MX2014011861A - Alambron de acero o barra de acero que tienen una excelente capacidad de forjado en frio. - Google Patents

Abstract

Esta invención proporciona un alambrón de acero/barra de acero que tiene una excelente capacidad de forjado en frío. Este alambrón de acero/barra de acero está provisto con una composición de componente químico predeterminado en la condición inmediatamente después de la laminación en caliente, en el que la profundidad d (mm), desde la superficie, de una región de capa superficial que tiene una dureza HV0.2 media que es al menos 20 más alto que la dureza HV0.2 media de la región desde el radio (R)x0.5 (mm) de la sección transversal al centro satisface la fórmula (1); la estructura de acero de la región de capa superficial comprende de ferrita en una fracción de 10% o menos en proporción por proporción de área, y el resto se compone de uno o más tipos de estructura de acero de entre martensita, bainita, y perlita; la estructura de acero desde el radio (R)x0.5 (mm) de la sección transversal al centro es una estructura de acero ferrita-perlita o ferrita bainita; y la rugosidad (Ra) superficial en la dirección circunferencial cuando se han eliminado las escamas que se adhieren a la superficie que es igual o inferior a 4 µm.

Description

ALAMBRÓN DE ACERO O BARRA DE ACERO QUE TIENEN UNA EXCELENTE CAPACIDAD DE FORJADO EN FRÍO CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a una varilla de alambre de acero o barra de acero (incluyendo barra en bobina, el mismo se aplicará en adelante) como rolado en caliente que tiene excelente capacidad de forjado en frió después de recocido con esferoidización . Esta solicitud reivindica el derecho de Prioridad de la Solicitud de Patente Japonesa número 2012-86844, presentada en Japón el 5 de abril de 2012, y cuyo contenido se incorpora aquí.

ESTADO DE LA TÉCNICA Recientemente, hay una necesidad creciente de forja en frió que puede reducir o abreviar el mecanizado tales como el corte, para la mejora de la productividad. En comparación con la forja en caliente, la forja en frió tiene un problema en que la resistencia a la deformación es alta, y la capacidad de deformación (ductilidad) es pobre, por lo que hay problemas que tienden a causar el agrietamiento del molde y el agrietamiento de acero.

Por lo tanto, el material de acero para ser sometido a la forja en frío generalmente se somete a recocido con esferoidización con el objetivo de reducir la resistencia a la deformación y la mejora de la capacidad de deformación. La Literatura de Patente 1 describe una barra de alambrón o barra de acero que tiene excelente capacidad de trabajo en frío, que se suaviza con la especificación de la fracción de ferrita que tiene baja resistencia a la deformación incluso como rolado en caliente.

Además, se sabe que la capacidad de deformación después de recocido con esfereoidización está fuertemente afectada por una estructura antes de recocido con esferoidización, es decir, pre-estructura . Por ejemplo, la Patente de Literatura 2 describe un método para mejorar la capacidad de deformación mediante el uso de una pre-estructura que tiene una fracción de ferrita pro-eutectoide de 5% a 30% por área, con el balance que comprende una estructura que consiste principalmente de bainita, y en la que, también, el valor promedio del intervalo de listones de cementita en la bainita se ajusta a 0.3µ?a o más. Además, la Literatura de Patente 3 describe "un alambrón de acero o barra de acero para el caso de endurecimiento que tiene excelente capacidad de forjado en frío después de la esferoidización" en el que es posible el refinamiento de carburo al realizar el recocido globular y que tiene una alta capacidad de deformación por tener una estructura mixta que comprende ferrita, bainita y perlita y especificando la fracción de área de la bainita a 30% o más. Además, la Literatura de Patente 4 describe una invención en consideración de la prevención de grietas durante el trabajo en frío para la estructura después del recocido con esfereoidización mediante la especificación de la fracción de ferrita de la estructura de capa de superficie a 10% o menos. [Literatura de la Técnica Anterior] [Literaturas de Patente] (Literatura de Patente 1] JP 2002-146480A [Literatura de Patente 2] JP 2001-89830A [Literatura de Patente 3] JP 2005-220377A [Literatura de Patente 4] JP 2001-181791A BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Problemas a Resolver por la Invención La Literatura de Patente 1 es originalmente una técnica que puede omitir de recocido, y, a diferencia de una técnica de prevención de la grieta de material de acero que es un problema esencial en el trabajo en frío con alto grado de trabajo, no es una técnica para mejorar la grieta o agrietamiento del material de acero.

Los métodos descritos en la Patente de Literatura 2, la Literatura de Patente 3 y la Literatura de Patente 4 se refieren a una técnica de prevención de la grieta de material de acero que es un problema esencial en el trabajo en frío con un alto grado de trabajo. Sin embargo, también en relación con estos métodos, no ha habido todavía un margen de mejora para la prevención de la grieta. La presente invención se ha realizado teniendo en cuenta los problemas descritos anteriormente, y un objeto de la presente invención es proporcionar un alambrón de acero o barra de acero para la forja en frió como rolado en caliente, que presentan una excelente ductilidad después de la recocido con esfereoidización, que puede prevenir la grieta de material de acero que es un factor de inhibición de la forja en frío en el trabajo con el grado más alto de trabajo.

Medios para Resolver los Problemas Los presentes inventores han estudiado intensamente, y en consecuencia encontrado que es útil para mejorar la capacidad de deformación para evitar que la grieta del material de acero durante la forja en frío para controlar adecuadamente la rugosidad de la superficie del material base de acero, además del componente de material de acero y la pre-estructura antes de la recocido con esfereoidización .

