JP3779584B2

JP3779584B2 - 変形能に優れた線状または棒状鋼、および機械部品

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Publication number: JP3779584B2
Application number: JP2001303584A
Authority: JP
Inventors: 寛百▲崎▼; 正人鹿礒; 正貴下津佐
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003105495A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟化熱処理を施すことなく熱間圧延ままでも、変形能に優れ、更には鋼材自体の強度も高い線状または棒状鋼（以下、鋼と略記する場合がある）；及び、この様な鋼を用いて得られる変形能に優れた高強度機械部品［引張強さ３５０〜５５０Ｎ／ｍｍ²、絞り８０．０％以上、捻回値１２０回以上（１００Ｄ換算）］に関するものである。本発明鋼は、冷間鍛造、冷間圧造、伸線、冷間転造等の加工によって、例えばボルト、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、特殊ねじ部品等の機械部品、電装部品等（以下、機械部品で代表させる場合がある）を製造するのに非常に有用である。
【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）、且つ変形能［延性（伸び、絞り、捻回値）］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、変形能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％）、冷間加工を行うという方法が一般的であった。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。しかしながら、鍛造部品の複雑化及び精密化への要請に応じて、加工率を上昇させ加工荷重を高めたいときには、上記方法は採用し難く、冷間加工用の工具寿命が短くなってしまうという問題がある。
【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（特に変形能）、更には鋼材自体の強度も高い線状または棒状鋼；並びに、この様な線状または棒状鋼を用いて得られる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変形能に優れた線材または棒状鋼（以下、再び鋼で代表させる場合がある）とは、実質的にフェライト組織を有し、圧延材の中心〜直径／４の範囲にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号（Ａ）は７．０〜１０．０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（Ｂ）は７．０〜１０．０番であり、且つ、上記（Ａ）及び（Ｂ）は、０≦（Ｂ）−（Ａ）≦０．５を満足するところに要旨を有するものである。ここで、変形能［延性（絞り、捻回値）］とは、破壊することなしにどの程度変形しうるかを表す材料の性質のことであり、「変形能（延性）が大きい」とは、「大きな加工度まで割れの生じない」ことを意味するものである。
【０００９】
上記本発明鋼の成分は、Ｃを０．００８％以上０．０５％未満含有しており、これにより、変形能が著しく高められる。更に、Ｔｉ：０．００５〜０．０２５％，及び／又はＮｂ：０．０２〜０．０７％を含有することにより、鋼材自体としての強度も一層高められたものとなる。また、基本成分としては、Ｓｉ：０．０５〜０．４％，Ｍｎ：０．２〜０．９％を含有しており、更に、▲１▼Ｎ：０．００１５〜０．００７％を含有すること、▲２▼Ａｌ：０．０１〜０．０６％，Ｃｒ：０．０１〜０．３％，Ｐ：０．００１〜０．０２％、Ｓ：０．０２％以下を満足することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、冷間加工性のなかでも特に変形能（絞り、および捻回値）に着目し、熱間圧延のままで、変形能に優れており、更には鋼材自体としての強度も高い鋼を提供すべく、鋭意検討してきた。具体的には本発明では、絞り８０．０％以上；引張強さ３５０〜５５０Ｎ／ｍｍ²、捻回値１２０回以上（１００Ｄ換算）を満足する鋼材等の提供を目標レベルとして掲げた。
【００１１】
その結果、下記（ａ）〜（ｃ）の知見に基づき、本発明を完成した。
【００１２】
