JP6528860B2 - 非調質機械部品用鋼線及び非調質機械部品 - Google Patents
非調質機械部品用鋼線及び非調質機械部品 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6528860B2 JP6528860B2 JP2017561212A JP2017561212A JP6528860B2 JP 6528860 B2 JP6528860 B2 JP 6528860B2 JP 2017561212 A JP2017561212 A JP 2017561212A JP 2017561212 A JP2017561212 A JP 2017561212A JP 6528860 B2 JP6528860 B2 JP 6528860B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel wire
- less
- section
- cross
- bainite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 217
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 217
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 24
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 claims description 112
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 56
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 56
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 56
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 15
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 15
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 11
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 68
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 68
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 68
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 39
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 34
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 description 26
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 26
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 5
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 5
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 5
- 238000010273 cold forging Methods 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 4
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FLDSMVTWEZKONL-AWEZNQCLSA-N 5,5-dimethyl-N-[(3S)-5-methyl-4-oxo-2,3-dihydro-1,5-benzoxazepin-3-yl]-1,4,7,8-tetrahydrooxepino[4,5-c]pyrazole-3-carboxamide Chemical compound CC1(CC2=C(NN=C2C(=O)N[C@@H]2C(N(C3=C(OC2)C=CC=C3)C)=O)CCO1)C FLDSMVTWEZKONL-AWEZNQCLSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/32—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
- B21C1/003—Drawing materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special drawing methods or sequences
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/44—Making machine elements bolts, studs, or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
- C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
- C21D1/20—Isothermal quenching, e.g. bainitic hardening
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
- C21D1/44—Methods of heating in heat-treatment baths
- C21D1/46—Salt baths
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
- C21D1/60—Aqueous agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0226—Hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/525—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B33/00—Features common to bolt and nut
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/002—Bainite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/005—Ferrite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/009—Pearlite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本開示は、非調質機械部品用鋼線及び非調質機械部品に関する。
近年、自動車等の各種機械、建築等の分野において、軽量化又は省スペース化の観点から、高強度機械部品に対するニーズが高まっている。
しかし、高強度機械部品の強度が高くなるにつれ、特に、高強度機械部品の引張強さが1100MPa以上である場合において、水素脆化による破壊が発生し易くなる(即ち、耐水素脆化特性が低下し易くなる)。
高強度機械部品の耐水素脆化特性を改善する手法として、組織をパーライト組織とし、伸線加工によって組織を強化する手法が知られており、これまでに多くの提案がなされている(例えば、特許文献1〜11参照)。
例えば、特許文献11には、組織をパーライト組織とし、次いで、伸線加工を施した、引張強さ1200MPa以上の高強度ボルトが開示されている。
また、特許文献3には、引張強さが1200MPa以上の高強度ボルト用の、パーライト組織の線材が開示されている。
また、特許文献3には、引張強さが1200MPa以上の高強度ボルト用の、パーライト組織の線材が開示されている。
特許文献1:特開昭54−101743号公報
特許文献2:特開平11−315348号公報
特許文献3:特開平11−315349号公報
特許文献4:特開2000−144306号公報
特許文献5:特開2000−337332号公報
特許文献6:特開2001−348618号公報
特許文献7:特開2002−069579号公報
特許文献8:特開2003−193183号公報
特許文献9:特開2004−307929号公報
特許文献10:特開2005−281860号公報
特許文献11:特開2008−261027号公報
特許文献2:特開平11−315348号公報
特許文献3:特開平11−315349号公報
特許文献4:特開2000−144306号公報
特許文献5:特開2000−337332号公報
特許文献6:特開2001−348618号公報
特許文献7:特開2002−069579号公報
特許文献8:特開2003−193183号公報
特許文献9:特開2004−307929号公報
特許文献10:特開2005−281860号公報
特許文献11:特開2008−261027号公報
引張強さ1100MPa以上の高強度機械部品は、機械構造用炭素鋼に、Mn、Cr、Moなどの合金元素を添加した合金鋼の鋼材を熱間圧延し、熱間圧延後に球状化焼鈍を行って軟質化させ、次いで、冷間加工(例えば、冷間鍛造、転造等)によって所定の形状に成形し、次いで、焼入れ焼戻しを行って強度を付与することによって、製造されている。
しかし、上述した合金鋼の鋼材は、合金元素の含有量が高い場合があり、この場合には、鋼材価格が高くなる。また、上述した製法では、成形前の軟質化焼鈍、及び、成形後の焼入れ焼戻しを必要とするので、製造コストが上昇する。
そこで、製造コストを低減する技術として、軟質化焼鈍及び焼入れ焼戻しを省略し、急速冷却、析出強化などによって強度を高めた線材に伸線加工を施すことにより、所定の強度を付与する技術が知られている。
この技術は機械部品の製造に利用され、この技術を利用して製造した機械部品(例えばボルト)は、非調質機械部品(例えば非調質ボルト)と呼ばれている。
しかし、上述した合金鋼の鋼材は、合金元素の含有量が高い場合があり、この場合には、鋼材価格が高くなる。また、上述した製法では、成形前の軟質化焼鈍、及び、成形後の焼入れ焼戻しを必要とするので、製造コストが上昇する。
そこで、製造コストを低減する技術として、軟質化焼鈍及び焼入れ焼戻しを省略し、急速冷却、析出強化などによって強度を高めた線材に伸線加工を施すことにより、所定の強度を付与する技術が知られている。
この技術は機械部品の製造に利用され、この技術を利用して製造した機械部品(例えばボルト)は、非調質機械部品(例えば非調質ボルト)と呼ばれている。
引張強さ1100MPa以上の非調質機械部品は、引張強さ900MPa以上の鋼線を冷間加工することによって製造され得る。
また、引張強さ1100MPa以上の高強度機械部品の耐水素脆化特性は、パーライト組織を伸線加工する技術によって、ある程度向上される。
しかし、これらの従来の技術では、冷間加工によって高強度機械部品を得るための鋼線の強度が増加するにつれて、特に、鋼線の引張強さが900MPa以上である場合において、鋼線を冷間加工して高強度機械部品を得る際の冷間加工性が低下する場合がある。
上述した事情により、引張強さ1100MPa以上の高強度機械部品を得るための引張強さ900MPa以上の鋼線において、冷間加工によって非調質機械部品を製造する際の冷間加工性と、非調質機械部品とした場合の耐水素脆化特性と、を両立させることが困難である場合がある。
また、引張強さ1100MPa以上の高強度機械部品の耐水素脆化特性は、パーライト組織を伸線加工する技術によって、ある程度向上される。
しかし、これらの従来の技術では、冷間加工によって高強度機械部品を得るための鋼線の強度が増加するにつれて、特に、鋼線の引張強さが900MPa以上である場合において、鋼線を冷間加工して高強度機械部品を得る際の冷間加工性が低下する場合がある。
上述した事情により、引張強さ1100MPa以上の高強度機械部品を得るための引張強さ900MPa以上の鋼線において、冷間加工によって非調質機械部品を製造する際の冷間加工性と、非調質機械部品とした場合の耐水素脆化特性と、を両立させることが困難である場合がある。
従って、本開示の課題は、引張強さ900MPa以上の鋼線でありながら、冷間加工によって非調質機械部品を製造する際の冷間加工性に優れ、かつ、非調質機械部品とした場合の耐水素脆化特性に優れる非調質機械部品用鋼線を提供することである。
また、本開示の課題は、冷間加工性に優れた鋼線を用いて製造することができ、引張強さ及び耐水素脆化特性に優れた非調質機械部品を提供することである。
また、本開示の課題は、冷間加工性に優れた鋼線を用いて製造することができ、引張強さ及び耐水素脆化特性に優れた非調質機械部品を提供することである。
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
<1> 化学組成が、質量%で、
C:0.20〜0.40%、
Si:0.05〜0.50%、
Mn:0.50〜2.00%、
Al:0.005〜0.050%、
P:0〜0.030%、
S:0〜0.030%、
N:0〜0.0050%、
Cr:0〜1.00%、
Ti:0〜0.050%、
Nb:0〜0.05%、
V:0〜0.10%、
B:0〜0.0050%、
O:0〜0.0030%、並びに、
残部:Fe及び不純物からなり、
金属組織が、Cの質量%を[C%]とした場合に、面積率で(35×[C%]+50)%以上のベイナイトと、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である残部と、からなり、
鋼線の軸方向と平行であって中心軸を含む断面をL断面とし、鋼線の軸方向と垂直な断面をC断面とし、鋼線の直径をDとし、L断面における鋼線表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比をARとし、C断面における鋼線表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径をGDとした場合に、ARが1.4以上であり、(AR)/(L断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.1以上であり、GDが(15/AR)μm以下であり、(GD)/(C断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が1.0未満であり、