La presente invención se ha realizado basándose en el conocimiento novedoso anteriormente, y la esencia de la presente invención es como se describe a continuación. [1] Un alambrón de acero o barra de acero laminada en caliente, que tiene una excelente capacidad de forjado en frío, incluyendo, en % en masa, como una composición química, C: 0.1% a 0.6%, Si: 0.01% a 1.5%, Mn: 0.05% a 2.5%, Al: 0.015% a 0.3%, N: 0.0040% hasta 0.0150%, y P: limitado a 0.035% o menos, S: limitado a 0.025% o menos, y el balance que consiste sustancialmente en hierro e impurezas inevitables, en el que una profundidad de d (mm) desde la superficie de la región de capa superficial con 20 HV 0.2 o más alto, con respecto a HV 0.2 que es la dureza media en la región donde la profundidad de la superficie es desde la sección de radio R x 0.5 (mm) en el centro satisface la siguiente fórmula (1); la estructura de acero de la región de la capa superficial tiene una fracción de ferrita de 10% o menos en proporción de área, siendo el resto uno o dos o más de martensita, bainita y perlita; la estructura de acero donde la profundidad desde la superficie es desde el radio seccional R x 0.5 (mm) hasta el centro es de ferrita-perlita o ferrita-bainita; y la rugosidad superficial Ra en la dirección circunferencial cuando las escalas adherida a la superficie se han eliminado es 4µ?? o menos. 0.5 > d/R < 0.03... (1) [2] El alambrón de acero o la barra de acero de acuerdo con [1], que incluye además uno o dos o más de, en % en masa, como la composición química del acero, Cr: 3.0% o menos, Mo: 1.5% o menos, Cu: 2.0% o menos, Ni : 5.0% o menos , y B: 0.0035% o menos. [3] El alambrón de acero o barra de acero de acuerdo con [1] o [ 2 ] , que incluye además uno o dos o más de, en % en masa, como la composición química del acero, Ca: 0.005% o menos, Zr: 0.005% o menos, Mg: 0.005% o menos, y Restos; 0.015% o menos. [4] El alambrón de acero o barra de acero de acuerdo con cualquiera de [1] a [3], que incluye además uno o dos o más de, en % en masa, como la composición química del acero, Ti: 0.20% o menos, Nb : 0.1% o menos , V: 1.0% o menos, y W: 1.0% o menos . [5] El alambrón de acero o barra de acero de acuerdo con cualquiera de [1] a [4], que incluye además uno o dos o más de, en % en masa, como una composición química del acero, Sb: 0.0150% o menos, Sn: 2.0% o menos, Zn: 0.5% o menos o, Te: 0.2% o menos, Bi : 0.5% o menos , y Pb : 0.5% o menos . [6] El alambrón de acero o barra de acero de acuerdo con cualquiera de [1] a [5], satisfaciendo además la siguiente fórmula (2), en % en masa, como la composición química del acero . 3lSi + 15Mn + 23Cr + 26Mo + 100V > 55... Fórmula (2) [7] El alambrón de acero o barra de acero de acuerdo con cualquiera de [1] a [6], que incluye además, en % en masa, como la composición química del acero, Ti: 0.02% a 0.20% y B: 0.0005% a 0.0035%.

Efectos de la invención El alambrón de acero o barra de acero de la presente invención puede prevenir la grieta de material de acero que se produce durante la forja en frío. La presente invención puede darse cuenta de la forja en frío con alto grado de trabajo que es convencionalmente imposible, o abreviar recocido intermedio de la etapa en la que la forja en frío es convencionalmente imposible sin recocido intermedio.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS [Figura 1] la figura 1 es un gráfico que muestra una relación entre el valor de la fórmula (2) y la dureza de revenido a 300°C.

MODOS DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN En lo sucesivo, las modalidades para llevar a cabo la presente invención se describirán en detalle. En primer lugar, se describirá la razón para limitar la composición química de la presente invención. En lo sucesivo, el % en masa en la composición se denota simplemente por %.

C: 0.1% a 0.6% El C es un elemento que tiene un efecto importante sobre la resistencia básica del material de acero. Sin embargo, en un caso en el que el contenido de C es menor que 0.1%, una resistencia suficiente no puede obtenerse, y otros elementos de aleación se debe añadir aún más en grandes cantidades. Por otra parte, con un contenido de C superior a 0.6%, del material aumenta la dureza y la resistencia a la deformación aumenta notablemente, resultando en una degradación significativa en la capacidad de maquinado. Por consiguiente, en la presente invención, el contenido de C se establece en 0.1% a 0.6%. El intervalo preferido es desde 0.4% a 0.6%.

Si: 0.01% a 1.5% El Si es un elemento eficaz para la desoxidación del acero, y también es un elemento eficaz para reforzar la ferrita y la mejora de la resistencia al ablandamiento del temple. Con Si menos de 0.01%, los efectos son insuficientes. Por otro lado, con Si superior a 1.5%, el acero se vuelve quebradizo, características de los materiales se degradan, también, la capacidad de maquinado se deteriora significativamente, y además, las propiedades de carburación se inhiben. Por consiguiente, el contenido de Si se debe establecer en el intervalo de 0.01% a 1.5%. El intervalo preferido es de 0.05% a 0.40%.

