するために必須の元素であ
る。0.001%未満では所望の強度が得られず、ま
た、この様な低濃度に制御しようとすると工業的にコス
トが高くつき経済的でない。好ましくは0.003%以
上、より好ましくは0.005%以上、更により好まし
くは0.01%以上、特に好ましくは0.05%以上で
ある。一方、0.40%を超えるとパーライト分率が高
くなり、所望の変形能が得られない。好ましくは0.3
5%以下である。 【0041】Si:0.40%以下(0%を含む) Siは脱酸剤として有用な元素であるが、過剰に添加す
ると、固溶強化により冷間加工における加工荷重(変形
抵抗と概ね同義)が増加するのみならず、変形能の低下
を招く恐れがあるため、できるだけ少ない方が好ましい
という観点から、その上限を0.40%に定めた。0.
40%を超えて添加すると、変形能の低下が顕著に現れ
るからである。より好ましくは0.25%以下である。 【0042】Mn:0.15〜1.8% Mnは脱酸及び脱硫に有用であるのみならず、冷間加工
後の熱処理時における焼入れ焼戻し軟化抵抗を向上させ
るのに有用な元素である。この様な作用を有効に発揮さ
せるには、0.15%以上添加することが好ましい。よ
り好ましくは0.20%以上である。但し、過剰に添加
すると、熱間圧延後のフェライト・パーライト成長速度
が低下し、冷間加工性に有害なベイナイトが発生し易く
なるため、その上限を1.8%に定めた。より好ましく
は1.5%以下である。 【0043】上記のC,Si,Mn量は、あくまでも好
ましい範囲であって、上記範囲を外れたものは一切本発
明の範囲内に包含されないというものではないことは言
うまでもない。例えばJIS C 2503,JIS
G 4051,JIS G4106,JIS G 35
06,JIS G 3507等のJIS鋼種を本発明に
適用しても良く、JISに規定する成分範囲を外せない
という特段の事情がある場合には、JISに規定する範
囲内で添加することが推奨される。但し、冷間加工直後
の強度、及び冷間加工後・焼入れ焼戻し後の強度を合わ
せるのであれば、敢えてJISに規定する成分範囲を外
れても構わない。 【0044】sol.Al:0.01〜0.06% Alは脱酸に有用な元素である。しかし、Alは、Z
r,Ti,B,Nbの次に窒化物(AlN)を生成し易
い。このAlNが多くなると結晶粒の微細化を招くた
め、本発明の趣旨から言えば、AlNはできるだけ生成
させない方が好ましく、従って、Alの添加量もできる
だけ少ない方が良いが、上記趣旨に逸脱しない範囲で添
加しても良い。かかる観点から、本発明では下限を0.
01%に定めた。但し、過剰に添加すると、上記作用が
飽和してしまうのみならず、AlNの生成によるフェラ
イト結晶粒微細化作用が顕著になる為、その上限を0.
06%に定めた。より好ましくは0.015%以上、
0.05%以下である。 【0045】Cr:0.01〜0.50% Crは、熱間圧延時のフェライト・パーライト変態を促
進させ、強度上昇にあまり寄与することなく炭化物を析
出させるのに有効な元素であり、この様な作用を有効に
発揮させる為、下限を0.01%に定めた。より好まし
くは0.03%以上である。但し、0.50%を超えて
添加すると、引張強度が高くなり過ぎる。より好ましく
は0.30%以下である。 【0046】更に、以下の元素を添加することもでき
る。 【0047】P:0.001〜0.015%(0%を含
む) Pは焼入れ性向上元素として有効であり、この様な作用
を有効に発揮させ為に、下限を0.001%に定めた。
但し、0.015%を超えて添加すると、凝固時にミク
ロ偏析し、熱間圧延時には粒界に偏析して粒界を脆化さ
せ、結果的に冷間加工の際、割れる恐れが高くなる。よ
り好ましくは0.010%以下である。 【0048】S:0.015%以下(0%を含む) Sは、主にMnSの硫化物系介在物を形成し、熱間圧延
時に粒界に偏析して粒界を脆化させ、冷間加工の際、割
れる恐れがあることから、その上限を0.015%に定
めた。より好ましくは0.010%以下である。 【0049】本発明の鋼は上記成分を含有し、残部:実
質的に鉄であるが、上記成分以外にも、本発明の作用を
損なわない範囲で許容し得る許容成分を添加しても良い
し、不純物も含まれる。 【0050】次に、本発明に係る線材または棒材を製造
する方法について説明する。 【0051】本発明で目的とする所定の組織を得る為に
は、鋼片を800〜1100℃の範囲まで加熱し、75
0〜1100℃の範囲で所定の線径まで圧延した後、主
に水流によって600〜6000℃/分の冷却速度で5
00〜800℃まで冷却し、復熱によって回復した温度
(調整冷却開始温度)を750〜875℃に制御するこ
とが必要である。以下、各要件について説明する。 【0052】鋼片の加熱温度:800〜1100℃ この加熱温度は、フェライト結晶粒度の微細化を抑制
し、変形抵抗の低減を図る為に設定されたものである。
ここで、「鋼片の加熱温度」とは、放射温度計によって
測定されたものであり、厳密には、「鋼片の表面温度」
を意味する。1100℃を超えて加熱すると、フェライ
ト結晶粒径が大きくなり過ぎてしまい、延性が低下す
る。好ましくは1050℃以下、より好ましくは100
0℃以下である。一方、加熱温度が800℃未満になる
と、熱間変形抵抗が高くなり過ぎてしまい、圧延ロール
の摩耗、圧延モータのトリップ等を引き起こし、生産阻
害を招く恐れがある。好ましくは850℃以上である。 【0053】圧延温度:750〜1100℃ この温度は、圧延時においても上記鋼片加熱時と同様、
フェライト結晶粒度の微細化を抑制し、変形抵抗の低減
を図る為に設定されたものである。ここで、「圧延温
度」とは、放射温度計によって測定されたものであり、
厳密には、「鋼片の表面温度」を意味する。1100℃
を超えて圧延すると、フェライト結晶粒径が大きくなり
過ぎてしまい、延性が低下する。好ましくは1050℃
以下、より好ましくは1000℃以下である。一方、圧
延温度が750℃未満になると、フェライト結晶粒径が
小さくなるのみならず、再結晶しきれずにフェライト粒
内に不要な転位が残り易くなり、圧延後の強度が上昇す
る。好ましくは850℃以上である。尚、圧延ロールの
負荷増大、寸法精度の低下、表面疵の発生防止等を考慮
すれば、実用上は875〜975℃程度の圧延温度とす
ることが推奨される。 【0054】調整冷却開始温度:750〜875℃ 調整冷却開始温度とは、最終圧延後に、主に水を媒体と
して、600〜6000℃/分の冷却速度で最表面温度
が最低500〜800℃程度にまで冷却された後、冷却
帯(冷却コンベア)に巻取られながら、鋼片の保有する
熱(復熱)によって回復する温度を意味する。875℃
よりも高い温度では、スケールが厚くなり、その後の脱
スケール工程でトラブルが発生し易くなるのみならず、
冷却時間が長くなる為、生産性を阻害する。好ましくは
850℃以下である。一方、750℃よりも低くなる
と、冷却時に発生した表層部のマルテンサイトが復熱に
よって回復せず、焼戻しマルテンサイトが生成され、硬
くて脆い鋼になる為、冷間加工用には適さない。実操業
レベルで好ましいのは775℃以上である。 【0055】冷却速度:0.05〜5℃/秒(600℃
まで) これは、上記調整冷却開始温度に達してから、600℃
まで冷却する際における冷却速度を特定したものであ
る。本発明の如く、組織をフェライト組織またはフェラ
イト・パーライト組織に制御する為には、冷却速度を遅
くする程好ましいが、遅くなり過ぎると、パーライト
(フェライトとセメンタイトの層状組織)中のラメラー
間隔が広くなり、延性に乏しい組織となる恐れがあるた
め、その下限を0.05℃/秒に定めた。工業生産上、
品質安定性などを考慮すれば、0.2℃/秒以上、3℃
/秒以下とすることが推奨される。 【0056】尚、本発明によれば熱間圧延ままの線材や
棒鋼でも優れた冷間加工性が得られるが、この線材また
は棒鋼を、酸(塩酸、硫酸等)の浴槽に浸漬したり、機
械的に歪みを付与する等してスケールを除去した後、燐
酸亜鉛皮膜、燐酸カルシウム皮膜、石灰等の伸線前処理
を行い、金属石鹸などを潤滑剤として用いて伸線,冷間
圧延などを施した鋼線においても、同様の優れた冷間加
工性が得られる。 【0057】本発明の機械部品は、上記線状または棒状
鋼を用いて得られるものである。ここで、転位セルの平
均面積が0.18〜0.50μm2であるものは好まし
い態様である。前述した通り、本発明では、固溶C及び
固溶Nを固定化するに当たり、フェライト結晶粒の微細
化抑制という観点から、線状または棒状鋼の内部組織を
構成しているフェライト組織またはフェライト・パーラ
イト組織のフェライト結晶粒を制御し、一方、鋼中成分
としては、フェライト結晶粒を微細化させない(むしろ
粗大化させる)炭化物・窒化物形成元素を特定している
が、これにより、冷間加工において鋼内部に導入される
転位が上記の炭化物・窒化物形成元素や固溶C・固溶N
によって固着されることなく進展するため、形成される
転位セルが大きくなるのである。 【0058】但し、上記転位セルの平均面積が0.18
〜0.50μm2の範囲を外れると、室温での変形抵抗
及び加工発熱領域での変形抵抗が高くなり、冷間加工性
が低下してしまう。より好ましい下限は0.19μm2
(更により好ましくは0.20μm2)であり、より好
ましい上限は0.45μm2(更により好ましくは0.