引張強さが、900〜1500MPaである
非調質機械部品用鋼線。
<2> 質量%で、
Cr:0超1.00%以下、
Ti:0超0.050%以下、
Nb:0超0.05%以下、
V:0超0.10%以下、及び
B:0超0.0050%以下の1種又は2種以上を含有する<1>に記載の非調質機械部品用鋼線。
<3> 前記Dが、3〜30mmである<1>又は<2>に記載の非調質機械部品用鋼線。
<4> 限界圧縮率が75%以上である<1>〜<3>のいずれか1つに記載の非調質機械部品用鋼線。
<5> 円柱状の軸部を含み、
化学組成が、質量%で、
C:0.20〜0.40%、
Si:0.05〜0.50%、
Mn:0.50〜2.00%、
Al:0.005〜0.050%、
P:0〜0.030%、
S:0〜0.030%、
N:0〜0.0050%、
Cr:0〜1.00%、
Ti:0〜0.050%、
Nb:0〜0.05%、
V:0〜0.10%、
B:0〜0.0050%、
O:0〜0.0030%、並びに、
残部:Fe及び不純物からなり、
金属組織が、Cの質量%を[C%]とした場合に、面積率で(35×[C%]+50)%以上のベイナイトと、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である残部と、からなり、
前記円柱状の軸部の軸方向と平行であって中心軸を含む断面をL断面とし、前記円柱状の軸部の軸方向と垂直な断面をC断面とし、前記円柱状の軸部の直径をDとし、L断面における前記円柱状の軸部の表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比をARとし、C断面における前記円柱状の軸部の表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径をGDとした場合に、ARが1.4以上であり、(AR)/(L断面における前記円柱状の軸部の表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.1以上であり、GDが(15/AR)μm以下であり、(GD)/(C断面における前記円柱状の軸部の表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が1.0未満であり、
前記円柱状の軸部の引張強さが、1100〜1500MPaである
非調質機械部品。
<6> 質量%で、
Cr:0超1.00%以下、
Ti:0超0.050%以下、
Nb:0超0.05%以下、
V:0超0.10%以下、及び
B:0超0.0050%以下の1種又は2種以上を含有する<5>に記載の非調質機械部品。
<7> <1>〜<4>のいずれか1つに記載の非調質機械部品用鋼線の冷間加工品であり、円柱状の軸部を含み、前記円柱状の軸部の引張強さが1100〜1500MPaである非調質機械部品。
<8> 非調質ボルトである<5>〜<7>のいずれか1つに記載の非調質機械部品。
<1> 化学組成が、質量%で、
C:0.20〜0.40%、
Si:0.05〜0.50%、
Mn:0.50〜2.00%、
Al:0.005〜0.050%、
P:0〜0.030%、
S:0〜0.030%、
N:0〜0.0050%、
Cr:0〜1.00%、
Ti:0〜0.050%、
Nb:0〜0.05%、
V:0〜0.10%、
B:0〜0.0050%、
O:0〜0.0030%、並びに、
残部:Fe及び不純物からなり、
金属組織が、Cの質量%を[C%]とした場合に、面積率で(35×[C%]+50)%以上のベイナイトと、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である残部と、からなり、
鋼線の軸方向と平行であって中心軸を含む断面をL断面とし、鋼線の軸方向と垂直な断面をC断面とし、鋼線の直径をDとし、L断面における鋼線表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比をARとし、C断面における鋼線表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径をGDとした場合に、ARが1.4以上であり、(AR)/(L断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.1以上であり、GDが(15/AR)μm以下であり、(GD)/(C断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が1.0未満であり、
引張強さが、900〜1500MPaである
非調質機械部品用鋼線。
<2> 質量%で、
Cr:0超1.00%以下、
Ti:0超0.050%以下、
Nb:0超0.05%以下、
V:0超0.10%以下、及び
B:0超0.0050%以下の1種又は2種以上を含有する<1>に記載の非調質機械部品用鋼線。
<3> 前記Dが、3〜30mmである<1>又は<2>に記載の非調質機械部品用鋼線。
<4> 限界圧縮率が75%以上である<1>〜<3>のいずれか1つに記載の非調質機械部品用鋼線。
<5> 円柱状の軸部を含み、
化学組成が、質量%で、
C:0.20〜0.40%、
Si:0.05〜0.50%、
Mn:0.50〜2.00%、
Al:0.005〜0.050%、
P:0〜0.030%、
S:0〜0.030%、
N:0〜0.0050%、
Cr:0〜1.00%、
Ti:0〜0.050%、
Nb:0〜0.05%、
V:0〜0.10%、
B:0〜0.0050%、
O:0〜0.0030%、並びに、
残部:Fe及び不純物からなり、
金属組織が、Cの質量%を[C%]とした場合に、面積率で(35×[C%]+50)%以上のベイナイトと、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である残部と、からなり、
前記円柱状の軸部の軸方向と平行であって中心軸を含む断面をL断面とし、前記円柱状の軸部の軸方向と垂直な断面をC断面とし、前記円柱状の軸部の直径をDとし、L断面における前記円柱状の軸部の表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比をARとし、C断面における前記円柱状の軸部の表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径をGDとした場合に、ARが1.4以上であり、(AR)/(L断面における前記円柱状の軸部の表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.1以上であり、GDが(15/AR)μm以下であり、(GD)/(C断面における前記円柱状の軸部の表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が1.0未満であり、
前記円柱状の軸部の引張強さが、1100〜1500MPaである
非調質機械部品。
<6> 質量%で、
Cr:0超1.00%以下、
Ti:0超0.050%以下、
Nb:0超0.05%以下、
V:0超0.10%以下、及び
B:0超0.0050%以下の1種又は2種以上を含有する<5>に記載の非調質機械部品。
<7> <1>〜<4>のいずれか1つに記載の非調質機械部品用鋼線の冷間加工品であり、円柱状の軸部を含み、前記円柱状の軸部の引張強さが1100〜1500MPaである非調質機械部品。
<8> 非調質ボルトである<5>〜<7>のいずれか1つに記載の非調質機械部品。
本開示によれば、引張強さ900MPa以上の鋼線でありながら、冷間加工によって非調質機械部品を製造する際の冷間加工性に優れ、かつ、非調質機械部品とした場合の耐水素脆化特性に優れる非調質機械部品用鋼線が提供される。
また、本開示によれば、冷間加工性に優れた鋼線を用いて製造することができ、引張強さ及び耐水素脆化特性に優れた非調質機械部品が提供される。
また、本開示によれば、冷間加工性に優れた鋼線を用いて製造することができ、引張強さ及び耐水素脆化特性に優れた非調質機械部品が提供される。
本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、成分(元素)の含有量を示す「%」は、「質量%」を意味する。
本明細書において、C(炭素)の含有量を、「C含有量」と表記することがある。他の元素の含有量についても同様に表記することがある。
本明細書において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、成分(元素)の含有量を示す「%」は、「質量%」を意味する。
本明細書において、C(炭素)の含有量を、「C含有量」と表記することがある。他の元素の含有量についても同様に表記することがある。
本明細書において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
〔非調質機械部品用鋼線〕
本開示の非調質機械部品用鋼線(以下、単に「鋼線」ともいう)は、化学組成が、質量%で、C:0.20〜0.40%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.50〜2.00%、Al:0.005〜0.050%、P:0〜0.030%、S:0〜0.030%、N:0〜0.0050%、Cr:0〜1.00%、Ti:0〜0.050%、Nb:0〜0.05%、V:0〜0.10%、B:0〜0.0050%、O:0〜0.0030%、並びに、残部:Fe及び不純物からなり、
金属組織が、Cの質量%を[C%]とした場合に、面積率で(35×[C%]+50)%以上のベイナイトと、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である残部と、からなり、
鋼線の軸方向と平行であって中心軸を含む断面をL断面とし、鋼線の軸方向と垂直な断面をC断面とし、鋼線の直径をDとし、L断面における鋼線表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比をARとし、C断面における鋼線表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径をGDとした場合に、ARが1.4以上であり、(AR)/(L断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.1以上であり、GDが(15/AR)μm以下であり、(GD)/(C断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が1.0未満であり、
引張強さが、900〜1500MPaである。
本開示の非調質機械部品用鋼線(以下、単に「鋼線」ともいう)は、化学組成が、質量%で、C:0.20〜0.40%、Si:0.05〜0.50%、Mn:0.50〜2.00%、Al:0.005〜0.050%、P:0〜0.030%、S:0〜0.030%、N:0〜0.0050%、Cr:0〜1.00%、Ti:0〜0.050%、Nb:0〜0.05%、V:0〜0.10%、B:0〜0.0050%、O:0〜0.0030%、並びに、残部:Fe及び不純物からなり、
金属組織が、Cの質量%を[C%]とした場合に、面積率で(35×[C%]+50)%以上のベイナイトと、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である残部と、からなり、
鋼線の軸方向と平行であって中心軸を含む断面をL断面とし、鋼線の軸方向と垂直な断面をC断面とし、鋼線の直径をDとし、L断面における鋼線表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比をARとし、C断面における鋼線表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径をGDとした場合に、ARが1.4以上であり、(AR)/(L断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.1以上であり、GDが(15/AR)μm以下であり、(GD)/(C断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が1.0未満であり、
引張強さが、900〜1500MPaである。
本開示の鋼線は、引張強さ900MPa以上の鋼線でありながら、冷間加工によって非調質機械部品を製造する際の冷間加工性(以下、単に「冷間加工性」ともいう)に優れる。
更に、本開示の鋼線は、非調質機械部品とした場合の耐水素脆化特性(以下、単に「耐水素脆化特性」ともいう)に優れる。言い換えれば、本開示の鋼線を冷間加工することにより、耐水素脆化特性に優れた非調質機械部品を製造できる。
更に、本開示の鋼線は、非調質機械部品とした場合の耐水素脆化特性(以下、単に「耐水素脆化特性」ともいう)に優れる。言い換えれば、本開示の鋼線を冷間加工することにより、耐水素脆化特性に優れた非調質機械部品を製造できる。
本開示の鋼線において、上述した化学組成は、冷間加工性及び耐水素脆化特性の両方に寄与する。化学組成の詳細については後述する。
また、一般的には、上述した化学組成のようにC含有量が低い(具体的には、C含有量が0.20〜0.40%の)化学組成の鋼線では、初析フェライトが生成されやすくなる。このため、かかる化学組成の鋼線の金属組織は、初析フェライトとパーライトとの二相組織を主体とする金属組織となり易い。しかし、初析フェライトとパーライトとの二相組織を主体とする金属組織は、冷間加工性及び耐水素脆化特性が低い。
この点に関し、本開示の鋼線の金属組織は、ベイナイトを主体とする金属組織であり、より詳細には、本開示の鋼線の金属組織は、ベイナイトの面積率が(35×[C%]+50)%以上である金属組織である。これにより、冷間加工性及び耐水素脆化特性が向上する。
本開示において、ベイナイトの面積率が[C%](即ち、C含有量)に依存する理由は、C含有量0.20〜0.40%の範囲内において、C含有量が低いほど初析フェライトが生成されやすく、かつ、ベイナイトが生成されにくい傾向があるためである。
この点に関し、本開示の鋼線の金属組織は、ベイナイトを主体とする金属組織であり、より詳細には、本開示の鋼線の金属組織は、ベイナイトの面積率が(35×[C%]+50)%以上である金属組織である。これにより、冷間加工性及び耐水素脆化特性が向上する。
本開示において、ベイナイトの面積率が[C%](即ち、C含有量)に依存する理由は、C含有量0.20〜0.40%の範囲内において、C含有量が低いほど初析フェライトが生成されやすく、かつ、ベイナイトが生成されにくい傾向があるためである。
本開示の鋼線は、L断面における鋼線表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比(即ち、本明細書中における「AR」)が1.4以上であり、かつ、(AR)/(L断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.1以上である。