（ａ）変形能（絞り、および捻回値）を高める為の組織的アプローチとしては、▲１▼線状または棒状鋼の内部を構成している組織をフェライト主体の組織に制御すること；及び、▲２▼変形能を高めて精度良く圧延加工する為には、フェライト結晶粒径をあまり微細化させず、均一にすることが好ましく、具体的には、圧延材の中心〜直径／４の範囲（以下、単に「内部」と呼ぶ場合がある）にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号（Ａ）と、圧延材の最表層（以下、単に「表層」と呼ぶ場合がある）にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号（Ｂ）とを、夫々、７．０〜１０．０番の範囲内に制御しつつ、且つ、表層と内部のフェライト粒度番号を実質的に略同一にすることが有効であること；
（ｂ）一方、変形能（絞り、および捻回値）を高める為の化学成分側からのアプローチとしては、Ｃ量を極低領域（Ｃ＜０．０５％）に制御することが有効であることを見出した。
【００１３】
（ｃ）但し、上記の如く組織や鋼中成分を制御すると、鋼材自体としての強度が低下することから、強度を高めるべく、Ｔｉ及び／又はＮｂを積極的に所定量添加し、フェライト中やフェライト粒界に、ＴｉＣ，ＴｉＮやＮｂ（Ｃ，Ｎ）等の微細結晶粒を析出させ、強度上昇を図った。
【００１４】
尚、本発明と同様、球状化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、これまでにも種種提案されているが、特に変形能の向上という観点から、上記（ａ）〜（ｃ）に代表される本発明独自の技術的思想は未だ開示されていない。
【００１５】
例えば▲１▼特開昭５７−６３６３５には、Ａ_c1変態点以下、Ａ_c1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、鋼中成分を制御するものであり、本発明の如く、表層と内部のフェライト粒度番号を、あまり微細化させること無しに略同一に制御することにより冷間加工性を高めようという思想は全くない。
【００１６】
また、▲２▼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、「フェライト粒を微細化した上で、更に長時間の過時効処理を行うことが、歪時効の抑制及び延性の改善に有効である」という知見に基づいてなされたものであり、本発明と同様、変形能に優れ、且つ、強度も高められた線材等の提供を目的とする点で、課題は一致している。しかしながら、上記公報には、前述した本発明の技術的思想は開示されていない。しかも上記公報では、所望の特性を得るに当たり、加工熱処理に続く冷却の後に所定の過時効処理を付加している点で、この様な特別の過時効処理は不要であり、鋼中組織、更には成分組成を制御するという観点から所望の特性を確保する本願発明とは、相違するものである。実際のところ、上記公報では、強度に優れるものの、絞りは５０〜７５％程度、捻回値もせいぜい１００回（１００Ｄ換算）程度で、本発明で目標とするレベル（絞り：８０．０％以上、捻回値１２０回以上）を確保することはできない。
【００１７】
以下、本発明を特定する各要件について説明する。
【００１８】
まず、組織に関して言えば、本発明の線状または棒状鋼は、前述した通り、表層と内部のフェライト結晶粒径を、あまり微細化させることなく、略均一にして変形能を高めたところに技術的思想を有するものである。
【００１９】
具体的には、線状または棒状鋼の組織を実質的にフェライトとし、圧延材の中心〜直径／４の範囲（内部）にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号（Ａ）を７．０〜１０．０番、圧延材の最表層（最表層）にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号（Ｂ）を７．０〜１０．０番とし、且つ、上記（Ａ）及び（Ｂ）が、０≦（Ｂ）−（Ａ）≦０．５を満足することが必要である。
【００２０】
実質的にフェライト組織を有すること
本発明で目的とする、球状化材並みの変形能を確保するためには、上記組織とすることが必要である。ここで、「実質的にフェライト組織を有する」とは、全組織に対して占積率（面積率）でフェライト組織が９９％以上（１００％も含む）存在することを意味し、残りは、パーライトである。組織中に占めるパーライト面積率が大きくなると、変形能が低下するからである。
【００２１】