Mn: 0.05% a 2.5% El Mn fija y dispersa S en el acero como MnS . Además, el Mn es un elemento necesario para mejorar la capacidad de templado y asegurar la resistencia después del temple mediante la formación de una solución sólida en la matriz. Sin embargo, con un contenido de Mn de menos de 0.05%, el S en uniones de acero con Fe para formar FeS, y el acero se vuelve quebradizo. Por otro lado, cuando aumenta el contenido de Mn, específicamente, el contenido de Mn supera el 2.5%, la dureza de los materiales básicos aumenta, la capacidad de trabajo en frío se degrada, y también están saturados los efectos sobre la resistencia y la capacidad de templado. Por consiguiente, el contenido de Mn se establece en 0.05% a 2.5%. El intervalo preferido es desde 0.30% a 1.25%.

Al: 0.015% a 0.3% El Al es eficaz para, además la desoxidación del acero, fijación de solución sólida N presentes en el acero como AlN, y el refinamiento de grano de cristal. Además, cuando B está contenido, es útil para asegurar la solución B sólida. Con el fin de obtener los efectos anteriores, 0.015% o más de Al se requiere. Sin embargo, con un contenido superior a 0.3%, A1203 se produce en exceso, y la degradación de la resistencia a la fatiga y la grieta de forja en frío son causados, por lo tanto el contenido de Al se establece en 0.015% a 0.3%.

N: 0.0040% a 0.0150% Los enlaces de N con Al, Ti, Nb y V en acero para producir nitruro o carbonitruro, y suprime el engrosamiento del grano de cristal. Además, con un contenido de menos de 0.0040%, el efecto es insuficiente. Sin embargo, con un contenido superior a 0.0150%, el efecto es saturado, y también el carbonitruro de solución no sólida no forma una solución sólida y se mantiene durante el calentamiento antes de la laminación en caliente o forjado en caliente, por lo que es difícil aumentar la cantidad de finos de carbonitruro efectivo para suprimir el engrosamiento de grano de cristal. En consecuencia, el contenido del mismo se debe establecer en el intervalo de 0.0040% a 0.0150%.

P: 0.035% o menos Cuando el contenido de P aumenta, específicamente, con un contenido de P superior a 0.035%, la dureza de los materiales base aumenta en acero, y la capacidad de trabajo en caliente, y las características de colada también se degradan. Por consiguiente, el contenido de P se establece en 0.035% o menos. El intervalo preferido es de 0.02% o menos.

S: 0.035% o menos Con un contenido de S superior a 0.035%, el MnS se engrosa excesivamente, y se convierte en un punto de partida de la grieta durante el trabajo en frío. Por la razón anterior, el contenido de S tiene que ser ajustado a 0.035% o menos. El intervalo preferido es de 0.01% o menos.

Además, como opcionalmente los elementos contenidos, para mejorar la capacidad de templado y la transmisión de resistencia, uno o dos o más de Cr: 3.0% o menos, Mo: 1.5% o menos, Cu: 2.0% o menos, Ni: 5.0% o menos y B: 0.0035% o menos puede estar contenido.

Cr : 3.0% o menos El Cr es un elemento para mejorar la capacidad de templado y también impartir carácter suavizante de resistencia al temple, y se añade al acero en el que se requiere una alta resistencia. Con el fin de mejorar la capacidad de templado de forma estable, el contenido de Cr es deseablemente 0.1% o más. Además, cuando el Cr está contenido en una cantidad superior a 3.0%, el Cr de carburo se produce, y el acero se vuelve quebradizo. Por consiguiente, en la presente invención, cuando el Cr está contenido, el contenido del mismo se ajusta a 3.0% o menos. El intervalo preferido es de 0.1% a 2.0%.

Mo: 1.5% o menos El Mo es un elemento para impartir resistencia de ablandamiento al temple también mejora la capacidad de templado, y se añade al acero en el que se requiere una alta resistencia. Con el fin de mejorar la capacidad de templado de forma estable, el contenido de Mo es deseablemente 0.01% o más. Además, incluso cuando Mo está contenido en una cantidad superior al 1.5%, los efectos se saturan. Por consiguiente, cuando el Mo está contenido, el conten do de la misma se establece en 1.5% o menos. El intervalo preferido es desde 0.05% a 0.25%.

Cu : 2.0% o menos El Cu es un elemento eficaz para reforzar la ferrita y también mejorar la capacidad de templado y la mejora de resistencia a la corrosión. Con el fin de mejorar la capacidad de templado de forma estable y la resistencia a la corrosión, el contenido de Cu es deseablemente 0.1% o más. Además, incluso cuando el Cu está contenido en una cantidad superior a 2.0%, los efectos están saturados en términos de propiedades mecánicas. Por consiguiente, cuando el Cu esta contenido, el contenido de la misma se establece en 2.0% o menos. Mientras tanto, el Cu particularmente degrada la ductilidad en caliente, y causa defectos durante la laminación, y por lo tanto se añade preferiblemente junto con Ni.

Ni : 5.0% o menos El Ni es un elemento eficaz para reforzar la ferrita, mejorando también la ductilidad y la mejora de la capacidad de templado y la mejora de resistencia a la corrosión. Con el fin de mejorar la capacidad de templado de forma estable y la resistencia a la corrosión, el contenido de Ni es deseablemente 0.1% o más. Además, incluso cuando el Ni está contenido en una cantidad superior a 5.0%, los efectos están saturados en términos de propiedades mecánicas, y la capacidad de maquinado se degrada. Por consiguiente, cuando el Ni está contenido, el contenido de la misma se establece en 5.0% o menos .