本明細書では、鋼線表面から深さ50μmの位置を、「深さ50μm位置」又は「表層」ということがある。言い換えれば、本明細書中における「表層」は、鋼線表面から深さ50μmの位置を意味する。
本明細書では、鋼線表面から深さ0.25Dの位置(即ち、鋼線表面からの深さが、鋼線の直径(即ち、D)の0.25倍である位置)を、「深さ0.25D位置」又は「0.25D」と称することがある。
本明細書では、(AR)/(L断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)を、ベイナイト粒の「アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕」と称することがある。
本明細書では、鋼線表面から深さ50μmの位置を、「深さ50μm位置」又は「表層」ということがある。言い換えれば、本明細書中における「表層」は、鋼線表面から深さ50μmの位置を意味する。
本明細書では、鋼線表面から深さ0.25Dの位置(即ち、鋼線表面からの深さが、鋼線の直径(即ち、D)の0.25倍である位置)を、「深さ0.25D位置」又は「0.25D」と称することがある。
本明細書では、(AR)/(L断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)を、ベイナイト粒の「アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕」と称することがある。
本開示の鋼線では、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1以上である。即ち、本開示の鋼線のL断面において、鋼線の表層(即ち、深さ50μm位置)におけるベイナイト粒は、鋼線の内部(即ち、深さ0.25D位置)におけるベイナイト粒よりも伸長されている。
また、本開示の鋼線のL断面において、表層におけるベイナイト粒の平均アスペクト比(即ち、AR)は、1.4以上となっている。
本開示の鋼線では、これらの条件を満足することにより、耐水素脆化特性(即ち、冷間加工により非調質機械部品とした場合の耐水素脆化特性)が向上する。この理由は、表層における伸長されたベイナイト粒が、鋼線表面からの水素侵入に対する抵抗となるため、及び/又は、亀裂の進展に対する抵抗となるためと考えられる。
また、本開示の鋼線のL断面において、表層におけるベイナイト粒の平均アスペクト比(即ち、AR)は、1.4以上となっている。
本開示の鋼線では、これらの条件を満足することにより、耐水素脆化特性(即ち、冷間加工により非調質機械部品とした場合の耐水素脆化特性)が向上する。この理由は、表層における伸長されたベイナイト粒が、鋼線表面からの水素侵入に対する抵抗となるため、及び/又は、亀裂の進展に対する抵抗となるためと考えられる。
本開示の鋼線は、C断面における深さ50μm位置で測定したベイナイト粒の平均粒径(GD)が(15/AR)μm以下であり、かつ、(GD)/(C断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が1.0未満である。
本明細書では、(GD)/(C断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)を、ベイナイト粒の「粒径の比率〔表層/0.25D〕」と称することがある。
本明細書では、(GD)/(C断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)を、ベイナイト粒の「粒径の比率〔表層/0.25D〕」と称することがある。
本開示の鋼線では、ベイナイト粒の粒径の比率〔表層/0.25D〕が1.0未満である。即ち、本開示の鋼線のC断面において、鋼線の表層(即ち、深さ50μm位置)におけるベイナイト粒は、鋼線の内部(即ち、深さ0.25D位置)におけるベイナイト粒よりも微細化されている。
また、本開示の鋼線のC断面において、表層におけるベイナイト粒の平均粒径(即ち、GD)は、(15/AR)μm以下となっている。
本開示の鋼線では、これらの条件を満たすことにより、鋼線の冷間加工性が向上し、かつ、耐水素脆化特性(即ち、冷間加工により非調質機械部品とした場合の耐水素脆化特性)が向上する。
上記条件を満たすことによって鋼線の冷間加工性が向上する理由は、表層のベイナイト粒が微細(即ち、(15/AR)μm以下)であることにより、鋼線の延性が向上するためと考えられる。
また、上記条件を満たすことによって耐水素脆化特性が向上する理由には、表層のベイナイト粒が微細であることと、水素が結晶粒界に偏析する傾向があることと、が関係していると考えられる。即ち、表層のベイナイト粒が微細であることにより、表層における結晶粒界の総面積が増大し、その結果、表層における水素捕捉能力(即ち、水素が鋼線内部に侵入することを妨げる能力)が向上するためと考えられる。
また、本開示の鋼線のC断面において、表層におけるベイナイト粒の平均粒径(即ち、GD)は、(15/AR)μm以下となっている。
本開示の鋼線では、これらの条件を満たすことにより、鋼線の冷間加工性が向上し、かつ、耐水素脆化特性(即ち、冷間加工により非調質機械部品とした場合の耐水素脆化特性)が向上する。
上記条件を満たすことによって鋼線の冷間加工性が向上する理由は、表層のベイナイト粒が微細(即ち、(15/AR)μm以下)であることにより、鋼線の延性が向上するためと考えられる。
また、上記条件を満たすことによって耐水素脆化特性が向上する理由には、表層のベイナイト粒が微細であることと、水素が結晶粒界に偏析する傾向があることと、が関係していると考えられる。即ち、表層のベイナイト粒が微細であることにより、表層における結晶粒界の総面積が増大し、その結果、表層における水素捕捉能力(即ち、水素が鋼線内部に侵入することを妨げる能力)が向上するためと考えられる。
本開示の鋼線は、引張強さが900〜1500MPaである。
引張強さが900〜1500MPaである本開示の鋼線(即ち、非調質機械部品用鋼線)は、冷間加工により、引張強さが1100〜1500MPaである非調質機械部品を製造する用途に適している。
引張強さが900〜1500MPaである本開示の鋼線(即ち、非調質機械部品用鋼線)は、冷間加工により、引張強さが1100〜1500MPaである非調質機械部品を製造する用途に適している。
本開示における冷間加工としては特に制限はないが、冷間鍛造、転造、切削、引き抜き等が挙げられる。
本開示における冷間加工は、一種のみの加工であってもよいし、複数種の加工(例えば、冷間鍛造及び転造)であってもよい。
また、上記引張強さが1100〜1500MPaである非調質機械部品は、本開示の鋼線を冷間加工し、次いで100〜400℃の温度範囲内に保持することによって製造してもよい。
本開示における冷間加工は、一種のみの加工であってもよいし、複数種の加工(例えば、冷間鍛造及び転造)であってもよい。
また、上記引張強さが1100〜1500MPaである非調質機械部品は、本開示の鋼線を冷間加工し、次いで100〜400℃の温度範囲内に保持することによって製造してもよい。
また、本開示の鋼線は、ベイナイトを主体とし、かつ、上述した条件を満足するため、引張強さが900MPa以上である鋼線でありながら、冷間加工によって非調質機械部品を得る際の冷間加工性に優れる。
本開示の鋼線に対し、引張強さが900MPa以上であり且つパーライトを主体とする鋼線、及び、引張強さが900MPa以上であり且つ初析フェライト−パーライト二相組織を主体とする鋼線は、冷間加工性が低い傾向がある。
本開示の鋼線に対し、引張強さが900MPa以上であり且つパーライトを主体とする鋼線、及び、引張強さが900MPa以上であり且つ初析フェライト−パーライト二相組織を主体とする鋼線は、冷間加工性が低い傾向がある。
<化学組成>
次に、本開示の鋼線の化学組成について説明する。
なお、後述する本開示の非調質機械部品の化学組成も、本開示の鋼線の化学組成と同様である。
以下、本開示の鋼線又は非調質機械部品の化学組成を、「本開示における化学組成」ということがある。
次に、本開示の鋼線の化学組成について説明する。
なお、後述する本開示の非調質機械部品の化学組成も、本開示の鋼線の化学組成と同様である。
以下、本開示の鋼線又は非調質機械部品の化学組成を、「本開示における化学組成」ということがある。
・C:0.20〜0.40%
Cは、引張強さを確保するのに必要な元素である。
C含有量が0.20%未満である場合、所望とする引張強さを得ることが困難である。従って、本開示における化学組成におけるC含有量は0.20%以上であり、好ましくは0.25%以上である。
一方、C含有量が0.40%超である場合、冷間加工性が劣化する。従って、本開示における化学組成におけるC含有量は0.40%以下であり、好ましくは0.35%以下である。
Cは、引張強さを確保するのに必要な元素である。
C含有量が0.20%未満である場合、所望とする引張強さを得ることが困難である。従って、本開示における化学組成におけるC含有量は0.20%以上であり、好ましくは0.25%以上である。
一方、C含有量が0.40%超である場合、冷間加工性が劣化する。従って、本開示における化学組成におけるC含有量は0.40%以下であり、好ましくは0.35%以下である。
・Si:0.05〜0.50%
Siは、脱酸元素であるとともに、固溶強化により引張強さを高める元素である。
Si含有量が0.05%未満である場合、添加効果が十分に発現しない。従って、本開示における化学組成におけるSi含有量は0.05%以上であり、好ましくは0.15%以上である。
一方、Si含有量が0.50%超である場合、添加効果が飽和するとともに、熱間圧延時の延性が劣化して疵が発生し易くなる。従って、本開示における化学組成におけるSi含有量は0.50%以下であり、好ましくは0.30%以下である。
Siは、脱酸元素であるとともに、固溶強化により引張強さを高める元素である。
Si含有量が0.05%未満である場合、添加効果が十分に発現しない。従って、本開示における化学組成におけるSi含有量は0.05%以上であり、好ましくは0.15%以上である。
一方、Si含有量が0.50%超である場合、添加効果が飽和するとともに、熱間圧延時の延性が劣化して疵が発生し易くなる。従って、本開示における化学組成におけるSi含有量は0.50%以下であり、好ましくは0.30%以下である。
・Mn:0.50〜2.00%
Mnは、鋼の引張強さを高める元素である。
Mn含有量が0.50%未満である場合、添加効果が十分に発現しない。従って、本開示における化学組成におけるMn含有量は0.50%以上であり、好ましくは0.70%以上である。
一方、Mn含有量が2.00%超である場合、添加効果が飽和するとともに、線材の恒温変態処理の際の変態完了時間が長くなり、製造性が劣化する。従って、本開示における化学組成におけるMn含有量は2.00%以下であり、好ましくは1.50%以下である。
Mnは、鋼の引張強さを高める元素である。
Mn含有量が0.50%未満である場合、添加効果が十分に発現しない。従って、本開示における化学組成におけるMn含有量は0.50%以上であり、好ましくは0.70%以上である。
一方、Mn含有量が2.00%超である場合、添加効果が飽和するとともに、線材の恒温変態処理の際の変態完了時間が長くなり、製造性が劣化する。従って、本開示における化学組成におけるMn含有量は2.00%以下であり、好ましくは1.50%以下である。
・Al:0.005〜0.050%
Alは、脱酸元素であり、また、ピン止め粒子として機能するAlNを形成する元素である。AlNは結晶粒を細粒化し、これにより冷間加工性を高める。また、Alは、固溶Nを低減して動的歪み時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。
Al含有量が0.005%未満である場合、上述の効果が得られない。従って、本開示における化学組成におけるAl含有量は0.005%以上であり、好ましくは0.020%以上である。
Al含有量が0.050%超である場合、上述の効果が飽和するとともに、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。従って、本開示における化学組成におけるAl含有量は0.050%以下であり、好ましくは0.040%以下である。
Alは、脱酸元素であり、また、ピン止め粒子として機能するAlNを形成する元素である。AlNは結晶粒を細粒化し、これにより冷間加工性を高める。また、Alは、固溶Nを低減して動的歪み時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。
Al含有量が0.005%未満である場合、上述の効果が得られない。従って、本開示における化学組成におけるAl含有量は0.005%以上であり、好ましくは0.020%以上である。
Al含有量が0.050%超である場合、上述の効果が飽和するとともに、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。従って、本開示における化学組成におけるAl含有量は0.050%以下であり、好ましくは0.040%以下である。
・P:0〜0.030%
Pは、結晶粒界に偏析して耐水素脆化特性を劣化させるとともに、冷間加工性を劣化させる元素である。
P含有量が0.030%超の場合、耐水素脆化特性の劣化、及び、冷間加工性の劣化が顕著となる。従って、本開示における化学組成におけるP含有量は0.030%以下であり、好ましくは0.015%以下である。
本開示の鋼線はPを含有する必要がないので、P含有量の下限値は0%である。但し、製造コスト(脱リンコスト)の低減の観点から、P含有量は、0%超であってもよく、0.002%以上であってもよく、0.005%以上であってもよい。
Pは、結晶粒界に偏析して耐水素脆化特性を劣化させるとともに、冷間加工性を劣化させる元素である。
P含有量が0.030%超の場合、耐水素脆化特性の劣化、及び、冷間加工性の劣化が顕著となる。従って、本開示における化学組成におけるP含有量は0.030%以下であり、好ましくは0.015%以下である。
本開示の鋼線はPを含有する必要がないので、P含有量の下限値は0%である。但し、製造コスト(脱リンコスト)の低減の観点から、P含有量は、0%超であってもよく、0.002%以上であってもよく、0.005%以上であってもよい。
・S:0〜0.030%
Sは、Pと同様に、結晶粒界に偏析して耐水素脆化特性を劣化させるとともに、冷間加工性を劣化させる元素である。
S含有量が0.030%超の場合、耐水素脆化特性の劣化、及び、冷間加工性の劣化が顕著となる。従って、S含有量は0.030%以下であり、好ましくは0.015%以下であり、より好ましくは0.010%以下である。
