KR102629833B1 - 냉간 가공용 기계 구조용 강 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
C: 0.32∼0.44질량%, Si: 0.15∼0.35질량%, Mn: 0.55∼0.95질량%, P: 0.030질량% 이하, S: 0.030질량% 이하, Cr: 0.85∼1.25질량%, Mo: 0.15∼0.35질량%, Al: 0.01∼0.1질량%, 잔부: 철 및 불가피 불순물로 이루어지고, 초석 페라이트의 면적률이 30% 이상 70% 이하이며, 페라이트 결정립의 평균 입경이 5∼15μm인 냉간 가공용 기계 구조용 강이다.
Description
본 개시는 냉간 가공용 기계 구조용 강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차용 부품, 건설 기계용 부품 등의 각종 부품을 제조함에 있어서는, 통상, 탄소강 또는 합금강 등의 열간 압연재에, 냉간 가공성을 부여할 목적으로 구상화 소둔이 실시된다. 그리고, 구상화 소둔 후의 압연재에 대해서 냉간 가공을 행하고, 그 후 절삭 가공 등의 기계 가공을 실시하는 것에 의해 소정의 형상으로 성형하고, 담금질 템퍼링 처리를 행하여 최종적인 강도 조정이 행해진다.
근년에는, 에너지 절약화의 관점에 의해, 구상화 소둔의 조건이 재검토되어, 특히 구상화 소둔의 단시간화가 요구되고 있다. 구상화 소둔의 처리 시간을 2∼3할 삭감할 수 있으면, 그에 따라서 에너지 소비량, CO2 배출량의 삭감을 기대할 수 있다.
그렇지만, 통상보다도 처리 시간을 단축한 구상화 소둔 처리(이하, 「단시간 소둔」이라고 부르는 경우가 있다)를 실시한 경우, 시멘타이트의 구상화 정도의 지표인 구상화도가 악화되고, 강을 충분히 연질화시키는 것이 어려워, 냉간 가공성이 열화되는 것이 알려져 있어, 구상화 소둔 시간의 단시간화는 용이하지는 않다. 그 때문에, 단시간 소둔을 실시한 경우에도, 구상화도를 악화시키지 않고, 강을 충분히 연질화시키기 위한 기술이 검토되고 있다.
예를 들면 특허문헌 1에서는, 화학 조성이, 질량비로, C: 0.3∼0.6%, Mn: 0.2∼1.5%, Si: 0.05∼2.0%, Cr: 0.04∼2.0%, 잔부: 철 및 불가피 불순물로 이루어지고, 금속 조직에 있어서 구오스테나이트의 평균 입경이 100μm 이상이며, 또한 페라이트 분율이 20% 이하인 것을 특징으로 하는, 구상화 소둔 후의 냉간 단조성이 우수한 기계 구조용 강이 개시되어 있다. 당해 기계 구조용 강은, 비교적 단시간의 구상화 소둔으로도, 냉간 단조성을 충분히 확보할 수 있다고 되어 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 기계 구조용 강에는, Cr은 포함되지만 Mo는 필수 성분으로서 포함되어 있지 않다. Cr 및 Mo를 함께 포함함으로써 강의 강도가 현저히 증가할 수 있는바, 특허문헌 1의 강에서는 그와 같은 강도 증가를 기대할 수 없다. 또, Cr 및 Mo를 함께 포함하는 강에서는 구상화 소둔 후에 연질화하기 어려운 경우가 있지만, 특허문헌 1에서는, Cr 및 Mo를 함께 포함하는 강에 대해서 단시간 소둔을 실시한 경우에 충분히 연질화시키는 것은 개시하고 있지 않다.
본 발명의 실시형태는, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적의 하나는, Cr 및 Mo를 포함하고, 또한 비교적 단시간의 구상화 소둔을 실시한 경우에도, 구상화도가 우수하고, 또한 충분히 연질화할 수 있는 냉간 가공용 기계 구조용 강을 제공하는 것이며, 다른 하나의 목적은, Cr 및 Mo를 포함하고, 또한 구상화 소둔의 처리 시간을 단축해도 충분히 연질화할 수 있는 냉간 가공용 기계 구조용 강의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 태양 1은,
C: 0.32∼0.44질량%,
Si: 0.15∼0.35질량%,
Mn: 0.55∼0.95질량%,
P: 0.030질량% 이하,
S: 0.030질량% 이하,
Cr: 0.85∼1.25질량%,
Mo: 0.15∼0.35질량%,
Al: 0.01∼0.1질량%,
잔부: 철 및 불가피 불순물로 이루어지고,
초석 페라이트의 면적률이 30% 이상 70% 이하이며,
페라이트 결정립의 평균 입경이 5∼15μm인 냉간 가공용 기계 구조용 강이다.
본 발명의 태양 2는, 상기 초석 페라이트 이외의 조직의 합계의 면적률에 대한 펄라이트의 면적률의 비율이 80% 이하인, 태양 1에 기재된 냉간 가공용 기계 구조용 강이다.
본 발명의 태양 3은, 경도가 HV300 이하인, 태양 1 또는 2에 기재된 냉간 가공용 기계 구조용 강이다.
본 발명의 태양 4는,
Cu: 0.25질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), 및
Ni: 0.25질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 함유하는 태양 1∼3 중 어느 하나에 기재된 냉간 가공용 기계 구조용 강이다.
본 발명의 태양 5는,
Ti: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음),
Nb: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), 및
V: 1.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 함유하는 태양 1∼4 중 어느 하나에 기재된 냉간 가공용 기계 구조용 강이다.
본 발명의 태양 6은,
N: 0.01질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음),
Mg: 0.02질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음),
Ca: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음),
Li: 0.02질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), 및
REM: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 함유하는 태양 1∼5 중 어느 하나에 기재된 냉간 가공용 기계 구조용 강이다.
본 발명의 태양 7은, 태양 1∼6 중 어느 하나에 기재된 화학 성분 조성의 강을 준비하고,
(a) 압축률 20% 이상, 유지 시간 10초 이하로 전(前)가공을 행하는 공정과,
(b) 상기 공정(a) 후, 800℃ 초과 1050℃ 이하, 압축률 20% 이상으로 마무리 가공을 행하는 공정과,
(c) 상기 공정(b) 후, 750℃ 이상 840℃ 이하까지 10초 이하로 냉각하는 공정과,
(d) 상기 공정(c) 후, 500℃ 이하까지 0.1℃/초 이상 10℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각하는 공정을 포함하는 냉간 가공용 기계 구조용 강의 제조 방법이다.
본 발명의 태양 8은, 태양 7의 방법으로 제조한 냉간 가공용 기계 구조용 강에, 소둔, 구상화 소둔, 신선 가공, 압조 및 담금질 템퍼링 중 하나 이상의 공정을 행하는 강선의 제조 방법이다.
본 발명의 하나의 실시형태에서는, Cr 및 Mo를 포함하고, 또한 통상보다도 구상화 소둔 시간을 단축해도, 구상화도가 우수하고, 또한 충분히 연질화할 수 있는 냉간 가공용 기계 구조용 강을 제공하는 것이 가능하며, 다른 하나의 실시형태에서는, Cr 및 Mo를 포함하고, 또한 구상화 소둔의 처리 시간을 단축해도 충분히 연질화할 수 있는 냉간 가공용 기계 구조용 강의 제조 방법을 제공하는 것이 가능하다.
본원 발명자들은, Cr 및 Mo를 포함하고, 또한 통상보다도 구상화 소둔 시간을 단축해도, 구상화도가 우수하고, 또한 충분히 연질화할 수 있는 냉간 가공용 기계 구조용 강을 실현하기 위하여, 다양한 각도에서 검토했다.
그 결과, Cr 및 Mo를 포함시킨 화학 성분 조성을 적절히 조정함과 함께, 초석 페라이트를 포함하고, 또한 초석 페라이트의 면적률, 및 페라이트 결정립의 평균 입경이 소정치가 되도록 제어하는 것에 의해, 구상화 소둔의 처리 시간을 단축해도, 구상화도가 우수하고, 충분히 연질화할 수 있는 냉간 가공용 기계 구조용 강을 실현할 수 있는 것을 발견했다.
나아가, 초석 페라이트의 면적률 및 페라이트 결정립의 평균 입경의 제어에 의해, 구상화 소둔 시의 온도에 격차가 생겼다고 해도 충분히 연질화할 수 있는 냉간 가공용 기계 구조용 강을 실현할 수 있는 것도 동시에 발견했다. 이것은, 구상화 소둔을 대형의 노에서 처리할 때에는 매우 유익해진다. 즉, 대형의 노 내에서는, 설정 온도보다도 온도가 낮은 장소나 승온 속도가 느린 장소의 존재에 의해, 상당히 온도가 고르지 않지만, 본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강은, 그와 같은 노에서 구상화 소둔이 실시되어도, 충분히 연질화할 수 있는 것을 발견했다.
이하에, 본 발명의 실시형태가 규정하는 각 요건의 상세를 나타낸다.
한편, 본 명세서에 있어서, 「선재」란, 압연 선재의 의미로 이용하고, 열간 압연 후, 실온까지 냉각한 선 형상의 강재를 가리킨다. 또한 「강선」이란, 상기 압연 선재에 소둔 등을 실시하여 특성을 조정한 선 형상의 강재를 가리킨다.
<1. 화학 성분 조성>
본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강은, C: 0.32∼0.44질량%, Si: 0.15∼0.35질량%, Mn: 0.55∼0.95질량%, P: 0.030%질량% 이하, S: 0.030질량% 이하, Cr: 0.85∼1.25질량%, Mo: 0.15∼0.35질량%, Al: 0.01∼0.1질량%, 및 잔부: 철 및 불가피 불순물로 이루어진다.
이하, 각 원소에 대하여 상술한다.
(C: 0.32∼0.44질량%)
C는, 강도 부여 원소이고, 0.32질량% 미만에서는 필요한 최종 제품의 강도가 얻어지지 않는다. 한편, 0.44질량%를 초과하면 강의 냉간 가공성 및 인성이 저하된다. 그 때문에, C의 함유량은, 0.32∼0.44질량%로 한다. 또한, C의 함유량을 0.40질량% 미만으로 함으로써, 초석 페라이트를 보다 많이 석출시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
(Si: 0.15∼0.35질량%)
Si는, 탈산 원소로서, 및 고용체 경화에 의한 최종 제품의 강도를 증가시키는 것을 목적으로 하여 함유시키는 향상 원소로서 유용하다. 이와 같은 효과를 유효하게 발휘시키기 위해, Si 함유량을 0.15질량% 이상으로 한다. 한편, Si가 과잉으로 함유되면 경도가 과도하게 상승하여 강의 냉간 가공성이 열화된다. 그 때문에, Si 함유량을 0.35질량% 이하로 한다.
(Mn: 0.55∼0.95질량%)
Mn은, 담금질성의 향상을 통해서, 최종 제품의 강도를 증가시키는 데 유효한 원소이다. 이와 같은 효과를 유효하게 발휘시키기 위해, Mn 함유량을 0.55질량% 이상으로 한다. 한편, Mn이 과잉으로 함유되면 경도가 상승하여 강의 냉간 가공성이 열화된다. 그 때문에, Mn 함유량을 0.95질량% 이하로 한다.
(P: 0.030질량% 이하)
P는, 강 중에 불가피적으로 포함되는 원소이고, 강 중에서 입계 편석을 일으켜, 강의 연성(延性)의 열화의 원인이 된다. 그 때문에, P 함유량을 0.030질량% 이하로 한다.
(S: 0.030질량% 이하)
S는, 강 중에 불가피적으로 포함되는 원소이고, 강 중에서 MnS로서 존재하여 강의 연성을 열화시키므로, 강의 냉간 가공성을 열화시키는 유해한 원소이다. 그 때문에, S 함유량을 0.030질량% 이하로 한다.
(Cr: 0.85질량% 이상 1.25질량% 이하)
Cr은, 강재의 담금질성을 향상시키는 것에 의해 최종 제품의 강도를 증가시키는 데 유효한 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해, Cr 함유량은 0.85질량% 이상으로 한다. 이와 같은 효과는, Cr 함유량이 증가함에 따라 커진다. 그렇지만, Cr 함유량이 과잉이 되면, 강도가 지나치게 높아져 강의 냉간 가공성을 열화시키기 때문에, 1.25질량% 이하로 한다.
(Mo: 0.15질량% 이상 0.35질량% 이하)
Mo는, 강재의 담금질성을 향상시키는 것에 의해 최종 제품의 강도를 증가시키는 데 유효한 원소이다. 특히, Mo를 Cr과 함께 강에 함유시키는 것에 의해, 최종 제품의 강도가 현저히 증가할 수 있다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해, Mo 함유량은 0.15질량% 이상으로 한다. 이와 같은 효과는, Mo 함유량이 증가함에 따라 커진다. 그렇지만, Mo 함유량이 과잉이 되면, 강도가 지나치게 높아져 강의 냉간 가공성이 열화된다. 특히, Mo를 Cr과 함께 강에 함유시키는 것에 의해, 강이 구상화 소둔 후에 현저히 연질화되기 어려워질 수 있다. 그 때문에, Mo는 0.35질량% 이하로 한다.
(Al: 0.01질량% 이상 0.1질량% 이하)
Al은, 탈산제로서 유용함과 함께, N과 결합하여 AlN을 석출하고, 가공 시에 결정립이 이상 성장하여 강도가 저하되는 것을 방지하는 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해, Al 함유량은 0.01질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.015질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.020질량% 이상이다. 그러나, Al 함유량이 과잉이 되면, Al2O3이 과잉으로 생성되어 냉간 단조성을 열화시킨다. 그 때문에, Al 함유량은 0.1%질량 이하로 하고, 바람직하게는 0.090질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.080질량% 이하이다.
잔부는 철 및 불가피 불순물이다. 불가피 불순물로서, 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 따라 반입되는 원소(예를 들면, B, As, Sn, Sb, Ca, O, H 등)의 혼입이 허용된다.
한편, 예를 들면, P 및 S와 같이, 통상, 함유량이 적을수록 바람직하고, 따라서 불가피 불순물이지만, 그 조성 범위에 대하여 상기와 같이 별도 규정하고 있는 원소가 있다. 이 때문에, 본 명세서에 있어서, 잔부를 구성하는 「불가피 불순물」이라고 하는 경우는, 별도 그 조성 범위가 규정되고 있는 원소를 제외한 개념이다.
나아가, 본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강은, 필요에 따라서 이하의 임의 원소를 선택적으로 함유해도 되고, 함유되는 성분에 따라서 강의 특성이 더 개선된다.
(Cu: 0.25질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), 및 Ni: 0.25%질량 이하(0질량%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상)
Cu 및 Ni는, 담금질성을 향상시킴과 함께, 제품 강도를 높이는 데 유효하게 작용하는 원소이다. 이러한 작용은, 이들 원소의 함유량이 증가함에 따라 증대하지만, 유효하게 발휘시키기 위해서는, Cu 및 Ni는 각각 바람직하게는 0.05질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.08질량% 이상, 더 바람직하게는 0.10질량% 이상이다. 그러나 과잉으로 함유시키면 과랭 조직이 과잉으로 생성되어, 강도가 지나치게 높아져 냉간 단조성이 저하된다. 따라서 Cu 및 Ni는 각각 0.25질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.22질량% 이하, 더 바람직하게는 0.20질량% 이하이다. 한편, Cu 및 Ni는, 각각, 단독으로 함유시켜도 되고, 2종 이상을 함유시켜도 되며, 또한 2종 이상을 함유시키는 경우의 함유량은 각각 상기 범위에서 임의의 함유량이면 된다.
(Ti: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Nb: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), 및 V: 1.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상)
Ti, Nb, V는, N과 결합하여 화합물(질화물)을 형성하고, 강 중의 고용 N량을 저감시켜, 변형 저항 저감 효과가 얻어지는 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, Ti, Nb, V는 각각, 바람직하게는 0.05질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.06질량% 이상, 더 바람직하게는 0.08질량% 이상이다. 그러나, 이들 원소를 과잉으로 함유하면, 질화물량이 증가하고, 변형 저항이 상승하여 냉간 단조성이 열화되기 때문에, Ti, Nb는 각각 바람직하게는 0.2질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.18질량% 이하, 더 바람직하게는 0.15질량% 이하이고, V는 바람직하게는 1.5질량% 이하, 보다 바람직하게는 1.3질량% 이하, 더 바람직하게는 1.0질량% 이하이다. 한편, Ti, Nb 및 V는, 각각, 단독으로 함유시켜도 되고, 2종 이상을 함유시켜도 되며, 또한 2종 이상을 함유시키는 경우의 함유량은 각각 상기 범위에서 임의의 함유량이면 된다.
(N: 0.01질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Mg: 0.02질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Ca: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Li: 0.02질량%(0질량%를 포함하지 않음), 및 희토류 원소(Rare Earth Metal: REM): 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상)
N은, 강에 불가피적으로 포함되는 불순물이지만, 강 중에 고용 N이 포함되어 있으면, 변형 시효에 의한 경도 상승, 연성 저하를 초래하여, 냉간 단조성이 열화된다. 따라서, N은, 0.01질량% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.009질량% 이하, 더 바람직하게는 0.008질량% 이하이다. 또한, Mg, Ca, Li, 및 REM은, MnS 등의 황화 화합물계 개재물을 구상화시켜, 강의 변형능을 향상시키는 데 유효한 원소이다. 이러한 작용은 그 함유량이 증가함에 따라 증대하지만, 유효하게 발휘시키기 위해서는, Mg, Ca, Li 및 REM은 각각 바람직하게는 0.0001질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.0005질량% 이상이다. 그러나 과잉으로 함유시켜도 그 효과는 포화되어, 함유량에 알맞은 효과를 기대할 수 없으므로, Mg 및 Li는 각각 바람직하게는 0.02질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.018질량% 이하, 더 바람직하게는 0.015질량% 이하, Ca와 REM은 각각 바람직하게는 0.05질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.045질량% 이하, 더 바람직하게는 0.040질량% 이하이다. 한편, N, Ca, Mg, Li 및 REM은, 각각, 단독으로 함유시켜도 되고, 2종 이상을 함유시켜도 되며, 또한 2종 이상을 함유시키는 경우의 함유량은 각각 상기 범위에서 임의의 함유량이면 된다.
<2. 금속 조직>
본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강은, 초석 페라이트를 포함한다. 초석 페라이트는, 구상화 소둔 후의 강의 연질화에 기여한다. 그렇지만, 특히 Cr 및 Mo를 함유하는 경우, 단순히 초석 페라이트를 포함하는 것만으로는, 단시간 소둔 후에, 구상화도가 우수하고, 또한 충분히 연질화할 수 있는 강을 실현할 수 없다.
그래서, 이하에 상술하는 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강은, 초석 페라이트의 면적률이 30% 이상 70% 이하, 및 페라이트 결정립의 평균 입경이 5∼15μm가 되도록 제어되고 있다.
[2-1. 초석 페라이트의 면적률: 30% 이상 70% 이하]
초석 페라이트를 많이 존재시킴으로써, 구상화 소둔 중에 시멘타이트 등의 탄화물의 응집·구상화를 촉진시킬 수 있고, 그 결과, 강의 구상화도 향상 및 강의 경도 저감이 가능하다. 이러한 관점에서, 초석 페라이트의 면적률은 30% 이상으로 할 필요가 있다. 초석 페라이트의 면적률은 바람직하게는 30% 초과, 보다 바람직하게는 35% 초과, 더 바람직하게는 40% 초과이다. 한편, 초석 페라이트를 많이 존재시키려고 하면, 제조 시간이 증가한다. 현실적인 제조 시간을 고려하면, 초석 페라이트의 면적률은 70% 이하로 억제할 필요가 있다.
[2-2. 페라이트 결정립의 평균 입경: 5∼15μm]
페라이트의 결정립의 평균 입경을 미세화함으로써, 구상화 소둔 후에 있어서의 시멘타이트 등의 탄화물의 응집·구상화를 촉진시킬 수 있고, 그 결과, 강의 구상화도 향상 및 경도 저감을 실현할 수 있다. 이러한 관점에서, 페라이트 결정립의 평균 입경을 15μm 이하로 제어할 필요가 있다. 바람직하게는 13μm 이하이다. 한편, 지나치게 미세화하면 경도 상승을 초래하기 때문에, 5μm 이상으로 제어할 필요가 있다. 바람직하게는 7μm 이상이다.
여기에서 말하는 페라이트 결정립이란, 후방 산란 전자 회절상(Electron backscattering pattern; EBSP) 해석의 결과, 결정 방위차(빗각)가 15°를 초과하는 경계(대각(大角) 입계라고도 한다)를 결정립계로 하여, 그 결정립계로 둘러싸인 페라이트 영역을 말한다. 또한, 여기에서 말하는 평균 입경이란, 결정립계로 둘러싸인 영역의 면적을 원으로 환산했을 때의 직경의 평균치, 즉 평균 원 상당 직경을 말한다.
페라이트 결정립의 평균 입경은, 예를 들면 전계 방출형 고분해능 주사 전자 현미경(Field emission scanning electron microscope; FE-SEM) 및 EBSP 해석 장치를 이용하여 측정된다.
나아가, 본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강은, 필요에 따라서 이하의 임의의 금속 조직이어도 되고, 그에 의해 구상화 소둔 후의 강의 특성이 더 개선된다.
[2-3. 초석 페라이트 이외의 조직의 합계의 면적률에 대한 펄라이트의 면적률의 비율: 80% 이하]
구상화 소둔 후의 강의 구상화도를 보다 향상시키는 관점에서, 초석 페라이트 이외의 조직(이하, 「잔부 조직」이라고 부르는 경우가 있다)에 있어서, 펄라이트의 비율을 줄이는 것이 유효하다. 잔부 조직 중의 펄라이트의 비율이 지나치게 많으면, 구상화 소둔 후도 봉 형상의 탄화물이 존재하기 쉬어, 강의 구상화도가 나빠지기 쉽다. 바람직하게는, 초석 페라이트 이외의 조직의 합계의 면적률에 대한 펄라이트의 면적률의 비율은 80% 이하이고, 보다 바람직하게는 70% 이하이다.
잔부 조직에 있어서의 펄라이트 이외의 조직으로서는, 베이나이트, 마텐자이트, 오스테나이트 등을 들 수 있지만, 전부 베이나이트인 것이 강의 구상화도를 향상시키는 데 있어서 보다 바람직하다. 구체적으로는, 잔부 조직 중의 펄라이트의 면적률의 비율이 80% 이하인 경우, 잔부 조직 중의 베이나이트의 면적률의 비율이 20% 이상인 것이 보다 바람직하고, 잔부 조직 중의 펄라이트의 면적률의 비율이 70% 이하인 경우, 잔부 조직 중의 베이나이트의 면적률의 비율이 30% 이상인 것이 보다 바람직하다.
<3. 경도>
나아가, 본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강은, 필요에 따라서 이하의 임의의 경도를 갖고 있어도 되고, 그에 의해 구상화 소둔 후의 강의 특성이 더 개선된다.
[3. 경도가 300HV 이하]
구상화 소둔 후의 강의 연질화를 도모하는 데 있어서, 강의 경도를 낮춰 두는 것이 유효하다. 그 때문에, 강의 경도를, HV350 이하로 하고, 바람직하게는 HV300 이하로 한다. 보다 바람직하게는 HV290 이하이다.
<4. 제조 방법>
본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강의 제조 방법에 있어서, 전술한 화학 성분 조성을 만족하는 강재를 이용하여, 가공 및 가공 후의 냉각을 행한다. 가공 및 가공 후의 냉각은, 각각 2단계로 행한다.
구체적으로는, 본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강의 제조 방법은, 전술한 화학 성분 조성을 갖는 강재에,
(a) 압축률 20% 이상, 유지 시간 10초 이하로 전가공을 행하는 공정과,
(b) 상기 공정(a) 후, 800℃ 초과 1050℃ 이하, 압축률 20% 이상으로 마무리 가공을 행하는 공정과,
(c) 상기 공정(b) 후, 750℃ 이상 840℃ 이하까지 10초 이하로 냉각하는 공정과,
(d) 상기 공정(c) 후, 500℃ 이하까지 0.1℃/초 이상 10℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각하는 공정을 포함한다.
이하, 각 공정에 대하여 상술한다. 한편, 여기에서 말하는 가공은, 전술한 요건을 충족하는 한 임의의 가공이어도 되고, 예를 들면 프레스 가공, 압연 가공이 이것에 포함될 수 있다. 또한, 공정(c) 및 (d)를 각각, 제 1 냉각 및 제 2 냉각이라고 부르는 경우가 있다.
[(a) 압축률 20% 이상, 유지 시간 10초 이하로 전가공을 행하는 공정]
초석 페라이트의 비율 증가 및 페라이트 결정립의 미세화를 위해서, 압축률 20% 이상의 전가공을 행한다. 바람직하게는 압축률이 30% 이상이다. 한편, 압축률은, 이하와 같이 계산된다.
<프레스 가공을 실시하는 경우의 압축률(이 경우 압축률은 압하율이라고도 한다)>
압축률(%)=(h1-h2)/h1×100
h1: 가공 전의 강의 높이, h2: 가공 후의 강의 높이
<압연 가공에 의해 선재를 얻는 경우의 압축률(이 경우 압축률은 감면율이라고도 한다)>
압축률(%)=(S1-S2)/S1×100
S1: 가공 전의 강의 단면적, h2: 가공 후의 강의 단면적
전가공 시의 온도는, 초석 페라이트의 비율 증가 및 페라이트 결정립의 미세화를 위해서, 비교적 저온인 것이 바람직하다.
또한, 전가공부터 마무리 가공까지의 유지 시간은, 페라이트 결정립의 성장을 억제하기 위해서 비교적 짧게 할 필요가 있다. 그 때문에, 유지 시간은 10초 이하로 하고, 바람직하게는 5초 이하로 한다.
[(b) 공정(a) 후, 800℃ 초과 1050℃ 이하, 압축률 20% 이상으로 마무리 가공을 행하는 공정]
초석 페라이트의 비율 증가 및 페라이트 결정립의 미세화를 위해서, 20% 이상의 압축률로 마무리 가공을 행한다. 바람직하게는 압축률이 50% 이상이다. 또한, 가공 온도는, 페라이트 결정립의 평균 입경을 5∼15μm로 하기 위해서, 800℃ 초과 1050℃ 이하로 한다. 페라이트 결정립의 미세화를 위해서는, 1000℃ 이하가 바람직하고, 950℃ 이하가 보다 바람직하다. 한편, 페라이트 결정립의 과도한 미세화를 방지하기 위해서는, 825℃ 이상이 바람직하고, 850℃ 이상이 보다 바람직하다.
[제 1 냉각: (c) 공정(b) 후, 750℃ 이상 840℃ 이하까지 10초 이하로 냉각하는 공정]
초석 페라이트의 비율 증가 및 페라이트 결정립의 미세화를 위해서, 마무리 가공 후는 신속하게 소정의 온도(이하, 제 1 냉각 정지 온도라고 부르는 경우가 있다)까지 냉각시킨다. 마무리 가공 온도부터 제 1 냉각 정지 온도까지 냉각시키는 시간은 10초 이하로 한다. 바람직하게는 5초 이하, 더 바람직하게는 3초 이하로 한다.
초석 페라이트의 비율 증가 및 페라이트 결정립의 평균 입경을 5∼15μm로 하기 위해서, 제 1 냉각 정지 온도는, 750℃ 이상 840℃ 이하로 한다. 초석 페라이트의 비율 증가를 위해서는, 775℃ 이상이 바람직하다. 한편, 온도가 지나치게 높으면 페라이트 결정립의 평균 입경이 커지기 쉽기 때문에, 820℃ 이하가 바람직하다.
[제 2 냉각: (d) 공정(c) 후, 500℃ 이하까지 0.1℃/초 이상 10℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각하는 공정]
초석 페라이트의 비율 증가, 페라이트 결정립 미세화, 잔부 조직 중의 펄라이트의 비율 저감 및 경도 저감을 위해서, 0.1℃/초 이상 10℃/초 미만의 평균 냉각 속도로, 제 1 냉각 정지 온도부터 500℃ 이하까지 냉각한다. 바람직한 평균 냉각 속도로서는, 1∼3℃/초이다.
공정(d) 후, 500℃ 이하의 온도 범위에 있어서의 냉각 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 방랭이어도 되며, 또는 제 2 냉각의 평균 냉각 속도가 예를 들면 1℃/초 미만으로 비교적 느린 경우에는 시간 단축을 위해서 가스 급랭 등이어도 된다.
이상과 같이 본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강을 얻을 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강은, 그 후 구상화 소둔이 실시되는 것을 상정하고 있지만, 경우에 따라서는, 구상화 소둔 전 또는 구상화 소둔 후에 다른 가공(신선 가공 등)이 실시되어도 된다.
본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강은, 그 후 비교적 시간을 단축한 구상화 소둔(예를 들면, 종래: 약 15시간에 대해서 약 11시간으로 단축한 구상화 소둔)이 실시된 경우에 있어서도, 구상화도가 우수하고, 또한 충분히 연질화할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시형태에 있어서, 상기 제조 조건으로 얻은 강재에 대해, 소둔, 구상화 소둔, 신선 가공, 압조 및 담금질 템퍼링 중 하나 이상의 공정을 행하는 것에 의해, 강선을 제조할 수 있다. 여기에서 말하는 강선이란, 상기 제조 조건으로 얻은 강재에 대해, 소둔, 구상화 소둔, 신선 가공, 압조, 담금질 템퍼링 등을 실시하여 특성을 조정한 선 형상의 강재를 가리키지만, 상기 소둔 등의 공정 이외에, 2차 가공 메이커가 일반적으로 행하는 공정을 거친, 선 형상의 강재도 포함한다.
이상과 같이 본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강의 제조 방법을 설명했지만, 본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강의 원하는 특성을 이해한 당업자가 시행착오를 행하여, 본 발명의 실시형태에 따른 원하는 특성을 갖는 냉간 가공용 기계 구조용 강을 제조하는 방법으로서, 상기 제조 방법 이외의 방법을 발견할 가능성이 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명의 실시형태를 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명의 실시형태는 이하의 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 전술 및 후술하는 취지에 합치할 수 있는 범위에서, 적절히 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 실시형태의 기술적 범위에 포함된다.
실시예
1
표 1의 강종 A 및 D로 나타나는 화학 성분 조성의 강을 이용하여, φ10mm×15mm의 가공 포머스터용의 시험편을 제작했다. 제작한 가공 포머스터용의 시험편을 이용하여, 표 2에 기재된 조건으로 가공 포머스터 시험기에 의해 프레스 가공 및 냉각을 행했다. 표 2에 기재되어 있지 않지만, 500℃ 이하의 온도역의 냉각은, 제 2 냉각 시의 평균 냉각 속도가 1℃/초 이상인 경우, 그 제 2 냉각 시의 평균 냉각 속도로 실온 부근(25℃∼40℃)까지 냉각하고, 제 2 냉각 시의 평균 냉각 속도가 1℃/초 미만인 경우, 가스 급랭으로 했다.
표 1 및 표 2, 및 후술하는 표 3∼5에 있어서, 밑줄을 그은 수치는 본 발명의 실시형태의 범위로부터 벗어나 있는 것을 나타낸다. 한편, 표 1의 탄소 당량의 난에는, 하기 식(1)로 계산되는 값을 기재했다.
탄소 당량(Ceq)=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 ···(1)
여기에서, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] 및 [V]는, 각각, 질량%로 나타낸 C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo 및 V의 함유량을 나타낸다.
가공 열처리 시험을 실시한 시험편을 중심축을 따라 절단하고 4등분하여, 종단면을 포함하는 4개의 샘플을 얻었다. 그 중의 1개는 구상화 소둔을 실시하지 않는 샘플(이하, 구상화 소둔 전 샘플이라고 부르는 경우가 있다)로 하고, 다른 1개는 구상화 소둔을 실시한 샘플(이하, 구상화 소둔 후 샘플이라고 부르는 경우가 있다)로 했다. 구상화 소둔은, 시험편을 각각 진공 봉입관에 넣고 행했다.
구상화 소둔은 이하의 2조건(SA1 및 SA2)으로 실시했다.
SA1: 760℃에서 5시간 균열(均熱) 유지 후, 평균 냉각 속도 13℃/시로 685℃까지 냉각하고, 그 후 방랭
SA2: 750℃에서 2시간 균열 유지 후, 평균 냉각 속도 13℃/시로 660℃까지 냉각하고, 그 후 방랭
SA1은, 종래 기술에 있어서의 구상화 소둔 시간: 약 15시간에 대해서, 구상화 소둔 시간: 약 11시간으로 단축한 조건으로 했다. 한편, 여기에서 말하는 구상화 소둔 시간은, 균열 유지 시간과 방랭할 때까지의 냉각 시간을 모두 더한 시간으로 했다. 또한, SA2는, SA1과 비교하여 온도의 추종의 지연을 상정하여 저온에서 행하는 조건으로 했다.
구상화 소둔 전 샘플에 대하여, 종단면을 관찰할 수 있도록 수지 매립하고, (1) 초석 페라이트의 면적률, (2) 페라이트 결정립의 평균 입경, (3) 초석 페라이트 이외의 조직의 합계의 면적률에 대한 펄라이트의 면적률의 비율, 및 (4) 구상화 소둔 전의 경도를 측정했다.
또한, 구상화 소둔 후 샘플에 대해서도, 상기와 마찬가지로, 종단면을 관찰할 수 있도록 수지 매립하고, (5) 구상화 소둔 후의 경도 및 (6) 구상화도를 측정했다.
(1)∼(6)의 어느 측정에 대해서도, 시험편의 직경을 D로 하고, 시험편의 측면으로부터 중심축을 향하여 D/4의 위치를 측정했다.
(1) 초석 페라이트의 면적률의 측정
구상화 소둔 전 샘플의 종단면에 대하여, 나이탈 에칭에 의해 조직을 출현시키고, D/4 위치를 광학 현미경으로 배율 400배(시야 영역: 가로 220μm×세로 165μm) 및 1000배(시야 영역: 가로 88μm×세로 66μm)로 사진을 촬영했다. 얻어진 사진에 대하여, 등간격의 15개의 세로선, 등간격의 10개의 가로선을 격자 형상으로 긋고, 150개의 교점 상에 존재하는 초석 페라이트의 점수를 측정하여, 당해 점수를 150으로 나눈 값을 초석 페라이트의 면적률(%)로 했다.
이때, 후술하는 페라이트 결정립의 평균 입경이 10μm 이상인 샘플에 대해서는 배율 400배의 사진을 이용하여 측정하고, 5μm 미만인 샘플에 대해서는 배율 1000배의 사진을 이용하여 측정하며, 5μm 이상 10μm 미만의 샘플에 대해서는 배율 400배 또는 1000배의 어느 하나의 사진을 적절히 선택하여 측정했다.
(2) 페라이트 결정립의 평균 입경의 측정
페라이트 결정립의 평균 입경은, FE-SEM 및 EBSP 해석 장치를 이용하여 측정했다.
구상화 소둔 전 샘플의 종단면의 D/4 위치에 대하여, FE-SEM에 의해 후방 산란 전자 회절상을 얻었다. 얻어진 상에 있어서, EBSP 해석 장치를 이용하여, 결정 방위차(빗각)가 15°를 초과하는 경계, 즉, 대각 입계를 결정립계로 하여 「결정립」을 정의하고, 페라이트에 있어서의 결정립의 평균 입경을 결정했다. 그때, 측정 영역은 200μm×200μm, 측정 스텝은 0.4μm 간격으로 하여 측정하고, 측정 방위의 신뢰성을 나타내는 컨피던스 인덱스(Confidence Index)가 0.1 이하인 측정점은 해석 대상으로부터 삭제했다.
(3) 초석 페라이트 이외의 조직의 합계의 면적률에 대한 펄라이트의 면적률의 비율의 측정
구상화 소둔 전 샘플의 종단면에 대하여, 나이탈 에칭에 의해 조직을 출현시키고, D/4 위치를 광학 현미경으로 배율 400배(시야 영역: 가로 220μm×세로 165μm) 및 1000배(시야 영역: 가로 88μm×세로 66μm)로 사진을 촬영했다. 얻어진 사진에 대하여, 등간격의 15개의 세로선, 등간격의 10개의 가로선을 격자 형상으로 긋고, 150개의 교점 상에 존재하는 초석 페라이트의 점수 A를 측정했다. 다음으로, 150개의 교점 상에 존재하는 펄라이트의 점수 B를 측정하여, 점수 B를 점수 (150-A)로 나눈 값을 초석 페라이트 이외의 조직의 합계의 면적률에 대한 펄라이트의 면적률의 비율(%)로 했다.
이때, 후술하는 페라이트 결정립의 평균 입경이 10μm 이상인 샘플에 대해서는 배율 400배의 사진을 이용하여 측정하고, 5μm 미만인 샘플에 대해서는 배율 1000배의 사진을 이용하여 측정하며, 5μm 이상 10μm 미만인 샘플에 대해서는 배율 400배 또는 1000배의 어느 하나의 사진을 적절히 선택하여 측정했다.
(4) 구상화 소둔 전의 경도의 측정
구상화 소둔 전 샘플의 종단면에 대하여, 비커스 경도계를 이용하여, D/4 위치에서 하중 1kgf로 3∼5점 측정하고, 그 평균치(HV)를 구했다.
(5) 구상화 소둔 후의 경도의 측정
구상화 소둔 후 샘플의 종단면에 대하여, 비커스 경도계를 이용하여, D/4 위치에서 하중 1kgf로 3∼5점 측정하고, 그 평균치(HV)를 구했다.
경도는, 강종의 탄소 당량이 클수록 증대하는 것이 알려져 있기 때문에, 본 실시예의 구상화 소둔 후의 경도의 판정 기준은, 강종의 탄소 당량(Ceq)에 따라서 설정했다. 구체적으로는, SA1 후의 경도에 대해서는, 하기 식(2)를 충족하는지 여부에 의해 판정했다.
(경도(HV)) < 97.3×Ceq+84 ···(2)
SA1 후의 경도가, 상기 식(2)를 충족하는 경우를 가장 양호(◎)로 하고, 상기 식(2)를 충족하지 않는 경우를 불량(×)으로 했다.
한편, 탄소 당량이 0.70 이상인 경우, SA1 후의 경도가 HV150 이하이면, 보다 바람직하다.
또한, SA2는, SA1보다도 저온에서 연질화하기 어려운 소둔 조건이기 때문에, SA2 후의 경도에 대해서는, 상기 식(2)와는 상이한 기준(완만한 기준)을 설정했다. 구체적으로는, SA2 후의 경도에 대해서는, 하기 식(3)을 충족하는지 여부에 의해 판정했다.
(경도(HV)) < 97.3×Ceq+98 ···(3)
SA2 후의 경도가, 상기 식(3)을 충족하는 경우를 가장 양호(◎)로 하고, 상기 식(3)을 충족하지 않는 경우를 불량(×)으로 했다.
한편, 탄소 당량이 0.70 이상인 경우, SA2 후의 경도가 HV165 이하이면, 보다 바람직하다.
(6) 구상화도의 측정
구상화 소둔 후 샘플의 종단면에 대하여, 나이탈 에칭에 의해 조직을 출현시키고, D/4 위치에서 광학 현미경을 이용하여 배율 400배(시야 영역: 가로 220μm×세로 165μm)로 관찰했다. 관찰한 상에 대하여, JISG3509-2에 기재되어 있는 「구상화 조직의 정도」에 따라, 구상화도 1∼3번을 결정했다. 판정은 구상화도가 1번일 때는 가장 양호(◎)로 하고, 2번일 때는 양호(○)로 하며, 3번일 때는 불량(×)으로 했다.
상기 (1)∼(6)의 요령으로 평가한 구상화 소둔 전의 조직 및 경도, 및 구상화 소둔 후의 경도 및 구상화도를 표 3에 나타낸다. 한편, SA1 후의 종합 판정에 대해서는, SA1 후의 경도 및 구상화도에 있어서, 전부 ◎일 때는 가장 양호(◎)로 했다. ◎와 ○가 혼재할 때는, 양호(○)로 했다. ×가 1개라도 혼재할 때는, 불량(×)으로 했다.
표 3의 결과에 있어서, 잔부 조직 중, 펄라이트 이외는 모두 베이나이트였다.
표 3의 결과로부터, 다음과 같이 고찰할 수 있다. 표 3의 시험 No. 1-1∼1-4, 1-9 및 1-10은, 모두 본 발명의 실시형태에서 규정하는 요건의 전부를 만족하는 예로, 종래보다도 구상화 소둔 시간이 단축된 SA1 후에 있어서, 경도 및 구상화도가 모두 양호 또는 가장 양호였다. 특히 시험 No. 1-1∼1-2는, 시험 No. 1-3∼1-4, 1-9 및 1-10과는 달리, 탄소 함유량이 바람직한 범위(0.40질량% 미만)이며, 또한 제 2 냉각 시의 평균 냉각 속도가 바람직한 범위 내(1∼3℃/초)에 있고, 그 결과 바람직한 요건(초석 페라이트 면적률 40% 초과 및 잔부 조직의 펄라이트 면적률 80% 이하)을 충족했기 때문에, SA1 후의 구상화도가 가장 양호가 되고, 종합 판정에 있어서 가장 양호가 되었다.
한편, 표 3의 시험 No. 1-5∼1-8은, 본 발명의 실시형태에서 규정하는 요건을 충족하고 있지 않은 예로, SA1 후의 경도 또는 구상화도가 불량이었다.
시험 No. 1-5는, 마무리 가공 온도가 1200℃로 높았기 때문에, 페라이트 결정립의 평균 입경이 15μm 초과가 되어, SA1 후의 구상화도가 불량이었다.
시험 No. 1-6은, 마무리 가공 온도가 800℃로 낮기 때문에, 페라이트 결정립의 평균 입경이 5μm 미만이 되어, SA1 후의 경도가 불량이었다.
시험 No. 1-7은, 제 2 냉각의 평균 냉각 속도가 10℃/초로 빨랐기 때문에, 초석 페라이트의 면적률이 30% 미만이 되어, SA1 후의 경도가 불량이었다.
시험 No. 1-8은, 마무리 가공 온도가 1200℃로 높아, 초석 페라이트의 면적률이 30% 미만이 되고, 또한 페라이트 결정립의 평균 입경이 15μm 초과가 되어, SA1 후의 경도가 불량이었다.
또한, 표 3의 시험 No. 1-1∼1-4, 1-9 및 1-10과 같이 본 발명의 실시형태에서 규정하는 요건의 전부를 만족하는 것에 의해, SA1과 비교하여 온도의 추종의 지연을 상정하여 저온에서 구상화 소둔을 행한 SA2 후에 있어서도, 충분히 연질화되는 것을 알 수 있었다.
실시예
2
표 1의 강종 B 및 C로 나타나는 화학 성분 조성의 강을 이용하여, 실기(實機)의 압연 라인에서 표 4의 조건으로 압연 가공 및 냉각을 행했다. 한편, 실기의 압연 라인에서는, 가열로, 조열(粗列) 압연기, 중간열(中間列) 압연기, 중간 수랭대, 블록 밀 압연기, 사이징 밀 압연기, 제품 수랭대, 냉각 컨베이어 및 입체 창고가 이 순서로 접속되어 있고, 전가공은 블록 밀 압연기로 행하며, 마무리 가공은 사이징 밀 압연기로 행하고, 제 1 냉각 및 제 2 냉각은 냉각 컨베이어로 행했다. 표 4에 기재되어 있지 않지만, 500℃ 이하의 온도역의 냉각은, 약 400℃까지는 제 2 냉각 시의 평균 냉각 속도로 냉각하고, 그 후는 방랭으로 했다. 얻어진 압연재로부터 샘플을 잘라내어, 그 중의 1개는 구상화 소둔을 실시하지 않는 샘플로 하고, 다른 1개는 구상화 소둔을 실시한 샘플로 했다.
구상화 소둔은 이하의 2조건(SA3 및 SA4)으로 실시했다. SA3은, 종래 기술에 있어서의 구상화 소둔 시간: 약 15시간에 대해서, 구상화 소둔 시간: 약 9시간으로 단축한 조건으로 했다. 또한, SA4는, SA3과 비교하여 온도의 추종의 지연을 상정하여 저온에서 행하는 조건으로 했다.
SA3: 770℃에서 2시간 균열 유지 후, 평균 냉각 속도 13℃/시로 685℃까지 냉각하고, 그 후 방랭
SA4: 750℃에서 2시간 균열 유지 후, 평균 냉각 속도 13℃/시로 660℃까지 냉각하고, 그 후 방랭.
실시예 1과 마찬가지로, (1) 초석 페라이트의 면적률, (2) 페라이트 결정립의 평균 입경, (3) 초석 페라이트 이외의 조직의 합계의 면적률에 대한 펄라이트의 면적률의 비율, (4) 구상화 소둔 전의 경도, (5) 구상화 소둔 후의 경도 및 (6) 구상화도를 측정, 평가했다. 한편, 구상화 소둔 후의 경도의 판정으로서는, SA3 후의 경도에 대하여, 상기 식(2)를 충족하는 경우를 가장 양호(◎)로 하고, 상기 식(2)를 충족하지 않는 경우를 불량(×)으로 했다. 또한, 탄소 당량이 0.70 이상인 경우, SA3 후의 경도가 HV150 이하이면, 보다 바람직하다. SA4 후의 경도에 대하여, 상기 식(3)을 충족하는 경우를 가장 양호(◎)로 하고, 상기 식(3)을 충족하지 않는 경우를 불량(×)으로 했다. 한편, 탄소 당량이 0.70 이상인 경우, SA4 후의 경도가 HV165 이하이면, 보다 바람직하다.
결과를 표 5에 나타낸다.
표 5의 결과에 있어서, 잔부 조직 중, 펄라이트 이외는 전부 베이나이트였다.
표 5의 결과로부터, 다음과 같이 고찰할 수 있다. 표 5의 No. 2-2는 모두 본 발명의 실시형태에서 규정하는 요건의 전부를 만족하는 예로, SA3 후의 경도 및 구상화도가, 모두 가장 양호 또는 양호였다.
한편, 표 5의 No. 2-1은, 제 1 냉각의 냉각 정지 온도가 840℃ 초과여서, 초석 페라이트의 면적률이 30% 미만이 되고, 또한 페라이트 결정립의 평균 입경이 15μm 초과가 되어, SA3 후의 경도 및 구상화도가 불량이었다.
본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강은, 냉간 단조, 냉간 압조 또는 냉간 전조 등의 냉간 가공에 의해 제조되는 각종 부품의 소재에 적합하다. 강의 형태는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 선재 또는 봉강 등의 압연재로 할 수 있다.
상기 부품에는, 예를 들면, 자동차용 부품, 건설 기계용 부품이 포함되고, 구체적으로는, 볼트, 나사, 너트, 소켓, 볼 조인트, 이너 튜브, 토션 바, 클러치 케이스, 케이지, 하우징, 허브, 커버, 케이스, 크래들, 태핏, 새들, 밸브, 이너 케이스, 클러치, 슬리브, 아우터 레이스, 스프로킷, 스테이터, 앤빌, 스파이더, 로커 암, 보디, 플랜지, 드럼, 이음매, 커넥터, 풀리, 금구(金具), 요크, 구금(口金), 밸브 리프터, 스파크 플러그, 피니언 기어, 스티어링 샤프트 및 커먼 레일 등이 포함된다. 본 발명의 실시형태에 따른 냉간 가공용 기계 구조용 강은, 상기 부품의 소재로서 적합하게 이용되는 기계 구조용 강으로서 산업상 유용하고, 구상화 소둔 후, 실온 및 가공 발열 영역에 있어서 상기 각종 부품으로 제조될 때, 변형 저항이 낮아, 우수한 냉간 가공성을 발휘할 수 있다.
본 출원은, 출원일이 2019년 1월 31일인 일본 특허출원, 특원 제2019-016219호 및 2019년 11월 22일인 일본 특허출원, 특원 제2019-211181호를 기초출원으로 하는 우선권 주장을 수반한다. 특원 제2019-016219호 및 특원 제2019-211181호는 참조하는 것에 의해 본 명세서에 원용된다.
Claims (7)
- C: 0.32∼0.44질량%,
Si: 0.15∼0.35질량%,
Mn: 0.55∼0.95질량%,
P: 0.030질량% 이하,
S: 0.030질량% 이하,
Cr: 0.85∼1.25질량%,
Mo: 0.15∼0.35질량%,
Al: 0.01∼0.1질량%,
잔부: 철 및 불가피 불순물로 이루어지고,
초석 페라이트의 면적률이 40% 초과 70% 이하이고,
페라이트 결정립의 평균 입경이 5∼15μm이며,
초석 페라이트 이외의 조직은 펄라이트 및 베이나이트 중 어느 하나 이상으로 구성되는 냉간 가공용 기계 구조용 강. - 제 1 항에 있어서,
이하의 (a)∼(c) 중 적어도 하나를 추가로 함유하는 냉간 가공용 기계 구조용 강.
(a) Cu: 0.25질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), 및 Ni: 0.25질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상
(b) Ti: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Nb: 0.2질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), 및 V: 1.5질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상
(c) N: 0.01질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Mg: 0.02질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Ca: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), Li: 0.02질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음), 및 REM: 0.05질량% 이하(0질량%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상 - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 초석 페라이트 이외의 조직의 합계의 면적률에 대한 펄라이트의 면적률의 비율이 80% 이하인, 냉간 가공용 기계 구조용 강. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
경도가 HV300 이하인, 냉간 가공용 기계 구조용 강. - 제 1 항에 기재된 냉간 가공용 기계 구조용 강의 제조 방법으로서,
제 1 항에 기재된 화학 성분 조성의 강을 준비하고,
(a) 압축률 20% 이상, 유지 시간 10초 이하로 전(前)가공을 행하는 공정과,
(b) 상기 공정(a) 후, 800℃ 초과 1050℃ 이하, 압축률 20% 이상으로 마무리 가공을 행하는 공정과,
(c) 상기 공정(b) 후, 750℃ 이상 840℃ 이하까지 10초 이하로 냉각하는 공정과,
(d) 상기 공정(c) 후, 500℃ 이하까지 0.1℃/초 이상 10℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각하는 공정을 포함하는 냉간 가공용 기계 구조용 강의 제조 방법. - 제 2 항에 기재된 냉간 가공용 기계 구조용 강의 제조 방법으로서,
제 2 항에 기재된 화학 성분 조성의 강을 준비하고,
(a) 압축률 20% 이상, 유지 시간 10초 이하로 전가공을 행하는 공정과,
(b) 상기 공정(a) 후, 800℃ 초과 1050℃ 이하, 압축률 20% 이상으로 마무리 가공을 행하는 공정과,
(c) 상기 공정(b) 후, 750℃ 이상 840℃ 이하까지 10초 이하로 냉각하는 공정과,
(d) 상기 공정(c) 후, 500℃ 이하까지 0.1℃/초 이상 10℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 냉각하는 공정을 포함하는 냉간 가공용 기계 구조용 강의 제조 방법. - 제 5 항 또는 제 6 항의 방법으로 제조한 냉간 가공용 기계 구조용 강에, 소둔, 구상화 소둔, 신선 가공, 압조 및 담금질 템퍼링 중 하나 이상의 공정을 행하는 강선의 제조 방법.
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| JP2000119809A (ja) * | 1998-10-13 | 2000-04-25 | Kobe Steel Ltd | 迅速球状化可能で冷間鍛造性の優れた鋼線材およびその製造方法 |
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