JP7226083B2 - wire and steel wire - Google Patents

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本開示は、線材及び鋼線に関する。 The present disclosure relates to wires and steel wires.

冷間鍛造は成品の寸法精度や生産性が優れることから、鋼製のボルト、ねじ、ナット等の機械部品の成形に際して、従来から行われていた熱間鍛造からの切り替えが拡大している。
また、ボルトやナットなどの部品は構造用途に用いられることが多く、このためC、Mn、Crなどの合金元素を添加して強度を付与している。しかし、合金元素含有量が増大すると鋼材の変形抵抗が高くなること、延性が低くなることなどから、冷間鍛造の際に金型負荷が増大し金型の摩耗や損傷が発生することや、成形部品に加工割れが発生する場合がある。
Since cold forging is excellent in dimensional accuracy and productivity of finished products, there is an increasing shift from conventional hot forging when forming machine parts such as steel bolts, screws, and nuts.
Also, parts such as bolts and nuts are often used for structural purposes, and for this reason, alloying elements such as C, Mn, and Cr are added to impart strength. However, when the content of alloying elements increases, the deformation resistance of the steel material increases and the ductility decreases. Work cracks may occur in molded parts.

また、近年は部品製造コストの低減や部品の高機能化を目的として部品形状が複雑化している。このため、冷間鍛造に用いる鋼材には軟質であるとともに、極めて高い延性が要求され、従来から、熱間圧延材を球状化焼鈍などの熱処理により軟質化して、加工性を向上させることが行われている。冷間鍛造用鋼の加工性には、金型負荷に影響する変形抵抗と、加工割れの発生に影響する延性があり、各用途により求められる特性が異なり、これらの両方、あるいは一方が求められる。 Moreover, in recent years, the shapes of parts have become more complicated in order to reduce part manufacturing costs and to improve the functions of parts. For this reason, steel materials used for cold forging are required to be soft and have extremely high ductility. It is The workability of steel for cold forging includes deformation resistance, which affects die load, and ductility, which affects the occurrence of work cracks. .

球状化焼鈍は、セメンタイトを球状にして加工性を向上させる処理であり、冷間鍛造用鋼の軟質化処理として広く行われている。球状化焼鈍では、約20時間程度の熱処理時間を要することから、近年では部品の生産性及びコストを改善するために、処理時間の短縮、焼鈍温度の低減、あるいは焼鈍省略の要求が高くなっている。
また、機械構造用鋼では、機械部品として必要な強度を確保するため、CrやMoなどの合金元素を添加する場合がある。これらの合金元素を鋼に添加すると、セメンタイトの球状化が遅延し、焼鈍後の軟質化が不十分で、強度が高く、延性が低下することがある。その結果、冷間鍛造性が劣化する。このため、これらの合金元素を鋼に添加した場合には、冷間鍛造性を改善するため、球状化焼鈍を2回以上行うなどの方法が行われている。
Spheroidizing annealing is a treatment for making cementite spherical to improve workability, and is widely used as a softening treatment for steel for cold forging. Since spheroidizing annealing requires a heat treatment time of about 20 hours, in recent years, in order to improve the productivity and cost of parts, there has been an increasing demand for shortening the treatment time, lowering the annealing temperature, or omitting annealing. there is
In addition, alloying elements such as Cr and Mo are sometimes added to steels for machine structural use in order to ensure the strength necessary for machine parts. The addition of these alloying elements to the steel can delay the spheroidization of cementite, result in insufficient softening after annealing, increase strength, and reduce ductility. As a result, the cold forgeability deteriorates. Therefore, when these alloying elements are added to steel, methods such as performing spheroidizing annealing twice or more are performed in order to improve the cold forgeability.

このような背景のもとで、鋼材の球状化焼鈍の短時間化や、球状化焼鈍後の冷間鍛造性を向上させる技術は、従来から種々の方法が提案されている。例えば、球状化焼鈍前に減面率が20~30%の粗引き伸線を行ってセメンタイトの球状化を促進し鋼材を軟質化させる方法や、球状化焼鈍を複数回行い、鋼材を軟質化させる方法などは、従来から広く行われている。 Under such circumstances, various methods have been conventionally proposed as techniques for shortening the spheroidizing annealing of steel materials and improving the cold forgeability after spheroidizing annealing. For example, before spheroidizing annealing, rough drawing with a reduction in area of 20 to 30% is performed to promote spheroidization of cementite and soften the steel material, and spheroidizing annealing is performed multiple times to soften the steel material. The method of making it, etc. is conventionally widely performed.

例えば、特許文献1には、球状化処理前の組織をベイナイト単相にする方法が開示されている。この方法は、球状化処理前の組織をベイナイト単相とすることによって、セメンタイトの球状化を促進し、短時間化を図ろうとするものである。 For example, Patent Literature 1 discloses a method of making a structure of a bainite single phase before spheroidizing treatment. This method is intended to accelerate cementite spheroidization and shorten the time by making the structure before spheroidization treatment a single bainite phase.

特許文献2には、初析フェライト分率が5~30面積%、残りの組織をベイナイト主体とし、かつベイナイト中のセメンタイトのラス間隔の平均値が0.3μm以上の球状化後の冷間鍛造性に優れた鋼線材・棒鋼が開示されている。 In Patent Document 2, cold forging after spheroidization with a proeutectoid ferrite fraction of 5 to 30 area%, the remaining structure being mainly bainite, and the average value of lath spacing of cementite in bainite being 0.3 μm or more A steel wire rod/steel bar having excellent toughness is disclosed.

特許文献3には、熱間圧延線材のフェライト組織分率を30面積%以上、ベイナイト組織とマルテンサイト組織との合計を残部の50面積%以上とすることで、粗引き伸線後の球状化焼鈍を低温かつ短時間で処理可能にする方法が開示されている。 In Patent Document 3, the hot-rolled wire has a ferrite structure fraction of 30 area % or more, and the sum of the bainite structure and the martensite structure is 50 area % or more of the remainder, so that the wire is spheroidized after rough drawing. A method is disclosed that allows annealing to be performed at low temperatures and in a short period of time.

特許文献4には、肌焼き鋼の製造方法としてベイナイト体積分率を50%以下に抑制したフェライト・パーライト組織からなる鋼材に対し、減面率28%以上の伸線引き抜き加工を行った後に、球状化焼鈍を行う冷間鍛造用肌焼鋼の製造方法が開示されている。 In Patent Document 4, as a method for manufacturing case hardening steel, a steel material having a ferrite/pearlite structure with a bainite volume fraction suppressed to 50% or less is subjected to wire drawing drawing at a reduction rate of 28% or more, A method for producing cold forging case hardening steel with spheroidizing annealing is disclosed.

特許文献5には、鋼材組織中の擬似パーライトとベイナイトとフェライトとの面積率を規定することで、球状化処理時間を短縮し、球状化処理後における鋼材の変形抵抗を低減する方法が開示されている。 Patent Document 5 discloses a method of shortening the spheroidization treatment time and reducing the deformation resistance of the steel material after the spheroidization treatment by specifying the area ratios of pseudo-pearlite, bainite, and ferrite in the steel structure. ing.

特許文献6には、鋼線の組織中のパーライトと初析フェライトとベイナイトの体積率と引張強さを規定することで、低温焼鈍後の延性を高くすることができる鋼線が開示されている。 Patent Document 6 discloses a steel wire in which the ductility after low-temperature annealing can be increased by specifying the volume fractions and tensile strength of pearlite, proeutectoid ferrite, and bainite in the structure of the steel wire. .

特許文献7には、Cの含有量を[C%]とするとき、体積%で75×[C%]+25以上のベイナイトを含み、残部がフェライト及びパーライトの1つ以上である非調質機械部品用鋼線が開示されている。 In Patent Document 7, when the content of C is [C%], it contains 75 × [C%] + 25 or more bainite in volume%, and the balance is one or more of ferrite and pearlite. A component steel wire is disclosed.

特開昭60-9832号公報JP-A-60-9832 特開2001-89830号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-89830 特開2006-37159号公報JP-A-2006-37159 特開2006-124774号公報JP 2006-124774 A 特開2006-225701号公報JP-A-2006-225701 国際公開第2011/062012号WO2011/062012 国際公開第2016/121820号WO2016/121820

従来の冷間鍛造用鋼線は、Crの含有量が高くなると、焼鈍後に十分にセメンタイトが球状化せず、変形抵抗が高く、加工割れが発生しやすい。 In conventional steel wires for cold forging, when the Cr content is high, the cementite is not sufficiently spheroidized after annealing, resulting in high deformation resistance and easy cracking during work.

そこで、本開示は、Crの含有量が高い組成であっても、球状化焼鈍後の変形抵抗の低減と延性の向上が達成できる線材及び鋼線を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a wire rod and a steel wire that can achieve reduction in deformation resistance and improvement in ductility after spheroidizing annealing even if the composition has a high Cr content.

上記課題は、以下の手段により解決される。
<1> 成分組成が、質量%で、
C :0.10~0.50%、
Si:0.01~0.50%、
Mn:0.20~1.00%、
P :0.030%以下、
S :0.050%以下、
Cr:0.85~1.50%、
Al:0.001~0.080%、
N :0.0010~0.0200%、並びに
残部:Fe及び不純物であり、
線材に含まれるC、Si、Mn、Cr、Cu、Mo、及びVのそれぞれの質量%による含有量を(C%)、(Si%)、(Mn%)、(Cr%)、(Cu%)、(Mo%)、及び(V%)で表し、F1及びF2をそれぞれ下記式で算出される値とした場合に、
F1が1.50以上3.00以下であり、
金属組織が、少なくともベイナイト及びマルテンサイトを含み、前記線材の長手方向に垂直な断面で測定した前記ベイナイト、前記マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が98%以上であって、前記フェライトの面積率が5%未満、及び前記マルテンサイトの面積率が0%超、かつ10×F1-15%以上21×F1-20%以下を満たし、
前記線材の中心軸を含み、長手方向に平行な断面で測定したベイナイトブロックの平均円相当径が15μm以下であり、かつ、前記線材の直径をDとした場合に、(表層部におけるベイナイトブロックの平均円相当径/表面から0.25D部の深さにおけるベイナイトブロックの平均円相当径)が1.00未満であり、
引張強さが、1000×F2+200MPa以上1300×F2+190MPa以下である、線材。
F1=(Mn%)+1.2(Cr%)+1.2(Cu%)+0.8(Mo%)
F2=(C%)+0.14×(Si%)+0.20×(Mn%)+0.11×(Cr%)+0.5×(Mo%)+1.54×(V%)
<2> 前記成分組成が、質量%で、
Ti:0.050%以下、
B :0.0050%以下、
Mo:0.30%以下、
Ni:0.30%以下、
Cu:0.50%以下、
V :0.30%以下、
Nb:0.050%以下、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0050%以下、及び
Zr:0.0050%以下
からなる群より選ばれる1種又は2種以上を満たす<1>に記載の線材。
<3> 成分組成が、質量%で、
C :0.10~0.50%、
Si:0.01~0.50%、
Mn:0.20~1.00%、
P :0.030%以下、
S :0.050%以下、
Cr:0.85~1.50%、
Al:0.001~0.080%、
N :0.0010~0.0200%、並びに
残部:Fe及び不純物であり、
鋼線に含まれるMn、Cr、Cu、及びMoのそれぞれの質量%による含有量を(Mn%)、(Cr%)、(Cu%)、及び(Mo%)で表し、F1を下記の式で算出される値とした場合に、F1が1.50以上3.00以下であり、
金属組織が、少なくともベイナイト及びマルテンサイトを含み、前記鋼線の長手方向に垂直な断面で測定した前記ベイナイト、前記マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が98%以上であって、前記フェライトの面積率が5%未満、及び前記マルテンサイトの面積率が0%超、かつ10×F1-15%以上21×F1-20%以下を満たし、
前記鋼線の中心軸を含み、長手方向に平行な断面で測定したベイナイトブロックの平均円相当径が15μm以下であり、前記ベイナイトブロックの平均アスペクト比が1.00超1.30未満である、鋼線。
F1=(Mn%)+1.2(Cr%)+1.2(Cu%)+0.8(Mo%)
<4> 前記成分組成が、質量%で、
Ti:0.050%以下、
B :0.0050%以下、
Mo:0.30%以下、
Ni:0.30%以下、
Cu:0.50%以下、
V :0.30%以下、
Nb:0.050%以下、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0050%以下、及び
Zr:0.0050%以下、
からなる群より選ばれる1種又は2種以上を満たす<3>に記載の鋼線。
The above problems are solved by the following means.
<1> Component composition is mass %,
C: 0.10 to 0.50%,
Si: 0.01 to 0.50%,
Mn: 0.20-1.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.050% or less,
Cr: 0.85-1.50%,
Al: 0.001 to 0.080%,
N: 0.0010 to 0.0200%, and the balance: Fe and impurities,
Contents by mass % of C, Si, Mn, Cr, Cu, Mo, and V contained in the wire are expressed as (C%), (Si%), (Mn%), (Cr%), (Cu% ), (Mo%), and (V%), and when F1 and F2 are values calculated by the following formulas,
F1 is 1.50 or more and 3.00 or less,
The metal structure contains at least bainite and martensite, the total area ratio of the bainite, the martensite, and the ferrite measured in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the wire is 98% or more, and the area of the ferrite ratio is less than 5%, and the martensite area ratio is more than 0%, and satisfies 10 × F1-15% or more and 21 × F1-20% or less,
When the average circle equivalent diameter of the bainite blocks measured in the cross section parallel to the longitudinal direction and including the central axis of the wire is 15 μm or less, and the diameter of the wire is D, (the bainite blocks in the surface layer The average equivalent circle diameter/average equivalent circle diameter of the bainite block at a depth of 0.25D from the surface) is less than 1.00,
A wire having a tensile strength of 1000×F2+200 MPa or more and 1300×F2+190 MPa or less.
F1 = (Mn%) + 1.2 (Cr%) + 1.2 (Cu%) + 0.8 (Mo%)
F2 = (C%) + 0.14 x (Si%) + 0.20 x (Mn%) + 0.11 x (Cr%) + 0.5 x (Mo%) + 1.54 x (V%)
<2> The component composition is mass %,
Ti: 0.050% or less,
B: 0.0050% or less,
Mo: 0.30% or less,
Ni: 0.30% or less,
Cu: 0.50% or less,
V: 0.30% or less,
Nb: 0.050% or less,
Ca: 0.0050% or less,
The wire according to <1>, satisfying one or more selected from the group consisting of Mg: 0.0050% or less and Zr: 0.0050% or less.
<3> Component composition is mass %,
C: 0.10 to 0.50%,
Si: 0.01 to 0.50%,
Mn: 0.20-1.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.050% or less,
Cr: 0.85-1.50%,
Al: 0.001 to 0.080%,
N: 0.0010 to 0.0200%, and the balance: Fe and impurities,
The contents of Mn, Cr, Cu, and Mo contained in the steel wire are represented by (Mn%), (Cr%), (Cu%), and (Mo%), respectively, and F1 is expressed by the following formula where F1 is 1.50 or more and 3.00 or less,
The metal structure contains at least bainite and martensite, and the total area ratio of the bainite, the martensite, and ferrite measured in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel wire is 98% or more, and the ferrite The area ratio is less than 5%, the area ratio of martensite is more than 0%, and 10 × F1-15% or more and 21 × F1-20% or less are satisfied,
The average equivalent circle diameter of the bainite blocks measured in a cross section parallel to the longitudinal direction including the central axis of the steel wire is 15 μm or less, and the average aspect ratio of the bainite blocks is more than 1.00 and less than 1.30. steel wire.
F1 = (Mn%) + 1.2 (Cr%) + 1.2 (Cu%) + 0.8 (Mo%)
<4> The component composition is mass %,
Ti: 0.050% or less,
B: 0.0050% or less,
Mo: 0.30% or less,
Ni: 0.30% or less,
Cu: 0.50% or less,
V: 0.30% or less,
Nb: 0.050% or less,
Ca: 0.0050% or less,
Mg: 0.0050% or less, and Zr: 0.0050% or less,
The steel wire according to <3> satisfying one or more selected from the group consisting of:

本開示によれば、Crの含有量が高い組成であっても、球状化焼鈍後の変形抵抗の低減と延性の向上が達成できる線材及び鋼線が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this disclosure, the wire rod and steel wire which can achieve reduction in deformation resistance and improvement in ductility after spheroidizing annealing are provided even if the composition has a high Cr content.

ベイナイトブロックの測定位置を示すIndicates the measurement position of the bainite block 試験番号6の線材の表層から0.25D深さの位置をピクラールでエッチングした組織を示すSEM画像である。FIG. 10 is an SEM image showing the structure of the wire of test number 6 etched with picral at a depth of 0.25D from the surface layer. FIG.

本開示の一例である実施形態について説明する。
本開示に係る線材及び鋼線は、特に、焼鈍後に軟質、かつ高延性とすることが可能な線材と鋼線に関し、例えば、冷間鍛造や転造などで成形されるボルト、ねじ、ナット等の機械部品の素材として好適に用いられる焼鈍用線材と、その線材を伸線加工した鋼線に関する。尚、本開示で対象とする線材は、熱間圧延棒鋼をコイル状に巻いた「バーインコイル」も含む。
An embodiment that is an example of the present disclosure will be described.
The wire rods and steel wires according to the present disclosure particularly relate to wire rods and steel wires that can be made soft and highly ductile after annealing, such as bolts, screws, nuts, etc. formed by cold forging, rolling, etc. and a steel wire obtained by drawing the wire. It should be noted that the wire rod covered by the present disclosure also includes a "burn-in coil" obtained by winding a hot-rolled steel bar into a coil shape.

本開示において、「~」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。
また、「~」の前後に記載される数値に「超」または「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値または上限値として含まない範囲を意味する。
また、成分組成の元素の含有量は、元素量(例えば、C量、Si量等)と表記する場合がある。
また、成分組成の元素の含有量について、「%」は「質量%」を意味する。
また、成分組成の元素の含有量について「0~」と記載している場合は、その元素を含まなくてもよいことを意味する。
また、「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。
また、線材又は鋼線の「表面」とは「外周面」を意味する。
また、「L断面」とは、線材又は鋼線の中心軸を含み、長手方向(つまり圧延方向、または伸線方向)と平行な断面を意味する。
また、「C断面」とは、線材又は鋼線の長手方向に垂直な断面を意味する。
また、「中心軸」とは、線材又は鋼線の長手方向に垂直な断面の中心点を通り、長手方向(軸方向)に延びる仮想線を示す。
また、「数値XD」との表記は、線材又は鋼線の直径をDとしたとき、表面から、中心軸に向かって(径方向に向かって)、直径DのX倍の深さの位置を示す。例えば、「0.25D」は、直径Dの0.25倍の深さの位置を示す。
In the present disclosure, a numerical range represented using "to" means a range including the numerical values described before and after "to" as lower and upper limits.
In addition, a numerical range when "more than" or "less than" is attached to a numerical value written before and after "to" means a range that does not include these numerical values as lower or upper limits.
Also, the content of an element in the component composition may be expressed as the amount of element (for example, the amount of C, the amount of Si, etc.).
Moreover, "%" means "% by mass" with respect to the content of elements in the component composition.
In addition, when the content of an element in the component composition is described as "0 to", it means that the element does not have to be contained.
In addition, the term "process" includes not only an independent process but also a process that cannot be clearly distinguished from other processes as long as the intended purpose of the process is achieved.
Also, the "surface" of the wire or steel wire means the "peripheral surface".
In addition, the “L cross section” means a cross section including the central axis of the wire rod or steel wire and parallel to the longitudinal direction (that is, rolling direction or wire drawing direction).
In addition, "C section" means a section perpendicular to the longitudinal direction of a wire rod or steel wire.
The term "central axis" refers to an imaginary line extending in the longitudinal direction (axial direction) passing through the central point of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the wire rod or steel wire.
In addition, the notation "numerical value XD" means the position at a depth X times the diameter D from the surface toward the central axis (toward the radial direction), where D is the diameter of the wire or steel wire. show. For example, "0.25D" indicates a position at a depth of 0.25 times the diameter D.

本開示に係る線材及び鋼線は、所定の成分組成を有し、線材は下記(1)及び(3)を、鋼線は(1)及び(2)をそれぞれ満たす金属組織を有し、さらに線材は下記(4)の引張強さを満たす。
(1)線材及び鋼線の金属組織が、少なくともベイナイトとマルテンサイトを含み、C断面で測定した98面積%以上が、ベイナイトと、面積%が10×F1-15%以上21×F1-20%以下のマルテンサイトと、面積%が5%未満で含むことができるフェライトと、から構成される。ここでF1は、質量%でのMn、Cr、Cu、Moの含有量の値をそれぞれ(Mn%)、(Cr%)、(Cu%)、(Mo%)とするとき、F1=(Mn%)+1.2(Cr%)+1.2(Cu%)+0.8(Mo%)で表される値である。なお、線材及び鋼線の成分組成は、F1が1.50以上3.00以下を満たす範囲とする。
(2)鋼線のL断面で測定したベイナイトのブロック粒の平均円相当径が15μm以下であり、ベイナイトブロックの平均アスペクト比が1.00超1.30未満である。
(3)線材のL断面で測定したベイナイトブロックの平均円相当径が15μm以下であり、かつ、線材の直径をDとしたとき、(表層部のベイナイトブロックの平均円相当径/0.25D部の深さにおけるベイナイトブロックの平均円相当径)が1.00未満である。
(4)線材の引張強さが、1000×F2+200MPa以上、1300×F2+190MPa以下である。ここでF2は、線材に含まれる質量%でのC、Si、Mn、Cr、Cu、Mo、Vの含有量の値をそれぞれ(C%)、(Si%)、(Mn%)、(Cr%)、(Mo%)、(V%)とするとき、F2=(C%)+0.14×(Si%)+0.20×(Mn%)+0.11×(Cr%)+0.5×(Mo%)+1.54×(V%)である。
The wire and steel wire according to the present disclosure have a predetermined chemical composition, the wire has a metal structure that satisfies the following (1) and (3), the steel wire has a metal structure that satisfies (1) and (2), and further The wire satisfies the tensile strength of (4) below.
(1) The metal structure of the wire rod and steel wire contains at least bainite and martensite, and 98 area% or more as measured by the C cross section is bainite, and the area% is 10 × F1-15% or more 21 × F1-20%. It is composed of the following martensite and ferrite, which can be contained in an area percentage of less than 5%. Here, F1 = (Mn %) + 1.2 (Cr%) + 1.2 (Cu%) + 0.8 (Mo%). The chemical composition of the wire rod and the steel wire should be in the range where F1 is 1.50 or more and 3.00 or less.
(2) The average equivalent circle diameter of the bainite block grains measured on the L cross section of the steel wire is 15 μm or less, and the average aspect ratio of the bainite blocks is more than 1.00 and less than 1.30.
(3) When the average equivalent circle diameter of the bainite blocks measured in the L cross section of the wire is 15 μm or less, and the diameter of the wire is D, The average circle equivalent diameter of the bainite block at the depth of ) is less than 1.00.
(4) The tensile strength of the wire is 1000×F2+200 MPa or more and 1300×F2+190 MPa or less. Here, F2 is the content of C, Si, Mn, Cr, Cu, Mo, and V in mass% contained in the wire (C%), (Si%), (Mn%), (Cr %), (Mo%), and (V%), F2 = (C%) + 0.14 x (Si%) + 0.20 x (Mn%) + 0.11 x (Cr%) + 0.5 x (Mo %) + 1.54 x (V %).

本開示に係る線材、鋼線は、上記構成により、球状化焼鈍時間の短縮が可能で、焼鈍後は冷間鍛造性に優れた鋼線となる。本開示に係る線材、鋼線は、次の知見により見出された。
焼鈍後の鋼線の冷間鍛造性を向上させるためには、変形抵抗を低くして、延性を高くすることが有効である。焼鈍後の鋼線の変形抵抗を低くして、かつ延性を高くするためには、焼鈍後の鋼線の組織を、フェライト粒径を粗粒にし、球状炭化物のサイズを微細にすればよい。しかし、Crの含有量が高い鋼では、セメンタイトの球状化が遅延するため、セメンタイトが球状になりにくく、フェライト粒径を粗粒にすることが困難である。また、従来技術では、セメンタイトを微細にすると、フェライトの成長が抑制されることから、フェライト粒が細粒となり、低い変形抵抗を達成することが困難である。
しかし、本発明者らは、線材の製造方法と組織を改良することで、Crを0.85%以上含有する鋼でも、焼鈍後のフェライト粒の粗粒化とセメンタイトの微細化を両立し、変形抵抗の低減と延性の向上を同時に達成することを見出した。
The wire rod and steel wire according to the present disclosure can shorten the spheroidizing annealing time due to the above configuration, and become a steel wire having excellent cold forgeability after annealing. The wire and steel wire according to the present disclosure were discovered based on the following findings.
In order to improve the cold forgeability of the steel wire after annealing, it is effective to lower the deformation resistance and increase the ductility. In order to reduce the deformation resistance and increase the ductility of the annealed steel wire, the structure of the annealed steel wire should have coarser ferrite grains and finer spheroidal carbides. However, in a steel with a high Cr content, cementite spheroidization is delayed, so cementite is less likely to be spheroidized, making it difficult to coarsen the ferrite grain size. In addition, in the prior art, when cementite is made finer, the growth of ferrite is suppressed, so the ferrite grains become finer, making it difficult to achieve low deformation resistance.
However, by improving the manufacturing method and structure of the wire rod, the present inventors achieved both coarsening of ferrite grains and refinement of cementite after annealing, even in steel containing 0.85% or more of Cr. It was found that both the reduction in deformation resistance and the improvement in ductility were achieved at the same time.