本開示の鋼線はSを含有する必要がないので、S含有量の下限値は0%である。但し、製造コスト(脱硫コスト)の低減の観点から、S含有量は、0%超であってもよく、0.002%以上であってもよく、0.005%以上であってもよい。
Sは、Pと同様に、結晶粒界に偏析して耐水素脆化特性を劣化させるとともに、冷間加工性を劣化させる元素である。
S含有量が0.030%超の場合、耐水素脆化特性の劣化、及び、冷間加工性の劣化が顕著となる。従って、S含有量は0.030%以下であり、好ましくは0.015%以下であり、より好ましくは0.010%以下である。
本開示の鋼線はSを含有する必要がないので、S含有量の下限値は0%である。但し、製造コスト(脱硫コスト)の低減の観点から、S含有量は、0%超であってもよく、0.002%以上であってもよく、0.005%以上であってもよい。
・N:0〜0.0050%
Nは、動的歪み時効により冷間加工性を劣化させ、さらに耐水素脆化特性も劣化させることがある元素である。このような悪影響を回避するために、本開示における化学組成では、N含有量を0.0050%以下とする。N含有量は好ましくは0.0040%以下である。N含有量の下限値は0%である。但し、製造コスト(脱窒コスト)の低減の観点から、N含有量は、0%超であってもよく、0.0010%以上であってもよく、0.0020%以上であってもよく、0.0030%以上であってもよい。
Nは、動的歪み時効により冷間加工性を劣化させ、さらに耐水素脆化特性も劣化させることがある元素である。このような悪影響を回避するために、本開示における化学組成では、N含有量を0.0050%以下とする。N含有量は好ましくは0.0040%以下である。N含有量の下限値は0%である。但し、製造コスト(脱窒コスト)の低減の観点から、N含有量は、0%超であってもよく、0.0010%以上であってもよく、0.0020%以上であってもよく、0.0030%以上であってもよい。
・Cr:0〜1.00%
Crは、任意の元素である。即ち、本開示における化学組成におけるCr含有量の下限値は0%である。
Crは、鋼の引張強さを高める元素である。かかる効果を得る観点から、Cr含有量は、好ましくは0%超であり、より好ましくは0.01%以上であり、更に好ましくは0.03%以上であり、更に好ましくは0.05%以上であり、特に好ましくは0.10%以上である。
一方、Cr含有量が1.00%超である場合、マルテンサイトが生じ易くなり、これにより冷間加工性が劣化する。従って、本開示における化学組成におけるCr含有量は1.00%以下であり、好ましくは0.70%以下であり、より好ましくは0.50%以下である。
Crは、任意の元素である。即ち、本開示における化学組成におけるCr含有量の下限値は0%である。
Crは、鋼の引張強さを高める元素である。かかる効果を得る観点から、Cr含有量は、好ましくは0%超であり、より好ましくは0.01%以上であり、更に好ましくは0.03%以上であり、更に好ましくは0.05%以上であり、特に好ましくは0.10%以上である。
一方、Cr含有量が1.00%超である場合、マルテンサイトが生じ易くなり、これにより冷間加工性が劣化する。従って、本開示における化学組成におけるCr含有量は1.00%以下であり、好ましくは0.70%以下であり、より好ましくは0.50%以下である。
・Ti:0〜0.050%
Tiは、任意の元素である。即ち、本開示における化学組成におけるTi含有量の下限値は0%である。
Tiは、脱酸元素であり、また、TiNを形成し、固溶Nを低減して動的歪み時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。これらの効果を得る観点から、Ti含有量は、好ましくは0%超であり、より好ましくは0.005%以上であり、更に好ましくは0.015%以上である。
一方、Ti含有量が0.050%超である場合、上述の効果が飽和するとともに、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。従って、本開示における化学組成におけるTi含有量は0.050%以下であり、好ましくは0.035%以下である。
Tiは、任意の元素である。即ち、本開示における化学組成におけるTi含有量の下限値は0%である。
Tiは、脱酸元素であり、また、TiNを形成し、固溶Nを低減して動的歪み時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。これらの効果を得る観点から、Ti含有量は、好ましくは0%超であり、より好ましくは0.005%以上であり、更に好ましくは0.015%以上である。
一方、Ti含有量が0.050%超である場合、上述の効果が飽和するとともに、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。従って、本開示における化学組成におけるTi含有量は0.050%以下であり、好ましくは0.035%以下である。
・Nb:0〜0.05%
Nbは、任意の元素である。即ち、本開示における化学組成におけるNb含有量の下限値は0%である。
Nbは、NbNを形成し、固溶Nを低減して動的歪み時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。これらの効果を得る観点から、Nb含有量は、好ましくは0%超であり、より好ましくは0.005%以上であり、更に好ましくは0.015%以上である。
一方、Nb含有量が0.05%超である場合、上述の効果が飽和するとともに、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。従って、本開示における化学組成におけるNb含有量は0.05%以下であり、好ましくは0.035%以下である。
Nbは、任意の元素である。即ち、本開示における化学組成におけるNb含有量の下限値は0%である。
Nbは、NbNを形成し、固溶Nを低減して動的歪み時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。これらの効果を得る観点から、Nb含有量は、好ましくは0%超であり、より好ましくは0.005%以上であり、更に好ましくは0.015%以上である。
一方、Nb含有量が0.05%超である場合、上述の効果が飽和するとともに、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。従って、本開示における化学組成におけるNb含有量は0.05%以下であり、好ましくは0.035%以下である。
・V:0〜0.10%
Vは、任意の元素である。即ち、本開示における化学組成におけるV含有量の下限値は0%である。
VはVNを形成し、固溶Nを低減して動的歪み時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。これらの効果を得る観点から、V含有量は、好ましくは0%超であり、より好ましくは0.02%以上である。
一方、V含有量が0.10%超である場合、上述の効果が飽和するとともに、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。従って、本開示における化学組成におけるV含有量は0.10%以下であり、好ましくは0.05%以下である。
Vは、任意の元素である。即ち、本開示における化学組成におけるV含有量の下限値は0%である。
VはVNを形成し、固溶Nを低減して動的歪み時効を抑制する作用、及び、耐水素脆化特性を高める作用を有する元素である。これらの効果を得る観点から、V含有量は、好ましくは0%超であり、より好ましくは0.02%以上である。
一方、V含有量が0.10%超である場合、上述の効果が飽和するとともに、熱間圧延の際に疵が発生し易くなる。従って、本開示における化学組成におけるV含有量は0.10%以下であり、好ましくは0.05%以下である。
・B:0〜0.0050%
Bは、任意の元素である。即ち、本開示における化学組成におけるB含有量の下限値は0%である。
Bは粒界フェライトを抑制し、冷間加工性及び耐水素脆化特性を向上させる効果や、ベイナイト変態を促進する効果がある。これらの効果を得る観点から、B含有量は、好ましくは0%超であり、より好ましくは0.0003%以上である。
一方、B含有量が0.0050%を超えると上述の効果が飽和する。従って、本開示における化学組成におけるB含有量は0.0050%以下である。
Bは、任意の元素である。即ち、本開示における化学組成におけるB含有量の下限値は0%である。
Bは粒界フェライトを抑制し、冷間加工性及び耐水素脆化特性を向上させる効果や、ベイナイト変態を促進する効果がある。これらの効果を得る観点から、B含有量は、好ましくは0%超であり、より好ましくは0.0003%以上である。
一方、B含有量が0.0050%を超えると上述の効果が飽和する。従って、本開示における化学組成におけるB含有量は0.0050%以下である。
本開示における化学組成は、上述した任意の元素の各々の効果を得る観点から、質量%で、Cr:0超1.00%以下、Ti:0超0.050%以下、Nb:0超0.05%以下、V:0超0.10%以下、及びB:0超0.0050%以下の1種又は2種以上を含有してもよい。
・O:0〜0.0030%
Oは、鋼線中に、Al及びTi等の酸化物として存在する。O含有量が0.0030%を超える場合、粗大な酸化物が鋼中に生成して、疲労破壊が生じ易い。従って、本開示における化学組成におけるO含有量は、0.0030%以下であり、好ましくは0.0020%以下である。
本開示の鋼線はOを含有する必要がないので、O含有量の下限値は0%である。但し、製造コスト(脱酸コスト)の低減の観点から、O含有量は、0%超であってもよく、0.0002%以上であってもよく、0.0005%以上であってもよい。
Oは、鋼線中に、Al及びTi等の酸化物として存在する。O含有量が0.0030%を超える場合、粗大な酸化物が鋼中に生成して、疲労破壊が生じ易い。従って、本開示における化学組成におけるO含有量は、0.0030%以下であり、好ましくは0.0020%以下である。
本開示の鋼線はOを含有する必要がないので、O含有量の下限値は0%である。但し、製造コスト(脱酸コスト)の低減の観点から、O含有量は、0%超であってもよく、0.0002%以上であってもよく、0.0005%以上であってもよい。
・残部:Fe及び不純物
本開示における化学組成において、上述した各元素を除いた残部は、Fe及び不純物である。
ここで、不純物とは、原材料に含まれる成分、または、製造の工程で混入する成分であって、意図的に鋼に含有させたものではない成分を指す。
不純物としては、上述した元素以外のあらゆる元素が挙げられる。不純物としての元素は、1種のみであっても2種以上であってもよい。
本開示における化学組成において、上述した各元素を除いた残部は、Fe及び不純物である。
ここで、不純物とは、原材料に含まれる成分、または、製造の工程で混入する成分であって、意図的に鋼に含有させたものではない成分を指す。
不純物としては、上述した元素以外のあらゆる元素が挙げられる。不純物としての元素は、1種のみであっても2種以上であってもよい。
<金属組織>
次に、本開示の鋼線の金属組織について説明する。
次に、本開示の鋼線の金属組織について説明する。
(ベイナイトの面積率)
本開示の鋼線の金属組織は、Cの質量%を[C%]とした場合に、面積率で(35×[C%]+50)%以上のベイナイトと、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である残部と、からなる。
これにより、冷間加工性及び耐水素脆化特性が向上する。
本開示の鋼線の金属組織は、Cの質量%を[C%]とした場合に、面積率で(35×[C%]+50)%以上のベイナイトと、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である残部と、からなる。
これにより、冷間加工性及び耐水素脆化特性が向上する。
鋼線の金属組織におけるベイナイトの面積率が(35×[C%]+50)%未満である場合、鋼線の強度(引張強さ、硬度、等)が不均一になるので、非調質機械部品への冷間加工の際に割れが発生しやすくなる(即ち、冷間加工性が低下する)。
また、鋼線の金属組織におけるベイナイトの面積率が(35×[C%]+50)%未満である場合、この鋼線を冷間加工して得られる非調質機械部品においても、金属組織のベイナイトの面積率が(35×[C%]+50)%未満となる。その結果、非調質機械部品の耐水素脆化特性が劣化する。
冷間加工性及び耐水素脆化特性をより向上させる観点から、ベイナイトの面積率は、(35×[C%]+55)%以上であることが好ましく、(35×[C%]+60)%以上であることがより好ましい。
製造適性の観点から、ベイナイトの面積率は、98%以下が好ましく、95%以下がより好ましく、90%以下が更に好ましい。
製造適性の観点から、ベイナイトの面積率は、98%以下が好ましく、95%以下がより好ましく、90%以下が更に好ましい。
本開示の鋼線の金属組織において、ベイナイトの面積率の具体的な好ましい範囲は、[C%]にもよるが、60〜98%が好ましく、65〜95%がより好ましく、70〜90%が特に好ましい。
本開示の鋼線の金属組織における残部は、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である。
残部がマルテンサイトを含む場合、冷間加工性、及び、非調質機械部品とした場合の耐水素脆化特性が低下する。
残部がマルテンサイトを含む場合、冷間加工性、及び、非調質機械部品とした場合の耐水素脆化特性が低下する。
本明細書において、ベイナイトの面積率(%)は、以下の手順によって求められた値を指す。
まず、鋼線のC断面を、ナイタールを用いてエッチングし、金属組織を現出させる。
次に、エッチング後のC断面における深さ50μm位置(即ち、円周状の位置)から、円周方向に90°おきに4箇所の観察位置を選び、各々の観察位置について、FE−SEM(Field Emission - Scanning Electron Microscope)を用い、倍率1000倍のSEM写真を撮影する。
同様に、エッチング後のC断面における深さ0.25D位置(即ち、円周状の位置)から、円周方向に90°おきに4箇所の観察位置を選び、各々の観察位置について、FE−SEMを用い、倍率1000倍のSEM写真を撮影する。
得られた8つのSEM写真において、ベイナイト以外の組織(初析フェライト、パーライト、等)を目視でマーキングし、金属組織全体に対するベイナイト以外の組織の面積率(%)を画像解析によって求める。得られたベイナイト以外の組織の面積率(%)を100%から差し引くことにより、ベイナイトの面積率(%)が得られる。
まず、鋼線のC断面を、ナイタールを用いてエッチングし、金属組織を現出させる。
