KR101033752B1

KR101033752B1 - 구상화 처리 후의 냉간 단조성이 우수한 열간 압연 선재,우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선, 및그들의 제조 방법

Info

Publication number: KR101033752B1
Application number: KR20077015015A
Authority: KR
Inventors: 아라따 이소; 세이끼 니시다; 신고 야마사끼; 오사무 가다
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2011-05-09
Also published as: KR20070086836A; WO2006088019A1; TWI318645B; TW200641144A

Abstract

이 열간 압연 선재는, C를 0.005 내지 0.6 질량 ％ 포함하고, 의사 펄라이트가 10 체적 ％ 이상, 베이나이트가 75 체적 ％ 이하, 페라이트가 60 체적 ％ 이하, (의사 펄라이트 + 베이나이트 + 페라이트)의 합계 ≥ 90 체적 ％의 관계를 만족한다. 이 열간 압연 선재의 제조 방법은, 강을 압연하고, 750 내지 1000 ℃로 권취하고, 750 내지 1000 ℃의 상한 온도로부터 400 내지 550 ℃의 하한 온도까지를 20 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각하고, 400 내지 550 ℃에 있어서 20초 이상 유지하고, 냉각한다. 이 강선은, C를 0.005 내지 0.6 질량 ％ 포함하고, 시멘타이트간 거리의 (표준 편차/평균치)가 0.50 이하인 조직을 갖는다. 이 강선의 제조 방법은, 상기 열간 압연 선재를 구상화 어닐링한다.

열간 압연 선재, 강선, 절결부, 테스트 피스, 강

Description

구상화 처리 후의 냉간 단조성이 우수한 열간 압연 선재, 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선, 및 그들의 제조 방법{HOT ROLLED WIRE MATERIAL EXCELLENT IN COLD FORGING PROPERTY AFTER SPHEROIDIZING TREATMENT, SPHEROIDIZING-ANNEALED STEEL WIRE HAVING EXCELLENT COLD FORGING PROPERTY, AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 볼트, 너트, 나사, 기어, 바인코일(bar in coil), 그 밖의 기계 부품을 냉간 단조 등의 냉간 가공에 의해 제조할 때에, 냉간 가공 전에 소재에 실시되는 구상화 어닐링 시간을 단축할 수 있고, 또한 구상화 처리 후의 냉간 가공성이 우수한 열간 압연 선재, 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선, 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2005년 2월 16일에 출원된 일본 특허 출원 제2005-039498호 및 2005년 5월 10일에 출원된 일본 특허 출원 제2005-137344호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 본 출원에 원용한다.

냉간 가공(냉간 단조)은, 생산성이 높고 제품의 치수 정밀도가 우수하며, 강재의 수율이 좋으므로 폭 넓은 분야에서 이용되고 있다. 이러한 냉간 단조에 제공되는 강재는, 국부적으로 큰 변형을 받으므로, 인장 강도가 낮고 연성(延性)이 높 은 것(높은 냉간 단조성)이 요구되고 있다. 이것은 강재의 냉간 가공성(냉간 단조성)이 나쁠 경우, 재료 균열에 의한 불량품의 발생이나, 공구 다이스의 파손 등이 발생하여 경제성이 악화되기 때문이다.

이러한 것으로부터, 냉간 단조성을 향상시키는 방책의 하나로서 구상화 어닐링을 실시하고 있다(이하, 구상화 어닐링되기 전의 강재를 열간 압연 선재라 하고, 구상화 처리 후의 강재를 강선이라 함).

구상화 어닐링은 열간 압연 선재 중의 탄화물을 구상화하여 미세 또한 균일하게 분산시키고, 이에 의해 냉간 가공성, 피삭성, 및 최종 제품의 내마모성을 향상시키는 것이다.

그러나, 구상화 어닐링은 일반적으로 10 내지 20시간의 처리 시간을 필요로 하며, 생산성의 향상이나 에너지 비용의 저감이라고 하는 관점에서 단시간화가 요구되고 있다. 단, 구상화 어닐링을 위한 시간 단축을 실시하는 경우, 구상화 처리(어닐링) 후의 기본 특성인 우수한 냉간 가공성을 갖는 것은 필요 조건이다.

열간 압연 선재의 구상화 어닐링의 단시간화에 관한 기술은 지금까지도 여러 가지 개발되어 있고, 예를 들어 특허 문헌 1에는 구상화 처리 전의 조직을 베이나이트 단일 조직으로 하는 방법이 제안되어 있다. 이 기술은, 구상화 처리 전의 조직을 베이나이트 단일 조직으로 함으로써, 시멘타이트의 구상화를 촉진하여 단시간화를 도모하고자 하는 것이다.

한편, 초석 페라이트 분율이 5 내지 30 체적 ％, 나머지 조직을 베이나이트 주체로 하고, 또한 베이나이트의 래스 간격의 평균치가 0.3 ㎛ 이상이라고 하는 수 단이 이하의 특허 문헌 2에 개시되어 있다. 이에 의해, 구상화 처리 후의 가공 성능의 향상 및 변형 저항의 저감이 가능하다.

또한, 냉간 단조시의 가공 성능의 향상과 변형 저항의 저감에 관한 기술은, 지금까지도 여러 가지 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 3 참조). 특허 문헌 3에는, 이하의 특징을 갖는 강선이 개시되어 있다. (1) 선 직경의 표면으로부터 10 내지 25 ％의 영역의 페라이트의 평균 입경이 2 내지 5.5 ㎛이고, (2) 긴 직경이 3 ㎛ 이하(긴 직경/짧은 직경)로 나타내어지는 종횡비가 3 이하인 시멘타이트가, 전체 시멘타이트에 대해 70 ％ 이상이고, (3) 또한 상기 영역보다 내부에 있어서는 페라이트 및 펄라이트 조직이 합해서 80 체적 ％ 이상이다. 이상의 요건을 가짐으로써, 열간 압연 상태에서 변형 저항이 저감되어, 충분한 변형능을 갖는 강선이 실현된다.

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술에 의해, 구상화 어닐링의 단시간화는 달성되지만, 베이나이트 단일 조직에서는 구상화 처리 후의 냉간 가공시의 변형 저항이 높아져 버려, 공구 다이스 수명이 저하된다고 하는 문제는 여전히 해소되지 않는다.

특허 문헌 2에 기재된 기술은, 열간 압연 후의 열 처리에서 서냉을 실시함으로써 상기 조직을 실현하므로, 생산성의 저하와 비용 상승을 초래하고 있다. 또한, 베이나이트 분율이 과잉이 된 경우는, 구상화 처리 후의 냉간 가공시의 변형 저항이 높아져 버린다고 하는 문제도 있다.

특허 문헌 3에 기재된 기술에서는, 표면으로부터 25 ％ 이내의 내면 부위에 서 페라이트, 펄라이트 조직이 80 체적 ％ 이상을 차지하므로, 시멘타이트 불균일 분산(등간격으로 배치되어 있지 않음)에 기인하는 가공 성능의 저하가 우려된다. 또한, 열간 압연 공정에서 저온 압연을 실시하고, 그 후 서냉 처리를 실시하므로 에너지 비용의 증가나 생산성의 저하를 초래하고 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 소60-9832호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 제2001-89830호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 제2000-192148호 공보

본 발명은 상기한 점에 비추어 이루어진 것으로, 구상화 어닐링 시간의 단축과 구상화 처리 후의 가공 성능의 향상과 변형 저항의 저감을 실현하는 열간 압연 선재, 냉간 단조시의 가공 성능의 향상을 도모할 수 있어 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선, 및 그들의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하는 것이며, 그 요지로 하는 점은 다음과 같다.

