KR101655006B1 - Steel wire rod or bar steel - Google Patents

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신고 야마사키
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신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
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Abstract

화학 성분이 질량%로, C:0.1∼0.6%, Si:0.01∼1.5%, Mn:0.05∼2.5%, Al:0.015∼0.3%, N:0.004∼0.015%이고, 또한 소정의 임의 원소를 함유해도 되고, 잔량부가 철과 불순물이고, 상기 불순물에 있어서의 P 및 S가, P:0.035% 이하, S:0.025% 이하인 강선재 또는 막대강이며, 표면으로부터 단면 반경의 15%의 깊이까지의 표층 영역은, 평균 입경이 1∼15㎛인 페라이트와, 평균 어스펙트비가 2 이하이고, 평균 입경이 0.1∼2㎛인 구상화 시멘타이트인 강 조직이고, 표면으로부터 단면 반경의 25%의 깊이로부터 중심까지의 내부 영역은, 평균 입경이 15∼40㎛인 페라이트와, 펄라이트 및/또는 구상화 시멘타이트로 이루어지는 강 조직이고, 표면 스케일을 제거한 후의 표면의 원주 방향의 표면 조도(Ra)가 4㎛ 이하이고, 표면의 입계 산화층의 깊이가 30㎛ 이하인 강선재 또는 막대강.Wherein the chemical composition is 0.1 to 0.6% of C, 0.01 to 1.5% of Si, 0.05 to 2.5% of Mn, 0.015 to 0.3% of Al, 0.004 to 0.015% of N, And P and S in the impurity are 0.035% or less of P and 0.025% or less of S, and the surface layer or the bar steel from the surface to the depth of 15% Region is a ferrite having an average grain size of 1 to 15 占 퐉, a steel structure of spherical cementite having an average aspect ratio of 2 or less and an average grain size of 0.1 to 2 占 퐉 and a depth of 25% The internal region is a steel structure composed of ferrite having an average particle diameter of 15 to 40 占 퐉 and pearlite and / or spheroidizing cementite, and the surface roughness (Ra) in the circumferential direction of the surface after removal of the surface scale is 4 占 퐉 or less, A steel wire rod or rod having a depth of the grain boundary oxide layer of 30 탆 or less .

Description

강선재 또는 막대강 {STEEL WIRE ROD OR BAR STEEL}{STEEL WIRE ROD OR BAR STEEL}

본 발명은, 냉간 단조 등에 적합한, 강선재 또는 막대강[바 인 코일(bar in coil)을 포함함. 이하 동일함]에 관한 것이다. 본원은, 2012년 6월 8일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-131316호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.The present invention includes a steel wire rod or a bar steel coil (bar in coil) suitable for cold forging or the like. Hereinafter the same). The present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-131316 filed on June 8, 2012, the contents of which are incorporated herein by reference.

최근, 생산성의 향상으로부터 절삭을 대표로 하는 기계 가공의 저감이나 생략으로부터, 중탄소강에 대해 냉간 단조에의 적용의 요구가 높아지고 있다. 그러나 중탄소강은 저탄소강이나 저합금강과 비교하여 변형 저항이 높고, 변형능(연성)이 부족하므로, 금형 깨짐이나 강재 깨짐을 발생하기 쉬운 과제가 있다. 그로 인해, 냉간 단조에 제공하는 강재에는 변형 저항의 저감이나 변형능의 개선을 겨냥하여, 시멘타이트를 구상화시키는 구상화 어닐링을 실시하는 것이 일반적이다. 특허문헌 1은, 표면으로부터 막대 선재 반경×0.15의 깊이까지 영역은, 페라이트의 조직 면적률이 10% 이하이고, 잔량부가 템퍼링 마르텐사이트, 또는 템퍼링 마르텐사이트와, 베이나이트 및 펄라이트 중 1종 또는 2종으로 이루어지고, 중심부는 페라이트 펄라이트인 구상화 어닐링 후의 냉간 단조용 막대 선재를 개시하고 있다.In recent years, there has been an increasing demand for application to cold forging of heavy carbon steels due to reduction or omission of machining, which is representative of cutting, from the improvement of productivity. However, since carbon steel has a higher deformation resistance and lacks deformability (ductility) as compared with low carbon steel or low alloy steel, there is a problem that breakage of the mold and breakage of the steel are likely to occur. Therefore, it is general to perform spheroidizing annealing to spheroidize cementite in order to reduce deformation resistance and improve deformability in a steel material to be provided for cold forging. Patent Document 1 discloses that, in the region from the surface to the bar wire radius of 0.15 in depth, the area ratio of the ferrite is 10% or less and the remaining amount is one or two of tempering martensite or tempering martensite and bainite and pearlite And the core portion is a ferrite pearlite, which is a rod for cold forging after spheroidizing annealing.

특허문헌 2는, 강재 표층부에 0.01∼0.5㎜의 깊이의 페라이트 탈탄층을 갖고, 또한 상기 페라이트 탈탄층을 포함하는 전 탈탄 영역층을 강재 반경에 대한 비로서 0.039∼0.37의 범위에 갖고, 내부를 구상화 시멘타이트 조직으로 함으로써 가공성이 우수한 냉간 단조용 강재를 개시하고 있다.Patent Document 2 discloses a steel sheet having a ferrite decarburized layer having a depth of 0.01 to 0.5 mm in a steel surface layer portion and having a total decarburization region layer containing the ferrite decarburized layer in a range of 0.039 to 0.37 in terms of a steel material radius, Discloses a cold forging steel having excellent workability by forming a spheroidizing cementite structure.

특허문헌 3은, 표면으로부터 10% 이상의 영역에 있어서, 페라이트의 입경 2∼5.5㎛이고, 또한 긴 직경이 3㎛ 이하이고, 긴 직경/짧은 직경으로 나타내어지는 어스펙트비가 3 이하인 시멘타이트가 전 시멘타이트에 대해 70%인, 냉간 가공이 우수한 강선재를 개시하고 있다.Patent Document 3 discloses a cementite having a ferrite particle diameter of 2 to 5.5 m and a long diameter of 3 m or less and an aspect ratio of 3 or less expressed by a long diameter / To 70%, which is excellent in cold working.

특허문헌 4는, 페라이트 입경, 시멘타이트 입경, 시멘타이트의 어스펙트비, 시멘타이트 밀도비를 규정함으로써 우수한 냉간 가공성과 켄칭성을 갖는 고탄소 강대를 개시하고 있다.Patent Document 4 discloses a high carbon steel plate having excellent cold workability and hardenability by specifying ferrite particle size, cementite particle size, cementite aspect ratio, and cementite density ratio.

특허문헌 5는, 평균 입경이 1.1㎛ 이하이고 평균 어스펙트비가 1.5 이하인 시멘타이트 및 평균 입경이 2㎛ 이상인 페라이트 입자를 형성시키는, 성형성 및 켄칭성이 우수한 고탄소 강판의 제조 방법을 개시하고 있다.Patent Document 5 discloses a method for producing a high carbon steel sheet excellent in moldability and hardenability, in which cementite having an average particle diameter of 1.1 μm or less and an average aspect ratio of 1.5 or less and ferrite particles having an average particle diameter of 2 μm or more are formed.

특허문헌 6은, 표면으로부터 깊이가 선 직경의 5∼30%까지의 영역을 표면층으로 하였을 때, 상기 표면층의 평균 입경이 5㎛ 이하임과 함께, 상기 표면층 중 최표면으로부터 0.3∼0.4㎜ 깊이 위치를 최표면층으로 하였을 때, 상기 최표면층의 평균 입경이 2㎛ 이상이고, 또한 상기 표면층보다 내부의 평균 입경이 10㎛ 이하인, 냉간 가공성이 우수한 강선재를 개시하고 있다.Patent Document 6 discloses that when an area ranging from 5 to 30% of the diameter of a line drawn from the surface is a surface layer, an average particle diameter of the surface layer is 5 占 퐉 or less and a depth of 0.3 to 0.4 mm from the outermost surface of the surface layer Wherein the outermost layer has an average grain size of 2 占 퐉 or more and an inside grain diameter of the inside of the surface layer is 10 占 퐉 or less.

특허문헌 7은, 표면으로부터 선 직경의 10% 이상의 영역에 있어서, 페라이트의 평균 입경이 2∼5.5㎛이고, 또한 긴 직경이 3㎛ 이하이고, 긴 직경/짧은 직경으로 나타내어지는 어스펙트비가 3 이하인 시멘타이트가 전 시멘타이트 대해 70% 이상인, 냉간 가공성이 우수한 강선재를 개시하고 있다. 그러나, 페라이트와 시멘타이트의 강재 조직만의 규정에 그치고, 원래 냉간 단조에서 깨짐에 크게 영향을 미치는 표면 조도와 표면의 입계 산화 깊이에 대해서는 규정되어 있지 않다.Patent Document 7 discloses a ferrite having an average particle size of ferrite of 2 to 5.5 占 퐉, a long diameter of 3 占 퐉 or less and an aspect ratio expressed by a long diameter / short diameter of 3 or less Discloses a steel wire rod excellent in cold workability, wherein the cementite has a cementite content of 70% or more. However, only the steel structure of ferrite and cementite is specified, and the surface roughness and the grain boundary oxidation depth of the surface which greatly influence cracking in cold forging are not specified.

특허문헌 1∼7에 개시된 방법은, 가공도가 큰 냉간 가공에서 본질적으로 문제로 되는 강재의 깨짐을 방지하는 기술에 관한 것이지만, 최근에는, 가일층의 냉간 단조성의 향상이 요구되고 있다.The methods disclosed in Patent Documents 1 to 7 relate to a technique for preventing breakage of a steel material, which is inherently problematic in cold working with a high degree of processing, but recently, improvement of the cold-rolled composition of a single layer has been required.

일본 특허 제4435954호 공보Japanese Patent No. 4435954 일본 특허 제3167550호 공보Japanese Patent No. 3167550 일본 특허 공개 제2000-192148호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-192148 일본 특허 제3468172호 공보Japanese Patent No. 3468172 일본 특허 제3577957호 공보Japanese Patent No. 3577957 일본 특허 공개 제2000-119806호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-119806 일본 특허 제3527641호 공보Japanese Patent No. 3527641

본 발명은, 상술한 실정에 비추어 창안된 것이다. 본 발명은, 가공도가 높은 가공에 있어서 냉간 단조화의 저해 요인으로 되어 있는 강재의 깨짐을 방지할 수 있는 강선재 또는 막대강을 제공하는 것을 과제로 한다.The present invention has been made in view of the above-described circumstances. It is an object of the present invention to provide a steel wire rod or rod steel which can prevent cracking of a steel material which is a factor of inhibiting cold shortening in processing with high degree of processing.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 냉간 단조시의 강재의 깨짐을 방지하는 변형능의 개선에는 강재 성분, 구상화 어닐링 후의 강 조직에 더하여, 강재의 표면 조도와 입계 산화층의 깊이를 적절하게 제어하는 것이 유용한 것을 발견하였다.Means for Solving the Problems The present inventors have made extensive studies in order to solve the above problems. As a result, the present inventors found that it is useful to appropriately control the surface roughness of the steel material and the depth of the grain boundary oxide layer in addition to the steel material, the steel structure after the spheroidizing annealing, and the like in order to improve the deformability to prevent cracking of the steel during cold forging Respectively.

본 발명은, 이상의 신규의 지식에 기초하여 이루어진 것이며, 본 발명의 요지는 이하와 같다.The present invention has been made based on the above-described novel knowledge, and the gist of the present invention is as follows.