本発明者らは、0.85%以上のCrを含有する鋼を用いて、球状化焼鈍後の変形抵抗と延性に及ぼす球状化焼鈍前の線材の金属組織の影響を検討した。Crを0.85%以上含有する線材では、初析フェライトとパーライトを抑制し、ベイナイトを主体としてマルテンサイトを含む組織とすることで、球状化焼鈍後の延性が高くなるとの知見を得た。この理由は以下のように推定することができる。
炭素含有量が0.50%以下の亜共析鋼を用いて、通常の方法で熱間圧延して冷却して製造した線材の組織は、フェライトとパーライトの混合組織となる。このような混合組織では、鋼中の炭素はパーライト部に偏在するため、球状化焼鈍後に炭化物は、焼鈍前にパーライトであった部分に偏在し、延性が低下する。線材の組織を、フェライトを抑制したベイナイト組織やマルテンサイト組織にすると、鋼中の炭素は均一に分布するため、球状化焼鈍後に炭化物が均一に分散し、延性が向上する。マルテンサイトは球状化焼鈍後の炭化物を微細にするため、延性の向上に有効であるが、一方で、焼鈍後のフェライト粒径を細粒にするため変形抵抗を増大させる。このため、球状化焼鈍後の鋼線の延性を向上させ、かつ変形抵抗を低減させるためには、線材の組織をベイナイトとマルテンサイトの混合組織とすることが有効である。
さらに、線材の引張強さを1000×F2+200MPa以上、1300×F2+190MPa以下にすることで球状化焼鈍後の強度が低下し、優れた冷間鍛造性が得られるとの知見を得た。
The present inventors used steel containing 0.85% or more of Cr to examine the effect of the metal structure of the wire before spheroidizing annealing on the deformation resistance and ductility after spheroidizing annealing. It has been found that in a wire rod containing 0.85% or more of Cr, ductility after spheroidizing annealing is increased by suppressing proeutectoid ferrite and pearlite and forming a structure mainly containing bainite and containing martensite. The reason for this can be presumed as follows.
The microstructure of a wire manufactured by hot-rolling and cooling a hypo-eutectoid steel having a carbon content of 0.50% or less by a conventional method has a mixed microstructure of ferrite and pearlite. In such a mixed structure, carbon in the steel is unevenly distributed in the pearlite portion, so after spheroidizing annealing, carbides are unevenly distributed in the pearlite portion before annealing, resulting in a decrease in ductility. If the structure of the wire rod is a bainite structure or a martensite structure in which ferrite is suppressed, the carbon in the steel is uniformly distributed, so that the carbides are uniformly dispersed after spheroidizing annealing, and the ductility is improved. Martensite refines carbides after spheroidizing annealing, and is therefore effective for improving ductility. Therefore, in order to improve the ductility of the steel wire after spheroidizing annealing and to reduce the deformation resistance, it is effective to make the structure of the wire a mixed structure of bainite and martensite.
Furthermore, the inventors have found that by setting the tensile strength of the wire to 1000×F2+200 MPa or more and 1300×F2+190 MPa or less, the strength after spheroidizing annealing is lowered and excellent cold forgeability can be obtained.

また、上記の特徴をもつ線材に、総減面率が20~50%となる伸線加工などでひずみを付与し、その後、Ac1以下の温度で球状化焼鈍を行うことで、従来技術では困難であったCrを0.85~1.50%、Cを0.10~0.50%含有する鋼において、フェライト粒が粗粒であり、炭化物が微細で、かつ、炭化物のアスペクト比が小さい組織が得られ、変形抵抗の低減と、延性の向上を達成できることを見出した。 In addition, strain is applied to the wire rod having the above characteristics by wire drawing with a total area reduction of 20 to 50%, and then spheroidizing annealing is performed at a temperature of A c1 or less. In the steel containing 0.85 to 1.50% of Cr and 0.10 to 0.50% of C, which was difficult, the ferrite grains are coarse grains, the carbides are fine, and the carbide aspect ratio is It was found that a small structure can be obtained, a reduction in deformation resistance and an improvement in ductility can be achieved.

[成分組成]
本開示に係る線材及び鋼線の成分組成(鋼成分)は、質量%で、C:0.10~0.50%、Si:0.01~0.50%、Mn:0.20~1.00%、P:0.030%以下、S:0.050%以下、Cr:0.85~1.50%、Al:0.001~0.080%、N:0.0010~0.0200%、並びに、残部:Fe及び不純物である。また、本開示に係る線材及び鋼線は、Feの一部に代えて、Ti:0.050%以下、B:0.0050%以下、Mo:0.30%以下、Ni:0.30%以下、Cu:0.50%以下、V:0.30%以下、Nb:0.050%以下、Ca:0.0050%以下、Mg:0.0050%以下、および、Zr:0.0050%以下の1種又は2種以上を含んでもよい。つまり、Ti、B、Mo、Ni、Cu、V、Nb、Ca、Mg、および、Zrは任意元素であり、これらの元素は、本開示に係る線材及び鋼線に含有されなくてもよいが、含有される場合は、上記範囲内とする。
以下、本開示に係る線材及び鋼線に含まれる各元素量を上記範囲に限定した理由を説明する。
[Component composition]
The component composition (steel component) of the wire rod and steel wire according to the present disclosure is, in mass%, C: 0.10 to 0.50%, Si: 0.01 to 0.50%, Mn: 0.20 to 1 .00%, P: 0.030% or less, S: 0.050% or less, Cr: 0.85-1.50%, Al: 0.001-0.080%, N: 0.0010-0. 0200% and the balance: Fe and impurities. In addition, in the wire rod and steel wire according to the present disclosure, instead of part of Fe, Ti: 0.050% or less, B: 0.0050% or less, Mo: 0.30% or less, Ni: 0.30% Below, Cu: 0.50% or less, V: 0.30% or less, Nb: 0.050% or less, Ca: 0.0050% or less, Mg: 0.0050% or less, and Zr: 0.0050% It may contain one or more of the following. That is, Ti, B, Mo, Ni, Cu, V, Nb, Ca, Mg, and Zr are optional elements, and these elements may not be contained in the wire and steel wire according to the present disclosure. , If it is contained, it shall be within the above range.
Hereinafter, the reason why the amount of each element contained in the wire rod and steel wire according to the present disclosure is limited to the above range will be explained.

C:0.10~0.50%
Cは、機械部品としての強度を確保するため添加する。C量が0.10%未満では機械部品としての必要な強度を確保することが困難である。一方、C量が0.50%を越えると延性、靱性、および冷間鍛造性が劣化する。そのため、C量は、0.10~0.50%とした。高強度と延性、靱性、冷間加工性を両立する好ましいC量の範囲は、0.15~0.48%である。
C: 0.10-0.50%
C is added to ensure strength as a machine part. If the amount of C is less than 0.10%, it is difficult to ensure the strength required for mechanical parts. On the other hand, if the amount of C exceeds 0.50%, ductility, toughness and cold forgeability deteriorate. Therefore, the amount of C is set to 0.10 to 0.50%. A preferred range of C content that achieves both high strength, ductility, toughness and cold workability is 0.15 to 0.48%.

Si:0.01~0.50%
Siは、脱酸元素として機能するとともに、焼入れ性を付与し、焼戻し軟化抵抗を向上させて、機械部品に必要な強度を付与するのに有効な元素である。Si量が0.01%未満ではこれらの効果が不十分である。Si量が0.50%を越えると、機械部品の延性、靱性が劣化するとともに、鋼線の変形抵抗を上昇させて冷間鍛造性を劣化させる。そのため、Si量は、0.01~0.50%とした。好ましいSi量の範囲は0.03~0.35%である。より好ましいSi量の範囲は0.05~0.30%である。
Si: 0.01-0.50%
Si is an element that functions as a deoxidizing element, imparts hardenability, improves temper softening resistance, and is effective in imparting the necessary strength to mechanical parts. These effects are insufficient if the amount of Si is less than 0.01%. If the amount of Si exceeds 0.50%, the ductility and toughness of the machine parts are deteriorated, and the deformation resistance of the steel wire is increased to deteriorate the cold forgeability. Therefore, the amount of Si is set to 0.01 to 0.50%. A preferable Si content range is 0.03 to 0.35%. A more preferable Si content range is 0.05 to 0.30%.

Mn:0.20~1.00%
Mnは、焼入れ性を付与し、機械部品に必要な強度を付与するのに必要な元素である。Mn量が0.20%未満では効果が不十分である。Mn量が1.00%を越えると、機械部品の靱性が劣化するとともに、鋼線の変形抵抗が上昇し冷間鍛造性を劣化させる。そのため、Mn量は、0.20~1.00%とした。好ましいMn量の範囲は0.25~0.90%である。より好ましいMnの範囲は0.30~0.85%である。
Mn: 0.20-1.00%
Mn is an element necessary for imparting hardenability and imparting the necessary strength to mechanical parts. If the amount of Mn is less than 0.20%, the effect is insufficient. If the Mn content exceeds 1.00%, the toughness of the machine parts deteriorates, and the deformation resistance of the steel wire increases, degrading the cold forgeability. Therefore, the Mn amount was set to 0.20 to 1.00%. A preferable Mn amount range is 0.25 to 0.90%. A more preferred range of Mn is 0.30 to 0.85%.

P:0.030%以下
Pは、不純物として線材及び鋼線に含有される。Pは焼入れ焼戻し後の機械部品の結晶粒界に偏析し、靱性を劣化させるため低減することが望ましい。このため、P量の上限は、0.030%とした。好ましいP量の上限は、0.020%である。より好ましいP量の上限は0.015%以下である。なお、P量の下限は、0%(つまり含まないこと)がよいが、脱Pコストを低減する観点から、0%超え(又は0.0001%以上)であってもよい。
P: 0.030% or less P is contained in wire rods and steel wires as an impurity. P segregates at grain boundaries of machine parts after quenching and tempering, deteriorating toughness, and therefore, it is desirable to reduce it. Therefore, the upper limit of the amount of P is set to 0.030%. A preferable upper limit of the amount of P is 0.020%. A more preferable upper limit of the amount of P is 0.015% or less. The lower limit of the amount of P is preferably 0% (that is, it should not be included), but from the viewpoint of reducing the cost of removing P, it may be more than 0% (or 0.0001% or more).

S:0.050%以下
Sは、MnS等の硫化物として線材及び鋼線に含有される。これらの硫化物は鋼線の被削性を向上させる。S量が0.050%を超えると鋼線の冷間鍛造性を劣化させるとともに、焼入れ焼戻し後の機械部品の靱性を劣化させる。このため、S量の上限は0.050%とした。好ましいS量の上限は、0.030%である。より好ましいS量の上限は、0.010%である。なお、S量の下限は、脱Sコストを低減する観点から、0%超え(又は0.001%以上)であってもよい。
S: 0.050% or less S is contained in wire rods and steel wires as sulfides such as MnS. These sulfides improve the machinability of the steel wire. When the amount of S exceeds 0.050%, the cold forgeability of the steel wire is deteriorated, and the toughness of the machine part after quenching and tempering is deteriorated. Therefore, the upper limit of the amount of S is set to 0.050%. A preferable upper limit of the amount of S is 0.030%. A more preferable upper limit of the amount of S is 0.010%. In addition, the lower limit of the amount of S may be more than 0% (or 0.001% or more) from the viewpoint of reducing the S removal cost.

Cr:0.85~1.50%
Crは、焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与するのに必要な元素である。さらに、Crを含有することにより、焼鈍後の炭化物の形状が球状になり、冷間加工性を向上させる。Cr量が0.85%未満では効果が不十分である。Cr量が1.50%を超えると、炭化物の球状化時間が長時間となり、製造コストを増加させるとともに、鋼線の変形抵抗が上昇し冷間鍛造性を劣化させる。そのため、Cr量は、0.85~1.50%とした。好ましいCr量の範囲は、0.87~1.40%である。より好ましいCr量の範囲は、0.90~1.30%である。
Cr: 0.85-1.50%
Cr is an element necessary for improving hardenability and imparting the necessary strength to mechanical parts. Furthermore, the inclusion of Cr makes the shape of the carbide after annealing spherical, thereby improving the cold workability. If the Cr content is less than 0.85%, the effect is insufficient. If the Cr content exceeds 1.50%, the carbide takes a long time to form spheroids, which increases the manufacturing cost and increases the deformation resistance of the steel wire, degrading the cold forgeability. Therefore, the Cr content is set to 0.85 to 1.50%. A preferable Cr content range is 0.87 to 1.40%. A more preferable Cr content range is 0.90 to 1.30%.

Al:0.001~0.080%
Alは、脱酸元素として機能するとともに、AlNを形成しオーステナイト結晶粒を細粒化し、機械部品の靱性を向上させる効果がある。また、固溶Nを固定して動的ひずみ時効を抑制し、変形抵抗を低減する効果がある。Al量が0.001%未満ではこれらの効果が不十分である。Al量が0.080%を超えると効果が飽和するとともに製造性を低下させることがある。そのため、Al量は0.001~0.080%とした。好ましいAl量の範囲は0.010~0.060%である。より好ましいAl量の範囲は0.020~0.050%である。
Al: 0.001-0.080%
Al functions as a deoxidizing element, forms AlN, refines austenite crystal grains, and has the effect of improving the toughness of mechanical parts. In addition, it has the effect of fixing solute N to suppress dynamic strain aging and reducing deformation resistance. These effects are insufficient if the amount of Al is less than 0.001%. If the amount of Al exceeds 0.080%, the effect may be saturated and the manufacturability may be lowered. Therefore, the Al content is set to 0.001 to 0.080%. A preferable Al content range is 0.010 to 0.060%. A more preferable Al content range is 0.020 to 0.050%.