본 발명의 구상화 처리 후의 냉간 단조성이 우수한 열간 압연 선재는, 적어도 질량 ％로 C : 0.005 내지 0.6 ％와, Fe 및 불가피 불순물을 포함하고, 의사 펄라이트가(pseudo-pearlite) 10 체적 ％ 이상, 베이나이트가 75 체적 ％ 이하, 페라이트가 60 체적 ％ 이하, (의사 펄라이트 체적 ％ + 베이나이트 체적 ％ + 페라이트 체적 ％) ≥ 90 체적 ％의 관계를 만족하고 있다.

상기 구상화 처리 후의 냉간 단조성이 우수한 열간 압연 선재에서는, 또한 질량 ％로, Si : 0.50 ％ 이하, Mn : 0.20 내지 1.00 ％, Al : 0.01 내지 0.06 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, N : 0.01 ％ 이하를 포함해도 좋다.

또한 질량 ％로, Cr : 1.5 ％ 이하, Mo : 0.50 ％ 이하, Ni : 1.00 ％ 이하, V : 0.50 ％ 이하, B : 0.0050 ％ 이하, Ti : 0.05 ％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유해도 좋다.

본 발명의 구상화 처리 후의 냉간 단조성이 우수한 열간 압연 선재의 제조 방법은, 적어도 질량 ％로 C : 0.005 내지 0.6 ％와, Fe 및 불가피 불순물을 포함하는 강을 열간 압연하고, 상기 열간 압연에서는 상기 강을 압연하여 압연재로 하고, 상기 압연재를 750 내지 1000 ℃로 권취하고, 750 내지 1000 ℃의 상한 온도로부터 400 내지 550 ℃의 하한 온도까지를 20 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각하고, 400 내지 550 ℃에 있어서 20초 이상 유지하여 항온 변태를 완료시킨 후 실온까지 냉각하여, 상기 구상화 처리 후의 냉간 단조성이 우수한 열간 압연 선재를 제조한다.

본 발명의 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선은, 적어도 질량 ％로 C : 0.005 내지 0.6 ％와, Fe 및 불가피 불순물을 포함하고, 시멘타이트간 거리의 표준 편차를 상기 시멘타이트간 거리의 평균치로 나눈 값이 0.50 이하가 되는 조직을 갖는다.

상기 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선에서는, 함유되는 시멘타이트가, 긴 직경을 짧은 직경으로 나눈 값인 종횡비가 1.50 이하인 형상을 가져도 좋다.

질량 ％로, Si : 0.50 ％ 이하, Mn : 0.20 내지 1.00 ％, Al : 0.01 내지 0.06 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, N : 0.01 ％ 이하를 포함하고, 또한 질량 ％로, Cr : 1.50 ％ 이하, Mo : 0.50 ％ 이하, Ni : 1.00 ％ 이하, V : 0.50 ％ 이하, B : 0.0050 ％ 이하, Ti : 0.05 ％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유해도 좋다.

본 발명의 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선의 제조 방법은, 적어도 질량 ％로 C : 0.005 내지 0.6 ％와, Fe 및 불가피 불순물을 포함하는 강을 열간 압연하고, 상기 열간 압연에서는 상기 강을 압연하여 압연재로 하고, 상기 압연재를 750 내지 1000 ℃로 권취하고, 750 내지 1000 ℃의 상한 온도로부터 400 내지 550 ℃의 하한 온도까지를 20 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각하고, 400 내지 550 ℃에 있어서 20초 이상 유지하여 항온 변태를 완료시킨 후, 실온까지 냉각하여 열간 압연 선재로 하고, 이어서 상기 열간 압연 선재를 구상화 어닐링하여 상기 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선을 제조한다.

상기 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선의 제조 방법에서는, 상기 구상화 어닐링의 보정(保定) 시간이 5시간 이내라도 좋다.

상기 강이, 질량 ％로, Si : 0.50 ％ 이하, Mn : 0.20 내지 1.00 ％, Al : 0.01 내지 0.06 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, N : 0.01 ％ 이하를 포함하고, 또한 Cr : 1.50 ％ 이하, Mo : 0.50 ％ 이하, Ni : 1.00 ％ 이하, V : 0.50 ％ 이하, B : 0.0050 ％ 이하, Ti : 0.05 ％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유해도 좋다.

상기 구상화 어닐링 전에 상기 열간 압연 선재를 40 ％ 이하의 감면율로 초벌 신선(伸線)하는 공정, 상기 구상화 어닐링 후에 상기 구상화 어닐링 처리된 강선을 20 ％ 이하의 감면율로 마무리 신선하는 공정 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 행해도 좋다.

본 발명의 열간 압연 선재에 따르면, 구상화 어닐링 시간을 단축해도 우수한 냉간 단조성이 얻어진다. 이로 인해, 구상화 어닐링 시간의 단축을 가능하게 하고, 또한 구상화 처리 후에 있어서의 가공 성능의 향상과 변형 저항의 저감을 실현할 수 있다. 또한, 의사 펄라이트와 베이나이트와 페라이트의 체적 ％를 규정하여 바람직한 범위로 하였으므로, 가공 성능과 변형 저항의 균형을 맞출 수 있어, 구상화 처리 후에 우수한 냉간 단조성을 발휘하는 열간 압연 선재를 실현할 수 있다.

본 발명의 열간 압연 선재의 제조 방법에 따르면, 바람직한 온도와 조건으로 권취, 냉각을 행하여 항온 변태를 완료시킴으로써, 구상화 어닐링 시간의 단축을 가능하게 하고, 또한 구상화 처리 후에 있어서의 가공 성능의 향상과 변형 저항의 저감을 달성하여, 구상화 어닐링 처리 후에 우수한 냉간 단조성을 발휘하는 열간 압연 선재를 제조할 수 있다.

본 발명의 구상화 어닐링 처리된 강선에 따르면, 냉간 단조시에 페라이트와 시멘타이트와의 계면에의 전위 집적은 경감되고, 응력이 집중되지 않아 균열되기 어려워진다. 이에 의해, 냉간 단조시의 가공 성능의 향상과 변형 저항의 저감을 달성할 수 있어, 냉간 단조시의 가공 성능의 향상을 도모할 수 있다.

또한, Si, Mn, Al, P, S, N을 상술한 함유량 포함하고, 또한 Cr, Mo, Ni, V, B, Ti로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 상술한 함유량 포함하는 경우, 또한 켄칭성이나 냉간 단조의 강도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 구상화 어닐링 처리된 강선의 제조 방법에 따르면, 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선을 제조할 수 있다.

도1은 시료 No.1-1 내지 1-12에 사용한 테스트 피스를 도시하는 도면으로, 도1의 (a)는 측면도이고, 도1의 (b)는 평면도이고, 도1의 (c)는 절결부를 설명하기 위한 확대도이다.

[부호의 설명]

1 : 테스트 피스

2 : 절결부

4 : 구멍

a : 중심각

b : 반경

d : 직경

h : 높이

R : 곡률

이하에, 본 발명에 대해 최량의 형태를 기초로 하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서에서는 구상화 어닐링되기 전의 강재를 열간 압연 선재라 하고, 구상 화 처리 후의 강재를 강선이라 한다. 강선에는, 구상화 처리의 열 처리된 상태의 강선과, 구상화 처리 후에 또한 신선 가공 등이 실시된 상태의 강선을 포함한다.

(제1 실시 형태)

본 발명자들이, 열간 압연 선재의 구상화 어닐링의 시간의 단축, 및 구상화 후에 있어서의 가공 성능의 향상과 변형 저항의 저감의 양방을 만족시키기 위한 최적의 전 조직을 검토한 결과, 본 실시 형태에서는 의사 펄라이트가 10 체적 ％ 이상, 베이나이트가 75 체적 ％ 이하, 페라이트가 60 체적 ％ 이하, (의사 펄라이트 체적 ％ + 베이나이트 체적 ％ + 페라이트 체적 ％) ≥ 90 체적 ％로 하는 것이, 구상화 어닐링 시간의 단축에 대해 유효하다고 판명되었다.

여기서, 본 명세서에서는 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 각 상(相), 각 조직을 관찰하여 각각의 면적 비율을 구한다. 얻어진 면적 비율은, 체적 비율과 동등한 것으로서 취급된다.

본 실시 형태의 열간 압연 선재에서는, 의사 펄라이트 분율을 10 체적 ％ 이상으로 할 필요가 있다.

여기서, 의사 펄라이트는 저온에서 변태하여 탄소의 확산이 충분하지 않으므로, 시멘타이트가 입상 혹은 도중에서 끊어진 형태를 나타내고, 페라이트와 시멘타이트가 층상을 이룬다. 이로 인해, 고온에서 변태하여 생성되는 일반적인 펄라이트 조직과는 다르다. 이 의사 펄라이트는, 함유하는 시멘타이트의 형태에 의해 이하와 같이 정의된다.

주사형 전자 현미경으로 5000배의 배율로 시멘타이트의 관찰을 행하여, 100 개 이상의 시멘타이트의 긴 직경, 짧은 직경, 시멘타이트 간격을 측정한다.

측정된 시멘타이트의 긴 직경을 짧은 직경으로 나눈 값(긴 직경/짧은 직경의 비, 종횡비라고도 함)은 1 내지 20의 범위이며, 측정된 시멘타이트 전체 수의 종횡비의 평균치는 2.0이다. 종횡비가 3.0 이하가 되는 비율은, 측정된 시멘타이트 전체 수의 개수 백분율 90 ％ 이상이다. 이들 시멘타이트는, 최대 1 ㎛ 이내, 평균 0.05 ㎛의 간격으로 인접한다. 이러한 영역을 의사 펄라이트 조직이라 정의한다.

상기한 바와 같이, 의사 펄라이트에는 입상의 시멘타이트가 많이 포함된다. 이로 인해, 의사 펄라이트를 10 체적 ％ 이상 포함하는 경우, 시멘타이트가 신속하게 구상화된다. 즉, 어닐링에 있어서 시멘타이트의 구상화가 촉진되어, 이에 의해 구상화 처리가 단시간이라도, 그 후의 냉간 가공에 있어서 우수한 가공 성능이 얻어진다.

본 실시 형태의 열간 압연 선재에서는, 베이나이트와 페라이트를 함유하고 있어도 좋다. 베이나이트 조직은, 시멘타이트가 균일하게 분산되어, 구상화 처리 후의 냉간 가공에 있어서 가공 성능이 높아진다. 그러나, 베이나이트는 경질 상(相)이므로 다량으로 존재하면, 변형 저항이 높아져 버린다. 따라서, 베이나이트는 75 체적 ％ 이하로 한다.

한편, 페라이트는 60 체적 ％ 이하로 한다. 페라이트 분율이 높아지면, 냉간 가공시의 변형 저항은 저감되지만, 구형 시멘타이트의 분산성이 악화되어 가공 성능이 저하한다. 이로 인해, 페라이트 분율은 60 체적 ％ 이하로 한다.

또한, 본 실시 형태의 열간 압연 선재에서는, (의사 펄라이트 체적 ％ + 베 이나이트 체적 ％ + 페라이트 체적 ％) ≥ 90 체적 ％로 할 필요가 있다.

이것은, 고온에서 변태하여 생성되는 층상의 펄라이트 조직이 많이 존재하는 경우, 판상의 형태인 시멘타이트가 신속하게 구상화되지 않아, 구상화 처리 후의 냉간 가공에 있어서 가공 성능이 낮아져 버리기 때문이다. 또한, 항온 변태가 완료되지 않아, 경질인 마르텐사이트가 다량으로 생성되면 변형 저항이 높아져 버리므로, (의사 펄라이트 체적 ％ + 베이나이트 체적 ％ + 페라이트 체적 ％) ≥ 90 체적 ％로 할 필요가 있다.

본 실시 형태의 열간 압연 선재는, 적어도 질량 ％로 C를 0.005 내지 0.60 ％와, Fe 및 불가피 불순물을 포함한다.

C에 추가하여, 질량 ％로, Si : 0.50 ％ 이하, Mn : 0.20 내지 1.00 ％, Al : 0.01 내지 0.06 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, N : 0.01 ％ 이하를 함유해도 좋다. 이들 원소의 범위 한정 이유는 하기와 같다.

C : 0.005 내지 0.60 ％

C는, 볼트, 나사 등의 본 실시 형태의 열간 압연 선재로 형성하는 상품에 요구되는 강도에 의해 규정된다. 0.005 ％ 미만에서는 필요한 강도가 얻어지지 않으므로 하한은 0.005 ％로 한다. 한편, 0.60 ％를 넘으면 구상화 처리 후의 냉간 가공성의 저하, 인성의 저하가 발생되므로 0.60 ％를 상한으로 한다.

Si : 0.50 ％ 이하

Si는, 제강시의 탈산재로서 첨가되거나, 또한 고용체 경화에 의한 최종 제품의 강도 증가 목적으로 첨가되지만, 다량으로 첨가하면 강도 상승이 현저해져 인성 의 열화를 초래하므로, 상한을 0.50 ％로 한다.

Mn : 0.20 내지 1.00 ％

Mn은, 강재의 켄칭성을 높여 강도를 향상시키는 원소로서 첨가되지만, 그 효과를 발휘시키기 위해서는 0.20 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 첨가량이 과잉이 되면, 냉간 단조성이나 인성의 저하를 초래하므로, 상한은 1.00 ％로 한다.

Al : 0.01 ％ 내지 0.06 ％

Al은, N을 고정하여 냉간 단조 중의 동적 왜곡 시효를 억제하고, 변형 저항을 저감하는 효과가 있다. 이 효과를 얻기 위해서는, 적어도 0.01 ％ 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 인성을 저하시키므로, 상한은 0.06 ％로 한다.

P : 0.02 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하

P와 S는, 불가피적으로 함유되는 성분이다. P는 강 중에서 입계 편석이나 중심 편석을 일으켜 인성을 열화시키므로, 0.02 ％ 이하로 할 필요가 있다. S는 냉간 가공에 있어서 유해한 원소이므로, 0.02 ％ 이하로 할 필요가 있다.

N : 0.01 ％ 이하

N은, 냉간 단조 중에 동적 왜곡 시효를 일으켜 변형 저항의 상승과 가공 성능의 저하를 초래한다. 따라서, N은 0.01 ％ 이하로 한다.

본 실시 형태의 열간 압연 선재에 있어서의 기본적인 화학 성분 조성은 상기와 같다. 그러나, 상기한 조성 이외에, 또한 질량 ％로, Cr : 1.50 ％ 이하, Mo : 0.50 ％ 이하, Ni : 1.00 ％ 이하, V : 0.50 ％ 이하, B : 0.005 ％ 이하, Ti : 0.05 ％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유해도 좋다. 이 경우, 켄칭성의 향상이나, 냉간 단조의 강도 향상이라는 이점을 얻을 수 있다.

Cr : 1.50 ％ 이하, Mo : 0.50 ％ 이하, Ni : 1.00 ％ 이하

Cr, Mo 및 Ni는, 켄칭성을 높이는 데 유효한 원소이다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 연성의 열화를 야기하므로, 상기 범위 내로 억제한다.

V : 0.50 ％ 이하

V는, 석출 강화를 목적으로 하여 첨가해도 좋다. 그러나, 다량으로 첨가하면, 연성의 열화를 야기하므로, 상기 범위 내로 억제한다.

B : 0.0050 ％ 이하, Ti : 0.05 ％ 이하

B는 켄칭성을 향상시키는 원소이며, 필요에 따라 첨가해도 좋다. 단, 과잉으로 함유시키면, 인성을 열화시키므로 상한을 0.005 ％로 한다.

Ti는 고용 N의 고정에 의한 동적 시효 억제 효과에 의해, 냉간 단조시의 변형 저항 저감에 유효한 원소이므로, 필요에 따라 첨가해도 좋다. 단, 과잉으로 함유시키면 조대한 TiN이 석출되어, 이 조대한 TiN을 기점으로 하는 균열이 발생하기 쉬워지므로, 상한을 0.05 ％로 한다.

본 실시 형태의 열간 압연 선재의 제조 방법에 있어서의 각 조건에 대해 이하에 설명한다.

본 실시 형태의 열간 압연 선재의 제조 방법에서는, 상술한 본 실시 형태의 열간 압연 선재와 동일한 조성을 갖는 강을 열간 압연하여 열간 압연 선재로 한다. 이 열간 압연에서는, 마무리 온도가 권취 온도 내지 1200 ℃의 범위가 되는 조건에서 강을 압연하여 압연재로 한다. 강으로서는, 상술한 조성을 갖고 선 직경(직경)이 5 내지 16 ㎜이면 좋고, 이형(異形)이라도 좋다.

그 후, 압연재를 750 내지 1000 ℃의 권취 온도로 권취한다. 여기서 권취 압연 온도가 750 ℃ 미만에서는, 링 형상으로 권취하는 것이 곤란해지므로 750 ℃를 하한으로 한다. 또한, 1000 ℃를 넘으면, 산화 스케일이 증대하여 본 실시 형태의 열간 압연 선재를 구체적인 상품으로 가공하여 이용하는 업자 등(수요자)에서의 수율 손실이 발생하므로 1000 ℃를 상한으로 한다.

압연재를 권취 후, 750 내지 1000 ℃의 상한 온도로부터 400 내지 550 ℃의 하한 온도까지의 온도 영역을 20 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각하고, 400 내지 550 ℃에서 20초 이상 유지하여 항온 변태를 완료시키고, 실온까지 냉각하여 열간 압연 선재를 얻는다.

항온 보정 온도를 400 내지 550 ℃로 한 것은 이하의 이유에 따른다. 400 ℃ 미만에서는 변태에 장시간을 필요로 하고, 또한 냉각 후의 조직에 대량의 베이나이트나 마르텐사이트가 발생할 가능성이 있으므로, 400 ℃를 하한 온도로 한다. 또한, 550 ℃를 넘으면 층상 펄라이트 조직이 급증하여, 구상화 어닐링 시간에 장시간을 필요로 하고, 또한 가공 성능의 저하를 초래해 버리므로 550 ℃를 상한 온도로 한다.

보정 시간은, 항온 변태를 종료시키기 위해 20초 이상으로 한다. 상한은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 생산성 향상의 관점에서 150초 이내로 하는 것이 바 람직하다.

(제2 실시 형태)

본 실시 형태의 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선은, 적어도 질량 ％로 C : 0.005 내지 0.6 ％와, Fe 및 불가피 불순물을 포함하고, 시멘타이트간 거리의 표준 편차를 상기 시멘타이트간 거리의 평균치로 나눈 값이 0.50 이하가 되는 조직을 갖는다.

시멘타이트간 거리의 표준 편차를 상기 시멘타이트간 거리의 평균치로 나눈 값(표준 편차/평균치)이 0.50 이하라 함은, 시멘타이트가 거의 균일한 간격으로 분포되어 있다는 것을 나타내고 있다. 시멘타이트가 거의 균일한 간격으로 분포되어 있으면, 응력이 집중되지 않아 균열되기 어려워지고, 그 결과 냉간 단조시의 가공 성능이 향상한다.

시멘타이트간 거리의 표준 편차를 상기 시멘타이트간 거리의 평균치로 나눈 값(표준 편차/평균치)이 0.50을 넘으면 시멘타이트간 거리의 변동이 커져, 가공을 가한 경우에 페라이트와 시멘타이트와의 계면에의 응력 집중이 커지기 쉬워진다. 이에 의해, 페라이트와 시멘타이트와의 계면에 전위 집적에 의한 보이드가 발생하고, 이들 보이드가 연결됨으로써 매크로 균열이 발생하기 쉬워진다.

시멘타이트간 거리의 표준 편차 및 평균치는, 이하에 나타내는 바와 같이 산출한다. 우선, 주사형 전자 현미경으로 5000배의 배율로, 20 ㎛ × 20 ㎛의 시야 범위의 사진 촬영을 행한다.

이 사진에 대해, 6 ㎛ × 6 ㎛를 1시야로 하여 중복 부위가 없도록 9시야를 선택하고, 1시야마다 시멘타이트간 거리를 측정하고, 얻어진 측정치의 평균치를 1시야마다의 거리 데이터(각각의 값)로 한다. 또한, 9시야분의「1시야의 거리 데이터(각각의 값)」에 대해, 시멘타이트간 거리의 표준 편차와 시멘타이트간 거리의 평균치를 산출한다.

여기서, 1시야마다의 시멘타이트간 거리의 측정은, 1시야를 세로 330등분, 가로 330등분하고, 짧은 직경이 0.05 ㎛ 이상인 시멘타이트를 대상으로 하여, 시멘타이트 외곽간의 거리를 세로, 가로에 대해 측정함으로써 행한다. 측정 기기로서는, 예를 들어 가부시끼가이샤 니레꼬사제의 화상 해석 장치(LUZEX III)를 이용할 수 있다.

본 실시 형태의 강선은, 함유하는 시멘타이트의 긴 직경을 짧은 직경으로 나눈 값인 종횡비가 1.50 이하인 시멘타이트 형상을 갖는 것이 바람직하다. 긴 직경을 짧은 직경으로 나눈 값인 종횡비가 1.50 이하인 경우, 냉간 단조시에 페라이트와 시멘타이트와의 계면에의 전위 집적은 경감된다. 한편, 종횡비가 1.50을 넘는 경우, 페라이트와 시멘타이트의 계면에 전위가 집적되어 보이드가 발생하여, 균열이 발생하기 쉽게 되어 버린다.

종횡비의 관찰은, 주사형 전자 현미경으로 5000배의 배율로, 20 ㎛ × 20 ㎛의 시야 범위의 사진 촬영을 행하고, 짧은 변이 0.05 ㎛ 이상인 시멘타이트를 대상으로 하여, 긴 직경/짧은 직경비를 화상 해석으로 측정함으로써 행한다. 측정 기기로서는, 예를 들어 가부시끼가이샤 니레꼬사제의 화상 해석 장치(LUZEX III)를 이용할 수 있다.

본 실시 형태의 강선은, 강 성분이 적어도 질량 ％로 C를 0.005 내지 0.60 ％와, Fe 및 불가피 불순물을 포함한다.

질량 ％로 Si : 0.50 ％ 이하, Mn : 0.20 내지 1.00 ％, Al : 0.01 내지 0.06 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, N : 0.01 ％ 이하를 함유해도 좋다. 이들 원소의 범위 한정 이유는 하기와 같다.

C : 0.005 내지 0.60 ％

C는, 볼트, 나사 등의 본 실시 형태의 열간 압연 선재로 형성하는 상품에 요구되는 강도에 의해 규정된다. 0.005 ％ 미만에서는 필요한 강도가 얻어지지 않으므로 하한은 0.005 ％로 한다. 한편, 0.60 ％를 넘으면 냉간 가공성의 저하, 인성의 저하가 발생되므로 0.60 ％를 상한으로 한다.

Si : 0.50 ％ 이하

Si는, 탈산재로서 첨가되거나, 또한 고용체 경화에 의한 최종 제품의 강도 증가 목적으로 첨가되지만, 다량으로 첨가하면 강도 증가가 현저해져 인성의 열화를 초래하므로, 상한을 0.50 ％로 한다.

Mn : 0.20 내지 1.00 ％

Mn은, 켄칭성을 높여 강도를 향상시키는 원소로서 첨가되지만, 그 효과를 발휘시키기 위해서는 0.20 ％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 첨가량이 과잉이 되면, 냉간 단조성이나 인성의 저하를 초래하므로, 상한은 1.00 ％로 한다.

Al : 0.01 ％ 내지 0.06 ％

Al은, N을 고정하여 냉간 단조 중의 동적 왜곡 시효를 억제하여, 변형 저항 을 저감하는 효과가 있다. 이 효과를 얻기 위해서는, 적어도 0.01 ％ 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 과잉으로 함유시키면 인성을 저하시키므로 상한은 0.06 ％로 한다.

P : 0.02 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하

P와 S는 불가피적으로 함유되는 성분이다. P는 강 중에서 입계 편석이나 중심 편석을 일으켜 인성을 열화시키므로, 0.02 ％ 이하로 할 필요가 있다. S는 냉간 가공에 있어서 유해한 원소이므로, 0.02 ％ 이하로 할 필요가 있다.

N : 0.01 ％ 이하

본 실시 형태의 강선은, 강 성분으로서 또한 Cr : 1.50 ％ 이하, Mo : 0.50 ％ 이하, Ni : 1.00 ％ 이하, V : 0.50 ％ 이하, B : 0.0050 ％ 이하, Ti : 0.05 ％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유해도 좋다.

Cr : 1.50 ％ 이하, Mo : 0.50 ％ 이하, Ni : 1.00 ％ 이하

V : 0.50 ％ 이하

V는, 석출 강화를 목적으로 하여 첨가해도 좋다. 그러나, 다량으로 첨가하면, 연성의 열화를 야기하므로 상기 범위 내로 억제한다.

B : 0.0050 ％ 이하

B는 켄칭성을 향상시키는 원소이며, 필요에 따라 첨가해도 좋다. 단, 과잉으로 함유시키면 인성을 열화시키므로 상한을 0.0050 ％로 한다.

Ti : 0.05 ％ 이하

Ti는 고용 N의 고정에 의한 동적 왜곡 시효 억제 효과에 의해, 냉간 단조시의 변형 저항 저감에 유효한 원소이므로, 필요에 따라 첨가해도 좋다. 단, 과잉으로 함유시키면 조대한 TiN이 석출되어, 이 조대한 TiN을 기점으로 하는 균열이 발생되기 쉬워지므로 상한을 0.05 ％로 한다.

본 실시 형태의 열간 압연 선재의 제조 방법에서는, 상술한 본 실시 형태의 열간 압연 선재와 동일한 조성을 갖는 강을 열간 압연하여 열간 압연 선재로 한다. 이 열간 압연에서는, 마무리 온도가 권취 온도 내지 1200 ℃의 범위가 되는 조건으로 강을 압연하여 압연재로 한다. 강으로서는, 상술한 조성을 갖고 선 직경(직경)이 5 내지 16 ㎜이면 좋고, 이형이라도 좋다.

그 후, 압연재를 750 내지 1000 ℃의 권취 온도로 권취한다. 여기서 권취 압연 온도가 750 미만에서는, 링 형상으로 권취하는 것이 곤란해지므로 750 ℃를 하한으로 한다. 또한 1000 ℃를 넘으면, 산화 스케일이 증대하여 수율 손실이 발생하므로 1000 ℃를 상한으로 한다.

냉각 속도를 20 ℃/초 이상으로 한 것은, 압연 후의 상기 냉각에 의해 의사 펄라이트나 베이나이트와 같은, 시멘타이트가 균일하게 분산된 조직을 얻기 위함이다. 압연 후(상기 냉각 후)에 의사 펄라이트나 베이나이트 조직이 존재한 경우, 구상화 어닐링 후에도 시멘타이트는 균일한 간격으로 분포하는 것이 가능해진다.

또한, 항온 보정 온도를 400 내지 550 ℃로 한 것은 이하의 이유에 따른다. 400 ℃ 미만에서는 변태에 장시간을 필요로 하고, 또한 냉각 후의 조직에 대량의 베이나이트나 마르텐사이트가 생겨 냉간 단조시의 변형 저항이 높아지므로, 400 ℃를 하한으로 한다. 또한, 550 ℃를 넘으면 층 형상 펄라이트 조직이 급증하여, 구상화 어닐링 시간에 장시간을 필요로 하고, 또한 가공 성능의 저하를 초래해 버리므로 550 ℃를 상한 온도로 한다.

항온 보정 시간은, 항온 변태를 종료시키기 위해 20초 이상으로 한다. 상한은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 생산성 향상의 관점에서 150초 이내로 하는 것이 바람직하다.

이 열간 압연 선재에 대해, 구상화 어닐링을 실시한다.

구상화 어닐링은 A₁점 바로 아래, 혹은 2상 영역의 분위기 온도에서 소정 시간의 유지를 행하여, 시멘타이트의 구상화를 도모하는 처리이다. 여기서, A₁점 바로 아래, 혹은 2상 영역의 분위기 온도에서 유지하는 시간을 어닐링 보정 시간이라고 하며, 어닐링 보정 시간의 상한은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 상술한 선재 압연 후(상술한 냉각 후)의 조직인 경우, 어닐링 보정 시간의 단축이 가능하다. 생산성 향상, 에너지 비용 저감의 관점에서, 구상화 어닐링시의 보정 시간은 바람직하게는 5시간 이내, 더욱 바람직하게는 3시간 이내이다. 구상화 어닐링 시간의 단축은, 본 실시 형태의 조직 제어에 의해 가능해진다.

이상에 의해, 가공 성능의 향상과 변형 저항의 저감을 달성하는, 우수한 냉간 단조성을 갖는 강선이 된다.

이 구상화 어닐링 전에, 40 ％ 이하의 감면율로 초벌 신선해도 좋다. 초벌 신선은, 치수 형상 확보, 강도 확보, 시멘타이트 구상화 촉진이라 하는 관점에서 필요에 따라서 행한다. 40 ％를 넘은 경우, 구상화 어닐링 후의 강도가 높아짐으로써 최종 강선의 강도가 상승하여, 냉간 단조시의 변형 저항이 높아져 버린다. 이로 인해, 감면율의 상한은 40 ％로 한다. 하한은 특별히 한정되지 않으며, 초벌 신선하지 않는 경우도 포함하면 0 ％ 이상이다.

또한, 구상화 어닐링 후에, 20 ％ 이하의 감면율로 마무리 신선해도 좋다. 마무리 신선에 관해서도, 치수 형상 확보, 강도 확보라 하는 관점에서 필요에 따라서 행한다. 20 ％를 넘으면 최종 강선의 강도가 상승하여, 냉간 단조시의 변형 저항이 높아져 버리므로 감면율 20 ％ 이하가 바람직하다. 하한은 특별히 한정되지 않으며, 마무리 신선하지 않는 경우도 포함하면 0 ％ 이상이다.

본 제2 실시 형태의 강선은, 제1 실시 형태의 열간 압연 선재를, 상술한 초벌 신선, 구상화 어닐링, 및 마무리 신선함으로써 제조된 것이라고 할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 원소는 상술한 제1 및 제2 실시 형태와 같으며, 잔량부 성분은 실질적으로 Fe이지만, 열간 압연 선재 또는 강선 중에, 미량의 불가피 불순물의 함유가 허용되는 것은 물론, 본 발명의 작용에 영향을 미치지 않는 범위에서 또 다른 원소를 적극적으로 함유시키는 것도 가능하다.

이하, 본 실시 형태를 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 실시예는 본 발명을 한정하는 성질의 것은 아니며, 상기한 취지 또는 후기하는 취지에 특징하여 적절하게 설계 변경하는 것은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.

(제1 실시예)

표1에 나타내는 성분의 강에, 표2 내지 표4의 냉각 속도 및 항온 보정 시간의 조건으로 선재 압연(열간 압연)을 행함으로써, 표2 내지 표4에 나타내는 조직을 갖는 열간 압연 선재로 하였다. 표1에 있어서, 강 A 내지 E는, 본원 발명 범위 내이지만, 강 F는 Cr과 Ni가 본원 범위보다도 높은 시료이며, 강 G는 Cr이 높은 시료이다.

또한, 표1 및 표2 중의 Ceq는, Ceq = C ％ + 1 / 3Si ％ + 1 / 6Mn ％이다. 여기서, 식 중의 C ％, Si ％, Mn ％는, 열간 압연 선재 중의 C, Si, Mn의 함유량(질량 ％)을 각각 나타낸다.

이 열간 압연 선재를 A_C1점 바로 아래에서 신속하게 구상화 어닐링(A_C1점 바로 아래까지 150 ℃/시간으로 승온하고, A_C1점 바로 아래에서 1시간 유지한 후, 공냉)하였다.

구상화 어닐링 후의 열간 압연 선재로부터 잘라낸 테스트 피스[원통의 직경(d)과 높이(h)의 비 : h / d = 1.5]를 사용하여, 냉간 스웨이징성 시험을 실시하여, 변형 저항, 균열(가공 성능)을 측정하였다. 냉간 스웨이징성 시험은, JCFCS-1980의 기준에 따라 실시하였다.

변형 저항은 압축률 70 ％, 왜곡 속도 = 10S^-1의 조건으로 측정하였다. Ceq에 의해 구해진 기준 변형 저항치보다도 작은 경우는「양호」라고 판단하고, 얻어진 결과가 기준 변형 저항치보다도 큰 경우는「나쁨」이라고 판단하였다.

또한, 가공 성능은 육안 또는 확대경을 이용하여, 길이 0.5 mm 내지 1.0 mm의 미세 균열이 관찰되지 않은 경우「양호」라고 판단하고, 미세 균열이 관찰된 경우「나쁨」이라고 판단하였다.

그리고, 가공 성능과 변형 저항 전부가 양호한 경우를「만족」이라고 판정하였다. 가공 성능과 변형 저항 중 어느 하나가 나쁜 경우를「불만족」이라고 판정하고, 그 판정 이유를 기재하였다. 또한, 가공 성능과 변형 저항 전부가 양호해도, 보정 시간이 바람직한 범위인 20초 이상, 150초 이내를 만족하고 있지 않은 경우(시료 No.1-9, 1-27),「불만족」이라고 판정하고, 이유에「보정 시간 오버」라고 기재하였다.

그들 결과로부터, 신속 구상화 어닐링 후의 냉간 단조성을 판정한 결과를 표2 내지 표4에 나타낸다.

[표1]

[표2]

[표3]

[표4]

표2, 표3에 나타내는 시료 No.1-2, 1-8, 1-14, 1-20, 1-26은, 항온 보정 시간이 부족하여 변태가 완료되어 있지 않아, 마르텐사이트 등의 경질 조직이 대량으로 발생되어 있다. 이로 인해, 구상화 처리 후의 냉간 단조시의 변형 저항이 높아져, 본 발명에서 규정하는 범위 밖이다.

시료 No.1-5, 1-11은, 보정 온도가 400 ℃를 하회하므로, 마르텐사이트가 대량으로 발생하여, 동일 Ceq로 비교한 경우 구상화 처리 후의 냉간 단조시의 변형 저항이 높다. 따라서, 본 발명에서 규정하는 범위 밖이다.

시료 No.1-17, 1-23, 1-29는, 보정 온도가 400 ℃를 하회하므로, 베이나이트가 75 체적 ％를 상회하고, 동일한 Ceq로 비교한 경우, 구상화 처리 후의 냉간 단조시의 변형 저항이 높다. 따라서, 본 발명에서 규정하는 범위 밖이다.

시료 No.1-6, 1-12, 1-18, 1-24, 1-30은, 냉각 속도가 20 ℃/초 이하이므로, 페라이트와 펄라이트의 2상 조직이 되어 단시간에는 구상화가 불충분하다. 이로 인해, 구상화 처리 후의 냉간 단조시의 가공 성능이 낮아, 본 발명에서 규정하는 범위 밖이다.