B: 0.0035% o menos La solución sólida B mejora la capacidad de templado y también mejora la resistencia de limite de grano, y mejora la resistencia a la fatiga y resistencia al impacto como partes de la máquina. Con el fin de mejorar la capacidad de templado de forma estable y la capacidad de trabajo en frió, el contenido de B es deseablemente 0.0005% o más. Además, incluso cuando B está contenido en una cantidad superior a 0.0035%, los efectos están saturados en términos de propiedades mecánicas, y además, la ductilidad en caliente degrada notablemente. Por consiguiente, cuando B está contenido, el contenido del mismo se establece en 0.0035% o menos.

Además, como opcionalmente contenido los elementos, uno o dos o más de Ca, Zr, Mg y Restos puede estar contenido.

Ca: 0.005% o menos El Ca es un elemento desoxidante, y produce un óxido. En el acero que contiene 0.015% o más como Al total (T-Al) como en el acero de la presente invención, se forma aluminato de calcio (CaOAl203) cuando el Ca está contenido. El CaOAl203 es un óxido que tiene un punto de fusión más bajo en comparación con AI2O3, por lo tanto sirve como una película protectora de la herramienta durante el corte de alta velocidad, y mejora la capacidad de maquinado. Con el fin de mejorar la capacidad de maquinado de manera estable, el contenido de Ca es deseablemente en 0.0002% o más. Además, con un contenido de Ca superior a 0.005%, CaS se produce en el acero, y por el contrario, la capacidad de maquinado se degrada. Por consiguiente, cuando el Ca esta contenido, el contenido de la misma se establece en 0.005% o menos.

Zr: 0.005% o menos El Zr es un elemento desoxidante, y produce un óxido en el acero. El óxido se considera que es Zr02, y esto se convierte en un núcleo Zr02 de precipitación de MnS, por lo tanto tiene efectos del aumento de los sitios de precipitación de MnS y dispersar uniformemente MnS. Además, el Zr también tiene una acción de formación de una solución sólida en MnS a fin de producir un sulfuro complejo, la menor capacidad de deformación, y suprimir el estiramiento de MnS durante el laminado y forjado en caliente. Como tal, el Zr es un elemento eficaz para la reducción de la anisotropia. Con el fin de obtener de forma estable estos efectos, el contenido de Zr es deseablemente 0.0003% o más. Por otra parte, incluso cuando el Zr está contenido en una cantidad superior a 0.005%, el rendimiento llega a ser extremadamente pobre asi como para producir grandes cantidades de compuestos duros tales como Zr02 y Zrs, y las propiedades a la inversa, propiedades mecánicas tales como la capacidad de maquinado, y valores de impacto características de fatiga se degradan. Por consiguiente, cuando el Zr está contenido, el contenido de la misma se establece en 0.005% o menos.

Mg: 0.005% o menos El Mg es un elemento desoxidante, y produce un óxido en el acero. Además, el AI2O3 duro se modifica en MgO o Al203*MgO, que es relativamente suave y finamente dispersado para mejorar la capacidad de maquinado. Además, un óxido del mismo es susceptible de convertirse en un núcleo de MnS, y también tiene un efecto de MnS finamente dispersantes. Con el fin de obtener de forma estable estos efectos, el contenido de Mg es deseablemente a 0.0003% o más. Además, el Mg produce un complejo con sulfuro de MnS y esferoidizar MnS; sin embargo, cuando se contiene Mg en exceso, concretamente, con un contenido de Mg superior a 0.005%, la producción de MgS únicos se acelera y por el contrario se deteriora la capacidad de maquinado. Por consiguiente, cuando se contiene Mg, el contenido del mismo se establece en 0.005% o menos.

Restos: 0.015% o menos Los restos (elemento de tierras raras) es un elemento desoxidante, produce un óxido que tiene un punto de fusión bajo, y suprime la obstrucción de la boquilla durante la colada, y también tiene una acción de formación de una solución sólida en MnS o enlaces con MnS, reducir la capacidad de deformación del mismo, y suprimir el estiramiento de los MnS forma durante el laminado y forjado en caliente. Como tal, los Restos, es un elemento eficaz para la reducción de la anisotropia. Con el fin de obtener de forma estable estos efectos, el contenido de los Restos es deseable 0.0001% o más. También, con los Restos está contenido en una cantidad superior a 0.015%, se produce una gran cantidad de un sulfuro de Restos, y capacidad de maquinado se deteriora. Por consiguiente, cuando los Restos están contenidos, el contenido de la misma se establece en 0.015% o menos.

Además, como opcionalmente contenido los elementos, uno o dos o más de Ti, Nb, V y W puede estar contenido.

Ti: 0.20% o menos El Ti es un elemento que forma carbonitruro, contribuye a la supresión del crecimiento o fortalecimiento de granos de austenita, y se utiliza como un elemento de granulación para prevenir el engrosamiento de los granos en el acero en el que se requiere una alta resistencia y el acero en el que se requiere una tensión baja. Además, el Ti es también un elemento desoxidante, y tiene un efecto de formación de un óxido de suave a fin de mejorar la capacidad de maquinado. Con el fin de obtener de forma estable los efectos anteriores, el contenido es preferiblemente de 0.001% o más. Además, con un contenido de Ti excediendo 0.1%, una solución no sólida de carbonitruro gruesa que provoca la fisuración en caliente se precipita, y por el contrario, las propiedades mecánicas se deterioran. Por consiguiente, cuando el Ti está contenido en la presente invención, el contenido de la misma se establece en 0.20% o menos. El intervalo preferido es de 0.001% a 0.20%.

