JPH1060595A - 冷間切断性に優れる線棒鋼材 - Google Patents

冷間切断性に優れる線棒鋼材

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JPH1060595A
JPH1060595A JP21338996A JP21338996A JPH1060595A JP H1060595 A JPH1060595 A JP H1060595A JP 21338996 A JP21338996 A JP 21338996A JP 21338996 A JP21338996 A JP 21338996A JP H1060595 A JPH1060595 A JP H1060595A
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JP
Japan
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mass
cold
carbide
carbides
less
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JP21338996A
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Takuya Atsumi
卓彌 厚見
Toshiyuki Hoshino
俊幸 星野
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で冷間切断性に優れた線棒鋼材を提供す
る。 【解決手段】 鋼中のCを0.15〜1.50mass%とし、炭化
物の長径/短径の平均を2.50以下、かつ長径/短径が
2.5以下の炭化物の全炭化物に占める体積割合を70%以
上に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷間切断性に優れ
る炭素鋼または合金鋼からなる線棒鋼材に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】自動車、産業機械等の機械部品の製造に
は、従来から、炭素鋼または合金鋼の線棒鋼材が素材と
して使用されている。これら機械部品は、一般に、線棒
形状に圧延した鋼素材を球状化焼なましして線棒鋼材と
したのち、これを切断し、冷間鍛造したのち、最後に切
削等の加工を行うことによって製造される。ここで、冷
間鍛造は、加工精度、量産性およびコストの点で優れた
加工法であり、また球状化焼なましは、変形抵抗を低下
させ冷間鍛造性を向上させるために行なわれるものであ
る。ところで、機械部品の上記製造工程において、線棒
鋼材を切断するための、最も安価で生産性の高い方法
は、冷間でのシャー切断である。しかしながら、冷間で
のシャー切断の場合、素材の搬送疵を起点として、冷間
シャー割れが発生することがある。このような場合に
は、生産性が低い温間でのシヤ一切断、あるいは冷間で
ののこ切断を余儀なくされて、コストアップの原因とな
っていた。
【0003】冷間シャー割れが発生する原因として素材
の切欠感受性の高さが挙げられる。このため、冷間シャ
ー割れ防止のためには、切欠感受性の低下が有効である
と考えられ、そのための具体的対策として、 1)酸素、窒素、燐など有害成分の低下 2)フェライト粒径の微細化 などの手段が講じられてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
対策のうち、上記1)は不純物低減のためのコストの大
幅増を招くという問題が、また、上記2)は効果はある
ものの依然として冷間シャー割れが発生し、割れ防止の
決め手とはなっていないという問題があった。そこで、
本発明の目的は、従来技術が抱えていた上記問題に鑑
み、安価で冷間切断性に優れた線棒鋼材を提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題を解決するために鋭意検討を行った結果、冷間切断性
向上のためには、鋼中の炭化物の形状を適正に制御する
必要があることを知見し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明の要旨構成は以下のとおりである。
【0006】(1)C:0.15〜1.50mass%を含有し、炭
化物の長径/短径の平均が2.50以下、かつ長径/短径
2.5以下の炭化物の全炭化物に占める体積割合が70%以
上であることを特徴とする冷間切断性に優れる線棒鋼
材。
【0007】(2)C:0.15〜1.50mass%、Si:0.10〜
1.5 mass%、Mn:0.10〜2.0 mass%、P:0.05mass%以
下、S:0.05mass%以下を含有し、残部はFe及び不可避
的不純物からなり、炭化物の長径/短径の平均が2.50以
下、かつ長径/短径 2.5以下の炭化物の全炭化物に占め
る体積割合が70%以上であることを特徴とする冷間切断
性に優れる線棒鋼材。
【0008】(3)C:0.15〜1.50mass%、Si:0.10〜
1.5 mass%、Mn:0.10〜2.0 mass%、P:0.05mass%以
下、S:0.05mass%以下、Cr:0.10〜2.5 mass%、Mo:
0.10〜1.0 mass%を含有し、残部はFe及び不可避的不純
物からなり、炭化物の長径/短径の平均が 2.5以下、か