N:0.0010~0.0200%
Nは、Al、Ti、Nb、V等と窒化物を形成し、オーステナイト結晶粒を細粒化し、機械部品の靱性を向上させる効果がある。N量が0.0010%未満では窒化物の析出量が不足し、効果が得られない。N量が0.0200%を超えると固溶Nによる動的ひずみ時効により鋼線の変形抵抗が高くなり加工性を劣化させる。そのため、N量は、0.0010~0.0200%とした。好ましいN量の範囲は0.0020~0.0080%である。より好ましいN量の範囲は、0.0030~0.0050%未満である。
N: 0.0010 to 0.0200%
N has the effect of forming nitrides with Al, Ti, Nb, V, etc., refining austenite crystal grains, and improving the toughness of machine parts. If the amount of N is less than 0.0010%, the amount of nitrides precipitated is insufficient and the effect cannot be obtained. If the amount of N exceeds 0.0200%, the deformation resistance of the steel wire increases due to dynamic strain aging due to solute N, deteriorating workability. Therefore, the amount of N is set to 0.0010 to 0.0200%. A preferable N amount range is 0.0020 to 0.0080%. A more preferable range of N content is 0.0030 to less than 0.0050%.

本開示に係る線材及び鋼線は、以下に記載する特性の向上を目的に、Ti:0.050%以下、B:0.0050%以下、Mo:0.30%以下、Ni:0.30%以下、Cu:0.50%以下、V:0.30%以下、Nb:0.050%以下、Ca:0.0050%以下、Mg:0.0050%以下、およびZr:0.0050%以下の1種または2種以上を含有してもよい。 For the purpose of improving the properties described below, the wire rod and steel wire according to the present disclosure have Ti: 0.050% or less, B: 0.0050% or less, Mo: 0.30% or less, Ni: 0.30 % or less, Cu: 0.50% or less, V: 0.30% or less, Nb: 0.050% or less, Ca: 0.0050% or less, Mg: 0.0050% or less, and Zr: 0.0050% It may contain one or more of the following.

Ti:0.050%以下
Tiは、脱酸元素として機能するとともに、窒化物や炭化物を形成しオーステナイト結晶粒を細粒化し、機械部品の靱性を向上させる効果、固溶Bの生成を促進し、焼入れ性を高める効果、固溶Nを固定して動的ひずみ時効を抑制し、変形抵抗を低減する効果がある。Ti量が0.050%を超えるとこれらの効果が飽和するとともに粗大な酸化物又は窒化物を生成して、機械部品の疲労強度を劣化させることがある。そのため、Tiを含む場合、Ti量は0超~0.050%とすることがよい。好ましいTi量の範囲は0.005~0.030%である。より好ましいTi量の範囲は0.010~0.025%である。
Ti: 0.050% or less Ti functions as a deoxidizing element, forms nitrides and carbides to refine austenite crystal grains, has the effect of improving the toughness of machine parts, and promotes the formation of solid solution B. , the effect of improving the hardenability, and the effect of fixing solute N to suppress dynamic strain aging and reduce deformation resistance. When the amount of Ti exceeds 0.050%, these effects are saturated and coarse oxides or nitrides are formed, which may deteriorate the fatigue strength of mechanical parts. Therefore, when Ti is included, the Ti amount is preferably more than 0 to 0.050%. A preferable Ti content range is 0.005 to 0.030%. A more preferable Ti content range is 0.010 to 0.025%.

B:0.0050%以下
Bは、固溶Bとして粒界に偏析して焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与する効果がある。B量が0.0050%を超えると粒界に炭化物を生成して伸線加工性を劣化させることがある。そのため、Bを含む場合、B量は0超~0.0050%とすることがよい。好ましいB量の範囲は0.0003~0.0030%である。より好ましいB量の範囲は0.0005~0.0020%である。
B: 0.0050% or less B has the effect of segregating at grain boundaries as solid solution B to improve hardenability and imparting the necessary strength to mechanical parts. If the amount of B exceeds 0.0050%, carbides may be formed at grain boundaries to deteriorate wire drawability. Therefore, when B is included, the amount of B is preferably more than 0 to 0.0050%. A preferable B content range is 0.0003 to 0.0030%. A more preferable B content range is 0.0005 to 0.0020%.

Mo:0.30%以下
Moは、焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与する効果がある。Mo量が0.30%を超えると、合金コストが増加するとともに、鋼線の変形抵抗が上昇し冷間鍛造性を劣化させる。そのため、Moを含む場合、Mo量は、0超~0.30%とすることがよい。好ましいMo量の範囲は、0.10~0.25%である。
Mo: 0.30% or less Mo has the effect of improving hardenability and imparting the necessary strength to mechanical parts. If the Mo content exceeds 0.30%, the alloy cost increases and the deformation resistance of the steel wire increases, degrading the cold forgeability. Therefore, when Mo is included, the Mo content is preferably more than 0 to 0.30%. A preferred Mo content range is 0.10 to 0.25%.

Ni:0.30%以下
Niは、焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与する効果がある。Ni量が0.30%を超えると合金コストを増加する。そのため、Niを含む場合、Ni量は0超~0.30%とすることがよい。好ましいNi量の範囲は0.02~0.25%とすることがよい。
Ni: 0.30% or less Ni has the effect of improving hardenability and imparting the necessary strength to mechanical parts. If the amount of Ni exceeds 0.30%, the alloy cost increases. Therefore, when Ni is included, the Ni content is preferably more than 0 to 0.30%. A preferable Ni content range is 0.02 to 0.25%.

Cu:0.50%以下
Cuは、焼入れ性を向上させたり、微細に析出して、機械部品に必要な強度を付与するとともに耐食性を向上させる効果がある。Cu量が0.50%を超えると熱間延性が劣化し表面に疵が発生しやすくなる。そのため、Cuを含む場合、Cu量は0超~0.50%とすることがよい。好ましいCu量の範囲は0.02~0.30%とすることがよい。
Cu: 0.50% or less Cu has the effects of improving the hardenability, precipitating finely, imparting the necessary strength to mechanical parts, and improving corrosion resistance. When the amount of Cu exceeds 0.50%, the hot ductility deteriorates and the surface tends to be scratched. Therefore, when Cu is included, the amount of Cu is preferably more than 0 to 0.50%. A preferable Cu amount range is 0.02 to 0.30%.

V:0.30%以下
Vは、炭化物VCを析出させて、機械部品の強度を高める効果がある。V量が0.30%を超えて含有すると合金コストが増加する。そのため、Vを含む場合、V量は0超~0.30%とすることがよい。好ましいV量の範囲は0.01~0.20%である。
V: 0.30% or less V has the effect of precipitating carbide VC and increasing the strength of mechanical parts. If the V content exceeds 0.30%, the alloy cost increases. Therefore, when V is included, the amount of V is preferably more than 0 to 0.30%. A preferable V content range is 0.01 to 0.20%.

Nb:0.050%以下
Nbは、炭化物や窒化物を析出させて、機械部品の強度を高める効果、オーステナイト結晶粒を細粒化して靱性を向上させる効果、固溶Nを低減して、変形抵抗を低減する効果等がある。Nb量が0.050%を超えると効果が飽和するとともに冷間鍛造性を劣化させることがある。そのため、Nbを含む場合、Nb量は0超~0.050%とすることがよい。好ましいNb量の範囲は0.001~0.030%である。より好ましいNb量の範囲は0.005~0.020%である。
Nb: 0.050% or less Nb has the effect of precipitating carbides and nitrides to increase the strength of mechanical parts, the effect of refining austenite crystal grains to improve toughness, the effect of reducing solid solution N, and reducing deformation. It has the effect of reducing resistance. If the amount of Nb exceeds 0.050%, the effect may saturate and the cold forgeability may deteriorate. Therefore, when Nb is included, the Nb content is preferably more than 0 to 0.050%. A preferable Nb content range is 0.001 to 0.030%. A more preferable Nb content range is 0.005 to 0.020%.

Ca、Mg、Zr:各0.0050%以下
Ca、Mg、Zrは、脱酸元素を目的に添加する。これらの元素は酸化物を微細にして疲労強度を向上させる効果がある。添加量が0.050%を超えると効果が飽和するとともに粗大な酸化物を生成し、疲労特性を劣化させることがある。そのため、Ca、Mg、又はZrを含む場合、Ca量、Mg量、又はZr量はそれぞれ0超~0.050%とすることがよい。好ましいCa量、Mg量、又はZr量の範囲はそれぞれ0.001~0.030%である。より好ましいCa量、Mg量、又はZr量の範囲はそれぞれ0.005~0.020%である。
Ca, Mg, Zr: Each 0.0050% or less Ca, Mg, and Zr are added for the purpose of deoxidizing elements. These elements have the effect of refining oxides and improving fatigue strength. If the addition amount exceeds 0.050%, the effect is saturated and coarse oxides are formed, which may deteriorate the fatigue characteristics. Therefore, when Ca, Mg, or Zr is included, the Ca content, Mg content, or Zr content is preferably more than 0 to 0.050%. A preferable range of Ca content, Mg content, or Zr content is 0.001 to 0.030%, respectively. A more preferable range of Ca content, Mg content, or Zr content is 0.005 to 0.020%, respectively.

残部:Fe及び不純物
本開示に係る線材及び鋼線の成分組成において、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、意図的に含有させたものではない成分を指す。さらに、不純物は、意図的に含有させた成分であっても、鋼線の性能に影響を与えない範囲の量で含有する成分も含む。
不純物としては、例えば、O等が挙げられる。Oは鋼線中に不可避的に含有し、Al、Tiなどの酸化物として存在する。O量が高いと粗大な酸化物が形成し、機械部品の疲労強度が低下する原因となる。そのため、O量は0.01%以下に抑制することが好ましい。
Balance: Fe and Impurities In the component composition of the wire rod and steel wire according to the present disclosure, the balance is Fe and impurities.
Here, the term "impurity" refers to a component contained in raw materials or a component mixed in during the manufacturing process and not intentionally included. Furthermore, the impurities also include components that are included intentionally in amounts within a range that does not affect the performance of the steel wire.
Examples of impurities include O and the like. O is inevitably contained in the steel wire and exists as oxides such as Al and Ti. If the amount of O is high, coarse oxides are formed, which causes deterioration of the fatigue strength of mechanical parts. Therefore, it is preferable to suppress the O content to 0.01% or less.

F1
本開示に係る線材及び鋼線は、Mn、Cr、Cu、Moの含有量の質量%での値をそれぞれ(Mn%)、(Cr%)、(Cu%)、(Mo%)とするとき、下記式で表されるF1が1.50以上3.00以下である。
F1=(Mn%)+1.2(Cr%)+1.2(Cu%)+0.8(Mo%)
F1が1.50未満では、フェライトの面積率が増大し、焼鈍後の延性が低下する。一方、F1が3.00を超えるとマルテンサイトの面積率が増加し、伸線加工の際に断線する可能性が高まる。そのため、F1を1.50以上3.00以下とした。好ましいF1の範囲は1.60以上2.80以下である。より好ましいF1の範囲は1.70以上2.60以下である。
なお、F1を示す式中、Cr、Cu、Mo、及びVは任意元素であり、線材及び鋼線に含まれない場合は「0」としてF1を算出する。
F1
In the wire rod and steel wire according to the present disclosure, when the mass% values of the contents of Mn, Cr, Cu, and Mo are respectively (Mn%), (Cr%), (Cu%), and (Mo%) , F1 represented by the following formula is 1.50 or more and 3.00 or less.
F1 = (Mn%) + 1.2 (Cr%) + 1.2 (Cu%) + 0.8 (Mo%)
If F1 is less than 1.50, the ferrite area ratio increases and the ductility after annealing decreases. On the other hand, if F1 exceeds 3.00, the area ratio of martensite increases and the possibility of wire breakage during wire drawing increases. Therefore, F1 is set to 1.50 or more and 3.00 or less. A preferable range of F1 is 1.60 or more and 2.80 or less. A more preferable range of F1 is 1.70 or more and 2.60 or less.
In the formula representing F1, Cr, Cu, Mo, and V are optional elements, and F1 is calculated as "0" when they are not contained in the wire or steel wire.

[金属組織]
次に、本開示に係る線材及び鋼線の金属組織の限定理由について述べる。
本開示に係る線材及び鋼線は、金属組織が、少なくともベイナイト及びマルテンサイトを含み、C断面を観察した場合に、ベイナイト、マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が98%以上であって、フェライトの面積率が5%未満及びマルテンサイトの面積率が0%超、かつ10×F1-15%以上21×F1-20%以下を満たす。
ベイナイト、マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が98%以上とは、組織観察した測定視野の全面積に対して、これらの組織の合計面積が98面積%以上であることを意味する。金属組織中にパーライトが含まれると、焼鈍後の鋼線の延性が低くなり、冷間鍛造性が劣化するため、パーライトは含まれないことが好ましい。残部組織として、2面積%未満の初析セメンタイト及び/又はオーステナイトが許容される。
[Metal structure]
Next, reasons for limiting the metal structure of the wire rod and steel wire according to the present disclosure will be described.
The wire rod and steel wire according to the present disclosure have a metal structure containing at least bainite and martensite, and a total area ratio of bainite, martensite, and ferrite when the C cross section is observed is 98% or more, The area ratio of ferrite is less than 5%, the area ratio of martensite is more than 0%, and 10×F1-15% or more and 21×F1-20% or less are satisfied.
The total area ratio of bainite, martensite, and ferrite of 98% or more means that the total area of these structures is 98% or more with respect to the total area of the measurement field in which the structure was observed. If pearlite is contained in the metallographic structure, the ductility of the steel wire after annealing is lowered and the cold forgeability is deteriorated, so it is preferable that pearlite is not contained. Less than 2 area % of proeutectoid cementite and/or austenite is allowed as the residual structure.