Nb : 0.1% o menos El Nb es también un elemento que forma carbonitruro, contribuye al fortalecimiento del acero a través del endurecimiento por precipitación secundaria, y la supresión del crecimiento y el fortalecimiento de los granos de austenita, y se utiliza como un elemento de granulación para prevenir el engrosamiento de los granos en el acero en el que una alta resistencia es requerida y el acero en el que se requiere una tensión baja. Con el fin de obtener de forma estable el efecto de aumentar la resistencia, el contenido de Nb es deseablemente 0.01% o más. Además, cuando el Nb está contenido en una cantidad superior al 0.1%, una solución no- sólida de carbonitruro grueso que provoca la ruptura en caliente se precipita, y por el contrario, las propiedades mecánicas se deteriora. Por consiguiente, cuando el Nb está contenido, el contenido de la misma se establece en 0.1% o menos .

V: 1.0% o menos El V es también un elemento que forma carbonitruro y puede fortalecer el acero a través del endurecimiento por precipitación secundaria, y está contenido en el acero en el que se requiere una alta resistencia. Sin embargo, con el fin de obtener de forma estable el efecto de aumentar la resistencia, el contenido de V es deseablemente 0.03% o más. Además, cuando el V está contenido en una cantidad superior al 1.0%, una solución no-sólida de carbonitruro grueso que provoca la ruptura en caliente se precipita, y por el contrario, las propiedades mecánicas se deterioran. Por consiguiente, cuando el V está contenido, el contenido de la misma se establece en 1.0% o menos. : 1.0% o menos El W es también un elemento que forma carbonitruro y puede fortalecer el acero a través del endurecimiento por precipitación secundaria. Con el fin de obtener de forma estable el efecto de aumentar la resistencia, el contenido de W es deseablemente 0.01% o más. Además, cuando el W está contenido en una cantidad superior a 1.0%, una solución no- sólida de carbonitruro grueso que provoca la ruptura en caliente se precipita, y por el contrario, las propiedades mecánicas se deterioran. Por consiguiente, cuando el W está contenido, el contenido de la misma se establece en 1.0% o menos .

Además, como opcionalmente contenido de los elementos, uno o dos o más de Sb, Sn, Zn, Te, Bi y Pb pueden estar contenidos .

Sb: 0.0150% o menos El Sb hace ferrita frágil en la medida adecuada, y mejora la capacidad de maquinado. Con el fin de obtener de forma estable el efecto de mejora de la capacidad de maquinado, el contenido de Sb es deseablemente 0.0005% o más. Además, cuando aumenta el contenido de Sb, específicamente, supera 0.0150%, la segregación macro de Sb se vuelve excesivo, y el valor de impacto disminuye significativamente. Por consiguiente, el contenido de Sb se establece en 0.0150%) o menos.

Sn : 2.0% o menos El Sn tiene efectos de hacer quebradizo la ferrita a fin de extender la vida útil de una herramienta y la mejora de la rugosidad de la superficie. Con el fin de obtener de forma estable estos efectos, el contenido de Sn es deseablemente 0.005% o más. Además, incluso cuando Sn está contenido en una cantidad superior a 2.0%, los efectos se saturan. Por consiguiente, cuando el Sn está contenido, el contenido de la misma se establece en 2.0% o menos.

Zn : 0.5% o menos El Zn tiene efectos de hacer quebradizo la ferrita a fin de extender la vida útil de una herramienta y la mejora de la rugosidad de la superficie. Con el fin de obtener de forma estable estos efectos, el contenido de Zn es deseablemente 0.0005% o más. Además, incluso cuando el Zn está contenido en una cantidad superior al 0.5%, los efectos se saturan. Por consiguiente, cuando el Zn está contenido, el contenido de la misma se establece en 0.5% o menos.

Te: 0.2% o menos El Te es un elemento de mejorar la capacidad de maquinado. Además, el Te tiene una acción de producir MnTe, y coexistiendo con MnS de manera que se suprime la capacidad de deformación de MnS degradado y el estiramiento de la forma MnS. Como tal, el Te es un elemento eficaz para la reducción de la anisotropia. Con el fin de obtener de forma estable estos efectos, el contenido de Te es deseablemente 0.0003% de o más. Además, con un contenido de Te superior a 0.2%, no sólo es el efecto saturado, pero también degrada la ductilidad en caliente de tal manera que es altamente probable que los defectos son causados. Por consiguiente, cuando el Te está contenido, el contenido de la misma se establece en 0.2% o menos .

Bi : 0.5% o menos El Bi es un elemento que mejora la capacidad de maquinado. Con el fin de obtener de forma estable el efecto de mejora de la capacidad de maquinado, el contenido de Bi es deseablemente 0.005% o más. Además, incluso cuando Bi está contenido en una cantidad superior a 0.5%, no sólo es el efecto de mejora de la capacidad de maquinado saturado, pero también se degrada la ductilidad en caliente de tal manera que es altamente probable que los defectos son causados. Por consiguiente, cuando el Bi está contenido, el contenido de la misma se establece en 0.5% o menos.