(1)(One)

화학 성분이, 질량%로,The chemical composition, in% by mass,

C:0.1∼0.6%,C: 0.1 to 0.6%

Si:0.01∼1.5%,Si: 0.01 to 1.5%

Mn:0.05∼2.5%,Mn: 0.05 to 2.5%

Al:0.015∼0.3%,Al: 0.015 to 0.3%

N:0.004∼0.015%,N: 0.004 to 0.015%

Cr:0∼3.0%,Cr: 0 to 3.0%

Mo:0∼1.5%,Mo: 0 to 1.5%

Cu:0∼2.0%,Cu: 0 to 2.0%

Ni:0∼5.0%,Ni: 0 to 5.0%

B:0∼0.0035%,B: 0 to 0.0035%,

Ca:0∼0.005%,Ca: 0 to 0.005%,

Zr:0∼0.005%,Zr: 0 to 0.005%,

Mg:0∼0.005%,Mg: 0 to 0.005%,

Rem:0∼0.015%,Rem: 0 to 0.015%,

Ti:0∼0.2%,Ti: 0 to 0.2%

Nb:0∼0.1%,Nb: 0 to 0.1%

V:0∼1.0%,V: 0 to 1.0%

W:0∼1.0%,W: 0 to 1.0%

Sb:0∼0.0150%,Sb: 0 to 0.0150%,

Sn:0∼2.0%,Sn: 0 to 2.0%

Zn:0∼0.5%,Zn: 0 to 0.5%

Te:0∼0.2%,Te: 0 to 0.2%

Bi:0∼0.5%,Bi: 0 to 0.5%

Pb:0∼0.5%,Pb: 0 to 0.5%

이고, 잔량부가 철과 불순물로 이루어지고,, The balance being composed of iron and impurities,

상기 불순물에 있어서의 P 및 S가,Wherein P and S in the impurity are,

P:0.035% 이하,P: not more than 0.035%

S:0.025% 이하,S: 0.025% or less,

인 강선재 또는 막대강이며, 표면으로부터 단면 반경의 15%의 깊이까지의 표층 영역은, 평균 입경이 1∼15㎛인 페라이트와, 평균 어스펙트비가 2 이하이고, 또한 평균 입경이 0.1∼2㎛인 구상화 시멘타이트로 이루어지는 강 조직이고, 표면으로부터 단면 반경의 25%의 깊이로부터 중심까지의 내부 영역은, 평균 입경이 15∼40㎛인 페라이트와, 펄라이트 및/또는 구상화 시멘타이트로 이루어지는 강 조직이며, 표면 스케일을 제거한 후의 표면의 원주 방향의 표면 조도(Ra)가 4㎛ 이하이고, 표면의 입계 산화층의 깊이가 30㎛ 이하인, 강선재 또는 막대강.And the surface layer region from the surface to the depth of 15% of the cross-sectional radius is composed of ferrite having an average particle diameter of 1 to 15 占 퐉 and a ferrite having an average aspect ratio of 2 or less and an average particle diameter of 0.1 to 2 占 퐉 And an inner region from a depth of 25% of a cross-sectional radius from the surface to the center is a steel structure composed of ferrite having an average particle diameter of 15 to 40 탆 and pearlite and / or spheroidizing cementite, Wherein the surface roughness (Ra) in the circumferential direction of the surface after removing the scale is 4 占 퐉 or less and the depth of the grain boundary oxide layer on the surface is 30 占 퐉 or less.

(2)(2)

질량%로,In terms of% by mass,

Cr:0.1∼3.0%,Cr: 0.1 to 3.0%

Mo:0.01∼1.5%,Mo: 0.01 to 1.5%

Cu:0.1∼2.0%,Cu: 0.1 to 2.0%

Ni:0.1∼5.0%,Ni: 0.1 to 5.0%

B:0.0005∼0.0035%,B: 0.0005 to 0.0035%

중 1종 또는 2종 이상을 함유하는, (1)에 기재된 강선재 또는 막대강.(1), wherein the steel wire rod or rod steel contains one or more of the following.

(3)(3)

Ca:0.0002∼0.005%,Ca: 0.0002 to 0.005%

Zr:0.0003∼0.005%,Zr: 0.0003 to 0.005%

Mg:0.0003∼0.005%,Mg: 0.0003 to 0.005%

Rem:0.0001∼0.015%,Rem: 0.0001 to 0.015%

중 1종 또는 2종 이상을 함유하는, (1) 또는 (2)에 기재된 강선재 또는 막대강.(1) or (2), wherein the steel wire rod or rod steel contains one or more of the following.

(4)(4)

Ti:0.001∼0.2%,Ti: 0.001 to 0.2%

Nb:0.01∼0.1%,Nb: 0.01 to 0.1%

V:0.03∼1.0%,V: 0.03 to 1.0%

W:0.01∼1.0%,W: 0.01 to 1.0%

중 1종 또는 2종 이상을 함유하는, (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 강선재 또는 막대강.(1) to (3), wherein the steel wire rod or rod steel contains one or more of the following.

(5)(5)

Sb:0.0005∼0.0150%,Sb: 0.0005 to 0.0150%,

Sn:0.005∼2.0%,Sn: 0.005 to 2.0%

Zn:0.0005∼0.5%,Zn: 0.0005 to 0.5%

Te:0.0003∼0.2%,Te: 0.0003 to 0.2%

Bi:0.005∼0.5%,Bi: 0.005 to 0.5%

Pb:0.005∼0.5%,Pb: 0.005 to 0.5%

중 1종 또는 2종 이상을 함유하는, (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 강선재 또는 막대강.(1) to (4), wherein the steel wire rod or rod steel contains one or more of the above-mentioned steel wire rod or rod steel.

본 발명은, 냉간 단조시에 발생하는 강재의 깨짐을 방지함으로써, 종래 불가능했던 가공도가 큰 냉간 단조의 실현, 혹은 종래 중간 어닐링 없이는 냉간 단조가 불가능했던 공정의 중간 어닐링의 생략을 가능하게 한다.Industrial Applicability The present invention makes it possible to realize cold forging having a high degree of workability, which has not been possible in the prior art, or omission of intermediate annealing in a process which has not been possible for cold forging without conventional intermediate annealing, by preventing the steel material from cracking during cold forging.

도 1은 본 발명에 관한 압연 라인의 개요를 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 관한 압연 직후의 급냉의 개요를 예시하는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram illustrating an outline of a rolling line according to the present invention. Fig.
Fig. 2 is a diagram illustrating an outline of quenching immediately after rolling according to the present invention. Fig.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.

우선, 본 발명의 화학 성분의 한정 이유에 대해 설명한다. 이하, 조성에 있어서의 %는, 질량%를 의미한다.First, the reason for limiting the chemical components of the present invention will be described. Hereinafter,% in composition means% by mass.

C:0.1∼0.6%C: 0.1 to 0.6%

C는, 강재의 기본 강도에 큰 영향을 미치는 원소이다. 그러나, C 함유량이 0.1% 미만인 경우, 충분한 강도가 얻어지지 않아, 다른 합금 원소를 더욱 다량으로 투입할 수밖에 없게 된다. 한편, C 함유량이 0.6%를 초과하면, 소재 경도가 상승하여, 변형 저항의 현저한 증가나 피삭성의 대폭 저하를 초래한다. 따라서, 본 발명에 있어서는, C 함유량을 0.1∼0.6%로 한다. 또한, 본 발명은 C 함유량이 0.1%, 0.6%인 경우를 포함한다. 부품으로서의 강도를 확보하기 위해 고주파 켄칭하는 경우는, C 함유량은 0.3∼0.6%, 더욱 바람직하게는 C 함유량은 0.4∼0.6%이다.C is an element that greatly affects the basic strength of the steel. However, when the C content is less than 0.1%, sufficient strength can not be obtained, so that it is inevitable to inject a larger amount of other alloying elements. On the other hand, when the C content exceeds 0.6%, the hardness of the material increases, which causes a significant increase in deformation resistance and a drastic decrease in machinability. Therefore, in the present invention, the C content is set to 0.1 to 0.6%. Further, the present invention includes cases where the C content is 0.1% and 0.6%. When high-frequency quenching is performed to secure the strength as a component, the C content is 0.3 to 0.6%, and more preferably the C content is 0.4 to 0.6%.

Si:0.01∼1.5%Si: 0.01 to 1.5%

Si는, 강의 탈산에 유효한 원소이며, 페라이트의 강화 및 템퍼링 연화 저항을 향상시키는 데 유효한 원소이기도 하다. Si는 0.01% 미만에서는 그 효과가 불충분하고, 1.5%를 초과하면 취화되어, 피삭성의 대폭의 저하, 나아가서는 침탄성이 저해되므로, Si량을 0.01∼1.5%의 범위 내로 할 필요가 있다. 또한, 본 발명은 Si 함유량이 0.01%, 1.5%인 경우를 포함한다.Si is an element effective for deoxidizing steel and is an effective element for enhancing ferrite strengthening and temper softening resistance. When the content of Si is less than 0.01%, the effect is insufficient, and when the content exceeds 1.5%, the steel becomes brittle and the workability drastically decreases, and the sinkability is impaired. Therefore, the Si content needs to be within a range of 0.01 to 1.5%. The present invention also includes cases where the Si content is 0.01% and 1.5%.

Mn:0.05∼2.5%Mn: 0.05 to 2.5%

Mn은, 강 중 S를 MnS로서 고정·분산시킨다. 또한 Mn은, 매트릭스에 고용되어 켄칭성의 향상이나 켄칭 후의 강도를 확보하기 위해 필요한 원소이다. 그러나, Mn 함유량이 0.05% 미만이면 강 중의 S가 Fe와 결합하여 FeS로 되어, 강이 취화된다. 한편, Mn 함유량이 증가하면, 구체적으로는, Mn 함유량이 2.5%를 초과하면, 소지의 경도가 높아져 냉간 가공성이 저하됨과 함께, 강도나 켄칭성에 미치는 영향도 포화된다. 따라서, Mn 함유량은 0.05%∼2.5%로 한다. 또한, 본 발명은 Mn 함유량이 0.05%, 2.5%인 경우를 포함한다. 적합 범위는 0.30∼1.25%이다.Mn fixes and disperses S in the steel as MnS. Further, Mn is an element necessary for improving the hardness of the matrix and ensuring the strength after quenching. However, when the Mn content is less than 0.05%, S in the steel is combined with Fe to form FeS, and the steel becomes brittle. On the other hand, when the Mn content is increased, specifically, when the Mn content exceeds 2.5%, the hardness of the substrate is increased to lower the cold workability, and the effect on the strength and hardenability is also saturated. Therefore, the Mn content is set to 0.05% to 2.5%. The present invention also includes cases where the Mn content is 0.05% and 2.5%. The fit range is 0.30 to 1.25%.

Al:0.015∼0.3%Al: 0.015 to 0.3%

Al은, 강의 탈산 외에, 질화물을 생성하여 결정립의 조대화를 억제한다. 또한 Al은, 강 중에 존재하는 고용 N을 AlN으로서 고정하고, 강 중에 B를 함유하는 경우에는, 고용 B를 확보하는 데 유용하다. 상기한 효과를 얻기 위해서는 0.015% 이상 필요하다. 그러나, 0.3%를 초과하면 Al2O3을 과도하게 생성하여, 피로 강도의 저하나 냉간 단조 깨짐을 야기하는 원인으로 되므로, Al 함유량을 0.015∼0.3%로 하였다. 또한, 본 발명은 Al 함유량이 0.015%, 0.3%인 경우를 포함한다.In addition to deoxidation of steel, Al generates nitrides to suppress coarsening of crystal grains. Further, Al is useful for securing solid solution B in the case where solid solution N existing in the steel is fixed as AlN and B is contained in the steel. 0.015% or more is necessary to obtain the above effect. However, when it exceeds 0.3%, Al 2 O 3 is excessively generated, which causes a decrease in fatigue strength or cracking in cold forging, so that the Al content is set to 0.015 to 0.3%. The present invention also includes cases where the Al content is 0.015% and 0.3%.