<フェライト>
フェライトの面積%が5%以上になると、焼鈍後のセメンタイトの分布が不均一となり、強度が不均一となる。強度が不均一になると、冷間鍛造の際に、局部的に変形が集中し、割れが発生しやすくなる。このため、フェライトの面積%を5%未満とした。好ましいフェライトの面積%は4%以下である。より好ましいフェライトの面積%は3%以下である。なお、本開示に係る線材及び鋼線の金属組織は、フェライトを含まなくてもよい。すなわち、フェライトの面積%が0%であってもよい。
<Ferrite>
If the area percentage of ferrite is 5% or more, the distribution of cementite after annealing becomes non-uniform, resulting in non-uniform strength. If the strength becomes non-uniform, deformation concentrates locally during cold forging, and cracks are likely to occur. Therefore, the area percentage of ferrite is set to less than 5%. A preferable area percentage of ferrite is 4% or less. A more preferable area percentage of ferrite is 3% or less. Note that the metallographic structure of the wire and steel wire according to the present disclosure may not contain ferrite. That is, the area percentage of ferrite may be 0%.

<マルテンサイト>
マルテンサイトの面積%が21×F1-20%を超えると、焼鈍後の変形抵抗が高くなり冷間鍛造性が劣化する。一方、マルテンサイトを含むと焼鈍後の炭化物が微細になり延性が向上するが、マルテンサイトの面積%が10×F1-15%未満では効果が十分得られない。このためマルテンサイトの面積%を0%超、かつ10×F1-15%以上21×F1-20%以下とした。なお、「0%超、かつ10×F1-15%以上」とは、「10×F1-15」の値が0以下の場合、マルテンサイトの面積%の下限値は0%超であることを意味する。
なお、マルテンサイトの面積%が30%を超えると、焼鈍前の伸線加工の際に断線が発生しやすくなるため、マルテンサイトの面積%は30%以下が好ましい。
<Martensite>
If the area % of martensite exceeds 21×F1-20%, the deformation resistance after annealing increases and the cold forgeability deteriorates. On the other hand, when martensite is included, the carbides after annealing become finer and the ductility improves. For this reason, the area % of martensite is set to more than 0% and 10×F1-15% or more and 21×F1-20% or less. In addition, "more than 0% and 10 × F1-15% or more" means that when the value of "10 × F1-15" is 0 or less, the lower limit of martensite area% is more than 0%. means.
If the area percentage of martensite exceeds 30%, disconnection tends to occur during wire drawing before annealing, so the area percentage of martensite is preferably 30% or less.

<ベイナイト>
ベイナイト、マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率のうち、フェライトの面積率及びマルテンサイトの面積率を除く残部はベイナイトである。好ましいベイナイトの面積%は113-21×F1%超、115-10×F1%以下であり、より好ましくは112-17×F1%以上115-10×F1%以下である。
なお、本開示におけるベイナイトは、パーライトと同様にフェライト相(α)とセメンタイト相(FeC)が含まれるが、パーライトは、フェライト相とセメンタイト相とが交互に連続して層状に積層した組織であり、ベイナイトは、粒内にラス(針状の下部組織)を含み、かつ粒状または針状の炭化物が分散した組織である。
<Bainite>
Of the total area ratio of bainite, martensite, and ferrite, the balance excluding the area ratio of ferrite and the area ratio of martensite is bainite. The area percentage of bainite is preferably more than 113-21×F1% and 115-10×F1% or less, more preferably 112-17×F1% or more and 115-10×F1% or less.
Note that bainite in the present disclosure includes a ferrite phase (α) and a cementite phase (Fe 3 C) like pearlite, but pearlite has a structure in which ferrite phases and cementite phases are alternately and continuously laminated in layers. and bainite is a structure in which laths (needle-like substructures) are included in grains and granular or needle-like carbides are dispersed.

<ベイナイトブロックの平均円相当径>
ベイナイトブロックの平均円相当径を小さくすると、焼鈍の際にセメンタイトの球状化を促進し、焼鈍時間を短縮することができる。ベイナイトブロックの平均円相当径が15μmを超えると、焼鈍時間が長くなり製造コストが増大する。また、セメンタイトの球状化が不完全となるため、冷間鍛造性が劣化する場合がある。このため、ベイナイトブロックの平均円相当径を15μm以下とした。好ましいベイナイトブロックの平均円相当径は13μm以下である。
<Average circle equivalent diameter of bainite blocks>
Reducing the average equivalent circle diameter of the bainite blocks promotes spheroidization of cementite during annealing, and shortens the annealing time. If the average equivalent circle diameter of the bainite blocks exceeds 15 μm, the annealing time is lengthened and the manufacturing cost increases. In addition, since the cementite is incompletely spheroidized, the cold forgeability may deteriorate. For this reason, the average circle equivalent diameter of the bainite blocks is set to 15 μm or less. The average equivalent circle diameter of the bainite blocks is preferably 13 μm or less.

<線材の(表層部のベイナイトブロックの平均円相当径/0.25D部のベイナイトブロックの平均円相当径)>
線材の直径をDとしたとき、(表層部のベイナイトブロックの平均円相当径/0.25D部のベイナイトブロックの平均円相当径)が1.00未満であると、焼鈍後の冷間鍛造性が改善する。(表層部のベイナイトブロックの平均円相当径/0.25D部のベイナイトブロックの平均円相当径)の好ましい比は、0.98以下である。0.60未満とするためには製造コストが増大するため、下限は0.60が好ましい。
<Average equivalent circle diameter of bainite blocks in the surface layer/Average equivalent circle diameter of bainite blocks in the 0.25D portion)>
When the diameter of the wire is D, and (average equivalent circle diameter of bainite blocks in the surface layer/average equivalent circle diameter of 0.25D bainite blocks) is less than 1.00, the cold forgeability after annealing is poor. improves. A preferable ratio of (average equivalent circle diameter of bainite blocks in the surface layer/average equivalent circle diameter of bainite blocks in the 0.25D portion) is 0.98 or less. If the ratio is less than 0.60, the manufacturing cost increases, so the lower limit is preferably 0.60.

<鋼線のベイナイトブロックの平均アスペクト比>
ベイナイトブロックのアスペクト比とは、L断面で測定したベイナイトブロックの長径と短径との比、すなわち長径/短径である。L断面で測定した鋼線のベイナイトブロックの平均アスペクト比を1.00超とすると、焼鈍の際にセメンタイトの球状化を促進し、焼鈍時間を短縮することができる。1.00以下では焼鈍時間が短縮する効果がなく、1.30以上になると効果が飽和する。このため、L断面で測定した鋼線のベイナイトブロックの平均アスペクト比を、1.00超1.30未満とした。
<Average aspect ratio of steel wire bainite block>
The aspect ratio of the bainite block is the ratio of the major axis to the minor axis of the bainite block measured in the L cross section, that is, major axis/minor axis. When the average aspect ratio of the bainite blocks of the steel wire measured in the L cross section is more than 1.00, cementite spheroidization is promoted during annealing, and the annealing time can be shortened. If it is 1.00 or less, there is no effect of shortening the annealing time, and if it is 1.30 or more, the effect is saturated. For this reason, the average aspect ratio of the bainite blocks of the steel wire measured in the L cross section was set to more than 1.00 and less than 1.30.

(組織の測定方法)
本開示に係る線材及び鋼線の金属組織の測定は、以下の方法によって行う。
(Method for measuring tissue)
Measurement of the metal structure of the wire and steel wire according to the present disclosure is performed by the following method.

-線材および鋼線における金属組織の面積率の測定-
ベイナイト、フェライト、及びマルテンサイトの各面積率(面積%)は以下の手順により決定する。
まず、測定対象とする線材又は鋼線(以下「対象物」と称する場合がある。)のC断面を鏡面研磨した後、ピクラール(5%ピクリン酸+95%エタノール溶液)でエッチングして組織を現出させる。
次に、対象物の直径をDとした場合に、当該対象物の表面からの深さが250μmの深さ位置において対象物の周方向に90°おきに4箇所及び当該対象物の表面からの深さが0.25Dの深さ位置において周方向に90°おきに4箇所の計8箇所において、それぞれ深さ方向に80μm、周方向に120μmの領域と、中心軸部分(表面からの深さが0.5Dの深さ位置)の1箇所における80μm×80μmの領域と、の計9箇所を特定する。そしてこれら9箇所について走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて倍率1000倍の組織写真を撮影する。
本開示では、撮影された組織写真において、(長軸の長さ)/(短軸の長さ)が5.0以上のセメンタイトがフェライトと交互に連続して層状に積層し、層間に粒状、または針状のセメンタイトを含まない組織をパーライトとした。なお、パーライトには疑似パーライトを含む。疑似パーライトは、分断したセメンタイトが列状に並び、列間に粒状、または針状の炭化物を含まず、かつ、粒内にラス(針状の下部組織)を含まない組織とした。ベイナイトは、粒内にラスを含み、かつラス間やラス内に粒状、または針状の炭化物が分散した組織とした。
-Measurement of Area Ratio of Metal Structure in Wires and Steel Wires-
Each area ratio (area %) of bainite, ferrite, and martensite is determined by the following procedure.
First, after mirror-polishing the C cross-section of the wire or steel wire to be measured (hereinafter sometimes referred to as the “object”), the structure was exposed by etching with picral (5% picric acid + 95% ethanol solution). let out
Next, when the diameter of the object is D, four points at intervals of 90° in the circumferential direction of the object at a depth position of 250 μm from the surface of the object and At a depth position of 0.25D, at 4 locations in the circumferential direction at intervals of 90°, a total of 8 locations, a region of 80 μm in the depth direction and 120 μm in the circumferential direction, and a central axis portion (depth from the surface 80 μm×80 μm area at one point (0.5D depth position). Photographs of the structure at 1000 times magnification are taken using a scanning electron microscope (SEM) at these nine locations.
In the present disclosure, in the photographed structure photograph, cementite having a ratio of (long axis length) / (short axis length) of 5.0 or more is alternately and continuously laminated with ferrite in layers, and granular between layers, Alternatively, an acicular structure that does not contain cementite was used as perlite. Perlite includes pseudo-perlite. The pseudo-pseudo-perlite had a structure in which divided cementite was arranged in rows, no granular or needle-like carbide was included between the rows, and no lath (needle-like substructure) was included in the grains. The bainite has a structure in which laths are included in grains and granular or needle-like carbides are dispersed between and within laths.

さらに、撮影された組織写真中のベイナイト、フェライト、マルテンサイト、パーライト、オーステナイト、及び初析セメンタイトの各組織を目視でマーキングし、各組織の領域の面積を画像解析(ソフト名:ニレコ製小型汎用画像処理解析システムLUZEX_AP)により求める。なお、この操作は少なくとも2個のサンプルについて測定、算出し、それらの平均値を求め、当該平均値を本開示における各組織の面積%とする。
なお、フェライトとマルテンサイトの判別が困難な場合は、観察位置を圧痕で特定し、ピクラールで腐食して組織写真を撮影した後、再研磨し、ナイタール(5%硝酸+95%エタノール溶液)でエッチングして組織を現出させる。同一箇所の組織写真をSEMを用いて倍率1000倍で撮影する。ナイタールで腐食されるが、ピクラールでの腐食が弱い領域をマルテンサイトと判定し、ナイタール、ピクラールとも腐食が弱い領域をフェライトと判定して、上述の方法にて各組織の領域を目視でマーキングし、面積%を画像解析により求める。
ベイナイトと疑似パーライトの判別が困難な場合は、対象とする線材または鋼線のC断面を鏡面研磨し、当該対象物の表面からの深さが250μmの深さ位置において対象物の周方向に90°おきに4箇所及び当該対象物の表面からの深さが0.25Dの深さ位置において周方向に90°おきに4箇所の計8箇所において深さ方向に30μm、周方向に45μmの領域と、中心軸部分の1箇所における30μm×30μmの領域と、の計9箇所のそれぞれの観察位置を特定する。ナイタールでエッチングし組織を現出後、領域内全域の組織写真をSEMを用いて5000倍で撮影する。粒内にラス(針状の下部組織)が存在し、かつ粒状、または針状炭化物が存在する組織をベイナイトと判定した。
Furthermore, each structure of bainite, ferrite, martensite, pearlite, austenite, and proeutectoid cementite in the photographed structure photograph is visually marked, and the area of each structure is image analyzed (software name: Nireco small general purpose It is obtained by the image processing analysis system LUZEX_AP). In addition, this operation is measured and calculated for at least two samples, the average value thereof is obtained, and the average value is defined as the area % of each tissue in the present disclosure.
If it is difficult to distinguish between ferrite and martensite, specify the observation position by the indentation, corrode with picral, take a picture of the structure, re-polish, and etch with nital (5% nitric acid + 95% ethanol solution). to make the organization appear. A tissue photograph of the same site is taken with a SEM at a magnification of 1000 times. A region corroded by nital but weakly corroded by picral was determined to be martensite, and a region weakly corroded by both nital and picral was determined to be ferrite, and the regions of each structure were visually marked by the above method. , area % is determined by image analysis.
If it is difficult to distinguish between bainite and pseudo-perlite, mirror-polish the C cross section of the target wire rod or steel wire, and at a depth position of 250 μm from the surface of the target, 90 in the circumferential direction of the target. A region of 30 μm in the depth direction and 45 μm in the circumferential direction at 4 locations at 4° intervals and 4 locations at 90° intervals in the circumferential direction at a depth position of 0.25 D from the surface of the object. , and a 30 μm×30 μm region at one point on the central axis portion. After revealing the structure by etching with nital, a photograph of the structure of the entire area is taken with SEM at 5000 times. A structure in which laths (needle-like substructures) exist in grains and granular or needle-like carbides are present was determined to be bainite.