Pb: 0.5% o menos El Pb es un elemento que mejora la capacidad de maquinado. Con el fin de obtener de forma estable el efecto de mejora de la capacidad de maquinado, el contenido de Pb es deseablemente 0.005% o más. Además, incluso cuando el Pb está contenido en una cantidad superior al 0.5%, no sólo es el efecto de mejora de la capacidad de maquinado saturada, pero también se degrada la ductilidad en caliente de tal manera que es altamente probable que los defectos son causados. Por consiguiente, cuando el Pb está contenido, el contenido de la misma se establece en 0.5% o menos.

Además del intervalo de composición anterior, el Si, Mn, o además uno o dos o más de Cr, Mo y V están contenidos con el fin de satisfacer la siguiente fórmula (2), por lo que el alambrón de acero o la barra de acero de la presente invención puede ser moldeado, por ejemplo, un engranaje, por forja en frío, y luego, cuando carburado, templado y revenido y se utiliza, suavizando la resistencia después de la carburación temple y revenido se incrementa, y la alta dureza de temperatura se puede mantener alta, y es posible mejorar la resistencia a la fatiga de la superficie. El engranaje alcanza instantáneamente aproximadamente 300 °C por la fricción cuando es mallado, entonces el suavizando asi al revenido de 300°C se suprime y la dureza se fija, por lo que es posible fabricar piezas del engranaje que tiene además una excelente resistencia a la fatiga de la superficie.

El Si, Mn, Cr, Mo y V son convencionalmente eficaz para la resistencia de ablandamiento de temple. En el nivel de acero 30 con una composición de componente de C: 0.11% a 0.60% (% en masa, lo mismo se aplicará en lo sucesivo.), el Si: 0.10% a 1.5%, Mn: 0.05% a 2.46%, P: 0.01% a 0.03%, S: 0.007% a 0.01%, Al 0.02% a 0.025%, Cr: 0% a 3.0%, Mo : 0% a 1.5%, V: 0% a 0.4% y N: 0.0040% a 0.0140%, como resultado de la investigación de templado de dureza a 300 °C del material de acero mediante la realización de carburación, el temple y revenido (el temple se realizó después de carburación de gas en las condiciones de 950°Cx300 minutos y un potencial de carbono de 0.8, a continuación, un revenido a 150°Cx90 minutos.) y después de retener el acero a 300°Cx90 minutos, se ha encontrado que existe una cierta relación entre el valor de la fórmula (2) y la dureza de templado a 300°C, como se muestra en la figura 1. Con base en la figura 1, el valor de la fórmula (2) se ajusta a 55 o más, por lo que es posible obtener la dureza de templado de JIS SMC 420 o más a 300°C, comúnmente usado como un engranaje. 31Si + 15Mn + 23Cr + 26Mo + 100V> 55... Fórmula (2) Cuando B: 0.0005% a 0.0035% y Ti: 0.02% a 0.20% están contenidos, el B mejora la capacidad de templado, y el Ti fija N como TiN para suprimir la producción de BN y aumentar la cantidad de solución B sólida, con lo que capacidad de templado puede incrementarse aún más. Además, el alambrón de acero o la barra de acero de la presente invención puede moldearse, por ejemplo, un engranaje, por forja en frió, y luego, cuando es carburizado, templado y revenido y usado, la solución B sólida se segrega dentro del limite de las partículas después de la carburación, el temple y revenido, aumentando así la resistencia de límite de grano, y es posible la fabricación de partes excelentes en resistencia a la fatiga de bajo-ciclo.

A continuación, se describirán las razones para especificar la estructura y dureza aplicada a la presente invención .

Los presentes inventores han estudiado intensamente para un medio de mejorar la ductilidad de un alambrón de acero para forja en frío, y reveló que, a fin de evitar la grieta de forja, es importante que la estructura después del recocido con esfereoidización sea uniforme y fina. Por otra parte, a fin de lograr esto, se encontró que era eficaz que la fracción de ferrita se suprimió a la cantidad especifica o menos, para la estructura antes de la recocido con esfereoidización del alambrón de acero, y el resto era una estructura mixta de una o dos o más de martensita fina, bainita y perlita.

La presente invención es un alambrón de acero o barra de acero como laminados en caliente, en el que una profundidad de d (mm) desde la superficie de la región de capa superficial con 20 HV 0.2 o más alto, con respecto a HV 0.2 que es la dureza promedio en la región donde la profundidad desde la superficie es desde el radio RxO .5 (mm) seccional al centro satisface la siguiente fórmula (1) . Además, la estructura de acero de la región de la capa superficial comprende una fracción de ferrita de 10% o menos, siendo el resto uno o dos o más de martensita, bainita y perlita. Por otra parte, la estructura de acero donde la profundidad desde la superficie es desde el radio RxO.5 (mm) seccional hasta el centro es de ferrita-perlita o ferrita-bainita . 0.5> d/R> 0.03... (1) Aquí, d es una profundidad (mm) desde la superficie de la región de capa superficial con 20 HV 0.2 o más alto, con respecto a HV 0.2 que es la dureza media en la región donde la profundidad desde la superficie es desde el radio RxO.5 (mm) seccional al centro. R es un radio seccional de un alambrón de acero o barra de acero.

Se describirán las razones para especificar la distribución de dureza y estructura de distribución.