つ長径/短径2.50以下の炭化物の全炭化物に占める体積
割合が70%以上であることを特徴とする冷間切断性に優
れる線棒鋼材。
【0009】
【発明の実施の形態】発明者らは、線棒鋼材の冷間切断
性の改善を目指した研究の中で、この鋼材の切欠感受性
(シャルピー衝撃特性)は炭化物形状により大きな影響
を受け、その形状が球状に近いほど切欠感受性、ひいて
は冷間切断性が向上することを見いだした。なお、本発
明における炭化物の形状とは、すべて、線棒鋼材の圧延
方向に切断した断面における形状のことを意味するもの
とする。炭化物の球状化により切欠感受性が向上する理
由は、衝撃荷重を受けた際の炭化物とマトリックスとの
剥離状況が炭化物の形状により大きく異なるためである
と思われる。炭化物の形状が球状に近い場合には、多数
のボイドを伴う延性破壊により切欠感受性が向上する。
すなわち、外部からの荷重により、炭化物とマトリック
スとの界面の剥離によりボイドが発生し、このボイドの
発生に関わる炭化物粒子は変形の進行にしたがい増加
し、ついにボイドの成長合体によって延性破壊に至る。
一方、炭化物の形状が板状に近い場合には、このような
延性破面はほとんど観察きれない。このように、炭化物
とマトリックスの剥離から破断にいたるまでの変形過程
が炭化物の形状によって異なるため、衝撃特性ひいては
冷間切断性に差異が生じると考えられる。
【0010】次に、炭化物の形状、分布、成分元素の範
囲を要旨構成のとおりに定めた理由について説明する。 C:0.15〜1.50mass% Cは、固溶により基地を強化し、機械部品としての十分
な強度、耐磨耗性を得るのに必要な元素である。含有量
が0.15mass%未満ではその効果が少なく、また、0.15ma
ss%未満のC量では、本発明によらずとも、冷間切断性
が問題になることはない。一方、1.50mass%を超えて添
加すると、鋼の靱性が低下する。したがってC含有量は
0.15〜1.50mass%とする。なお、この発明を、耐磨耗性
や強度が必要な部材に用いられ、冷間切断性が劣る、C
量0.40〜1.50mass%の鋼に適用した場合に、一層大きな
効果が得られる。
【0011】Si:0.10〜1.5 mass% Siは、脱酸の他に、基地に固溶して強度を高める元素と
して必要な元素である。含有量が0.10mass%未満ではこ
の効果が少なく、一方1.5 mass%を超えて添加すると、
特に球状化焼なまし後の硬さが上昇するため、被削性お
よび加工性が著しく低下する。よってSi量は0.10〜1.5
mass%の範囲に限定する。
【0012】Mn:0.10〜2.0 mass% Mnは、鋼の焼入れ性を向上させることによって基地の強
度, 靱性を高める。しかし、0.10mass%に満たないとこ
の添加効果に乏しく、一方2.0 mass%を超えて添加する
と被削性, 靱性および加工性が著しく低下するので、Mn
量は0.10〜2.0mass%の範囲に限定する。なお、より好
ましくは0.50〜1.20mass%の範囲とするのがよい。
【0013】P:0.05mass%以下 Pは、靱性あるいは耐疲労性に悪影響を及ぼすため、で
きるだけ少ない方がよい。ただし、Pの低下は大きなコ
ストアップ要因となるので、0.05mass%以下に限定す
る。
【0014】S:0.05mass%以下 Sは、切削性を向上せしめる元素であるが、0.05mass%
を超えるとその効果はほぼ飽和し、逆に靱性あるいは耐
疲労性に悪影響を及ぼすため、0.05mass%以下に限定す
る。
【0015】Cr:0.10〜2.5 mass% Crは、強度上昇に有効であるが、過剰に添加すると靱性
を低下させるため、2.0 mass%以下とする。ただし、0.
10mass%以下ではその効果を発揮しないため、0.10mass
%以上添加することが好ましい。
【0016】Mo:0.10〜1.0 mass% Moは、常温および高温での強度を上昇させる効果がある
が、1.0 mass%を超えると高価となるので、1.0 mass%
以下の範囲で添加する。なお、強度上昇効果を発揮する
ためには、0.10mass%以上添加することが好ましい。
【0017】・炭化物の長径/短径の平均が2.50以下;
図1は、長径/短径2.50以下の炭化物が全炭化物に占め
る体積割合が70%以下の条件下で、炭化物の長径/短径
の平均と冷間シャー切断時の割れ発生率との関係を調べ
た結果である。図1より、炭化物の長径/短径の平均値
が冷間シヤー切断時の割れ発生に大きな影響を及ほして
おり、この比の値が3.00より小さい領域では割れが格段
に滅少し、2.50以下では割れは発生しなくなることがわ
かる。したがって、炭化物の長径/短径の平均値を2.50
以下とする必要がある。
【0018】・長径/短径の比2.50以下の炭化物の全炭
化物に占める体積割合が70%以上;図2は、炭化物の長
径/短径の平均が2.50以下の条件下で、長径/短径の比
が2.50以下の炭化物の全炭化物に占める体積割合と冷間
シャー切断時の割れ発生率との関係について調べた結果
である。図2より、長径/短径の比が2.50以下である炭
化物の全炭化物に占める体積割合が冷間シャー切断時の
割れ発生に大きな影響を及ぼしており、この割合が60%
より大きい領域では割れが格段に減少し、さらに70%以
上では割れは発生しなくなることがわかる。なお、長径
/短径の平均が2.50以下の炭化物であっても、前記炭化
