KR102588222B1

KR102588222B1 - 강선 및 열간 압연 선재

Info

Publication number: KR102588222B1
Application number: KR1020217030894A
Authority: KR
Inventors: 마코토 오코노기; 나오키 마츠이; 고우이치 야마자키
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2023-10-13
Also published as: WO2020230880A1; CN113710821A; CN113710821B; JPWO2020230880A1; KR20210130212A; JP7151885B2

Abstract

성분 조성이, C: 0.10 내지 0.60％, Si: 0.01 내지 0.50％, Mn: 0.20 내지 1.00％, P: 0.030％ 이하, S: 0.050％ 이하, Cr: 0.85 내지 1.50％, Al: 0.001 내지 0.080％, N: 0.0010 내지 0.0200％, 잔부: Fe, 불순물 원소 및 임의 원소이고, 강선의 중심축을 포함하고, 또한, 상기 중심축에 평행한 단면에 있어서, 금속 조직의 95면적％ 이상이, 페라이트 및 구상 탄화물로 이루어지고, 페라이트 입자는, 평균 입경이 10.0 내지 30.0㎛이고, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물은, 평균 애스펙트비가 2.5 이하이고, 또한, 강선에 포함되는 C의 함유량(질량％)을 [C]로 나타낸 경우에, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 상기 구상 탄화물의 개수가 1.5×10⁶×[C] 내지 7.0×10⁶×[C]개/㎟, 강선.

Description

강선 및 열간 압연 선재

본 개시는 강선 및 열간 압연 선재에 관한 것이다.

본원은, 2019년 5월 16일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2019-092640호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

냉간 단조는 성형품의 치수 정밀도나 생산성이 우수하다는 점에서, 강제의 볼트, 나사, 너트 등의 기계 부품의 성형 시에, 종래부터 행하여지고 있었던 열간 단조로부터 냉간 단조로의 전환이 확대되고 있다. 또한, 볼트나 너트 등의 부품은 구조 용도에 사용되는 경우가 많고, 이 때문에 C, Mn, Cr 등의 합금 원소를 첨가하여 강도를 부여하고 있다.

그러나, 합금 원소 함유량이 증대하면, 강재의 변형 저항이 높아지거나 연성이 낮아지거나 하므로, 냉간 단조 시에 금형 부하가 증대하여 금형의 마모나 손상이 발생하는 것 및 성형 부품에 가공 균열이 발생하는 것 등의 과제가 발생한다.

또한, 근년에는 부품 제조 비용의 저감이나 부품의 고기능화를 목적으로 하여, 부품 형상이 복잡화하고 있다. 이 때문에, 냉간 단조에 사용하는 강재에는 연질임과 함께, 극히 높은 연성이 요구된다. 그 때문에, 종래부터, 열간 압연재를 구상화 어닐링 등의 열처리에 의해 연질화하고, 가공성을 향상시키는 것이 행하여지고 있다.

냉간 단조용 강의 가공성에는, 금형 부하에 영향을 미치는 변형 저항과, 가공 균열의 발생에 영향을 미치는 연성이 있다. 강재의 용도에 의해 요구되는 특성이 다르지만, 변형 저항 및 연성의 양쪽, 혹은 한쪽이 요구되는 것이 통상이다.

이러한 배경을 기초로, 강재의 냉간 단조성을 향상시키는 기술로서, 종래부터 다양한 방법이 제안되고 있다.

특허문헌 1에서는, 페라이트 입자의 평균 입경이 2 내지 5.5㎛, 또한 긴 직경이 3㎛ 이하이고, 또한 애스펙트비가 3 이하의 시멘타이트의 비율이 전체 시멘타이트에 대하여 70％ 이상인 영역을 표면으로부터 선 직경의 10％ 이상으로 함으로써 냉간 가공성이 향상되는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 2에서는, 시멘타이트 간 거리의 표준 편차를 시멘타이트 간 거리의 평균값으로 제산한 값을 0.50 이하로 함으로써, 즉, 시멘타이트 간의 간격을 거의 균일하게 함으로써, 냉간 단조 시의 변형 저항이 저하되고, 또한 균열이 저감되는 강선이 개시되어 있다.

특허문헌 3에서는, 페라이트 입자의 평균 입경을 15㎛ 이상으로 하고, 구상 탄화물의 평균 입경을 0.8㎛ 이하, 최대 입경을 4.0㎛ 이하, 1㎟당의 개수를 0.5×10⁶×C％ 내지 5.0×10⁶×C％개로 하고, 입경이 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물 간의 최대 거리를 10㎛ 이하로 함으로써 냉간 단조성이 우수한 것이 개시되어 있다.

일본 특허 공개2000-73137호 공보 일본 특허 공개2006-316291호 공보 국제 공개 제2011/108459호

특허문헌 1에 개시되어 있는 방법은, 크랙의 발생 위치가 압연 선재의 표면 근방이 되는 가공에 대하여 유효하지만, 크랙의 발생 위치가 압연 선재의 내부가 되는 가공에 대해서는, 가공성의 향상 효과가 작다. 실제의 냉간 단조에서는, 압연 선재를 절단한 후, 냉간 단조한다. 그 때문에, 압연 선재의 표면 근방이 크랙의 발생 위치가 되지 않는 경우가 많아, 효과가 한정된다.

특허문헌 2에 개시되어 있는 강선에서는, 변형 저항에 영향을 미치는 페라이트 입경이나 시멘타이트의 개수 밀도가 규정되어 있지 않고, 변형 저항이 높고, 냉간 단조 시에 금형 부하가 높아진다는 과제가 있다.

특허문헌 3에 개시되어 있는 강선은, Cr의 함유량이 0.20％ 이하이고, ??칭성이 낮고, 선 직경이 커지면 ??칭 템퍼링 후의 부품의 강도가 불안정해지는 과제가 있다.

또한, 냉간 단조에 사용되고 있는 종래의 강선은, Cr 등 합금 원소의 함유량이 높아지면, 어닐링 후에 충분히 시멘타이트가 구상화하지 않고, 변형 저항이 높고, 가공 균열이 발생하기 쉽다고 하는 과제가 있다.

그래서, 본 개시는 합금 원소를 함유하고, 우수한 냉간 단조성을 갖는 강선, 및 이 강선의 제조용의 열간 압연 선재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에는, 이하의 양태가 포함된다.

<1>

성분 조성이, 질량％로,

C: 0.10 내지 0.60％,

Si: 0.01 내지 0.50％,

Mn: 0.20 내지 1.00％,

P: 0.030％ 이하,

S: 0.050％ 이하,

Cr: 0.85 내지 1.50％,

Al: 0.001 내지 0.080％,

N: 0.0010 내지 0.0200％, 그리고

잔부: Fe 및 불순물 원소이고,

강선의 중심축을 포함하고, 또한, 상기 중심축에 평행한 단면에 있어서,

금속 조직의 95면적％ 이상이, 페라이트 및 구상 탄화물로 이루어지고,

상기 페라이트는, 평균 입경이 10.0 내지 30.0㎛이고,

상기 구상 탄화물은, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 평균 애스펙트비가 2.5 이하이고, 또한, 상기 강선에 포함되는 C의 함유량(질량％)을 [C]로 나타낸 경우에, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 상기 구상 탄화물의 개수가 1.5×10⁶×[C] 내지 7.0×10⁶×[C]개/㎟인, 강선.

<2>

상기 단면에 있어서, 상기 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 평균 입경이 0.50㎛ 이하이고, 또한, 상기 구상 탄화물의 최대 입경이 3.00㎛ 이하인, <1>에 기재된 강선.

<3>

상기 성분 조성이, 질량％로,

Ti: 0 내지 0.050％,

B: 0 내지 0.0050％,

Mo: 0 내지 0.50％,

Ni: 0 내지 1.00％,

Cu: 0 내지 0.50％,

V: 0 내지 0.50％,

Nb: 0 내지 0.050％,

Ca: 0 내지 0.0050％,

Mg: 0 내지 0.0050％ 및

Zr: 0 내지 0.0050％의

1개 또는 2개 이상을 만족시키는, <1> 또는 <2>에 기재된 강선.

<4>

<1> 내지 <3> 중 어느 한 항에 기재된 강선의 제조용의 열간 압연 선재.

본 개시에 의하면, 합금 원소를 함유하고, 우수한 냉간 단조성을 갖는 강선, 및 이 강선의 제조용의 열간 압연 선재가 제공된다.

도 1은, 본 개시에 관한 강선의 L 단면에 있어서 페라이트 입자의 입경을 측정하는 영역을 설명하는 개략도이다.

본 개시의 일례인 실시 형태에 대하여 설명한다.

또한, 본 명세서 중에 있어서, 「내지(∼)」를 사용하여 표시되는 수치 범위는, 「∼」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다. 또한, 「∼」의 전후에 기재되는 수치에 「초과」 또는 「미만」이 붙어 있는 경우의 수치 범위는, 이들 수치를 하한값 또는 상한값으로서 포함하지 않는 범위를 의미한다.

본 명세서 중에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 어떤 단계적인 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 다른 단계적인 기재된 수치 범위의 상한값 또는 하한값으로 치환해도 되고, 또한, 실시예에 나타내져 있는 값으로 치환해도 된다.

또한, 성분 조성의 원소 함유량은, 원소량(예를 들어, C양, Si양 등)으로 표기하는 경우가 있다.

또한, 성분 조성의 원소 함유량에 대해서, 「％」는 「질량％」를 의미한다.

또한, 「공정」이라는 용어는, 독립한 공정뿐만 아니라, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우라도 그 공정의 소기 목적이 달성되면, 본 용어에 포함된다.