次に、エッチング後のC断面における深さ50μm位置(即ち、円周状の位置)から、円周方向に90°おきに4箇所の観察位置を選び、各々の観察位置について、FE−SEM(Field Emission - Scanning Electron Microscope)を用い、倍率1000倍のSEM写真を撮影する。
同様に、エッチング後のC断面における深さ0.25D位置(即ち、円周状の位置)から、円周方向に90°おきに4箇所の観察位置を選び、各々の観察位置について、FE−SEMを用い、倍率1000倍のSEM写真を撮影する。
得られた8つのSEM写真において、ベイナイト以外の組織(初析フェライト、パーライト、等)を目視でマーキングし、金属組織全体に対するベイナイト以外の組織の面積率(%)を画像解析によって求める。得られたベイナイト以外の組織の面積率(%)を100%から差し引くことにより、ベイナイトの面積率(%)が得られる。
(AR)
本開示の鋼線は、AR(即ち、L断面における深さ50μm位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.4以上である。これにより耐水素脆化特性が向上する。この理由は、前述のとおり、表層における伸長したベイナイト粒(即ち、ARが1.4以上であるベイナイト粒)が、鋼線表面からの水素侵入に対する抵抗となるため、及び/又は、亀裂の進展に対する抵抗となるためと考えられる。
鋼線のARが1.4未満である場合、鋼線を冷間加工して得られた非調質機械部品のARも1.4未満となる。この場合、上記効果(水素侵入に対する抵抗となる効果、及び/又は、亀裂の進展に対する抵抗となる効果)が得られにくいので、非調質機械部品の耐水素脆化特性が向上しない。
本開示の鋼線は、AR(即ち、L断面における深さ50μm位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.4以上である。これにより耐水素脆化特性が向上する。この理由は、前述のとおり、表層における伸長したベイナイト粒(即ち、ARが1.4以上であるベイナイト粒)が、鋼線表面からの水素侵入に対する抵抗となるため、及び/又は、亀裂の進展に対する抵抗となるためと考えられる。
鋼線のARが1.4未満である場合、鋼線を冷間加工して得られた非調質機械部品のARも1.4未満となる。この場合、上記効果(水素侵入に対する抵抗となる効果、及び/又は、亀裂の進展に対する抵抗となる効果)が得られにくいので、非調質機械部品の耐水素脆化特性が向上しない。
ARは、耐水素脆化特性をより向上させる観点から、1.5以上であることが好ましく、1.6以上であることがより好ましい。
ARは、鋼線の製造適性の観点から、2.5以下であることが好ましく、2.0以下であることがより好ましい。
ARは、鋼線の製造適性の観点から、2.5以下であることが好ましく、2.0以下であることがより好ましい。
本明細書において、ベイナイト粒とは、EBSD(electron back scattering diffraction)法によって得られたbcc構造の結晶方位マップにおいて、方位差が15°以上となる境界によって囲まれた領域のベイナイトを意味する。即ち、上記方位差が15°以上となる境界が、ベイナイト粒の粒界である。
本明細書において、ARは、以下の手順で測定された値を意味する。
まず、鋼線のL断面における深さ50μm位置を示す直線上から2.0mmおきに4箇所の観察位置を選び、各々の観察位置を中心とする深さ方向50μm軸方向250μmの領域中のbcc構造の結晶方位マップを、EBSD装置を用いてそれぞれ取得する。
得られた4つの結晶方位マップの全体において、深さ50μm位置を示す直線が横切るベイナイト粒の群から、円相当径が最大のものから順に10個のベイナイト粒を選定する。
次に、選定された10個のベイナイト粒の各々のアスペクト比を求め、10個のベイナイト粒におけるアスペクト比(即ち、10個の値)の平均値を、AR(即ち、L断面における深さ50μm位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)とする。
まず、鋼線のL断面における深さ50μm位置を示す直線上から2.0mmおきに4箇所の観察位置を選び、各々の観察位置を中心とする深さ方向50μm軸方向250μmの領域中のbcc構造の結晶方位マップを、EBSD装置を用いてそれぞれ取得する。
得られた4つの結晶方位マップの全体において、深さ50μm位置を示す直線が横切るベイナイト粒の群から、円相当径が最大のものから順に10個のベイナイト粒を選定する。
次に、選定された10個のベイナイト粒の各々のアスペクト比を求め、10個のベイナイト粒におけるアスペクト比(即ち、10個の値)の平均値を、AR(即ち、L断面における深さ50μm位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)とする。
本明細書において、ベイナイト粒のアスペクト比は、ベイナイト粒の長径を短径で割った値(即ち、長径/短径)を意味する。ここで、ベイナイト粒の長径とは、ベイナイト粒の最大長さを意味し、ベイナイト粒の短径とは、長径方向に対して直交する方向の長さの最大値を意味する。
図1は、本開示の一例に係る鋼線のL断面におけるベイナイト粒の一例を示す概念図である。
図1では、ベイナイト粒の粒界だけでなく、このベイナイト粒の長径(Major axis)及び短径(Minor axis)も図示している。
ベイナイト粒の形状は、図1に示されるような多角形状であってもよいし、楕円形状であってもよいし、多角形状及び楕円形状以外の形状(例えば不定形状)であってもよい。
要するに、ベイナイト粒は、ARが1.4以上であればよく、その形状には特に制限はない。
図1では、ベイナイト粒の粒界だけでなく、このベイナイト粒の長径(Major axis)及び短径(Minor axis)も図示している。
ベイナイト粒の形状は、図1に示されるような多角形状であってもよいし、楕円形状であってもよいし、多角形状及び楕円形状以外の形状(例えば不定形状)であってもよい。
要するに、ベイナイト粒は、ARが1.4以上であればよく、その形状には特に制限はない。
(アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕)
本開示の鋼線は、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕(即ち、(AR)/(L断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比))が、1.1以上である。
本開示の鋼線は、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕(即ち、(AR)/(L断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比))が、1.1以上である。
本開示の鋼線は、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1以上であることにより、前述のとおり、耐水素脆化特性が向上する。この理由は、表層における伸長したベイナイト粒が、鋼線表面からの水素侵入に対する抵抗となるため、及び/又は、亀裂の進展に対する抵抗となるためと考えられる。
また、本開示の鋼線は、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1以上であることにより、鋼線の表層にひずみが集中するので、耐水素脆化特性を効率的に向上させることができる。
アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1未満であると、鋼線の表層だけでなく、鋼線の内部のひずみも高める必要があるため、耐水素脆化特性を効率的に向上させることができない場合や、鋼線の生産性が低下する場合がある。
また、本開示の鋼線は、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1以上であることにより、鋼線の表層にひずみが集中するので、耐水素脆化特性を効率的に向上させることができる。
アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1未満であると、鋼線の表層だけでなく、鋼線の内部のひずみも高める必要があるため、耐水素脆化特性を効率的に向上させることができない場合や、鋼線の生産性が低下する場合がある。
アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕は、耐水素脆化特性を向上させる観点から、1.2以上であることが好ましい。
アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕は、鋼線の製造適性の観点から、2.0以下であることが好ましく、1.8以下であることがより好ましく、1.6以下であることが特に好ましい。
アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕は、鋼線の製造適性の観点から、2.0以下であることが好ましく、1.8以下であることがより好ましく、1.6以下であることが特に好ましい。
本明細書において、L断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比は、観察位置を、L断面における深さ50μm位置からL断面における深さ0.25D位置に変更すること以外は、前述のARの測定方法と同様の方法によって測定する。
(GD)
本開示の鋼線は、GD(即ち、C断面における深さ50μm位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が、(15/AR)μm以下である。ベイナイト粒が微細である(即ち、GDが(15/AR)μm以下である)ことにより、前述のとおり、冷間加工性及び耐水素脆化特性が向上する。
本開示の鋼線は、GD(即ち、C断面における深さ50μm位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が、(15/AR)μm以下である。ベイナイト粒が微細である(即ち、GDが(15/AR)μm以下である)ことにより、前述のとおり、冷間加工性及び耐水素脆化特性が向上する。
GDは、冷間加工性及び耐水素脆化特性をより向上させる観点から、10.0μm以下であることが好ましく、9.5μm以下であることがより好ましい。
GDは、鋼線の製造適性の観点から、5.0μm以上であることが好ましく、6.0μm以上であることがより好ましい。
GDは、鋼線の製造適性の観点から、5.0μm以上であることが好ましく、6.0μm以上であることがより好ましい。
本明細書において、GDは、以下の手順で測定された値を意味する。
まず、鋼線のC断面における深さ50μm位置を示す円周において、円周方向に45°おきに8箇所の観察位置を選び、各々の観察位置を中心とする50μm×50μmの領域中のbcc構造の結晶方位マップを、EBSD装置を用いてそれぞれ取得する。
得られた8つの結晶方位マップの全体に含まれる全てのベイナイト粒の円相当径をそれぞれ測定する。得られた測定値の平均値を、GD(即ち、C断面における深さ50μm位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)とする。
まず、鋼線のC断面における深さ50μm位置を示す円周において、円周方向に45°おきに8箇所の観察位置を選び、各々の観察位置を中心とする50μm×50μmの領域中のbcc構造の結晶方位マップを、EBSD装置を用いてそれぞれ取得する。
得られた8つの結晶方位マップの全体に含まれる全てのベイナイト粒の円相当径をそれぞれ測定する。得られた測定値の平均値を、GD(即ち、C断面における深さ50μm位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)とする。
(粒径の比率〔表層/0.25D〕)
本開示の鋼線は、粒径の比率〔表層/0.25D〕(即ち、(GD)/(C断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均粒径))が、1.0未満である。
本開示の鋼線は、粒径の比率〔表層/0.25D〕(即ち、(GD)/(C断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均粒径))が、1.0未満である。
本開示の鋼線は、粒径の比率〔GD/0.25D〕が1.0未満であることにより、冷間加工性及び耐水素脆化特性が向上する。
粒径の比率〔GD/0.25D〕は、冷間加工性及び耐水素脆化特性をより向上させる観点から、0.98以下であることが好ましく、0.95以下であることがより好ましく、0.93以下であることが特に好ましい。
粒径の比率〔GD/0.25D〕は、鋼線の製造適性の観点から、0.80以上であることが好ましく、0.90以上であることがより好ましく、0.91以上であることが特に好ましい。
粒径の比率〔GD/0.25D〕は、鋼線の製造適性の観点から、0.80以上であることが好ましく、0.90以上であることがより好ましく、0.91以上であることが特に好ましい。
本明細書において、C断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均粒径は、観察位置を、C断面における深さ50μm位置からC断面における深さ0.25D位置に変更すること以外は、前述のGDの測定方法と同様の方法によって測定する。
本開示の鋼線の引張強さ(Tensile Strength;TS)は、900〜1500MPaである。
本開示の鋼線のTSが900MPa以上であることにより、この鋼線を冷間加工することによって、TSが1100MPa以上の非調質機械部品を製造し易い。
また、従来の鋼線では、鋼線のTSが900MPa以上であると、冷間加工性が低下する傾向がある。
しかし本開示の鋼線では、前述した化学組成及び金属組織を有することにより、TSが900MPa以上の鋼線でありながら、冷間加工性に優れる。
また、本開示の鋼線のTSが1500MPa以下であることにより、鋼線の製造適性及び冷間加工性に優れる。
本開示の鋼線のTSが900MPa以上であることにより、この鋼線を冷間加工することによって、TSが1100MPa以上の非調質機械部品を製造し易い。
また、従来の鋼線では、鋼線のTSが900MPa以上であると、冷間加工性が低下する傾向がある。
しかし本開示の鋼線では、前述した化学組成及び金属組織を有することにより、TSが900MPa以上の鋼線でありながら、冷間加工性に優れる。
また、本開示の鋼線のTSが1500MPa以下であることにより、鋼線の製造適性及び冷間加工性に優れる。