物の体積割合が70%に満たないと割れが発生しやすくな
ることから、割れの発生は主として板状の炭化物の有無
によって支配され、その炭化物が極めて偏平になると、
少量の存在であっても、割れが生ずると言える。したが
って、炭化物の長径/短径2.50以下の炭化物の全炭化物
に占める体積割合を70%以上にする必要がある。以上の
結果から、線棒鋼材中の炭化物の形状分布は、長径/短
径の平均を2.50以下、かつ長径/短径2.50以下の炭化物
の全炭化物に占める体積割合を70%以上を満足するよう
に制御する必要がある。
【0019】次に、本発明鋼材の製造方法について説明
する。溶製は、転炉、電気炉等いずれの方法でもよく、
スラブの製造は、連鋳、造塊いずれの工程によってもよ
い。次いで、熱間圧延したのち、球状化焼きなましを行
う。この焼きなましによる炭化物の球状化を促進させる
ためには、熱間圧延を仕上げ温度 650〜 700℃の低温圧
延とするか、810 〜850 ℃で熱間圧延を終了した後焼入
れするのが望ましい。球状化焼なましの条件は、特に限
定する必要はなく常法に従って行えばよい。
【0020】
【実施例】以下本発明を実施例にもとづいて説明する。
表1に示す化学組成を有する鋼を、転炉で溶製し、連続
鋳造法でスラブとした。その後、発明例のうち1〜10は
仕上げ温度 810〜850 ℃、発明例11〜15は仕上げ温度 6
50〜700 ℃として55mmφの棒材に熱間圧延した。さらに
このうち発明例5〜10は、焼入れ処理した。また比較例
は、仕上げ温度 800〜890 ℃として55mmφの棒材に熱間
圧延した。これらの棒材に常法の条件で球状化焼なまし
を施して線棒鋼材を製造した。得られた上記鋼材から、
ミクロサンプルを切り出し、その圧延方向の断面を5000
倍で10視野づつ顕微鏡観察することにより、炭化物の形
状を調べ、炭化物の長径/短径の平均値および該炭化物
の全炭化物に占める体積割合(%)を算出した。また、
得られた線棒鋼材について、冷間シャー切断を各1000回
づつ行い、割れの発生状況を調べ、冷間シャー割れの発
生率を、割れ発生回数/1000×100(%)により求めた。こ
れらの試験結果を併せて表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】表1から、炭化物の長径/短径の平均値お
よび該炭化物の全炭化物に占める体積割合が発明範囲を
満たすNo. 1〜15は、いずれも冷間切断割れが発生しな
かった。これに対して、炭化物の長径/短径の平均値が
2.50より大きいNo.16〜20の比較例、長径/短径の比が
2.50以下の炭化物の全炭化物に占める体積割合が70%未
満であるNo.21〜25の比較例、およびこれら両条件が発
明範囲を外れるNo.26〜30の比較例では、いずれも割れ
が発生した。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
長径/短径の平均値が適正範囲にある炭化物とし、前記
炭化物の全炭化物に占める体積割合を適正範囲に制御す
ることにより、酸素、窒素、燐などの含有量低減のため
の特別な配慮を要することなく、冷間切断性に優れた線
棒鋼材を提供できるので、機械部品を安価に製造するこ
とが可能となり、産業上の寄与は極めて大きい。なお、
本発明は、球状化焼なましを行う軸受用鋼材などにも十
分適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】炭化物の長径/短径の平均と冷間シャー割れ発
生率との関係を示す図である。
【図2】長径/短径2.50以下の炭化物の全炭化物に占め
る体積割合と冷間シャー割れ発生率との関係を示す図で
ある。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.15〜1.50mass%を含有し、炭化物の
    長径/短径の平均が2.50以下、かつ長径/短径2.50以下
    の炭化物の全炭化物に占める体積割合が70%以上である
    ことを特徴とする冷間切断性に優れる線棒鋼材。
  2. 【請求項2】C:0.15〜1.50mass%、 Si:0.10〜1.5 mass%、 Mn:0.10〜2.0 mass%、 P:0.05mass%以下、 S:0.05mass%以下 を含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなり、炭化
    物の長径/短径の平均が2.50以下、かつ長径/短径2.50
    以下の炭化物の全炭化物に占める体積割合が70%以上で
    あることを特徴とする冷間切断性に優れる線棒鋼材。
  3. 【請求項3】C:0.15〜1.50mass%、 Si:0.10〜1.5 mass%、 Mn:0.10〜2.0 mass%、 P:0.05mass%以下、 S:0.05mass%以下 Cr:0.10〜2.5 mass% Mo:0.10〜1.0 mass% を含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなり、炭化
    物の長径/短径の平均が2.50以下、かつ長径/短径2.50
    以下の炭化物の全炭化物に占める体積割合が70%以上で
    あることを特徴とする冷間切断性に優れる線棒鋼材。
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