圧延材の内部にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号（Ａ）は７．０〜１０．０番で、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（Ｂ）は７．０〜１０．０番で、且つ、上記（Ａ）及び（Ｂ）は、０≦（Ｂ）−（Ａ）≦０．５を満足すること
本発明において、「最表層」とは、圧延材の中心〜直径／４の範囲を除く表面部分の層を意味し、「内部」とは、圧延材の中心〜直径／４の範囲の部分を意味する。ここで、フェライト粒度番号はＪＩＳＧ０５５２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７番は粒径３２μｍを、フェライト粒度番号１０番は１１μｍを、夫々意味する。
【００２２】
本発明では、最表層のフェライト粒度番号（Ｂ）も内部のフェライト粒度番号（Ａ）も、共に７．０〜１０．０番の範囲内に制御し、且つ、上記（Ｂ）と（Ａ）の関係を略同一にする［（Ｂ）−（Ａ）≦０．５］。即ち、本発明では、「フェライト粒径を極力微細化して延性を高める」という従来の一般的認識とは異なり、フェライト粒径をあまり微細化させずに、所定の平均粒径に制御しつつ、前述したフェライト主体の組織、更にはＣ量の極低減化と相俟って、絞り：８０．０％以上という極めて高度の変形能を達成したものである。
【００２３】
ここで、上記最表層のフェライト粒度番号（Ｂ）／内部のフェライト粒度番号（Ａ）が７番未満では、フェライト変態域で圧延することになる為、圧延時及び冷間鍛造時に割れが発生し易くなり、変形能が低下する。一方、上記（Ｂ）／（Ａ）が１０番を超えると、▲１▼強度が高くなり過ぎて変形抵抗が高くなる、▲２▼フェライト粒が扁平になり易くなり、冷鍛後の寸法精度が悪くなる、▲３▼フェライト結晶粒径がバラツキ易くなる圧延条件になる等の問題がある。
【００２４】
また、上記（Ｂ）と（Ａ）の関係は、同一であることが好ましい。これにより、全断面における変形能及び変形抵抗を均一に確保できる；冷鍛後の寸法精度が向上する等のメリットが得られるからである。但し、（Ｂ）−（Ａ）≦０．５の範囲内であれば、本発明の範囲内に包含される。この程度の差であれば、表層も内部も実質的に同一のフェライト粒度番号を有すると考えられ、所望の特性を確保できるからである。尚、本発明では、最表層のフェライト粒度番号（Ｂ）は内部のフェライト粒度番号（Ａ）に比べ、同じか、或いは、大きくなるが、これは、圧延における冷却時には、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。尚、圧延材最表層のフェライト粒度番号と、圧延材内部のフェライト粒度番号との差は、圧延材のサイズや冷却条件等により、適宜調整することができる。
【００２５】
好ましくは、最表層のフェライト粒度番号（Ｂ）は８．０番以上、９．５番以下；内部のフェライト粒度番号（Ａ）は７．５番以上、９．０番以下である。
【００２６】
次に、この様な組織を得る為の好ましい鋼中成分について説明する。
【００２７】
Ｃ：０．００８％以上０．０５％未満
Ｃは、鋼材の強度を付与するために必須の元素であるが、本発明では、特に所望の変形能［絞り８０％以上、および捻回値１２０回以上（１００Ｄ換算）］を確保する為にも極めて重要な元素である。
【００２８】
０．００８％未満では、たとえ、ＴｉやＮｂの析出強化元素を添加したり圧延条件を制御したとしても、所望の強度（３５０Ｎ／ｍｍ²以上）は得られない。好ましくは０．０１１％以上、より好ましくは０．０１３％以上である。一方、０．０５％以上になると所望の変形能が得られない。好ましくは０．０３％以下、より好ましくは０．０２３％以下である。
【００２９】
Ｔｉ：０．００５〜０．０２５％，及び／又はＮｂ：０．０２〜０．０７％
これらの元素は、いずれも窒化物／炭窒化物生成元素であり、フリーのＣ及びＮを固定してオーステナイト中にＴｉＮを析出させたり、或いは、Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）を析出させる等して、熱間圧延割れを抑制する作用がある。また、ＴｉＮの析出に寄与しない残りのＴｉは、ＴｉＣやＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒの複合炭化物等としてフェライト中やフェライト粒界に析出し、強度向上に寄与する。
【００３０】
この様な作用を有効に発揮させる為には、Ｔｉを０．００５％以上（好ましくは０．００８％以上、より好ましくは０．０１０％超）、０．０２５％以下（好ましくは０．０２％以下、より好ましくは０．０１５％以下）；Ｎｂを０．０２％以上（好ましくは０．０２３％以上、より好ましくは０．０２５％以上）、０．０７％以下（好ましくは０．０４％以下、より好ましくは０．０３５％以下）に制御することが推奨される。これらの元素は、単独で添加しても良いし、併用しても構わない。
【００３１】
Ｎ：０．００１５〜０．００７％
Ｎは、ＡｌやＴｉと結合してＡｌＮやＴｉＮの窒化物を形成し、フェライト結晶粒の安定化（所望の平均粒径を有するフェライトを、安定して生成させる）に寄与する元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には、０．００１５％以上（好ましくは０．００２％以上、より好ましくは０．００３％以上）添加することが推奨される。但し、過剰に添加すると、フェライト中にＮが固溶し、冷間加工時における歪時効発生の原因となるので、その上限を０．００７％に定めた。好ましくは０．００５％以下、より好ましくは０．００４％以下である。
【００３２】
Ｓｉ：０．０５〜０．４％
Ｓｉは脱酸剤、及び所望の強度を確保す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為に、０．０５％以上添加する。好ましくは０．１０％以上、より好ましくは０．１５％以上である。但し、過剰に添加すると、所望のフェライト粒径が得られず、また、フェライトが固溶強化する為、たとえ、圧延条件等を制御しても所望の変形能を確保することができない。好ましくは０．３０％以下、より好ましくは０．２５％以下である。
【００３３】
Ｍｎ：０．２〜０．９％
ＭｎはＣと同様、鋼の強度を高め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、０．２％以上添加する。好ましくは０．２５％以上、より好ましくは０．３０％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、変形能の向上に有害なベイニティックフェライトが発生し易くなるため、その上限を０．９％に定めた。好ましくは０．６％以下、より好ましくは０．５％以下である。
【００３４】
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他の許容成分を添加しても良いし、不純物も含まれる。
【００３５】
具体的には、更なる特性の付与、若しくは本発明作用の更なる向上を目指して、下記成分を積極的に添加したり、制御することが推奨される。
【００３６】
Ａｌ：０．０１〜０．０６％
Ａｌは脱酸に有用な元素であり、且つ、ＡｌＮを析出することにより、フェライト結晶粒が安定化する（所望の平均粒径を有するフェライトを、安定して生成させることができる）という作用もある。この様な作用を有効に発揮させる為には０．０１％以上添加する。好ましくは０．０１５％以上、より好ましくは０．０２％以上である。但し、過剰に添加すると、上記作用が飽和してしまう為、その上限を０．０６％に定めた。より好ましくは０．０５％以下（更により好ましくは０．０４％以下）である。
【００３７】
Ｃｒ：０．０１〜０．３％
Ｃｒは、強度上昇、及び冷間鍛造時におけるＣの時効抑制作用に寄与する元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には０．０１％以上添加する。より好ましくは０．０３％以上である。但し、０．３％を超えて添加しても効果は飽和してしまう。好ましくは０．２％以下、より好ましくは０．１５％以下である。
【００３８】
Ｐ：０．００１〜０．０２％
Ｐは加工硬化に寄与する元素であり、この様な作用を有効に発揮させ為に、０．００１％以上添加する。好ましくは０．００４％以上である。但し、０．０２％を超えて添加すると変形能が低下することから、その上限を０．０２％とする。好ましくは０．０１０％以下である。
【００３９】
Ｓ：０．０２％以下（０を含む）
Ｓは、主にＭｎＳの硫化物系介在物を形成し、変形能が低下することから、その上限を０．０２０％とする。好ましくは０．０１０％以下である。
【００４０】
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。
【００４１】
具体的には、上記成分組成を満足する鋼片を９７５〜１１５０℃の範囲まで加熱した後、９００〜１１５０℃の範囲で所定の線径まで圧延し、９５０〜１０５０℃で仕上圧延する。次いで、主に水流を調整する等して６００〜６０００℃／分の冷却速度で調整冷却開始温度が９００〜９７５℃となるまで急冷した後、２〜１０℃／ｓの平均冷却速度で、２５０〜４５０℃の調整冷却終了温度まで冷却する。
【００４２】
以下、各工程につき、詳細に説明する。
【００４３】
鋼片の加熱温度：９７５〜１１５０℃
この加熱温度は、鋼中に析出したＴｉＣやＮｂ（Ｃ、Ｎ）等の炭窒化物をできる限り固溶させ、析出強化による強度向上を得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。１１５０℃を超えて加熱すると、フェライト結晶粒径が粗大化してしまい、所望の変形能が得られない。好ましくは１１００℃以下、より好ましくは１０５０℃以下である。一方、加熱温度が９７５℃未満になると、上記析出物が固溶せず、たとえ、その後の熱処理を制御したとしても、所望の強度が得られない。好ましくは１０００℃以上、より好ましくは１０２５℃以上である。
【００４４】
圧延温度：９００〜１１５０℃
この温度は、粗圧延→中間圧延→仕上圧延に至る一連の圧延工程において、鋼中のＴｉやＮｂをＴｉＣ／Ｎｂ（Ｃ、Ｎ）等の炭窒化物等として析出させ、所望の強度を得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。１１５０℃を超えて圧延すると、ＴｉやＮｂによるピンニング効果が得られず、圧延後のフェライト結晶粒径が粗大化してしまい、変形能が低下する。好ましくは１１００℃以下、より好ましくは１０５０℃以下である。一方、圧延温度が９００℃未満になると、フェライト変態域の圧延となるため、圧延中にフェライトとオーステナイトの界面で割れが発生してしまう。好ましくは９５０℃以上である。
【００４５】
より詳細には、一連の圧延工程において、粗圧延を９００〜１１５０℃（好ましくは９５０℃以上、１０５０℃以下）、中間圧延を９２５〜１１５０℃（好ましくは９５０℃以上、１１００℃以下）、仕上圧延を９５０〜１０５０℃（好ましくは９７５℃以上、１０２５℃以下）に、夫々、制御することにより、本発明による作用を一層効率よく発揮させることが可能になる。
【００４６】
ここで、本発明において「粗圧延」とは、７〜１０台の圧延機を用い、１１５〜２００ｍｍ角の鋼片に減面率７５〜９５％の圧延を角型に圧延する工程を意味し；「中間圧延」とは、上記の粗圧延に引続き、４〜１２台の圧延機を用い、減面率７０〜９８％の圧延を施して丸型に圧延する工程を意味し；「仕上圧延」とは、上記「中間圧延」の後に、水冷により圧延温度を調整した後、ブロックミルを１〜２台用い、減面率５〜９５％の圧延を施す工程を、夫々、意味する。
【００４７】
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９７５〜１０２５℃程度の圧延温度とすることが推奨される。
【００４８】
調整冷却開始温度：９００〜９７５℃
上記の仕上圧延後、主に水を媒体として、６００〜６０００℃／分の平均冷却速度で、最表面温度が最低５００〜９００℃程度になるまで急速に冷却した後、冷却帯（冷却コンベア）に巻取る。その際、鋼片の保有する熱（復熱）によって温度が回復するが、本発明では、この回復温度を「調整冷却開始温度」（巻取温度と同義）と呼び、９００〜９７５℃とする。９７５℃よりも高くなると、冷却後のスケールが厚くなり、冷却中にスケールが剥離して更に二次スケールが生成し、その後の脱スケール工程でトラブルが発生し易くなる他、得られた線材等にはコシがなく、リング状の所望形状に巻くことが困難となる。好ましくは９６０℃以下、より好ましくは９５０℃以下である。一方、９００℃よりも低くなると、前述した急冷処理によって、線材表面温度が復熱により再結晶したとしてもフェライト結晶粒径が微細になりすぎてしまい、所定の平均粒径を得ることができない。また、調整冷却開始温度が９００℃以下では、Ｎｂ等が炭窒化物となって析出し始める為、所望の強度を確保することができない。好ましくは９１５℃以上、より好ましくは９２５℃以上である。
【００４９】
調整冷却終了温度（２５０〜５００℃）までの平均冷却速度：２〜１０℃／秒
これは、上記の調整冷却開始温度（９００〜９７５℃）に達してから、２５０〜５００℃（調整冷却終了温度）の温度まで冷却するときの平均冷却速度を定めたものである。上記平均冷却速度は、所望の強度を確保する為に設定されたものであり、上記範囲に制御することにより、強度向上に寄与するＴｉやＮｂの炭窒化物を効率良く析出させることができる。好ましくは３℃／秒以上、８℃／秒以下；より好ましくは４℃／秒以上、６℃／秒以下である。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
【実施例】
表１に記載の成分組成からなるａ〜ｄ、ｆ〜ｎ、ｒ〜ｕの供試鋼（表中の単位は質量％）を用い、表２に示す種々の製造条件により種々の線材（Ｎｏ．１〜２６）を得た。このうち供試鋼ｓ、ｔ及びｕは夫々、ＪＩＳＳＷＲＣＨ２５Ｋ、ＪＩＳＳＷＲＣＨ４５Ｋ、ＪＩＳＳＷＲＣＨ２０Ａの現用工程材であり、いずれも、Ｃ量が多く、Ｔｉ及びＮｂが少ない鋼である。また、供試鋼ｎはＴｉ量が少ない例、ｒはＭｎが多い例である。