N:0.004∼0.015%N: 0.004 to 0.015%

N은, 강 중에서 Al, Ti, Nb, V와 결합하여 질화물 또는 탄질화물을 생성하여, 결정립의 조대화를 억제한다. 또한, 0.004% 미만에서는, 그 효과가 불충분하고, 0.015%를 초과하면 그 효과가 포화되는 것에 더하여, 열간 압연시 또는 열간 단조 가열시에 미고용 탄질화물이 잔존하여, 결정립의 조대화를 억제하는 데 유효한 미세한 탄질화물의 증량이 어려워진다. 그로 인해, N의 함유량을 0.0040∼0.015%의 범위 내로 할 필요가 있다. 또한, 본 발명은 N 함유량이 0.004%, 0.015%인 경우를 포함한다.N combines with Al, Ti, Nb, and V in the steel to produce nitride or carbonitride, thereby suppressing crystal grain coarsening. On the other hand, when the content is less than 0.004%, the effect is insufficient. When the content exceeds 0.015%, the effect is saturated, and the unused carbonitrides remain during hot rolling or hot forging, Which makes it difficult to increase the effective amount of fine carbonitride. Therefore, it is necessary to set the N content within the range of 0.0040 to 0.015%. Further, the present invention includes cases where the N content is 0.004% and 0.015%.

또한, 켄칭성의 향상이나 강도 부여를 위해, 임의 함유 원소로서, Cr, Mo, Cu, Ni, B 중 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.Further, one or more of Cr, Mo, Cu, Ni, and B may be contained as an optional element for improving the hardenability and imparting strength.

Cr:0∼3.0%Cr: 0 to 3.0%

Cr은, 켄칭성을 향상시킴과 함께, 템퍼링 연화 저항을 부여하는 원소로, 고강도화가 필요한 강은 Cr을 함유해도 된다. 이들 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Cr은 0.1% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 또한, Cr을 다량(구체적으로는 3.0% 초과)으로 함유하면, Cr 탄화물이 생성되어 강이 취화된다. 따라서, Cr을 함유하는 경우는, 그 함유량을 3.0% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Cr 함유량이 3.0%인 경우를 포함한다.Cr is an element which imparts a temper softening resistance while improving the quenching property, and the steel which needs high strength may contain Cr. In order to stably obtain these effects, Cr is preferably contained in an amount of 0.1% or more. Further, when Cr is contained in a large amount (specifically, more than 3.0%), Cr carbide is produced and the steel is brittle. Therefore, when Cr is contained, the content thereof is set to 3.0% or less. The present invention also includes a case where the Cr content is 3.0%.

Mo:0∼1.5%Mo: 0 to 1.5%

Mo는, 템퍼링 연화 저항을 부여함과 함께, 켄칭성을 향상시키는 원소로, 고강도화가 필요한 강은 Mo를 함유해도 된다. 이들 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Mo는 0.01% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 1.5%를 초과하여 Mo를 함유해도, 그 효과는 포화된다. 따라서, Mo를 함유하는 경우는, 그 함유량을 1.5% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Mo 함유량이 1.5%인 경우를 포함한다.Mo is an element which imparts temper softening resistance and improves the quenching property, and the steel which needs high strength may contain Mo. In order to stably obtain these effects, Mo is preferably contained in an amount of 0.01% or more. Even if Mo is contained in excess of 1.5%, the effect is saturated. Therefore, when Mo is contained, its content is set to 1.5% or less. Further, the present invention includes the case where the Mo content is 1.5%.

Cu:0∼2.0%Cu: 0 to 2.0%

Cu는, 페라이트를 강화함과 함께, 켄칭성 향상 및 내식성 향상에도 유효한 원소이다. 이들 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Cu는 0.1% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 2.0%를 초과하여 Cu를 함유해도, 기계적 성질의 점에서는 효과가 포화된다. 따라서, Cu를 함유하는 경우는, 그 함유량을 2.0% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Cu 함유량이 2.0%인 경우를 포함한다. Cu는, 특히 열간 연성을 저하시켜, 압연시의 흠집의 원인으로 되기 쉽기 때문에, Ni와 동시에 첨가하는 것이 바람직하다.Cu is an element effective for strengthening ferrite, improving quenching and improving corrosion resistance. In order to stably obtain these effects, Cu is preferably contained in an amount of 0.1% or more. Even if Cu is contained in an amount exceeding 2.0%, the effect is saturated in terms of mechanical properties. Therefore, when Cu is contained, its content is set to 2.0% or less. The present invention also includes a case where the Cu content is 2.0%. Cu is particularly preferably added at the same time as Ni since it lowers hot ductility and tends to cause scratches during rolling.

Ni:0∼5.0%Ni: 0 to 5.0%

Ni는 페라이트를 강화하여, 연성을 향상시킴과 함께, 켄칭성 향상 및 내식성 향상에도 유효한 원소이다. 이들 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Ni는 0.1% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 5.0%를 초과하여 Ni를 함유해도, 기계적 성질의 점에서는 효과가 포화되어, 피삭성이 저하된다. 따라서, Ni를 함유하는 경우는, 그 함유량을 5.0% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Ni 함유량이 5.0%인 경우를 포함한다.Ni is an element effective for strengthening ferrite to improve ductility and also to improve quenching and improve corrosion resistance. In order to stably obtain these effects, Ni is preferably contained in an amount of 0.1% or more. Further, even if Ni is contained in an amount exceeding 5.0%, the effect is saturated in view of the mechanical properties and the machinability is lowered. Therefore, when Ni is contained, its content is set to 5.0% or less. The present invention also includes a case where the Ni content is 5.0%.

B:0∼0.0035%B: 0 to 0.0035%

고용 B는 입계에 편석되고, 켄칭성을 향상시킴과 함께 입계 강도를 향상시켜, 기계 부품으로서의 피로 강도나 충격 강도를 향상시킨다. 이들 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, B는 0.0005% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 0.0035%를 초과하여 B를 함유해도 기계적 성질의 점에서는 효과는 포화되는 것, 나아가서는 열간 연성을 현저하게 저하시킨다. 따라서, B를 함유하는 경우는, 그 함유량을 0.0035% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 B 함유량이 0.0035%인 경우를 포함한다.Solid solution B is segregated at the grain boundaries, improving the quenching property and improving the grain boundary strength, thereby improving fatigue strength and impact strength as mechanical parts. In order to stably obtain these effects, B is preferably contained in an amount of 0.0005% or more. In addition, even when B is contained in an amount exceeding 0.0035%, the effect is saturated in view of the mechanical properties, and the hot ductility is remarkably lowered. Therefore, when B is contained, its content is 0.0035% or less. Further, the present invention includes the case where the B content is 0.0035%.

또한, 임의 함유 원소로서, Ca, Zr, Mg, Rem 중 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.As the optional element, one or more of Ca, Zr, Mg, and Rem may be contained.

Ca:0∼0.005%Ca: 0 to 0.005%

Ca는, 탈산 원소로, 산화물을 생성한다. 본 발명 강과 같이 전 Al(T-Al)로서 0.015% 이상을 함유하는 강에서는, Ca를 함유하면, 칼슘알루미네이트(CaOAl2O3)가 형성된다. 이 CaOAl2O3은, Al2O3에 비해 저융점 산화물이므로, 고속 절삭시에 공구 보호막으로 되어, 피삭성을 향상시킨다. 피삭성을 안정적으로 향상시키기 위해서는, Ca 함유량은 0.0002% 이상인 것이 바람직하다. 또한, Ca 함유량이 0.005%를 초과하면, 강 중에 CaS가 생성되어, 오히려 피삭성을 저하시킨다. 따라서, Ca를 함유하는 경우는, 그 함유량을 0.005% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Ca 함유량이 0.005%인 경우를 포함한다.Ca is an element of deoxidation, which produces oxides. In a steel containing 0.015% or more of total Al (T-Al) as in the steel of the present invention, when calcium is contained, calcium aluminate (CaOAl 2 O 3 ) is formed. Since this CaOAl 2 O 3 is a low melting point oxide as compared with Al 2 O 3 , it becomes a tool protection film at high speed cutting and improves machinability. In order to stably improve machinability, the Ca content is preferably 0.0002% or more. When the Ca content exceeds 0.005%, CaS is generated in the steel, and the machinability is rather lowered. Therefore, when Ca is contained, the content thereof is made 0.005% or less. Further, the present invention includes the case where the Ca content is 0.005%.

Zr:0∼0.005%Zr: 0 to 0.005%

Zr은 탈산 원소로, 강 중에서 산화물을 생성한다. 그 산화물은 ZrO2라 여겨지고 있다. 이 ZrO2가 MnS의 석출 핵으로 되므로, MnS의 석출 사이트를 증가시켜, MnS를 균일 분산시키는 효과가 있다. 또한, Zr은, MnS에 고용되어 복합 황화물을 생성하고, 그 변형능을 저하시켜, 압연 및 열간 단조시에 MnS 형상의 연신을 억제하는 작용도 있다. 이와 같이, Zr은 이방성의 저감에 유효한 원소로, 이들 효과를 유효하게 안정적으로 얻기 위해서는 Zr 함유량이 0.0003% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 0.005%를 초과하여 Zr을 함유해도, 수율이 극단적으로 나빠진다. 덧붙여, ZrO2 및 ZrS 등의 경질의 화합물이 대량으로 생성되어, 오히려 피삭성, 충격값 및 피로 특성 등의 기계적 성질이 저하된다. 따라서, Zr을 함유하는 경우는, 그 함유량을 0.005% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Zr 함유량이 0.005%인 경우를 포함한다.Zr is a deoxidizing element that produces oxides in the steel. The oxide is thought la ZrO 2. Since this ZrO 2 serves as precipitation nuclei of MnS, it has an effect of increasing the precipitation sites of MnS and uniformly dispersing MnS. Zr is also dissolved in MnS to form a complex sulfide, and its effect is lowered to suppress the stretching of the MnS shape at the time of rolling and hot forging. As described above, Zr is an element effective for reducing anisotropy. In order to effectively and stably obtain these effects, the Zr content is preferably 0.0003% or more. On the other hand, even if Zr is contained in an amount exceeding 0.005%, the yield becomes extremely poor. In addition, a large amount of hard compounds such as ZrO 2 and ZrS is produced, and mechanical properties such as machinability, impact value and fatigue characteristics are deteriorated. Therefore, when Zr is contained, the content thereof is made 0.005% or less. The present invention also includes a case where the Zr content is 0.005%.

Mg:0∼0.005%Mg: 0 to 0.005%

Mg는 탈산 원소로, 강 중에서 산화물을 생성한다. 그리고, Al 탈산이 전제인 경우에는, 피삭성에 유해한 Al2O3을, 비교적 연질이며 미세하게 분산되는 MgO 또는 Al2O3 및 MgO로 개질한다. 또한, 그 산화물은 MnS의 핵으로 되기 쉽고, MnS를 미세 분산시키는 효과도 있다. 이들 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Mg 함유량이 0.0003% 이상인 것이 바람직하다. 또한, Mg는, MnS와의 복합 황화물을 생성하여 MnS를 구상화하지만, Mg를 과잉으로 함유하면, 구체적으로는, Mg 함유량이 0.005%를 초과하면, 단독의 MgS 생성이 촉진되어, 피삭성이 열화된다. 따라서, Mg를 함유하는 경우는, 그 함유량을 0.005% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Mg 함유량이 0.005%인 경우를 포함한다.Mg is a deoxidizing element and produces oxides in the steel. When Al deoxidation is a premise, Al 2 O 3, which is harmful to machinability, is reformed into MgO, Al 2 O 3 and MgO which are relatively soft and finely dispersed. Further, the oxide easily becomes a nucleus of MnS and also has an effect of finely dispersing MnS. In order to obtain these effects stably, the Mg content is preferably 0.0003% or more. Further, Mg forms a complex sulfide with MnS to form spherical MnS, but when Mg is excessively contained, concretely, when the Mg content exceeds 0.005%, the production of MgS alone is promoted and the machinability is deteriorated . Therefore, when Mg is contained, the content thereof is made 0.005% or less. Further, the present invention includes the case where the Mg content is 0.005%.