-線材及び鋼線におけるベイナイトブロックの平均円相当径の測定-
ベイナイトブロックの平均円相当径は電子線後方散乱回折(EBSD:Electron Back Scattering Diffraction)法により測定できる。具体的には、図1に示すように、線材10又は鋼線のL断面の表層部(表面近傍:線材又は鋼線の表面から径方向に500μmまでの深さの部分)、0.25D部(線材又は鋼線の表面から鋼線の中心方向に直径Dの0.25倍の深さの部分)、0.5D部(線材又は鋼線の中心部分)での、深さ方向(径方向)に500μm、中心軸C方向に500μmの領域において、測定ステップを1.0μmとして各領域内の各測定点でのbcc-Feの結晶方位を測定し、方位差が15度以上の境界をブロック粒界と定義する。そして、このブロック粒界に囲まれた5ピクセル以上の領域をブロック粒とする。ブロック粒の平均円相当径を、混粒が前提となる粒集団の平均粒径の求め方であるJohnson-Saltykovの測定方法(「計量形態学」内田老鶴圃新社、S47.7.30発行、原著:R.T.DeHoff.F.N.Rbiness.P189参照)を用いて得た。これを2つのサンプルについて行い、合計6つの測定領域で測定した平均円相当径の平均値をベイナイトブロックの平均円相当径とする。
-Measurement of the average circle equivalent diameter of bainite blocks in wire rods and steel wires-
The average equivalent circle diameter of the bainite block can be measured by an electron beam back scattering diffraction (EBSD) method. Specifically, as shown in FIG. 1, the surface layer portion of the L cross section of the wire 10 or steel wire (near the surface: the portion up to 500 μm in the radial direction from the surface of the wire or steel wire), the 0.25D portion (A portion at a depth of 0.25 times the diameter D from the surface of the wire rod or steel wire toward the center of the steel wire), the depth direction (radial direction) at the 0.5D portion (the center portion of the wire rod or steel wire) ) and 500 μm in the direction of the central axis C, the crystal orientation of bcc-Fe is measured at each measurement point in each region with a measurement step of 1.0 μm, and the boundary with an orientation difference of 15 degrees or more is blocked. defined as grain boundaries. A region of 5 or more pixels surrounded by the block grain boundary is defined as a block grain. The average circle-equivalent diameter of block grains is measured by Johnson-Saltykov's method of determining the average grain size of a grain group on the premise of mixed grains ("Morphology Measurement" Uchida Roukakuho Shinsha, S47.7.30 Published, Original: RT DeHoff. F. N. Rbiness. See P189). This is done for two samples, and the average value of the average equivalent circle diameters measured in a total of six measurement regions is taken as the average equivalent circle diameter of the bainite block.

なお、線材における「表層部のベイナイトブロックの平均円相当径/0.25D部のベイナイトブロックの平均円相当径」は、上述したEBSD法で求めた表層部のベイナイトブロックの平均円相当径を0.25D部のベイナイトブロックの平均円相当径で除して求める。 It should be noted that the "average equivalent circle diameter of the bainite blocks in the surface layer/average equivalent circle diameter of the bainite blocks in the 0.25D portion" in the wire is obtained by setting the average equivalent circle diameter of the bainite blocks in the surface layer obtained by the above-described EBSD method to 0. It is obtained by dividing by the average circle equivalent diameter of the bainite block in the 25D portion.

-鋼線におけるベイナイトブロックの平均アスペクト比の測定-
鋼線のベイナイトブロックの平均アスペクト比は、次のように決定する。上述したEBSD法にて、表層部、0.25D部、0.5D部のブロック粒を決定する。このようにひとつのL断面の6つの領域において、円相当径が最大のものから順に10個のブロック粒を選定する。選定された10個のブロック粒についてアスペクト比(長径/短径)を測定し、その平均値を算出する。このようにして、6つの領域においてそれぞれの平均値を算出し、その平均を平均アスペクト比とする。
-Measurement of Average Aspect Ratio of Bainite Blocks in Steel Wire-
The average aspect ratio of the bainite blocks of the steel wire is determined as follows. Block grains of the surface layer portion, 0.25D portion, and 0.5D portion are determined by the EBSD method described above. In this manner, 10 block grains are selected in order from the largest equivalent circle diameter in the six regions of one L cross section. The aspect ratio (major axis/minor axis) is measured for 10 selected block grains, and the average value is calculated. In this way, the average value of each of the six regions is calculated, and the average is taken as the average aspect ratio.

<線材の引張強さ>
本開示に係る線材は、線材に含まれるC、Si、Mn、Cr、Mo、及びVのそれぞれの質量%による含有量を(C%)、(Si%)、(Mn%)、(Cr%)、(Mo%)、及び(V%)で表し、F2=(C%)+0.14×(Si%)+0.20×(Mn%)+0.11×(Cr%)+0.5×(Mo%)+1.54×(V%)とした場合に、引張強さが1000×F2+200MPa以上である。なお、Mo及びVは任意元素であり、これらの元素を含まない場合は「0」としてF2を算出する。
線材の引張強さが1000×F2+200MPa未満では、焼鈍後の軟質化が不十分で冷間鍛造性が劣化する。一方、線材の引張強さが1300×F2+190MPaを超えると、焼鈍後の冷間鍛造性が劣化する。このため、線材の引張強さを1000×F2+200MPa以上、1300×F2+190MPa以下とした。なお、線材の引張強さが1300MPaを超えると、焼鈍前の伸線加工の際に断線しやすくなるため、線材の引張強さは、1300MPa以下が好ましい。
線材の引張強さは、JIS Z2241(2011年)の9A試験片を用い、JIS Z2241(2011年)の試験方法に従って引張試験を行って測定した値である。
<Tensile strength of wire>
In the wire according to the present disclosure, the content of each of C, Si, Mn, Cr, Mo, and V contained in the wire by mass% (C%), (Si%), (Mn%), (Cr% ), (Mo%), and (V%), where F2 = (C%) + 0.14 x (Si%) + 0.20 x (Mn%) + 0.11 x (Cr%) + 0.5 x ( Mo%) + 1.54 x (V%), the tensile strength is 1000 x F2 + 200 MPa or more. Note that Mo and V are optional elements, and F2 is calculated as "0" when these elements are not included.
If the tensile strength of the wire is less than 1000×F2+200 MPa, softening after annealing is insufficient and the cold forgeability deteriorates. On the other hand, if the tensile strength of the wire exceeds 1300×F2+190 MPa, the cold forgeability after annealing deteriorates. Therefore, the tensile strength of the wire is set to 1000×F2+200 MPa or more and 1300×F2+190 MPa or less. If the tensile strength of the wire exceeds 1300 MPa, the wire tends to break during wire drawing before annealing. Therefore, the tensile strength of the wire is preferably 1300 MPa or less.
The tensile strength of the wire is a value measured by performing a tensile test according to the test method of JIS Z2241 (2011) using a 9A test piece of JIS Z2241 (2011).

[線材の製造方法]
本開示に係る線材の製造方法の一例について説明する。本開示に係る線材は、加熱工程と、熱間圧延工程と、冷却工程と、第1保持工程と、第2保持工程とを含む方法によって好適に製造することができる。以下各工程について詳細に説明する。
[Manufacturing method of wire]
An example of a method for manufacturing a wire according to the present disclosure will be described. The wire according to the present disclosure can be suitably manufactured by a method including a heating process, a hot rolling process, a cooling process, a first holding process, and a second holding process. Each step will be described in detail below.

(加熱工程)
加熱工程では、上記本開示に係る線材の成分組成を有する鋼片を、950~1150℃に加熱する。加熱温度が950℃未満では、熱間圧延の際の変形抵抗が増大し圧延コストが嵩む。一方、加熱温度が1150℃を超えると表層部の脱炭が顕著となり、最終製品の表層硬さが低下する。
(Heating process)
In the heating step, the billet having the chemical composition of the wire according to the present disclosure is heated to 950 to 1150°C. If the heating temperature is less than 950° C., the deformation resistance during hot rolling increases and the rolling cost increases. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1150° C., the decarburization of the surface layer portion becomes significant, and the surface layer hardness of the final product decreases.

(熱間圧延工程)
熱間圧延工程では、加熱された鋼片を、仕上げ圧延温度850~1000℃で熱間圧延する。仕上げ圧延温度が850℃未満では、焼鈍後のフェライト粒が細粒化し、変形抵抗が劣化する。仕上げ圧延温度が1000℃を超えると、第1保持工程における変態完了時間が長くなり、製造コストが増加する。なお、仕上げ圧延温度とは、仕上げ圧延直後の線材の表面温度を指す。
(Hot rolling process)
In the hot rolling process, the heated billet is hot rolled at a finish rolling temperature of 850 to 1000°C. If the finish rolling temperature is less than 850° C., the ferrite grains after annealing become finer and the deformation resistance deteriorates. If the finish rolling temperature exceeds 1000°C, the transformation completion time in the first holding step becomes longer, increasing the manufacturing cost. The finish rolling temperature refers to the surface temperature of the wire immediately after finish rolling.

(冷却工程)
冷却工程では、熱間圧延後、850~1000℃である線材を、850℃から550℃までを30~250℃/sの平均冷却速度で、400~500℃未満まで冷却する。例えば、熱間圧延後の線材をリング状に巻取って上記平均冷却速度となるように溶融塩槽への浸漬によって冷却することができる。平均冷却速度が30℃/s未満では、フェライト組織の面積%が5%未満の組織が得られない。平均冷却速度が250℃/s以上とするには製造コストが嵩む。なお、平均冷却速度とは、線材の表面冷却速度を指す。
(Cooling process)
In the cooling step, after hot rolling, the wire rod at 850 to 1000°C is cooled from 850°C to 550°C at an average cooling rate of 30 to 250°C/s to 400 to less than 500°C. For example, the wire rod after hot rolling can be coiled into a ring shape and cooled by immersion in a molten salt bath so as to achieve the above average cooling rate. If the average cooling rate is less than 30° C./s, a structure with a ferrite structure area percentage of less than 5% cannot be obtained. If the average cooling rate is 250° C./s or more, the manufacturing cost increases. The average cooling rate refers to the surface cooling rate of the wire.

(第1保持工程)
第1保持工程では、400℃~500℃未満で20秒以上保持する。保持温度が400℃未満では、マルテンサイトの面積%が21×F1-20%を超え、伸線工程での断線の原因となるとともに、焼鈍工程後の変形抵抗が高くなり、冷間鍛造性を劣化させる。保持温度が500℃以上では、マルテンサイトの面積%が21×F1-20%を超え、伸線加工工程において断線の原因となるとともに、焼鈍工程後の冷間鍛造性を劣化させる。
また、第1保持工程での保持時間が20秒未満では、マルテンサイトの面積%が21×F1-20%を超え、伸線加工工程において断線の原因となるとともに、焼鈍工程後の冷間鍛造性を劣化させる。なお、製造コストの観点から、保持時間の上限は、120秒がよい。第1保持工程は、例えば、溶融塩浴槽への浸漬により実施する。
(First holding step)
In the first holding step, the temperature is held at 400° C. to less than 500° C. for 20 seconds or longer. If the holding temperature is less than 400° C., the area percentage of martensite exceeds 21×F1-20%, which causes wire breakage in the wire drawing process, and the deformation resistance after the annealing process increases, resulting in poor cold forgeability. deteriorate. When the holding temperature is 500° C. or higher, the area percentage of martensite exceeds 21×F1−20%, which causes wire breakage in the wire drawing process and deteriorates the cold forgeability after the annealing process.
In addition, if the holding time in the first holding step is less than 20 seconds, the area% of martensite exceeds 21 × F1-20%, which causes wire breakage in the wire drawing process and cold forging after the annealing process. deteriorate sexuality. From the viewpoint of manufacturing cost, the upper limit of the retention time is preferably 120 seconds. The first holding step is performed, for example, by immersion in a molten salt bath.

(第2保持工程)
第2保持工程では、500℃~600℃に30秒以上保持する。保持温度が500℃未満では線材の強度が高いため、伸線加工工程において断線の原因となる。保持温度が600℃以上では、製造コストが増加する。製造コストの観点から、保持時間の上限は、150秒がよい。第2保持工程は、例えば、溶融塩浴槽への浸漬により実施する。
(Second holding step)
In the second holding step, the temperature is held at 500° C. to 600° C. for 30 seconds or longer. If the holding temperature is less than 500° C., the strength of the wire rod is high, which causes breakage in the wire drawing process. If the holding temperature is 600° C. or higher, the manufacturing cost increases. From the viewpoint of manufacturing cost, the upper limit of the retention time is preferably 150 seconds. The second holding step is performed, for example, by immersion in a molten salt bath.