시료 No.1-31 내지 1-36은, Ni가 본 발명에서 규정하는 범위를 넘어 포함되므로, (의사 펄라이트 체적 ％ + 베이나이트 체적 ％ + 페라이트 체적 ％) ≥ 90 체적 ％가 되지 않는다. 이것은 마르텐사이트가 다량으로 발생되어 있기 때문이다. 동등한 Ceq를 갖는 시료(D강이 이용된 시료)와 비교한 경우, 구상화 처리 후의 냉간 단조시의 변형 저항이 높아, 본 발명에서 규정하는 범위 밖이다. 또한, 가공성도 나쁘다.

시료 No.1-37 내지 1-41은, Cr이 본 발명에서 규정하는 범위를 넘고 있으므로 (의사 펄라이트 체적 ％ + 베이나이트 체적 ％ + 페라이트 체적 ％) ≥ 90 체적 ％가 되지 않는다. 이것은 마르텐사이트가 다량으로 발생되어 있기 때문이다. 동등한 Ceq를 갖는 시료(D강이 이용된 시료)와 비교한 경우, 구상화 처리 후의 냉간 단조시의 변형 저항이 높아, 본 발명에서 규정하는 범위 밖이다. 또한, 가공성도 나쁘다.

시료 No.1-42는 Cr이 본 발명에서 규정하는 범위를 넘어 포함되므로, 베이나이트율이 75 체적 ％를 상회한다. 동등한 Ceq를 갖는 시료(C강이 이용된 시료)와 비교한 경우, 냉간 단조시의 변형 저항이 높아, 본 발명에서 규정하는 범위 밖이다.

표2, 표3에 나타내는 상기 이외의 시료 No.1-1, 1-3, 1-4, 1-7, 1-9, 1-10, 1-13, 1-15, 1-16, 1-19, 1-21, 1-22, 1-25, 1-27, 1-28은, 본 발명에서 규정하는 조건을 만족한다. 신속한 구상화 어닐링 시간 후에도, 가공 성능이 높고, 변형 저항이 낮다고 하는 특성을 갖고 있다.

(제2 실시예)

표5에 나타내는 강 성분 I 내지 V의 강을 이하의 조건으로 열간 압연하여 열간 압연 선재로 하였다. 강을 압연한 후, 750 내지 1000 ℃로 권취하였다. 이어서, 750 내지 1000 ℃의 상한 온도로부터 400 내지 550 ℃의 하한 온도까지를 20 내지 100 ℃/초의 속도로 냉각하고, 표6에 나타내는 항온 보정 온도에 있어서 20초 이상 유지하여 항온 변태를 완료시키고, 실온까지 냉각하여 열간 압연 선재를 얻었다.

그 후, 열간 압연 선재를 표6에 나타내는 감면율로 초벌 신선하고, 구상화 어닐링(A₁점 바로 아래까지 150 ℃/시간으로 승온하고, A₁점 바로 아래에서 1시간 유지한 후, 공냉)을 행하고, 그 후 표6에 나타내는 감면율로 마무리 신선을 행하였다.

[표5]

[표6]

시료 No.2-1 내지 2-19에 대해, 직경이 4 내지 5 ㎜인 원통형이며, 중심에 직경이 2 ㎜이고 개구부가 각도(θ) = 120°로 모따기된 구멍(4)을 갖는 테스트 피스[원통의 직경(d)과 높이(h)와의 비 : h / d = 1.5]를 마무리 신선 후의 강선으로 부터 잘라내었다. 이 테스트 피스를 사용하여 냉간 스웨이징성 시험을 실시하여, 변형 저항, 가공 성능을 측정하였다. 또한, 균열이 생기기 어려운 시료 No.2-1 내지 2-12에 대해서는, 도1에 도시하는 테스트 피스(1)를 사용하여 냉간 스웨이징성 시험을 실시하였다. 도1에 도시하는 테스트 피스(1)는, 도1의 (a)에 도시한 바와 같이 직경(d)이 4 내지 5 mm인 원통형[원통의 직경(d)과 높이(h)와의 비 : h / d = 1.5]이다. 도1의 (a) 및 도1의 (b)에 도시한 바와 같이, 중심에 개구부가 각도(θ) = 120°로 모따기된 직경 2 mm의 구멍(4)이 마련되어 있다. 또한, 이 측면에는 도1의 (c)에 도시하는 반경(b) : 0.8 mm, 중심각(a) : 30°, 바닥부의 곡률(R) = 0.15 mm의 평면에서 보아 부채형인 절결부(2)가 마련되어 있다.

냉간 스웨이징성 시험은, JCFCS-1980의 기준에 따라 실시하였다. 그 결과를 표6에 나타낸다.

또한, 표5 및 표6의 Ceq = C ％ + 1 / 3Si ％ + 1 / 6Mn ％이다. 여기서, 식 중의 C ％, Si ％, Mn ％는 열간 압연 선재 중의 C, Si, Mn의 함유량(질량 ％)을 각각 나타낸다.

변형 저항은, 압축률 70 ％, 왜곡 속도 = 10s^-1의 조건으로 측정하고, 얻어진 결과를 표6에 나타낸다. Ceq에 의해 구해진 기준 변형 저항치보다도 작은 경우에는「양호」라고 판단하고, 얻어진 결과가 기준 변형 저항치보다도 큰 경우는「나쁨」이라고 평가하였다.

또한, 가공 성능은 육안 또는 확대경을 이용하여, 길이 0.5 mm 내지 1.0 mm 의 미세 균열이 관찰되지 않은 경우「양호」라고 판단하고, 미세 균열이 관찰된 경우「나쁨」이라고 판단하였다.

그리고, 가공 성능과 변형 저항 전부가 양호한 경우를「만족」이라고 판정하고, 가공 성능이 양호하고 변형 저항이 나쁜 경우를「보통」이라고 판정하고, 가공 성능과 변형 저항 전부가 나쁜 경우를「불만족」이라고 판정하고,「보통」「불만족」이라고 판정한 경우에는 이유를 기재하였다.

표5 및 표6으로부터, 시멘타이트간 거리의 표준 편차/평균치가 0.50 이하인 시료 No.2-2 및 시멘타이트간 거리의 표준 편차/평균치가 0.50 이하이며, 종횡비가 1.50 이하인 시료 No.2-1, 2-3, 2-5 내지 2-7, 2-9 내지 2-11, 2-13 내지 2-15, 2-17 내지 2-19에서는,「만족」또는「보통」이 되었다.

또한, Cr과 Ni가 바람직한 범위를 넘어 포함되어 있는 강 성분 V의 강을 이용한 시료 No.2-17 내지 2-19는, 강 성분 I 내지 IV의 강을 이용한 시료 No.2-1 내지 2-3, 2-5 내지 2-7, 2-9 내지 2-11, 2-13 내지 2-15와 비교하여, 마르텐사이트 등의 경질 조직이 다량으로 발생하여, 동등한 Ceq를 갖는 시료(IV강이 이용된 시료)와 비교한 경우, 냉간 단조시의 변형 저항이 높다.

또한,「만족」또는「보통」이 된 시료 No.2-1, 2-3, 2-5 내지 2-7, 2-9 내지 2-11, 2-13 내지 2-15 중, 항온 보정 온도, 초벌 신선 감면율, 마무리 신선 감면율이 바람직한 범위인 시료 No.2-3, 2-7, 2-11, 2-15는「만족」이 되었다.