Rem:0∼0.015%Rem: 0 ~ 0.015%

Rem(희토류 원소)은 탈산 원소로, 저융점 산화물을 생성하고, 주조시 노즐 막힘을 억제한다. 덧붙여, MnS에 고용 또는 결합하여, 그 변형능을 저하시켜, 압연 및 열간 단조시에 MnS 형상의 연신을 억제하는 작용도 있다. 이와 같이, Rem은 이방성의 저감에 유효한 원소이며, 효과를 안정적으로 얻기 위해서는 Rem 함유량이 총량으로 0.0001% 이상인 것이 바람직하다. 또한, Rem 함유량이 0.015%를 초과하면, Rem의 황화물이 대량으로 생성되어, 피삭성이 악화된다. 따라서, Rem을 함유하는 경우는, 그 함유량을 0.015% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Rem 함유량이 0.015%인 경우를 포함한다.Rem (rare earth element) is a deoxidizing element, which produces a low melting point oxide and inhibits nozzle clogging during casting. In addition, there is also an action of suppressing the stretching of the MnS shape during rolling and hot forging by reducing the deformability of the MnS by solid solution or bonding. As described above, Rem is an effective element for reduction of anisotropy. In order to stably obtain the effect, the Rem content is preferably 0.0001% or more in total. On the other hand, if the Rem content exceeds 0.015%, a large amount of Rem sulfide is produced and the machinability is deteriorated. Therefore, when Rem is contained, its content is made 0.015% or less. Further, the present invention includes the case where the Rem content is 0.015%.

또한, 탄질화물의 형성에 의한 고강도화나 탄질화물의 증량에 의한 오스테나이트립의 정세립화를 위해, 임의 함유 원소로서, Ti, Nb, V, W 중 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.Further, one or more of Ti, Nb, V, and W may be contained as optional elements in order to increase the strength due to the formation of the carbonitride or to stabilize the austenitic grains by increasing the amount of the carbonitride.

Ti:0∼0.2%Ti: 0 to 0.2%

Ti는 탄질화물을 형성하여, 오스테나이트립의 성장의 억제나 강화에 기여하는 원소로, 고강도화가 필요한 강 및 저변형이 요구되는 강에는, 조대립 방지를 위한 정립화 원소로서 사용된다. 또한, Ti는 탈산 원소이기도 해, 연질 산화물을 형성시킴으로써, 피삭성을 향상시키는 효과도 있다. 이상의 효과를 안정적으로 얻기 위해서는 0.001% 이상의 함유량으로 하는 것이 바람직하다. 또한, Ti 함유량이 0.2%를 초과하면, 열간 깨짐의 원인으로 되는 미고용의 조대한 탄질화물이 석출되어, 오히려 기계적 성질이 손상된다. 따라서, 본 발명에 있어서 Ti를 함유하는 경우는, 그 함유량을 0.2% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Ti 함유량이 0.2%인 경우를 포함한다.Ti is an element contributing to the inhibition or strengthening of austenite lips by forming carbonitride and is used as a stabilizing element for prevention of coarseness in steel which requires high strength and low strength. Further, Ti is a deoxidizing element and has an effect of improving machinability by forming a soft oxide. In order to stably obtain the above effect, the content is preferably 0.001% or more. On the other hand, if the Ti content exceeds 0.2%, coarse carbonitride as a cause of hot cracking is precipitated and the mechanical properties are deteriorated. Therefore, in the case of containing Ti in the present invention, the content thereof is set to 0.2% or less. The present invention also includes a case where the Ti content is 0.2%.

Nb:0∼0.1%Nb: 0 to 0.1%

Nb도 탄질화물을 형성하여, 2차 석출 경화에 의한 강의 강화, 오스테나이트립의 성장의 억제 및 강화에 기여하는 원소로, 고강도화가 필요한 강 및 저변형이 요구되는 강에는, 조대립 방지를 위한 정립화 원소로서 사용된다. 이 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Nb 함유량이 0.01% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 0.1%를 초과하여 Nb를 첨가하면, 열간 깨짐의 원인으로 되는 미고용의 조대한 탄질화물이 석출되어, 오히려 기계적 성질이 손상된다. 따라서 Nb를 함유하는 경우는, 그 함유량을 0.1% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Nb 함유량이 0.1%인 경우를 포함한다.Nb is also an element contributing to the strengthening of steel by secondary precipitation hardening and the inhibition and strengthening of austenite lips by forming carbonitride, and steel which requires high strength and low deformation is required for the prevention of coarsening It is used as a sizing element. In order to obtain this effect stably, the Nb content is preferably 0.01% or more. Further, when Nb is added in an amount exceeding 0.1%, coarse carbonitride as a cause of hot cracking precipitates, and the mechanical properties are deteriorated. Therefore, when Nb is contained, its content is set to 0.1% or less. The present invention also includes the case where the Nb content is 0.1%.

V:0∼1.0%V: 0 to 1.0%

V도 탄질화물을 형성하여, 2차 석출 경화에 의한 강의 강화, 오스테나이트립의 성장의 억제 및 강화에 기여하는 원소로, 고강도화가 필요한 강 및 저변형이 요구되는 강에는, 조대립 방지를 위한 정립화 원소로서 사용된다. 이 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, V 함유량이 0.03% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 1.0%를 초과하여 V를 함유하면, 열간 깨짐의 원인으로 되는 미고용의 조대한 탄질화물을 석출하여, 오히려 기계적 성질이 손상된다. 따라서, V를 함유하는 경우는, 그 함유량을 1.0% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 V 함유량이 1.0%인 경우를 포함한다.V is also an element contributing to the strengthening of steel by secondary precipitation hardening and the inhibition and strengthening of austenite lips by forming carbonitride, and steel which requires high strength and low deformation is required for preventing It is used as a sizing element. In order to obtain this effect stably, the V content is preferably 0.03% or more. In addition, when V is contained in an amount exceeding 1.0%, coarse carbonitride as a cause of hot cracking is precipitated and the mechanical properties are deteriorated. Therefore, when V is contained, its content is set to 1.0% or less. The present invention also includes a case where the V content is 1.0%.

W:0∼1.0%W: 0 to 1.0%

W도 탄질화물을 형성하여, 2차 석출 경화에 의해 강을 강화할 수 있는 원소이다. 이 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, W 함유량이 0.01% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 1.0%를 초과하여 W를 함유하면, 열간 깨짐의 원인으로 되는 미고용의 조대한 탄질화물을 석출하여, 오히려 기계적 성질이 손상된다. 따라서, W를 함유하는 경우는, 그 함유량을 1.0% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 W 함유량이 1.0%인 경우를 포함한다.W is also an element capable of forming carbonitride and strengthening the steel by secondary precipitation hardening. In order to obtain this effect stably, the W content is preferably 0.01% or more. In addition, when W is contained in an amount exceeding 1.0%, coarse carbonitride which is a cause of hot cracking is precipitated and the mechanical properties are deteriorated. Therefore, when W is contained, the content thereof is set to 1.0% or less. The present invention also includes a case where the W content is 1.0%.

또한, 피삭성을 향상시키기 위해, 임의 함유 원소로서, Sb, Sn, Zn, Te, Bi, Pb 중 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.In order to improve machinability, one or more of Sb, Sn, Zn, Te, Bi, and Pb may be contained as an optional element.

Sb:0∼0.0150%Sb: 0 to 0.0150%

Sb는 페라이트를 적절하게 취화하여 피삭성을 향상시킨다. 그 효과는 특히 고용 Al량이 많은 경우에 현저하며, Sb 함유량이 0.0005% 이상인 것이 바람직하다. 또한, Sb 함유량이 증가하면, 구체적으로는 0.0150%를 초과하면, Sb의 매크로 편석이 과다해져 충격값이 크게 저하된다. 따라서 Sb 함유량은 0.0150% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Sb 함유량이 0.0150%인 경우를 포함한다.Sb improves machinability by embrittling ferrite appropriately. The effect is remarkable particularly when the amount of solid solution Al is large, and the Sb content is preferably 0.0005% or more. When the Sb content is increased, more specifically, when the Sb content is more than 0.0150%, the macrosegregation of Sb becomes excessive and the impact value greatly decreases. Therefore, the Sb content should be 0.0150% or less. Further, the present invention includes the case where the Sb content is 0.0150%.

Sn:0∼2.0%Sn: 0 to 2.0%

Sn은, 페라이트를 취화시켜 공구 수명을 연장시킴과 함께, 절삭 가공 후의 표면 조도를 향상시키는 효과가 있다. 그 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Sn 함유량이 0.005% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 2.0%를 초과하여 Sn을 함유해도, 그 효과는 포화된다. 따라서, Sn을 함유하는 경우는, 그 함유량을 2.0% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Sn 함유량이 2.0%인 경우를 포함한다.Sn has the effect of increasing the tool life by brittle of ferrite and enhancing the surface roughness after cutting. In order to obtain the effect stably, the Sn content is preferably 0.005% or more. Even if Sn is contained in an amount exceeding 2.0%, the effect is saturated. Therefore, when Sn is contained, its content is set to 2.0% or less. The present invention also includes a case where the Sn content is 2.0%.

Zn:0∼0.5%Zn: 0 to 0.5%

Zn은 페라이트를 취화시켜 공구 수명을 연장시킴과 함께, 절삭 가공 후의 표면 조도를 향상시키는 효과가 있다. 그 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Zn 함유량이 0.0005% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 0.5%를 초과하여 Zn을 함유해도, 그 효과는 포화된다. 따라서, Zn을 함유하는 경우는, 그 함유량을 0.5% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Zn 함유량이 0.5%인 경우를 포함한다.Zn has the effect of increasing the tool life by brittle of ferrite and improving the surface roughness after cutting. In order to obtain the effect stably, the Zn content is preferably 0.0005% or more. Even if Zn is contained in an amount exceeding 0.5%, the effect is saturated. Therefore, when Zn is contained, the content thereof is set to 0.5% or less. The present invention also includes a case where the Zn content is 0.5%.

Te:0∼0.2%Te: 0 to 0.2%

Te는 피삭성 향상 원소이다. 또한, MnTe의 생성, MnS와 공존함으로써 MnS의 변형능을 저하시켜, MnS 형상의 연신을 억제하는 작용이 있다. 이와 같이, Te는 이방성의 저감에 유효한 원소이다. 이들 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Te 함유량이 0.0003% 이상인 것이 바람직하다. 또한, Te 함유량이 0.2%를 초과하면, 그 효과가 포화될 뿐만 아니라, 열간 연성이 저하되어 흠집의 원인으로 되기 쉽다. 따라서, Te를 함유하는 경우는, 그 함유량을 0.2% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Te 함유량이 0.2%인 경우를 포함한다.Te is an element for improving machinability. Further, MnTe production and coexistence with MnS reduce the deformability of MnS and inhibit the stretching of the MnS shape. Thus, Te is an element effective for reducing anisotropy. In order to obtain these effects stably, the Te content is preferably 0.0003% or more. On the other hand, if the Te content exceeds 0.2%, not only the effect is saturated but also the hot ductility is lowered, which is liable to cause scratches. Therefore, when Te is contained, the content thereof is set to 0.2% or less. Further, the present invention includes the case where the Te content is 0.2%.