또한, 「강선의 중심축을 포함하고, 또한, 상기 중심축에 평행한 단면」이란, 강선의 중심축을 포함하고, 강선의 긴 변 방향(즉 신선 방향)을 따라 절단한, 중심축 방향과 평행한 단면(L 단면이라고도 칭한다.)을 나타낸다.

또한, 「중심축」이란, 강선의 축 방향(긴 변 방향)과 직교하는 단면의 중심점을 통하고, 축 방향으로 연장되는 가상선을 나타낸다.

또한, 「강선의 표층부」란, 강선의 표면(외주면)으로부터, 중심축을 향하여(직경 방향을 향하여), 500㎛까지의 깊이의 영역을 나타낸다.

또한, 「수치 XD」라는 표기는, 강선의 직경을 D로 했을 때, 강선의 표면으로부터, 중심축을 향하여(직경 방향을 향하여), 직경 D의 X배의 깊이의 위치를 나타낸다. 예를 들어, 「0.25D」는, 직경 D의 0.25배의 깊이의 위치를 나타낸다.

본 개시에 관한 강선은, 소정의 성분 조성을 갖고, 또한 하기 (1) 및 (2)를 만족시키는 금속 조직을 갖는 강선이다.

(1) L 단면에 있어서, 금속 조직의 95면적％ 이상이 페라이트와 구상 탄화물로 구성된다.

(2) 상기 페라이트는, 평균 입경이 10.0㎛ 이상이고, 상기 구상 탄화물은, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 평균 애스펙트비(이하, 단순히 「구상 탄화물의 평균 애스펙트비」라고 칭하는 경우가 있다.)가 2.5 이하이고, 또한, L 단면에 있어서 1㎟당의 개수가 1.5×10⁶×[C] 내지 7.0×10⁶×[C]개이다([C]는, 강선에 포함되는 탄소(C)의 함유량(질량％)을 나타낸다).

본 개시에 관한 강선은, 상기 구성에 의해, 냉간 단조 성이 우수한 강선이 된다. 본 개시에 관한 강선은, 다음 지견에 의해 발견되었다.

강선의 냉간 단조성을 향상시키기 위해서는, 변형 저항을 낮게 하고, 연성을 높게 하는 것이 유효하다. 그래서, 0.85％ 이상의 Cr을 함유하는 강을 사용하여, 변형 저항과 연성에 미치는 금속 조직의 영향을 검토하였다. 그 결과, 변형 저항에는 페라이트 입경과 탄화물의 애스펙트비, 탄화물의 개수 밀도가 영향을 미친다는 지견을 얻었다. 변형 저항을 낮게 하여 양호한 가공성을 얻기 위해서는, 페라이트 입경을 크게 하여, 탄화물의 개수 밀도를 작게 하는 것이 유효하다. 한편, 연성에 대해서는 탄화물의 입경과 애스펙트비가 영향을 미친다는 지견을 얻었다. 연성을 높게 하여, 성형 시의 균열을 억제하기 위해서는, 탄화물의 입경과 애스펙트비를 작게 하는 것이 유효하다.

종래 기술에서는, 0.10 내지 0.60％의 탄소를 함유하는 중탄소강의 페라이트 입자를 조립화하기 위해서는, 구상 탄화물의 입경을 크게 하여, 개수 밀도를 저하시킬 필요가 있었다. 일반적으로, 탄화물의 입경이 작아지면, 페라이트 입경도 세립화하기 때문에, 페라이트 입자의 조립화와 탄화물 입경의 미세화의 양립은 곤란하다. 특히 Cr의 함유량이 높은 강에서는, Cr이 탄화물 중에 고용함으로써, 탄화물의 성장이 억제되어, 페라이트를 조립화하는 것이 곤란하였다. 이 때문에, 종래 기술에서는, 탄화물을 미세하게 하여 연성을 높게 하면, 변형 저항이 높아지고, 금형 수명이 저하된다.

본 발명자들은, 선재와 강선의 제조 방법을 개량함으로써, Cr을 0.85％ 이상 함유한 강에서도, 페라이트 입자의 조립화와 탄화물의 미세화를 양립시켜, 변형 저항의 저감과 연성의 향상을 동시에 달성하는 것에 성공하였다.

구체적으로는, Cr을 0.85％ 이상 함유하는 강에서, 페라이트 입자의 조립화와 탄화물의 미세화를 양립시키기 위해서는,

(a) 열간 압연재의 조직을, 초석 페라이트 분율이 작은 베이나이트를 주체로 하는 조직으로 하는 것,

(b) 열간 압연 후에, 총 감면율 20％ 이상의 신선 가공 등으로 강선에 변형을 부여하는 것,

(c) Ac₁이하의 온도에서 구상화 어닐링을 행하는 것이

중요한 것을 발견하였다.

이에 의해, 종래 기술에서는 곤란했던, Cr을 0.85 내지 1.50％, C를 0.10 내지 0.60％ 함유하는 강의 페라이트 입자를 조립으로 하고, 탄화물을 미세로 하고, 또한, 탄화물의 애스펙트비를 작게 하는 것이 가능하게 되었다. 이러한 조직을 얻음으로써, 변형 저항의 저감과, 연성의 향상을 달성하였다.

조대한 페라이트 입자와 미세한 구상 탄화물로 구성되는 조직으로 이루어지는 강선의 냉간 단조성이 우수한 이유로서는, 성형 균열의 발생 기점이 되기 쉬운 조대한 탄화물이나, 애스펙트비가 큰 구상 탄화물의 입경을 미세하게 함으로써, 균열의 발생을 억제할 수 있고, 또한 페라이트 입경을 조립으로 함으로써 강도가 저하되고 변형 저항이 작아지기 때문이라고 생각된다.

그리고, Cr 등의 합금 원소의 함유량이 높은 조성에 있어서도, 강선의 변형능을 향상시킴으로써, 본 개시에 관한 강선에서는, 냉간 단조에 의한 복잡 형상 부품의 성형이 가능하게 되고, 제품 수율이나 생산성이 향상된다. 또한, 본 개시에 관한 강선에서는, 종래 곤란했던 고강도를 갖는 복잡 형상 부품의 일체 성형이 가능하게 된다. 즉, 본 개시에 관한 강선은, 예를 들어 볼트, 나사, 너트 등의 기계 부품의 소재로서 사용되는 기계 구조용 강에 적합하게 이용할 수 있다.

본 개시에 관한 강선은, 성형 균열을 억제할 수 있기 때문에, 부품 형상의 복잡화에 의한 고기능화, 기계 부품의 생산성의 향상에 기여하고, 산업상 매우 유용하다.

이하, 본 개시에 관한 강선의 성분 조성 및 금속 조직에 대하여 구체적으로 설명한다.

<성분 조성>

본 개시에 관한 강선의 성분 조성은, 질량％로, C: 0.10 내지 0.60％, Si: 0.01 내지 0.50％, Mn: 0.20 내지 1.00％, P: 0.030％ 이하, S: 0.050％ 이하, Cr: 0.85 내지 1.50％, Al: 0.001 내지 0.080％, N: 0.0010 내지 0.0200％, 그리고 잔부: Fe 및 불순물 원소로 이루어진다.

단, 본 개시에 관한 강선은 Fe의 일부 대신에 상기 이외의 원소를 포함해도 되고, 성분 조성이, 질량％로, 예를 들어 Ti: 0 내지 0.050％, B: 0 내지 0.0050％, Mo: 0 내지 0.50％, Ni: 0 내지 1.00％, Cu: 0 내지 0.50％, V: 0 내지 0.50％, Nb: 0 내지 0.050％, Ca: 0 내지 0.0050％, Mg: 0 내지 0.0050％ 및 Zr: 0 내지 0.0050％의 1개 또는 2개 이상을 충족해도 된다. Ti, B, Mo, Ni, Cu, V, Nb, Ca, Mg 및 Zr은, 임의 원소이다. 즉, 이들의 원소는, 강선에 포함되지 않아도 된다.

이하, 강선에 포함되는 각 원소량의 범위를 한정한 이유를 설명한다.

(C: 0.10 내지 0.60％)

C는, 기계 부품으로서의 강도를 확보하기 위하여 함유시킨다. C양이 0.10％ 미만이면 기계 부품으로서의 필요한 강도를 확보하는 것이 곤란하다. 한편, C양이 0.60％를 초과하면 연성, 인성 및 냉간 단조성이 열화된다. 그 때문에, C양은, 0.10 내지 0.60％로 하였다. C양을 0.15％ 이상, 0.20％ 이상 또는 0.25％ 이상으로 해도 된다. C양을 0.55％ 이하, 0.50％ 이상 또는 0.40％ 이하로 해도 된다.

(Si: 0.01 내지 0.50％)

Si는, 탈산 원소로서 기능함과 함께, ??칭성을 부여하고, 템퍼링 연화 저항을 향상시켜서, 기계 부품에 필요한 강도를 부여하는 데 유효한 원소이다. Si양이 0.01％ 미만이면 이들의 효과가 불충분하다. Si양이 0.50％를 초과하면, 기계 부품의 연성, 인성이 열화됨과 함께, 강선의 변형 저항을 상승시켜서 냉간 단조성을 열화시킨다. 그 때문에, Si양은, 0.01 내지 0.50％로 하였다. Si양을 0.03％ 이상, 0.05％ 이상 또는 0.10％ 이상으로 해도 된다. Si양을 0.35％ 이하, 0.30％ 이하 또는 0.25％ 이하로 해도 된다.