40μm2)である。 【0059】以下、上記転位セルの平均面積を測定する
方法について説明する。まず、所定の圧縮率で圧縮した
試験片において、図6に示す組織観察位置からサンプル
を切出し、電解研磨により薄膜サンプルを作製する。こ
の薄膜サンプル中に存在する転位セルを、TEM(透過
型電子顕微鏡、倍率15000倍)により観察し、写真
撮影する。 【0060】次に、この転位セル写真から平均面積を算
出する。転位セルの形状は一般に長方形に近い為、より
精度よく転位セルの面積を求めるべく、長辺と短辺を掛
け合わせて面積を求めることとした。具体的には、転位
セルの長手方向とそれに直行する方向について直線(4
〜5μmに相当する長さ)を5本ずつ引き、これらの直
線によって切断される転位セルの数をカウントし、下記
式により転位セルの平均面積を求めた。 転位セルの平均面積S=(L1/I1)×(L2/I
2) 式中、L1:転位セルの長手方向に引いた直線の長さの
総和 (5本分の長さ) L2:L1に直交する線の長さの総和(5本分の長さ) I1:L1によって切断された転位セル数の総和 I2:L2によって切断された転位セル数の総和 但し、転位セルをカウントする際、セルが明瞭でない場
合(転位によって囲まれたセルでない場合)はカウント
から除外し、直線もその部分を差引いた。 【0061】尚、転位セルの平均面積を本発明の範囲内
に制御する為には、前述した本発明の要件を満足する線
状または棒状鋼を、歪み0.2以上で伸線加工及び冷間
鍛造することが推奨される。伸線加工と冷間鍛造を合わ
せた歪量が0.2未満では導入される転位が少なくな
り、所望の強度が得られないからである。より好ましく
は0.4以上、更により好ましくは0.6以上である、
但し、歪量が3を超えると機械部品の成形が困難となる
為、その上限を3、より好ましくは2.5に制御するこ
とが推奨される。 【0062】ここで、伸線加工の歪み量は下式で算出さ
れるものとし、冷間鍛造における歪み量は、「鍛造、塑
性加工技術シリーズ4(コロナ社)」の第158頁表
5.2に記載された対数歪みを使用した。 ε=2In(D1/D2) 式中、εは歪み、D1は初期線径を、D2は伸線後の線
径を夫々意味する。 【0063】以下実施例に基づいて本発明を詳述する。
ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、
前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは
全て本発明の技術範囲に包含される。 【0064】 【実施例】表1に記載の成分組成からなる供試鋼(表中
の単位は質量%)を用い、表2〜4に示す種々の製造条
件により種々の線材(No.1〜19)を得た。ここで
No.A,B,Cは夫々、JIS G 3507に規定
するSWRCH10K,SWRCH20K,SWRCH
35Kの現用工程材である。また、A1はAの球状化焼
鈍処理省略を目的として溶製した本発明鋼、B1〜B3
はBの球状化省略を目的として溶製した本発明鋼、C1
はCの球状化省略を目的として溶製した本発明鋼を意味
し、B5〜B8は夫々、P及びS(B5),N及びZr
(B6),Ti(B7),Nb+Bの合計(B8)が本
発明の範囲を外れる比較鋼である。 【0065】次に、上記線材を、図1に示す様な圧縮試
験用試験片の形状(日本塑性加工学会が「鍛造、塑性加
工技術シリーズ4(コロナ社)p155」で推奨する形状
(鋼線の径×1.5)に切削し、これを据込み試験片と
して、据込み圧盤として同心円溝付の拘束型耐圧盤を使
用して据込み加工を行った。 【0066】尚、変形抵抗は圧縮率60%にて、室温の
場合と予備加熱300℃の場合の2水準で測定した。ま
た、変形能はNo.A,A1,B,B−1〜B8(N
o.1〜16)については圧縮率80%にて30個試験
し、割れの有無を判定し;一方、No.C及びC−1
(No.17〜19)は、現用鋼の変形能の観点から圧
縮率70%における試験を同様にして実施し、割れの有
無を判定した。 【0067】更に、No.1〜19の60%圧縮試験
片、及びNo.5,6の20〜80%圧縮試験片につい
て、前述の測定方法により転位セルの平均面積を夫々算
出した。尚、No.5及び6については、圧縮歪みと転
位セルの大きさ(平均面積)の関係を調べる為、圧縮率
を20〜80%(圧縮歪み0.27〜2.23)の範囲
で20%間隔で変化させ、転位セルの平均面積を同様に
算出した(各圧縮試験片につき、5個ずつ実施した)。 【0068】得られた結果を表2〜4に併記する。尚、
図2に、圧延材の中心〜直径/8の範囲にあるフェライ
ト組織中のフェライト粒度番号と変形抵抗(60%圧縮
率、室温)の関係を;図3に、圧延材の最表面にあるフ
ェライト組織中のフェライト粒度番号と変形抵抗(60
%圧縮率、室温)の関係を;図4に、圧延材の中心〜直
径/8の範囲にあるフェライト組織中のフェライト粒度
番号と変形抵抗(60%圧縮率、300℃)の関係を;
図5に、圧延材の最表面にあるフェライト組織中のフェ
ライト粒度番号と変形抵抗(60%圧縮率、300℃)
の関係を、夫々グラフ化して示す。尚、図2〜5におい
て、◇はフェライト粒度番号が本発明の要件を満足する
と共に、成分組成も本発明の好ましい要件を満足する本
発明鋼;△はフェライト粒度番号は本発明の要件を満足
するが、成分組成は本発明の好ましい要件を満足しない
参考鋼;○はフェライト粒度番号が本発明の要件を満足
しない比較鋼である。 【0069】また、図7に、転位セルの平均面積と変形
抵抗(60%圧縮率、室温)の関係を;図8に、転位セ
ルの平均面積と変形抵抗(60%圧縮率、300℃)の
関係を、夫々グラフ化して示す。更に図9に、No.5
及び6を用い、圧縮歪みと転位セルの平均面積(N=
5)との関係をグラフ化して示す。 【0070】 【表1】【0071】 【表2】 【0072】 【表3】【0073】 【表4】【0074】上記結果より、フェライト粒度番号を、圧
延材の中心〜直径/8の範囲では4〜9番、最表面では
4〜10番に制御することにより、球状化焼鈍すること
なしに、現用鋼の球状化並みの変形抵抗レベルまで概ね
低減することができた。更にフェライト粒度番号の制御
に加え、成分組成も本発明の好ましい範囲に制御したも
のは、現用鋼の変形抵抗よりも変形抵抗を低減すること
ができた。 【0075】また、冷間鍛造後の転位セルの平均面積を
現用鋼並みに大きくすることにより、球状化焼鈍するこ
となしに現用鋼の球状化並みの変形抵抗まで低減するこ
とができるのみならず、球状化焼鈍して得られる従来鋼
に比べ、圧縮後の硬さも上昇した。 【0076】これに対し、現用鋼において球状化焼鈍処
理を省略したNo.2,5及び18では、300℃の変
形抵抗が室温の変形抵抗に比べて増加し、更に転位セル
も微細化しており、これらは、加工発熱領域における冷
間鍛造には不向きであることが分かる。 【0077】また、図9より、本発明鋼(No.6)を
0.2以上の圧縮歪みで伸線加工及び冷間鍛造したとき
には、いずれのサンプルについても、圧縮率80%にお
いても0.20μm2以上の転位セル平均面積が得られ
たのに対し、比較鋼(No.5)では、圧縮率40%で
さえ、転位セルの平均面積が0.18μm2を下回るサ
ンプルが発生した。 【0078】参考までに、No.10及び16における
転位セルのTEM(透過型電子顕微鏡)写真を夫々図1
0及び図11に示す。このうちNo.10は、本発明の
要件を満足する鋼種B2を用いて鍛造した本発明例であ
るが、本発明の要件を満足する大きさな転位セル(平均
面積0.24μm2)が得られている。これに対し、B
8は本発明の要件を満足しない鋼種を用いて鍛造した比
較例であるが、転位セルの平均面積が小さいものであっ
た(0.12μm2)。 【0079】 【発明の効果】本発明は上記の様に構成されているの
で、球状化焼鈍処理を省略したとしても熱間圧延のまま
で冷間加工性に優れた線状または棒状鋼を効率よく提供
することができた。特に本発明の線状または棒状鋼は、
冷間加工時において、加工発熱によって生じる温度域
(概ね100〜350℃)における変形抵抗を小さくす
ることができる点で極めて有用である。更に上記本発明
の線状または棒状鋼を用いて得られる機械部品は、冷間
鍛造後の硬さが高いものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] TECHNICAL FIELD The present invention is excellent in cold workability.
Wire or bar steel (hereinafter sometimes abbreviated as steel)
The present invention relates to a mechanical part obtained by using the method. The present invention
"Excellent in cold workability" in
The rise in deformation resistance in the heat generating area was suppressed. "
You. In other words, the present invention provides a hot pressure without a softening heat treatment.
Suppression of deformation resistance at room temperature and in the heat generation area of processing
Controlled linear or bar steel is used for cold forging and cold
It is obtained by performing cold working such as cold heading and cold rolling.
Bolts, screws, nuts, sockets, ball joins
G, inner tube, torsion bar, clutch case
, Cage, housing, hub, cover, case, seat
Gold, tappet, saddle, bulg, inner case, club
Switch, sleeve, outer race, sprocket, core