【００５３】
次に、上記の各線材について、ＪＩＳ９号試験片を用い、引張強さ及び絞り（変形能の指標）を夫々測定した。また、捻回値は、ＪＩＳ９号試験片を用い、標点距離１００ｍｍで捻り試験を行い、標点距離が［１００×直径（Ｄ）］における捻れ回数として、下式に基づいて算出した。
【００５４】
捻回値（１００Ｄ換算）＝捻れ回数×（直径／標点距離）×１００
得られた結果を表２に示す。
【００５５】
【表１】

【００５６】
【表２】

【００５７】
上記結果より、以下の様に考察することができる。
【００５８】
まず、表２のＮｏ．１、５、７、９、１１〜１８は、いずれも表層及び内部のフェライト粒度番号が本発明の範囲内に制御されているので、球状化焼鈍することなしに熱間圧延のままで、変形能に優れ、しかも、鋼材自体としての強度も著しく高いものである。特に、これらの変形能は、現用鋼において球状化焼鈍処理を施したＮｏ．２０〜２６に比べて高く、いずれも、本発明の目標レベルである絞り８０．０％以上、捻回値１２０回以上を確保することができた。
【００５９】
これに対し、表２のＮｏ．２及び６は、調整冷却開始温度が低い例；Ｎｏ．３及び８は調整冷却終了温度までの冷却速度が遅く、且つ、当該終了温度が高い例；Ｎｏ．４は調整冷却開始温度が低く、且つ、調整冷却終了温度までの冷却速度が遅くて当該終了温度が高い例；Ｎｏ．１０は調整冷却開始温度が低く、且つ、調整冷却終了温度が高い例であり、いずれも所望のフェライト粒径が得られず、鋼材自体の強度も低下したり、変形能が低下するなどの弊害が見られた。
【００６０】
また、Ｎｏ．１９及び２０は、本発明の好ましい範囲を満足しない鋼を用い、且つ、調整冷却開始温度が低い例であり、所望のフェライト粒径が得られず、鋼材自体の強度も低下する例が見られた。
【００６１】
更にＮｏ．２１〜２６は、現用鋼において球状化焼鈍処理を施した例であり、Ｃ量が多い為、引張強さは高いものの、絞りは、本発明の目標レベルである絞り８０．０％以上、捻回値１２０回以上を大きく下回っている。
【００６２】
参考までに、表２のＮｏ．９（記号ｄ１）及びＮｏ．２（記号ａ２）の光学顕微鏡顕微鏡写真（倍率４００倍）を、夫々図１及び図２に示す。このうちＮｏ．９は、本発明の要件を満足する鋼種ｄを用い、本発明の要件を満足する方法ｄ１により鍛造した本発明例であるが、所望のフェライト結晶粒径が得られている。これに対し、Ｎｏ．２は本発明の要件を満足する鋼種ａを用いているが、本発明の要件を満足しない方法ａ２により鍛造している為、所望のフェライト結晶粒径が得られなかった。
【００６３】
【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、変形能に優れ、しかも鋼材自体としての強度も高い線状または棒状鋼を効率よく提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】表２のＮｏ．９（記号ｄ１）の光学顕微鏡写真（倍率４００倍）である。
【図２】表２のＮｏ．２（記号ａ２）の光学顕微鏡写真（倍率４００倍）である。

Claims

フェライト組織を面積率で９９％以上（１００％を含む）有し、
ＪＩＳＧ０５５２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フェライト組織中のフェライト粒度番号は、以下の要件
（Ａ）は７．０〜１０．０番であり、
（Ｂ）は７．０〜１０．０番であり、
０≦（Ｂ）−（Ａ）≦０．５
（Ａ）は、圧延材の中心〜直径／４の範囲にあるフェライト組織中のフェライト粒度番号であり、
（Ｂ）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である、
を満足するとともに、
鋼中成分は、Ｃ：０．００８％以上０．０５％未満（質量％の意味、以下同じ）、Ｓｉ：０．０５〜０．４％、Ｍｎ：０．２〜０．９％、Ｎ：０．００１５〜０．００７％、Ａｌ：０．０１〜０．０６％，Ｃｒ：０．０１〜０．３％，Ｐ：０．００１〜０．０２％，Ｓ：０．０２％以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０２５％，及びＮｂ：０．０２〜０．０７％を含有し、残部：鉄および不純物であることを特徴とする変形能に優れた線状または棒状鋼。
Ｃ：０．００８％以上０．０２９％以下を含有する請求項１に記載の線状または棒状鋼。
請求項１または２に記載の線状または棒状鋼を用いて得られる機械部品。