(Mn: 0.20 내지 1.00％)

Mn은, ??칭성을 부여하고, 기계 부품에 필요한 강도를 부여하는 데 필요한 원소이다. Mn양이 0.20％ 미만이면 효과가 불충분하다. Mn양이 1.00％를 초과하면, 기계 부품의 인성이 열화됨과 함께, 강선의 변형 저항이 상승하여 냉간 단조성을 열화시킨다. 그 때문에, Mn양은, 0.20 내지 1.00％로 하였다. Mn양을 0.25％ 이상, 0.30％ 이상 또는 0.35％ 이상으로 해도 된다. Mn 함유량을 0.90％ 이하, 0.85％ 이하 또는 0.80％ 이하로 해도 된다.

(P: 0.030％ 이하)

P는, 불순물로서 강선에 함유된다. P는 ??칭 템퍼링 후의 기계 부품의 결정립계에 편석하고, 인성을 열화시키기 때문에 저감시키는 것이 바람직하다. 이 때문에, P양의 상한은, 0.030％로 하였다. 바람직한 P양의 상한은 0.020％이다. 보다 바람직한 P양의 상한은 0.015％ 이하, 또는 0.012％ 이하이다. 또한, P양의 하한은, 0％가 좋지만(즉 포함하지 않는 것이 좋지만), 탈 P 비용을 저감하는 관점에서, 0％ 초과(또는 0.0001％ 이상 또는 0.005％ 이상)인 것이 좋다.

(S: 0.050％ 이하)

S는, MnS 등의 황화물로서 강선에 함유된다. 이들 황화물은 강선의 피삭성을 향상시킨다. S양이 0.050％를 초과하면 강선의 냉간 단조성을 열화시킴과 함께, ??칭 템퍼링 후의 기계 부품의 인성을 열화시킨다. 이 때문에, S양의 상한은 0.050％로 하였다. 바람직한 S양의 상한은, 0.030％이다. 보다 바람직한 S양의 상한은, 0.015％ 또는 0.010％이다. 또한, S양의 하한은, 0％이 좋지만(즉 포함하지 않는 것이 좋지만), 탈 S 비용을 저감하는 관점에서, 0％ 초과(또는 0.0001％ 이상 혹은 0.005％ 이상)인 것이 좋다.

(Cr: 0.85 내지 1.50％)

Cr은, ??칭성을 향상시켜서, 기계 부품에 필요한 강도를 부여하는 데 필요한 원소이다. 또한, Cr을 함유함으로써, 어닐링 후의 탄화물의 형상이 구상이 되어, 냉간 가공성을 향상시킨다. Cr양이 0.85％ 미만이면 효과가 불충분하다. Cr양이 1.50％를 초과하면, 구상화 시간이 장시간이 되고, 제조 비용을 증가시킴과 함께, 강선의 변형 저항이 상승하여 냉간 단조성을 열화시킨다. 그 때문에, Cr양은, 0.85 내지 1.50％로 하였다. Cr양을 0.87％ 이상, 0.90％ 이상 또는 0.95％ 이상으로 해도 된다. Cr양을 1.40％ 이하, 1.30％ 이하 또는 1.20％ 이하로 해도 된다.

(Al: 0.001 내지 0.080％)

Al은, 탈산 원소로서 기능함과 함께, AlN을 형성하여 오스테나이트 결정립을 세립화하고, 기계 부품의 인성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, Al은, 고용 N을 고정하여 동적 변형 시효를 억제하고, 변형 저항을 저감하는 효과가 있다. Al양이 0.001％ 미만이면 이들의 효과가 불충분하다. Al양이 0.080％를 초과하면 효과가 포화함과 함께 제조성을 저하시키는 경우가 있다. 그 때문에, Al양은 0.001 내지 0.080％로 하였다. Al양을 0.010％ 이상, 0.020％ 이상 또는 0.025％ 이상으로 해도 된다. Al양을 0.060％ 이하, 0.050％ 이하 또는 0.040％ 이하로 해도 된다.

(N: 0.0010 내지 0.0200％)

N은, Al, Ti, Nb, V 등과 질화물을 형성하고, 오스테나이트 결정립을 세립화하고, 기계 부품의 인성을 향상시키는 효과가 있다. N양이 0.0010％ 미만이면 질화물의 석출량이 부족하고, 효과가 얻어지지 않는다. N양이 0.0200％를 초과하면 고용 N에 의한 동적 변형 시효에 의해 강선의 변형 저항이 높아져 가공성을 열화시킨다. 그 때문에, N양은, 0.0010 내지 0.0200％로 하였다. N양의 범위를 0.0020％ 이상, 0.0025％ 이상 또는 0.0030％ 이상으로 해도 된다. N양을 0.0080％ 이하, 0.0050％ 미만 또는 0.0040％ 이하로 해도 된다.

본 개시에 관한 강선은, 이하에 기재하는 특성의 향상을 목적으로, Ti: 0 내지 0.050％, B: 0 내지 0.0050％, Mo: 0 내지 0.50％, Ni: 0 내지 1.00％, Cu: 0 내지 0.50％, V: 0 내지 0.50％, Nb: 0 내지 0.050％, Ca: 0 내지 0.0050％, Mg: 0 내지 0.0050％ 및 Zr: 0 내지 0.0050％의 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다. 단, 이들 원소를 포함하는 일 없이, 본 개시에 관한 강선은 그 과제를 해결할 수 있다. 따라서, 이들 임의 원소의 함유량의 하한값은 0％이다.

(Ti: 0 내지 0.050％)

Ti는, 탈산 원소로서 기능한다. 또한 Ti에는, 질화물이나 탄화물을 형성하여 오스테나이트 결정립을 세립화하고, 기계 부품의 인성을 향상시키는 효과, 고용 B의 생성을 촉진시키고, ??칭성을 높이는 효과 및 고용 N을 고정하여 동적 변형 시효를 억제하고, 변형 저항을 저감하는 효과가 있다. Ti양이 0.050％를 초과하면, 이들 효과가 포화함과 함께, 조대한 산화물 또는 질화물을 생성하여, 기계 부품의 피로 강도를 열화시키는 경우가 있다. 그 때문에, Ti양은 0 초과 내지 0.050％의 범위에서 함유시켜도 된다. Ti양을 0.005％ 이상 또는 0.010％ 이상으로 해도 된다. Ti양을 0.030％ 이하 또는 0.025％ 이하로 해도 된다.

(B: 0 내지 0.0050％)

B는, 고용 B로서 입계에 편석하여, ??칭성을 향상시켜서, 기계 부품에 필요한 강도를 부여하는 효과가 있다. 한편, B양이 0.0050％를 초과하면, 입계에 탄화물을 생성하여 신선 가공성을 열화시키는 경우가 있다. 그 때문에, B양은 0 초과 내지 0.0050％의 범위에서 함유시켜도 된다. B양을 0.0003％ 이상 또는 0.0005％ 이상으로 해도 된다. B양을 0.0030％ 이하, 또는 0.0020％ 이하로 해도 된다.

(Mo: 0 내지 0.50％)

Mo는, ??칭성을 향상시켜서, 기계 부품에 필요한 강도를 부여하는 효과가 있다. 한편, Mo양이 0.50％를 초과하면, 합금 비용이 증가함과 함께, 강선의 변형 저항이 상승하여 냉간 단조성을 열화시킨다. 그 때문에, Mo양은, 0 초과 내지 0.50％의 범위에서 함유시켜도 된다. Mo양을 0.10％ 이상 또는 0.15％ 이상으로 해도 된다. Mo양을 0.40％ 이하, 또는 0.30％ 이하로 해도 된다.

(Ni: 0 내지 1.00％)

Ni는, ??칭성을 향상시켜서, 기계 부품에 필요한 강도를 부여하는 효과가 있다. 한편, Ni양이 1.00％를 초과하면 합금 비용이 증가한다. 그 때문에, Ni양은 0 초과 내지 1.00％의 범위에서 함유시켜도 된다. Ni양을 0.02％ 이상 또는 0.10％ 이상으로 해도 된다. Ni양을 0.50％ 이하, 또는 0.30％ 이하로 해도 된다.

(Cu: 0 내지 0.50％)

Cu는, ??칭성을 향상시켜서, 기계 부품에 필요한 강도를 부여함과 함께 내식성을 향상시키는 효과가 있다. 한편, Cu양이 0.50％를 초과하면 합금 비용이 증가한다. 그 때문에, Cu양은 0 초과 내지 0.50％의 범위에서 함유시켜도 된다. Cu양을 0.02％ 이상, 또는 0.10％ 이상으로 해도 된다. Cu양을 0.40％ 이하, 또는 0.35％ 이하로 해도 된다.

(V: 0 내지 0.50％)

V는, 탄화물 VC를 석출시켜서, 기계 부품의 강도를 높이는 효과가 있다. 한편, V양이 0.50％를 초과하여 함유하면 합금 비용이 증가한다. 그 때문에, V양은 0 초과 내지 0.50％의 범위에서 함유시켜도 된다. V양을 0.01％ 이상, 또는 0.05％ 이상으로 해도 된다. V양을 0.20％ 이하, 또는 0.15％ 이하로 해도 된다.

(Nb: 0 내지 0.050％)

Nb는, 탄화물이나 질화물을 석출시켜서, 기계 부품의 강도를 높이는 효과, 오스테나이트 결정립을 세립화하여 인성을 향상시키는 효과, 고용 N을 저감하여, 변형 저항을 저감하는 효과 등이 있다. 한편, Nb양이 0.050％를 초과하면 이들의 효과가 포화함과 함께 냉간 단조성을 열화시키는 경우가 있다. 그 때문에, Nb양은 0 초과 내지 0.050％의 범위에서 함유시켜도 된다. Nb양을 0.001％ 이상, 또는 0.005％ 이상으로 해도 된다. Nb양을 0.030％ 이하, 또는 0.020％ 이하로 해도 된다.

(Ca: 0 내지 0.0050％)

(Mg: 0 내지 0.0050％)

(Zr: 0 내지 0.0050％)

Ca, Mg, Zr은, 탈산을 목적으로 사용해도 된다. 이들 원소는 산화물을 미세하게 하여 피로 강도를 향상시키는 효과가 있다. 한편, 이들 원소 각각의 함유량이 0.050％를 초과하면, 효과가 포화함과 함께, 조대한 산화물을 생성하고, 피로 특성을 열화시키는 경우가 있다. 그 때문에, Ca양, Mg양 및 Zr양은 각각 0 초과 내지 0.050％의 범위에서 함유시켜도 된다. Ca양, Mg양 및 Zr양 각각을 0.0001％ 이상, 0.0005％ 이상으로 해도 된다. Ca양, Mg양 및 Zr양 각각을 0.030％ 이하, 또는 0.020％ 이하로 해도 된다.

(잔부: Fe 및 불순물 원소)

본 개시에 관한 강선의 성분 조성에 있어서, 잔부는 Fe 및 불순물 원소이다.

여기서, 불순물 원소란, 예를 들어 원재료에 포함되는 성분 또는, 제조의 공정에서 의도하지 않고 혼입되는 성분이며, 의도적으로 함유시킨 것은 아닌 성분을 가리킨다. 또한, 불순물 원소는, 의도적으로 함유시킨 성분이어도, 강선의 성능에 영향을 주지 않는 범위의 양으로 함유하는 성분도 포함한다.

불순물 원소로서는, 예를 들어 O 등을 들 수 있다. O는 강선 중에, Al, Ti 등의 산화물로서 존재한다. O양이 높으면 조대한 산화물이 형성되고, 기계 부품의 피로 강도가 저하되는 원인이 된다. 그 때문에, O양은 0.01％ 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

<금속 조직>

이어서, 본 개시에 관한 강선의 금속 조직의 한정 이유에 대하여 설명한다.

본 개시에 관한 강선에서는, 강선의 중심축을 포함하고, 또한, 상기 중심축에 평행한 단면(L 단면)에 있어서, 금속 조직의 95면적％ 이상이, 페라이트와 구상 탄화물(구상 시멘타이트)로 구성된다. 금속 조직 중에 마르텐사이트 조직, 베이나이트 조직, 펄라이트 조직 등이 포함되면, 변형 저항이 증대함과 함께 연성이 저하되고, 냉간 단조성이 열화되기 때문에, 이들 조직이 포함되지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 본 개시에 관한 강선에서는, 강선의 중심축을 포함하고, 또한, 중심축에 평행한 단면(L 단면)에 있어서, 금속 조직의 97면적％ 이상, 98면적％ 이상, 또는 99면적％ 이상이, 페라이트와 구상 탄화물(구상 시멘타이트)로 구성되어도 된다. 또한, L 단면에 있어서 금속 조직의 95면적％ 이상이 페라이트와 구상 탄화물로 구성된다란, L 단면을 관찰했을 때에, 금속 조직의 95면적％ 이상이 페라이트와 구상 탄화물로 형성되는 것을 의미한다.

페라이트와 구상 탄화물의 면적％는 이하의 수순에 의해 구한다. 강선의 중심축을 포함하고 중심축에 평행한 단면(L 단면)을 경면 연마한 후, 실온의 나이탈(5％ 질산+95％에탄올 용액)에 시료를 20초간 침지하여 금속 조직을 현출시킨다. 이 시료를 사용하여, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해, 표면(강선의 외주면)으로부터 250㎛ 깊이부(표층부의 깊이 방향의 중앙 부위), 0.25D 깊이부(강선의 표면으로부터 중심을 향하는 방향으로 강선의 직경 D의 0.25배의 깊이의 부분), 0.5D 깊이부(강선의 중심 부분)를 중심으로, 깊이 방향으로 90㎛, 중심축 방향으로 120㎛의 영역을 각 2시야, 계 6시야를 1000배의 배율로 사진 촬영한다. 얻어진 조직 사진으로부터, 마르텐사이트, 베이나이트, 펄라이트부를 눈으로 보아 마킹하고, 촬영 사진을 화상 해석(소프트명: 니레코제 소형 범용 화상 처리 해석 시스템 LUZEX_AP)함으로써 마르텐사이트, 베이나이트와 펄라이트의 합계 면적％를 얻는다. 페라이트와 구상 탄화물의 면적％는, 촬영 시야 전체로부터 마르텐사이트, 베이나이트와 펄라이트의 합계 면적을 감한 값을 페라이트와 구상 탄화물의 면적으로 간주하고, 이 값을 촬영 시야의 면적으로 나눔으로써 구할 수 있다. 또한, 펄라이트 조직은, 애스펙트비(장축/단축)가 5.0 초과의 탄화물이 층상으로 존재한 조직으로 하였다.

(페라이트 입자)

-페라이트 입자의 평균 입경-

페라이트 입자의 조립화는, 변형 저항을 저하시켜, 냉간 단조 시의 금형 수명을 향상시킨다. 페라이트 입자의 평균 입경이 10.0㎛ 미만이면, 변형 저항의 저감 효과가 작다. 이 때문에, 페라이트 입자의 평균 입경의 하한을 10.0㎛로 하면 된다. 페라이트 입자의 평균 입경의 바람직한 하한은 11.5㎛이다. 페라이트 입자의 평균 입경의 보다 바람직한 하한은 13.0㎛이다. 한편, 30.0㎛를 초과하는 페라이트 입경을 얻고자 하는 경우, 어닐링 시간이 길어져 제조 비용이 증가한다. 이 때문에 페라이트 입자의 평균 입경의 상한을 30.0㎛로 하였다. 바람직한 페라이트 입자의 평균 입경의 상한은, 20.0㎛이다.

-페라이트 입자의 측정 방법-

페라이트 입자의 평균 입경은 전자선 후방 산란 회절(EBSD: Electron Back Scattering Diffraction)법에 의해 측정할 수 있다. 구체적으로는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 강선(10)의 중심축(C)을 포함하고 중심축(C)에 평행한 단면(L 단면)의 표면으로부터 250㎛ 깊이부(표층부의 깊이 방향의 중앙 부위), 0.25D 깊이부(강선의 표면으로부터 강선의 중심을 향하는 방향으로 강선의 직경 D의 0.25배의 깊이의 부분), 0.5D 깊이부(강선의 중심 부분)를 중심으로, 깊이 방향(직경 방향)으로 500㎛, 중심축 방향으로 500㎛의 영역, 즉, 도 1에 있어서 A1, A2, A3으로 도시되는 각각 사방 500㎛의 영역에 있어서, 측정 스텝을 1.0㎛로 하여 영역 내의 각 측정점에서의 bcc-Fe의 결정 방위를 측정한다. 여기서, 방위 차가 15도 이상의 경계를 페라이트 입계라고 정의한다. 그리고, 이 페라이트 입계에 둘러싸인 5 픽셀 이상의 영역을 페라이트 입자로 한다. 페라이트 입자의 평균 입경을, 혼립이 전제가 되는 입자 집단의 평균 입경의 구하는 방법인 Johnson-Saltykov의 측정 방법(「계량 형태학」 우찌다 로카쿠호신사, S47.7.30 발행, 원저: R.T.DeHoff.F.N.Rbiness. P189 참조)을 사용하여 얻었다. 이것을 2개의 샘플에 대하여 행하고, 합계 6개의 측정 영역에서 측정한 평균 입경의 평균값을 페라이트 입자의 평균 입경으로 한다.

(구상 탄화물)

-구상 탄화물의 평균 애스펙트비-

구상 탄화물이란, 탄화물의 긴 직경/짧은 직경으로 표시되는 애스펙트비가 5.0 이하의 시멘타이트를 의미한다. 구상 탄화물의 애스펙트비(긴 직경/짧은 직경)이 커지면, 변형을 받은 탄화물의 주위로부터 크랙이 발생하여 균열되기 쉬워진다. 특히, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 평균 애스펙트비가 2.5를 초과하면, 연성이 저하되어 가공 균열이 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 평균 애스펙트비의 상한을 2.5로 하였다. 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 평균 애스펙트비의 바람직한 상한은 2.0이다. 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 평균 애스펙트비의 보다 바람직한 상한은 1.8이다.

-구상 탄화물의 최대 입경-

상술한 요건이 만족되는 한, 구상 탄화물의 입경은 특별히 규정되지 않는다. 단, 구상 탄화물의 최대 입경은, 성형 균열의 발생에 영향을 미친다. 최대 입경이 작아지면, 변형을 받은 탄화물의 주위로부터 크랙이 발생하는 것을 방지하고, 강선의 균열을 한층 효과적으로 방지할 수 있다. 예를 들어, 구상 탄화물의 최대 입경이 3.00㎛ 이하인 경우, 연성이 한층 향상되고, 냉간 단조 균열을 한층 방지하기 쉬워진다. 이 때문에, 구상 탄화물의 최대 입경의 상한을 3.00㎛로 해도 된다. 구상 탄화물의 최대 입경의 바람직한 상한은 2.00㎛이다. 구상 탄화물의 최대 입경의 보다 바람직한 상한은 1.50㎛이다.

-구상 탄화물의 평균 입경-

또한, 구상 탄화물의 평균 입경을 0.50㎛ 이하로 하면, 연성이 한층 향상되고, 냉간 단조 균열을 한층 방지하기 쉬워진다. 이 때문에 구상 탄화물의 평균 입경의 상한을 0.50㎛로 해도 된다. 구상 탄화물의 평균 입경의 바람직한 상한은 0.40㎛이다. 구상 탄화물의 평균 입경의 보다 바람직한 상한은 0.32㎛이다.

또한, 구상 탄화물 이외의 시멘타이트의 전체 시멘타이트에 대한 면적률이 5％ 미만이면 냉간 단조성에 대한 영향이 작기 때문에, 5％ 미만의 구상 탄화물 이외의 시멘타이트를 함유해도 된다. 또한, 구상 탄화물의 평균 입경이란, 구상 탄화물의 원 상당 직경의 개수 평균을 의미한다. 원 상당 직경 0.1㎛ 미만의 구상 탄화물에 대해서는 제외한 뒤에 개수 평균은 계산된다.

-구상 탄화물의 개수 밀도-

강선의 중심축을 포함하고, 또한 중심축에 평행한 단면(L 단면)의 1㎟당에 있어서, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물(본 명세서에 있어서 「1㎟당의 구상 탄화물」이라고 칭하는 경우가 있다.)의 개수가 1.5×10⁶×[C]개 미만인 경우, 냉간 단조 시에, 탄화물의 주위에 크랙이 발생하고, 가공 균열이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 1㎟당의 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 하한을 1.5×10⁶×[C]개로 하였다. 여기서, [C]는, 질량％로 표시되는 강선 중의 C 함유량을 나타낸다. 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 1㎟당의 개수의 바람직한 하한은, 3.0×10⁶×[C]개, 또는 3.5×10⁶×[C]개이다.

한편, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 1㎟당의 개수가 7.0×10⁶×[C]개를 초과하는 경우, 변형 저항이 증가하고, 금형 부하를 증가시킨다. 이 때문에, 1㎟당의 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 상한을 7.0×10⁶×[C]개로 하였다. 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 1㎟당의 개수의 바람직한 상한은 6.5×10⁶×[C]개, 또는 6.0×10⁶×[C]개이다. 또한 "[C]"란, 전술한 바와 같이 강선에 포함되는 C 함유량(질량％)을 의미하고, 예를 들어 C 함유량이 0.35질량％인 경우, [C]=0.35이다. 후술하는 Ac₁온도를 산출하는 식에 있어서의 [Mn], [Si], [Cr]도 마찬가지이고, 각각 강재 중의 각 원소의 함유량(질량％)을 의미한다.

-구상 탄화물의 측정 방법-

구상 탄화물의 최대 입경, 구상 탄화물의 평균 입경, 구상 탄화물의 애스펙트비, 구상 탄화물의 개수 밀도는 주사형 전자 현미경(SEM) 사진을 화상 해석함으로써 구해진다.

구체적으로는, 강선의 중심축을 포함하고, 또한, 상기 중심축에 평행한 단면(L 단면)을 경면 연마한 후, 실온의 피크럴(5％ 피크르산+95％ 에탄올 용액)에 시료를 50초간 침지하고, 금속 조직을 현출시킨다. 이어서, SEM에 의해, 강선의 표면으로부터 250㎛ 깊이부(표층부의 깊이 방향의 중앙 부위), 0.25D 깊이부 및 0.5D 깊이부가 측정 시야의 중심이 되도록 하여, 깊이 방향으로 20㎛, 중심축 방향으로 25㎛의 영역을 5000배의 배율로 각 5시야, 계 15시야의 금속 조직을 사진 촬영한다. 촬영 사진을 화상 해석(소프트명: 니레코제 소형 범용 화상 처리 해석 시스템 LUZEX_AP)함으로써 구상 탄화물의 상기 각 파라미터를 구할 수 있다.

0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 원 상당 직경의 개수 평균을 구상 탄화물의 평균 입경으로 하고, 측정 시야 중의 최대 입경을 구상 탄화물의 최대 입경으로 한다. 구상 탄화물의 원 상당 직경이란, 구상 탄화물의 면적과 동등한 면적을 갖는 원의 직경이다. 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 애스펙트비는 장축의 길이/단축의 길이로 구해진다. 구상 탄화물의 개수 밀도는 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 수를 측정 시야의 면적으로 제산함으로써 구해진다.

<강선의 제조 방법>

본 개시에 관한 강선의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다. 단, 이하에 설명하는 강선의 제조 방법은, 본 개시에 관한 강선을 한정하는 것은 아니다. 즉, 그 제조 방법에 관계없이, 상술의 요건을 만족시키는 강선은, 본 개시에 관한 강선이다.

본 개시에 관한 강선의 제조 방법의 일례는,

베이나이트를 주체로 하는 선재를, 총 감면율 20 내지 50％로 신선 가공하는 공정과,

신선 가공된 선재를, 650℃ 이상 Ac₁ 온도(℃) 이하에서 3시간 이상 유지하여 냉각함으로써 어닐링하는 공정을

구비한다. 이 강선의 제조 방법에 있어서,

상기 본 개시에 관한 강선의 성분 조성을 갖는 강편을, 950 내지 1150℃로 가열하는 공정과,

가열된 강편을, 마무리 압연 온도 850 내지 1000℃에서 열간 압연하여 선재를 얻는 공정과,

열간 압연 후, 850 내지 1000℃인 선재를, 850℃로부터 550℃까지의 평균 냉각 속도를 30 내지 250℃/s로 하여, 400 내지 500℃ 미만의 온도 범위까지 냉각하는 공정과,

냉각된 선재를, 400℃ 내지 500℃ 미만의 온도 범위 내에 20초 이상 유지하는 공정(제1 유지 공정)과,

또한, 제1 유지 공정을 거친 선재를, 500℃ 내지 600℃의 온도 범위 내에 30초 이상 유지하는 공정(제2 유지 공정)에

의해, 베이나이트를 주체로 하는 선재를 제조해도 된다. 이하, 각 공정에 대하여 상세하게 설명한다.

(가열 공정)

가열 공정에서는, 상기 본 개시에 관한 강선의 성분 조성을 갖는 강편을, 950 내지 1150℃로 가열한다. 가열 온도가 950℃ 미만이면, 열간 압연 시의 변형 저항이 증대하여 압연 비용이 늘어난다. 가열 온도가 1150℃를 초과하면 표면의 탈탄이 현저해지고, 최종 제품의 표면 경도가 저하된다.

(열간 압연 공정)

열간 압연 공정에서는, 가열된 강편을, 마무리 압연 온도 850 내지 1000℃에서 열간 압연한다. 마무리 압연 온도가 850℃ 미만이면, 페라이트 입자가 세립화하고, 어닐링 공정 후에 페라이트 입자의 평균 입경이 10.0 내지 30.0㎛의 조직이 얻어지지 않는다. 마무리 압연 온도가 1000℃를 초과하면, 제1 유지 공정에서의 변태 완료 시간이 길어져, 제조 비용이 증가한다. 또한, 마무리 압연 온도란, 마무리 압연 직후의 선재 표면 온도를 가리킨다.

(냉각 공정)

냉각 공정에서는, 열간 압연 후, 850 내지 1000℃인 선재를, 850℃로부터 550℃까지를 30 내지 250℃/s의 평균 냉각 속도로, 400 내지 500℃ 미만까지 냉각한다. 예를 들어, 열간 압연 후의 선재를 링상으로 권취하여, 상기 평균 냉각 속도가 되도록 용융염 조에 침지하면 된다. 평균 냉각 속도가 30℃/s 미만이면, 어닐링 공정 후에 페라이트와 구상 탄화물의 면적률의 저하나, 구상 탄화물의 개수 밀도의 저하를 초래하기 쉽다. 한편, 평균 냉각 속도가 250℃/s 이상으로 하기 위해서는 제조 비용이 늘어난다. 또한, 냉각 속도란, 선재의 표면 냉각 속도를 가리킨다. 850℃로부터 550℃까지의 평균 냉각 속도란, 300℃(=850℃-550℃)를, 선재의 표면 온도를 850℃로부터 550℃까지 저하시키는 데 요한 시간으로 나누어서 얻어지는 값이다.

(제1 유지 공정)

제1 유지 공정에서는, 냉각된 선재를, 400℃ 내지 500℃ 미만에서 20초 이상 유지한다. 유지 온도가 400℃ 미만이면, 어닐링 공정 후의 강도가 높아지고, 냉간 단조성을 열화시킨다. 유지 온도가 500℃ 이상이면, 제1 유지 공정에서의 변태 완료 시간이 현저하게 길어지고, 제1 유지 공정 및 제2 유지 공정 후에 미변태 부분이 잔존한다. 미변태 부분은, 신선 가공 공정에 있어서 단선의 원인이 됨과 함께, 어닐링 공정 후의 냉간 단조성을 열화시킨다.

제1 유지 공정에서의 유지 시간이 20초 미만이면, 제1 유지 공정 후 및 제2 유지 공정 후에 미변태 부분이 잔존하고, 신선 가공 공정에 있어서 단선의 원인이 됨과 함께, 어닐링 공정 후의 냉간 단조성을 열화시킨다. 제조 비용의 관점에서, 유지 시간의 상한은, 120초가 좋다. 제1 유지 공정은, 예를 들어 용융염 조로의 선재의 침지에 의해 실시한다.

(제2 유지 공정)

제2 유지 공정에서는, 제1 유지 공정을 거친 선재를, 500℃ 내지 600℃에 30초 이상 유지한다. 유지 온도가 500℃ 미만이면 선재의 강도가 높기 때문에, 신선 가공 공정에 있어서 단선의 원인이 된다. 유지 온도가 600℃ 이상이면, 제조 비용이 증가한다. 제조 비용의 관점에서, 유지 시간의 상한은, 150초가 좋다. 제2 유지 공정은, 예를 들어 용융염 조로의 침지에 의해 실시한다.

제2 유지 공정 후, 실온으로 냉각된 선재는, 초석 페라이트와 펄라이트를 억제하고, 베이나이트를 주체로 한 조직을 갖는다. 구체적으로는, 선재의 조직은, 그 C 단면에 있어서 측정되는 베이나이트의 면적률이 50％ 이상이며, 마르텐사이트의 면적률이 0％ 이상이다. 선재의 C 단면에 있어서, 마르텐사이트의 면적률은 0％여도 되고, 바람직하게는 0％ 초과이다. 선재의 조직을 이렇게 제어함으로써, 구상화 어닐링 후의 연성이 높아진다는 지견을 본 발명자들은 얻었다. 그 이유는 이하와 같이 추정할 수 있다.

탄소 함유량이 0.50％ 이하의 아공석강을 사용하여, 통상의 방법으로 열간 압연하여 냉각하여 제조한 선재의 조직은, 페라이트 및 펄라이트의 혼합 조직이 된다. 이러한 혼합 조직에서는, 강 중의 탄소는 펄라이트부에 편재된다. 그 때문에, 구상화 어닐링 후에 탄화물은, 어닐링 전에 펄라이트였던 부분에 편재되고, 연성이 저하된다. 선재의 조직을, 페라이트를 억제한 베이나이트 조직이나 마르텐사이트 조직으로 하면, 강 중의 탄소는 균일하게 분포하기 때문에, 구상화 어닐링 후에 탄화물이 균일하게 분산하고, 연성이 향상된다. 마르텐사이트는 구상화 어닐링 후의 탄화물을 미세하게 하기 때문에, 연성의 향상에 유효하지만, 한편으로, 어닐링 후의 페라이트 입경을 세립으로 하기 때문에 변형 저항을 증대시킨다. 이 때문에, 구상화 어닐링 후의 강선의 연성을 향상시키고, 또한 변형 저항을 저감시키기 위해서는, 선재의 조직을, 베이나이트를 주체로 한 조직으로 하는 것이 유효하다.

또한, 본 개시에 있어서의 베이나이트는, 펄라이트와 마찬가지로 페라이트상(α)과 시멘타이트상(Fe₃C)이 포함된다. 그러나, 펄라이트는, 페라이트상과 시멘타이트상이 교호로 연속하여 층상으로 적층한 조직이다. 한편, 베이나이트는, 입자 내에 라스(바늘상의 하부 조직)를 포함하고, 또한 입상 또는 바늘상의 탄화물이 분산한 조직이다. 이 점에서, 펄라이트 및 베이나이트는 구별된다.

선재의 베이나이트, 페라이트 및 마르텐사이트의 각 면적률(면적％)은 이하의 수순에 의해 결정한다.

먼저, 측정 대상으로 하는 선재(이하 「대상물」이라고 칭하는 경우가 있다.)의 C 단면을 경면 연마한 후, 실온의 피크럴(5％ 피크르산+95％에탄올 용액)에 대상물을 50초간 침지하여 조직을 현출시킨다.

이어서, 대상물의 C 단면에 있어서의 9개소에 있어서, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 배율 1000배의 조직 사진을 촬영한다. 9개의 측정 개소의 구체적 위치는 이하에 설명하는 대로이다. 이하, 대상물의 직경을 D라고 나타낸다.

(1) 표층부에 있어서의 4개소

당해 대상물의 표면으로부터의 깊이가 250㎛의 깊이 위치(표층부의 깊이 방향의 중앙 부위)에 있어서의, 대상물의 둘레 방향으로 90° 걸러서 4개소를, 표층부에 있어서의 측정 개소로 한다. 시야 형상은, 깊이 방향의 길이가 80㎛, 둘레 방향의 길이가 120㎛의 직사각형으로 하고, 시야의 중심을, 상술한 측정 위치에 일치시킨다.

(2) 0.25D의 깊이 위치에 있어서의 4개소

당해 대상물의 표면으로부터의 깊이가 0.25D의 깊이 위치에 있어서의, 대상물의 둘레 방향으로 90° 걸러서 4개소를, 0.25D의 깊이 위치에 있어서의 측정 개소로 한다. 시야 형상은, 깊이 방향의 길이가 80㎛, 둘레 방향의 길이가 120㎛의 직사각형으로 하고, 시야의 중심을, 상술한 측정 위치에 일치시킨다.

(3) 중심축에 있어서의 1개소

중심축과 겹치는 부분(표면으로부터의 깊이가 0.5D의 깊이 위치)의 1개소를, 중심축에 있어서의 측정 개소로 한다. 시야 형상은 중심축을 중심으로 한 종횡 80㎛의 정사각형으로 한다.

본 개시에서는, 촬영된 조직 사진에 있어서, (장축의 길이)/(단축의 길이)가 5.0 이상의 시멘타이트 및 페라이트가 교호로 연속하여 층상으로 적층하고, 또한 이들 층 사이에 입상 또는 바늘상의 시멘타이트를 포함하지 않는 조직을, 펄라이트로 하였다. 또한, 펄라이트는 의사 펄라이트를 포함한다. 의사 펄라이트란, 분단한 시멘타이트가 열상으로 배열하고, 열 간에 입상 또는 바늘상의 탄화물을 포함하지 않고, 또한, 입자 내에 라스(바늘상의 하부 조직)를 포함하지 않는 조직으로 하였다. 베이나이트는, 입자 내에 라스를 포함하고, 또한 라스 간이나 라스 내에 입상 또는 바늘상의 탄화물이 분산한 조직으로 하였다.

또한, 촬영된 조직 사진 중의 베이나이트, 페라이트, 마르텐사이트, 펄라이트, 오스테나이트 및 초석 시멘타이트의 각 조직을 눈으로 보아 마킹한다. 그리고, 각 조직의 영역 면적을 화상 해석(소프트명: 니레코제 소형 범용 화상 처리 해석 시스템 LUZEX_AP)에 의해 구한다. 또한, 상술한 일련의 조작은 적어도 2개의 샘플에 대하여 행하고, 이들 샘플에 있어서의 조직의 면적률을 측정 및 산출하여, 그것들의 평균값을 구하고, 당해 평균값을 본 개시에 있어서의 선재의 각 조직의 면적％로 한다.

또한, 페라이트와 마르텐사이트의 판별이 곤란한 경우에는, 이하에 설명하는 방법으로 판별을 한다. 관찰 위치를 판별할 수 있도록 대상물의 C 단면에 압흔을 첨부하고, 실온의 피크럴에 50초간 침지하여, 조직을 현출시켜서 조직 사진을 촬영한다. 그 후, 대상물을 재연마하고, 실온의 나이탈(5％ 질산+95％에탄올 용액)에 20초간 침지하여 조직을 현출시킨다. 그리고, 피크럴 에칭 사진과 동일 개소의 조직 사진을, SEM을 사용하여, 배율 1000배로 촬영한다.

피크럴 에칭 사진과 나이탈 에칭 사진을 비교하여, 나이탈로 부식되지만, 피크럴에서의 부식이 약한 영역을 마르텐사이트라고 판정하고, 나이탈, 피크럴 모두 부식이 약한 영역을 페라이트라고 판정한다. 그리고, 상술한 방법으로 각 조직의 영역을 눈으로 보아 마킹하고, 각 조직의 면적％를 화상 해석에 의해 구한다.

베이나이트와 의사 펄라이트의 판별이 곤란한 경우에는, 이하에 설명하는 방법으로 판별을 한다. 측정 대상으로 하는 선재 또는 강선의 C 단면을 경면 연마한다. 이어서, 실온의 나이탈에 20초간 침지하여 조직을 현출한다. 그 후, C 단면 중의 9개의 영역 내 전역의 조직 사진을, SEM을 사용하여 배율 5000배로 촬영한다. 입자 내에 라스(바늘상의 하부 조직)가 존재하고, 또한 입상 또는 바늘상 탄화물이 존재하는 조직을 베이나이트라고 판정하였다. 또한, 「C 단면 중의 9개의 영역」이란, 상술한 (1) 표층부에 있어서의 4개소, (2) 0.25D의 깊이 위치에 있어서의 4개소 및 (3) 중심축에 있어서의 1개소이다.

(신선 가공 공정)

신선 가공 공정에서는, 제2 유지 공정 후, 실온으로 냉각된 선재를, 총 감면율 20 내지 50％로 신선 가공한다. 신선 가공을 행함으로써, 어닐링 공정 시에 탄화물의 구상화를 촉진함과 함께, 페라이트 입자의 성장을 촉진한다. 신선 가공 시의 총 감면율이 20％ 미만이면, 이들 효과가 불충분하여 냉간 단조성이 열화된다. 총 감면율이 50％를 초과해도 효과가 포화함과 함께, 강선 직경이 작아져 용도가 제한될 가능성이 있다.

또한, 본 개시에 관한 강선 직경(직경)은 특별히 한정되지 않고, 용도에 따라서 결정하면 되지만, 예를 들어 볼트, 나사, 너트 등의 기계 부품의 소재로서 사용되는 경우에는, 예를 들어 직경이 3.5 내지 16.0mm의 강선이 되도록 신선 가공을 행한다.

(어닐링 공정)

어닐링 공정에서는, 신선 가공에 의해 얻어진 강선을, 650℃ 이상 Ac₁ 온도(℃) 이하에서 3시간 이상 유지하여 냉각한다. 여기서, Ac₁=723-10.7×[Mn]+29.1×[Si]+16.9×[Cr]이다. 어닐링 온도가 650℃ 미만이면, 페라이트 입자의 평균 입경이 10㎛ 미만이 되어 냉간 단조성이 열화된다. 어닐링 온도가 Ac₁을 초과하면, 페라이트 입자의 평균 입경이 10㎛ 미만이 되고, 또한, 탄화물의 개수가 감소하고, 냉간 단조성이 열화될 가능성이 있다. 유지 시간이 3시간 미만이면, 페라이트 입자의 평균 입경이 10㎛ 미만이 되어 냉간 단조성이 열화된다.

상기 공정을 거쳐, 본 개시에 관한 강선을 적합하게 제조할 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 본 개시에 관한 강선의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 공정으로부터 구성되는 강선의 제조 방법은, 본 개시에 관한 강선을 얻기 위한 적합한 일례에 지나지 않는다.

이어서, 본 개시에 관한 선재에 대하여 설명한다. 본 개시에 관한 선재는, 본 개시에 관한 강선의 제조용의 열간 압연 선재이다. 선재로부터 강선을 제조할 때에, 그 화학 성분은 변화하지 않는다. 그 때문에, 본 개시에 관한 선재는, 필연적으로 본 개시에 관한 강선과 대략 동일한 화학 성분을 갖는다. 한편, 임의의 가공(예를 들어 신선 가공 및 열처리 등)을 거쳐, 본 개시에 관한 강선을 얻을 수 있는 한, 본 개시에 관한 선재의 금속 조직 및 구상 탄화물의 제 양태 등은 특별히 한정되지 않는다. 선재의 금속 조직의 바람직한 일례는, 그 C 단면에 있어서, 베이나이트의 면적률이 50％ 이상이며, 마르텐사이트의 면적률이 0％ 이상인 것이다. 이러한 금속 조직을 갖는 선재에, 총 감면율 20％ 이상의 신선 가공 등으로 강선에 변형을 부여하고, 또한 Ac₁ 이하의 온도에서 구상화 어닐링을 행함으로써, 본 개시에 관한 강선을 얻을 수 있다.

실시예

이하, 본 개시의 강선에 대하여 실시예를 들어서 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 이들 각 실시예는, 본 개시의 강선을 제한하는 것은 아니다.

[강선의 제조]

표 1에 나타내는 성분 조성을 갖는 강종 A 내지 P의 강편을 사용하여, 후술하는 표 2-1 내지 표 4-2에 나타내는 조건에서, 다음과 같이, 강선을 제조하였다. 또한, 표 1에 있어서 「-」로 나타낸 부분은, 그 란에 있어서의 원소를 의도적으로 첨가하고 있지 않은 것을 의미한다.

또한, 표 2-1 내지 표 4-2에 있어서, 밑줄 부분은, 본 개시에 있어서 필수로 하는 범위로부터 벗어나 있거나, 임의이지만 바람직한 범위로부터 벗어나 있는 것을 의미한다.

[표 1]

구체적으로는, 표 2-1 내지 표 2-4에 나타내는 시험 번호 1 내지 16, 32 내지 36, 41의 강선은, 다음과 같이 제조하였다.

먼저, 강편을 가열한 후, 열간 압연하여, 얻어진 선재를 링상으로 권취하고, 열간 압연 라인 후방에 설치된 용융염 조에 침지하여, 470 내지 520℃까지 냉각하였다.

이어서, 용융염 조에 침지된 선재를 2조의 용융염 욕에서 제1 유지 및 제2 유지하였다. 그 후, 실온(25℃)까지 냉각한 선재를 표 2-1 및 표 2-2에 나타내는 총 감면율로 신선 가공하고, 신선 후에 가열하여 어닐링 처리하였다. 또한, 시험 번호 1 내지 12, 15, 32, 35의 강선의 어닐링 처리는, 710℃로 5시간 유지한 후 공랭하고, 시험 번호 16의 강선의 어닐링 처리는, 760℃로 5시간 유지한 후 공랭하고, 시험 번호 33의 강선의 어닐링 처리는, 740℃로 5시간 유지한 후 공랭하고, 시험 번호 34의 강선의 어닐링 처리는, 695℃로 5시간 유지한 후 공랭하고, 시험 번호 36의 강선의 어닐링 처리는, 730℃로 5시간 유지한 후 공랭하고, 시험 번호 41의 강선의 어닐링 처리는, 735℃로 5시간 유지한 후, 공랭하여 행하였다.

이들 공정을 거쳐, 시험 번호 1 내지 16, 32 내지 36에 나타내는 강선을 제조하였다. 또한, 시험 번호 13과 14의 강선은, 신선 도중에 단선했기 때문에, 어닐링 처리는 행하지 않았다. 표 2-1 및 표 2-2에 있어서 제조 조건에 관한 란의 「-」는 실시하지 않은 것을 의미하고, 조직에 관한 「-」는 측정하지 않은 것을 의미한다.

시험 번호 31의 강선은, 다음과 같이 제조하였다.

먼저, 강편을 가열한 후, 열간 압연하여, 얻어진 선재를 링상으로 권취하고, 충풍 냉각에 의해 470℃까지 냉각하였다. 그 후, 얻어진 선재를 2조의 용융염 조에 침지하여 제1 유지 및 제2 유지하였다. 그 후, 실온(25℃)까지 냉각한 선재를 표 2-2에 나타내는 총 감면율로 신선 가공하고, 신선 후에 710℃로 5시간 유지한 후, 공랭하여 행하였다.

또한, 표 2-1 내지 표 2-4에 나타내는 시험 번호 17 내지 28, 37 내지 40의 강선은, 다음과 같이 제조하였다.

먼저, 강편을 가열한 후, 열간 압연하여, 얻어진 선재를 링상으로 권취하고, 충풍 냉각하였다. 그 후, 실온(25℃)까지 냉각한 선재를 표 2-1 및 표 2-2에 나타내는 총 감면율로 신선 가공하고, 신선 후에 가열하여 어닐링 처리하였다. 또한, 시험 번호 17 내지 28, 37 내지 40의 강선의 어닐링 처리는, 760℃로 5시간 유지한 후, 냉각 속도 15℃/h로 660℃까지 냉각하고, 그 후 공랭하여 행하였다.

이들 공정을 거쳐, 시험 번호 17 내지 28, 37 내지 40에 나타내는 강선을 제조하였다.

또한, 표 3-1 및 표 3-2에 나타내는 시험 번호 29의 강선은, 다음과 같이 제조하였다.

강편을 가열한 후, 열간 압연하여, 얻어진 선재를 링상으로 권취하고, 충풍 냉각하였다. 그 후, 실온(25℃)까지 냉각한 선재를 850℃로 가열하여 ??칭하고, 650℃로 가열하여 템퍼링하였다. 그 후, 표 3-1에 나타내는 총 감면율로 신선 가공하고, 신선 후에 가열하여 어닐링 처리하였다.

또한, 표 4-1 및 표 4-2에 나타내는 시험 번호 30의 강선은, 다음과 같이 제조하였다.

강편을 가열한 후, 열간 압연하여, 얻어진 선재를 링상으로 권취하고, 충풍 냉각하였다. 그 후, 실온(25℃)까지 냉각한 선재를 가열하여 제1 어닐링 처리하였다. 그 후, 실온(25℃)까지 냉각한 선재를 표 4-1에 나타내는 총 감면율로 신선 가공하고, 신선 후에 가열하여 제2 어닐링 처리하였다. 또한, 제1 어닐링 처리 및 제2 어닐링 처리는, 760℃로 5시간 유지한 후, 냉각 속도 15℃/h로 660까지 냉각하고, 그 후 공랭하여 행하였다.

[평가]

이들 강선에 대하여, 신선 가공에서 단선한 시험 번호 13, 14 이외의 강선에 대해서는 금속 조직의 관찰을 행하고, 압축 시험을 행하였다.

강선의 페라이트와 구상 탄화물의 합계 면적률, 평균 페라이트 입경, 구상 탄화물의 평균 애스펙트비, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 개수 밀도, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 평균 입경(표 중에서는, 「평균 입경」이라고 기재) 및 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 최대 입경(표 중에서는, 「최대 입경」이라고 기재)은, 이미 설명한 방법에 따라서 측정하였다. 결과를 표에 나타내었다. 또한, 표 중의 「개수/C％」는, 각 강선의 L 단면 1㎟당에 관찰된 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 개수를, 그 강선에 포함되는 C 함유량(％)으로 제산한 값이다.

강선의 변형 저항과 한계 압축률은 압축 시험에 의해 측정하였다.

어닐링 후의 강선을, 감면율 8％로 신선 가공하고, 신선 후의 강선으로부터 직경 D, 높이 1.5D의 원주상의 시험편을 제작하였다.

압축 시험 방법은 일본 소성 가공 학회 냉간 단조 분과회 기준(소성과 가공, vol.22, No.211, 1981, p139)에 기초하여 동심원상으로 홈이 붙은 금형에 의해 단부면을 구속하여 압축 시험을 행하였다.

변형 저항은, 오사카다의 방법(K.0sakada: Ann.CIRP, 30-1(1981), p135)에 의한 상당 변형 1.6, 압축률 73.6％로 가공했을 때의 상당 응력으로 하였다.

한계 압축률은, 상기 신선 후 강선으로부터 기계 가공으로 제작한 직경 5.0mm, 높이 7.5mm의 원주상 시험편의 주위부 축 방향으로 곡률 0.15mm, 깊이 0.8mm, 각도 30°의 절결을 갖는 시험편을 사용하여, 압축 시험을 행하였다. 길이 0.5mm 이상의 균열이 관찰되었을 때 균열 발생이라고 인정하고, 균열이 발생하지 않은 최대의 압축률을 한계 압축률로 하였다.

[표 2-1]

[표 2-2]

[표 2-3]

[표 2-4]

[표 3-1]

[표 3-2]

[표 4-1]

[표 4-2]

표에는, 변형 저항과 한계 압축률의 측정 결과를 나타내고, 또한, 통상 강선(시험 번호 17 내지 28 및 37 내지 40)과의 비교 결과를 나타내었다. 변형 저항 및/또는 한계 압축률 「동등」이라고 기재된 시험 번호의 강선은, 통상 강선(시험 번호 17 내지 28 및 37 내지 40)과 비교하여, 변형 저항이 ±20MPa 이내, 및/또는 한계 압축률이 ±2％ 이내이다. 「양호」라고 기재된 시험 번호의 강선은, 통상 강선보다 우수한 특성을 갖고, 「불량」이라고 기재된 시험 번호의 강선은, 통상 강선보다 특성이 떨어지고 있었다.

상기 결과로부터, 본 개시에서 규정하는 요건을 모두 만족시키는 시험 번호 1 내지 12, 33 내지 36 및 41의 강선은, 변형 저항이 통상 강선(시험 번호 17 내지 28 및 37 내지 40)과 비교하여 동등, 또는 우수하였다. 또한, 본 개시에서 규정하는 요건을 모두 만족시키는 시험 번호 1 내지 12, 33 내지 36 및 41의 강선은, 한계 압축률이 통상 강선과 비교하여 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 이들 강선의 일부에 대해서, 신선 전의 조직(즉 선재의 조직)을 평가한 바, 베이나이트 주체의 조직을 갖고 있었다(후술하는 표 5 참조).

통상 강선 17 내지 28 및 37 내지 40은, 신선 전의 조직이 베이나이트를 주체로 한 조직이 되지 않는다고 추정되는 제조 조건 하에서 제조된 것이다. 이들 통상 강선의 일부에 대해서, 신선 전의 조직(즉 선재의 조직)을 평가한 바, 베이나이트 주체가 아니었다(후술하는 표 5 참조).

시험 번호 13에서는, 신선 중에 단선이 발생했으므로, 강선을 제조할 수 없었다. 이것은, 제1 유지 공정에서의 유지 온도가 너무 높았으므로, 신선전의 선재의 경도가 과잉이 되었기 때문이라고 추정된다.

강선 14에서는, 신선 중에 단선이 발생했으므로, 강선을 제조할 수 없었다. 이것은, 제1 유지 공정에서의 유지 시간이 너무 짧았으므로, 신선 전의 선재의 경도가 과잉이 되었기 때문이라고 추정된다.

시험 번호 15의 강선에서는, 페라이트 및 구상 탄화물의 합계 면적률이 부족하고, 또한 페라이트의 평균 입경이 너무 작았으므로, 변형 저항 및 한계 압축률이 통상 강선보다도 떨어졌다. 이것은, 신선 가공에 있어서의 총 감면율이 부족했기 때문이라고 추정된다.

시험 번호 16의 강선에서는, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 개수가 부족하고, 또한 페라이트의 평균 입경이 너무 작았으므로, 변형 저항 및 한계 압축률이 통상 강선보다도 우수한 것으로는 되지 않았다. 이것은, 신선 가공 후의 어닐링에 있어서의 어닐링 온도가 Ac1점을 상회하고 있었기 때문이라고 추정된다.

시험 번호 31의 강선에서는, 페라이트 및 구상 탄화물의 합계 면적률이 부족하고, 또한 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 개수가 부족했으므로, 변형 저항 및 한계 압축률이 통상 강선보다도 우수한 것으로는 되지 않았다. 이것은, 마무리 압연 후의 평균 냉각 속도가 부족했기 때문이라고 추정된다.

시험 번호 32의 강선에서는, 페라이트 및 구상 탄화물의 합계 면적률이 부족하고, 또한 페라이트의 평균 입경이 너무 작았으므로, 변형 저항이 통상 강선에 떨어지고, 한계 압축률이 통상 강선보다도 우수한 것으로는 되지 않았다. 이것은, 제2 유지 공정을 행하지 않았기 때문이라고 추정된다.

또한, 모든 발명 범위 내의 실시예 강선 및 일부의 발명 범위 외의 비교예 강선에 대해서는, 그 원재료인 선재의 금속 조직의 평가도 행하였다. 평가 방법은, 본 명세서에 있어서 상술된 대로 하였다. 평가 결과를 표 5에 나타내었다.

[표 5]

본 개시에서 규정하는 요건을 모두 만족시키는 시험 번호 1 내지 12, 33 내지 36, 41의 강선 재료인 선재는, 신선 가공 전의 단계에서, C 단면에 있어서의 베이나이트의 면적률이 50％ 이상이며, 마르텐사이트의 면적률이 0％ 이상이었다.

한편, 신선 가공 시에 단선이 발생한 시험 번호 13 및 14의 선재에서는, 베이나이트양이 부족하며, 또한 마르텐사이트양이 컸다.

구상 탄화물의 평균 애스펙트비가 본 개시의 상한을 초과하고, 또한 구상 탄화물의 개수 밀도가 본 개시의 하한 미만이었던 강선에 관한, 시험 번호 19의 선재에서는, 베이나이트 및 마르텐사이트의 양쪽이 포함되지 않았다.

평균 페라이트 입경이 본 개시의 하한 미만이었던 강선에 관한, 시험 번호 22 및 24의 선재에서는, 베이나이트 및 마르텐사이트의 양쪽이 포함되어 있었지만, 그 양이 부족하였다.

10: 강선
C: 중심축
D: 강선의 직경

Claims

성분 조성이, 질량％로,
C: 0.10 내지 0.60％,
Si: 0.01 내지 0.50％,
Mn: 0.20 내지 1.00％,
P: 0.030％ 이하,
S: 0.050％ 이하,
Cr: 0.85 내지 1.50％,
Al: 0.001 내지 0.080％,
N: 0.0010 내지 0.0200％, 그리고
잔부: Fe 및 불순물 원소이고,
강선의 중심축을 포함하고, 또한, 상기 중심축에 평행한 단면에 있어서,
금속 조직의 95면적％ 이상이, 페라이트 및 구상 탄화물로 이루어지고,
상기 페라이트는, 평균 입경이 10.0 내지 30.0㎛이고,
상기 구상 탄화물은, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 평균 애스펙트비가 2.5 이하이고, 또한, 상기 강선에 포함되는 C의 함유량(질량％)을 [C]로 나타낸 경우에, 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 상기 구상 탄화물의 개수가 1.5×10⁶×[C] 내지 7.0×10⁶×[C]개/㎟이고,
상기 페라이트 입자의 평균 입경은 전자선 후방 산란 회절법에 의해 측정하고, 강선의 중심축을 포함하고 중심축에 평행한 단면(L 단면)의 표면으로부터 250㎛ 깊이부, 즉 표층부의 깊이 방향의 중앙 부위, 0.25D 깊이부, 즉 강선의 표면으로부터 강선의 중심을 향하는 방향으로 강선의 직경 D의 0.25배의 깊이의 부분, 0.5D 깊이부, 즉 강선의 중심 부분을 중심으로, 깊이 방향으로 500㎛, 중심축 방향으로 500㎛의 영역, 측정 스텝을 1.0㎛로 하여 영역 내의 각 측정점에서의 bcc-Fe의 결정 방위를 측정하고, 여기서, 방위 차가 15도 이상의 경계를 페라이트 입계라고 정의하고, 이 페라이트 입계에 둘러싸인 5 픽셀 이상의 영역을 페라이트 입자로 하고, 페라이트 입자의 평균 입경을, 혼립이 전제가 되는 입자 집단의 평균 입경의 구하는 방법인 Johnson-Saltykov의 측정 방법을 사용하여 얻고, 이것을 2개의 샘플에 대하여 행하고, 합계 6개의 측정 영역에서 측정한 평균 입경의 평균값을 페라이트 입자의 평균 입경으로 하고,
상기 구상 탄화물의 평균 애스펙트비와 개수는 하기의 방법으로 측정하고, 강선의 중심축을 포함하고, 또한, 상기 중심축에 평행한 단면을 경면 연마한 후, 실온의 피크럴에 시료를 50초간 침지하고, 금속 조직을 현출시키고, 이어서, SEM에 의해, 강선의 표면으로부터 250㎛ 깊이부, 0.25D 깊이부 및 0.5D 깊이부가 측정 시야의 중심이 되도록 하여, 깊이 방향으로 20㎛, 중심축 방향으로 25㎛의 영역을 5000배의 배율로 각 5시야, 계 15시야의 금속 조직을 사진 촬영하고, 촬영 사진을 화상 해석함으로써 구상 탄화물의 상기 각 파라미터를 구하는, 강선.
제1항에 있어서, 상기 단면에 있어서, 상기 원 상당 직경 0.1㎛ 이상의 구상 탄화물의 평균 입경이 0.50㎛ 이하이고, 또한, 상기 구상 탄화물의 최대 입경이 3.00㎛ 이하인, 강선.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 성분 조성이, 질량％로,
Ti: 0 내지 0.050％,
B: 0 내지 0.0050％,
Mo: 0 내지 0.50％,
Ni: 0 내지 1.00％,
Cu: 0 내지 0.50％,
V: 0 내지 0.50％,
Nb: 0 내지 0.050％,
Ca: 0 내지 0.0050％,
Mg: 0 내지 0.0050％ 및
Zr: 0 내지 0.0050％의
1개 또는 2개 이상을 충족하는, 강선.
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