Bi:0∼0.5%Bi: 0 to 0.5%

Bi는, 피삭성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Bi 함유량이 0.005% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 0.5%를 초과하여 Bi를 함유해도, 피삭성 향상 효과가 포화될 뿐만 아니라, 열간 연성이 저하되어 흠집의 원인으로 되기 쉽다. 따라서, Bi를 함유하는 경우는, 그 함유량을 0.5% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Bi 함유량이 0.5%인 경우를 포함한다.Bi is an element for improving machinability. In order to obtain this effect stably, the Bi content is preferably 0.005% or more. In addition, even if Bi is contained in an amount exceeding 0.5%, not only the machinability improving effect is saturated but also the hot ductility is lowered, which is liable to cause scratches. Therefore, when Bi is contained, its content should be 0.5% or less. The present invention also includes a case where the Bi content is 0.5%.

Pb:0∼0.5%Pb: 0 to 0.5%

Pb는, 피삭성 향상 원소이다. 이 효과를 안정적으로 얻기 위해서는, Pb 함유량이 0.005% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 0.5%를 초과하여 Pb를 함유해도, 피삭성 향상 효과가 포화될 뿐만 아니라, 열간 연성이 저하되어 흠집의 원인으로 되기 쉽다. 따라서, Pb를 함유하는 경우는, 그 함유량을 0.5% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 Pb 함유량이 0.5%인 경우를 포함한다.Pb is an element for improving machinability. In order to obtain this effect stably, the Pb content is preferably 0.005% or more. If Pb is contained in an amount exceeding 0.5%, not only the machinability improving effect is saturated but also the hot ductility is lowered, which is liable to cause scratches. Therefore, when Pb is contained, its content is set to 0.5% or less. The present invention also includes a case where the Pb content is 0.5%.

본 발명의 강선재 또는 막대강은, 이상의 필수 원소 및 필요에 따라서 임의 함유 원소를 함유하고, 잔량부가 철과 불순물로 이루어진다. 불순물이라 함은, 광석이나 스크랩 등의 원재료에 포함되는 것, 제조 환경으로부터 혼입되는 것이다. 단, 불순물에 있어서의 P와 S는 다음의 범위로 제한된다.The steel wire rod or bar steel according to the present invention contains the above essential elements and, if necessary, optional elements, and the remaining amount consists of iron and impurities. The impurities include those contained in raw materials such as ores and scrap, and are mixed from the manufacturing environment. However, P and S in impurities are limited to the following ranges.

P:0.035% 이하P: not more than 0.035%

P는 강 중에 불순물로서 함유된다. 그러나, P 함유량이 0.035%를 초과하면, 강 중에 있어서 소지의 경도가 커져, 냉간 가공성뿐만 아니라, 열간 가공성 및 주조 특성도 저하된다. 따라서 P 함유량은 0.035% 이하로 한다. 또한, 본 발명은 P 함유량이 0.035%인 경우를 포함한다.P is contained in the steel as an impurity. However, when the P content exceeds 0.035%, the hardness of the base is increased in the steel, and not only the cold workability but also the hot workability and the casting property are deteriorated. Therefore, the P content should be 0.035% or less. The present invention also includes the case where the P content is 0.035%.

S:0.025% 이하S: not more than 0.025%

S는 강 중에 불순물로서 함유된다. 그러나, S 함유량이 0.025%를 초과하면 MnS가 조대화되어 냉간 가공시에 깨짐의 기점으로 된다. 이상의 이유로부터, S의 함유량을 0.025% 이하로 할 필요가 있다. 또한, 본 발명은 S 함유량이 0.025%인 경우를 포함한다. 적합 범위는 0.01% 이하이다.S is contained in the steel as impurities. However, when the S content exceeds 0.025%, MnS is coarsened and becomes a starting point of cracking in cold working. For these reasons, it is necessary to set the S content to 0.025% or less. Further, the present invention includes the case where the S content is 0.025%. The fit range is 0.01% or less.

다음으로, 본 발명의 강 조직 및 표면 성상의 규정 이유에 대해 설명한다.Next, reasons for defining the steel structure and the surface property of the present invention will be described.

본 발명자는, 냉간 단조용 강재의 연성 향상의 방책에 대해 예의 연구하였다. 그 결과, 냉간 단조시의 변형 저항의 상승을 억제하면서, 변형능을 향상시켜, 단조 깨짐을 방지하기 위해서는, 표층의 강 조직의 페라이트를 미세화하고, 시멘타이트를 조대화시켜, 표면 조도, 표면의 입계 산화층의 깊이를 더욱 저감시키는 것이 유효한 것을 발견하였다.The inventors of the present invention have made intensive studies on measures for improving the ductility of the cold forging steel material. As a result, in order to improve the deformability while suppressing an increase in the deformation resistance during cold forging and to prevent forging cracking, it is necessary to make the ferrite of the surface steel layer fine and to coarsen the cementite so that the surface roughness, It is effective to further reduce the depth of the film.

즉, 본 발명은 표면으로부터 단면 반경의 15%의 깊이까지의 표층 영역은, 평균 입경이 1∼15㎛인 페라이트와, 평균 어스펙트비가 2 이하이고, 또한 평균 입경이 0.1∼2㎛인 구상화 시멘타이트로 이루어지는 조직이고, 표면으로부터 단면 반경의 25%의 깊이로부터 중심까지의 내부 영역은, 평균 입경이 15∼40㎛인 페라이트와, 펄라이트 및/또는 구상화 시멘타이트로 이루어지는 강 조직이고, 표면 스케일 제거 후의 표면의 원주 방향의 표면 조도(Ra)가 4㎛ 이하이고, 표면의 입계 산화층의 깊이가 30㎛ 이하인 강선재 또는 막대강이다.That is, in the present invention, the surface layer region from the surface to the depth of 15% of the cross-sectional radius is composed of ferrite having an average particle diameter of 1 to 15 탆, spherical cementite having an average aspect ratio of 2 or less and an average particle diameter of 0.1 to 2 탆 , And the inner region from the depth to the center of 25% of the cross-sectional radius from the surface is a steel structure consisting of ferrite having an average particle diameter of 15 to 40 占 퐉 and pearlite and / or spheroidizing cementite, Is a steel wire rod or rod steel having a surface roughness (Ra) in the circumferential direction of 4 占 퐉 or less and a depth of the grain boundary oxide layer on the surface of 30 占 퐉 or less.

원기둥의 강재를 업세팅한 경우의 페라이트 입경의 영향을 실험적으로 조사한 결과, 표층 영역의 페라이트 입경이 15㎛를 초과하면, 냉간 단조시의 변형능의 지표인 한계 압축률이 저하되었다. 그로 인해, 표층 영역의 평균 페라이트 입경은15㎛ 이하로 제한하였다. 보다 변형능이 필요한 경우는, 바람직하게는 평균 페라이트 입경 7㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 4㎛ 이하로 하면 된다. 평균 페라이트 입경이 1㎛ 미만인 초미세립 강으로 되면 경도가 현저하게 상승하고, 냉간 단조시의 변형 저항이 증가하여 금형 수명이 저하되므로, 1㎛ 이상으로 하한을 규정하였다. 또한, 본 발명은 표층 영역의 평균 페라이트 입경이 15㎛인 경우 및 1㎛인 경우의 양쪽을 포함한다.Experimental investigation of the influence of the ferrite grain size in the case of upsetting the cylindrical column shows that when the ferrite grain size in the surface layer region exceeds 15 탆, the critical compression ratio, which is an index of the deformability in cold forging, is lowered. For this reason, the average ferrite grain size in the surface layer region was limited to 15 탆 or less. When more deformability is required, the average ferrite grain size is preferably 7 占 퐉 or less, more preferably 4 占 퐉 or less. Fine grained steels having an average ferrite grain size of less than 1 탆 remarkably increase the hardness, increase deformation resistance during cold forging, and degrade die life, so that the lower limit is defined as 1 탆 or more. Further, the present invention includes both of the case where the average ferrite grain size in the surface layer region is 15 占 퐉 and the case where the average ferrite grain size is 1 占 퐉.

표층 영역의 구상화 시멘타이트의 입경은, 조대할수록 한계 압축률이 향상되지만, 평균 입경이 0.1㎛ 미만에서는, 그 효과가 발휘되지 않는다. 그로 인해, 0.1㎛ 이상으로 규정하였다. 바람직하게는 1㎛ 이상이다. 평균 입경이 2㎛를 초과하면, 한계 압축률의 향상이 둔화되고, 구상화 어닐링 시간이 길어져 공업적으로 생산할 수 없으므로, 상한을 2㎛로 하였다. 또한, 본 발명은 표층 영역의 구상화 시멘타이트의 평균 입경이 2㎛인 경우 및 0.1㎛인 경우의 양쪽을 포함한다. 구상화 시멘타이트의 평균 어스펙트비는, 2를 초과하면 한계 압축률이 저하되므로, 2 이하로 하였다. 또한, 본 발명은 구상화 시멘타이트의 평균 어스펙트비가 2인 경우를 포함한다.The larger the particle diameter of the spheroidizing cementite in the surface layer region, the higher the critical compression ratio is. However, when the average particle diameter is less than 0.1 탆, the effect is not exerted. Therefore, it is specified to be 0.1 탆 or more. Preferably 1 mu m or more. When the average particle diameter exceeds 2 탆, the improvement of the critical compression ratio is slowed down, and the spheroidizing annealing time is prolonged and can not be industrially produced. Therefore, the upper limit is set to 2 탆. Further, the present invention encompasses both cases in which the spherical cementite of the surface layer region has an average particle diameter of 2 탆 and 0.1 탆. If the average aspect ratio of the spheroidizing cementite exceeds 2, the critical compression ratio is lowered, so that the average aspect ratio is 2 or less. Further, the present invention includes the case where the average aspect ratio of the spheroidizing cementite is 2.

전 단면을 미세한 페라이트로 하면 냉간 단조시의 변형 저항이 증가하여 금형 수명이 저하된다. 따라서, 한계 압축률의 향상을 위해 미세 페라이트로 하는 것은 표면으로부터의 깊이가 단면 반경의 15%까지인 표층 영역으로 하였다. 그리고, 표면으로부터 단면 반경의 25%의 깊이로부터 중심까지의 내부 영역의 평균 페라이트 입경은, 15㎛ 이상으로 규정하고, 변형 저항의 상승을 억제하였다. 평균 페라이트 입경이 40㎛를 초과하여 과잉으로 조대한 경우는 연신율이나 드로잉률이 저하된다. 그로 인해, 표면으로부터 단면 반경의 25%의 깊이로부터 중심까지의 내부 영역의 평균 페라이트 입경의 상한을 40㎛ 이하로 규정하였다. 또한, 본 발명은 내부 영역의 평균 페라이트 입경이 40㎛인 경우 및 15㎛인 경우의 양쪽을 포함한다. 내부 영역의 강 조직은, 페라이트 외에, 펄라이트 및/또는 구상화 시멘타이트로 한다. 그러나, 내부 영역은 단조시에 압축 상태에 있으므로, 한계 압축률의 향상의 관점에서는, 구상화 시멘타이트의 입경 및 어스펙트비에 대해 특별히 한정되지 않는다. 표면으로부터 단면 반경의 15% 깊이로부터 25% 깊이까지의 중간 영역은, 표층 영역의 강 조직으로부터 내부 영역의 강 조직으로의 천이 영역이다.When the front end face is made of fine ferrite, the deformation resistance during cold forging increases, and the life of the metal mold is lowered. Therefore, in order to improve the critical compression ratio, the micro-ferrite was made to be a surface layer having a depth from the surface of up to 15% of the cross-sectional radius. The average ferrite grain size in the inner region from the depth of 25% of the cross-sectional radius from the surface to the center from the surface was specified to be 15 탆 or more, and the rise of deformation resistance was suppressed. If the average ferrite grain size exceeds 40 占 퐉 and is excessively coarsened, the elongation and draw ratio are lowered. Therefore, the upper limit of the mean ferrite grain size in the inner region from the depth of 25% of the cross-sectional radius to the center of the cross-sectional radius from the surface is defined as 40 탆 or less. Further, the present invention encompasses both cases where the average ferrite grain size in the inner region is 40 占 퐉 and when the average ferrite grain size is 15 占 퐉. The steel structure of the inner region is made of pearlite and / or spheroidized cementite in addition to ferrite. However, since the inner region is in a compressed state at the time of forging, the particle diameter and the aspect ratio of the spheroidizing cementite are not particularly limited from the viewpoint of improvement of the critical compression ratio. The intermediate region from the depth of 15% to the depth of 25% of the cross-sectional radius from the surface is the transition region from the steel structure of the surface layer region to the steel structure of the inner region.