ー, stator, anvil, spider, rocker arm
System, body, flange, drum, fitting, connector,
Pulley, bracket, yoke, base, valve lifter, spa
Related to mechanical parts, electrical parts, etc.
is there. [0002] 2. Description of the Related Art Cold working is more efficient than hot working and cutting.
High productivity and good steel yield?
Bolts, screws, nuts, etc.
It is widely used as a method for efficient production. [0003] Therefore, steel used for such cold working
Is required to be inherently excellent in cold workability.
You. Specifically, the deformation resistance during cold working is low (working ratio
(Low weight) and high ductility (elongation, drawing)
It is. Tools used for cold working with high deformation resistance of steel
Life is shortened, while low ductility results in cold working
Occasionally, cracks easily occur, which causes defective products. Conventionally, a rolled wire or steel bar is pickled.
After descaling, coating, and cold drawing
After drawing and drawing (working rate 10-40%), cold working
It was common to do. However, this method
Is effective when the cold working rate is low and the working load is low.
However, as the processing load increases with the increase in the processing rate,
Tool life for machining is shortened and cannot be adopted
Was. Therefore, when the working load during cold working is high,
If cracks occur during cold working,
Heat treatment such as low-temperature annealing, annealing, and spheroidizing annealing
And thereby softened the steel and increased its ductility
A method of cold working in a state is widely used. However, the heat treatment requires several hours to several tens of hours.
With the problem of requiring long-term heat treatment
I have. Therefore, productivity improvement, energy saving measures,
Spheroidizing annealing, etc. for the purpose of cost reduction
Linear or excellent in cold workability that can omit heat treatment
The development of bar steel is eagerly awaited. [0007] SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has arrived at the above circumstances.
The purpose was to achieve the spheroidizing annealing process.
Excellent cold workability with hot rolling even if the process is omitted
Bolts and high-strength steel
It is to provide machine parts such as nuts. [0008] A book which has solved the above-mentioned problems
In the mechanical part according to the present invention, the components in steel satisfy the following (A).
The structure is made of linear or bar steel satisfying the following (B)
The average area of dislocation cells is
0.18-0.50 μmTwoHave a gist where
Things. (A) C: 0.05 to 0.40%, Si: 0.40%
Below (including 0%), Mn: 0.15 to 1.8%, so
l. Al: 0.01 to 0.06%, Cr: 0.01 to
0.50%, P: 0.001 to 0.015%, S:
0.015% or less (including 0%), Ti, Nb
And at least one of V and Nb and V in total
0.080% or less, Ti: suppressed to 0.020% or less
B: 0.0055% or less, Zr: 0.
035% or less, and
N: 0.0005-0.0070%
In addition, B, Zr and N satisfy the following formula, and -0.0010 ≦
[N] -1.3 [B] -0.15 [Zr] ≦ 0.0020 (wherein [
 ] Represents the content of each element) balance: substantially iron
The (B) Substantially ferrite structure or ferrite and par
It has a mixed structure of light, and ranges from the center to the diameter / 8 of the rolled material
The ferrite grain number in the surrounding ferrite structure is 4 to
No. 9 in the ferrite structure in the outermost layer of the rolled material
The ferrite grain size number is 4 to 10 and the highest
Ferrite grain number in the ferrite structure in the surface layer
Ferrite structure in the range from center to diameter / 8 of the rolled material
The difference in the ferrite grain size numbers in the table is 0 to 1. In the present invention, the above-described bolt, screw,
Including mechanical parts such as nuts and electrical parts, etc.
Products ". The "cell" of the above "dislocation cell" is gold
When you look at a genus tissue with a microscope or an electron microscope, it looks like a cell
The term "dislocation cell" is a generic term for what appears to be a shape.
The part that is entangled in the mesh has almost no dislocation
It means the processing structure in the enclosed state. By cold working or forging
Dislocations enter the steel crystal, but these dislocations
By having a non-uniform cell structure rather than mating,
Become stable. In measuring the average area of a dislocation cell,
As will be described later, a TEM
(Transmission electron microscope, magnification 15,000 times)
Average value of the area of dislocation cells at the structure observation position shown in Fig.
Is calculated. [0012] BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to provide steels with excellent cold workability, especially at room temperature
Reduction of shape resistance and deformation resistance in the heat generating area
To improve cold workability. "
We have been studying hard. Deformation resistance especially in cold workability
Focused on deformation resistance at room temperature governed by initial strength
In addition, the behavior of strain aging due to solid solution C and solid solution N
Because it also affects the deformation resistance in the heating area
is there. As a result, the results are as follows.
And reduction of deformation resistance in the heat-generating region "
In order to control the deformation resistance,
To fix solid solution C and solid solution N
Or ferrite structure that constitutes the internal structure of bar-shaped steel
Or ferrite-pearlite
By suppressing the strengthening due to the refinement of crystal grains,
Tensile strength is reduced, deformation resistance at room temperature is also reduced,
It was found that the cold workability was improved. Like this
The initial tensile strength to reduce the deformation resistance at room temperature
At the same time as reducing the deformation resistance in the heat generating area.
To achieve the task of improving cold workability in the meaning
It is more effective to keep the ferrite grain size
That is, in the range from the center of the rolled material to the diameter / 8
Ferrite grain number in a certain ferrite structure is 4-9
Blow in the ferrite structure in the outermost layer of the rolled material
The particle size number is 4 to 10 and the center of the rolled material is
Ferrite grain size in ferrite structure in the range of diameter / 8
It is effective to make it larger than the number "
Previously unknown and first discovered by the present inventors
It is a good finding. As in the present invention, the spheroidizing annealing treatment is omitted.
Even so, the method of producing steel with excellent cold workability is
Although previously proposed, the technology of the present invention described above
The idea is neither disclosed nor suggested. [0015] For example, Japanese Patent Publication No.
Solid solution C and solid solution by controlling the rolling and cooling conditions
N to reduce work hardening caused by strain aging
A method for reducing the shape resistance is disclosed. However, in steel
With regard to the component composition of, increase in deformation resistance due to strain aging
A for the purpose of preventing strain aging due to solid solution N
l to precipitate N as AlN.
It is merely described. Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-63635 discloses A
Temperature below the c1 transformation point, not less than 50 ° C from the Ac1 transformation point
By holding the cementite for at least 5 hours.
As well as controlling the amount of Al to fix solid solution N.
With this, the bar steel for cold forging, which has a longer tool life,
A manufacturing method is disclosed. This publication states that “After hot rolling,
If the temperature is kept within the specified range, cementite will coagulate and precipitate.
The strength can be reduced at least. "
It was made based on the "
When cracks occur, cracks are likely to occur during cold forging. "
From the viewpoint of controlling the composition of steel and preventing the steel from becoming coarse
The initial strength is low in that it must contain Al, etc.
From the viewpoint of reducing the deformation resistance at room temperature
Coarse (rather than finer) ferrite grains
For this purpose, the distance between the center of the rolled material and the diameter / 8 is
Ferrite grain number in ferrite structure
Between Ferrite Grain Number in Ferrite Structures in Japan
It has a completely different technical idea from the present invention controlled by
Things. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-260047 discloses a cooling method.
N to reduce the amount of solute N that causes strain aging during cold forging
Hot rolling by specifying aluminum and Al / N; hot rolling
In the final stage, plastic deformation of 50% or more in the specified temperature range
Thermo-mechanical heat treatment process to add processing; cooling after thermo-mechanical heat treatment
After that, heat to a temperature range of 300 to 400 ° C for 3 hours or more.
Method of manufacturing bar steel wire for cold forging including overaging treatment
Is disclosed. This gazette states, "Overaging after cold rolling.
In order to improve the strain aging resistance by processing, the ferrite particle size
It is effective to reduce
Adjusting the temperature to give a specific degree of processing
Refinement of grain size, thereby suppressing strain aging and improving ductility
Has a critical effect on
"Straining ferrite grain size
It is very effective in suppressing the occurrence of effects ''
I'm sure. However, the present inventors have considered
However, when the ferrite grain size is reduced as in the above method,
In this case, the occurrence of strain aging is suppressed.
Deformation resistance is reduced, but tensile strength is increased.
As a result, the deformation resistance at room temperature rises,
It was found that the cold workability decreased. As in the present invention
"The initial strength is reduced and the deformation resistance at room temperature is reduced.
To improve cold workability. "
If the ferrite grain size is reduced as described in the above publication,
The method is not preferred, but rather, contrary to miniaturization, ferrite
It is more effective to increase the grain size. Such meaning
And both have completely different technical ideas.
is there. Hereinafter, each requirement for specifying the present invention will be described.
I will tell. As described above, the linear or bar steel of the present invention
Suppresses the increase in strength due to the refinement of ferrite grains.
Technology has improved cold workability.
It has a thought. In order to embody such a technical idea, a line
The internal structure of bar or bar steel can be controlled as follows:
Recommended. Substantially ferrite structure or ferrite
And a mixed structure of pearlite and the center of the rolled material to the diameter /
Ferrite grain size number in ferrite structure in the range of 8
Is the 4th to 9th ferrite group on the outermost layer of the rolled material
The ferrite grain number in the weave is 4 to 10 and the rolling
Ferrite grain size number in the ferrite structure in the outermost layer of the material
No. and the ferrite in the range from the center to the diameter / 8 of the rolled material
The difference in the ferrite grain number in the microstructure is 0 to 1. First, in the present invention, the ferrite
Weave or have a mixed structure of ferrite and pearlite
Is necessary. For the purpose of the present invention, comparable to spheroidized material
In order to ensure deformability and deformation resistance, use the above structure
It is essential. The percentage of pearlite is large.
Considering that it becomes difficult to increase the deformation resistance
If you take into account, even if it may increase by the amount of C,
It is recommended to keep it below 40%. In the present invention, the “outermost layer” refers to a rolled material
Means the layer of the surface portion excluding the range from the center to the diameter / 8,
The ferrite particle size number can be found in JIS G 0552
Measured based on the cellite grain size test method.
You. According to this test method, the ferrite grain size number is large.
The ferrite grain size becomes smaller when
Particle size number 4 has a particle size of 90 μm and ferrite particle size number 9
No. is 16 μm, and No. 10 is 11
μm means each. Therefore, the above ferrite grain size
If the number is expressed in terms of ferrite grain size,
Ferrite grains in ferrite structure in the range of diameter / 8
The diameter is 16-90 μm, and the diameter of the
The ferrite grain size in the light structure is 11 to 90 μm.
You. As described above, the steel of the present invention is made of ferrite.
By suppressing the increase in strength due to the refinement of crystal grains,
Reduce the initial tensile strength, and
It has a technical idea where deformation resistance is suppressed.
is there. Therefore, the ferrite constituting the internal structure of the steel of the present invention.
Blow of light structure or ferrite / pearlite structure
Particle size is refined as before to improve strength
Rather, in order to suppress the increase in strength by suppressing the miniaturization,
The lower limit has been specified. In the present invention, the roll on the outermost layer of the rolled material is used.
The ferrite grain number in the ferrite structure is the center of the rolled material.
Ferrite in ferrite microstructure in the range of ~ diameter / 8
It becomes larger than the particle size number. The reason is in rolling
Cooling is performed by applying water or air to the steel surface to cool it.
Of course, the outermost layer tends to have a higher cooling rate than the center,
This is because the time for growing the crystal grains is shortened.
Here, the ferrite grain number of the outermost layer of the rolled material is
Of ferrite grain number in the range of center to diameter / 8
The size of the rolled material depends on the size of the rolled material.
And the cooling conditions, etc.
Compared to the ferrite grain size number in the range of diameter / 8, it is almost 0
It is recommended to increase the size by about one. Further, on the assumption that the above relationship is satisfied,
In addition, in the present invention, the range from the center of the rolled material to the diameter / 8
The ferrite grain size number in the ferrite structure is 4 to 9
First, the ferrite structure in the outermost layer of the rolled material
It is necessary to control the particle size number from 4 to 10
It is. Thus, in the present invention, the ferrite particle size number
The range from the center of the rolled material to the diameter / 8, and the outermost layer of the rolled material
And the upper limit is slightly different (ie, ferrite
The lower limit of the particle size is different). First, rolling
In the range from the center of the material to the diameter / 8, the solute N bonds with Al
Grain size due to pinning effect of AlN produced
In the present invention, as a nitride-forming element,
Effectively exerts the effect of B and Zr added (described later)
It is necessary to exert the pressure;
A after coolingr1After quenching to below the point,
Recrystallizing makes it easier to refine, so the parts other than the outermost layer
The lower limit of the ferrite grain size needs to be lowered.
Is based on considering both perspectives
From this point of view, the lower limit of the ferrite grain size of the outermost layer
Is strictly set. Preferably the center of the rolled material
Ferrite in ferrite microstructure in the range of ~ diameter / 8
Particle size is 16μm or more (ferrite particle size number 9 or less),
Ferrite grains in the ferrite structure in the outermost layer of rolled material
Diameter is 11μm or more (ferrite particle size number 10 or less)
is there. As described above, in the present invention, the ferrite crystal grains
In order to suppress the increase in strength due to miniaturization,
Although the lower limit of is specified as above,
If the particle size becomes too large,
There is a risk of causing adverse effects such as cracking. Therefore, in the present invention,
Even if the upper limit is in the range from the center of the rolled material to the diameter / 8,
No.4 ferrite grain size on the outermost layer of rolled material
(Ferrite particle size: 90 μm). Good
More preferably, the ferrule in the range from the center to the diameter / 8 of the rolled material
The ferrite grain size in the site structure is 64 μm or less (ferrite
Grain size number 5 or more), ferrite on the outermost layer of rolled material
The ferrite grain size in the microstructure is 45 μm or less (ferrite
(Granularity number 6 or more). Next, it is preferable to obtain such a desired tissue.
New steel components will be described. As described above, the present invention relates to the method of “initial tensile strength”.
While reducing the degree of deformation to reduce the deformation resistance at room temperature,
In the sense of reducing the deformation resistance in the heat generation area
In order to achieve the task of improving cold workability,
It is more effective not to make the crystal grain size finer. ''
From the viewpoint, the ferrule in the range from the center of the rolled material to the diameter / 8
The ferrite grain number in the
In relation to the ferrite grain size number in the ferrite microstructure
It has technical significance where you control it.
In order to control the microstructure, solid solution C and solid solution
Non-selection of carbide / nitride forming elements for the purpose of fixing N
Selectively and randomly, or from the perspective of precipitation strengthening
Rather than adding, strengthen by ferrite grain refinement
From the viewpoint of suppressing the formation of carbides,
It is effective to select the type of element appropriately. Therefore,
Regarding the components in steel, ferrite such as Ti, Nb, V
Ferrite crystals instead of adding grain refinement elements
B or Zr that does not refine (rather coarsens) the grains
It is preferred to add. Of these, the nitride forming element is B
  : 0.0055% or less, Zr: 0.035% or less
At least one of them, and N: 0.000
B, Zr and N
It is recommended to control to satisfy the following formula. −0.0010 ≦ [N] −1.3 [B] −0.15 [Z
r] ≦ 0.0020 (In the formula, [] represents the content of each element.) As described above, in the present invention, the nitride-forming element
As for the addition of ferrite grain refining elements such as Ti
Instead, do not refine the ferrite grains (rather
B) and / or Zr are added.
You. Therefore, the above element hardens B, for example, as in the prior art.
Instead of being added as an improving element, BN
/ ZrN to reduce the dynamic strain aging during cold working
In addition to suppressing the solid solution strengthening of N,
Ferrite crystal grains are refined due to precipitation of 1N and strength
Is added for the purpose of suppressing an increase in the temperature.
In order to exhibit such an effect effectively, B is added to 0.00
05% or more (more preferably 0.0010% or more), Z
r is 0.005% or more (more preferably 0.010% or less)
Above) It is recommended to add. However, B is 0.00
Addition of more than 55% adversely affects cold workability.
It will be like. More preferably 0.0040% or less
You. Similarly, when Zr is added in excess of 0.035%,
Deformability decreases, which adversely affects cold workability.
You. More preferably, it is 0.025% or less. The above B and Zr are each added alone.
May be added, or both may be added.
It is added only for the purpose of immobilizing solid solution N. Follow
Therefore, the above elements basically correspond to the finally contained N.
It is preferable to adjust the content appropriately. if,
If N in steel can always be suppressed to 0.0020% or less
It is not necessary to actively add these elements.
No. Even if such a small amount of N is present,
It is thought that there is little risk of adversely affecting the workability.
is there. Here, N is 0.0005 to 0.007.
It is recommended to control in the range of 0%. N is Ferai
Causes a solution aging during cold working
Therefore, it is preferable to use as little as possible.
Therefore, the upper limit was set to 0.0070%. More preferred
Is 0.0050% or less. On the other hand, 0.0005%
If it is full, it will be difficult to produce industrially worth the cost
It is. More preferably, it is 0.0010% or more. Further, in the present invention, the above B, Zr and N are
It is recommended that the formula be satisfied. −0.0010 ≦ [N] −1.3 [B] −0.15 [Z
r] ≦ 0.0020 (In the formula, [] represents the content of each element.) This is because the solid solution N by B and / or Zr
This is an expression provided to effectively exert the fixing action.
First, the lower limit of the above equation is B and B, which fix the necessary minimum N.
And Zr, and the lower limit is -0.0010
If above, B was excessively added to fix N.
Does not contribute to the hardenability, and Zr
Is added in excess to fix N
Precipitates as carbides and carbides.
It has been confirmed that it has no adverse effect. More preferred
Specifically, the lower limit of the above equation is -0.0005. The upper limit of the above equation is determined by the amount of N added.
The upper limit is specified in relation to the B amount and the Zr amount,
If the upper limit exceeds 0.0020, excess N becomes Br / Z.
and the number of AlNs other than r increases,
It will be thinner. The upper limit of the above formula is 0.0020 or less
If, for example, N combines with Al to form AlN
Even in hot rolling, ferrite grains are refined.
Without hot rolling, and even when hot-rolled
Deformation resistance is reduced to the same level as the annealed steel to ensure deformability
That you can do it. More preferably,
The upper limit of the above equation is 0.0015. The above are the nitride-forming elements used in the present invention.
Is an explanation of the elements involved in
Is related to carbonitride forming elements that are conventionally widely used,
It is recommended to control as follows. Including at least one of Ti, Nb and V
Nb and V in a total of 0.080% or less (including 0%
), Ti: 0.020% or less (including 0%)
The elements i, Nb and V are all carbonitride forming elements.
Yes, effective for fixing C and N, but precipitation strengthening
And increase in strength due to strengthening by grain refinement;
Addition contributes to grain refinement after hot rolling
From the purpose of the present invention, "reducing the initial tensile strength,
Cold workability by reducing deformation resistance at room temperature
It is a rather harmful element in "improving". Follow
Therefore, it is preferable that the addition amount of the above elements be as small as possible.
From such a viewpoint, Nb and V are set to 0.080% in total.
Or less (including 0%), Ti: 0.020% or less (0%
Including). In particular, Ti
Among them, it is most easily combined with N, and when combined with B, it is quenched.
In order to achieve the effect of improving
Is recommended. More preferably, Nb and V are combined.
0.015% or less in total, Ti: 0.010% or less
Even more preferably, Nb and V are 0.01
0% or less, Ti: 0.005% or less. In order to embody the technical idea of the present invention,
Although the components in steel were described, in the present invention,
It is recommended that the elements be controlled as follows. [0040]C: 0.001 to 0.40% C is an element essential for imparting the necessary strength of steel.