上記工程を経て製造される本開示に係る線材の線径Dとしては、好ましくは3.0~25.0mmであり、より好ましくは5.0~18.0mmである。 The wire diameter D of the wire according to the present disclosure manufactured through the above steps is preferably 3.0 to 25.0 mm, more preferably 5.0 to 18.0 mm.

[鋼線の製造方法]
本開示に係る鋼線の製造方法の一例について説明する。本開示に係る鋼線は、本開示に係る線材を用いて、少なくとも伸線加工工程を含む方法によって好適に製造することができる。以下、伸線加工工程について詳細に説明する。
[Manufacturing method of steel wire]
An example of the steel wire manufacturing method according to the present disclosure will be described. The steel wire according to the present disclosure can be suitably manufactured using the wire rod according to the present disclosure by a method including at least a wire drawing step. The wire drawing process will be described in detail below.

(伸線加工工程)
伸線加工工程では、第2保持工程後、室温に冷却された線材を、総減面率20~50%で伸線加工する。伸線加工を行うことで、焼鈍工程の際に炭化物の球状化を促進するとともに、フェライト粒の成長を促進する。伸線加工の際の総減面率が20%未満では、これらの効果が不十分で冷間鍛造性が劣化する。総減面率が50%を超えても効果が飽和するとともに、鋼線径が小さくなり用途が制限される。
本開示に係る線材を伸線加工して製造される本開示に係る鋼線の線径としては、好ましくは2.5~21.0mmであり、より好ましくは4.5~16.0mmである。
なお、本開示に係る線材を伸線加工して本開示に係る鋼線を製造する場合、後述する焼鈍前の鋼線の金属組織の面積率は、伸線加工前の金属組織の面積率が維持される。また、伸線加工によってベイナイトブロックも長手方向に延びることになるが、ベイナイトブロックの円相当径は、伸線加工前後においてほとんど変化しない。
(Wire drawing process)
In the wire drawing step, the wire rod cooled to room temperature after the second holding step is drawn at a total area reduction of 20 to 50%. Wire drawing promotes the spheroidization of carbides and the growth of ferrite grains during the annealing process. If the total reduction in area during wire drawing is less than 20%, these effects are insufficient and the cold forgeability deteriorates. Even if the total reduction in area exceeds 50%, the effect is saturated and the diameter of the steel wire becomes small, restricting the application.
The wire diameter of the steel wire according to the present disclosure produced by drawing the wire rod according to the present disclosure is preferably 2.5 to 21.0 mm, more preferably 4.5 to 16.0 mm. .
When the steel wire according to the present disclosure is manufactured by drawing the wire according to the present disclosure, the area ratio of the metal structure of the steel wire before annealing, which will be described later, is the area ratio of the metal structure before wire drawing. maintained. Moreover, the bainite blocks are also elongated in the longitudinal direction by the wire drawing, but the equivalent circle diameter of the bainite blocks hardly changes before and after the wire drawing.

(焼鈍工程)
本開示に係る鋼線は、以下の焼鈍工程を行うことにより、セメンタイトが球状化し冷間鍛造性が向上する。
焼鈍工程では、650℃以上Ac1温度(℃)以下で3時間以上保持して冷却する。ここで、Ac1=723-10.7×(Mn%)+29.1×(Si%)+16.9×(Cr%)である。焼鈍温度が650℃未満では、フェライト粒が細粒となり冷間鍛造性が劣化する。Ac1を超えると、炭化物の個数が減少し、冷間鍛造性が劣化する。保持時間が3時間未満では、フェライト粒が細粒となり冷間鍛造性が劣化する。
(annealing process)
In the steel wire according to the present disclosure, cementite is spheroidized and cold forgeability is improved by performing the following annealing process.
In the annealing step, the steel is held at a temperature of 650° C. or more and A c1 temperature (° C.) or less for 3 hours or more and then cooled. where A c1 =723−10.7×(Mn %)+29.1×(Si %)+16.9×(Cr %). If the annealing temperature is less than 650°C, the ferrite grains become fine grains and the cold forgeability deteriorates. If it exceeds Ac1 , the number of carbides decreases and the cold forgeability deteriorates. If the holding time is less than 3 hours, the ferrite grains become fine grains and the cold forgeability deteriorates.

以下、本開示に係る線材及び鋼線について実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本開示に係る線材及び鋼線を制限するものではない。 Hereinafter, the wire rod and steel wire according to the present disclosure will be described more specifically with reference to examples. However, these examples do not limit the wire and steel wire according to the present disclosure.

[線材及び鋼線の製造]
表1に示す成分組成を有する鋼種A~Lの鋼片を用いて、表2及び表4~表6に示す条件で、次の通り、線材と鋼線を製造した。なお、表1において「-」はその成分を意図的に添加しなかったことを意味し、下線部分は、本開示の範囲外であることを意味する。鋼種K、Lは本開示の成分範囲を満たさない比較例である。
[Manufacture of wire rods and steel wires]
Using billets of steel types A to L having chemical compositions shown in Table 1, wire rods and steel wires were manufactured under the conditions shown in Tables 2 and 4 to 6 as follows. In Table 1, "-" means that the component was not intentionally added, and the underlined part means that it is outside the scope of the present disclosure. Steel grades K and L are comparative examples that do not satisfy the composition range of the present disclosure.

Figure 0007226083000001
Figure 0007226083000001

具体的には、表2~表4に示す試験番号1~10、23~26の線材と鋼線は、次の通り製造した。
鋼片を加熱し、熱間圧延した後、リング状に巻取り、熱間圧延ライン後方の溶融塩浴に浸漬して470℃まで冷却した。
次に第1保持、及び第2保持して、その後、室温(25℃)まで冷却して線材を得た。
得られた線材を表4に示す総減面率で伸線加工し、鋼線を得た。
次いで、鋼線を加熱して焼鈍処理した。試験番号1~10、23~25の鋼線の焼鈍処理は、710℃に5時間保持した後、空冷して行った。なお、試験番号26の鋼線は、伸線途中で断線した。
Specifically, wires and steel wires of test numbers 1 to 10 and 23 to 26 shown in Tables 2 to 4 were manufactured as follows.
After the billet was heated and hot-rolled, it was coiled into a ring, immersed in a molten salt bath at the rear of the hot-rolling line, and cooled to 470°C.
Next, the wire rod was obtained by first holding and second holding, and then cooling to room temperature (25° C.).
The obtained wire was drawn at the total area reduction shown in Table 4 to obtain a steel wire.
The steel wire was then heated and annealed. The steel wires of test numbers 1 to 10 and 23 to 25 were annealed at 710° C. for 5 hours and then air-cooled. Note that the steel wire of test number 26 broke during wire drawing.

また、表2~表4に示す試験番号11~22、27、28の線材と鋼線は、次の通り製造した。
鋼片を加熱し、熱間圧延した後、リング状に巻取り、衝風冷却し室温(25℃)まで冷却して線材を得た。得られた線材を表4に示す総減面率で伸線加工し、鋼線を得た。
次いで、鋼線を加熱して焼鈍処理した。試験番号11~22、27、28の鋼線の焼鈍処理は、760℃に5時間保持した後、冷却速度15℃/hで660まで冷却し、その後空冷して行った。なお、試験番号21の鋼線は、伸線途中で断線した。
Wire rods and steel wires of test numbers 11 to 22, 27 and 28 shown in Tables 2 to 4 were produced as follows.
A steel slab was heated, hot-rolled, coiled into a ring shape, air-blast cooled, and cooled to room temperature (25° C.) to obtain a wire rod. The obtained wire was drawn at the total area reduction shown in Table 4 to obtain a steel wire.
The steel wire was then heated and annealed. The steel wires of test numbers 11 to 22, 27, and 28 were annealed at 760°C for 5 hours, cooled to 660°C at a cooling rate of 15°C/h, and then air-cooled. Note that the steel wire of test number 21 broke during wire drawing.

Figure 0007226083000002
Figure 0007226083000002

Figure 0007226083000003
Figure 0007226083000003

Figure 0007226083000004
Figure 0007226083000004

また、表5及び表6に示す試験番号29の線材と鋼線は、次の通り製造した。
鋼片を加熱し、熱間圧延した後、線材をリング状に巻取り、衝風冷却し室温(25℃)まで冷却した。その後、900℃に加熱し、480℃の鉛浴に250秒浸漬して保持を行い、その後、室温(25℃)まで冷却して線材を得た。得られた線材を表6に示す総減面率で伸線加工し、鋼線を得た。
鋼線を710℃に5時間保持した後、空冷して焼鈍処理を行った。
Also, the wire and steel wire of Test No. 29 shown in Tables 5 and 6 were manufactured as follows.
After the billet was heated and hot-rolled, the wire was wound into a ring shape and air-blast cooled to room temperature (25°C). After that, it was heated to 900° C., immersed in a lead bath of 480° C. for 250 seconds and held, and then cooled to room temperature (25° C.) to obtain a wire. The obtained wire was drawn at the total area reduction shown in Table 6 to obtain a steel wire.
After holding the steel wire at 710° C. for 5 hours, it was air-cooled and annealed.

Figure 0007226083000005
Figure 0007226083000005

Figure 0007226083000006
Figure 0007226083000006

[組織観察]
上記試験番号1~29の線材に対して、各組織の面積%、ベイナイトブロックの平均円相当径、及び表層部と0.25D部のベイナイトブロックの平均円相当径の比を、既述した方法に従って測定した。
[Tissue observation]
For the wire rods of test numbers 1 to 29, the area % of each structure, the average equivalent circle diameter of the bainite blocks, and the ratio of the average equivalent circle diameter of the bainite blocks in the surface layer portion and the 0.25D portion were determined by the method described above. Measured according to

また、焼鈍前の鋼線のベイナイトブロックの平均円相当径、ベイナイトブロックの平均アスペクト比を、既述した方法に従って測定した。なお、試験番号1の伸線加工前後の組織を観察して各組織の面積率を確認したところ、線材の金属組織面積率は、鋼線の金属組織面積率に反映されていることを確認した。 In addition, the average equivalent circle diameter of the bainite blocks and the average aspect ratio of the bainite blocks of the steel wires before annealing were measured according to the methods described above. The structure before and after the wire drawing process of Test No. 1 was observed to confirm the area ratio of each structure, and it was confirmed that the metal structure area ratio of the wire rod was reflected in the metal structure area ratio of the steel wire. .

参考のため、図2に試験番号6の線材の表面から0.25D深さの位置をピクラールでエッチングした組織の例を示す。組織写真で腐食されている領域がベイナイト、平坦な領域(腐食の弱い領域)がマルテンサイトである。これらの組織の面積%は上述した方法で画像解析して求めた。 For reference, FIG. 2 shows an example of a structure etched with picral at a depth of 0.25D from the surface of the wire of test number 6. As shown in FIG. In the structure photograph, the corroded area is bainite, and the flat area (weakly corroded area) is martensite. The area % of these tissues was obtained by image analysis by the method described above.

[評価]
<線材の引張試験>
既述した方法に従って引張試験を行って測定した。結果を表3及び表5に示す。
[evaluation]
<Tensile test of wire>
A tensile test was performed and measured according to the method described above. The results are shown in Tables 3 and 5.

<焼鈍後の鋼線に対する圧縮試験>
焼鈍後の鋼線を用いて圧縮試験を行い、変形抵抗と限界圧縮率を測定した。延性の評価指標には限界圧縮率を用いた。
焼鈍後の鋼線を、減面率8%で伸線加工し、伸線後の鋼線から直径d、高さ1.5dの円柱状の試験片を作製した。圧縮試験方法は日本塑性加工学会冷間鍛造分科会基準(塑性と加工,vol.22,no.211,1981,p139)に基づき同心円状に溝がついた金型により端面を拘束して圧縮試験を行った。
変形抵抗は、小坂田の方法(K.Osakada:Ann.CIRP,30-1(1981),p135)による相当ひずみ1.6、圧縮率73.6%で加工した際の相当応力とした。
<Compression test on steel wire after annealing>
A compression test was performed using the annealed steel wire to measure deformation resistance and critical compressibility. The critical compressibility was used as the ductility evaluation index.
The annealed steel wire was drawn at an area reduction rate of 8%, and a cylindrical test piece having a diameter of d and a height of 1.5 d was produced from the drawn steel wire. The compression test method is a compression test by constraining the end face with a concentrically grooved mold based on the standards of the Cold Forging Subcommittee of the Japan Society for Technology of Plasticity (plasticity and processing, vol.22, no.211, 1981, p139). did
The deformation resistance was defined as the equivalent stress when processed at an equivalent strain of 1.6 and a compressibility of 73.6% according to Kosakada's method (K.Osakada: Ann.CIRP, 30-1 (1981), p.135).

限界圧縮率は、前記伸線後の鋼線から機械加工で作製した直径5.0mm、高さ7.5mmの円柱状試験片の周部軸方向に曲率0.15mm、深さ0.8mm、角度30°の切欠きを有する試験片を用いて、圧縮試験を行った。長さ0.5mm以上の割れが観察されたとき割れ発生と認定し、割れが発生しない最大の圧縮率を限界圧縮率とした。 The critical compressibility is 0.15 mm in curvature and 0.8 mm in depth in the peripheral axial direction of a cylindrical test piece with a diameter of 5.0 mm and a height of 7.5 mm, which is machined from the drawn steel wire. A compression test was performed using a specimen having a notch with an angle of 30°. When a crack having a length of 0.5 mm or more was observed, it was determined that a crack had occurred, and the maximum compression rate at which no crack occurred was defined as the critical compression rate.