상기한 조직을 얻기 위한 제조 조건의 일례를 나타낸다. 750∼950℃에서 마무리 압연한 직후의 강재 표면에 주수함으로써, 강재 표면 온도를 일단 Ms점 온도 이하로 냉각한다. 다음으로, 주수를 정지하고, 내부의 보유열로 200∼700℃까지 강재 표면 온도를 복열시킨다. 계속해서, 또는 일단, 실온까지 공냉한 후, Ac1+5℃∼Ac3-5℃의 범위에서 20분 보정하고, Ac1-70℃까지 5.5℃/h 이하의 냉각 속도로 서냉하는 구상화 어닐링을 행한다. 마무리 온도는 페라이트 입경에 영향을 미쳐, 마무리 온도를 저온으로 함으로써 압연 직후의 오스테나이트가 미세화되고, 강재 표면에 주수하여 켄칭한 후의 조직도 미세화되고, 구상화 어닐링 후의 페라이트 입경도 미세화된다. 구상화 어닐링의 냉각 속도는 시멘타이트 입경에 영향을 미쳐, 냉각 속도를 느리게 함으로써 시멘타이트 입경은 조대화되고, 과도하게 냉각 속도가 느리면, 표층 영역에 있어서, 시멘타이트 입경은 2㎛를 초과한다. 냉각 속도가 과도하게 빠르면 펄라이트가 발생하여 구상화가 불량으로 된다. 따라서, 그 구상화 어닐링의 냉각 속도의 적합 범위는 0.5∼5.5℃/h이다. 여기서의, Ms점 온도는 (1)식으로부터 계산할 수 있고, Ac1점 온도는 (2)식으로부터 계산할 수 있다[「개정 4판 금속 데이터북」마루젠(丸善), 2004년 2월 29일 발행, P162 참조]. 또한 Ac3점 온도는 (3)식(「강의 열처리 개정 5판」마루젠, 1981년 8월 20일 발행, P651 참조)으로부터 계산할 수 있다.An example of the production conditions for obtaining the above-described structure is shown. The surface of the steel material is once cooled to a temperature not higher than the Ms point temperature by pouring the surface of the steel material immediately after the finish rolling at 750 to 950 캜. Next, the main water is stopped, and the surface temperature of the steel is recuperated to 200 to 700 占 폚 by the retained heat inside. Subsequently, spheroidizing annealing is carried out, which is followed by air cooling once to room temperature, then correction for 20 minutes in the range of Ac1 + 5 deg. C to Ac3-5 deg. C, and gradual cooling at a cooling rate of 5.5 deg. C / h or lower to Ac1-70 deg. The finishing temperature affects the ferrite grain size, and the finishing temperature is set to a low temperature to make the austenite immediately after rolling finer, and the structure after casting and quenching on the surface of the steel becomes finer, and the ferrite grain size after spheroidizing annealing is also miniaturized. The cooling rate of the spheroidizing annealing influences the cementite particle diameter. By slowing the cooling rate, the cementite particle size is coarsened. If the cooling rate is excessively slow, the cementite particle size exceeds 2 탆 in the surface layer region. If the cooling rate is excessively high, pearlite is generated and the spheroidization becomes defective. Therefore, the preferable range of the cooling rate of the spheroidizing annealing is 0.5 to 5.5 占 폚 / h. Here, the Ms point temperature can be calculated from the formula (1), and the Ac1 point temperature can be calculated from the formula (2) (published by Maruzen Maruzen, revised fourth edition metal data book, Feb. 29, 2004 , P162]. The Ac3 point temperature can also be calculated from equation (3) (see "Heat Treatment of Steel 5th Edition" Maruzen, issued on August 20, 1981, P651).

Figure 112014118041475-pct00001
Figure 112014118041475-pct00001

Figure 112014118041475-pct00002
Figure 112014118041475-pct00002

압연한 직후의 강재 표면에 주수에 있어서, 표면으로부터의 깊이가 단면 반경의 25%로부터 중심까지인 내부 영역은, 표면으로부터의 깊이가 단면 반경의 15% 이하인 표층 영역보다 냉각 속도가 느려진다. 그로 인해, 주수 후, 마르텐사이트 혹은 베이나이트의 켄칭 조직으로는 되지 않고, 페라이트와 펄라이트가 혼합된 조직으로 된다. 구상화 어닐링 후에는 페라이트와, 펄라이트 및/또는 구상화 시멘타이트로 이루어지는 조직으로 된다. 또한, 표층으로부터 중심으로 감에 따라서 페라이트 입경은 조대해진다.The inner region whose depth from the surface is 25% to the center of the cross-sectional radius in the core water immediately after the rolling is slower in cooling rate than the surface region in which the depth from the surface is 15% or less of the cross-sectional radius. As a result, after the water injection, it is not a quenched structure of martensite or bainite, but a structure in which ferrite and pearlite are mixed. After the spheroidizing annealing, the structure is composed of ferrite and pearlite and / or spheroidizing cementite. In addition, the ferrite grain size becomes larger along the direction from the surface layer to the center.

다음으로 표면 조도와 입계 산화 깊이의 규정 이유에 대해 설명한다.Next, the reason for defining the surface roughness and the grain boundary oxidation depth will be described.

구상화 어닐링 후의 강선재 또는 막대강을 길이 방향에 대해 수직 방향으로 절단한 시험편에서 업세팅한 경우의 한계 깨짐 특성은, 소지의 표면 조도의 영향을 받는다. 다양한 조건에서 숏 블라스트 또는 산세하여, 표면 조도를 크게 변경한 막대강의 표면 조도와 한계 깨짐 특성을 조사한 결과, 표면 조도가 클수록, 한계 깨짐 특성은 저하되지만, Ra가 4㎛ 이하로 표면 조도를 작게 하면, 한계 깨짐 특성이 저하되지 않게 되므로, 표면 조도(Ra) 4㎛ 이하로 규정하였다. 또한, 본 발명은 표면 조도(Ra)가 4㎛인 경우를 포함한다.The characteristic of marginal cracking in the case of upsetting the test piece cut perpendicularly to the longitudinal direction of steel wire rod or bar steel after spheroidizing annealing is affected by the surface roughness of the substrate. As a result of investigating the surface roughness and the marginal cracking characteristics of the bar steel in which the surface roughness was largely changed by shot blasting or pickling under various conditions, the larger the surface roughness, the lower the marginal cracking property. However, if the surface roughness , The marginal cracking property is not lowered, and therefore, the surface roughness (Ra) is defined as 4 m or less. Further, the present invention includes the case where the surface roughness (Ra) is 4 占 퐉.

구상화 어닐링을 실시한 강선재 또는 막대강을 길이 방향에 대해 수직 방향으로 절단한 시험편에서 업세팅한 경우의 한계 깨짐 특성은, 표면의 입계 산화층의 깊이의 영향을 받는다. 열간 압연에서 생성된 스케일이 강선재 및 막대강의 표면에 잔존한 상태에서 구상화 어닐링되면, 스케일이 산소 공급원으로 되어, 구상화 어닐링 중에 Fe보다도 산소와의 친화력이 강한 Si, Mn, Cr이 우선적으로 산화되어, 표면으로부터 입계를 따라 입계 산화층이 발생한다. 입계 산화층의 깊이를 크게 변경한 구상화 어닐링 후의 강선재 및 막대강에 대해, 입계 산화층의 깊이와 한계 깨짐 특성을 조사하였다. 그 결과, 입계 산화층의 깊이가 깊을수록 한계 깨짐 특성은 저하되지만, 입계 산화층의 깊이를 30㎛ 이하로 함으로써, 한계 깨짐 특성이 저하되지 않는 것을 발견하였다. 따라서, 입계 산화층의 깊이를 30㎛ 이하로 규정하였다.The marginal cracking characteristics in the upsetting of specimens cut in the direction perpendicular to the longitudinal direction of steel wire rod or bar steel subjected to spheroidizing annealing are affected by the depth of the grain boundary oxide layer on the surface. When the scale produced in the hot rolling is annealed in the state of remaining on the surfaces of the steel wire rods and the steel bar, the scale becomes an oxygen supply source and Si, Mn and Cr having higher affinity with oxygen than Fe are oxidized preferentially during the spheroidizing annealing , A grain boundary oxide layer is generated along the grain boundary from the surface. Depth and marginal cracking characteristics of the grain boundary oxide layer were investigated for steel wire rods and rod steels after spheroidizing annealing, which greatly changed the depth of the grain boundary oxide layer. As a result, it has been found that the critical cracking property decreases as the depth of the intergranular oxide layer becomes deeper, but the critical cracking characteristic is not lowered by setting the depth of the intergranular oxide layer to 30 탆 or less. Therefore, the depth of the intergranular oxide layer was defined to be 30 占 퐉 or less.

표면 조도(Ra)가 4㎛ 이하이고 입계 산화층의 깊이를 30㎛ 이하로 하기 위해서는, 구상화 어닐링 전의 스케일 제거가, 산세, 숏 블라스트 등의 방법에 의해, 적절하게 행해지는 것이 필요하다. 과잉의 산세나 숏 블라스트는 강재의 표면 조도를 악화시킨다. 반대로 불충분한 산세나 숏 블라스트에서는, 강재 표면의 스케일이 남아, 구상화 어닐링 후의 입계 산화층의 깊이를 악화시킨다. 표면 조도(Ra)가 4㎛ 이상, 입계 산화층의 깊이를 30㎛ 이하로 하기 위해서는, 산세하는 경우는 농도 10질량%, 온도 60℃의 염산 용액 중에 4∼14분(바람직하게는 4∼12분, 보다 바람직하게는 5∼10분), 침지시키는 것이 좋다. 산세에는 염산 외에 황산을 사용해도 된다. 숏 블라스트를 행하는 경우는, 직경 0.5㎜, 경도 47.3HRC의 스틸 볼을 투사 밀도 90kg/㎡ 이상, 투사 속도 70m/s로 투사한다. 또한 투사 밀도 X(kg/㎡)는, 단위 시간당 투사되는 투사재의 질량 W(kg/min), 투사재의 투사 폭 B(m), 강재 반송 속도 V(m/min)로부터 (4)식으로 정의된다.In order to reduce the surface roughness Ra to 4 mu m or less and the depth of the grain boundary oxide layer to 30 mu m or less, it is necessary that scale removal before spheroidizing annealing is appropriately performed by a method such as pickling or shot blasting. Excessive pickling or shot blasting deteriorates the surface roughness of the steel. On the contrary, in the case of insufficient pickling or shot blasting, the scale of the surface of the steel remains, and the depth of the grain boundary oxide layer after spheroidizing annealing deteriorates. In order to obtain a surface roughness (Ra) of 4 占 퐉 or more and a depth of the intergranular oxide layer to 30 占 퐉 or less, the pickling is carried out in a hydrochloric acid solution at a concentration of 10% by mass and a temperature of 60 占 폚 for 4 to 14 minutes , More preferably 5 to 10 minutes). Sulfuric acid may be used in addition to hydrochloric acid for pickling. In the case of performing shot blasting, a steel ball having a diameter of 0.5 mm and a hardness of 47.3 HRC is projected at a projection density of 90 kg / m 2 or more and a projection speed of 70 m / s. The projection density X (kg / m 2) is defined by the formula (4) from the mass W (kg / min) of the projection material per unit time, the projection width B (m) of the projection material, do.

Figure 112014118041475-pct00004
Figure 112014118041475-pct00004

실시예Example

이하에 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 또한, 이들 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. These examples are for the purpose of illustrating the present invention and do not limit the scope of the present invention.

표 1에 나타내는 화학 성분을 갖는 한 변이 162㎜인 빌릿을 표 2의 조건에서 φ45㎜의 막대강으로 압연하고, 압연 직후에 급냉하여 복열시킨 후에는 공냉하였다. 압연 마무리 온도, 냉각 온도, 복열 온도는 방사 온도계로 측정하였다. 각 방사 온도계, 압연기, 수냉 장치, 냉각상의 위치 관계를 도 1에, 온도 추이를 도 2에 예시한다. 즉, 본 발명에 관한 압연 라인의 개요를 예시하는 도 1에 도시하는 바와 같이, 가열로(1)에서 가열한 빌릿을 열간 압연기(2)에서 압연하고, 마무리 온도를 마무리 방사 온도계(3)로 측정하였다. 압연 직후에 수냉 장치(4)에서 급냉하고, 냉각 후의 온도를 수냉 방사 온도계(5)로 측정하였다. 복열시킨 후에 복열 온도는 복열 방사 온도계(6)로 측정하고, 냉각상(7)에서 공냉하였다. 그리고, 본 발명에 관한 압연 직후의 급냉 개요를 예시하는 도 2에 나타내는 바와 같이, A1점 이상의 750∼950℃의 마무리 온도(8)로 마무리 압연한 직후의 강재 표면에, 주수함으로써, 강재 표층부(11)의 온도 추이는, Ms점 온도 이하의 냉각 온도(9)로 냉각된 후에, 내부의 보유열로 200∼700℃까지의 복열 온도(10)로 복열한 후, 냉각상에서 공냉되었다. 한편, 강재 중심부의 온도 추이는 강재 표층 온도를 마무리 온도, 복열 온도의 실측값으로부터 2차원의 비정상 열전도 차분 모델에 의해 계산한 결과, 강재 중심부(12)의 온도 추이는 표층부보다 냉각 속도가 느려지므로, Ms점 온도 이하로 냉각되지 않았다.A billet having a chemical composition shown in Table 1 and having a side length of 162 mm was rolled into a rod steel having a diameter of 45 mm under the conditions shown in Table 2, quenched immediately after rolling and repaired, and then air-cooled. The rolling finishing temperature, cooling temperature and double heat temperature were measured with a radiation thermometer. The positional relationship of each radiation thermometer, rolling mill, water cooling apparatus and cooling phase is shown in Fig. 1 and temperature trend is shown in Fig. That is, as shown in Fig. 1 illustrating the outline of the rolling line according to the present invention, the billets heated in the heating furnace 1 are rolled in the hot rolling mill 2 and the finishing temperature is measured by the finishing radial thermometer 3 Respectively. Immediately after the rolling, was quenched in the water-cooling apparatus 4, and the temperature after cooling was measured by a water-cooling radiation thermometer (5). After the heating, the double heating temperature was measured with a double heat radiation thermometer (6), and the cooled room (7) was air-cooled. As shown in Fig. 2 illustrating the quenching immediately after rolling according to the present invention, the surface of the steel material immediately after the finish rolling at a finishing temperature (8) of 750 to 950 deg. 11) was cooled to a cooling temperature (9) below the Ms point temperature and then recuperated to the double reflux temperature (10) from 200 to 700 占 폚 with the retained heat therein, followed by cooling on the cooling phase. On the other hand, as a result of calculation of the temperature change of the steel material center portion by the two-dimensional unsteady heat transfer difference model from the measured values of the finishing temperature and the double heat temperature of the steel material surface layer temperature, the temperature change of the steel material center portion 12 is slower than the surface portion , And was not cooled below the Ms point temperature.

얻어진 강재는, 산세 혹은 숏 블라스트에 의해 스케일 제거한 후, 구상화 어닐링하였다. 구상화 어닐링 후, 막대강으로부터 시험편을 채취하여, 마이크로 조직, 표면 조도를 조사하였다. 또한, 길이 방향으로 압연 직경의 1.5배의 높이로 되는 길이에서, 길이 방향에 대해 수직 방향으로 절단한 압축 시험편에서 업세팅 시험을 행하여, 한계 압축률을 조사하였다. 결과를 통합하여 표 3에 나타낸다.The obtained steel material was scaled off by pickling or shot blast, and then subjected to spheroidizing annealing. After the spheroidizing annealing, test specimens were taken from the rod steel, and microstructure and surface roughness were investigated. Further, up-setting test was performed on a compression test piece cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction at a length of 1.5 times the rolled diameter in the longitudinal direction, and the critical compression ratio was examined. The results are summarized in Table 3.

〔마이크로 조직〕[Microstructure]

구상 시멘타이트의 평균 입자 직경과 어스펙트비는 주사형 전자 현미경 사진을 화상 해석함으로써 구하였다. 표층 영역은 막대강을 길이 방향에 대해 수직 방향으로 절단한 절단면(C 단면)의, 중심각이 90도 다른 4방향의 표층으로부터, 200㎛ 깊이, 반경의 15%의 깊이의 부위의 총 8개소에 있어서, 내부 영역은 C 단면의, 중심각이 90도 다른 4방향의 반경의 25%의 깊이, 반경의 50%의 깊이, 중심부의 총 9개소에 있어서, 각각 3000배의 배율로 관찰하고, 촬영 사진을 화상 해석 장치에 의해 해석하였다. 평균 입자 직경은 원상당 직경으로 하였다. 어스펙트비는 (긴 직경의 길이)/(짧은 직경의 길이)로 하였다. 표층 영역(8개소), 내부 영역(9개소)의 평균값을 구하였다.The average particle diameter and aspect ratio of spherical cementite were determined by image analysis of a scanning electron microscope photograph. The surface layer region was formed from a surface layer of four directions having a central angle of 90 degrees different from the cut surface (C section) cut perpendicularly to the longitudinal direction of the rod steel at a total of eight sites of a depth of 200 탆 and a depth of 15% , And the internal area was observed at a magnification of 3000 times at nine points in total of nine points of the C section, the depth of 25% of the radius of the four directions whose central angles were 90 degrees different, the depth of 50% of the radius, Were analyzed by an image analysis apparatus. The average particle diameter was a circle equivalent diameter. The aspect ratio was (length of long diameter) / (length of short diameter). The average values of the surface layer regions (8 locations) and the inner regions (9 locations) were obtained.

페라이트 입경의 측정에는 주사형 전자 현미경에 부속된 Electron-Back-Scattering-Diffraction(EBSD) 장치를 사용하였다. 표층 영역은, 막대 선재의 C 단면의, 중심각이 90도 다른 4방향의 표층으로부터, 200㎛ 깊이, 반경의 15%의 깊이의 부위의 총 8개소에 있어서, 각각 400×400㎛의 영역을 측정한 페라이트의 결정 방위 맵으로부터, 방위차 15도 이상으로 되는 경계를 페라이트 입계로 하고, Johnson-Saltykov의 방법[「계량 형태학」 우치다 로카쿠호(內田老鶴圃), S47.7.30 발행, 원저 : R.T.DeHoff, F.N.Rhiness. P189 참조)으로 평균 입경을 구하였다. 내부 영역은, 막대 선재의 C 단면의, 중심각이 90도 다른 4방향의 반경의 25%의 깊이, 반경의 50%의 깊이, 중심부의 총 9개소에 있어서, 각각 400×400㎛의 영역을 측정하고, 상기와 마찬가지의 방법으로 평균 입경을 구하였다.Electron-Back-Scattering-Diffraction (EBSD) equipment attached to a scanning electron microscope was used to measure the ferrite particle size. In the surface layer region, a 400 × 400 μm area was measured at eight points in total of the depth of 200 μm and the depth of 15% of the radius from the surface layer in four directions of the C-section of the rod wire at 90 ° From the crystal orientation map of one ferrite, the boundary with the azimuth difference of 15 degrees or more is assumed to be a ferrite grain boundary, and the method of Johnson-Saltykov ("Metrology Morphology" Uchida Rokakuho, S47.7.30 publication, DeHoff, FNRhiness. See P189). The inner region is a region measuring 400 占 400 占 퐉 at nine points in total of the depth C of the C-section of the rod wire, the depth of 25% of the radius of the four directions differing from the central angle by 90 degrees, the depth of 50% , And the average particle diameter was determined in the same manner as described above.

〔표면 조도〕[Surface roughness]

원주 방향의 조도를 측정하여, JIS B0601 : '82에서 정의되는 Ra를 산출하였다.The roughness in the circumferential direction was measured to calculate the Ra defined in JIS B0601: '82.

〔입계 산화층의 깊이〕[Depth of grain boundary oxide layer]

C 단면을 수지로 매립하여 연마한 것을 나이탈 에칭하고, 광학 현미경에 의해 배율 400배로 전체 원주 관찰하여, 가장 입계 산화층이 깊은 위치와 표층까지의 거리를 측정하였다.The cross section of the C-section was embedded in resin and polished. Then, the layer was etched and etched by an optical microscope to observe the entire circumference at a magnification of 400 times, and the distance between the deepest oxide layer and the surface layer was measured.

〔한계 압축률〕[Critical Compression Ratio]

한계 압축률은 압축 속도 10㎜/min으로 되는 조건의 업세팅 시험으로부터 파손 확률 50%로 되는 압축률을 조사하였다. 깨짐은, 균열 길이가 0.05㎜ 이상인 것을 깨짐으로 하였다. 파손 확률은 깨짐의 발생률이다. 금형 면압의 관계상, 압축률은 80%를 상한으로 하였다. 80%에서 깨짐이 발생하지 않는 경우(파손 확률 50% 미만인 경우)는 한계 압축률을 80%로 하였다.From the upsetting test under the condition that the compression rate is 10 mm / min, the compression ratio at which the failure probability is 50% is examined. Cracking was defined as breaking cracks having a crack length of 0.05 mm or more. Failure probability is the incidence of breakage. In relation to the mold surface pressure, the compression ratio was set to the upper limit of 80%. When the cracking does not occur at 80% (when the fracture probability is less than 50%), the critical compression ratio is set at 80%.

〔변형 저항〕[Deformation resistance]

변형 저항은, 변형 속도 10s-1 상당으로 압축하고, 상당 변형 2의 시점에서의 상당 응력으로부터 구하였다. 표 2로부터 명백한 바와 같이, 발명예(No.1∼24)의 한계 압축률은 비교예(No.25∼34)의 한계 압축률에 비해 현저하게 우수한 것을 알 수 있다.The deformation resistance was calculated from the equivalent stress at the time of the equivalent deformation 2 by compressing the deformation resistance at a deformation speed equivalent to 10s-1. As is clear from Table 2, it can be seen that the critical compression ratios of the inventive examples (Nos. 1 to 24) are significantly superior to the critical compression ratios of the comparative examples (Nos. 25 to 34).