You. If it is less than 0.001%, the desired strength cannot be obtained.
In addition, trying to control to such a low concentration is costly industrially.
Expensive and not economical. Preferably 0.003% or less
Above, more preferably 0.005% or more, even more preferred
At least 0.01%, particularly preferably at least 0.05%
is there. On the other hand, if it exceeds 0.40%, the pearlite fraction is high.
And the desired deformability cannot be obtained. Preferably 0.3
5% or less. [0041]Si: 0.40% or less (including 0%) Si is a useful element as a deoxidizer, but it is added in excess.
In addition, the processing load (deformation)
Not only increases resistance, but also decreases deformability.
It is preferable to use as little as possible because it may cause
From the viewpoint, the upper limit is set to 0.40%. 0.
When added in excess of 40%, the deformability is significantly reduced.
This is because that. It is more preferably at most 0.25%. [0042]Mn: 0.15 to 1.8% Mn is useful not only for deoxidation and desulfurization but also for cold working
Improves quenching and tempering softening resistance during subsequent heat treatment
It is a useful element for Effectively exhibiting such action
For this purpose, it is preferable to add 0.15% or more. Yo
More preferably, it is 0.20% or more. However, excessive addition
Then, ferrite / pearlite growth rate after hot rolling
And bainite, which is harmful to cold workability, is likely to occur.
Therefore, the upper limit was set to 1.8%. More preferred
Is 1.5% or less. The amounts of C, Si and Mn described above are just good.
Anything outside the above range that is within the preferred range
Is not to be included in the scope of
Needless to say. For example, JIS C 2503, JIS
G4051, JIS G4106, JIS G35
06, JIS G 3507 etc. in the present invention
Can be applied, and the component range specified in JIS cannot be excluded
If there are special circumstances, the scope specified in JIS
It is recommended to add within the box. However, immediately after cold working
Strength after cold working and quenching and tempering.
If you want to make it out of the range of ingredients specified in JIS
You can do it. [0044]sol. Al: 0.01 to 0.06% Al is an element useful for deoxidation. However, Al
Easy to form nitride (AlN) next to r, Ti, B, Nb
No. When the amount of AlN increases, the crystal grains become finer.
For the purpose of the present invention, AlN is produced as much as possible.
It is preferable not to do so, so that the amount of Al added can be
Should be as small as possible, but it should be added without departing from the spirit of the above.
May be added. From such a viewpoint, in the present invention, the lower limit is set to 0.
It was set to 01%. However, if added in excess, the above effect will
Not only does it saturate, but it also
Since the crystal grain refining effect is remarkable, the upper limit is set to 0.
06%. More preferably 0.015% or more,
It is 0.05% or less. [0045]Cr: 0.01 to 0.50% Cr promotes ferrite-pearlite transformation during hot rolling
To precipitate carbide without significantly contributing to the increase in strength.
It is an effective element for producing
In order to demonstrate, the lower limit was set to 0.01%. More preferred
Or 0.03% or more. However, over 0.50%
If added, the tensile strength becomes too high. More preferred
Is 0.30% or less. Further, the following elements can be added.
You. [0047]P: 0.001 to 0.015% (including 0%
Mu) P is effective as a hardenability improving element, and
In order to effectively exert the lower limit, the lower limit was set to 0.001%.
However, if added over 0.015%, micro
(B) segregation at the grain boundaries during hot rolling and embrittlement of the grain boundaries
As a result, the possibility of cracking during cold working increases. Yo
More preferably, it is 0.010% or less. [0048]S: 0.015% or less (including 0%) S mainly forms sulfide-based inclusions of MnS and is hot-rolled.
Occasionally segregation at grain boundaries embrittles the grain boundaries and causes
The upper limit is set at 0.015%
I did. It is more preferably at most 0.010%. The steel of the present invention contains the above components, and the balance:
Although qualitatively iron, the effects of the present invention can be
An acceptable component that is acceptable as long as it is not damaged may be added.
And impurities. Next, the wire or bar according to the present invention is manufactured.
A method for performing the above will be described. In order to obtain a predetermined tissue which is the object of the present invention,
Heats the billet to the range of 800-1100 ° C.,
After rolling to a predetermined wire diameter in the range of 0 to 1100 ° C,
At a cooling rate of 600 to 6000 ° C./min.
Temperature cooled to 00-800 ° C and recovered by reheating
(Adjustment cooling start temperature) to 750-875 ° C
Is necessary. Hereinafter, each requirement will be described. [0052]Heating temperature of billet: 800-1100 ° C This heating temperature suppresses the miniaturization of ferrite grain size
However, it is set to reduce the deformation resistance.
Here, the "heating temperature of the slab" is measured by a radiation thermometer.
It is measured, and strictly speaking, "surface temperature of billet"
Means When heated above 1100 ° C, ferrite
Crystal grain size becomes too large and ductility decreases
You. Preferably it is 1050 ° C. or less, more preferably 100 ° C.
0 ° C. or less. On the other hand, the heating temperature becomes lower than 800 ° C.
And the hot deformation resistance becomes too high,
Wear, trips of the rolling motor, etc.
May cause harm. Preferably it is 850 ° C or higher. [0053]Rolling temperature: 750 to 1100 ° C This temperature is the same as during the billet heating during rolling,
Suppress ferrite crystal grain size reduction and reduce deformation resistance
It is set to aim at. Here, "rolling temperature
"Degree" is measured by a radiation thermometer,
Strictly, it means “surface temperature of billet”. 1100 ° C
When rolling beyond this, the ferrite grain size increases.
Too long and the ductility decreases. Preferably 1050 ° C
Or less, more preferably 1000 ° C. or less. On the other hand, pressure
When the rolling temperature is lower than 750 ° C, the ferrite grain size becomes
Ferrite grains
Unnecessary dislocations easily remain in the steel, increasing the strength after rolling
You. Preferably it is 850 ° C or higher. In addition, the rolling roll
Considering increased load, reduced dimensional accuracy, prevention of surface flaws, etc.
Then, in practice, the rolling temperature is about 875 to 975 ° C.
Is recommended. [0054]Adjusted cooling start temperature: 750-875 ° C The adjusted cooling start temperature means that water is mainly used as a medium after the final rolling.
And the highest surface temperature at a cooling rate of 600 to 6000 ° C / min.
Is cooled to at least 500-800 ° C,
Holding a billet while being wound on a belt (cooling conveyor)
It means the temperature that is recovered by heat (recuperation). 875 ° C
At higher temperatures, the scale becomes thicker and subsequent removal
Not only is it easy for trouble to occur in the scale process,
Since the cooling time becomes longer, productivity is hindered. Preferably
850 ° C or lower. On the other hand, lower than 750 ° C
And the martensite in the surface layer generated during cooling
Therefore, it does not recover and tempered martensite is formed,
It is not suitable for cold working because it becomes a brittle and brittle steel. Actual operation
The preferred level is 775 ° C or higher. [0055]Cooling rate: 0.05-5 ° C / sec (600 ° C
Until) This is at 600 ° C. after reaching the adjusted cooling start temperature.
It specifies the cooling rate when cooling to
You. As in the present invention, the structure is ferrite or ferrite.
In order to control the light-perlite structure, the cooling rate must be reduced.
It is preferable to use pearlite
(Lamellar structure of ferrite and cementite)
The spacing may be wide, resulting in a less ductile tissue
Therefore, the lower limit was set to 0.05 ° C./sec. For industrial production,
Considering quality stability, etc., 0.2 ℃ / sec or more, 3 ℃
/ S or less is recommended. According to the present invention, the wire rod as hot rolled or
Although excellent cold workability can be obtained with steel bars,
Immerse steel bars in a bath of acid (hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.)
After removing the scale by mechanically applying distortion, etc.