En un caso en el que un elemento cilindrico está alterado, es dinámicamente propenso a agrietarse más en la superficie, pero los presentes inventores han investigado experimentalmente a qué profundidad de la superficie debe ser uniforme y estructura fina que apenas se quebró. Como resultado, cuando una profundidad de d desde la superficie de la región de capa superficial con 20 HV 0.2 o más alto, con respecto a HV 0.2 que es la dureza media en la región donde la profundidad de la superficie es desde el radio RxO .5 (irati) seccional al centro es menor que 0.03R, se produce el agrietamiento desde las proximidades de la profundidad d, y las características criticas de craqueo se deterioran, por lo que se estableció como d = 0.03R. Con d superior a 0.5R, la resistencia a la deformación aumenta marcadamente, causando una reducción de la vida del molde, por lo que se estableció como d <0.5R.

La razón por la fracción de ferrita de la región de capa superficial se establece en 10% o menos en proporción de área es como sigue. Cuando la fracción de ferrita de la estructura (pre-estructura) antes del recocido con esfereoidización es alta, la dispersión de cementita después del recocido con esfereoidización se concentra en la porción distinta de la porción de ferrita en la pre-estructura . Como un resultado, la distribución de cementita después del recocido con esfereoidización se convierte en no uniforme, y las características críticas de craqueo se deterioran. Este fenómeno se hace notable con una fracción de ferrita superior al 10% en proporción de área, por lo tanto la fracción se limita a 10% o menos, y es preferiblemente 5% o menos y más preferiblemente 3% o menos. Una estructura del balance distinto de la ferrita es uno o dos o más de la martensita, bainita, y perlita.

En la estructura de acero donde la profundidad desde la superficie es desde el radio RxO .5 (rara) seccional al centro, se utilizan ferrita-perlita o ferrita-bainita, y mientras que satisface la distribución de la dureza anteriormente, la fracción de estructura no es particularmente limitado.

Con el fin de tener la distribución de la dureza y la distribución de estructura descrita anteriormente, mediante el vertido de agua a la superficie del material de acero inmediatamente después del laminado de acabado, el agua de vertido se detuvo después de enfriamiento una vez que la temperatura de la superficie del material de acero a 100 °C a 600°C, y la temperatura de la superficie del material de acero se recupera a 200°C a 700°C con el calor de potencial interno. Por lo tanto, es posible suprimir la transformación de ferrita de la capa superficial, y establecer la fracción de ferrita a 10% o menos, con el balance como una estructura mixta de uno o dos o más de martensita, bainita y perlita. En la presente invención, un alambrón de acero o barra de acero que se lamina en caliente y luego se enfria mediante el vertido de agua a la superficie del material de acero se conoce como una "alambrón de acero o barra laminada en caliente".

Por otra parte, como la estructura de acero donde la profundidad desde la superficie es desde el radio Rx0.5 (mm) seccional al centro, un efecto de vertido de agua a la superficie del material de acero es pequeña, por lo que se produce ferrita y forma ferrita-perlita o ferrita-bainita .

A continuación, se describirá la razón para especificar la rugosidad de la superficie.

Después de someter un alambrón de acero o barra de acero como laminado en caliente para recocido con esfereoidización, las características de craqueo críticos en un caso en el perturbador se realiza por una pieza de prueba cortada en la dirección longitudinal se ven afectados por la rugosidad de la superficie del material de base. Aquí, en el alambrón de acero o barra de acero laminada en caliente, la superficie del material de base está en un estado de ser cubierto por escalas. En un caso en el que se mide simplemente la rugosidad de la superficie, se mide la rugosidad de la superficie de las escamas que cubren el material de base, y la rugosidad de la superficie del material de base que afecta a las características críticas de craqueo no puede ser conocido. Por lo tanto, las escamas adheridas a la superficie se eliminan, y la rugosidad de la superficie en la dirección circunferencial se mide, por lo que es posible medir la rugosidad de la superficie del material de base que afecta a las características críticas de craqueo. Como resultado de la investigación de la rugosidad de la superficie y las características críticas de craqueo después de la eliminación de las escamas desde un material laminado enrollado en varias condiciones para cambiar en gran medida la rugosidad de la superficie, las características críticas de craqueo se degradan como la rugosidad de la superficie es alta, pero cuando la rugosidad de la superficie se reduce a Ra 4 µp?, las características críticas de craqueo no se degrada, por lo que se ha especificado como Ra = 4 µp?. Ra se calculó de acuerdo a la Ra que se define en JIS B0601; '82.

Aquí, las escamas pueden ser removidas por decapado, granallado y similares. El decapado se lleva a cabo, por ejemplo, en las condiciones de tratamiento en una solución de ácido clorhídrico con una concentración de 10% en masa a 60°C durante un tiempo de inmersión de 3 a 14 minutos (preferiblemente de 4 a 12 minutos, más preferiblemente de 5 a 10 minutos) . Aparte del ácido clorhídrico, se puede utilizar ácido sulfúrico. El granallado se lleva a cabo, por ejemplo, mediante la proyección de una bola de acero con un diámetro de 0.5 mm y una dureza de 47.3 HRC a una densidad de proyección de 90 Kg/m3 y una velocidad de proyección de 70 m/s.