本明細書において、鋼線の引張強さ(TS)及び非調質機械部品の引張強さ(TS)は、いずれも、JIS Z 2201(2011年)の9A試験片を用い、JIS Z 2201(2011年)に記載の試験方法に準拠して測定された値を意味する。
本開示の鋼線のTSは、鋼線の製造適性及び冷間加工性をより向上させる観点から、900〜1300MPaが好ましく、900〜1200MPaがより好ましい。
本開示の鋼線において、D(即ち、鋼線の直径)は、3〜30mmが好ましく、5〜25mmがより好ましく、5〜20mmが特に好ましい。
本開示の鋼線は、冷間加工性の観点から、限界圧縮率が75%以上であることが好ましい。限界圧縮率の測定方法は、後述の実施例に示すとおりである。
本開示の鋼線を製造する方法の一例として、以下の製法Aが挙げられる。
製法Aは、本開示における化学組成を有する鋼片を1000〜1150℃に加熱し、仕上げ圧延温度を800〜950℃として熱間圧延を施すことにより、線材を得る工程と、
温度が800〜950℃である上記線材を、400〜550℃の溶融塩槽に50秒以上浸漬することにより、恒温変態処理する工程と、
恒温変態処理された線材を、300℃以下の温度まで水冷する工程と、
水冷された線材に対し、総減面率が15〜35%となる伸線加工を施すことにより、鋼線を得る工程と、
を含む。
製法Aは、本開示における化学組成を有する鋼片を1000〜1150℃に加熱し、仕上げ圧延温度を800〜950℃として熱間圧延を施すことにより、線材を得る工程と、
温度が800〜950℃である上記線材を、400〜550℃の溶融塩槽に50秒以上浸漬することにより、恒温変態処理する工程と、
恒温変態処理された線材を、300℃以下の温度まで水冷する工程と、
水冷された線材に対し、総減面率が15〜35%となる伸線加工を施すことにより、鋼線を得る工程と、
を含む。
製法Aによって得られる鋼線(目的物)の化学組成は、製法Aにおける鋼片(原料)の化学組成と同一とみなせる。その理由は、上記熱間圧延、上記恒温変態処理、上記水冷、及び上記伸線加工は、いずれも、鋼の化学組成に影響を及ぼさないためである。
製法Aは、上記恒温変態処理する工程及び上記水冷する工程を含むことにより、ベイナイトの面積率及び残部がそれぞれ上述した条件を満たす本開示の鋼線を製造し易い。
例えば、上記恒温変態処理する工程において、線材を溶融塩槽に浸漬する浸漬時間が50秒以上であることにより、ベイナイトの面積率及び残部がそれぞれ上述した条件を満たしやすい。
浸漬時間の上限は特に制限はない。鋼線の生産性の観点から、浸漬時間は、100秒以下であることが好ましく、80秒以下であることがより好ましい。
浸漬時間の上限は特に制限はない。鋼線の生産性の観点から、浸漬時間は、100秒以下であることが好ましく、80秒以下であることがより好ましい。
また、上記鋼材を得る工程(即ち、伸線加工を含む工程;以下、「伸線加工工程」ともいう)において、総減面率が15%以上であることにより、引張強さが900MPa以上である鋼材を製造し易い。
また、伸線加工工程において、総減面率が35%以下であることにより、ARが1.4以上であり、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1以上である鋼材(即ち、鋼材内部のベイナイト粒と比較して、鋼材表層のベイナイト粒が伸長されている鋼材)を製造し易い。
また、伸線加工工程において、総減面率が35%以下であることにより、ARが1.4以上であり、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1以上である鋼材(即ち、鋼材内部のベイナイト粒と比較して、鋼材表層のベイナイト粒が伸長されている鋼材)を製造し易い。
伸線加工工程は、伸線加工を一回のみ含む工程であってもよいし、伸線加工を複数回含む工程であってもよい。
即ち、伸線加工工程における総減面率15〜35%は、一回の伸線加工によって達成してもよいし、複数回の伸線加工によって達成してもよい。
伸線加工工程が伸線加工を一回のみ含む場合は、伸線加工に用いるダイスとして、アプローチ半角が10°を超えるダイスを使用することが好ましい。これにより、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1以上である鋼材を製造し易い。
また、伸線加工工程が伸線加工を複数回含む場合は、最終パスでの減面率が10%以下となる条件で、複数回の伸線加工を行うことが好ましい。これにより、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1以上である鋼材を製造し易い。
伸線加工工程が伸線加工を複数回含む場合における最終パスでの減面率は、5〜10%であることがより好ましく、5〜9%であることがより好ましく、5〜8%であることが特に好ましい。
即ち、伸線加工工程における総減面率15〜35%は、一回の伸線加工によって達成してもよいし、複数回の伸線加工によって達成してもよい。
伸線加工工程が伸線加工を一回のみ含む場合は、伸線加工に用いるダイスとして、アプローチ半角が10°を超えるダイスを使用することが好ましい。これにより、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1以上である鋼材を製造し易い。
また、伸線加工工程が伸線加工を複数回含む場合は、最終パスでの減面率が10%以下となる条件で、複数回の伸線加工を行うことが好ましい。これにより、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1以上である鋼材を製造し易い。
伸線加工工程が伸線加工を複数回含む場合における最終パスでの減面率は、5〜10%であることがより好ましく、5〜9%であることがより好ましく、5〜8%であることが特に好ましい。
本開示の鋼線は、引張強さが1100〜1500MPaである円柱状の軸部を含む非調質機械部品を製造するための鋼線として特に好適である。
即ち、本開示の鋼線を冷間加工すること(及び、好ましくは冷間加工後に100〜400℃に保持すること)により、引張強さが1100〜1500MPaである円柱状の軸部を含む非調質機械部品を製造し易い。
即ち、本開示の鋼線を冷間加工すること(及び、好ましくは冷間加工後に100〜400℃に保持すること)により、引張強さが1100〜1500MPaである円柱状の軸部を含む非調質機械部品を製造し易い。
ここで、本開示の鋼線を冷間加工すること(及び、好ましくは冷間加工後に100〜400℃に保持すること)によって得られた非調質機械部品の化学組成は、本開示の鋼線の化学組成と同一とみなせる。その理由は、冷間加工及び熱処理は、鋼の化学組成に影響を及ぼさないためである。
また、本開示の鋼線を冷間加工すること(及び、必要に応じ冷間加工後に100〜400℃の熱処理を施すこと)によって得られた非調質機械部品の金属組織は、本開示の鋼線の金属組織と同一とみなせる。その理由は、円柱状の軸部を有する非調質機械部品を得るための冷間加工の量が微小であるためである。
また、本開示の鋼線を冷間加工すること(及び、必要に応じ冷間加工後に100〜400℃の熱処理を施すこと)によって得られた非調質機械部品の金属組織は、本開示の鋼線の金属組織と同一とみなせる。その理由は、円柱状の軸部を有する非調質機械部品を得るための冷間加工の量が微小であるためである。
〔非調質機械部品〕
以下、本開示の非調質機械部品(以下、単に「機械部品」ともいう)の第1実施形態及び第2実施形態について説明する。
以下、本開示の非調質機械部品(以下、単に「機械部品」ともいう)の第1実施形態及び第2実施形態について説明する。
本開示の第1実施形態の機械部品は、円柱状の軸部を含み、
化学組成が、上述した本開示における化学組成であり、
金属組織が、Cの質量%を[C%]とした場合に、面積率で(35×[C%]+50)%以上のベイナイトと、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である残部と、からなり、
円柱状の軸部の軸方向と平行であって中心軸を含む断面をL断面とし、円柱状の軸部の軸方向と垂直な断面をC断面とし、円柱状の軸部の直径をDとし、L断面における円柱状の軸部の表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比をARとし、C断面における円柱状の軸部の表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径をGDとした場合に、ARが1.4以上であり、(AR)/(L断面における円柱状の軸部の表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.1以上であり、GDが(15/AR)μm以下であり、(GD/C断面における円柱状の軸部の表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が1.0未満であり、
円柱状の軸部の引張強さ(TS)が1100〜1500MPaである。
化学組成が、上述した本開示における化学組成であり、
金属組織が、Cの質量%を[C%]とした場合に、面積率で(35×[C%]+50)%以上のベイナイトと、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である残部と、からなり、
円柱状の軸部の軸方向と平行であって中心軸を含む断面をL断面とし、円柱状の軸部の軸方向と垂直な断面をC断面とし、円柱状の軸部の直径をDとし、L断面における円柱状の軸部の表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比をARとし、C断面における円柱状の軸部の表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径をGDとした場合に、ARが1.4以上であり、(AR)/(L断面における円柱状の軸部の表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.1以上であり、GDが(15/AR)μm以下であり、(GD/C断面における円柱状の軸部の表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が1.0未満であり、
円柱状の軸部の引張強さ(TS)が1100〜1500MPaである。
第1実施形態の機械部品における、化学組成、及び、円柱状の軸部の金属組織(即ち、ベイナイト面積率、AR、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕、GD、及び平均粒径の比率〔表層/0.25D〕。以下同じ。)は、それぞれ、本開示の鋼線における化学組成及び金属組織と同様である。
従って、第1実施形態の機械部品は、耐水素脆化特性に優れる。
第1実施形態の機械部品は、冷間加工性に優れた鋼線(例えば、本開示の鋼線)によって製造され得る。
従って、第1実施形態の機械部品は、耐水素脆化特性に優れる。
第1実施形態の機械部品は、冷間加工性に優れた鋼線(例えば、本開示の鋼線)によって製造され得る。
第1実施形態の機械部品における、化学組成、及び、円柱状の軸部の金属組織の好ましい態様は、それぞれ、本開示の鋼線における化学組成及び金属組織の好ましい態様と同様である。
本開示の第2実施形態の機械部品は、本開示の鋼線の冷間加工品であり(即ち、本開示の鋼線を冷間加工することによって得られた機械部品であり)、円柱状の軸部の引張強さが1100〜1500MPaである。
従って、第2実施形態の機械部品は、耐水素脆化特性に優れる。
従って、第2実施形態の機械部品は、耐水素脆化特性に優れる。
第2実施形態の機械部品における、化学組成、及び、円柱状の軸部の金属組織の好ましい態様は、それぞれ、本開示の鋼線における化学組成及び金属組織の好ましい態様と同様である。
本開示の機械部品において、第1実施形態及び第2実施形態は、重複部分を有していてもよい。
即ち、第1実施形態及び第2実施形態のいずれか一方に該当する機械部品だけでなく、第1実施形態及び第2実施形態の両方に該当する機械部品も当然に、本開示の機械部品の範囲に包含される。
即ち、第1実施形態及び第2実施形態のいずれか一方に該当する機械部品だけでなく、第1実施形態及び第2実施形態の両方に該当する機械部品も当然に、本開示の機械部品の範囲に包含される。
本開示の機械部品(第1実施形態及び/又は第2実施形態の機械部品)のTSは、機械部品の製造適性及び耐水素脆化特性をより向上させる観点から、1100MPa以上1410MPa未満が好ましく、1100〜1406MPaがより好ましく、1100〜1400MPaが特に好ましい。
本開示の機械部品としては、円柱状の軸部を含む非調質機械部品であれば特に制限はないが、中でも非調質ボルトが特に好ましい。
本開示の機械部品を製造する方法の一例として、以下の製法Xが挙げられる。
製法Xは、本開示の鋼線を冷間加工することにより、機械部品を得る工程を含む。
製法Xは、冷間加工によって得られた機械部品を、100〜400℃の温度範囲内に保持する工程(以下、「保持工程」ともいう)を含むことが好ましい。
保持工程を含むことにより、引張強さが1100〜1500MPaである機械部品をより製造し易い。
保持工程における保持温度は100〜400℃であるが、200〜400℃であることが好ましく、300〜400℃であることがより好ましい。
保持工程における保持時間(即ち、機械部品を上記温度範囲内に保持する時間)は、10〜120分間であることが好ましく、10〜60分間であることがより好ましい。
製法Xは、本開示の鋼線を冷間加工することにより、機械部品を得る工程を含む。
製法Xは、冷間加工によって得られた機械部品を、100〜400℃の温度範囲内に保持する工程(以下、「保持工程」ともいう)を含むことが好ましい。
保持工程を含むことにより、引張強さが1100〜1500MPaである機械部品をより製造し易い。
保持工程における保持温度は100〜400℃であるが、200〜400℃であることが好ましく、300〜400℃であることがより好ましい。
保持工程における保持時間(即ち、機械部品を上記温度範囲内に保持する時間)は、10〜120分間であることが好ましく、10〜60分間であることがより好ましい。
以上で説明した、本開示の非調質機械部品用鋼線及び非調質機械部品は、自動車等の各種機械、建築、等に利用できる。
以下、本開示の実施例を示すが、本開示は以下の実施例には限定されない。
〔水準(condition)1〜28〕
<鋼線の製造>
表1に示す化学組成の鋼片(billet)を用い、表3に示す直径(D)である鋼線を製造した。
表1中の各鋼種の化学組成において、表1に示した元素以外の残部は、Fe及び不純物である。
<鋼線の製造>
表1に示す化学組成の鋼片(billet)を用い、表3に示す直径(D)である鋼線を製造した。