表4及び表6には、変形抵抗と限界圧縮率の測定結果を示し、さらに、通常鋼線(試験番号11~20、27、28)との比較結果を示す。「同等」は通常鋼線と比較して、変形抵抗が±20MPa以内、限界圧縮率が±2%以内であることを示し、「良」は、通常鋼線より優れていることを示し、「不良」は通常鋼線より劣っていることを示す。 Tables 4 and 6 show the measurement results of deformation resistance and critical compressibility, and also show comparison results with ordinary steel wires (test numbers 11 to 20, 27 and 28). "Equivalent" indicates that the deformation resistance is within ±20 MPa and the critical compressibility is within ±2% compared to the normal steel wire, and "Good" indicates that it is superior to the normal steel wire. Poor" indicates inferior to normal steel wire.

上記結果から、本開示で規定する要件をすべて満たす試験番号1~10の線材及び鋼線は、焼鈍後の変形抵抗がそれぞれ比較対象の通常鋼線11~20と同等で、限界圧縮率が優れることがわかる。
試験番号21の線材は、マルテンサイトの面積%、引張強さが本開示の上限を超える。この線材は伸線途中で断線した。
試験番号22の線材は、フェライトの面積%が本開示の上限を超える。この線材を用いた焼鈍後の鋼線の限界圧縮率は、比較対象の通常鋼線と同等である。
試験番号23の線材は、マルテンサイトの面積%が本開示の下限未満であり、鋼線の引張強さが本開示の上限を超える。この線材を用いた焼鈍後の鋼線の変形抵抗は、比較対象の通常鋼線と比べ不良である。
試験番号24の鋼線は、ベイナイトブロックの平均アスペクト比が本開示の下限未満である。この鋼線を用いた焼鈍後の鋼線の変形抵抗は、比較対象の通常鋼線と比べ不良である。
試験番号25の線材は、F1が本開示の下限未満であり、フェライトの面積%が本開示の上限を超える。この線材を用いた焼鈍後の鋼線の限界圧縮率は、比較対象の通常鋼線と同等である。
試験番号26の線材は、F1が本開示の上限を超え、マルテンサイトの面積%が本開示の上限を超える。この線材は伸線途中で断線した。
試験番号29の線材は、表層部と0.25Dの比が本開示の上限を超える。この線材を用いて伸線した後、焼鈍後の鋼線の変形抵抗は、比較対象の通常鋼線と比べ不良である。
From the above results, the wire rods and steel wires of test numbers 1 to 10 that satisfy all the requirements specified in the present disclosure have deformation resistance after annealing equivalent to that of the comparative ordinary steel wires 11 to 20, respectively, and have excellent critical compressibility. I understand.
The wire rod of Test No. 21 exceeds the upper limits of the present disclosure for martensite area % and tensile strength. This wire was broken during wire drawing.
The wire of Test No. 22 has an area percentage of ferrite exceeding the upper limit of the present disclosure. The limit compressibility of the steel wire after annealing using this wire rod is equivalent to that of the conventional steel wire for comparison.
The wire rod of Test No. 23 has an area percent of martensite below the lower limit of the present disclosure, and the tensile strength of the steel wire exceeds the upper limit of the present disclosure. The deformation resistance of the steel wire after annealing using this wire rod is inferior to that of the normal steel wire for comparison.
The steel wire of Test No. 24 has an average aspect ratio of the bainite blocks below the lower limit of the present disclosure. The deformation resistance of the steel wire after annealing using this steel wire is inferior to that of the normal steel wire for comparison.
The wire rod of Test No. 25 has F1 below the lower limit of the present disclosure and the area % of ferrite exceeds the upper limit of the present disclosure. The limit compressibility of the steel wire after annealing using this wire rod is equivalent to that of the conventional steel wire for comparison.
The wire rod of Test No. 26 has F1 exceeding the upper limit of the present disclosure and the area % of martensite exceeds the upper limit of the present disclosure. This wire was broken during wire drawing.
In the wire rod of test number 29, the ratio of the surface layer portion to 0.25D exceeds the upper limit of the present disclosure. After wire drawing using this wire rod, the deformation resistance of the steel wire after annealing is poorer than that of the normal steel wire for comparison.

本開示に係る線材及び鋼線は、例えば、ボルト、ねじ、ナット等の機械部品の素材として用いられる機械構造用鋼に好適に利用できる。本開示に係る線材及び鋼線は、成形割れが抑制できるため、部品形状の複雑化による高機能化、機械部品の生産性の向上に寄与し、産業上極めて有用である。
Crの含有量が高い組成の機械構造用鋼において、球状化焼鈍時間の短縮と、球状化処理後に優れた冷間鍛造性を実現できる線材及び鋼線を提供することができ、この結果、従来困難であった高強度を有する複雑形状部品の冷間鍛造による成形が可能となり、製品歩留まりや生産性が向上する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The wire and steel wire according to the present disclosure can be suitably used, for example, as mechanical structural steel used as materials for machine parts such as bolts, screws, and nuts. Since the wire rod and steel wire according to the present disclosure can suppress forming cracks, they are industrially very useful because they contribute to the enhancement of functionality due to the complication of the shape of parts and the improvement of the productivity of machine parts.
It is possible to provide a wire rod and a steel wire that can shorten the spheroidizing annealing time and achieve excellent cold forgeability after spheroidizing treatment in a steel for machine structural use with a high Cr content. Cold forging can be used to form parts with high strength and complex shapes, which has been difficult, and product yield and productivity are improved.

10 線材
C 中心軸
D 線材の直径
10 wire rod C central axis D diameter of wire rod

Claims (4)

成分組成が、質量%で、
C :0.10~0.50%、
Si:0.01~0.50%、
Mn:0.20~1.00%、
P :0.030%以下、
S :0.050%以下、
Cr:0.85~1.50%、
Al:0.001~0.080%、
N :0.0010~0.0200%、並びに
残部:Fe及び不純物であり、
線材に含まれるC、Si、Mn、Cr、Cu、Mo、及びVのそれぞれの質量%による含有量を(C%)、(Si%)、(Mn%)、(Cr%)、(Cu%)、(Mo%)、及び(V%)で表し、F1及びF2をそれぞれ下記式で算出される値とした場合に、
F1が1.50以上3.00以下であり、
金属組織が、少なくともベイナイト及びマルテンサイトを含み、前記線材の長手方向に垂直な断面で測定した前記ベイナイト、前記マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が98%以上であって、前記フェライトの面積率が5%未満、及び前記マルテンサイトの面積率が0%超、かつ10×F1-15%以上21×F1-20%以下を満たし、
前記線材の中心軸を含み、長手方向に平行な断面で測定したベイナイトブロックの平均円相当径が15μm以下であり、かつ、前記線材の直径をDとした場合に、(表層部におけるベイナイトブロックの平均円相当径/表面から0.25D部の深さにおけるベイナイトブロックの平均円相当径)が1.00未満であり、
引張強さが、1000×F2+200MPa以上1300×F2+190MPa以下である、線材。
F1=(Mn%)+1.2(Cr%)+1.2(Cu%)+0.8(Mo%)
F2=(C%)+0.14×(Si%)+0.20×(Mn%)+0.11×(Cr%)+0.5×(Mo%)+1.54×(V%)
The component composition is mass%,
C: 0.10 to 0.50%,
Si: 0.01 to 0.50%,
Mn: 0.20-1.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.050% or less,
Cr: 0.85-1.50%,
Al: 0.001 to 0.080%,
N: 0.0010 to 0.0200%, and the balance: Fe and impurities,
Contents by mass % of C, Si, Mn, Cr, Cu, Mo, and V contained in the wire are expressed as (C%), (Si%), (Mn%), (Cr%), (Cu% ), (Mo%), and (V%), and when F1 and F2 are values calculated by the following formulas,
F1 is 1.50 or more and 3.00 or less,
The metal structure contains at least bainite and martensite, the total area ratio of the bainite, the martensite, and the ferrite measured in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the wire is 98% or more, and the area of the ferrite ratio is less than 5%, and the martensite area ratio is more than 0%, and satisfies 10 × F1-15% or more and 21 × F1-20% or less,
When the average circle equivalent diameter of the bainite blocks measured in the cross section parallel to the longitudinal direction and including the central axis of the wire is 15 μm or less, and the diameter of the wire is D, (the bainite blocks in the surface layer The average equivalent circle diameter/average equivalent circle diameter of the bainite block at a depth of 0.25D from the surface) is less than 1.00,
A wire having a tensile strength of 1000×F2+200 MPa or more and 1300×F2+190 MPa or less.
F1 = (Mn%) + 1.2 (Cr%) + 1.2 (Cu%) + 0.8 (Mo%)
F2 = (C%) + 0.14 x (Si%) + 0.20 x (Mn%) + 0.11 x (Cr%) + 0.5 x (Mo%) + 1.54 x (V%)
前記成分組成が、質量%で、
Ti:0.050%以下、
B :0.0050%以下、
Mo:0.30%以下、
Ni:0.30%以下、
Cu:0.50%以下、
V :0.30%以下、
Nb:0.050%以下、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0050%以下、及び
Zr:0.0050%以下
からなる群より選ばれる1種又は2種以上を満たす請求項1に記載の線材。
The component composition, in mass%,
Ti: 0.050% or less,
B: 0.0050% or less,
Mo: 0.30% or less,
Ni: 0.30% or less,
Cu: 0.50% or less,
V: 0.30% or less,
Nb: 0.050% or less,
Ca: 0.0050% or less,
The wire according to claim 1, satisfying one or more selected from the group consisting of Mg: 0.0050% or less and Zr: 0.0050% or less.
成分組成が、質量%で、
C :0.10~0.50%、
Si:0.01~0.50%、
Mn:0.20~1.00%、
P :0.030%以下、
S :0.050%以下、
Cr:0.85~1.50%、
Al:0.001~0.080%、
N :0.0010~0.0200%、並びに
残部:Fe及び不純物であり、
鋼線に含まれるMn、Cr、Cu、及びMoのそれぞれの質量%による含有量を(Mn%)、(Cr%)、(Cu%)、及び(Mo%)で表し、F1を下記の式で算出される値とした場合に、F1が1.50以上3.00以下であり、
金属組織が、少なくともベイナイト及びマルテンサイトを含み、前記鋼線の長手方向に垂直な断面で測定した前記ベイナイト、前記マルテンサイト、及びフェライトの合計の面積率が98%以上であって、前記フェライトの面積率が5%未満、及び前記マルテンサイトの面積率が0%超、かつ10×F1-15%以上21×F1-20%以下を満たし、
前記鋼線の中心軸を含み、長手方向に平行な断面で測定したベイナイトブロックの平均円相当径が15μm以下であり、前記ベイナイトブロックの平均アスペクト比が1.00超1.30未満である、鋼線。
F1=(Mn%)+1.2(Cr%)+1.2(Cu%)+0.8(Mo%)
The component composition is mass%,
C: 0.10 to 0.50%,
Si: 0.01 to 0.50%,
Mn: 0.20-1.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.050% or less,
Cr: 0.85-1.50%,
Al: 0.001 to 0.080%,
N: 0.0010 to 0.0200%, and the balance: Fe and impurities,
The contents of Mn, Cr, Cu, and Mo contained in the steel wire are represented by (Mn%), (Cr%), (Cu%), and (Mo%), respectively, and F1 is expressed by the following formula where F1 is 1.50 or more and 3.00 or less,
The metal structure contains at least bainite and martensite, and the total area ratio of the bainite, the martensite, and ferrite measured in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the steel wire is 98% or more, and the ferrite The area ratio is less than 5%, the area ratio of martensite is more than 0%, and 10 × F1-15% or more and 21 × F1-20% or less are satisfied,
The bainite block has an average equivalent circle diameter of 15 μm or less measured in a cross section parallel to the longitudinal direction including the central axis of the steel wire, and the average aspect ratio of the bainite block is more than 1.00 and less than 1.30. steel wire.
F1 = (Mn%) + 1.2 (Cr%) + 1.2 (Cu%) + 0.8 (Mo%)
前記成分組成が、質量%で、
Ti:0.050%以下、
B :0.0050%以下、
Mo:0.30%以下、
Ni:0.30%以下、
Cu:0.50%以下、
V :0.30%以下、
Nb:0.050%以下、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0050%以下、及び
Zr:0.0050%以下、
からなる群より選ばれる1種又は2種以上を満たす請求項3に記載の鋼線。
The component composition, in mass%,
Ti: 0.050% or less,
B: 0.0050% or less,
Mo: 0.30% or less,
Ni: 0.30% or less,
Cu: 0.50% or less,
V: 0.30% or less,
Nb: 0.050% or less,
Ca: 0.0050% or less,
Mg: 0.0050% or less, and Zr: 0.0050% or less,
The steel wire according to claim 3, satisfying one or more selected from the group consisting of:
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004143482A (en) 2002-10-22 2004-05-20 Nippon Steel Corp High strength cold formed spring steel wire and its production method
CN102321846A (en) 2011-10-14 2012-01-18 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 12.9 the level fastening piece is with titaniferous The cold heading steel and working method thereof
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