KR20230159707A - 기계 구조 부품용 강선 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

C, Si, Mn, P, S, Al, Cr, 및 N을 각각 소정량 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지고, 금속 조직에 있어서의 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량(질량%)을 {Cr＋Mn}으로 하고, 강 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량(질량%)을 [Cr＋Mn]으로 하고, 또한 강 중의 C양(질량%)을 [C]로 나타냈을 때에, 농도비 {Cr＋Mn}/[Cr＋Mn]이 (0.5[C]＋0.040) 이상이며, 추가로 전체 세멘타이트의 평균 원상당 직경이, (1.668-2.13[C])μm 이상, (1.863-2.13[C])μm 이하인, 기계 구조 부품용 강선.

Description

기계 구조 부품용 강선 및 그 제조 방법

본 개시는, 기계 구조 부품용 강선 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

자동차용 부품, 건설 기계용 부품 등의 각종 기계 구조 부품을 제조함에 있어서는, 통상, 열간 압연 선재를 포함하는 조강에 냉간 가공성을 부여할 목적으로 구상화 소둔(燒鈍)이 실시된다. 그리고, 구상화 소둔하여 얻어진 강선에, 냉간 가공을 실시하고, 그 후 절삭 가공 등의 기계 가공을 실시하는 것에 의해, 소정의 부품 형상으로 성형된다. 추가로, 소입(燒入) 소려(燒戾)를 행하여 최종적인 강도 조정이 행해져, 기계 구조 부품이 제조된다.

근년, 냉간 가공 공정에 있어서, 강재의 균열의 방지나 금형 수명을 향상시키기 위해, 종래보다도 더욱 연질화된 강선이 요망되고 있다.

연질화된 강선을 얻는 방법으로서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 냉간 단조성이 우수한 중탄소강의 제조 방법으로서, 구상화 소둔 처리에 있어서 2회 이상의 오스테나이트화 온도역에의 가열을 행하는 것이 나타나 있다. 특허문헌 1의 제조 방법에 의하면, 구상화 소둔 후의 경도가 83HRB 이하이고 또한 조직 중의 구상 탄화물 비율이 70% 이상인 냉간 단조용 강이 얻어진다고 나타나 있다.

특허문헌 2에는, 구상화 소둔 후의 변형 저항이 낮고 냉간 단조성이 우수한 특성을 갖는 강재, 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 해당 제조 방법으로서, 소정의 성분 조성을 만족하는 강을, 열간 가공 처리한 후, 실온까지 냉각하고, 그 후, A1점∼A1점＋50℃의 온도역으로 승온하고, 승온 후에 상기 A1점∼A1점＋50℃의 온도역에서 0∼1hr 유지하고 나서, 상기 A1점∼A1점＋50℃의 온도역으로부터 A1점-100℃∼A1점-30℃까지의 온도역을 10∼200℃/hr의 평균 냉각 속도로 냉각하는 소둔 처리를 2회 이상 행한 후, A1점∼A1점＋30℃의 온도역으로 승온하고 상기 A1점∼A1점＋30℃의 온도역에서 유지하고 나서 냉각함에 있어서, 승온 시에 A1점에 이르고 나서 A1점∼A1점＋30℃의 온도역에서 유지한 후에 냉각할 때, A1점에 이를 때까지의 상기 A1점∼A1점＋30℃의 온도역 체재 시간을 10분∼2시간으로 하고, 상기 A1점∼A1점＋30℃의 온도역으로부터의 A1점-100℃∼A1점-20℃까지의 냉각 온도역을 10∼100℃/hr의 평균 냉각 속도로 냉각한 후, 당해 냉각 온도역에서 10분∼5시간 유지하고 나서 추가로 냉각하는 것이 나타나 있다.

특허문헌 3에는, 냉간 가공 시에 있어서의 변형 저항의 저감과 함께, 내균열성의 향상을 도모하여, 우수한 냉간 가공성을 발휘할 수 있는 기계 구조 부품용 강선으로서, 소정의 성분 조성을 갖고, 강의 금속 조직이, 페라이트 및 세멘타이트로 구성되고, 페라이트 결정립계에 존재하는 세멘타이트의 수 비율이, 전체 세멘타이트수에 대해서 40% 이상인 기계 구조 부품용 강선이 개시되어 있다. 특허문헌 3에서는, 구상화 소둔에 제공하는 압연 선재의 제조 조건을, 800℃ 이상, 1050℃ 이하로 마무리 압연하고, 평균 냉각 속도가 7℃/초 이상인 제1 냉각과, 평균 냉각 속도가 1℃/초 이상, 5℃/초 이하인 제2 냉각과, 평균 냉각 속도가 상기 제2 냉각보다도 빠르고 또한 5℃/초 이상인 제3 냉각을, 이 순서로 행하고, 상기 제1 냉각의 종료와 상기 제2 냉각의 개시를 700∼750℃의 범위 내에서 행하고, 상기 제2 냉각의 종료와 상기 제3 냉각의 개시를 600∼650℃의 범위 내에서 행하고, 상기 제3 냉각의 종료를 400℃ 이하로 하는 것이 바람직하다고 나타나 있다.

일본 특허공개 2011-256456호 공보 일본 특허공개 2012-140674호 공보 일본 특허공개 2016-194100호 공보

그렇지만, 특허문헌 1∼3에 개시되어 있는 종래의 기술에서는, 구상화 소둔 후의 경도를 충분히 저감시킬 수 없어, 구상화 소둔 후에 행해지는 냉간 가공에서의 가공성이 뒤떨어지거나, 냉간 가공 후에 행하는 소입 처리에서 경도를 충분히 높일 수 없는, 즉 소입성이 뒤떨어지는 경우가 있었다. 즉, 종래, 냉간 가공성과 소입성의 쌍방을 높이는 것에 주목한 기술은 없었다.

본 개시는, 이와 같은 상황에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은, 경도가 충분히 낮아 냉간 가공성이 우수하고, 또한 소입 처리에 의해 높은 경도가 얻어지는, 즉 소입성이 우수한, 기계 구조 부품용 강선과, 해당 기계 구조 부품용 강선을 비교적 단시간에 제조할 수 있는, 기계 구조 부품용 강선의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 명세서에 있어서, 「선재」 「봉강」이란 각각, 열간 압연하여 얻어진 선상, 봉상의 강재이며, 구상화 소둔 등의 열처리와 신선 가공의 어느 것도 실시되어 있지 않은 강재를 말한다. 또한 「강선」이란, 선재 또는 봉강에, 구상화 소둔 등의 열처리와 신선 가공의 적어도 1개가 실시된 것을 말한다. 본 명세서에서는, 상기 선재, 봉강 및 강선을 총칭하여 「조강」(條鋼)이라고 한다.

본 발명의 태양 1은,

C: 0.05질량%∼0.60질량%,

Si: 0.005질량%∼0.50질량%,

Mn: 0.30질량%∼1.20질량%,

P: 0질량% 초과, 0.050질량% 이하,

S: 0질량% 초과, 0.050질량% 이하,

Al: 0.001질량%∼0.10질량%,

Cr: 0질량% 초과, 1.5질량% 이하, 및

N: 0질량% 초과, 0.02질량% 이하

를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지고,

금속 조직에 있어서의 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량(질량%)을 {Cr＋Mn}으로 하고, 강 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량(질량%)을 [Cr＋Mn]으로 하고, 또한 강 중의 C양(질량%)을 [C]로 나타냈을 때에, 농도비 {Cr＋Mn}/[Cr＋Mn]이 (0.5[C]＋0.040) 이상이며, 추가로,

전체 세멘타이트의 평균 원상당 직경이, 강 중의 C양(질량%)을 [C]로 나타냈을 때에, (1.668-2.13[C])μm 이상, (1.863-2.13[C])μm 이하인, 기계 구조 부품용 강선이다.

본 발명의 태양 2는,

추가로,

Cu: 0질량% 초과, 0.25질량% 이하,

Ni: 0질량% 초과, 0.25질량% 이하,

Mo: 0질량% 초과, 0.50질량% 이하 및

B: 0질량% 초과, 0.01질량% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 태양 1에 기재된 기계 구조 부품용 강선이다.

본 발명의 태양 3은,

추가로,

Ti: 0질량% 초과, 0.2질량% 이하,

Nb: 0질량% 초과, 0.2질량% 이하, 및

V: 0질량% 초과, 0.5질량% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 태양 1 또는 2에 기재된 기계 구조 부품용 강선이다.

본 발명의 태양 4는,

추가로,

Mg: 0질량% 초과, 0.02질량% 이하,

Ca: 0질량% 초과, 0.05질량% 이하,

Li: 0질량% 초과, 0.02질량% 이하, 및

REM: 0질량% 초과, 0.05질량% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 태양 1∼3 중 어느 하나에 기재된 기계 구조 부품용 강선이다.

본 발명의 태양 5는,

페라이트 결정 입경의 평균치가 30μm 이하인, 태양 1∼4 중 어느 하나에 기재된 기계 구조 부품용 강선이다.

본 발명의 태양 6은,

태양 1∼4 중 어느 하나에 기재된 화학 성분 조성을 만족시키는 조강에,

하기 (1)∼(3)의 공정을 포함하는 구상화 소둔을 실시하는 공정을 포함하는, 태양 1∼5중 어느 하나에 기재된 기계 구조 부품용 강선의 제조 방법이다.

(1) (A1＋8℃)∼(A1＋31℃)의 온도 T1로 가열한 후에, 해당 온도 T1에서 1시간 초과, 6시간 이하 가열 유지하고,

(2) 650℃ 초과, (A1-17℃) 이하의 온도 T2까지 냉각하고, 그 다음에, 75℃/시간∼160℃/시간의 평균 승온 속도로 (A1＋8℃)∼(A1＋31℃)의 온도 T3까지 가열하는, 냉각-가열 공정을 합계 2∼6회 실시하고,

(3) 냉각-가열 공정의 최종회의 온도 T3으로부터 냉각한다.

여기에서, A1은, 하기 식(1)로 산출된다.

A1(℃)=723＋29.1×[Si]-10.7×[Mn]＋16.9×[Cr]-16.9×[Ni] ···(1)

단, [원소]는, 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 포함되지 않는 원소의 함유량은 제로로 한다.

본 발명의 태양 7은,

상기 조강이, 선재에, 5% 초과의 감면율로 신선 가공을 실시하여 얻어진 강선인, 태양 6에 기재된 기계 구조 부품용 강선의 제조 방법이다.

본 개시에 의하면, 냉간 가공성이 우수함과 함께 소입성이 우수한 기계 구조 부품용 강선과, 해당 기계 구조 부품용 강선의 제조 방법을 제공할 수 있다.

[도 1] 본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선의 제조 방법에 있어서의, 구상화 소둔의 조건을 설명하는 다이어그램이다.
[도 2] 비교예의 열처리 공정을 설명하는 다이어그램이다.
[도 3] 종래 기술에 있어서의 열처리 공정을 설명하는 다이어그램이다.
[도 4] 다른 종래 기술에 있어서의 열처리 공정을 설명하는 다이어그램이다.
[도 5] 다른 종래 기술에 있어서의 열처리 공정을 설명하는 다이어그램이다.

본 발명자들은, 냉간 가공성이 우수함과 함께 소입성이 우수한 기계 구조 부품용 강선을 실현하기 위하여 예의 연구를 행하여, 그 결과, 세멘타이트 중의 Mn과 Cr의 합계 함유량을, 강 중의 Mn과 Cr의 합계 함유량에 대해서 일정 이상의 비율로 하고, 또한 전체 세멘타이트의 평균 사이즈를, 강 중의 C양에 따라서 일정 범위 내로 하면 좋음을 발견했다. 더욱이, 상기 금속 조직을 실현하려면, 화학 성분 조성을 일정 범위 내로 한 금속 조직으로 함과 함께, 기계 구조 부품용 강선의 제조 방법에 있어서, 특히 규정의 조건에서 구상화 소둔을 행하는 것이 유효함을 발견했다. 이하, 우선 본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선에 대해, 해당 기계 구조 부품용 강선의 금속 조직부터 설명한다.

1. 금속 조직

종래, 강재에 구상화 소둔을 실시하여, 페라이트와 세멘타이트로 구성되는 금속 조직으로 함으로써, 냉간 가공성을 확보하는 것이 행해지고 있지만, 보다 우수한 냉간 가공성과, 추가로 소입성을 겸비하려면, 상기 금속 조직으로 하는 것만으로는 달성할 수 없다. 이러하므로 본 발명자들은, 우수한 냉간 가공성과 우수한 소입성을 겸비한 기계 구조 부품용 강선을 실현하기 위하여, 다양한 각도로부터 예의 검토했다. 우선 본 발명자들은, 세멘타이트 중의 Mn양과 Cr양에 주목했다. 예를 들어 후술하는 제조 조건에서 구상화 소둔을 행하여, 전체 세멘타이트의 평균 사이즈를 일정 이상으로 하고, 또한 세멘타이트 중의 Mn양과 Cr양을 많게 하면, 페라이트 중의 Mn양과 Cr양을 상대적으로 적게 할 수 있어, 고용 강화에 의한 경화를 억제하여, 저경도를 실현할 수 있어 냉간 가공성을 향상시킬 수 있음을 발견했다. 더하여, 전체 세멘타이트의 평균 사이즈를, 일정 이하로 억제하는 것에 의해, 소입 처리 공정의 고온 유지에서의 세멘타이트의 미용해를 억제할 수 있어, 소입성을 향상시킬 수 있음을 발견했다. 지금까지, 세멘타이트 중의 Mn양과 Cr양, 및 전체 세멘타이트의 평균 사이즈의 쌍방에 주목한 것은 없다.

[세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량(질량%)을 {Cr＋Mn}으로 하고, 강 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량(질량%)을 [Cr＋Mn]으로 하고, 강 중의 C양(질량%)을 [C]로 나타냈을 때에, 농도비 {Cr＋Mn}/[Cr＋Mn]이 (0.5[C]＋0.040) 이상]

Cr과 Mn은, 세멘타이트 중에 고용하기 쉬운 대표적인 원소이다. 그렇지만, 일부는 페라이트 중에 고용하고, 그 고용량이 많을수록, 페라이트 모상이 강화되어 경도가 증대한다. 따라서, 강 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량 [Cr＋Mn]에서 차지하는, 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량 {Cr＋Mn}의 비율, 즉, 농도비 {Cr＋Mn}/[Cr＋Mn]이 클수록, 세멘타이트 이외의 상을 차지하는 페라이트 중의, Cr과 Mn의 합계 함유량을 적게 할 수 있고, 그 결과, Cr과 Mn에 의한 페라이트의 고용 강화량이 감소하며, 그것에 수반하여, 경도가 저감되어 냉간 가공성이 향상된다. 농도비 {Cr＋Mn}/[Cr＋Mn]의 하한은, 강 중 C양이 영향을 주므로, 강 중의 C양(질량%)을 [C]로 하여 (0.5[C]＋0.040) 이상으로 했다. 농도비 {Cr＋Mn}/[Cr＋Mn]은, 바람직하게는 (0.5[C]＋0.042) 이상이다. 한편, 가능한 제조 조건 등을 고려하면, 농도비 {Cr＋Mn}/[Cr＋Mn]의 상한은, 대체로 0.5[C]＋0.500이 된다.

상기 세멘타이트에 대해, 형태는 특별히 한정되지 않고, 구상의 세멘타이트 외에, 어스펙트비가 큰 봉상의 세멘타이트가 포함된다. 상기 어스펙트비는, 세멘타이트 입자의 최장 길이인 장경과, 장경에 수직한 방향에 있어서의 최장 길이인 단경의 비(장경/단경)이다. 한편, 측정 대상이 되는 세멘타이트의 크기의 기준은 한정되지 않지만, 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이, Cr과 Mn의 합계 함유량을 측정할 수 있는, 세멘타이트의 사이즈가 최소 사이즈가 된다. 구체적으로는, 후술하는 실시예에 나타내는 방법으로 전해 추출 잔사 측정했을 때에, 공경 0.10μm의 필터 상에 남은 세멘타이트가 측정 대상이 된다. 또한, 강 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량이란, 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이, 강 중의 평균 Cr 함유량과 평균 Mn 함유량의 합계이며, 예를 들어 금속 조직이 페라이트와 세멘타이트로 형성되는 경우, 페라이트와 세멘타이트 중의 질량%로의 Cr과 Mn의 합계 함유량을 말한다.

[전체 세멘타이트의 평균 원상당 직경이, 강 중의 C양(질량%)을 [C]로 나타냈을 때에, (1.668-2.13[C])μm 이상, (1.863-2.13[C])μm 이하]

강 중의 세멘타이트량이 일정한 경우, 세멘타이트의 사이즈가 커질수록, 세멘타이트의 수 밀도는 감소하여, 세멘타이트간의 거리가 길어진다. 강 중의 세멘타이트간의 거리가 길수록 석출 강화되기 어려워지고, 그 결과, 경도를 저감시킬 수 있다. 또한, 세멘타이트의 사이즈를 일정 이상으로 함으로써, 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량을 높이는 것에 의한 경도 저감 효과를, 용이하게 발휘시킬 수 있다. 이들 관점에서, 본 개시에서는, 전체 세멘타이트의 평균 원상당 직경을, 강 중의 C양(질량%)을 [C]로 나타냈을 때에, (1.668-2.13[C])μm 이상으로 했다. 전체 세멘타이트의 평균 원상당 직경은, 바람직하게는 (1.669-2.13[C])μm 이상이다. 한편, 세멘타이트가 지나치게 조대화되면, 냉간 가공 후의 소입 처리 공정에서 고온 유지 시에, 세멘타이트가 충분히 용해되지 않아, 소입으로 충분히 높은 경도를 얻을 수 없다. 따라서 본 개시에서는, 전체 세멘타이트의 평균 원상당 직경을 (1.863-2.13[C])μm 이하로 했다. 바람직하게는, (1.858-2.13[C])μm 이하이다.

특허문헌 3에는, 페라이트 결정립계에 존재하는 세멘타이트는, 페라이트 결정립내에 존재하는 세멘타이트에 비해, 냉간 가공 시에 받는 변형량이 작아지기 때문에, 변형 저항을 저감시킴이 나타나 있다. 그러나 특허문헌 3에서는, 전체 세멘타이트의 평균 사이즈를 제어하고 있지 않고, 그 결과, 소입 처리 공정의 고온 유지 중에 세멘타이트를 충분히 용해할 수 없어, 소입성이 뒤떨어진다. 본 개시는, 우수한 냉간 가공성과 우수한 소입성을 겸비한 기계 구조 부품용 강선을 실현하기 위하여, 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량의 비율과 전체 세멘타이트의 평균 사이즈의 쌍방에 주목한 기술이다.

본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선의 금속 조직은, 구상화한 세멘타이트를 갖는 구상화 조직이며, 후술하는 화학 성분 조성을 만족시키는 조강에, 예를 들어, 후술하는 구상화 소둔을 실시하는 것에 의해 얻을 수 있다.

본 실시형태의 기계 구조 부품용 강선의 금속 조직은, 실질 페라이트 및 세멘타이트로 구성된다. 상기 「실질」이란, 본 실시형태의 기계 구조 부품용 강선의 금속 조직에서 차지하는 페라이트가 면적률로 90% 이상이며, 어스펙트비가 3 이상인 봉상 세멘타이트가 면적률로 5% 이하로, 냉간 가공성에 미치는 악영향이 작으면, AlN 등의 질화물과, 질화물 이외의 개재물을 면적률로 3% 미만을 허용하는 것을 의미한다. 상기 페라이트의 면적률은, 더욱이 95% 이상이어도 된다.

본 명세서에 있어서, 「페라이트」란, 결정 구조가 bcc 구조인 부분을 가리키고, 페라이트와 세멘타이트의 층상 조직인 펄라이트 중의 페라이트도 포함한다.

또한, 「페라이트 결정 입경」의 측정 대상인 「페라이트 결정립」이란, 구상화가 불충분하여 구상화 소둔 중에 생성되는 봉상 세멘타이트를 포함하는 결정립도 평가 대상이지만, 구상화 소둔 전부터 잔존할 수 있는 봉상 세멘타이트를 포함하는 결정립(펄라이트 결정립)은 대상 외이다. 구체적으로는, 나이탈(질산 2체적%, 에탄올 98체적%)을 이용하여 에칭 후에, 광학 현미경을 이용하여 1000배에서 관찰했을 때에 확인할 수 있는, 「세멘타이트가 입내에 존재하지 않는 결정립」과 「세멘타이트가 입내에 존재하고, 세멘타이트의 형상을 관찰할 수 있는(즉, 세멘타이트와 페라이트의 경계를 명료하게 관찰할 수 있는) 결정립」을 말한다. 상기 광학 현미경을 이용하여 1000배에서는 세멘타이트의 형상을 관찰할 수 없는(즉, 세멘타이트와 페라이트의 경계를 명료하게 관찰할 수 없는) 결정립은, 본 실시형태에서는 판단 대상 외이며, 「페라이트 결정립」에는 포함시키지 않는다.

[페라이트 결정 입경의 평균치: 30μm 이하]

본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선은, 상기 금속 조직에 있어서의 페라이트 결정 입경의 평균치가 30μm 이하인 것이 바람직하다. 페라이트 결정 입경의 평균치가 30μm 이하이면, 기계 구조 부품용 강선의 연성을 향상시킬 수 있어, 냉간 가공 시의 균열 발생을 더욱 억제할 수 있다. 페라이트 결정 입경의 평균치는, 보다 바람직하게는 25μm 이하이며, 더 바람직하게는 20μm 이하이다. 페라이트 결정 입경의 평균치는, 작으면 작을수록 바람직하지만, 가능한 제조 조건 등을 고려하면, 하한은 대체로 2μm가 될 수 있다.

(특성)

하기의 화학 성분 조성을 만족시키고, 또한 전술한 금속 조직을 갖는 본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선은, 냉간 가공을 양호하게 실시할 수 있는 저경도와, 소입 처리 후의 고경도를 양립시킬 수 있다. 본 실시형태에서는, 강 중의 C양(질량%), Cr양(질량%), Mo양(질량%)을 각각 [C], [Cr], [Mo]로 나타냈을 때에(포함되지 않는 원소는 제로 질량%로 한다), 경도, 후술하는 실시예에서는 구상화 소둔 후의 경도가, 하기 식(2)를 만족시킴과 함께, 소입 처리 후의 경도가 하기 식(3)을 만족시키는 경우에, 경도가 충분히 낮아 냉간 가공성이 우수함과 함께, 소입 처리 후의 고경도를 달성, 즉 소입성이 우수하다고 판정했다.

(구상화 소둔 후의) 경도(HV)＜91([C]＋[Cr]/9＋[Mo]/2)＋91 ···(2)

소입 처리 후의 경도(HV)＞380ln([C])＋1010 ···(3)

2. 화학 성분 조성

본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선의 화학 성분 조성에 대해 설명한다.

[C: 0.05질량%∼0.60질량%]

C는, 강재의 강도를 지배하는 원소이며, 함유량을 증가시킬수록 소입 소려 후의 강도가 높아진다. 상기의 효과를 유효하게 발휘시키기 위해, C양의 하한은, 0.05질량%로 했다. C양은, 바람직하게는 0.10질량% 이상이며, 보다 바람직하게는 0.15질량% 이상, 더 바람직하게는 0.20질량% 이상이다. 그러나, C양이 과잉이면, 구상화 소둔 후의 조직에 있어서 구상 세멘타이트의 수가 과잉이 되어, 경도가 증가하기 때문에 냉간 가공성이 저하된다. 그래서, C양의 상한은, 0.60질량%로 정했다. C양은, 바람직하게는 0.55질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.50질량% 이하이다.

[Si: 0.005질량%∼0.50질량%]

Si는, 용제 시에 탈산재로서 이용되는 것 외에, 강도의 향상에 기여한다. 해당 효과를 유효하게 발휘시키기 위해, Si양의 하한은 0.005질량%로 했다. Si양은, 바람직하게는 0.010질량% 이상이며, 보다 바람직하게는 0.050질량% 이상이다. 그러나, Si는, 페라이트의 고용 강화에 기여하여, 구상화 소둔 후의 강도를 상당히 높이는 작용을 갖는다. Si 함유량이 과잉이면, 상기 작용에 의해 냉간 가공성이 열화되기 때문에, Si양의 상한은 0.50질량%로 했다. Si양은, 바람직하게는 0.40질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.35질량% 이하이다.

[Mn: 0.30질량%∼1.20질량%]

Mn은, 탈산재로서 유효하게 작용함과 함께, 소입성의 향상에 기여하는 원소이다. 해당 효과를 충분히 발휘시키기 위해, Mn양의 하한은, 0.30질량%로 했다. Mn양은, 바람직하게는 0.35질량% 이상이며, 보다 바람직하게는 0.40질량% 이상이다. 그러나, Mn양이 과잉이면, 편석이 일어나기 쉬워져, 인성이 저하된다. 그 때문에, Mn양의 상한은, 1.20질량%로 했다. Mn양은, 바람직하게는 1.10질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 1.00질량% 이하이다.

[P: 0질량% 초과, 0.050질량% 이하]

P(인)는, 불가피 불순물이며, 강 중에서 입계 편석을 일으켜 단조성 및 인성에 악영향을 미치는 유해 원소이다. 따라서, P양은, 0.050질량% 이하로 했다. P양은, 바람직하게는 0.030질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.020질량% 이하이다. P양은, 적으면 적을수록 바람직하지만, 통상 0.001질량% 이상 포함된다.

[S: 0질량% 초과, 0.050질량% 이하]

S(황)는, 불가피 불순물이며, 강 중에서 MnS를 형성하여, 연성을 열화시키므로, 냉간 가공성에는 유해한 원소이다. 그래서, S양은, 0.050질량% 이하로 했다. S양은, 바람직하게는 0.030질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.020질량% 이하이다. S양은, 적으면 적을수록 바람직하지만, 통상 0.001질량% 이상 포함된다.

[Al: 0.001질량%∼0.10질량%]

Al은 탈산재로서 포함되는 원소이며, 탈산에 수반하여 불순물을 저감시키는 효과가 있다. 이 효과를 발휘시키기 위해, Al양의 하한은, 0.001질량%로 했다. Al양은, 바람직하게는 0.005질량% 이상이며, 보다 바람직하게는 0.010질량% 이상이다. 그러나, Al양이 과잉이면, 비금속 개재물이 증가하여, 인성이 저하된다. 그 때문에, Al양의 상한은, 0.10질량%로 정했다. Al양은, 바람직하게는 0.08질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 0.05질량% 이하이다.

[Cr: 0질량% 초과, 1.5질량% 이하]

Cr은, 강의 소입성을 향상시키고 강도를 높이는 효과를 가짐과 함께, 세멘타이트의 구상화를 촉진하는 효과를 갖는 원소이다. 구체적으로는, Cr은, 세멘타이트에 고용하여 구상화 소둔의 가열 시에 세멘타이트의 용해를 지연시킨다. 가열 시에 세멘타이트가 용해되지 않고 일부 잔존함으로써, 냉각 시에, 어스펙트비가 큰 봉상 세멘타이트가 생성되기 어려워져, 구상화 조직이 얻기 쉬워진다. 그 때문에, Cr양은, 0질량% 초과로 하고, 0.01질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 더욱이 0.05질량% 이상으로 해도 되고, 보다 더욱이 0.10질량% 이상으로 해도 된다. 세멘타이트의 구상화를 보다 촉진시키는 관점에서는, 더욱이 0.30질량% 초과로 할 수 있고, 더욱이 0.50질량% 초과로 할 수도 있다. Cr양이 과잉이면, 탄소를 포함하는 원소의 확산이 지연되어, 세멘타이트의 용해를 필요 이상으로 지연시켜, 구상화 조직이 얻어지기 어려워진다. 그 결과, 본 발명에 의한 경도 저감의 효과가 저하될 수 있다. 그 때문에, Cr양은, 1.50질량% 이하, 바람직하게는 1.40질량% 이하, 보다 바람직하게는 1.25질량% 이하이다. Cr양은, 원소의 확산을 보다 앞당기는 관점에서는, 더욱이 1.00질량% 이하, 더욱이 0.80질량% 이하, 더욱이 0.30질량% 이하로 할 수 있다.

[N: 0질량% 초과, 0.02질량% 이하],

N은, 강에 불가피적으로 포함되는 불순물이지만, 강 중에 고용 N이 많이 포함되어 있으면, 변형 시효에 의한 경도 상승, 연성 저하를 초래하여, 냉간 가공성이 열화된다. 따라서, N량은, 0.02질량% 이하이며, 바람직하게는 0.015질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.010질량% 이하이다.

[잔부]

잔부는, 철 및 불가피 불순물이다. 불가피 불순물로서는, 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 따라 가지고 오게 되는 미량 원소(예를 들어, As, Sb, Sn 등)의 혼입이 허용된다. 한편, 예를 들어, P 및 S와 같이, 통상, 함유량이 적을수록 바람직하고, 따라서 불가피 불순물이지만, 그 조성 범위에 대해 상기와 같이 별도 규정하고 있는 원소가 있다. 이 때문에, 본 명세서에 있어서, 잔부를 구성하는 「불가피 불순물」이라고 하는 경우는, 별도 그 조성 범위가 규정되어 있는 원소를 제외한 개념이다.

본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선은, 화학 성분 조성에 있어서, 상기 원소를 포함하고 있으면 된다. 하기에 기술하는 선택 원소는, 포함되어 있지 않아도 되지만, 상기 원소와 함께 필요에 따라서 함유시키는 것에 의해, 소입성 등의 확보를 보다 용이하게 달성시킬 수 있다. 이하, 선택 원소에 대해 기술한다.

[Cu: 0질량% 초과, 0.25질량% 이하, Ni: 0질량% 초과, 0.25질량% 이하, Mo: 0질량% 초과, 0.50질량% 이하, 및 B: 0질량% 초과, 0.01질량% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상]

Cu, Ni, Mo 및 B는, 모두 강재의 소입성을 향상시키는 것에 의해 최종 제품의 강도를 증가시키는 데 유효한 원소이며, 필요에 따라 단독 또는 2종 이상이 함유된다. 이들 원소에 의한 효과는 그 함유량이 증가함에 따라 커진다. 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위한 바람직한 하한은, Cu, Ni, Mo의 각각으로는 0질량% 초과, 보다 바람직하게는 0.02질량% 이상, 더 바람직하게는 0.05질량% 이상이며, B에서는 0질량% 초과, 보다 바람직하게는 0.0003질량% 이상, 더 바람직하게는 0.0005질량% 이상이다.

한편, 이들 원소의 함유량이 과잉이 되면, 강도가 지나치게 높아져, 냉간 가공성이 열화될 수 있으므로, 상기와 같이 각각의 바람직한 상한을 정했다. 보다 바람직하게는, Cu, Ni의 각각의 함유량은, 0.22질량% 이하, 더 바람직하게는 0.20질량% 이하이며, Mo의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.40질량% 이하, 더 바람직하게는 0.35질량% 이하이고, B 함유량은, 보다 바람직하게는 0.007질량% 이하, 더 바람직하게는 0.005질량% 이하이다.

[Ti: 0질량% 초과, 0.2질량% 이하, Nb: 0질량% 초과, 0.2질량% 이하, 및 V: 0질량% 초과, 0.5질량% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상]

Ti, Nb 및 V는, N과 화합물을 형성하여, 고용 N을 저감시킴으로써, 변형 저항 저감의 효과를 발휘하기 때문에, 필요에 따라 단독으로 또는 2종 이상을 함유시킬 수 있다. 이들 원소에 의한 효과는 그 함유량이 증가함에 따라 커진다. 어느 원소에 대해서도 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위한 바람직한 하한은 0질량% 초과, 보다 바람직하게는 0.03질량% 이상, 더 바람직하게는 0.05질량% 이상이다. 그렇지만, 이들 원소의 함유량이 과잉이 되면, 형성되는 화합물이 변형 저항의 상승을 초래하여, 오히려 냉간 가공성이 저하될 수 있으므로, Ti 및 Nb의 각각의 함유량은 0.2질량% 이하, V의 함유량은 0.5질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. Ti 및 Nb의 각각의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.18질량% 이하, 더 바람직하게는 0.15질량% 이하이며, V 함유량은, 보다 바람직하게는 0.45질량% 이하, 더 바람직하게는 0.40질량% 이하이다.

[Mg: 0질량% 초과, 0.02질량% 이하, Ca: 0질량% 초과, 0.05질량% 이하, Li: 0질량% 초과, 0.02질량% 이하, 및 희토류 원소(Rare Earth Metal: REM): 0질량% 초과, 0.05질량% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상]

Mg, Ca, Li 및 REM은, MnS 등의 황화 화합물계 개재물을 구상화시켜, 강의 변형능을 향상시키는 데 유효한 원소이다. 이러한 작용은 그 함유량이 증가함에 따라 증대한다. 상기 효과를 유효하게 발휘시키려면, Mg, Ca, Li 및 REM의 함유량은 각각, 바람직하게는 0질량% 초과, 보다 바람직하게는 0.0001질량% 이상, 더 바람직하게는 0.0005질량% 이상이다. 그러나 과잉으로 함유시켜도 그 효과는 포화되어, 함유량에 알맞은 효과를 기대할 수 없기 때문에, Mg 및 Li의 함유량은 각각, 바람직하게는 0.02질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.018질량% 이하, 더 바람직하게는 0.015질량% 이하이며, Ca와 REM의 함유량은 각각, 바람직하게는 0.05질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.045질량% 이하, 더 바람직하게는 0.040질량% 이하이다. 한편, Mg, Ca, Li 및 REM은, 각각, 단독으로 함유시켜도 되고, 2종 이상을 함유시켜도 되며, 또한 2종 이상을 함유시키는 경우의 함유량은 각각 상기 범위에서 임의의 함유량으로 좋다. 상기 REM이란, 란타노이드 원소(La부터 Lu까지의 15원소), Sc(스칸듐) 및 Y(이트륨)를 포함하는 의미이다.

본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선의 형상 등은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 직경이 5.5mm∼60mm인 것을 들 수 있다.

3. 제조 방법

본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선의 금속 조직을 얻으려면, 해당 기계 구조 부품용 강선을 제조함에 있어서, 구상화 소둔 조건을 이하에 설명하는 대로 적절히 제어하는 것이 바람직하다. 구상화 소둔에 제공하는 선재 또는 봉강을 제조하기 위한, 열간 압연 공정에 관해서는 특별히 한정되지 않고, 정해진 방법에 따르면 된다. 후술하는 바와 같이, 구상화 소둔 전에 신선 가공을 부여해도 된다. 구상화 소둔에 제공하는 조강인 선재, 강선, 봉강의 직경은 특별히 한정되지 않고, 선재와 강선의 경우는, 예를 들어 5.5mm∼55mm, 봉강의 경우는, 예를 들어 18mm∼105mm이다.

도 1을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선의 제조 방법에 있어서의 구상화 소둔 조건에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 제조 방법에 있어서의 구상화 소둔의 조건을 설명하는 다이어그램의 일례를 나타내는 것이고, 냉각-가열 공정의 반복 횟수 등에 대해, 이 도 1로 한정되지 않는다.

본 발명의 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선의 제조 방법은, 하기 (1)∼(3)의 공정을 포함하는 구상화 소둔 공정을 포함한다.

(1) (A1＋8℃)∼(A1＋31℃)의 온도 T1로 가열한 후에, 해당 온도 T1에서 1시간 초과, 6시간 이하 가열 유지하고,

(2) 650℃ 초과, (A1-17℃) 이하의 온도 T2까지 냉각하고, 그 다음에, 75℃/시간∼160℃/시간의 평균 승온 속도로 (A1＋8℃)∼(A1＋31℃)의 온도 T3까지 가열하는, 냉각-가열 공정을 합계 2∼6회 실시하고,

(3) 냉각-가열 공정의 최종회의 온도 T3으로부터 냉각한다.

여기에서, A1은, 하기 식(1)로 산출된다.

A1(℃)=723＋29.1×[Si]-10.7×[Mn]＋16.9×[Cr]-16.9×[Ni] ···(1)

단, [원소]는, 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 포함되지 않는 원소의 함유량은 제로로 한다.

[(1) (A1＋8℃)∼(A1＋31℃)의 온도 T1로 가열한 후에, 해당 온도 T1에서 1시간 초과, 6시간 이하 가열 유지(도 1의 [2])]

(A1＋8℃)∼(A1＋31℃)의 온도 T1로 가열하는 것에 의해, 압연의 단계에서 생성된 어스펙트비가 큰 봉상 세멘타이트의 용해를 촉진시킨다. 온도 T1이 지나치게 낮으면, 가열 유지 시에 봉상 세멘타이트가 용해되지 않고, 페라이트 결정립내에 잔존하여, 경도가 증가한다. 충분히 연질화된 강선을 얻으려면, 온도 T1은, (A1＋8℃) 이상으로 할 필요가 있다. 온도 T1은, 바람직하게는 (A1＋15℃) 이상이며, 보다 바람직하게는 (A1＋20℃) 이상이다. 한편, 온도 T1이 지나치게 높으면, 결정립이 지나치게 조대해져, 다음 공정의 냉각 과정에서 페라이트 결정립계에 구상 세멘타이트가 석출되기 어려워져, 봉상 세멘타이트가 증가하여, 경도가 증가한다. 그 때문에, 온도 T1은 (A1＋31℃) 이하로 했다. 온도 T1은, 바람직하게는 (A1＋30℃) 이하이며, 보다 바람직하게는 (A1＋29℃) 이하이다.

또한, 온도 T1에서의 가열 유지 시간(t1)이 지나치게 짧으면, 봉상 세멘타이트가 페라이트 결정립내에 잔존하여, 경도가 증가한다. 충분히 연질화된 강선을 얻으려면, 가열 유지 시간(t1)은, 1시간 초과, 6시간 이하로 할 필요가 있다. 바람직한 가열 유지 시간(t1)은, 1.5시간 이상이며, 보다 바람직하게는 2.0시간 이상이다. 가열 유지 시간(t1)이 지나치게 길면, 열처리 시간이 길어져 생산성이 저하된다. 그 때문에, 가열 유지 시간(t1)은, 6시간 이하이고, 바람직하게는 5시간 이하이며, 보다 바람직하게는 4시간 이하이다. 한편, (A1＋8℃)∼(A1＋31℃)의 온도 T1까지 가열 시(도 1의 [1])의 평균 승온 속도는 강재 특성에 영향을 주지 않기 때문에, 임의의 속도로 승온을 행하면 된다. 예를 들어, 30℃/시간∼100℃/시간으로 승온하면 된다.

한편, 상기 A1점의 온도는, 레슬리 철강 재료학(마루젠)의 제273면에 기재된 하기 식(1)로 산출된다.

A1(℃)=723＋29.1×[Si]-10.7×[Mn]＋16.9×[Cr]-16.9×[Ni] ···(1)

단, [원소]는, 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 포함되지 않는 원소의 함유량은 제로로 한다.

[(2) 650℃ 초과, (A1-17℃) 이하의 온도 T2까지 냉각하고, 그 다음에, 75℃/시간∼160℃/시간의 평균 승온 속도로 (A1＋8℃)∼(A1＋31℃)의 온도 T3까지 가열하는, 냉각-가열 공정을 합계 2∼6회 실시(도 1의 [3]∼[7])]

(2-i) 650℃ 초과, (A1-17℃) 이하의 온도 T2까지 냉각(도 1의 [3])

상기 (1)의 가열 유지 후, Mn과 Cr의 농도가 높은 세멘타이트의 석출을 촉진시키기 위해서, 650℃ 초과, (A1-17℃) 이하의 온도 T2까지 냉각한다. 온도 T2가 지나치게 낮으면, 소둔 시간의 장시간화로 이어진다. 또한, 온도 T2가 지나치게 낮으면, 세멘타이트가 지나치게 미세화되어, Cr과 Mn의 함유량이 적은 세멘타이트가 생성되기 쉬워진다. 따라서, 냉각의 도달 온도 T2는, 650℃ 초과로 할 필요가 있다. 본 실시형태에 따른 제조 방법에 의하면, 냉각의 도달 온도 T2가 650℃ 초과여도, 장시간의 소둔을 행하지 않고 소망의 세멘타이트를 얻을 수 있다. 온도 T2는, 바람직하게는 670℃ 이상이다. 한편, 온도 T2가 지나치게 높으면, 세멘타이트가 충분히 석출되지 않고, 그 결과, 세멘타이트에 Cr, Mn가 충분히 농화되지 않아, 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량이 적어, 경도가 증대하고, 냉간 가공성이 저하된다. 따라서, 온도 T2의 상한은, A1-17℃로 했다. 온도 T2는, 바람직하게는 A1-18℃ 이하이다. 또한, 온도 T2에 이른 후, 유지하면, 열처리 시간의 장시간화를 초래한다. 따라서, 이들 관점에서 유지하지 않는 편이 좋다. 그러나, 노 내의 온도 격차를 균일하게 하기 위해, 단시간이면 유지해도 된다. 냉각의 도달 온도 T2에서의 유지 시간(t2)은, 1시간 이내로 하는 것이 바람직하다.

한편, 냉각-가열 공정에 있어서의 냉각 시(도 1의 [3])의 평균 냉각 속도는 특별히 한정되지 않는다. 모상 중의 Mn과 Cr의 세멘타이트 중에의 침입을 보다 촉진시키는 관점에서는, 온도 T1 또는 온도 T3으로부터, 온도 T2까지 냉각 시의 평균 냉각 속도를, 100℃/시간 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, (2)의 공정에서 생성된 세멘타이트의 과잉한 조대화를 보다 억제하여, 소입성을 보다 높이는 것, 및 생산성을 보다 높이는 관점에서는, 상기 평균 냉각 속도를, 5℃/시간 이상으로 하는 것이 바람직하다.

(2-ii) 75℃/시간∼160℃/시간의 평균 승온 속도로 (A1＋8℃)∼(A1＋31℃)의 온도 T3까지 가열(도 1의 [5] 및 [6])

상기 (2-i)의 냉각으로 석출된 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 함유량을 높이기 위해, 온도 T2로부터, 75℃/시간∼160℃/시간의 평균 승온 속도 R로, (A1＋8℃)∼(A1＋31℃)의 온도 T3까지 가열한다. 평균 승온 속도 R이 지나치게 빠르면, Cr과 Mn의 확산이 불충분해져, 상기 가열 유지로 생성된 세멘타이트 중의, Cr과 Mn의 함유량이 부족하여, 경도가 증대되고, 냉간 가공성이 저하된다. 따라서, 평균 승온 속도 R은, 160℃/시간 이하로 한다. 평균 승온 속도 R은, 바람직하게는, 155℃/시간 이하이며, 보다 바람직하게는 150℃/시간 이하이다. 보다 더 바람직하게는 120℃/시간 이하, 특히 바람직하게는 100℃/시간 이하이다. 한편, 평균 승온 속도 R이 지나치게 느리면, 세멘타이트가 필요 이상으로 용해되고, 그 결과, 세멘타이트에 포함되는 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량이 감소한다. 더욱이 평균 승온 속도 R이 지나치게 느리면, 온도 T1로부터의 냉각 시에 생성된 세멘타이트가 과잉으로 조대화되고, 그 결과, 소입 처리 공정의 고온 유지 중에 세멘타이트가 충분히 용해되지 않아, 소입 처리 후의 경도가 저하, 즉 소입성의 열화를 초래한다. 더욱이 소둔 시간의 장시간화로 이어져, 생산성이 저하된다. 따라서, 평균 승온 속도 R은, 75℃/시간 이상으로 하고, 바람직하게는, 80℃/시간 이상이다.

또한 냉각-가열 공정에 있어서의, 가열의 도달 온도인 온도 T3이 지나치게 낮으면, Cr과 Mn의 확산이 불충분해져, 상기 가열 유지의 공정에서 생성된 세멘타이트 중의, Cr과 Mn의 함유량이 부족하여, 경도가 증대되고, 냉간 가공성이 저하된다. 따라서, 온도 T3은, (A1＋8℃) 이상으로 할 필요가 있다. 온도 T3은, 바람직하게는 (A1＋15℃) 이상이며, 보다 바람직하게는 (A1＋20℃) 이상이다. 한편, 가열의 도달 온도인 온도 T3이 지나치게 높으면, 세멘타이트가 필요 이상으로 용해되고, 그 결과, 세멘타이트에 포함되는 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량이 감소한다. 따라서, 가열의 도달 온도(T3)는 (A1＋31℃) 이하로 했다. 온도 T3은, 바람직하게는 (A1＋30℃) 이하이며, 보다 바람직하게는 (A1＋29℃) 이하이다.

가열의 도달 온도인 온도 T3에 도달 후, 해당 온도 T3에서 유지해도 되지만, 해당 온도 T3에서의 유지 시간(t3)이 지나치게 길면, 온도 T1에서 가열 유지의 공정에서 생성된 구상 세멘타이트가 재용해되기 쉬워, 경도가 증가할 수 있다. 또한, 상기 온도 T3에서의 유지 시간(t3)이 지나치게 길면, 소둔 시간의 장시간화로 이어져, 생산성이 저하될 수 있다. 그 때문에, 상기 온도 T3에서의 유지 시간(t3)은, 1시간 이내가 바람직하다.

본 실시형태에 따른 제조 방법에서는, 후술하는 바와 같이, 상기 (2-i)의 냉각과 상기 (2-ii)의 가열의 냉각-가열 공정을 복수회 반복하지만, 각 회에 있어서, 냉각의 도달 온도인 온도 T2, 평균 승온 속도 R 및 온도 T3이 상기 범위를 만족시키고 있을 필요가 있다.

한편, 상기 온도 T3과 상기 온도 T1의 대소 관계는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 상기 온도 T3을 상기 온도 T1과 동일한 온도로 해도 되고, 상기 온도 T3을 상기 온도 T1보다도 높게 해도 된다. 또는, 봉상 세멘타이트를 충분히 오스테나이트 중에 고용시키는 관점에서, 상기 온도 T1을, 상기 온도 T3보다도 높게 해도 된다.

(2-iii) 냉각-가열 공정을 합계 2∼6회 실시(도 1의 [7])

세멘타이트 중의 Mn과 Cr의 농도를 증가시킴과 함께, 세멘타이트의 조대화를 촉진시키기 위해, 상기 냉각-가열의 공정을 합계 2∼6회 행할 필요가 있다. 상기 냉각-가열의 공정을 반복하여 행하지 않는 경우, 세멘타이트 중의 Mn과 Cr의 농도가 불충분해지거나, 세멘타이트의 조대화가 불충분해진다. 그 결과, 구상화 소둔 후의 경도가 증대한다. 따라서, 상기 냉각-가열 공정을 2회 이상 행한다. 바람직하게는 3회 이상이다. 실시 횟수를 많게 할수록 경도가 저감되지만, 실시 횟수가 지나치게 많아도 그 효과는 포화된다. 또한, 소둔 시간의 장시간화로 이어져, 생산성을 저하시킨다. 따라서, 냉각-가열 공정의 실시 횟수는 6회 이하로 했다. 한편, 도 1의 경우, 상기 냉각-가열의 공정의 실시 횟수는 4회이다. 각 회의 냉각의 도달 온도인 온도 T2, 평균 승온 속도 R, 및 가열의 도달 온도인 온도 T3은, 각각 규정하는 범위 내에서 상이해도 된다.

[(3) 냉각-가열 공정의 최종회의 온도 T3으로부터 냉각(도 1의 [8])]

냉각-가열 공정의 최종회의 온도 T3으로부터 냉각한다. 해당 냉각 시의 평균 냉각 속도와 냉각 도달 온도는 특별히 한정되지 않는다. 봉상 세멘타이트의 재석출을 보다 억제하는 관점에서, 평균 냉각 속도를, 예를 들어 100℃/시간 이하로 해도 된다. 또한, 세멘타이트의 과잉한 조대화를 보다 억제하는 관점에서, 평균 냉각 속도를 5℃/시간 이상으로 해도 된다. 또한, 냉각 도달 온도는, 예를 들어 (A1-30℃) 이하로 할 수 있다. 예를 들어 (A1-30℃) 이하, (A1-100℃) 이상의 온도역까지, 상기 평균 냉각 속도로 냉각하고, 그 후, 공랭하는 것을 들 수 있다. 또는, 냉각 도달 온도를, 예를 들어 (A1-100℃) 미만으로 함으로써, 봉상 세멘타이트의 재석출을 보다 억제하여, 냉간 가공성을 보다 높여도 된다. 이 경우, 소둔 시간을 단축화하는 관점에서, 냉각 도달 온도는 (A1-250℃) 이상, 더욱이 (A1-200℃) 이상, 더욱이 (A1-150℃) 이상으로 해도 된다.

상기와 같은 구상화 소둔((1)∼(3)의 공정)을 1회 또는 복수회 반복하여 행해도 된다. 세멘타이트의 과잉한 조대화의 억제와, 생산성 확보의 관점에서는, 예를 들어, 4회 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3회 이하이다. 상기 구상화 소둔을 복수회 반복하는 경우, 상기 규정의 범위 내에서, 동일한 조건에서 반복해도 되고, 상이한 조건에서 반복해도 된다. 또한, 상기 구상화 소둔을 복수회 반복하는 경우, 구상화 소둔 사이에 신선 가공을 추가해도 된다. 예를 들어, 후술하는 구상화 소둔 전의 신선 가공→1회째의 구상화 소둔→신선 가공→2회째의 구상화 소둔의 순서로 실시할 수 있다.

본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선의 제조 방법에 있어서, 상기 구상화 소둔 공정 이외의 공정은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 구상화 소둔 후에, 치수를 조정할 목적으로 감면율이 바람직하게는 15% 이하인 신선 가공을 실시하는 공정을 포함시켜도 된다. 감면율을 15% 이하로 함으로써, 냉간 가공 전의 경도 증가를 억제할 수 있다. 감면율은, 보다 바람직하게는 10% 이하이며, 더 바람직하게는 8% 이하, 보다 더 보다 바람직하게는 5% 이하이다.

본 발명의 조직 형태의 생성을 촉진하기 위해, 구상화 소둔 전에, 선재에 대해서, 5% 초과의 감면율로 신선 가공을 실시하는 공정을 마련하는 것이 바람직하다. 상기 감면율로 신선 가공을 실시함으로써, 강 중의 세멘타이트가 파괴되어, 그 후의 구상화 소둔으로 세멘타이트의 응집을 촉진할 수 있기 때문에, 세멘타이트를 적당히 조대화할 수 있어, 연질화에 유효하다. 또한, 상기 감면율로 신선 가공을 실시함으로써, 계면의 이동이나 원소의 확산이 활발해져, 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 함유량이 증가한다. 감면율은, 보다 바람직하게는 10% 이상, 더 바람직하게는 15% 이상, 보다 더 바람직하게는 20% 이상이다. 한편, 감면율을 과도하게 크게 하면, 단선 리스크를 초래할 가능성이 있다. 그 때문에, 감면율은 바람직하게는 50% 이하로 한다. 신선 가공을 복수회 행하는 경우, 신선 가공의 횟수는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 2회로 할 수 있다. 한편, 복수회의 신선 가공이 행해지는 경우, 상기 「신선 가공 시의 감면율」이란, 신선 가공 전의 강재로부터 복수회의 신선 가공이 행해진 후의 강재로의 감면율을 의미한다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 개시를 보다 구체적으로 설명한다. 본 개시는 이하의 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 전기, 후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당하게 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하며, 그들은 모두 본 개시의 기술적 범위에 포함된다.

표 1에 나타내는 화학 성분 조성의 공시재를 전로 용제한 후, 주조하여 얻어진 강편에 열간 압연을 실시하여, 직경 12∼16mm의 선재를 제조했다. 한편, 후술하는 표 2에 있어서, 구상화 소둔 전의 신선 가공 「유」의 경우, 즉, 제조 조건 B에서 제조한, 표 3의 샘플 No. 2에서는, 상기 선재에 대해서, 25%의 감면율로 신선 가공을 행하여 얻은 강선을, 구상화 소둔에 제공했다.

상기 선재 또는 강선을 이용하여, 레버러토리노를 이용하여 소둔을 실시했다. 소둔에서는, 선재 또는 강선을, 표 2에 나타내는 T1까지 승온하고 t1 시간 유지했다. 그 다음에, 표 2의 온도 T2까지, 평균 냉각 속도 5∼100℃/시간으로 냉각하고 나서, 표 2에 나타내는 평균 승온 속도 R로 온도 T3까지 가열했다. 이 냉각과 가열의 공정을, 표 2에 나타내는 냉각-가열 실시 횟수분 실시했다. 그리고, 냉각-가열 공정의 최종회에서의 가열 온도로부터 냉각하여, 샘플을 얻었다.

비교예로서, 표 3에 나타내는 샘플 No. 12에서는, 제조 조건 H1로서, 도 2에 나타내는 열처리 공정, 즉 냉각-가열 공정이 0회인 열처리 공정을 실시했다. 한편, 이 제조 조건 H1에서는, 소둔 전에 25%의 감면율로 신선 가공을 행하고 있지 않다. 또한, 표 3에 나타내는 샘플 No. 13에서는, 제조 조건 H2로서 소둔 전에 25%의 감면율로 신선 가공을 행하여 얻은 강선을 이용하여, 도 2에 나타내는 열처리 공정, 즉 냉각-가열 공정이 0회의 열처리 공정을 실시했다.

더욱이 비교예로서, 표 3에 나타내는 샘플 No. 14에서는, 제조 조건 I로서, 특허문헌 3의 제조 조건을 만족시키는 열처리 조건, 상세하게는, 특허문헌 3의 실시예에 있어서 SA2로 나타난 조건을 실시, 즉 도 3에 나타내는 열처리 공정을 5회 반복했다. 표 3에 나타내는 샘플 No. 18에서는, 제조 조건 M으로서, 특허문헌 1의 제조 조건을 만족시키는 열처리 조건, 상세하게는 특허문헌 1의 표 2의 No. 1에 있어서의 5번째의 구상화 소둔 조건을 실시, 즉 도 4에 나타내는 열처리 공정을 3회 반복했다. 또한, 표 3에 나타내는 샘플 No. 19에서는, 제조 조건 N으로서, 특허문헌 2의 제조 조건을 만족시키는 열처리 조건, 상세하게는 특허문헌 2의 표 2의 조건 c, 즉 도 5에 나타내는 패턴의 열처리를 행했다.

표 2에 기재된 소둔 파라미터인 T1, T2 및 T3은 열처리로의 설정 온도이다. 강재에 열전대를 붙여, 실제의 강재의 온도와 설정 온도의 괴리에 대해 시험한 바, 강재의 온도와 설정 온도는 동일한 정도임을 확인했다.

상기 소둔에 의해 얻어진 샘플을 이용하여, 금속 조직의 평가로서, 페라이트 결정 입경의 평균치, 전체 세멘타이트의 평균 사이즈, 및 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량을, 이하와 같이 구했다. 또한, 특성으로서, 구상화 소둔 후의 경도와, 소입 처리 후의 경도를 하기의 방법에 의해 측정하여, 평가했다.

〔금속 조직의 평가〕

[페라이트 결정 입경의 평균치]

우선, 페라이트 결정 입도의 측정을 다음과 같이 행했다. 구상화 소둔 후의 강선의 횡단면, 즉 강선의 축방향과 직교하는 단면의 D/4 위치(D: 강선의 직경)를 관찰할 수 있도록 시험편을 수지 묻기하고, 부식액으로서, 나이탈(질산 2체적%, 에탄올 98체적%)을 이용하여 상기 시험편의 에칭을 행하여, 조직을 현출시켰다. 그리고, 광학 현미경으로, 상기 조직을 현출시킨 시험편의 조직 관찰을 배율 400배에서 행하고, 평가면 내에서, 강선 전체의 조직을 대표하는 평균적인 사이즈의 페라이트 결정립을 관찰할 수 있는 1시야를 선정하여, 현미경 사진을 얻었다. 그 다음에, 페라이트 결정 입도(G)의 값을, 촬영한 현미경 사진으로부터 JIS G0551(2020)의 비교법에 기초하여 산출했다. 그리고, 산출한 페라이트 결정 입도(G)의 값을 이용하여, 「입문 강좌 전문 용어-철강 재료편-3 결정 입도 번호와 결정 입경」, 우메모토 미노루, 페럼 Vol. 2(1997) No. 10, p29∼34의, p32의 표 1에 기재된 결정 입도와 입경에 관한 여러 양 사이의 관계에 있어서, 페라이트 결정 입도 G(or N)와 페라이트 결정 입경의 평균치 dn의 관계로서 나타난, 하기 식(4)로부터, 페라이트 결정 입경의 평균치 dn을 구했다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. 한편, 본 실시예에 있어서, 표 3의 샘플 No. 1∼11은 모두, 페라이트의 면적률이 90% 이상이었다.

dn=0.254/(2^(G-1)/2) ···(4)

[전체 세멘타이트의 평균 사이즈]

구상화 소둔 후의 강선의 전체 세멘타이트의 평균 사이즈의 측정은, 횡단면을 관찰할 수 있도록 시험편을 수지 묻기하고, 에메리지, 다이아몬드 버프에 의해 절단면을 경면 연마했다. 그 다음에, 절단면에 대해, 부식액으로서, 나이탈(질산 2체적%, 에탄올 98체적%)을 이용하여 30초간∼1분간의 에칭을 행하여, D/4 위치(D: 강선의 직경)의 페라이트 결정립계 및 세멘타이트를 현출시켰다. 그리고, FE-SEM(Field-Emission Scanning Electron Microscope, 전해 방출형 주사 전자 현미경)을 이용하여, 상기 세멘타이트 등을 현출시킨 시험편의 조직 관찰을 행하고, 배율 2500배에서, 3시야를 촬영했다.

상기 촬영한 현미경 사진에 OHP 필름을 겹치고, OHP 필름 상으로부터 현미경 사진의 전체 세멘타이트를 색칠하여, 해석하는 투영 화상을 얻었다. 그 투영 화상을 2치화하여 흑백 사진으로 하고, 화상 패키지 소프트웨어 「입자 해석 ver 3.5」(닛테쓰 테크놀로지 주식회사)를 이용하여, 전체 세멘타이트의 원상당 직경을 산출했다. 한편, 표 3에 기재된 전체 세멘타이트의 평균 사이즈는, 3시야로부터 산출한 값의 평균치이다. 또한, 측정하는 세멘타이트의 최소 사이즈(원상당 직경)는 0.3μm로 했다.

[세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량의 측정(전해 추출 잔사 측정)]

강선의 표층부(1 mm 미만)를 제외한 개소로부터, 약 9g의 샘플을 전해할 수 있도록 절단 또는 연마하여 공시재를 제작했다. 그 공시재를, 전해액(10% 아세틸아세톤-1% 테트라메틸암모늄 클로라이드-메탄올) 중에 침지시키고, 통전시켜 상기 공시재 중 약 9g을 정(定)전류 전해했다. 그 후, 전해 후의 전해액을, 공경 0.10μm의 필터(아드반테크 도요 주식회사제 폴리카보네이트 타입 멤브레인 필터)로 여과하여, 필터 상에 남은 잔사를 강 중의 세멘타이트로서 얻었다. 그 다음에, 상기 잔사를 산 용액에 녹이고, ICP 발광 분광 분석법으로 분석하여, 세멘타이트 중의 Cr양과 Mn양을 구하고, 그 합계치를, 세멘타이트 중의 질량%로의 Cr과 Mn의 합계 함유량 {Cr＋Mn}으로서 얻었다.

또한, 강 중의 질량%로의 Cr과 Mn의 합계 함유량은 다음과 같이 측정했다. 상기 샘플로부터 약 4g의 시료를 채취하고, 산 용액으로 용해한 후, ICP 발광 분광 분석법으로 분석하여, 강 중의 Cr양과 Mn양을 구하고, 그 합계치 [Cr＋Mn]을 얻었다. 그리고, 상기 세멘타이트 중의 질량%로의 Cr과 Mn의 합계 함유량 {Cr＋Mn}을, 강 중의 질량%로의 Cr과 Mn의 합계 함유량 [Cr＋Mn]으로 나누어, 농도비 {Cr＋Mn}/[Cr＋Mn]의 값을 얻었다.

〔특성의 평가〕

[구상화 소둔 후의 경도의 측정]

냉간 가공성을 평가하기 위해, 구상화 소둔 후의 각 샘플의 경도를, 다음과 같이 측정했다. 시험편의 횡단면의 D/4 위치(D: 강선의 직경)에서, JIS Z2244(2009)에 준거하여 비커스 경도 시험을 실시했다. 3점 이상의 평균을 산출하여 얻어지는 비커스 경도를, 구상화 소둔 후의 경도로 했다. 그 측정 결과를 표 3에 나타낸다. 표 3에서는 구상화 소둔 후의 경도를 「구상화 경도」로 나타낸다. 본 실시예에서는, 구상화 소둔 후의 경도가, 강 중의 C양(질량%), Cr양(질량%), Mo양(질량%)을 각각 [C], [Cr], [Mo]로 나타냈을 때에(포함되지 않는 원소는 제로 질량%로 한다), 하기 식(2)를 만족시키는 경우를, 냉간 가공성이 우수하다고 하여 「OK」로 평가하고, 하기 식(2)를 만족시키지 않는 경우를, 냉간 가공성이 뒤떨어진다고 하여 「NG」로 평가했다.

구상화 소둔 후의 경도(HV)＜91([C]＋[Cr]/9＋[Mo]/2)＋91 ···(2)

[소입 처리 후의 경도의 측정]

소입성을 평가하기 위해, 소입 처리 후의 각 샘플의 경도를, 다음과 같이 측정했다. 우선, 소입 처리용 시료로서, 구상화 소둔 후의 각 샘플을, 소입 처리로 담금질이 충분히 들어가도록, 압연 방향의 길이인 두께(t)가 5mm가 되도록 가공한 시료를 준비했다. 해당 시료에 대해, 소입 처리로서, A3＋(30∼50℃)에서 5분간의 고온 유지를 행하고, 해당 고온 유지 후에 수랭했다. 상기 A3은, 하기 식(5)로부터 도출되는 값이다. 또한, 여기에서의 고온 유지의 시간은, 노온이 설정 온도에 이르고 나서의 시간으로 했다.

A3(℃)=910-203×√([C])-14.2×[Ni]＋44.7×[Si]＋104×[V]＋31.5×[Mo]＋13.1×[W]-30×[Mn]-11×[Cr]-20×[Cu]＋700×[P]＋400×[Al]＋120×[As]＋400×[Ti] ···(5)

단, [원소]는, 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 포함되지 않는 원소는, 0%로 하여 계산한다.

그리고, 상기 소입 처리 후의 시료의, t/2 위치 또한 D/4 위치(D: 강선의 직경, t: 샘플의 두께)에 있어서, 비커스 경도 시험을 실시했다. 3점 이상의 평균을 산출하여 얻어지는 비커스 경도를, 소입 처리 후의 경도로 했다. 그 측정 결과를 표 3에 나타낸다. 표 3에서는 소입 처리 후의 경도를 「소입 경도」로 나타낸다. 본 실시예에서는, 소입 처리 후의 경도가, 강 중의 C양(질량%)을 [C]로 나타냈을 때에, 하기 식(3)을 만족시키는 경우를, 소입성이 우수하다고 하여 「OK」로 평가하고, 하기 식(3)을 만족시키지 않는 경우를, 소입성이 뒤떨어진다고 하여 「NG」로 평가했다.

소입 처리 후의 경도(HV)＞380ln([C])＋1010 ···(3)

표 3에 있어서, 상기 구상화 소둔 후의 경도와 소입 처리 후의 경도가 모두 OK인 경우를, 우수한 냉간 가공성과 우수한 소입성을 겸비한다고 하여 종합 판정 「OK」로 하고, 상기 구상화 소둔 후의 경도와 소입 처리 후의 경도의 적어도 어느 하나가 NG인 경우를, 우수한 냉간 가공성과 우수한 소입성을 겸비할 수 없다고 하여 종합 판정 「NG」로 했다. 표 2 및 표 3에 있어서, 밑줄을 붙인 수치는, 본 개시의 규정 범위로부터 벗어나거나, 소망의 특성을 만족시키지 않는 것을 나타낸다.

표의 결과에 대해 고찰한다. 이하의 No.는 표 3의 샘플 No.를 나타낸다. No. 1∼11은, 본 발명의 실시형태에서 규정하는 성분 조성, 금속 조직 및 구상화 소둔 조건을 모두 만족하는 발명예이다.

No. 12, 20, 22 및 23은, 냉각-가열 공정의 횟수가 부족하기 때문에, 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량이 낮거나, 세멘타이트의 조대화가 불충분해져, 구상화 소둔 후의 경도가 기준치보다도 높아, 냉간 가공성이 뒤떨어지는 결과가 되었다.

No. 13은, 25%의 감면율로 신선 가공 후에 소둔을 행한 예이며, 신선 가공에 의해, 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량을 높일 수 있었지만, 냉각-가열 공정이 0회였기 때문에, 전체 세멘타이트의 평균 사이즈를 일정 이상으로 할 수 없어, 구상화 소둔 후의 경도가 기준치보다도 높아, 냉간 가공성이 뒤떨어지는 결과가 되었다.

No. 14는, 특허문헌 3에 나타난 제조 조건을 만족시키는 제조 조건 I로서, 특허문헌 3의 소둔 조건 SA2에서 소둔을 행한 예이다. 이 제조 조건에서는, 소둔에 의해 세멘타이트가 과잉으로 조대화되어, 소입 처리 후의 경도가 기준치보다 낮아, 소입성이 뒤떨어지는 결과가 되었다.

No. 15는, 온도 T2가 A1-17℃보다도 높은 710℃이기 때문에, 온도 T1로부터 냉각 시에 세멘타이트의 조대화가 불충분해지고, 또한 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량이 낮아져, 구상화 소둔 후의 경도가 기준치보다도 높아, 냉간 가공성이 뒤떨어지는 결과가 되었다.

No. 16 및 17은, 온도 T2로부터의 평균 승온 속도 R이 낮기 때문에, 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량이 낮아져, 구상화 소둔 후의 경도가 기준치 미만이 되지 않아, 냉간 가공성이 뒤떨어지거나, 소입 처리 후의 경도가 기준치보다 낮아, 소입성이 뒤떨어지는 결과가 되었다.

No. 18은, 특허문헌 1에 나타난 제조 조건을 만족시키는, 제조 조건 M에서 소둔을 행한 예이다. 이 제조 조건에서는, 특히 온도 T1에서의 가열 유지 시간이 0.5시간으로 짧기 때문에, 사이즈가 작은 봉상 세멘타이트가 결정립내에 많이 잔존하여, 전체 세멘타이트의 평균 사이즈가 일정 이상이 되지 않아, 구상화 소둔 후의 경도가 기준치보다도 높아, 냉간 가공성이 뒤떨어지는 결과가 되었다.

No. 19는, 특허문헌 2에 나타난 제조 조건을 만족시키는 제조 조건 N으로서, 특허문헌 2의 조건 c에서 소둔한 예이다. 이 제조 조건에서는 온도 T1에서의 유지가 없는 등에 의해, 사이즈가 작은 봉상 세멘타이트가 결정립내에 많이 잔존하여, 전체 세멘타이트의 평균 사이즈가 일정 이상이 되지 않고, 또한, 온도 T2로부터의 평균 승온 속도 R이 낮기 때문에, 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량이 낮아져, 구상화 소둔 후의 경도가 기준치 미만이 되지 않아, 냉간 가공성이 뒤떨어지는 결과가 되었다.

No. 21은, 온도 T3이 730℃이며, (A1＋8℃)를 하회하고 있기 때문에, 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량이 낮아져, 구상화 소둔 후의 경도가 기준치 미만이 되지 않아, 냉간 가공성이 뒤떨어지는 결과가 되었다.

No. 24∼27은 냉각-가열 공정을 행하고 있지 않거나, 반복 실시하고 있지 않기 때문에, 세멘타이트의 조대화가 불충분해져, 전체 세멘타이트의 평균 사이즈가 일정 이상이 되지 않아, 구상화 소둔 후의 경도가 기준치 미만이 되지 않아, 냉간 가공성이 뒤떨어지는 결과가 되었다.

본 출원은, 일본 특허출원인 특원 2021-061575호와 특원 2021-211501호를 기초 출원으로 하는 우선권 주장을 수반한다. 특원 2021-061575호와 특원 2021-211501호는 참조하는 것에 의해 본 명세서에 원용된다.

본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선은, 각종 기계 구조 부품을 제조할 때의 실온에 있어서의 변형 저항이 낮아, 금형 등의 소성 가공용 야공구의 마모나 파괴를 억제할 수 있고, 또한, 예를 들어 압조 가공 시의 균열 발생도 억제할 수 있다는 우수한 냉간 가공성을 발휘한다. 더욱이, 소입성이 우수하기 때문에, 냉간 가공 후의 소입 처리로 고경도를 확보할 수도 있다. 이러하므로, 본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선은, 냉간 가공용 기계 구조 부품용 강선으로서 유용하다. 예를 들어, 본 실시형태에 따른 기계 구조 부품용 강선은, 냉간 단조, 냉간 압조, 냉간 전조 등의 냉간 가공에 제공함으로써, 자동차용 부품, 건설 기계용 부품 등의 각종 기계 구조 부품의 제조에 이용된다. 이러한 기계 구조 부품으로서, 구체적으로는, 볼트, 나사, 나트, 소켓, 볼 조인트, 이너 튜브, 토션 바, 클러치 케이스, 케이지, 하우징, 허브, 커버, 케이스, 수좌금, 태핏, 새들, 밸그, 이너 케이스, 클러치, 슬리브, 아우터 레이스, 스프로킷, 코어, 스테이터, 앤빌, 스파이더, 로커 암, 보디, 플랜지, 드럼, 이음새, 연결기, 풀리, 금구, 요크, 구금, 밸브 리프터, 스파크 플러그, 피니언 기어, 스티어링 샤프트, 코먼 레일 등의 기계 부품, 전장 부품 등을 들 수 있다.

Claims (5)

1. C: 0.05질량%∼0.60질량%,
   Si: 0.005질량%∼0.50질량%,
   Mn: 0.30질량%∼1.20질량%,
   P: 0질량% 초과, 0.050질량% 이하,
   S: 0질량% 초과, 0.050질량% 이하,
   Al: 0.001질량%∼0.10질량%,
   Cr: 0질량% 초과, 1.5질량% 이하, 및
   N: 0질량% 초과, 0.02질량% 이하
   를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지고,
   금속 조직에 있어서의 세멘타이트 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량(질량%)을 {Cr＋Mn}으로 하고, 강 중의 Cr과 Mn의 합계 함유량(질량%)을 [Cr＋Mn]으로 하고, 또한 강 중의 C양(질량%)을 [C]로 나타냈을 때에, 농도비 {Cr＋Mn}/[Cr＋Mn]이 (0.5[C]＋0.040) 이상이며, 추가로,
   전체 세멘타이트의 평균 원상당 직경이, 강 중의 C양(질량%)을 [C]로 나타냈을 때에, (1.668-2.13[C])μm 이상, (1.863-2.13[C])μm 이하인, 기계 구조 부품용 강선.
2. 제 1 항에 있어서,
   하기 (a)∼(c) 중 1 이상을 만족하는, 기계 구조 부품용 강선.
   (a) 추가로,
   Cu: 0질량% 초과, 0.25질량% 이하,
   Ni: 0질량% 초과, 0.25질량% 이하,
   Mo: 0질량% 초과, 0.50질량% 이하, 및
   B: 0질량% 초과, 0.01질량% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유한다
   (b) 추가로,
   Ti: 0질량% 초과, 0.2질량% 이하,
   Nb: 0질량% 초과, 0.2질량% 이하, 및
   V: 0질량% 초과, 0.5질량% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유한다
   (c) 추가로,
   Mg: 0질량% 초과, 0.02질량% 이하,
   Ca: 0질량% 초과, 0.05질량% 이하,
   Li: 0질량% 초과, 0.02질량% 이하, 및
   REM: 0질량% 초과, 0.05질량% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 함유한다
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   페라이트 결정 입경의 평균치가 30μm 이하인, 기계 구조 부품용 강선.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 기계 구조 부품용 강선의 제조 방법으로서,
   제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 화학 성분 조성을 만족시키는 조강에,
   하기 (1)∼(3)의 공정을 포함하는 구상화 소둔을 실시하는 공정을 포함하는, 기계 구조 부품용 강선의 제조 방법.
   (1) (A1＋8℃)∼(A1＋31℃)의 온도 T1로 가열한 후에, 해당 온도 T1에서 1시간 초과, 6시간 이하 가열 유지하고,
   (2) 650℃ 초과, (A1-17℃) 이하의 온도 T2까지 냉각하고, 그 다음에, 75℃/시간∼160℃/시간의 평균 승온 속도로 (A1＋8℃)∼(A1＋31℃)의 온도 T3까지 가열하는, 냉각-가열 공정을 합계 2∼6회 실시하고,
   (3) 냉각-가열 공정의 최종회의 온도 T3으로부터 냉각한다.
   여기에서, A1은, 하기 식(1)로 산출된다.
   A1(℃)=723＋29.1×[Si]-10.7×[Mn]＋16.9×[Cr]-16.9×[Ni] ···(1)
   단, [원소]는, 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 포함되지 않는 원소의 함유량은 제로로 한다.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 조강은, 선재에, 5% 초과의 감면율로 신선 가공을 실시하여 얻어진 강선인, 기계 구조 부품용 강선의 제조 방법.

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