즉, 시료 No.2-1, 2-5, 2-9, 2-13은, 항온 보정 온도가 400 ℃를 하회하므로, 마르텐사이트 등의 경질 조직이 대량으로 발생하여, 동등한 Ceq를 갖는 시료와 비교한 경우 냉간 단조시의 변형 저항이 높다. 또한, 시료 No.2-6, 2-14는 초벌 신선에서의 감면율이 40 ％를 넘으므로, 동등 Ceq로 비교한 경우 냉간 단조시의 변형 저항이 높다. 시료 No.2-10은, 초벌 신선에서의 감면율이 40 ％를, 마무리 신선에서의 감면율이 20 ％를 넘으므로, 동등한 Ceq를 갖는 시료와 비교한 경우 냉간 단조시의 변형 저항이 높다.

또한, 시료 No.2-2는 시멘타이트간 거리의 표준 편차/평균치가 0.50 이하이지만, 종횡비가 바람직한 범위를 넘고, 마무리 신선에서의 감면율이 20 ％를 넘으므로, 동등 Ceq로 비교한 경우 냉간 단조시의 변형 저항이 높다.

시료 No.2-4, 2-8, 2-12, 2-16에서는, 표준 편차의 비율(표준 편차/평균)이 0.5를 넘고, 종횡비가 1.50을 넘고 있으므로, 냉간 단조시의 가공 성능이 나빠「불만족」이 되었다.

본 발명의 열간 압연 선재에서는, 구상화 어닐링 시간을 단축해도 우수한 냉간 단조성이 얻어진다. 이로 인해, 구상화 어닐링 시간의 단축화를 가능하게 하여, 생산성의 향상이나 에너지 비용의 저감을 실현할 수 있다.

본 발명의 강선에서는, 냉간 단조시의 가공 성능의 향상과 변형 저항의 저감을 달성할 수 있어, 냉간 단조시의 가공 성능의 향상을 도모할 수 있다.

이로 인해, 본 발명은 볼트, 너트, 나사, 기어, 바인코일, 그 밖의 기계 부품을 냉간 단조 등의 냉간 가공에 의해 제조할 때의 열간 압연 선재나 강선으로서 이용 가능하다. 또한, 본 발명의 제조 방법은 냉간 단조의 제조 공정에서 유익하 게 적용 가능하다.

Claims

질량 ％로 C : 0.005 내지 0.6 ％와, Cr : 1.5 ％ 이하와, Ni : 1.00 ％ 이하와, Fe 및 불가피 불순물을 포함하고, 의사 펄라이트가 10 체적 ％ 이상이고 100 체적 % 이하이고, 베이나이트가 75 체적 ％ 이하, 페라이트가 60 체적 ％ 이하, (의사 펄라이트 체적 ％ + 베이나이트 체적 ％ + 페라이트 체적 ％) ≥ 90 체적 ％의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 구상화 처리 후의 냉간 단조성이 우수한 열간 압연 선재.
제1항에 있어서, 또한 질량 ％로, Si : 0.50 ％ 이하, Mn : 0.20 내지 1.00 ％, Al : 0.01 내지 0.06 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, N : 0.01 ％ 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 구상화 처리 후의 냉간 단조성이 우수한 열간 압연 선재.
제1항에 있어서, 또한 질량 ％로, Mo : 0.50 ％ 이하, V : 0.50 ％ 이하, B : 0.0050 ％ 이하, Ti : 0.05 ％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 구상화 처리 후의 냉간 단조성이 우수한 열간 압연 선재.
제1항에 기재된 구상화 처리 후의 냉간 단조성이 우수한 열간 압연 선재를 제조하는 방법이며,

질량 ％로 C : 0.005 내지 0.6 ％와, Cr : 1.5 ％ 이하와, Ni : 1.00 ％ 이하와, Fe 및 불가피 불순물을 포함하는 강을 열간 압연하고,

상기 열간 압연에서는 상기 강을 압연하여 압연재로 하고,

상기 압연재를 750 내지 1000 ℃로 권취하고,

750 내지 1000 ℃의 상한 온도로부터 400 내지 550 ℃의 하한 온도까지를 20 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각하고, 400 내지 550 ℃에 있어서 20초 이상 유지하여 항온 변태를 완료시킨 후, 실온까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 구상화 처리 후의 냉간 단조성이 우수한 열간 압연 선재의 제조 방법.
질량 ％로 C : 0.005 내지 0.6 ％와, Cr : 1.5 ％ 이하와, Ni : 1.00 ％ 이하와, Fe 및 불가피 불순물을 포함하고, 시멘타이트간 거리의 표준 편차를 상기 시멘타이트간 거리의 평균치로 나눈 값이 0.50 이하가 되는 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선.
제5항에 있어서, 함유되는 시멘타이트가, 긴 직경을 짧은 직경으로 나눈 값인 종횡비가 1.50 이하인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선.
제5항에 있어서, 질량 ％로, Si : 0.50 ％ 이하, Mn : 0.20 내지 1.00 ％, Al : 0.01 내지 0.06 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, N : 0.01 ％ 이하를 포함하고,

또한 질량 ％로, Mo : 0.50 ％ 이하, V : 0.50 ％ 이하, B : 0.0050 ％ 이하, Ti : 0.05 ％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선.
제5항에 기재된 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선의 제조 방법이며,

질량 ％로 C : 0.005 내지 0.6 ％와, Cr : 1.5 ％ 이하와, Ni : 1.00 ％ 이하와, Fe 및 불가피 불순물을 포함하는 강을 열간 압연하고,

상기 열간 압연에서는 상기 강을 압연하여 압연재로 하고,

상기 압연재를 750 내지 1000 ℃로 권취하고,

750 내지 1000 ℃의 상한 온도로부터 400 내지 550 ℃의 하한 온도까지를 20 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각하고, 400 내지 550 ℃에 있어서 20초 이상 유지하여 항온 변태를 완료시킨 후, 실온까지 냉각하여 열간 압연 선재로 하고,

이어서, 상기 열간 압연 선재를 구상화 어닐링하여, 강선으로 하는 것을 특징으로 하는 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선의 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 구상화 어닐링의 보정 시간이 5시간 이내인 것을 특징으로 하는 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선의 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 강이, 질량 ％로, Si : 0.50 ％ 이하, Mn : 0.20 내지 1.00 ％, Al : 0.01 내지 0.06 ％, P : 0.02 ％ 이하, S : 0.02 ％ 이하, N : 0.01 ％ 이하를 포함하고,

또한 Mo : 0.50 ％ 이하, V : 0.50 ％ 이하, B : 0.0050 ％ 이하, Ti : 0.05 ％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선의 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 구상화 어닐링 전에 상기 열간 압연 선재를 40 ％ 이하의 감면율로 초벌 신선하는 공정, 상기 구상화 어닐링 후에 상기 구상화 어닐링 처리된 강선을 20 ％ 이하의 감면율로 마무리 신선하는 공정 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 행하는 것을 특징으로 하는 우수한 냉간 단조성을 갖는 구상화 어닐링 처리된 강선의 제조 방법.