表1中の各鋼種の化学組成において、表1に示した元素以外の残部は、Fe及び不純物である。
水準1〜4、6〜9、11、12、及び14〜26では、鋼片に対し、表2に示す条件の、熱間圧延、恒温変態処理、水冷、及び伸線加工を順次施すことにより、直径(D)が表3に示すとおりである鋼線を得た。
水準5、27、及び28では、鋼片に対し、表2に示す条件の熱間圧延を施し、次いで、風冷、加熱温度950℃での再加熱、鉛浴温度580℃の条件での鉛パテンティング、及び放冷を順次施し、次いで表2に示す条件の伸線加工を施すことにより、直径(D)が表3に示すとおりである鋼線を得た。
水準10及び13では、鋼片に対し、表2に示す条件の熱間圧延を施し、次いで風冷し、次いで表2に示す条件の伸線加工を施すことにより、直径(D)が表3に示すとおりである鋼線を得た。
水準5、27、及び28では、鋼片に対し、表2に示す条件の熱間圧延を施し、次いで、風冷、加熱温度950℃での再加熱、鉛浴温度580℃の条件での鉛パテンティング、及び放冷を順次施し、次いで表2に示す条件の伸線加工を施すことにより、直径(D)が表3に示すとおりである鋼線を得た。
水準10及び13では、鋼片に対し、表2に示す条件の熱間圧延を施し、次いで風冷し、次いで表2に示す条件の伸線加工を施すことにより、直径(D)が表3に示すとおりである鋼線を得た。
<鋼線における測定>
各水準の鋼線について、前述した方法により、
ベイナイトの面積率の測定、
残部の確認、
AR(即ち、L断面における深さ50μm位置におけるベイナイト粒の平均アスペクト比)の測定、
アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕(即ち、(AR)/(L断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比))の測定、
GD(即ち、C断面における深さ50μm位置におけるベイナイト粒の平均粒径)の測定、
粒径の比率〔表層/0.25D〕(即ち、(GD)/(C断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均粒径))の測定、及び、
引張強さ(TS)の測定
をそれぞれ行った。
各測定結果を表3に示す。
各水準の鋼線について、前述した方法により、
ベイナイトの面積率の測定、
残部の確認、
AR(即ち、L断面における深さ50μm位置におけるベイナイト粒の平均アスペクト比)の測定、
アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕(即ち、(AR)/(L断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比))の測定、
GD(即ち、C断面における深さ50μm位置におけるベイナイト粒の平均粒径)の測定、
粒径の比率〔表層/0.25D〕(即ち、(GD)/(C断面における深さ0.25D位置で測定したベイナイト粒の平均粒径))の測定、及び、
引張強さ(TS)の測定
をそれぞれ行った。
各測定結果を表3に示す。
<鋼線の冷間加工性(限界圧縮率の測定)>
各水準の鋼線について、下記限界圧縮率を測定することにより、冷間加工性を評価した。
まず、鋼線を機械加工することにより、直径がD(即ち、鋼線の直径)であり、長さが1.5×Dである試料を作製した。
得られた試料の両方の端面を、一対の金型を用いて拘束した。一対の金型としては、それぞれ、試料の端面との接触面に同心円状の溝を有する金型を用いた。この状態で、試料を長手方向に圧縮した。この圧縮における試料の圧縮率を種々変更した試験を行うことにより、試料の割れが発生しない最大の圧縮率を求めた。
試料の割れが発生しない最大の圧縮率を、限界圧縮率(%)とした。
その結果、限界圧縮率が75%以上である場合を冷間加工性が良好(G)であると判断し、限界圧縮率が75%未満である場合を冷間加工性が不良(NG)であると判断した。
以上の結果を表3に示す。
各水準の鋼線について、下記限界圧縮率を測定することにより、冷間加工性を評価した。
まず、鋼線を機械加工することにより、直径がD(即ち、鋼線の直径)であり、長さが1.5×Dである試料を作製した。
得られた試料の両方の端面を、一対の金型を用いて拘束した。一対の金型としては、それぞれ、試料の端面との接触面に同心円状の溝を有する金型を用いた。この状態で、試料を長手方向に圧縮した。この圧縮における試料の圧縮率を種々変更した試験を行うことにより、試料の割れが発生しない最大の圧縮率を求めた。
試料の割れが発生しない最大の圧縮率を、限界圧縮率(%)とした。
その結果、限界圧縮率が75%以上である場合を冷間加工性が良好(G)であると判断し、限界圧縮率が75%未満である場合を冷間加工性が不良(NG)であると判断した。
以上の結果を表3に示す。
<機械部品の製造>
各水準の鋼線を冷間加工(冷間鍛造)することにより、フランジ付ボルトの形状に加工した。加工された鋼線を、350℃に加熱し、この温度で30分保持することにより、機械部品としての非調質ボルトを得た。
各水準の鋼線を冷間加工(冷間鍛造)することにより、フランジ付ボルトの形状に加工した。加工された鋼線を、350℃に加熱し、この温度で30分保持することにより、機械部品としての非調質ボルトを得た。
<機械部品の引張強さ(TS)の測定>
得られた機械部品(非調質ボルト)の軸部のTSを、前述した測定方法によって測定した。
結果を表3に示す。
得られた機械部品(非調質ボルト)の軸部のTSを、前述した測定方法によって測定した。
結果を表3に示す。
<機械部品の耐水素脆化特性の評価>
得られた機械部品(非調質ボルト)について、以下の方法により、耐水素脆化特性を測定した。
まず、機械部品を電界水素チャージすることにより、0.5ppmの拡散性水素を機械部品に含有させた。
次に、試験中に水素が機械部品から大気中に放出することを防ぐために、試料にCdめっきを施した。
次に、大気中で、その機械部品の最大引張荷重の90%の荷重を機械部品に負荷し、この状態で100h以上保持した。
その結果、100h経過時において破断が生じなかった場合を耐水素脆化特性が良好(G)であると判断し、100h経過時において破断が生じた場合を耐水素脆化特性が不良(NG)であると判断した。
以上の結果を表3に示す。
得られた機械部品(非調質ボルト)について、以下の方法により、耐水素脆化特性を測定した。
まず、機械部品を電界水素チャージすることにより、0.5ppmの拡散性水素を機械部品に含有させた。
次に、試験中に水素が機械部品から大気中に放出することを防ぐために、試料にCdめっきを施した。
次に、大気中で、その機械部品の最大引張荷重の90%の荷重を機械部品に負荷し、この状態で100h以上保持した。
その結果、100h経過時において破断が生じなかった場合を耐水素脆化特性が良好(G)であると判断し、100h経過時において破断が生じた場合を耐水素脆化特性が不良(NG)であると判断した。
以上の結果を表3に示す。
−表3の説明−
残部組織欄において、F、P、及びMは、それぞれ、初析フェライト、パーライト、及びマルテンサイトを意味する。
残部組織欄において、F、P、及びMは、それぞれ、初析フェライト、パーライト、及びマルテンサイトを意味する。
表3に示すように、本開示における化学組成を有し、ベイナイト面積率が(35×[C%]+50)%以上であり、残部組織が初析フェライト(F)及びパーライト(P)の少なくとも一方であり、ARが1.4以上であり、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1以上であり、GDが(15/AR)μm以下であり、粒径の比率〔GD/0.25D〕が1.0未満であり、TSが900〜1500MPaである、実施例の各水準の鋼線は、TS900MPa以上の鋼線でありながら、冷間加工性に優れ、機械部品とした場合の耐水素脆化特性にも優れていた。
また、実施例の各水準の鋼線を冷間加工することにより、TSが1100MPa以上の機械部品を製造することができた。
また、実施例の各水準の鋼線を冷間加工することにより、TSが1100MPa以上の機械部品を製造することができた。
実施例に対し、ベイナイト面積率が(35×[C%]+50)%未満である、水準10、13、及び21(いずれも比較例)の鋼線は、冷間加工性及び機械部品とした場合の耐水素脆化特性に劣っていた。
ベイナイト面積率が(35×[C%]+50)%未満であり、残部にマルテンサイトを含む水準22(比較例)の鋼線は、冷間加工性が特に悪く、機械部品を製造することすらできなかった。このため、水準22の鋼線については、機械部品とした場合の耐水素脆化特性の評価が不可能であった。
また、ARが1.4未満である、水準2、8、及び15(いずれも比較例)の鋼線は、機械部品とした場合の耐水素脆化特性に劣っていた。
また、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1未満である、水準2、15、23、及び24(いずれも比較例)の鋼線は、機械部品とした場合の耐水素脆化特性に劣っていた。
また、GDが(15/AR)μm超である、水準5及び27(いずれも比較例)の鋼線は、鋼線の冷間加工性に劣っていた。水準27では、機械部品とした場合の耐水素脆化特性にも劣っていた。
また、粒径の比率〔GD/0.25D〕が1.0以上である、水準5及び28(いずれも比較例)の鋼線は、鋼線の冷間加工性に劣っていた。
また、TSが900MPa未満である、水準25及び26(いずれも比較例)の鋼線では、TSが1100MPa以上の機械部品を製造することができなかった。
冷間加工性が不良の鋼線(限界圧縮率が75%未満)では、機械部品を製造する際、加工割れの発生する頻度が高かった。さらに、冷間加工性が不良の鋼線(限界圧縮率が75%未満)を用いて製造した機械部品は、寸法精度が劣っていた。
ベイナイト面積率が(35×[C%]+50)%未満であり、残部にマルテンサイトを含む水準22(比較例)の鋼線は、冷間加工性が特に悪く、機械部品を製造することすらできなかった。このため、水準22の鋼線については、機械部品とした場合の耐水素脆化特性の評価が不可能であった。
また、ARが1.4未満である、水準2、8、及び15(いずれも比較例)の鋼線は、機械部品とした場合の耐水素脆化特性に劣っていた。
また、アスペクト比の比率〔表層/0.25D〕が1.1未満である、水準2、15、23、及び24(いずれも比較例)の鋼線は、機械部品とした場合の耐水素脆化特性に劣っていた。
また、GDが(15/AR)μm超である、水準5及び27(いずれも比較例)の鋼線は、鋼線の冷間加工性に劣っていた。水準27では、機械部品とした場合の耐水素脆化特性にも劣っていた。
また、粒径の比率〔GD/0.25D〕が1.0以上である、水準5及び28(いずれも比較例)の鋼線は、鋼線の冷間加工性に劣っていた。
また、TSが900MPa未満である、水準25及び26(いずれも比較例)の鋼線では、TSが1100MPa以上の機械部品を製造することができなかった。
冷間加工性が不良の鋼線(限界圧縮率が75%未満)では、機械部品を製造する際、加工割れの発生する頻度が高かった。さらに、冷間加工性が不良の鋼線(限界圧縮率が75%未満)を用いて製造した機械部品は、寸法精度が劣っていた。
日本特許出願2016−006378の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (8)
- 化学組成が、質量%で、
C:0.20〜0.40%、
Si:0.05〜0.50%、
Mn:0.50〜2.00%、
Al:0.005〜0.050%、
P:0〜0.030%、
S:0〜0.030%、
N:0〜0.0050%、
Cr:0〜1.00%、
Ti:0〜0.050%、
Nb:0〜0.05%、
V:0〜0.10%、
B:0〜0.0050%、
O:0〜0.0030%、並びに、
残部:Fe及び不純物からなり、
金属組織が、Cの質量%を[C%]とした場合に、面積率で(35×[C%]+50)%以上のベイナイトと、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である残部と、からなり、
鋼線の軸方向と平行であって中心軸を含む断面をL断面とし、鋼線の軸方向と垂直な断面をC断面とし、鋼線の直径をDとし、L断面における鋼線表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比をARとし、C断面における鋼線表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径をGDとした場合に、ARが1.4以上であり、(AR)/(L断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.1以上であり、GDが(15/AR)μm以下であり、(GD)/(C断面における鋼線表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が1.0未満であり、
引張強さが、900〜1500MPaである
非調質機械部品用鋼線。 - 質量%で、
Cr:0超1.00%以下、
Ti:0超0.050%以下、
Nb:0超0.05%以下、
V:0超0.10%以下、及び
B:0超0.0050%以下の1種又は2種以上を含有する請求項1に記載の非調質機械部品用鋼線。 - 前記Dが、3〜30mmである請求項1又は請求項2に記載の非調質機械部品用鋼線。
- 限界圧縮率が75%以上である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の非調質機械部品用鋼線。
- 円柱状の軸部を含み、
化学組成が、質量%で、
C:0.20〜0.40%、
Si:0.05〜0.50%、
Mn:0.50〜2.00%、
Al:0.005〜0.050%、
P:0〜0.030%、
S:0〜0.030%、
N:0〜0.0050%、
Cr:0〜1.00%、
Ti:0〜0.050%、
Nb:0〜0.05%、
V:0〜0.10%、
B:0〜0.0050%、
O:0〜0.0030%、並びに、
残部:Fe及び不純物からなり、
金属組織が、Cの質量%を[C%]とした場合に、面積率で(35×[C%]+50)%以上のベイナイトと、初析フェライト及びパーライトの少なくとも一方である残部と、からなり、
前記円柱状の軸部の軸方向と平行であって中心軸を含む断面をL断面とし、前記円柱状の軸部の軸方向と垂直な断面をC断面とし、前記円柱状の軸部の直径をDとし、L断面における前記円柱状の軸部の表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比をARとし、C断面における前記円柱状の軸部の表面から深さ50μmの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径をGDとした場合に、ARが1.4以上であり、(AR)/(L断面における前記円柱状の軸部の表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均アスペクト比)が1.1以上であり、GDが(15/AR)μm以下であり、(GD/C断面における前記円柱状の軸部の表面から深さ0.25Dの位置で測定したベイナイト粒の平均粒径)が1.0未満であり、