비교예 No.25는 압연 마무리 온도가 낮고, 한계 압축률은 충분하지만, 중심부까지 페라이트립이 미세하므로 변형 저항이 높아, 금형 수명이 저하되므로 바람직하지 않다.In Comparative Example No. 25, the rolling finishing temperature was low and the critical compression ratio was sufficient. However, since the ferrite lips are fine to the center portion, the deformation resistance is high and the life of the mold is lowered.

비교예 No.26은 구상화 어닐링시의 냉각 속도가 느리고 평균 시멘타이트 입경이 조대화되어 본원 규정을 초과하였으므로 한계 압축률이 저하되었다. 비교예 No.27은 압연 마무리 온도가 높고, 평균 페라이트 입경이 조대화되어 본원 규정을 초과하였으므로 한계 압축률이 저하되었다. 비교예 No.28은 구상화 어닐링시의 냉각 속도가 빠르고, 냉각 중에 펄라이트가 발생함으로써 평균 시멘타이트 어스펙트비가 커져 본원의 규정을 초과하였으므로, 한계 압축률이 저하되었다.In Comparative Example No. 26, the cooling rate at the time of spheroidizing annealing was slow and the average cementite particle size was coarse, which exceeded the specification of the present invention, and the critical compression ratio was lowered. In Comparative Example No. 27, the critical compression ratio was lowered because the rolling finishing temperature was high and the average ferrite grain size was coarse and exceeded the specification of the present invention. In Comparative Example No. 28, the cooling rate at the time of spheroidizing annealing was fast, pearlite was generated during cooling, and the average cementite aspect ratio increased, exceeding the specification of the present invention, and the critical compression ratio was lowered.

비교예 No.29, 30은 냉간 가공성을 저하시키는 P 또는 S의 화학 성분이 본원의 규정을 초과하고 있어, 그 결과, 가공 한계가 저하되었다.In Comparative Examples Nos. 29 and 30, the chemical components of P or S which lowered the cold workability exceeded the specification of the present application, and as a result, the processing limit was lowered.

비교예 No.31은 숏 블라스트가 과잉이므로, 비교예 No.34는 산세가 과잉이므로, 표면 조도가 커져 본원의 규정을 초과하고 있어, 한계 압축률이 저하되었다.In Comparative Example No. 31, since the shot blast was excessive, in Comparative Example No. 34, the pickling was excessive and the surface roughness was increased, exceeding the specification of the present invention, and the critical compression ratio was lowered.

비교예 No.32, 33은 스케일 제거가 불충분한 상태에서 구상화 어닐링함으로써, 깊이 30㎛ 이상의 입계 산화층이 발생하여, 본원의 규정을 초과하고 있어, 한계 압축률이 저하되었다.In Comparative Examples Nos. 32 and 33, spheroidization annealing was performed in a state in which scale removal was insufficient, so that a grain boundary oxide layer having a depth of 30 占 퐉 or more was generated, exceeding the requirements of the present application, and the critical compression ratio was lowered.

Figure 112014118041475-pct00005
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Figure 112014118041475-pct00006
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Figure 112014118177701-pct00010
Figure 112014118177701-pct00010

1 : 가열로
2 : 열간 압연기
3 : 마무리 방사 온도계
4 : 수냉 장치
5 : 수냉 방사 온도계
6 : 복열 방사 온도계
7 : 냉각상
8 : 마무리 온도
9 : Ms점 온도 이하의 냉각 온도
10: 복열 온도
11 : 강재 표층부
12 : 강재 중심부
1: heating furnace
2: Hot rolling mill
3: Finishing radiation thermometer
4: Water cooling device
5: Water cooling thermometer
6: Double Radiation Thermometer
7: Cooling phase
8: Finishing temperature
9: cooling temperature below Ms point temperature
10: Double temperature
11: steel surface layer
12: steel core

Claims (9)

화학 성분이, 질량%로,
C:0.1∼0.6%,
Si:0.01∼1.5%,
Mn:0.05∼2.5%,
Al:0.015∼0.3%,
N:0.004∼0.015%이고,
임의 선택적인 구성성분으로서
Cr:0∼3.0%,
Mo:0∼1.5%,
Cu:0∼2.0%,
Ni:0∼5.0%,
B:0∼0.0035%,
Ca:0∼0.005%,
Zr:0∼0.005%,
Mg:0∼0.005%,
Rem:0∼0.015%,
Ti:0∼0.2%,
Nb:0∼0.1%,
V:0∼1.0%,
W:0∼1.0%
Sb:0∼0.0150%,
Sn:0∼2.0%,
Zn:0∼0.5%,
Te:0∼0.2%,
Bi:0∼0.5%,
Pb:0∼0.5%,
이고, 잔량부가 철과 불순물로 이루어지고,
상기 불순물에 있어서의 P 및 S가,
P:0.035% 이하,
S:0.025% 이하,
인 강선재 또는 막대강이며,
표면으로부터 단면 반경의 15%의 깊이까지의 표층 영역은, 평균 입경이 1∼15㎛인 페라이트와, 평균 어스펙트비가 2 이하이고, 또한 평균 입경이 0.1∼2㎛인 구상화 시멘타이트로 이루어지는 강 조직이고,
표면으로부터 단면 반경의 25%의 깊이로부터 중심까지의 내부 영역은, 평균 입경이 15∼40㎛인 페라이트와, 펄라이트 및 구상화 시멘타이트 중 하나 이상으로 이루어지는 강 조직이고,
표면 스케일을 제거한 후의 표면의 원주 방향의 표면 조도(Ra)가 4㎛ 이하이고,
표면의 입계 산화층의 깊이가 30㎛ 이하인, 강선재 또는 막대강.
The chemical composition, in% by mass,
C: 0.1 to 0.6%
Si: 0.01 to 1.5%
Mn: 0.05 to 2.5%
Al: 0.015 to 0.3%
N: 0.004 to 0.015%
As an optional component
Cr: 0 to 3.0%
Mo: 0 to 1.5%
Cu: 0 to 2.0%
Ni: 0 to 5.0%
B: 0 to 0.0035%,
Ca: 0 to 0.005%,
Zr: 0 to 0.005%,
Mg: 0 to 0.005%,
Rem: 0 to 0.015%,
Ti: 0 to 0.2%
Nb: 0 to 0.1%
V: 0 to 1.0%
W: 0 to 1.0%
Sb: 0 to 0.0150%,
Sn: 0 to 2.0%
Zn: 0 to 0.5%
Te: 0 to 0.2%
Bi: 0 to 0.5%
Pb: 0 to 0.5%
, The balance being composed of iron and impurities,
Wherein P and S in the impurity are,
P: not more than 0.035%
S: 0.025% or less,
In steel wire rod or rod steel,
The surface layer region from the surface to the depth of 15% of the cross-sectional radius is a steel structure composed of ferrite having an average particle diameter of 1 to 15 占 퐉 and spherical cementite having an average aspect ratio of 2 or less and an average particle diameter of 0.1 to 2 占 퐉 ,
The inner region from the depth to the center of 25% of the cross-sectional radius from the surface is a steel structure composed of at least one of ferrite having an average particle diameter of 15 to 40 탆 and pearlite and spheroidizing cementite,
The surface roughness (Ra) in the circumferential direction of the surface after removing the surface scale is 4 占 퐉 or less,
A steel wire rod or rod steel having a depth of the intergranular oxide layer on the surface of 30 μm or less.
제1항에 있어서,
질량%로,
Cr:0.1∼3.0%,
Mo:0.01∼1.5%,
Cu:0.1∼2.0%,
Ni:0.1∼5.0%,
B:0.0005∼0.0035%,
중 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 강선재 또는 막대강.
The method according to claim 1,
In terms of% by mass,
Cr: 0.1 to 3.0%
Mo: 0.01 to 1.5%
Cu: 0.1 to 2.0%
Ni: 0.1 to 5.0%
B: 0.0005 to 0.0035%
Steel wire rod or rod steel containing one or more of the above.
제1항 또는 제2항에 있어서,
Ca:0.0002∼0.005%,
Zr:0.0003∼0.005%,
Mg:0.0003∼0.005%,
Rem:0.0001∼0.015%,
중 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 강선재 또는 막대강.
3. The method according to claim 1 or 2,
Ca: 0.0002 to 0.005%
Zr: 0.0003 to 0.005%
Mg: 0.0003 to 0.005%
Rem: 0.0001 to 0.015%
Steel wire rod or rod steel containing one or more of the above.
제1항 또는 제2항에 있어서,
Ti:0.001∼0.2%,
Nb:0.01∼0.1%,
V:0.03∼1.0%,
W:0.01∼1.0%,
중 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 강선재 또는 막대강.
3. The method according to claim 1 or 2,
Ti: 0.001 to 0.2%
Nb: 0.01 to 0.1%
V: 0.03 to 1.0%
W: 0.01 to 1.0%
Steel wire rod or rod steel containing one or more of the above.
제1항 또는 제2항에 있어서,
Sb:0.0005∼0.0150%,
Sn:0.005∼2.0%,
Zn:0.0005∼0.5%,
Te:0.0003∼0.2%,
Bi:0.005∼0.5%,
Pb:0.005∼0.5%,
중 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 강선재 또는 막대강.
3. The method according to claim 1 or 2,
Sb: 0.0005 to 0.0150%,
Sn: 0.005 to 2.0%
Zn: 0.0005 to 0.5%
Te: 0.0003 to 0.2%
Bi: 0.005 to 0.5%
Pb: 0.005 to 0.5%
Steel wire rod or rod steel containing one or more of the above.
제3항에 있어서,
Ti:0.001∼0.2%,
Nb:0.01∼0.1%,
V:0.03∼1.0%,
W:0.01∼1.0%,
중 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 강선재 또는 막대강.
The method of claim 3,
Ti: 0.001 to 0.2%
Nb: 0.01 to 0.1%
V: 0.03 to 1.0%
W: 0.01 to 1.0%
Steel wire rod or rod steel containing one or more of the above.
제3항에 있어서,
Sb:0.0005∼0.0150%,
Sn:0.005∼2.0%,
Zn:0.0005∼0.5%,
Te:0.0003∼0.2%,
Bi:0.005∼0.5%,
Pb:0.005∼0.5%,
중 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 강선재 또는 막대강.
The method of claim 3,
Sb: 0.0005 to 0.0150%,
Sn: 0.005 to 2.0%
Zn: 0.0005 to 0.5%
Te: 0.0003 to 0.2%
Bi: 0.005 to 0.5%
Pb: 0.005 to 0.5%
Steel wire rod or rod steel containing one or more of the above.
제4항에 있어서,
Sb:0.0005∼0.0150%,
Sn:0.005∼2.0%,
Zn:0.0005∼0.5%,
Te:0.0003∼0.2%,
Bi:0.005∼0.5%,
Pb:0.005∼0.5%,
중 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 강선재 또는 막대강.
5. The method of claim 4,
Sb: 0.0005 to 0.0150%,
Sn: 0.005 to 2.0%
Zn: 0.0005 to 0.5%
Te: 0.0003 to 0.2%
Bi: 0.005 to 0.5%
Pb: 0.005 to 0.5%
Steel wire rod or rod steel containing one or more of the above.
제6항에 있어서,
Sb:0.0005∼0.0150%,
Sn:0.005∼2.0%,
Zn:0.0005∼0.5%,
Te:0.0003∼0.2%,
Bi:0.005∼0.5%,
Pb:0.005∼0.5%,
중 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 강선재 또는 막대강.
The method according to claim 6,
Sb: 0.0005 to 0.0150%,
Sn: 0.005 to 2.0%
Zn: 0.0005 to 0.5%
Te: 0.0003 to 0.2%
Bi: 0.005 to 0.5%
Pb: 0.005 to 0.5%
Steel wire rod or rod steel containing one or more of the above.
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