Pre-drawing treatment for zinc oxide film, calcium phosphate film, lime, etc.
Wire drawing and cold using metal soap etc. as lubricant
The same excellent cold work is applied to rolled steel wire.
Workability is obtained. The mechanical part of the present invention is preferably a linear or rod-shaped part.
It is obtained using steel. Here, the flatness of the dislocation cell
Average area is 0.18 ~ 0.50μmTwoWhat is preferred
It is a mode that is not good. As described above, in the present invention, solid solution C and
In fixing solid solution N, fine ferrite grains
From the viewpoint of suppressing the formation of steel, the internal structure of linear or
Constituting ferrite structure or ferrite parlor
Control the ferrite grains in the microstructure
Does not refine ferrite grains (rather
Identify carbide / nitride forming elements)
Is thereby introduced into the steel during cold working
The dislocation is the above-mentioned carbide / nitride forming element, solid solution C, solid solution N
Formed to progress without being fixed by
The dislocation cell becomes larger. However, the average area of the dislocation cells is 0.18
~ 0.50 μmTwoOut of the range, deformation resistance at room temperature
And high deformation resistance in the heat generating area,
Will decrease. A more preferred lower limit is 0.19 μm.Two
(Even more preferably 0.20 μmTwo) And better
A good upper limit is 0.45 μmTwo(Even more preferably, it is 0.
40 μmTwo). Hereinafter, the average area of the dislocation cells will be measured.
The method will be described. First, compressed at a predetermined compression rate
In the test piece, a sample was taken from the tissue observation position shown in FIG.
And a thin film sample is prepared by electrolytic polishing. This
The dislocation cells present in the thin film sample of
Observation with a scanning electron microscope (magnification: 15000)
Shoot. Next, the average area was calculated from the dislocation cell photograph.
Put out. Since the shape of dislocation cells is generally close to a rectangle,
To determine the area of the dislocation cell accurately, multiply the long side and the short side.
The area was determined by combining them. Specifically, dislocation
A straight line (4
(Length equivalent to 55 μm) by 5
Count the number of dislocation cells cut by the line,
The average area of the dislocation cells was determined by the equation. Average area of dislocation cells S = (L1 / I1) × (L2 / I
2) In the formula, L1: the length of a straight line drawn in the longitudinal direction of the dislocation cell
Sum (5 lengths) L2: Total length of lines orthogonal to L1 (length of 5 lines) I1: Total number of dislocation cells cut by L1 I2: Total number of dislocation cells cut by L2 However, when counting dislocation cells, if the cells are not clear
Count (if not a cell surrounded by dislocations)
, And the straight line also subtracted that part. Incidentally, the average area of the dislocation cells should be within the range of the present invention.
In order to control the distance, a line satisfying the above-described requirements of the present invention
Or cold-rolled or bar-shaped steel with a strain of 0.2 or more
Forging is recommended. Combination of wire drawing and cold forging
If the amount of strain applied is less than 0.2, less dislocations are introduced.
This is because the desired strength cannot be obtained. More preferred
Is 0.4 or more, still more preferably 0.6 or more.
However, if the amount of strain exceeds 3, it becomes difficult to form mechanical parts.
Therefore, the upper limit should be controlled to 3, more preferably 2.5.
Is recommended. Here, the distortion amount of the wire drawing is calculated by the following equation.
The amount of strain during cold forging is
Table on page 158 of "Possible Forming Technology Series 4 (Corona)"
The logarithmic distortion described in 5.2 was used. ε = 2In (D1 / D2) In the formula, ε is strain, D1 is an initial wire diameter, and D2 is a wire after drawing.
Each means a diameter. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
However, the following examples do not limit the present invention,
Changes may not be made without departing from the spirit of the preceding and following sections.
All are included in the technical scope of the present invention. [0064] EXAMPLE A test steel having the composition shown in Table 1 (in the table,
Is the mass%) and various production conditions shown in Tables 2 to 4 are used.
Various wire rods (Nos. 1 to 19) were obtained depending on the conditions. here
No. A, B and C are specified in JIS G 3507, respectively.
SWRCH10K, SWRCH20K, SWRCH
It is a 35K current process material. A1 is the spheroidizing firing of A.
Inventive steels B1-B3 produced for the purpose of omission of dulling treatment
Is a steel of the present invention which was produced for the purpose of omitting the spheroidization of B, C1
Means steel of the present invention which was melted for the purpose of spheroidization of C
And B5 to B8 are P and S (B5), N and Zr, respectively.
The sum (B8) of (B6), Ti (B7) and Nb + B is the book
It is a comparative steel outside the scope of the invention. Next, the above-mentioned wire rod was subjected to a compression test as shown in FIG.
Shape of the test specimen (Japanese Society for Plastic Working
Recommended shape for Engineering Technology Series 4 (Corona) p155 "
(Steel wire diameter x 1.5)
Use a constrained pressure plate with concentric grooves
Upsetting was performed using Incidentally, the deformation resistance was measured at room temperature at a compressibility of 60%.
The measurement was made at two levels: the case and the case of 300 ° C. of preheating. Ma
The deformability is No. A, A1, B, B-1 to B8 (N
o. For 1 to 16), test 30 pieces at a compression ratio of 80%
To determine the presence or absence of cracks; C and C-1
(Nos. 17 to 19) indicate the pressure from the viewpoint of the deformability of the working steel.
A test at a shrinkage of 70% was carried out in the same manner,
Nothing was determined. Further, No. 60% compression test of 1-19
Pieces and No. 5,6 20-80% compression test pieces
The average area of dislocation cells is calculated by the above-mentioned measurement method.
Issued. In addition, No. For 5 and 6, compressive strain and rolling
To check the relationship between the size of cell (average area), the compression ratio
In the range of 20 to 80% (compression strain of 0.27 to 2.23)
And change the average area of the dislocation cells in the same manner.
Calculations were performed (five for each compression test piece). The obtained results are also shown in Tables 2 to 4. still,
FIG. 2 shows the ferrite in the range from the center to the diameter / 8 of the rolled material.
Grain size number and deformation resistance (60% compression
FIG. 3 shows the relationship between the roll ratio and the room temperature).
Ferrite grain size number and deformation resistance (60
% Compression ratio, room temperature); FIG.
Ferrite grain size in ferrite structure in the range of diameter / 8
Number and deformation resistance (60% compression ratio, 300 ° C);
FIG. 5 shows the ferrite structure in the ferrite structure on the outermost surface of the rolled material.
Light particle size number and deformation resistance (60% compression ratio, 300 ° C)
Are graphed and shown. In addition, in FIGS.
◇, ferrite grain size number satisfies the requirements of the present invention
A book whose component composition also satisfies the preferred requirements of the present invention
Invention steel; △ indicates ferrite grain size number satisfies the requirements of the invention
However, the component composition does not satisfy the preferable requirements of the present invention.
Reference steel; ○: ferrite particle size number satisfies the requirements of the present invention
Not a comparative steel. FIG. 7 shows the average area and deformation of dislocation cells.
FIG. 8 shows the relationship between resistance (60% compression ratio and room temperature);
Average area and deformation resistance (60% compression ratio, 300 ° C)
The relationship is shown in a graph. Further, FIG. 5
And 6, the compressive strain and the average area of dislocation cells (N =
The relationship with 5) is shown in a graph. [0070] [Table 1][0071] [Table 2] [0072] [Table 3][0073] [Table 4]From the above results, the ferrite grain size number was
No. 4 to 9 in the range from the center of the rolled material to the diameter / 8, on the outermost surface
Spheroidizing annealing by controlling to 4 to 10
Without, almost to the deformation resistance level comparable to the spheroidization of the current steel
Could be reduced. Further control of ferrite grain size number
In addition, the component composition was also controlled within the preferred range of the present invention.