前記円柱状の軸部の引張強さが、1100〜1500MPaである
非調質機械部品。 - 質量%で、
Cr:0超1.00%以下、
Ti:0超0.050%以下、
Nb:0超0.05%以下、
V:0超0.10%以下、及び
B:0超0.0050%以下の1種又は2種以上を含有する請求項5に記載の非調質機械部品。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の非調質機械部品用鋼線の冷間加工品であり、円柱状の軸部を含み、前記円柱状の軸部の引張強さが1100〜1500MPaである非調質機械部品。
- 非調質ボルトである請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載の非調質機械部品。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016006378 | 2016-01-15 | ||
JP2016006378 | 2016-01-15 | ||
PCT/JP2017/001287 WO2017122830A1 (ja) | 2016-01-15 | 2017-01-16 | 非調質機械部品用鋼線及び非調質機械部品 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017122830A1 JPWO2017122830A1 (ja) | 2018-11-08 |
JP6528860B2 true JP6528860B2 (ja) | 2019-06-12 |
Family
ID=59312036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017561212A Active JP6528860B2 (ja) | 2016-01-15 | 2017-01-16 | 非調質機械部品用鋼線及び非調質機械部品 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190024222A1 (ja) |
JP (1) | JP6528860B2 (ja) |
KR (1) | KR102027874B1 (ja) |
CN (1) | CN108474073B (ja) |
WO (1) | WO2017122830A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102065264B1 (ko) * | 2018-08-08 | 2020-01-10 | 주식회사 포스코 | 연질 열처리 시간 단축형 냉간 압조용 선재 및 그 제조 방법 |
CN109234627B (zh) * | 2018-10-17 | 2020-12-18 | 南京钢铁股份有限公司 | 一种高强高韧性非调质圆钢及制备方法 |
KR102312510B1 (ko) * | 2019-12-17 | 2021-10-14 | 주식회사 포스코 | 내지연파괴 특성이 우수한 냉간압조용 선재, 부품 및 그 제조방법 |
CN112410670B (zh) * | 2020-11-18 | 2022-02-01 | 北京交通大学 | 一种贝氏体/马氏体型非调质钢 |
CN112899572A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-04 | 青海西钢特殊钢科技开发有限公司 | 一种高性能的非调质塑机哥林柱用qglz-x钢及生产方法 |
CN112981233B (zh) * | 2021-01-21 | 2022-04-29 | 江阴兴澄特种钢铁有限公司 | 一种适于冷锻加工的低硅中碳齿轮钢及其制造方法 |
CN112981244A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-18 | 南京钢铁股份有限公司 | 非调质钢长杆螺栓及其制造方法 |
CN115261722B (zh) * | 2022-07-29 | 2023-04-07 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 一种低碳复相贝氏体钢轨及其制备方法 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54101743A (en) | 1978-01-28 | 1979-08-10 | Kobe Steel Ltd | Preparation of high strength bolt superior in delayed cracking resisting property |
JP3233827B2 (ja) * | 1995-09-13 | 2001-12-04 | 新日本製鐵株式会社 | スポット溶接部の遅れ破壊特性の優れた高強度pc鋼棒およびその製造方法 |
JP3548419B2 (ja) * | 1998-04-15 | 2004-07-28 | 新日本製鐵株式会社 | 高強度鋼線 |
JPH11315348A (ja) | 1998-04-30 | 1999-11-16 | Kobe Steel Ltd | 耐遅れ破壊性に優れた高強度線材およびその製造方法並びに高強度ボルト |
JPH11315349A (ja) | 1998-04-30 | 1999-11-16 | Kobe Steel Ltd | 耐遅れ破壊性に優れた高強度線材およびその製造方法並びに高強度ボルト |
JP3457192B2 (ja) | 1998-11-09 | 2003-10-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 冷間鍛造性に優れた中高炭素鋼 |
JP3737323B2 (ja) * | 1999-09-17 | 2006-01-18 | 株式会社神戸製鋼所 | 球状化後の冷間鍛造性に優れた鋼線材・棒鋼およびその製造方法 |
JP2000337332A (ja) | 2000-01-01 | 2000-12-05 | Kobe Steel Ltd | 耐遅れ破壊性に優れた高強度ボルト |
JP3940270B2 (ja) | 2000-04-07 | 2007-07-04 | 本田技研工業株式会社 | 耐遅れ破壊性および耐リラクセーション特性に優れた高強度ボルトの製造方法 |
JP4477759B2 (ja) | 2000-09-06 | 2010-06-09 | 新日本製鐵株式会社 | 高強度圧延pc鋼棒およびその製造方法 |
KR100470671B1 (ko) * | 2000-11-02 | 2005-03-07 | 주식회사 포스코 | 냉간 압조가공성이 우수한 비조질강의 제조방법 |
JP4124590B2 (ja) | 2001-12-28 | 2008-07-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐遅れ破壊性および耐食性に優れた高強度鋼線 |
JP4009218B2 (ja) | 2003-04-07 | 2007-11-14 | 新日本製鐵株式会社 | 耐水素脆化特性に優れたボルトおよびその製造方法 |
JP4423219B2 (ja) | 2004-03-02 | 2010-03-03 | 本田技研工業株式会社 | 耐遅れ破壊特性及び耐リラクセーション特性に優れた高強度ボルト |
JP5000367B2 (ja) | 2007-04-13 | 2012-08-15 | 新日本製鐵株式会社 | 耐水素脆化特性に優れた高強度亜鉛めっきボルト |
KR101382664B1 (ko) * | 2009-11-17 | 2014-04-07 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 저온 어닐링용 강선 및 그 제조 방법 |
JP5521885B2 (ja) * | 2010-08-17 | 2014-06-18 | 新日鐵住金株式会社 | 高強度かつ耐水素脆化特性に優れた機械部品用鋼線、および機械部品とその製造方法 |
WO2013031640A1 (ja) * | 2011-08-26 | 2013-03-07 | 新日鐵住金株式会社 | 非調質機械部品用線材、非調質機械部品用鋼線、及び、非調質機械部品とそれらの製造方法 |
US20160129489A1 (en) * | 2013-06-13 | 2016-05-12 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | A WIRE ROD HAVING TENSILE STRENGTH OF 950 TO 1600MPa FOR MANUFACTURING A STEEL WIRE FOR A PEARLITE STRUCTURE BOLT, A STEEL WIRE HAVING TENSILE STRENGTH OF 950 TO 1600MPa FOR A PEARLITE STRUCTURE BOLT, A PEARLITE STRUCTURE BOLT, AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME |
WO2015097349A1 (fr) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | Arcelormittal Wire France | Fil laminé à froid en acier à haute résistance à la fatigue et à la fragilisation par l'hydrogène et renfort de conduites flexibles l'incorporant |
-
2017
- 2017-01-16 CN CN201780006206.7A patent/CN108474073B/zh active Active
- 2017-01-16 KR KR1020187019542A patent/KR102027874B1/ko active IP Right Grant
- 2017-01-16 WO PCT/JP2017/001287 patent/WO2017122830A1/ja active Application Filing
- 2017-01-16 JP JP2017561212A patent/JP6528860B2/ja active Active
- 2017-01-16 US US16/069,246 patent/US20190024222A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20190024222A1 (en) | 2019-01-24 |
KR102027874B1 (ko) | 2019-10-02 |
WO2017122830A1 (ja) | 2017-07-20 |
CN108474073A (zh) | 2018-08-31 |
KR20180090884A (ko) | 2018-08-13 |
JPWO2017122830A1 (ja) | 2018-11-08 |
CN108474073B (zh) | 2020-09-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6528860B2 (ja) | 非調質機械部品用鋼線及び非調質機械部品 | |
JP5357994B2 (ja) | 冷間加工用機械構造用鋼およびその製造方法 | |
JP5486634B2 (ja) | 冷間加工用機械構造用鋼及びその製造方法 | |
JP5590246B2 (ja) | 非調質機械部品用線材、非調質機械部品用鋼線、及び、非調質機械部品とそれらの製造方法 | |
WO2012023483A1 (ja) | 特殊鋼鋼線及び特殊鋼線材 | |
WO2011111873A1 (ja) | 耐遅れ破壊特性に優れた高強度鋼材と高強度ボルト、及び、その製造方法 | |
JP5407178B2 (ja) | 冷間加工性に優れた冷間鍛造用鋼線材およびその製造方法 | |
JP2013234349A (ja) | 冷間加工性に優れた鋼線材・棒鋼とその製造方法 | |
WO2015194411A1 (ja) | 冷間加工用機械構造用鋼及びその製造方法 | |
JP6614245B2 (ja) | 非調質機械部品用鋼線及び非調質機械部品 | |
JP7151885B2 (ja) | 鋼線 | |
JP6673478B2 (ja) | 線材、鋼線及び部品 | |
JP2841468B2 (ja) | 冷間加工用軸受鋼 | |
JP7226083B2 (ja) | 線材及び鋼線 | |
WO2017033773A1 (ja) | 冷間加工用機械構造用鋼、およびその製造方法 | |
JP7469643B2 (ja) | 鋼線、非調質機械部品用線材、及び非調質機械部品 | |
WO2023190994A1 (ja) | 線材 | |
US20240167116A1 (en) | Steel wire for machine structural parts and method for manufacturing the same | |
JP6158925B6 (ja) | 引張強さが950〜1600MPaであるパーライト組織ボルト用の鋼線の製造用の線材、引張強さが950〜1600MPaであるパーライト組織ボルト用の鋼線、パーライト組織ボルト、及び、それらの製造方法 | |
JP6158925B2 (ja) | 引張強さが950〜1600MPaであるパーライト組織ボルト用の鋼線の製造用の線材、引張強さが950〜1600MPaであるパーライト組織ボルト用の鋼線、パーライト組織ボルト、及び、それらの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180706 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190416 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190429 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6528860 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |