KR20150119443A - Steel wire rod for high-strength spring having excellent drawability into wire and excellent post-drawing bendability, process for manufacturing same, high-strength spring, and production process therefor - Google Patents

Steel wire rod for high-strength spring having excellent drawability into wire and excellent post-drawing bendability, process for manufacturing same, high-strength spring, and production process therefor Download PDF

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Abstract

신선 가공성, 신선 가공 후 굽힘 가공성이 우수한 강 선재를 제공한다. 본 발명의 고강도 스프링 용 강 선재는 C : 0.5~0.8%, Si : 1.5~2.5%, Mn : 0.5~1.5%, Ni : 0.05~0.5%, Cr : 0.05~2.5%, V : 0.05~0.5%를 각각 함유하고 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며, 전체 조직에서 차지하는 펄라이트 조직의 면적률이 95% 이상이고, 인장 강도(TS) 및 단면 감소율(RA)이 식 (1)[TS≤1250MPa, RA≥35%]을 만족하는 동시에, 인장 강도의 표준 편차(TSσ) 및 단면 감소율 표준 편차(RAσ)가 식 (2)[TSσ≤55.0, RAσ≤6.0]을 만족하고, 또한 강 선재의 직경 d × 1 / 4 위치에 있어서의 0.9μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 조직의 면적률이 20 % 이하이다.A steel wire rod excellent in drawability and bending workability after drawing is provided. The steel wire rod for high strength steel according to the present invention is characterized by comprising 0.5 to 0.8% of C, 1.5 to 2.5% of Si, 0.5 to 1.5% of Mn, 0.05 to 0.5% of Ni, 0.05 to 2.5% of Cr, And the balance of iron and inevitable impurities, the area ratio of the pearlite structure occupying in the entire structure is 95% or more, the tensile strength TS and the section reduction ratio RA satisfy the formula (1) (TS? 1250 MPa, (2) [TS? 55.0, RA? 6.0], and the diameter d of the steel wire rods satisfies the following formula: RA? 35% The area ratio of the pearlite structure having lamellar spacing of 0.9 占 퐉 or more in the? 1/4 position is 20% or less.

Description

신선 가공성 및 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 우수한 고강도 스프링용 강 선재, 및 그 제조 방법과, 고강도 스프링, 및 그 제조 방법{STEEL WIRE ROD FOR HIGH-STRENGTH SPRING HAVING EXCELLENT DRAWABILITY INTO WIRE AND EXCELLENT POST-DRAWING BENDABILITY, PROCESS FOR MANUFACTURING SAME, HIGH-STRENGTH SPRING, AND PRODUCTION PROCESS THEREFOR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a steel wire rod for a high-strength spring which is excellent in a drawability and a bending workability after drawing, a manufacturing method thereof, a high- PROCESS FOR MANUFACTURING SAME, HIGH-STRENGTH SPRING, AND PRODUCTION PROCESS THEREFOR}
본 발명은, 자동차의 밸브 스프링 등에 사용되고, 높은 가공성, 구체적으로는 신선(伸線) 가공성, 신선 가공 후의 굽힘 가공성, 나아가서는 후술하는 피삭성을 갖는 고강도 스프링용 강 선재 및 그 제조 방법과, 이 고강도 스프링용 강 선재로부터 얻어지는 고강도 스프링, 예를 들면, 경인발 스프링, 오일 템퍼 스프링에 관한 것이다.The present invention relates to a steel wire rod for a high-strength spring which is used for valve springs and the like of an automobile and has a high workability, specifically a wire drawing processability, a bending processability after a drawing process, Strength spring obtained from a steel wire rod for a high-strength spring, for example, a crown-foot spring and an oil temper spring.
자동차의 엔진, 클러치, 연료 분사 장치 등에 사용되는 스프링은 장기간에 걸쳐 고응력으로 사용되기 때문에, 고 레벨의 내피로 특성이 필요해지고 있다. 또한, 최근의 환경 문제에서 기인하는 자동차의 연비 규제는 또한 엄격해지고 있어, 자동차의 저연비화의 실현이 급선무이다. 따라서, 자동차에 사용되는 스프링 부품의 경량화를 목적으로 하는 고강도화 요구는 강하다. 한편, 신흥국의 대두에 의해 시장 경쟁은 격화하고 있어, 고강도이면서 저가격인 강재의 개발이 필요해지고 있다.Since a spring used for an engine, a clutch, and a fuel injection device of an automobile is used with high stress over a long period of time, a high-level endothelial characteristic is required. In addition, regulations on fuel efficiency of automobiles caused by recent environmental problems are also becoming strict, and realization of fuel economy of automobiles is urgent. Therefore, there is a strong demand for high strength for the purpose of lightening the spring parts used in automobiles. On the other hand, market competition is intensifying due to the emergence of emerging economies, and the development of high-strength and low-cost steel is becoming necessary.
자동차의 연료 분사 장치에 사용되는 밸브 스프링은 고응력화가 지향되는 가운데, 피로 강도, 내새그성(sag resistance) 등의 특성을 개선하기 위해서 많은 합금이 첨가되고 있다. 그러나, 합금 첨가량이 많아짐에 따라, 재료의 연성이 저하되는 경향이 있으며, 신선 가공성, 신선 후의 굽힘 가공성, 예를 들면, 코일링성 등이 악화되는 경향이 있다.Valve springs used in automotive fuel injectors tend to be highly stressed, and many alloys are added to improve characteristics such as fatigue strength and sag resistance. However, as the amount of the alloy added increases, the ductility of the material tends to deteriorate, and the drafting workability and the bending workability after the drawing, for example, the coiling property and the like tend to deteriorate.
주로 엔진에 사용되는 밸브 스프링의 제조 방법의 일례를 이하에 나타낸다. 우선, 소정의 성분에 정련·분괴된 강괴를 열간 압연으로 직경 5.0 내지 8.0mm 정도의 환선으로 가공하고, 코일 형상으로 권취하여 냉각한다. 그 후, 강 선재(이하, 「열간 압연 선재」라고 하는 일이 있음)에 열처리 등을 실시하지 않고 표층의 탈탄부를 제거하는 피삭 처리(이하, 「SV 처리」라고 하는 일이 있음)를 실시한다. 또한 그 후, 고주파 등으로 연화 어닐링 처리를 행하여 원하는 선 직경, 예를 들면, 밸브 스프링의 경우는 직경 3 내지 4mm 정도까지 신선 가공한다. 그 후, 스프링 특성을 향상시키기 위한 담금질·템퍼링 처리를 실시하고 나서 스프링 형상으로 가공한다.An example of a method of manufacturing a valve spring used mainly in an engine is described below. First, a steel ingot refined and crushed to a predetermined component is processed by hot rolling into a round wire having a diameter of about 5.0 to 8.0 mm, and the steel ingot is coiled and cooled. Thereafter, a machining process (hereinafter referred to as " SV treatment ") for removing the decarburized portion of the surface layer is performed without applying heat treatment or the like to the steel wire rods (hereinafter sometimes referred to as "hot rolled wire rods" . Thereafter, the softening annealing treatment is performed with a high frequency or the like to draw a wire having a desired line diameter, for example, about 3 to 4 mm in diameter in the case of a valve spring. Thereafter, quenching and tempering treatment is carried out to improve the spring characteristics, and then the steel is machined into a spring shape.
상기의 제조 방법은 일례이지만, 열간 압연 선재의 조직에 기인하는 신선 가공성은 오스테나이트화를 수반하는 열처리 공정의 이전 공정까지 영향을 미친다. 그러나, 신선 가공 중에 생긴 내부 결함 등은 오스테나이트화를 수반하는 열처리 후에도 조직 중의 결함으로서 잔존하며, 열처리 후의 와이어의 특성에도 영향을 미친다. 그 때문에 생산 공정의 공정 생략화가 진행되고 있는 현재에는, 열간 압연 선재의 연성의 향상에 의해서 담보되는 신선 가공성, 신선 가공 후의 굽힘 가공성의 확보는 매우 중요한 과제가 되고 있다.The above-mentioned production method is an example, but the drawing workability due to the structure of the hot-rolled wire rod affects the previous step of the heat treatment step accompanied by the austenitization. However, the internal defects and the like which are generated during the drawing process remain as defects in the structure even after the heat treatment accompanied by the austenitization, and also affect the characteristics of the wire after the heat treatment. For this reason, at the present time of the process step of the production process being progressed, securing of the drawing processability secured by the improvement of the ductility of the hot-rolled wire material and the bending processability after the drawing process becomes very important.
따라서, 지금까지도 열간 압연 선재의 연성을 개선하기 위해, 열간 압연의 제조 조건을 궁리하여 열간 압연 선재의 가공성을 향상시키는 기술이 제안되고 있다.Therefore, to improve the ductility of the hot-rolled wire rod, a technique for improving the workability of the hot-rolled wire rod by devising the manufacturing conditions of the hot-rolled wire has been proposed.
예를 들면 특허 문헌 1에는 강철의 화학 성분 조성을 조정함과 동시에, 압연 선재의 탑재 온도를 900℃ 이상으로, 펄라이트 변태 개시 온도를 650 내지 750℃로 설정하여 펄라이트를 주체로 하는 조직으로 함과 동시에, 펄라이트 노듈(pearlite nodule)의 편차를 저감함으로써, 신선 가공성이 우수한 고강도 스프링용 강 선재가 제안되고 있다.For example, in Patent Document 1, the chemical composition of steel is adjusted, and the pearlite transformation starting temperature is set to 650 to 750 ° C at 900 ° C or higher, and the pearlite-based structure is set , And a pearlite nodule are reduced, whereby a steel wire rod for high strength springs excellent in drafting workability has been proposed.
일본 특허 공개 제 2012-72492 호 공보Japanese Patent Laid-Open Publication No. 7-72492
그러나, 본 발명자들이 검토한 결과, 상기 특허 문헌 1의 조직 중에는 내부 결함이 잔존하고 있어, 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 악화되는 것이 판명되었다.However, as a result of the studies conducted by the present inventors, it has been found that internal defects remain in the structure of Patent Document 1, and the bending workability after drawing is deteriorated.
이와 같이 종래에는 신선 가공성 및 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 우수한 스프링용 강재는 없었다.As described above, there has been no steel for spring having excellent drafting workability and bending workability after drawing.
본 발명은 상기와 같은 사정에 착안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 신선 가공성, 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 우수한 강 선재를 제공하는 것에 있다. 특히 본 발명은, 오스테나이트화를 수반하지 않는 고연화 어닐링 또는 고주파 가열의 중간 열처리의 적용만으로, 스프링으로서 이용되는 신선 감면율 85% 정도의 최종 선 직경, 예를 들면 φ 2.0 내지 4.0mm까지 신선이 가능하고, 또한 신선 후의 굽힘 가공성이 우수한 고강도 스프링용 강 선재, 및 이러한 고강도 스프링용 강 선재의 제조에 유용한 방법을 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a steel wire rod excellent in drawing processability and bending workability after drawing. Particularly, the present invention is characterized in that, by applying the intermediate heat treatment for high softening annealing or high frequency heating without involving austenitization, the final wire diameter of about 85% Strength steel wire rod for high-strength springs excellent in bending workability after being fresh, and a method useful for manufacturing such a steel wire rod for high-strength springs.
상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명의 고강도 스프링용 강 선재란, C:0.5 내지 0.8%(%는 「질량%」의 의미, 화학 성분 조성에 대하여 이하 동일함), Si:1.5 내지 2.5%, Mn:0.5 내지 1.5%, Ni:0.05 내지 0.5%, Cr:0.05 내지 2.5%, V:0.05 내지 0.5%를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며, 전체 조직에서 차지하는 펄라이트 조직의 면적률이 95% 이상이고, 인장 강도(TS) 및 단면 감소율(RA)이 하기 식 (1)을 만족함과 동시에, 인장 강도의 표준 편차(TSσ), 및 단면 감소율의 표준 편차(RAσ)가 하기 식 (2)을 만족하고, 또한, 강 선재의 직경(d)×1/4 위치에 있어서의 0.9μm 이상의 라멜라(lamellar) 간격을 갖는 펄라이트 조직의 면적률이 20% 이하인 것에 요지를 갖는다.Steel wire rods for high-strength springs of the present invention which can solve the above-mentioned problems are steel wire rods for high-strength springs having a composition of C: 0.5 to 0.8% (% means "mass%", : 0.5 to 1.5%, Ni: 0.05 to 0.5%, Cr: 0.05 to 2.5% and V: 0.05 to 0.5%, the balance being iron and inevitable impurities, Of the tensile strength TS and the standard deviation RAσ of the sectional reduction ratio satisfy the following formula (1), the tensile strength TS and the sectional reduction ratio RA satisfy 95% 2), and the area ratio of the pearlite structure having a lamellar spacing of 0.9 m or more at the diameter (d) x 1/4 of the steel wire rods is 20% or less.
TS≤1250 MPa, RA≥35% ···(1)TS ≤ 1250 MPa, RA ≥ 35% ···(One)
TSσ≤55.0, RAσ≤6.0 ···(2)TS? 55.0, RA? 6.0 ···(2)
본 발명에서는, 화학 성분 조성으로서 또한, Nb:0% 초과 내지 0.10%, Mo:0% 초과 내지 0.50%, Cu:0% 초과 내지 0.50%, 및 B:0.0010 내지 0.0100%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 종을 함유하여도 좋다.In the present invention, the composition of the chemical component is further selected from the group consisting of Nb: more than 0% to 0.10%, Mo: more than 0% to 0.50%, Cu: more than 0% to 0.50%, and B: 0.0010 to 0.0100% It may contain at least one species.
본 발명에는 상기 고강도 스프링용 강 선재로부터 얻어지는 고강도 스프링도 포함된다.The present invention also includes a high-strength spring obtained from the high-strength spring steel wire.
또한, 본 발명은 상기 고강도 스프링용 강 선재의 제조 방법이 포함된다. 구체적으로는 상기 화학 성분 조성을 만족하는 열간 압연 후의 강 선재를 탑재 온도:750 내지 890℃로 하여 코일 형상으로 권취한 후, 냉각 컨베이어 상에서 2.0 내지 10.0℃/초의 평균 냉각 속도로 코일의 밀부(密部)와 코일의 소부(疎部)를 서냉의 개시 온도까지 냉각하고, 이어서 1.0℃/초 이하의 평균 냉각 속도로 120초 이상 서냉하는 것으로 하고, 상기 서냉의 개시 온도를, 코일의 밀부와 코일의 소부의 온도가 600 내지 650℃의 범위 내에서, 또한, 상기 코일의 밀부와 상기 코일의 소부의 온도차가 30℃ 이하가 되도록 하는 것에 요지를 갖는다.Further, the present invention includes a method of manufacturing the steel wire rod for high-strength springs. Concretely, after the hot rolled steel wire material satisfying the above chemical composition is rolled into a coil shape at a mounting temperature of 750 to 890 캜, it is wound on a cooling conveyor at an average cooling rate of 2.0 to 10.0 캜 / ) And the coarse portion of the coil are cooled to the start temperature of gradual cooling, and then gradually cooled at an average cooling rate of 1.0 DEG C / second or less for 120 seconds or more, and the start temperature of the gradual cooling is set to The temperature of the firing portion is in the range of 600 to 650 占 폚 and the temperature difference between the bare portion of the coil and the small portion of the coil is 30 占 폚 or less.
또한, 본 발명에는, 상기 고강도 스프링용 강 선재에, 열처리하지 않고 피삭 처리를 실시하고, 그 후, 연화 어닐링 또는 고주파 가열을 실시하고 나서 신선 가공을 행한 후, 담금질·템퍼링 처리를 실시하여 스프링으로 성형 가공하는 것도 포함된다.In the present invention, the steel wire rod for high-strength springs is subjected to a machining process without heat treatment, and thereafter subjected to softening annealing or high-frequency heating, followed by drawing, quenching and tempering, Molding process.
본 발명은, 화학 성분 조성 및 금속 조직을 적절히 제어함과 동시에, 강 선재의 인장 강도와 단면 감소율을 소정의 범위가 되도록 하고, 또한 강 선재 내부의 소정의 펄라이트 조직의 면적률을 적절히 제어하도록 하였다. 그 결과, 신선 가공성과 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 양호한 고강도 스프링용 강 선재를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 고강도 스프링용 강 선재는 고강도 스프링을 제조하기 위한 소재로서 매우 유용하다.In the present invention, the chemical composition and the metal structure are suitably controlled, and the tensile strength and the sectional reduction ratio of the steel wire rod are set to a predetermined range, and the area ratio of a predetermined pearlite structure inside the steel wire rod is appropriately controlled . As a result, it is possible to provide a steel wire rod for a high strength spring having good drafting workability and bending workability after drawing. Further, such a steel wire rod for a high strength spring is very useful as a material for manufacturing a high strength spring.
도 1은 코일의 샘플링 위치의 개략 설명도이다.
도 2는 냉각 컨베이어 상의 코일의 상태를 나타내는 개략 설명도이다.
도 3은 평가용 시료인 코일의 샘플링 방법의 개략 설명도이다.
도 4는 평가용 시료인 선재의 단면도로서, 펄라이트 조직의 측정 위치의 개략 설명도이다.
도 5는 0.9μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 콜로니를 나타내는 도면 대용 사진이다.
1 is a schematic explanatory view of a sampling position of a coil.
2 is a schematic explanatory diagram showing the state of the coil on the cooling conveyor.
3 is a schematic explanatory diagram of a sampling method of a coil as an evaluation sample.
Fig. 4 is a cross-sectional view of a wire rod, which is a sample for evaluation, and is a schematic explanatory view of a measurement position of a pearlite structure. Fig.
5 is a photograph showing a pearlite colony having a lamellar spacing of 0.9 탆 or more.
일반적으로 스프링용 강 선재의 제조에 있어서는, 열간 압연 후의 강 선재를 코일 형상으로 권취하고, 냉각 컨베이어 상에 탑재하고, 풍냉(風冷) 등을 행하여 냉각한다. 냉각 컨베이어 상의 코일의 상태를 도 2에 나타낸다. 이러한 상태에서 냉각을 행하면, 강 선재의 비교적 조밀하게 겹친 부분(이하, 「밀부(密部)」라고 하는 일이 있음)과, 비교적 성긴 부분(이하, 「소부(疎部)」라고 하는 일이 있음)에 의해서 냉각 속도에 차이가 생겨, 냉각 후의 조직에 차이가 생기게 된다.Generally, in the production of a steel wire rod for a spring, a steel wire rod after hot rolling is wound in a coil shape, mounted on a cooling conveyor, and cooled by air cooling or the like. The state of the coil on the cooling conveyor is shown in Fig. When cooling is performed in such a state, a relatively densely overlapped portion of the steel wire material (hereinafter, sometimes referred to as a "dense portion") and a relatively coarse portion (hereinafter referred to as a "sparse portion" There is a difference in the cooling rate, and there is a difference in the structure after cooling.
본 발명자들은, 고강도 스프링용 강철의 압연 조직과 가공성, 구체적으로는 신선 가공성, 신선 가공 후의 굽힘 가공성의 관계에 대하여 검토했다. 그 결과, 압연 조직을 균일한 펄라이트 주체 조직으로 제어하는 것에 더하여, 기계적 성질(이하, 인장 강도 및 단면 감소율을 합쳐서 「기계적 성질」이라고 하는 일이 있음)의 길이 방향의 편차, 예를 들면 도 3에 나타낸 원주 방향, 및 라멜라 간격이 성긴 펄라이트 조직(이하, 「성긴 펄라이트 조직」이라고 하는 일이 있음)의 면적률을 제어함으로써 강 선재의 신선 가공성 및 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 향상되는 것을 발견했다.The inventors of the present invention have studied the relationship between the rolling structure and the workability of steel for high strength springs, specifically, the drafting performance and the bending workability after drafting. As a result, in addition to controlling the rolled structure to a uniform pearlite main body structure, it is possible to control the mechanical properties (hereinafter, also referred to as " mechanical properties " (Hereinafter sometimes referred to as " coarse pearlite structure ") in the circumferential direction as shown in Fig. 4A and the lamellar spacing of the lamellar spacing (hereinafter referred to as " coarse pearlite structure ").
여기에서, 기계적 성질의 길이 방향의 편차에 관해서는, 길이 방향, 즉 코일 밀부, 소부의 냉각 속도에 기인하는 조직 편차를 저감하는 것이 중요해진다.Here, with respect to the deviation in the longitudinal direction of the mechanical properties, it is important to reduce the tissue deviation due to the longitudinal direction, that is, the cooling rate of the coiled portion and the fired portion.
또한, 라멜라 간격이 성긴 펄라이트 조직의 억제에 관해서는 압연 컨베이어 상에서 펄라이트 변태가 개시하는 온도 영역을 냉각 속도 제어에 의해서 적정하게 제어하는 것도 중요하다는 것이 판명되었다.It has also been found that it is important to appropriately control the temperature region where the pearlite transformation starts on the rolling conveyor by controlling the cooling rate with respect to suppression of the pearlite structure with lamellar gaps.
본 발명자들은, 고강도 스프링용 강 선재에 있어서, 압연 후의 열처리를 생략하고 SV 처리를 행하거나, 나아가서는 고주파 열처리 등에서의 연화 어닐링 만으로도 충분한 신선 가공성과 신선 후의 굽힘 가공성을 확보하기 위한 조건에 대해서 또한 검토했다. 그 결과, 강 선재 조직의 면적률 95% 이상을 펄라이트 조직으로 함과 동시에, 기계적 성질인 인장 강도(TS)와 단면 감소율(RA), 및 기계적 성질의 길이 방향의 편차의 지표인 인장 강도의 표준 편차(TSσ)와 단면 감소율의 표준 편차(RAσ)가 하기 식 (1), (2)를 만족하도록, 코일 밀부와 소부의 냉각 속도를 제어하는 것에 더하여, 신선 가공 중의 내부 결함이 될 수 있는 0.9μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 조직의 면적률이 20% 이하가 되도록 펄라이트 변태 개시 온도를 제어하면, 상기 목적에 적합한 고강도 스프링용 강 선재가 실현될 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성했다.The inventors of the present invention have also studied conditions for ensuring sufficient drawing workability and bending workability after drawing by performing SV treatment after omitting the heat treatment after the rolling in the steel wire for high strength springs and further softening annealing in high frequency heat treatment or the like did. As a result, it was confirmed that the area ratio of the steel wire structure was 95% or more and the mechanical properties such as tensile strength (TS), section reduction ratio (RA), and tensile strength standard In addition to controlling the cooling rate of the coil portion and the baking portion so that the deviation TSσ and the standard deviation RAσ of the sectional reduction ratio satisfy the following expressions (1) and (2), 0.9 strength pile steel wire rod suitable for the above purpose can be realized by controlling the pearlite transformation starting temperature so that the area ratio of the pearlite structure having a lamellar spacing of at least 20% is 20% or less.
TS≤1250 MPa, RA≥35% ···(1)TS ≤ 1250 MPa, RA ≥ 35% ···(One)
TSσ≤55.0, RAσ≤6.0 ···(2)TS? 55.0, RA? 6.0 ···(2)
상기의 요건을 규정한 이유는 이하와 같다.The reason for defining the above requirements is as follows.
[펄라이트 조직의 면적률:95% 이상][Area percentage of pearlite structure: 95% or more]
본 발명의 스프링용 강 선재는, 펄라이트 조직을 주상으로 하는 것이다. 펄라이트 조직 이외의 조직으로서는, 베이나이트, 마르텐사이트 등의 과냉 조직이나, 페라이트가 포함되는 일이 있다. 베이나이트나 마르텐사이트 등의 과냉 조직이 증가하면, 연성이나 인성이 저하되어, 피삭 처리시나 신선 가공 처리시에 단선이 생기기 쉬워진다. 또한 페라이트가 증가하면, 조직이 불균일해져서 신선 가공성이 저하되거나 신선 가공 후에 보이드 등의 내부 결함이 생겨서 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 저하되는 일이 있다. 본 발명에서는 펄라이트 조직의 면적률을 높이고, 상대적으로 베이나이트 등의 상기 바람직하지 않은 조직을 억제하고, 균일한 펄라이트 주체의 조직으로 하는 것에 의해서, 단선이나 내부 결함 등을 감소시켜, 신선 가공성이나 신선 가공 후의 굽힘 가공성을 향상시키고 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서, 전체 조직에서 차지하는 펄라이트 조직의 면적률을 95% 이상으로 할 필요가 있고, 바람직하게는 97% 이상, 보다 바람직하게는 98% 이상이다.The steel wire rod for spring of the present invention has pearlite structure as a main phase. Examples of the structure other than the pearlite structure include supercooled structure such as bainite and martensite, and ferrite. When the overcooled structure such as bainite or martensite is increased, ductility and toughness are lowered, and breakage is likely to occur in the machining process or the drawing process. In addition, if the ferrite is increased, the structure becomes uneven and the drawing processability is lowered, or internal defects such as voids are formed after the drawing process, so that the bending workability after drawing process may be lowered. In the present invention, the area ratio of the pearlite structure is increased, the undesirable structure such as bainite is relatively suppressed, and the structure of the pearlite main body is uniform, whereby breakage and internal defects can be reduced, And the bending workability after processing is improved. In order to obtain such an effect, the area ratio of the pearlite structure in the whole structure needs to be 95% or more, preferably 97% or more, and more preferably 98% or more.
또한, 본 발명에 있어서 스프링용 강 선재의 인장 강도(TS) 및 그 표준 편차(TSσ)와, 단면 감소율(RA) 및 그 표준 편차(RAσ)를 규정한 이유는 이하와 같다.In the present invention, the tensile strength (TS), the standard deviation (TS), the section reduction ratio (RA) and the standard deviation (RAσ) of the steel wire rod for spring are defined as follows.
[인장 강도(TS):1250 MPa 이하, 단면 감소율(RA):35% 이상···(1)][Tensile strength (TS): 1250 MPa or less, section reduction ratio (RA): 35% or more (1)]
인장 강도(TS)와 단면 감소율(RA)은 모두 강 선재의 신선 가공시의 단선을 억제하기 위해서 중요한 지표이다. 본 발명에서는, 열간 압연하여 얻어진 강 선재에, 열처리를 실시하지 않고 피삭 처리(SV 처리)를 실시하고, 그 후, 연화 어닐링 처리 또는 고주파 가열을 실시하고 나서 신선 가공을 행한다. 이러한 제조 공정에 있어서, 연성이 부족하면 SV 처리나 신선 가공시에 단선이 생기기 쉬워진다. 특히 인장 강도(TS)가 너무 높거나 단면 감소율(RA)이 너무 낮은 경우는, SV 처리나 신선 가공시에 단선이 생기기 쉬워진다. 이러한 단선을 억제하는 관점으로부터, 본 발명에서는 기계적 성질을 적절히 제어하는 것으로 했다. 구체적으로는, 강 선재의 인장 강도(TS)를 1250MPa 이하, 바람직하게는 1200MPa 이하로 한다. 또한, 강 선재의 단면 감소율(RA)을 35% 이상, 바람직하게는 40% 이상으로 한다.Both the tensile strength (TS) and the section reduction ratio (RA) are important indexes for suppressing disconnection during wire drawing of the steel wire. In the present invention, a steel wire rod obtained by hot rolling is subjected to a machining process (SV process) without heat treatment, followed by a softening annealing process or a high-frequency heating process, followed by a drawing process. In this manufacturing process, if ductility is insufficient, breakage tends to occur at the time of SV processing or drawing processing. Particularly, when the tensile strength TS is too high or the sectional reduction ratio RA is too low, disconnection tends to occur at the time of SV treatment or drawing. From the viewpoint of suppressing such disconnection, the present invention has been made to appropriately control the mechanical properties. Specifically, the tensile strength (TS) of the steel wire rod is set to 1250 MPa or less, preferably 1200 MPa or less. The sectional reduction ratio (RA) of the steel wire rod is set to 35% or more, preferably 40% or more.
[TSσ:55.0 이하, RAσ:6.0 이하···(2)][TSσ: not more than 55.0, RAσ: not more than 6.0 (2)]
또한 본 발명에서는 기계적 성질의 편차를 적절히 제어하는 것으로 했다. 압연 선재는, 냉각시의 코일의 밀부와 소부에서 냉각 속도가 다르기 때문에, 기계적 성질에 큰 차이가 생기는 경우가 있다. 그 때문에, SV 처리나 신선 가공 처리에서의 단선 및 신선 가공 후의 조직 중의 결함 발생을 억제하여 신선 가공 후의 굽힘 가공성을 향상시키는 관점으로부터, 인장 강도(TS)와 단면 감소율(RA) 편차를 저감하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명에서는 인장 강도의 표준 편차(TSσ)를 55.0 이하, 바람직하게는 50.0 이하, 보다 바람직하게는 48 이하로 한다. 또한, 단면 감소율의 표준 편차(RAσ)를 6.0 이하, 바람직하게는 5.0 이하, 보다 바람직하게는 4.8 이하로 한다.Further, in the present invention, the deviation of the mechanical properties is appropriately controlled. Since the cooling wire has different cooling rates at the portions where the coils are cooled and the portions at the time of cooling, the rolled wire material may have a large difference in mechanical properties. Therefore, from the viewpoint of suppressing the occurrence of defects in the structure after breaking and drawing processing in the SV treatment and the drawing processing and improving the bending workability after drawing processing, it is desirable to reduce the deviation of the tensile strength TS and the section reduction ratio RA desirable. Therefore, in the present invention, the standard deviation (TSσ) of the tensile strength is 55.0 or less, preferably 50.0 or less, and more preferably 48 or less. Further, the standard deviation (RAσ) of the sectional reduction ratio is 6.0 or less, preferably 5.0 or less, more preferably 4.8 or less.
[강 선재의 직경(d)×1/4 위치에 있어서의 0.9μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 조직의 면적률의 합계:20% 이하][Sum of area ratios of pearlite structure having lamellar spacing of 0.9 m or more in diameter (d) x 1/4 position of steel wire rods: 20% or less]
강 선재의 소정 위치에 있어서의 특정의 펄라이트 조직의 면적률의 제어는, 신선 가공 및 신선 가공 후의 굽힘 가공성 등에 있어서의 단선의 억제에 유효하다. 본 발명에서는 상기와 같이 펄라이트를 주상으로 하는 금속 조직이지만, 선재 내부에 있어서 라멜라 간격이 성긴 펄라이트 조직이 존재하면, 해당 펄라이트 조직은 변형 능력이 부족하기 때문에, 단선의 원인이 되는 조직 중의 결함이 되기 쉽다. 또한, 해당 결함은 열처리 후에도 조직 중에 잔존하는 일이 많기 때문에, 억제하는 것이 바람직하다. 이러한 결함을 억제하는 관점으로부터, 본 발명에서는 강 선재의 직경 (d)의 1/4 위치에 있어서의 0.9μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 조직의 면적률의 합계를 20% 이하, 바람직하게는 15% 이하, 보다 바람직하게는 10% 이하로 한다. 또한, 상기 결함을 억제하는 관점으로부터, 바람직하게는 0.8μm 이상, 보다 바람직하게는 0.7μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 조직의 면적률의 합계를 상기 범위로 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 상기와 같은 요건을 만족하는 선재는 SV성도 양호해진다.The control of the area ratio of a specific pearlite structure at a predetermined position of the steel wire rod is effective for suppressing disconnection in bending workability after drawing and drawing. In the present invention, the pearlite structure is a metal structure having pearlite as a main phase as described above. However, if there is a pearlite structure in which a lamellar gap is large in the wire material, the pearlite structure is deficient in deformability, easy. Further, since the defect often remains in the structure even after the heat treatment, it is preferable to suppress the defect. From the viewpoint of suppressing such defects, in the present invention, the sum of area ratios of pearlite structures having a lamellar spacing of 0.9 m or more at 1/4 of the diameter (d) of the steel wire rods is 20% or less, preferably 15% Or less, more preferably 10% or less. From the viewpoint of suppressing the above defects, it is preferable to control the sum of the area ratios of the pearlite structures having a lamellar spacing of preferably not less than 0.8 탆, more preferably not less than 0.7 탆, within the above range. In addition, the wire material satisfying the above-mentioned requirements becomes better in SV.
상기와 같은 고강도 스프링용 강 선재를 제조하는데 있어서는 하기와 같이 제조 조건을 적절히 제어할 필요가 있다. 우선, 소정의 화학 성분을 갖는 강 빌릿을 열간 압연하여, 원하는 선 직경으로 가공한다. 이 압연시의 가열 온도에 대해서는, 특별히 한정하지 않지만, 조직 미세화의 관점에서는 가능한 한 저온에서의 가공이 바람직하다. 그러나, 저온화하면 강재의 변형 저항이 증대하여 설비 부하가 커지기 때문에, 보유하는 설비에 따라 적당히 설정하게 된다. 통상, 열간 압연시의 가열 온도, 예를 들면 강 빌릿 가열 온도는 900 내지 1000℃ 정도이다.In manufacturing the steel wire rod for a high strength spring as described above, it is necessary to appropriately control the manufacturing conditions as described below. First, a steel billet having a predetermined chemical composition is hot-rolled and processed to a desired wire diameter. The heating temperature at the time of rolling is not particularly limited, but from the viewpoint of fine structure, processing at a low temperature is preferable. However, if the temperature is lowered, the deformation resistance of the steel material increases and the equipment load increases, so that it is appropriately set according to equipment to be held. Usually, the heating temperature at the time of hot rolling, for example, the steel billet heating temperature, is about 900 to 1000 占 폚.
이어서, 열간 압연 후의 강 선재를 코일 형상으로 하여 냉각 컨베이어 상에 탑재하지만, 이때의 탑재 온도가 890℃를 초과하면 조직이 조대화되어, 단면 감소율(RA)이 낮아지고, 연성이 저하되어 신선 가공성이나 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 악화되는 일이 있다. 또한 750℃ 미만으로 되면 변형 저항이 증대하여 설비 부하가 커지기 때문에, 탑재 온도는 750℃ 이상 890℃ 이하로 한다. 이 탑재 온도는, 바람직하게는 770℃ 이상, 830℃ 이하이다.Subsequently, the steel wire after hot rolling is coiled and mounted on a cooling conveyor. When the mounting temperature at this time exceeds 890 DEG C, the structure becomes coarse, the section reduction ratio (RA) decreases, Or the bending workability after drawing processing may be deteriorated. In addition, when the temperature is less than 750 占 폚, the deformation resistance increases to increase the equipment load, so the mounting temperature is set to 750 占 폚 to 890 占 폚. The mounting temperature is preferably 770 DEG C or higher and 830 DEG C or lower.
냉각 컨베이어 상에 탑재 후, 펄라이트 변태가 개시하는 온도 영역, 즉 서냉 개시 온도:600 내지 650℃까지 냉각하지만, 압연 후의 조직을 소정의 범위 내에 제어하기 위해서는 코일 형상으로 겹쳐진 선재를 급속하고 균일하게 냉각할 필요가 있다. 즉, 코일의 밀부·소부를 각각 2.0℃/초 이상 10.0℃/초 이하의 평균 냉각 속도로 냉각하고, 이어서 1.0℃/초 이하의 평균 냉각 속도로 120초 이상 서냉하는 것으로 하고, 서냉을 개시할 때의 선재 온도를, 소부·밀부 모두 600℃ 이상 650℃ 이하의 범위 내가 되도록 제어한다. 서냉을 개시할 때의 영역은, 그 영역에 서냉 커버를 설치하는 것에 의해서 행해지는 것이 통상이므로, 이하에서는 서냉 영역을 「서냉 커버 내」, 서냉 개시 위치를 「서냉 커버 입구」라고 부르는 일이 있다.In order to control the structure after rolling to a predetermined range, it is necessary to rapidly and uniformly cool the superimposed coil material in the form of a coil, after cooling the superconducting material on the cooling conveyor to a temperature range in which pearlite transformation starts, Needs to be. That is, it is preferable that each of the coil portion and the coil portion of the coil is cooled at an average cooling rate of 2.0 DEG C / sec or more and 10.0 DEG C / sec or less, and then slowly cooled for 120 seconds or more at an average cooling rate of 1.0 DEG C / Is controlled so as to be within the range of 600 DEG C or more and 650 DEG C or less in both the boss portion and the boss portion. Since the area at the time of starting the gradual gradual cooling is usually carried out by providing a gradual cooling cover in the area, the gradual cooling area is hereinafter referred to as the "gradual cooling cover" and the gradual cooling starting position is referred to as the "gradual cooling cover entrance" .
상기 서냉 개시 온도까지의 평균 냉각 속도가 2.0℃/초 미만인 경우, 조직을 충분히 제어하지 못하고, 성긴 펄라이트 조직의 면적률이 많아져서, 신선 가공성이나 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 악화된다. 한편, 평균 냉각 속도가 10.0℃/초를 초과하면, 베이나이트 등의 국소적인 과냉 조직이 생성되어, 펄라이트 조직의 면적률이 저하되고, 연성이 낮아지기 때문에, 신선 가공성이나 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 악화된다. 바람직한 평균 냉각 속도는 3.0℃/초 이상, 7.0℃/초 이하이다.If the average cooling rate to the slow cooling start temperature is less than 2.0 캜 / second, the structure can not be controlled sufficiently, and the area ratio of the rough pearlite structure becomes large, so that the drawing workability and the bending workability after drawing work are deteriorated. On the other hand, if the average cooling rate exceeds 10.0 DEG C / second, local supercooled structure such as bainite is generated, the area ratio of the pearlite structure is lowered and the ductility is lowered, do. The preferred average cooling rate is not less than 3.0 캜 / second and not more than 7.0 캜 / second.
또한, 강 선재의 길이 방향의 기계적 성질의 편차를 억제하여 원하는 범위로 컨트롤하려면, 냉각 컨베이어 상에 탑재 후, 펄라이트 변태가 개시하는 온도 영역까지의 압연 코일 밀부와 소부의 냉각 조건을 제어하는 것이 중요하다. It is also important to control the cooling conditions of the rolled coil portion and the burned portion to the temperature region where the pearlite transformation starts after being mounted on the cooling conveyor in order to suppress the deviation of the mechanical properties in the longitudinal direction of the steel wire rod and control it to a desired range Do.
즉, 코일의 밀부·소부를 각각 상기 온도 범위의 냉각 속도로 냉각하고, 서냉을 개시할 때의 강 선재 온도를, 코일의 밀부·소부 모두 600℃ 이상 650℃ 이하의 범위 내로 하고, 또한, 코일의 밀부와 소부의 온도차가 30℃ 이하가 되도록 제어한다.That is, the steel wire rod temperature at the time of starting the gradual cooling is set to be in the range of not less than 600 ° C and not more than 650 ° C both in the tight and soft portions of the coil, The temperature difference between the dense portion and the dense portion is controlled to be 30 DEG C or less.
코일의 밀부와 소부의 서냉 개시 온도가 650℃를 초과하면 성긴 펄라이트 조직이 생성되고, 그 면적률이 높아져서, 내부 결함이 증가한다. 그 결과, 신선 후의 굽힘 가공성이 악화된다. 한편, 서냉 개시 온도가 600℃를 하회하면, 서냉 커버 내에서의 펄라이트 변태가 불충분해진다. 그 결과, 베이나이트 등의 과냉 조직이 생겨 펄라이트 면적률이 낮아져서 연성이 저하되어 신선 가공성이나 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 악화된다. 바람직한 서냉 커버 입구 온도는 620℃ 이상, 640℃ 이하이다.When the slow cooling start temperature of the coil portion and the baked portion exceeds 650 DEG C, a coarse pearlite structure is formed, the area ratio thereof is increased, and the internal defects are increased. As a result, the bending workability after the drawing becomes worse. On the other hand, if the slow cooling start temperature is lower than 600 캜, pearlite transformation in the slow cooling cover becomes insufficient. As a result, supercooled structure such as bainite is formed and the pearlite area ratio is lowered, so that the ductility is lowered, and the drawing workability and the bending workability after drawing work are deteriorated. The preferable temperature of the slow cooling cover inlet is 620 DEG C or higher and 640 DEG C or lower.
또한, 코일 밀부와 소부의 서냉 커버 입구 온도차를 30℃ 이하, 바람직하게는 20℃ 이하가 되도록 제어한다. 서냉 커버 입구에서의 코일 밀부와 소부의 온도차를 30℃ 이하로 함으로써, 압연 선재의 길이 방향의 기계적 성질의 편차(TSσ, RAσ)를 상기 소정의 범위 내까지 저감할 수 있다.Further, the temperature difference between the inlet of the coil-closed portion and the cooling-side cover of the furnace portion is controlled to be 30 ° C or less, preferably 20 ° C or less. The deviation (TSσ, RAσ) of the mechanical properties in the longitudinal direction of the rolled wire can be reduced to within the above-mentioned predetermined range by setting the temperature difference between the coiled portion and the burned portion at the entrance of the cold-
압연 선재의 컨베이어 상에 탑재한 후부터 서냉 커버 입구에 있어서의 코일 밀부·소부의 냉각 속도에 대해서는, 코일 밀부·소부에의 냉각용 블로어의 풍량을 각각 조정함으로써, 서냉 영역 입구측에서의 코일 밀부·소부의 온도차를 작게 하는 것이 가능하다. 압연 선속, 컨베이어 속도 등에 의해서, 코일 밀부·소부의 냉각 속도는 변화하므로, 각 압연 조건에 맞는 풍량의 설정이 필요하다.The cooling rate of the coiled portion and the burned portion at the inlet of the annealed cover after being mounted on the conveyer of the rolled wire can be adjusted by adjusting the air flow rate of the cooling blower to the coiled portion and the burned portion, It is possible to reduce the temperature difference. The cooling speed of the coiled portion and the burned portion varies depending on the rolling speed, the conveying speed, and the like. Therefore, it is necessary to set the air flow rate suited to each rolling condition.
서냉 커버 내에서의 냉각 속도가 너무 빠르거나, 체재 시간, 구체적으로는 서냉 영역 체재 시간, 또는 서냉 시간이 너무 짧으면 변태가 완료되기 전에 서냉이 끝나 버리고, 그 후의 냉각, 예를 들면 통상, 수냉에 의해서 베이나이트나 마르텐사이트 등의 과냉 조직을 생기게 할 우려가 있다. 따라서 상기 서냉 영역에서의 냉각 속도는 1.0℃/초 이하, 바람직하게는 0.4℃/초 이하로 하고, 상기 체재 시간은 120초 이상을 확보하는 것이 바람직하다.If the cooling speed in the slow cooling cover is too high or the staying time, specifically the slow cooling zone stay time, or the slow cooling time is too short, the cooling is completed before the transformation is completed, and the subsequent cooling, There is a fear that the supercooled structure such as bainite or martensite may be generated. Therefore, it is preferable that the cooling rate in the slow cooling region is 1.0 占 폚 / sec or less, preferably 0.4 占 폚 / sec or less, and the residence time is 120 seconds or more.
본 발명의 고강도 스프링용 강 선재는, 최종 제품, 예를 들면 고강도 스프링으로서의 특성을 발휘시키기 위해서, 그 화학 성분 조성을 적절히 조정할 필요가 있다. 그 화학 성분 조성에 있어서의 각 성분(원소)에 의한 범위 한정 이유는 다음과 같다.The steel wire rod for a high strength spring of the present invention needs to appropriately adjust its chemical composition in order to exhibit characteristics as a final product, for example, a high strength spring. The reason for the range limitation by each component (element) in the chemical composition is as follows.
[C:0.5 내지 0.8%][C: 0.5 to 0.8%]
C는, 강재의 기본적인 강도를 확보하고, 스프링의 강도·내새그성의 상승에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서, C는 0.5% 이상 함유시킬 필요가 있다. C 함유량의 증가에 수반하여 스프링의 강도·내새그성은 향상된다. 그러나 C 첨가량이 과잉이 되면 조대 세멘타이트를 다량으로 석출하고, 연성이 저하되고, 신선 가공성이나 신선 가공 후의 굽힘 가공성 및 스프링 특성에 악영향을 미치는 일이 있다. 그 때문에 C 함유량은 0.8% 이하로 할 필요가 있다. C 함유량의 바람직한 하한은 0.55% 이상, 보다 바람직하게는 0.6% 이상이며, 바람직한 상한은 0.75% 이하, 보다 바람직하게는 0.7% 이하이다.C is an element effective in securing the basic strength of the steel and increasing the strength and sag resistance of the spring. In order to obtain such an effect, it is necessary to contain C at 0.5% or more. As the content of C increases, the strength and sag resistance of the spring are improved. However, when the addition amount of C becomes excessive, a large amount of coarse cementite is precipitated and the ductility is lowered, which may adversely affect the drawing processability, the bending workability after the drawing process, and the spring characteristics. Therefore, the C content needs to be 0.8% or less. The lower limit of the C content is preferably 0.55% or more, more preferably 0.6% or more, and the preferred upper limit is 0.75% or less, more preferably 0.7% or less.
[Si:1.5 내지 2.5%][Si: 1.5 to 2.5%]
Si는, 강철의 탈산 및 스프링의 강도, 경도 및 내새그성을 확보하기 위해서 필요한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서, Si는 1.5% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Si 함유량이 과잉이 되면, 재료를 경화시킬 뿐만 아니라, 연성의 저하에 의해 신선 가공성 및 신선 가공 후의 굽힘 가공성을 저하시키는 것 외에, 표면의 탈탄이 증가하여 SV 처리성 및 스프링 피로 특성을 저하시키는 일이 있다. 그 때문에 Si 함유량은 2.5% 이하로 할 필요가 있다. Si 함유량의 바람직한 하한은 1.7% 이상, 보다 바람직하게는 1.8% 이상이며, 바람직한 상한은 2.3% 이하, 보다 바람직하게는 2.2% 이하이다.Si is an element necessary for securing the deoxidation of steel and the strength, hardness and resilience of spring. In order to obtain such an effect, it is necessary to contain not less than 1.5% of Si. However, when the Si content is excessive, not only the material is hardened but also the draft workability and the bending workability after the drawing work are lowered due to the lowering of the ductility, the decarburization of the surface is increased and the SV treatment property and the spring fatigue property are lowered There is work to be done. Therefore, the Si content needs to be 2.5% or less. The lower limit of the Si content is preferably 1.7% or more, more preferably 1.8% or more, and the upper limit is preferably 2.3% or less, more preferably 2.2% or less.
[Mn:0.5 내지 1.5%][Mn: 0.5 to 1.5%]
Mn는 Si와 마찬가지로, 강철의 탈산에 필요한 원소이다. 또한, 강중 S를 MnS로서 고정하는 것에 더하여, 담금질성을 높여 스프링 강도의 향상에 공헌한다. 이러한 효과를 얻기 위해서, Mn는 0.5% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Mn 함유량이 과잉이 되면, 담금질성이 과도하게 높아져서, 마르텐사이트, 베이나이트 등의 과냉 조직이 생성되기 쉬워진다. 그 결과, 신선 가공성, 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 저하된다. 그 때문에 Mn 함유량은 1.5% 이하로 할 필요가 있다. Mn 함유량의 바람직한 하한은 0.7% 이상, 보다 바람직하게는 0.8% 이상이며, 바람직한 상한은 1.3% 이하, 보다 바람직하게는 1.2% 이하이다.Mn, like Si, is an element necessary for deoxidation of steel. Further, in addition to fixing the steel S as MnS, it enhances the hardenability and contributes to the improvement of the spring strength. In order to obtain such an effect, Mn should be contained in an amount of 0.5% or more. However, if the Mn content is excessive, the quenching property becomes excessively high, and undercoating such as martensite, bainite, or the like is likely to be generated. As a result, drafting workability and bending workability after drafting are lowered. Therefore, the Mn content should be 1.5% or less. The lower limit of the Mn content is preferably 0.7% or more, more preferably 0.8% or more, and the upper limit is preferably 1.3% or less, more preferably 1.2% or less.
[Ni:0.05 내지 0.5%][Ni: 0.05 to 0.5%]
Ni는, 열간 압연시의 탈탄을 억제하는 것 외에, 담금질·템퍼링 후의 연성, 인성, 및 내부식성의 향상에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서, Ni는 0.05% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Ni 함유량이 과잉이 되면 담금질성이 과도하게 높아지기 때문에, 마르텐사이트, 베이나이트 등의 과냉 조직이 생성되기 쉬워진다. 그 결과, 신선 가공성, 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 저하된다. 또한, 오일 템퍼선(OT선)의 제조 공정인 담금질·템퍼링에서 잔류 오스테나이트가 과도하게 생성되므로, 스프링의 내새그성을 현저하게 저하시킨다. 그 때문에, Ni 함유량은 0.5% 이하로 할 필요가 있다. Ni 함유량의 바람직한 하한은 0.10% 이상, 보다 바람직하게는 0.15% 이상이며, 바람직한 상한은 0.30% 이하, 보다 바람직하게는 0.25% 이하이다.Ni contributes to improvement of ductility, toughness and corrosion resistance after quenching and tempering in addition to suppressing decarburization in hot rolling. In order to obtain such an effect, it is necessary to contain Ni of 0.05% or more. However, if the Ni content is excessively high, the quenchability becomes excessively high, so that overcooled structures such as martensite and bainite are easily produced. As a result, drafting workability and bending workability after drafting are lowered. Further, since the retained austenite is excessively generated in quenching and tempering which is a manufacturing process of the oil tempering line (OT line), the resistance of the spring is remarkably lowered. Therefore, the Ni content should be 0.5% or less. The preferable lower limit of the Ni content is 0.10% or more, more preferably 0.15% or more, and the preferable upper limit is 0.30% or less, more preferably 0.25% or less.
[Cr:0.05 내지 2.5%][Cr: 0.05 to 2.5%]
Cr은, 담금질성을 높여 스프링 강도를 향상시키는 것에 더하여, C의 활동도를 저하시켜 압연시나 열처리시의 탈탄을 방지하는 효과가 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서, Cr은 0.05% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나 Cr 함유량이 과잉이 되면, Cr계 합금 탄화물, 질화물, 탄질화물의 석출이 과잉이 되고, 연성이 저하되어 신선 가공성, 신선 가공 후의 굽힘 가공성을 저하시킨다. 그 때문에, Cr 함유량은 2.5% 이하로 할 필요가 있다. Cr 함유량의 바람직한 하한은 0.10% 이상, 보다 바람직하게는 0.20% 이상이며, 바람직한 상한은 2.2% 이하, 보다 바람직하게는 2.0% 이하이다.Cr improves the hardenability and improves the spring strength. In addition, Cr has an effect of reducing the activity of C to prevent decarburization at the time of rolling or heat treatment. In order to obtain such an effect, Cr should be contained in an amount of 0.05% or more. However, if the Cr content is excessive, precipitation of Cr-based alloy carbides, nitrides and carbonitrides becomes excessive and ductility is lowered, which lowers the drawing processability and the bending workability after drawing. Therefore, the Cr content needs to be 2.5% or less. The lower limit of the Cr content is preferably 0.10% or more, more preferably 0.20% or more, and the upper limit is preferably 2.2% or less, more preferably 2.0% or less.
[V:0.05 내지 0.5%][V: 0.05 to 0.5%]
V는, 열간 압연 및 담금질·템퍼링 처리에 있어서 결정립을 미세화하는 작용이 있고, 연성, 인성을 향상시킨다. 또한, 스프링 성형 후의 왜취(歪取) 어닐링 시에 2차 석출 경화를 일으켜 스프링의 강도의 향상에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서, V는 0.05% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나 V 함유량이 과잉이 되면, Cr과 V의 복합 합금 탄화물의 석출이 과잉이 되고, 연성이 저하되어 신선 가공성, 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 악화된다. 그 때문에, V 함유량은 0.5% 이하로 할 필요가 있다. V 함유량의 바람직한 하한은 0.10% 이상, 보다 바람직하게는 0.15% 이상이며, 바람직한 상한은 0.3% 이하, 보다 바람직하게는 0.2% 이하이다.V has a function of refining the crystal grains in the hot rolling and quenching and tempering treatment and improves ductility and toughness. Further, secondary precipitation hardening is caused at the time of annealing after the spring forming, thereby contributing to improvement of the strength of the spring. In order to obtain such an effect, V should be contained in an amount of 0.05% or more. However, if the V content is excessive, the precipitation of the composite alloy carbide of Cr and V becomes excessive, and the ductility is lowered, so that the drawing processability and the bending workability after the drawing process deteriorate. Therefore, the V content needs to be 0.5% or less. The lower limit of the V content is preferably 0.10% or more, more preferably 0.15% or more, and the upper limit is preferably 0.3% or less, more preferably 0.2% or less.
본 발명에 따른 고강도 스프링용 강 선재에 있어서의 기본 성분은 상기와 같으며, 잔부는 철 및 불가피 불순물(예를 들면, P, S 등)이다. 본 발명에 따른 고강도 스프링용 강 선재에는, 필요에 따라서 Nb:0% 초과 0.10% 이하, Mo:0% 초과 0.50% 이하, Cu:0% 초과 0.50% 이하, 및 B:0.0010 내지 0.0100%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 종을 함유시켜도 좋고, 이들은 동일 효과 작용을 갖는 원소이며, 함유시키는 원소의 종류에 따라, 강 선재의 특성이 더욱 개선된다. 이들 원소의 바람직한 범위 설정 이유는 하기와 같다.The basic components of the steel wire rod for high-strength spring according to the present invention are as described above, and the remainder are iron and unavoidable impurities (for example, P, S, etc.). The steel wire rod for high-strength springs according to the present invention may further contain, if necessary, at least one of Nb: more than 0% and not more than 0.10%, Mo: more than 0% and not more than 0.50%, Cu: more than 0% and not more than 0.50% , And these elements are elements having the same effect, and the properties of the steel wire rod are further improved depending on the kind of the element to be contained. The reason for setting the preferable ranges of these elements is as follows.
[Nb:0% 초과 0.10% 이하][Nb: more than 0% and not more than 0.10%]
Nb는 열간 압연 및 담금질·템퍼링 처리에 있어서 결정립을 미세화하는 작용이 있고, 연성을 향상시키는 효과가 있다. 그러나 Nb를 과잉으로 함유시키면, Cr과 Nb의 복합 합금 탄화물의 석출이 과잉이 되고, 연성이 저하되어 신선 가공성, 굽힘 가공성을 저하시킨다. 그 때문에, Nb 첨가량은 0.10% 이하로 한다. Nb 함유량의 바람직한 하한은 0.01% 이상, 보다 바람직하게는 0.02% 이상이며, 바람직한 상한은 0.07% 이하, 보다 바람직하게는 0.05% 이하이다.Nb has an effect of refining the crystal grains in hot rolling and quenching / tempering treatment, and has an effect of improving ductility. However, when Nb is excessively contained, the precipitation of the composite alloy carbide of Cr and Nb becomes excessive, and the ductility is lowered, thereby deteriorating the drawing workability and the bending workability. Therefore, the amount of Nb added should be 0.10% or less. The lower limit of the Nb content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more, and the upper limit is preferably 0.07% or less, more preferably 0.05% or less.
[Mo:0% 초과 0.50% 이하][Mo: more than 0% and not more than 0.50%]
Mo는, 스프링 성형 후의 왜취 어닐링시에 2차 석출 경화를 일으켜 스프링의 강도의 향상에 기여한다. 그러나, Mo 함유량이 과잉이 되면, Cr과 Mo의 복합 합금 탄화물의 석출이 과잉이 되고, 연성이 저하되어 신선 가공성, 신선 가공 후의 굽힘 가공성을 저하시킨다. 그 때문에, Mo 첨가량은 0.50% 이하로 한다. Mo 함유량의 바람직한 하한은 0.05% 이상, 보다 바람직하게는 0.10% 이상이며, 바람직한 상한은 0.40% 이하, 보다 바람직하게는 0.30% 이하이다.Mo causes secondary precipitation hardening at the time of annealing after the spring forming, thereby contributing to improvement of the strength of the spring. However, if the Mo content is excessive, the precipitation of the composite alloy carbide of Cr and Mo becomes excessive, and the ductility is lowered, thereby deteriorating the drawing processability and the bending workability after the drawing process. Therefore, the addition amount of Mo is 0.50% or less. The lower limit of the Mo content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.10% or more, and the upper limit is preferably 0.40% or less, more preferably 0.30% or less.
[Cu:0% 초과 0.50% 이하][Cu: more than 0% to 0.50% or less]
Cu는 열간 압연시의 탈탄을 억제하는 효과가 있다. 또한, 내부식성의 향상에도 기여한다. 그러나, Cu를 과잉으로 함유시키면 열간 연성을 저하시키고, 열간 압연시에 균열을 일으킬 위험이 있다. 그 때문에, Cu 함유량은 0.50% 이하로 한다. Cu 함유량의 바람직한 하한은 0.05% 이상, 보다 바람직하게는 0.10% 이상이며, 바람직한 상한은 0.40% 이하, 보다 바람직하게는 0.30% 이하이다.Cu has an effect of suppressing decarburization during hot rolling. It also contributes to an improvement in corrosion resistance. However, if Cu is contained excessively, there is a risk of lowering hot ductility and causing cracks in hot rolling. Therefore, the Cu content should be 0.50% or less. The lower limit of the Cu content is preferably 0.05% or more, more preferably 0.10% or more, and the upper limit is preferably 0.40% or less, more preferably 0.30% or less.
[B:0.0010 내지 0.0100%][B: 0.0010 to 0.0100%]
B는, 담금질성의 향상과 오스테나이트 결정립계의 청정화에 의한 연성·인성의 향상 효과가 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서, B는 0.0010% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, B를 과잉으로 함유시키면 Fe와 B의 복합 화합물이 석출되고, 열간 압연시의 균열을 일으킬 위험이 있다. 또한, 담금질성이 과도하게 향상되기 때문에, 베이나이트 등의 과냉 조직이 생성되고, 압연 선재의 연성을 저하시키는 일이 있다. 그 때문에, B 함유량은 0.0100% 이하로 한다. B 함유량의 바람직한 하한은 0.0015% 이상, 보다 바람직하게는 0.0020% 이상이며, 바람직한 상한은 0.0050% 이하, 보다 바람직하게는 0.0040% 이하이다.B has the effect of improving the hardenability and improving the softness and toughness by cleaning the austenite grain boundary system. In order to obtain such an effect, B is preferably contained in an amount of 0.0010% or more. However, if B is contained excessively, a complex compound of Fe and B precipitates and there is a risk of cracking during hot rolling. In addition, since the quenchability is excessively improved, a supercooled structure such as bainite is generated and the ductility of the rolled wire rod may be lowered. Therefore, the B content should be 0.0100% or less. The lower limit of the B content is preferably 0.0015% or more, more preferably 0.0020% or more, and the upper limit is preferably 0.0050% or less, more preferably 0.0040% or less.
본 발명의 고강도 스프링용 강 선재는 열간 압연 후의 것을 상정한 것이지만, 이 고강도 스프링용 강 선재는, 그 후 스프링으로 가공되는 것에 의해서 고강도 스프링으로 성형되는 것이며, 양호한 특성을 발휘하는 스프링을 얻을 수 있다.The steel wire rod for high strength steel of the present invention is assumed to be after hot rolling. However, the steel wire rod for high strength steel is formed into a high strength spring by being processed by a spring, and a spring exhibiting good characteristics can be obtained .
본원은, 2013년 3월 25일에 출원된 일본 특허 출원 제 2013-063012 호에 근거하는 우선권의 이익을 주장하는 것이다. 2013년 3월 25일에 출원된 일본 특허 출원 제 2013-063012 호의 명세서의 전체 내용이 본원에 참고를 위해 원용된다.The present application claims priority benefit based on Japanese Patent Application No. 2013-063012 filed on March 25, 2013. The entire contents of the specification of Japanese Patent Application No. 2013-063012 filed on March 25, 2013 are incorporated herein by reference.
실시예Example
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해서 제한을 받는 것이 아니고, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당하게 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and the present invention may be carried out by appropriately modifying it within the range that is suitable for the purpose Of course, they are all included in the technical scope of the present invention.
하기 표 1에 나타낸 화학 성분 조성의 강괴를 전로에서 용제한 후, 이 강괴를 분괴 압연하여 단면이 155mm×155mm의 강 빌릿을 제작했다. 해당 강 빌릿을 950℃로 가열한 후, 열간 압연하고, 하기 표 2에 나타낸 컨베이어 탑재 온도(표에서, 「탑재 온도」)로 탑재한 후, 표 2에 나타낸 온도 조건으로 선 직경:φ5.5 내지 8.0mm, 단일 중량 2톤의 코일을 제조했다(시험 No.1 내지 29). 얻어지는 각 코일에 대해서, 이하의 시험을 행했다.A steel billet having a chemical compositional composition shown in the following Table 1 was dissolved in a converter, and the steel billet was crushed and rolled to produce a steel billet having a cross section of 155 mm x 155 mm. The steel billet was heated to 950 캜, hot rolled, and mounted on a conveyor mounting temperature (in the table, " Mounting temperature ") shown in Table 2 below. To 8.0 mm, and a single weight of 2 tons (Test Nos. 1 to 29). The following tests were performed on each of the obtained coils.
[인장 강도(TS), 단면 감소율(RA) 및 이들의 표준 편차(TSσ, RAσ)][Tensile strength (TS), section reduction ratio (RA) and their standard deviation (TS ?, RA?)]
도 1에 나타낸 바와 같이 2톤 코일의 각 위치, 즉, 코일 전체의 1/3까지의 TOP, 코일 전체의 1/3까지의 BOT, 상기 TOP 및 BOT를 제외한 잔부의 1/3의 MID로부터 각각 3권(卷)씩, 합계 9권을 샘플링했다. 도 3에 나타낸 바와 같이 각 링을 원주 방향으로 8분할, 즉, 코일 길이 방향으로 8분할하여 채취한 샘플, 즉, 샘플수(n)=72로 인장 시험(TS) 및 단면 감소율(RA)을 실시했다. 또한, 인장 강도의 표준 편차(TSσ) 및 단면 감소율의 표준 편차(RAσ)는 전체 샘플(n=72)로부터 구했다.As shown in Fig. 1, each position of the two-tone coil, that is, TOP to 1/3 of the entire coil, BOT to 1/3 of the entire coil, MID of 1/3 of the remainder except TOP and BOT 3 volumes (卷), total 9 books were sampled. As shown in Fig. 3, the tensile test (TS) and the section reduction ratio (RA) were measured at a sample number (n) = 72 obtained by dividing each ring into eight parts in the circumferential direction . In addition, the standard deviation (TSσ) of the tensile strength and the standard deviation (RAσ) of the sectional reduction rate were obtained from the entire sample (n = 72).
강 선재, 즉, 코일의 펄라이트 면적률 및 성긴 펄라이트 면적률은 이하와 같이 하여 측정했다.The steel wire rods, that is, the pearlite area ratio and the coarse pearlite area ratio of the coils were measured as follows.
[펄라이트 면적률][Perlite area ratio]
상기 2톤 코일의 TOP, MID 및 BOT의 각 위치에서 인장 강도(TS)가 최대인 것 및 최소인 것을 각각 2개씩, 합계 6개를 샘플링했다. 우선, 각 샘플의 횡단면을 매립 연마하고, 피크린산을 이용한 화학 부식을 실시했다. 그 다음, 도 4에 나타낸 바와 같이 횡단면의 직경(d)×1/4 위치를 광학 현미경을 이용하여 배율 400배로 200μm×200μm의 영역에서 사진을 촬영했다. 해당 촬영은 도시한 바와 같이 서로 90도를 이루는 4개소에서 행했다. 광학 현미경 사진의 화상을 프린트 아웃하고, 투명 필름을 겹친 후에 흰 부분을 검은 매직으로 칠한 후, 투명 필름을 스캐너로 퍼스널 컴퓨터에 집어넣고, 화상 해석 소프트(Media Cybernetics 사제 「Image Pro Plus」)를 이용하여, 화상을 2진화한 후, 펄라이트 면적률을 구했다. 또한, 광학 현미경 사진의 화상이 흰 부분을 페라이트 및 하부 베이나이트로 했다. 1샘플 당 4시야의 펄라이트 면적률로부터 평균치를 구했다. 본 발명에서는 전체 6샘플(각 4개소)의 펄라이트 면적으로부터 평균치를 산출했다. 또한, 표층에 탈탄층이 존재하는 경우에는, JIS G 0058로 규정되는 전체 탈탄부는 측정 부위로부터 제외했다. 면적률에 대해서, 표 3에는 이하의 기준으로 표기했다(표에서, 「압연 선재 조직」란).Two tensile strengths (TS) and two minimum values of the tensile strength (TS) were sampled at each position of TOP, MID and BOT of the two-tone coil. First, cross-sections of each sample were ground and polished, and chemical corrosion was carried out using picric acid. Then, as shown in Fig. 4, the diameter (d) x 1/4 of the cross section was photographed using an optical microscope at a magnification of 400 times in an area of 200 mu m x 200 mu m. As shown in the figure, the photographing was performed at four places 90 degrees apart from each other. The image of the optical microscope photograph was printed out, the transparent film was overlapped, the white part was painted with black magic, the transparent film was put into the personal computer with the scanner, and the image was analyzed with an image analysis software (Image Pro Plus, manufactured by Media Cybernetics) After the image was binarized, the pearlite area ratio was determined. In addition, the white portions of the image of the optical microscope photograph were made of ferrite and lower bainite. An average value was obtained from the pearlite area ratio of 4 fields per sample. In the present invention, the average value was calculated from the pearlite area of all 6 samples (four locations in each). When a decarburized layer is present in the surface layer, the entire decarburized portion specified in JIS G 0058 is excluded from the measurement site. The area ratios are shown in Table 3 as follows (in the table, " rolled wire roving structure ").
P : 펄라이트 조직의 면적률이 95% 이상P : 95% or more of area ratio of pearlite structure
P+B : 펄라이트 조직의 면적률이 95% 미만, 또한 베이나이트 조직이 생성P + B : Area ratio of pearlite structure is less than 95%, and bainite structure is formed
P+B+M: 펄라이트 조직의 면적률이 95% 미만, 또한 베이나이트 조직과 마르텐사이트 조직이 생성P + B + M: area ratio of pearlite structure is less than 95%, and a bainite structure and a martensite structure are produced
[0.9μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 면적률][Perlite area ratio with lamellar spacing of 0.9 탆 or more]
상기 2톤 코일의 각 위치(TOP, MID, BOT)에서 인장 강도(TS)가 최소인 것을 각각 1개씩, 합계 3개를 샘플링했다. 상기 펄라이트의 면적률과 마찬가지로, 연마, 화학 부식을 실시했다. 그 다음, 도 4에 나타낸 바와 같이 횡단면의 직경(d)×1/4 위치를 주사형 전자현미경(SEM, 배율:2000배, 50μm×40μm의 영역)으로 촬영했다. 해당 촬영은 도시한 바와 같이 4개소에서 행했다.Three tensile strengths (TS) were sampled at each position (TOP, MID, BOT) of the two-tone coil, one at a time. Polishing and chemical corrosion were carried out similarly to the area ratio of the pearlite. Then, as shown in Fig. 4, the diameter (d) x 1/4 of the cross section was photographed with a scanning electron microscope (SEM, magnification: 2000 times, area of 50 mu m x 40 mu m). The photographing was performed at four places as shown in the figure.
그 다음, 각 사진의 펄라이트 조직에 있어서 1개소에서도 0.9μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 콜로니(도 5)의 면적률을 구했다. SEM 화상을 프린트 아웃하고, 투명 필름을 겹친 후에 1개소에서도 0.9μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 콜로니 부분을 검은 매직으로 칠한 후, 투명 필름을 스캐너로 퍼스널 컴퓨터에 집어넣고, 화상 해석 소프트를 이용하여, 화상을 2진화한 후, 0.9μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 면적률을 구했다. 본 발명에서는 전체 3샘플(각 4개소)의 0.9μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 면적률로부터 평균치를 산출했다. 또한, 국소적으로 초석(初析) 페라이트 조직이 존재하는 경우는 미리 제외한 후에 0.9μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 성긴 펄라이트 면적률을 구했다. 또한, 라멜라 간격은 해당 라멜라에 직각이 되도록 선분을 긋고, 페라이트를 사이에 두는 세멘타이트의 중심간 거리를 측정했다.Then, the area ratio of the pearlite colonies (Fig. 5) having a lamellar interval of 0.9 탆 or more in one pearlite structure of each photograph was obtained. After the SEM image was printed out and the transparent film was superimposed, the pearlite colony portion having a lamellar interval of 0.9 탆 or more was painted with black magic at one place, and then the transparent film was put into a personal computer with a scanner, After the image was binarized, the pearlite area ratio with a lamellar spacing of 0.9 m or more was determined. In the present invention, an average value was calculated from a pearlite area ratio having a lamellar spacing of 0.9 占 퐉 or more for all three samples (four locations at each location). In the case where the pre-erosion ferrite structure exists locally, the area percentage of the coarse pearlite having the lamellar spacing of 0.9 탆 or more is obtained after exclusion. In addition, a line segment was drawn so that the lamellar interval was perpendicular to the corresponding lamellar, and the distance between the centers of the cementite sandwiching the ferrite was measured.
각 압연 선재의 SV 처리성, 신선 가공성, 신선 가공 후의 굽힘 가공성은 이하와 같이 하여 측정했다.The SV processability, drawing processability, and bending processability after drawing of each rolled wire rod were measured as follows.
(피삭 처리성)(Machinability)
피삭 처리성은, 코일의 TOP측 1톤 전량(코일 전체×1/2)에 열처리를 가하지 않고 피삭 처리를 실시하고, 해당 피삭 처리에서의 단선의 유무로 평가했다((표에서, 「SV성」).The machinability was evaluated by performing a machining process without applying heat treatment to the entire 1 tonne of the TOP side of the coil (whole coil x 1/2) and judging the presence or absence of disconnection in the machining process (in the table, ).
A (합격; 피삭 처리성이 좋다) : 단선이 생기지 않은 코일A (pass; good machinability) : Coil without disconnection
F (불합격; 피삭 처리성이 나쁘다) : 단선이 생긴 코일F (Failure: bad machinability) : Coil with disconnection
(신선 가공성) (Drawing processability)
신선 가공성은, 피삭 처리 후의 코일을 600℃에서 3시간의 어닐링 처리를 실시한 후, 산세(酸洗) 처리, 본드 처리를 실시하고, 연속 신선기로 1패스 당 감면율을 15 내지 20%로 하여 총 감면율 85%까지 신선하고, 신선시의 단선의 유무로 평가했다(표에서, 「신선 가공성」). 또한, 표에서 「-」는, 상기 피삭 처리에 의해서 단선이 생겼기 때문에(표에서, 「SV성」이 「F」), 신선 가공을 행하지 않은 것을 나타낸다.For the drawing processability, the coil after machining was subjected to an annealing treatment at 600 캜 for 3 hours, followed by a pickling treatment and a bond treatment, and the reduction ratio per pass was set to 15 to 20% 85%, and evaluated for the presence or absence of disconnection at the time of drawing (in the table, " freshness workability "). In the table, " - " indicates that the cutting process has not been performed because the breakage has occurred due to the above-mentioned machining process (" SV property "
A(합격; 신선 가공성이 좋다) : 단선이 생기지 않은 코일A (passability; good workability) : Coil without disconnection
F(불합격; 신선 가공성이 나쁘다) : 단선이 생긴 코일F (Failure: poor drawing processability) : Coil with disconnection
(신선 후의 굽힘 가공성) (Bending workability after drawing)
신선 후에 자경권(自徑卷)을 1000권 했을 때의 절손 횟수(자경권 절손 횟수)로 평가했다(표에서, 「코일링성」). 또한, 표에서 「-」는, 상기 피삭 처리에서 단선이 생겼거나(표에서, 「F」), 또는 신선 가공에 의해서 단선이 생겼기 때문에(표에서, 「F」), 신선 후의 굽힘 가공을 행하지 않은 것을 나타낸다.(Number of times of abrasion of the inner circle) when 1000 volumes of the inner diameter circle were drawn after the drawing. (In the table, " coilability "). In the table, " - " indicates bending after fresh ("F" in the table) or broken due to drawing ("F" in the table) .
절손 횟수 0회 (코일링성이 좋다) : 자경권에서 절손이 생기지 않은 코일Cut-off frequency 0 times (good coilability) : Coils that do not have a break in the magnetosphere
절손 횟수 1회 이상 (코일링성이 나쁘다) : 자경권에서 절손이 생긴 코일Number of times of abrasion more than once (coiling property is bad) : Coils with a break in the right hand
[표 1][Table 1]
Figure pct00001
Figure pct00001
[표 2][Table 2]
Figure pct00002
Figure pct00002
[표 3][Table 3]
Figure pct00003
Figure pct00003
시험 No.1 내지 10, 25 내지 29는 본 발명의 요건을 만족하는 시험편이며, 피삭 처리성(SV성), 신선 가공성, 및 신선 후의 굽힘 가공성(코일링성)이 우수했다.Test Nos. 1 to 10 and 25 to 29 were test pieces satisfying the requirements of the present invention and were excellent in workability (SV), draftability, and bending workability (coiling property) after the drawing.
시험 No.11은, 탑재 온도가 높았기 때문에, 오스테나이트 결정립이 성장했다. 그 결과, 단면 감소율(RA)이 낮아지고, 연성이 저하되기 때문에, 신선 감면율 약 80%에서 단선하여, 신선 가공성이 나빴다.Test No. 11 had a high austenite grain size because of a high mounting temperature. As a result, the section reduction ratio (RA) was lowered and the ductility was lowered, so that the drawing cut-off ratio was cut at about 80%, and the drawing workability was bad.
시험 No.12는, 코일 밀부의 서냉 커버 입구 온도가 높았기 때문에, 성긴 펄라이트 면적률이 높아졌다. 이 시험편에서는 피삭 처리성(SV성), 신선 가공성은 양호했다. 그러나 신선 조직 중의 내부 결함이 많기 때문에, 신선 후의 굽힘 가공성(코일링성)이 나빴다.In Test No. 12, since the temperature of the inlet of the annealed cover of the coiled portion was high, the area percentage of pored pearlite was increased. This test piece exhibited good workability (scratch resistance) and workability. However, since there are many internal defects in the fresh texture, the bending workability (coiling property) after the drawing was bad.
시험 No.13은, 코일 소부의 서냉 커버 입구 온도가 낮았던 예이다. 그 때문에 코일 소부의 펄라이트 면적률이 낮아짐과 동시에, 베이나이트 등의 과냉 조직이 생겼다. 그 결과, 연성이 저하되기 때문에, 신선 감면율 약 75%에서 단선하여, 신선 가공성이 나빴다.Test No. 13 is an example in which the temperature of the slow cooling cover inlet at the coil bottom portion is low. As a result, the pearlite area ratio of the coil bottom portion is lowered, and overcooled structure such as bainite is formed. As a result, since the ductility was lowered, the wire was cut off at a cut-off rate of about 75% and the drawability was bad.
시험 No.14는, 코일 밀부와 코일 소부의 서냉 커버 입구 온도의 차이가 컸던 예이다. 이 예에서는 인장 강도의 표준 편차(TSσ) 및 단면 감소율의 표준 편차(RAσ)가 커졌다. 이 시험편에서는 피삭 처리성(SV성), 신선 가공성은 양호했다. 그러나 신선 조직 중의 내부 결함이 많기 때문에, 신선 후의 굽힘 가공성(코일링성)이 나빴다.Test No. 14 is an example in which the temperature difference between the coil-closed portion and the coil-cooled portion of the slow cooling cover was large. In this example, the standard deviation (TSσ) of the tensile strength and the standard deviation (RAσ) of the section reduction rate were large. This test piece exhibited good workability (scratch resistance) and workability. However, since there are many internal defects in the fresh texture, the bending workability (coiling property) after the drawing was bad.
시험 No.15는, 탑재로부터 서냉 커버 입구까지의 평균 냉각 속도가 늦었던 예이다. 그 때문에, 오스테나이트 결정립의 성장이 진행되어, 성긴 펄라이트 면적률이 높아졌다. 그 결과, 단면 감소율(RA)이 낮아지고, 연성이 저하되어, 신선 감면율 약 70%에서 단선하여, 신선 가공성이 나빴다.Test No. 15 is an example in which the average cooling rate from the mounting to the entrance of the slow cooling cover is late. As a result, the growth of the austenite grains progressed, and the area percentage of coarse pearlite increased. As a result, the section reduction ratio (RA) was lowered, the ductility was lowered, the drawing cut-off rate was about 70%, and the drawability was bad.
시험 No.16은, 코일 소부의 탑재로부터 서냉 커버 입구까지의 평균 냉각 속도가 빨랐던 예이다. 그 때문에, 코일 소부의 펄라이트 면적률이 낮아짐과 동시에, 베이나이트 등의 과냉 조직이 생겼다. 그 결과, 연성이 저하되어, 신선 감면율 약 75%에서 단선하여, 신선 가공성이 나빴다.Test No. 16 is an example in which the average cooling rate from the mounting of the coil bottom portion to the entrance of the slow cooling cover was fast. As a result, the pearlite area ratio of the coil bottom portion is lowered, and overcooled structure such as bainite is formed. As a result, the ductility was lowered, the drawing was cut at a cut-off rate of about 75%, and the drawability was bad.
시험 No.17은, 코일 소부와 코일 밀부의 서냉 커버 내에서의 냉각 속도가 너무 빠른 예이다. 그 때문에, 펄라이트 변태가 종료하기 전에 냉각이 진행되어 버려서 코일 소부의 펄라이트 면적률이 낮아짐과 동시에, 베이나이트 등의 과냉 조직이 생겼다. 그 결과, 연성이 저하되어, 피삭 처리에서 단선이 생겼다.Test No. 17 is an example in which the cooling rate in the slow cooling cover of the coil bottom portion and the coil portion is too fast. As a result, the cooling progressed before the pearlite transformation was completed, so that the pearlite area ratio of the coil bottom portion was lowered, and overcooled structure such as bainite was formed. As a result, the ductility was lowered and disconnection occurred in the machining process.
시험 No.18은, 서냉 커버 내에서의 유지 시간이 짧았던 예이다. 그 때문에, 펄라이트 변태가 종료하기 전에 서냉이 끝나고, 냉각 속도가 빨라져 버려, 코일 소부의 펄라이트 면적률이 낮아짐과 동시에, 베이나이트 등의 과냉 조직이 생겼다. 그 결과, 연성이 저하되어, 피삭 처리에서 단선이 생겼다.Test No. 18 is an example in which the holding time in the slow cooling cover was short. As a result, the pellet was transformed into a supercooled structure such as bainite while the pearlite transformation rate was lowered and the cooling rate was accelerated before the pearlite transformation was completed. As a result, the ductility was lowered and disconnection occurred in the machining process.
시험 No.19는, C 함유량이 많은 예이다. 그 때문에 인장 강도(TS)가 높고, 또한, 단면 감소율(RA)이 낮아졌다. 그 결과, 연성이 저하되어, 신선 감면율 약 70%에서 단선하여, 신선 가공성이 나빴다.Test No. 19 is an example in which the content of C is large. As a result, the tensile strength (TS) was high and the section reduction ratio (RA) was low. As a result, the ductility was lowered, the drawing was cut at a freshness reduction ratio of about 70%, and the drawability was bad.
시험 No.20은, Si 함유량이 많은 예이다. 그 때문에 인장 강도(TS)가 높고, 또한, 단면 감소율(RA)이 낮아짐과 동시에, 단면 감소율의 표준 편차(RAσ)에 편차가 생겼다. 그 결과, 연성이 저하되어, 피삭 처리에서 단선이 생겼다.Test No. 20 is an example having a large Si content. As a result, the tensile strength TS is high, the section reduction ratio RA is lowered, and the standard deviation RAσ of the section reduction ratio is varied. As a result, the ductility was lowered and disconnection occurred in the machining process.
시험 No.21은, Si, 및 Mn 함유량이 많은 예이다. 또한, 시험 No.22는 Ni 함유량이 많은 예이다. 이들 예에서는 담금질성이 과도하게 높아져 버려, 서냉 커버 내에서 펄라이트 변태가 종료하지 않고 베이나이트 조직 등의 과냉 조직이 생겨 펄라이트의 면적률이 저하된다. 그 결과, 인장 강도(TS)가 높고, 단면 감소율(RA)이 낮고 또한 이들의 편차(인장 강도의 표준 편차(TSσ) 및 단면 감소율의 표준 편차(RAσ))도 커져서, 피삭 처리에서 단선이 생겼다.Test No. 21 is an example in which Si and Mn content are large. Test No. 22 is an example in which the Ni content is high. In these examples, the hardenability becomes excessively high, and the pearlite transformation does not end in the slow cooling cover and the supercooled structure such as the bainite structure is formed, and the area ratio of the pearlite is lowered. As a result, the tensile strength TS was low, the sectional reduction ratio RA was low, and the deviation (standard deviation TSσ of the tensile strength and standard deviation RAσ of the sectional reduction ratio) also increased, resulting in breakage in the machining process .
시험 No.23은, Cr 함유량이 많은 예이다. 그 때문에, Cr계 탄화물의 석출이 과잉이 되고, 연성이 저하된다. 그 결과, 연성이 저하되어, 신선 감면율 약 75%에서 단선하여, 신선 가공성이 나빴다.Test No. 23 is an example having a large Cr content. Therefore, precipitation of Cr-based carbide becomes excessive, and ductility is lowered. As a result, the ductility was lowered, the drawing was cut at a cut-off rate of about 75%, and the drawability was bad.
시험 No.24는, V 함유량이 많은 예이다. 그 때문에, V계 탄화물의 석출이 과잉이 되고, 연성이 저하된다. 그 결과, 연성이 저하되어, 신선 감면율 약 80%에서 단선하여, 신선 가공성이 나빴다.Test No. 24 is an example in which the V content is large. As a result, the precipitation of the V-based carbide becomes excessive and the ductility is lowered. As a result, the ductility was lowered, the drawing was cut at a cut-off rate of about 80%, and the drawability was bad.

Claims (5)

  1. C:0.5 내지 0.8% (%는 「질량%」의 의미, 화학 성분 조성에 대하여 이하 동일함),
    Si:1.5 내지 2.5%,
    Mn:0.5 내지 1.5%,
    Ni:0.05 내지 0.5%,
    Cr:0.05 내지 2.5%,
    V:0.05 내지 0.5%를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며,
    전체 조직에서 차지하는 펄라이트 조직의 면적률이 95% 이상이고,
    인장 강도(TS) 및 단면 감소율(RA)이 하기 식 (1)을 만족함과 동시에, 인장 강도의 표준 편차(TSσ) 및 단면 감소율의 표준 편차(RAσ)가 하기 식 (2)을 만족하고,
    또한, 강 선재의 직경(d)×1/4 위치에 있어서의 0.9μm 이상의 라멜라 간격을 갖는 펄라이트 조직의 면적률이 20% 이하인 것을 특징으로 하는
    신선 가공성 및 신선 가공 후의 굽힘 가공성이 우수한 고강도 스프링용 강 선재.
    TS≤1250MPa, RA≥35% ···(1)
    TSσ≤55.0, RAσ≤6.0 ···(2)
    C: 0.5 to 0.8% (% means "mass%", the same applies to chemical composition)
    Si: 1.5 to 2.5%
    Mn: 0.5 to 1.5%
    Ni: 0.05 to 0.5%
    0.05 to 2.5% of Cr,
    V: 0.05 to 0.5%, respectively, the balance being iron and inevitable impurities,
    The area ratio of the pearlite structure in the entire structure is 95% or more,
    Wherein the tensile strength TS and the section reduction ratio RA satisfy the following formula (1) and the standard deviation TSσ of the tensile strength and the standard deviation RAσ of the section reduction ratio satisfy the following formula (2)
    Further, it is characterized in that the area ratio of the pearlite structure having a lamellar spacing of 0.9 m or more at the diameter (d) x 1/4 of the steel wire rods is 20% or less
    Steel wire for high-strength springs excellent in drafting and bending workability after drawing.
    TS? 1250 MPa, RA? 35% (1)
    TS? 55.0, RA? 6.0 (2)
  2. 제 1 항에 있어서,
    Nb:0% 초과 내지 0.10%,
    Mo:0% 초과 내지 0.50%,
    Cu:0% 초과 내지 0.50%, 및
    B:0.0010 내지 0.0100%로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 종을 추가로 포함하는
    고강도 스프링용 강 선재.
    The method according to claim 1,
    Nb: more than 0% to 0.10%
    Mo: more than 0% to 0.50%
    Cu: more than 0% to 0.50%, and
    B: at least one species selected from the group consisting of 0.0010 to 0.0100%
    High strength spring steel wire.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고강도 스프링용 강 선재로부터 얻어지는
    고강도 스프링.
    A steel wire rod for a high-strength spring according to any one of claims 1 to 3,
    High strength spring.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고강도 스프링용 강 선재의 제조 방법에 있어서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 화학 성분 조성을 만족하는 열간 압연 후의 강 선재를 탑재 온도:750 내지 890℃로 하여 코일 형상으로 권취한 후, 냉각 컨베이어 상에서 2.0 내지 10.0℃/초의 평균 냉각 속도로 코일의 밀부와 코일의 소부를 서냉의 개시 온도까지 냉각하고, 이어서 1.0℃/초 이하의 평균 냉각 속도로 120초 이상 서냉하는 것으로 하고, 상기 서냉의 개시 온도를, 코일의 밀부와 코일의 소부의 온도가 600 내지 650℃의 범위 내에서, 또한 상기 코일의 밀부와 상기 코일의 소부의 온도차가 30℃ 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는
    고강도 스프링용 강 선재의 제조 방법.
    A method of manufacturing a high strength steel wire for a spring according to claim 1 or 2,
    A steel wire rod after hot rolling satisfying the chemical composition as claimed in claim 1 or 2 is wound into a coil shape at a mounting temperature of 750 to 890 캜 and is wound on a cooling conveyor at an average cooling rate of 2.0 to 10.0 캜 / Cooling the furnace portion and the coil portion of the coil to the starting temperature of gradual cooling and subsequently slowly cooling the furnace at an average cooling rate of not more than 1.0 占 폚 per second for not less than 120 seconds to set the starting temperature of the gradual cooling to a temperature Is in the range of 600 to 650 占 폚 and the temperature difference between the dense portion of the coil and the small portion of the coil is 30 占 폚 or less
    Method of manufacturing steel wire rod for high strength spring.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고강도 스프링용 강 선재에, 열처리하지 않고 피삭 처리를 실시하고, 그 후, 연화 어닐링 또는 고주파 가열을 실시하고 나서 신선 가공을 행한 후, 담금질·템퍼링 처리를 실시하여 스프링으로 성형 가공하는 것을 특징으로 하는
    고강도 스프링의 제조 방법.
    A steel wire rod for high-strength springs as set forth in claim 1 or 2 is subjected to a machining process without heat treatment, followed by softening annealing or high-frequency heating, followed by quenching and tempering Characterized in that it is molded by a spring
    Method of manufacturing a high strength spring.
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