Is to reduce the deformation resistance of the current steel
Was completed. The average area of dislocation cells after cold forging is
By making it as large as the current steel, spheroidizing annealing
To reduce the deformation resistance to the same level as the spheroidized working steel
Conventional steel obtained by spheroidizing annealing
The hardness after compression also increased. On the other hand, the spheroidizing annealing
No. for which the processing was omitted. For 2, 5 and 18, the 300 ° C
The shape resistance increases compared to the deformation resistance at room temperature.
Are also miniaturized.
It turns out that it is not suitable for hot forging. FIG. 9 shows that the steel of the present invention (No. 6) was used.
When wire drawing and cold forging with a compression strain of 0.2 or more
In each case, the compression ratio was reduced to 80%.
0.20μmTwoThe above average dislocation cell area is obtained.
On the other hand, in the comparative steel (No. 5), the compression ratio was 40%.
Even the average area of dislocation cells is 0.18 μmTwoLess than
Sample occurred. For reference, no. At 10 and 16
Fig. 1 shows TEM (transmission electron microscope) photographs of the dislocation cells.
0 and FIG. No. 10 of the present invention
This is an example of the present invention forged using steel type B2 satisfying the requirements.
However, the size of the dislocation cell satisfying the requirements of the present invention (average
Area 0.24μmTwo) Is obtained. In contrast, B
8 is the ratio of forged using steel types that do not satisfy the requirements of the present invention.
This is a comparative example, but the average area of dislocation cells is small.
(0.12 μmTwo). [0079] The present invention is configured as described above.
Therefore, even if the spheroidizing annealing treatment is omitted, it is still hot-rolled.
Efficiently provide wire or bar steel with excellent cold workability
We were able to. In particular, the linear or bar steel of the present invention,
Temperature range caused by heat generated during cold working
(Approximately 100-350 ° C.)
This is extremely useful in that it can be used. Further, the present invention
The machine parts obtained by using steel or bar steel
Hardness after forging is high.

【図面の簡単な説明】 【図1】実施例に用いた圧縮試験用試験片の形状を示す
図である。 【図2】圧延材の中心〜直径/8の範囲にあるフェライ
ト組織中のフェライト粒度番号と変形抵抗(60%圧縮
率、室温)の関係を示すグラフである。 【図3】圧延材の最表面にあるフェライト組織中のフェ
ライト粒度番号と変形抵抗(60%圧縮率、室温)の関
係を示すグラフである。 【図4】圧延材の中心〜直径/8の範囲にあるフェライ
ト組織中のフェライト粒度番号と変形抵抗(60%圧縮
率、300℃)の関係を示すグラフである。 【図5】圧延材の最表面にあるフェライト組織中のフェ
ライト粒度番号と変形抵抗(60%圧縮率、300℃)
の関係を示すグラフである。 【図6】転位セルの平均面積を測定する為の組織観察位
置を示す概略図である。 【図7】転位セルの平均面積と変形抵抗(60%圧縮
率、室温)の関係を示すグラフである。 【図8】転位セルの平均面積と変形抵抗(60%圧縮
率、300℃)の関係を示すグラフである。 【図9】圧縮歪みと転位セルの平均面積との関係を示す
グラフである。 【図10】No.10における、転位セルのTEM(透
過型電子顕微鏡)写真である。 【図11】No.16における、転位セルのTEM(透
過型電子顕微鏡)写真である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing the shape of a test piece for compression test used in Examples. FIG. 2 is a graph showing a relationship between a ferrite grain number in a ferrite structure in a range from the center of a rolled material to a diameter / 8 and deformation resistance (60% compression ratio, room temperature). FIG. 3 is a graph showing a relationship between a ferrite grain number in a ferrite structure on the outermost surface of a rolled material and deformation resistance (60% compression ratio, room temperature). FIG. 4 is a graph showing a relationship between a ferrite grain number in a ferrite structure in a range from the center to a diameter / 8 of a rolled material and deformation resistance (60% compression ratio, 300 ° C.). FIG. 5: Ferrite grain size number and deformation resistance in the ferrite structure on the outermost surface of the rolled material (60% compression ratio, 300 ° C.)
6 is a graph showing the relationship of. FIG. 6 is a schematic view showing a structure observation position for measuring an average area of a dislocation cell. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the average area of dislocation cells and deformation resistance (60% compression ratio, room temperature). FIG. 8 is a graph showing the relationship between the average area of dislocation cells and deformation resistance (60% compression ratio, 300 ° C.). FIG. 9 is a graph showing the relationship between compressive strain and the average area of dislocation cells. FIG. 10 is a TEM (transmission electron microscope) photograph of the dislocation cell in FIG. FIG. 16 is a TEM (transmission electron microscope) photograph of the dislocation cell in No. 16.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2001−192771(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 C21D 8/06 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-2001-192771 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C22C 38/00 C21D 8/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 鋼中成分は下記(A)を満足し、組織は
下記(B)を満足する線状または棒状鋼を用いて得られ
る機械部品であって、 転位セルの平均面積は0.18〜0.50μm 2 である
ことを特徴とする機械部品。 (A)C :0.05〜0.40%, Si:0.40%以下(0%を含む), Mn:0.15〜1.8%, sol.Al:0.01〜0.06%, Cr:0.01〜0.50%, P :0.001〜0.015%, S :0.015%以下(0%を含む) を含有し、 Ti,Nb及びVの少なくとも一種を含み、 Nb及びVを合計で0.080%以下、 Ti:0.020%以下に抑制されていると共に、 B :0.0055%以下、 Zr:0.035%以下の少なくともいずれか一方を含
み、且つ、 N :0.0005〜0.0070%を含有すると共
に、 B,Zr及びNが下式を満足しており、 -0.0010≦[N]-1.3[B]-0.15[Zr]≦0.0020 (式中、[ ]は、各元素の含有量を表す) 残部:実質
的に鉄である; (B) 実質的にフェライト組織またはフェライトとパー
ライトの混合組織を有し、 圧延材の中心〜直径/8の範囲にあるフェライト組織中
のフェライト粒度番号は4〜9番であり、 圧延材の最表層にあるフェライト組織中のフェライト粒
度番号は4〜10番で、且つ該圧延材の最表層にあるフ
ェライト組織中のフェライト 粒度番号と前記圧延材の中
心〜直径/8の範囲にあるフェライト組織中のフェライ
ト粒度番号の差は0〜1番である。
(57) [Claims] [Claim 1] The steel component satisfies the following (A) and the structure is
Obtained using a linear or bar steel satisfying the following (B)
That a mechanical component, the average area of dislocation cells are 0.18~0.50Myuemu 2
A mechanical part characterized by the following. (A) C: 0.05 to 0.40 %, Si: 0.40% or less (including 0%), Mn: 0.15 to 1.8%, sol. Al: 0.01 to 0.06%, Cr: 0.01 to 0.50%, P : 0.001 to 0.015% , S: 0.015% or less (including 0%) , It contains at least one of Ti, Nb, and V. Nb and V are suppressed to 0.080% or less in total, Ti: 0.020% or less, B: 0.0055% or less, and Zr: 0.035. % Or less.
And N: 0.0005-0.0070%
In addition, B, Zr and N satisfy the following formula : -0.0010 ≦ [N] -1.3 [B] -0.15 [Zr] ≦ 0.0020 (where [] represents the content of each element) The rest: real
Manner is iron; (B) have a substantially ferritic structure, or ferrite and mixed structure of pearlite, the ferrite grain size number of ferrite in a range of center-diameter / 8 of the strip in 4-9 No. The ferrite structure number in the ferrite structure in the outermost layer of the rolled material is 4 to 10 and the ferrite grain in the outermost layer of the rolled material is
Difference in ferrite grain size number of ferrite in that the ferrite grain size number of ferrite tissue in a range of center-diameter / 8 of the rolled material is a 0-1 number.
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