Con el fin de tener una rugosidad Ra superficial en la dirección circunferencial cuando el decapado, el alambrón de acero o barra de acero de 4 µp? o menos, es necesario llevar a cabo adecuadamente desincrustando antes del laminado en bruto, después de extraer la palanquilla del horno de calentamiento, y también para mantener la temperatura de la superficie del material de acero durante el paso del material laminado desde la laminación en bruto de laminado de acabado alto a una temperatura constante o más. Se consigue teniendo una temperatura mínima de la temperatura de la superficie del material de acero durante el paso del material laminado de 860°C o más, preferiblemente 900°C o más, y aún más preferiblemente 910 °C o más. Cuando la temperatura de la superficie del material de acero durante el paso del material laminado es baja, la capacidad de deformación se deteriora para formar arrugas finas como de deformación, así la superficie de rugosidad aumenta. Después de extraer la palanquilla del horno de calentamiento, la desincrustación antes del laminado en caliente o durante la laminación se lleva a cabo normalmente por agua a alta presión, y con el fin de llevar a cabo adecuadamente la desincrustación, es necesario establecer la presión del agua de la desincrustación alta. Sin embargo, a una alta presión de agua de la desincrustación, la temperatura de la superficie del material de acero durante el paso del material laminado se reduce, por lo tanto, a fin de asegurar la temperatura mínima, la palanquilla de temperatura de calentamiento y presión del agua de la desincrustación necesita ser adecuadamente ajustado correctamente. Ejemplos En lo sucesivo, la presente invención se describirá específicamente en detalle basándose en los ejemplos. Estos ejemplos se proporcionan para describir la presente invención, y no limitan el alcance de la presente invención. 162 mm palanquillas cuadradas que tienen las composiciones químicas se muestran en la Tabla 1 y la Tabla 2 se laminaron en las condiciones de la Tabla 3 y la Tabla 4. Como para todos los ejemplos excepto para la prueba No. 17, piezas de ensayo se obtuvieron desde barras de acero después de ser laminado, y microestructura y distribución de dureza y rugosidad de la superficie después del decapado se investigaron. En cuanto a la prueba No. 17, después de haber sido laminado, en la periferia exterior del torno se giro por un lado de 0.5 mm para formar una barra de acero de f44, además, una pieza de ensayo se recogió desde la barra de acero, y la microestructura y la distribución de dureza, y rugosidad de la superficie fueron investigados.

A continuación, las barras de acero, una vez enfriados a temperatura ambiente después de ser laminado (para la prueba No. 17, después de ser cortado) se calentaron y retenido en el intervalo de Aci + 5°C a Ac3-5°C durante 20 minutos, y se sometieron a tratamiento térmico del recocido con esfereoidización de enfriamiento de las barras de acero a Aci - 70°C a una velocidad de enfriamiento de 5.5°C/h o menos. Entonces, una prueba de perturbación se realizó con una pieza de prueba de compresión corte perpendicular a la dirección de laminación de la barra de acero de manera que sea una altura de 1.5 veces el diámetro de laminado en la dirección longitudinal para investigar la proporción de compresión critico. Los resultados se muestran colectivamente en las Tablas 3 y 4.

Distribución de la dureza, microestructura Para una barra de acero en el que la sección (sección C) cortada perpendicular a la dirección de laminación de la barra de acero se incrustó con la resina, la distribución de la dureza fue examinada en 100 µp? de paso utilizando micro Vickers en la condición de una prueba de fuerza de 1.961 N, y la región con 20 HV 0.2 o más alto, con respecto a HV 0.2 que es la dureza media en la región donde la profundidad desde la superficie es desde el radio RxO .5 (mm) seccional al centro se definió como una profundidad de d mm desde la superficie.

A continuación, bajo un microscopio óptico, la parte de la capa de superficie se observó a un total de ocho puntos a una profundidad de 200 µp? desde la capa superficial y una profundidad de d mm desde la capa superficial en las cuatro direcciones diferentes por 90 grados en la sección C de la varilla de alambre, con un aumento de 1000 veces, y la fracción de ferrita se midió. En intervalo desde la capa de superficie a d mm, el balance de la ferrita era uno o dos o más de la martensita, bainita y perlita.

Rugosidad superficial En un caso de decapado, la barra de acero se decapado por inmersión en una solución de ácido clorhídrico con una concentración de 10% en masa a una temperatura de 60 °C durante 5 a 10 minutos, y después de confirmar visualmente que la escama fue retirada desde la circunferencia entera, la rugosidad en la dirección circunferencial se midió, y Ra como se define en JIS B0601: '82 se calculó.

Prueba de compresión crítica La proporción (%) de compresión para tener una probabilidad de falla de 50% a partir de la prueba de perturbando en las condiciones de tener una rápidez de deformación de 10s - 1 se investigó. El agrietamiento se definió como craqueo con una longitud de grieta de 0.5 mm o más, se observa visualmente, o bajo un microscopio óptico como sea necesario. Debido a la presión sobre la superficie del molde, el límite superior de la proporción de compresión se establece en 80%. Cuando el agrietamiento no se produjo en el 80%, la proporción de compresión critica se define como 80%.

Como es evidente a partir de la Tabla 3 y la Tabla 4, se puede ver que las proporciones de compresión criticas de los ejemplos de la invención (Ensayos Núms . 1 a 27, 37 a 78) son notablemente excelente en comparación con las proporciones de compresión críticos de los ejemplos comparativos (Ensayos Núms . 28 a 36) .

En la prueba Números 28, 31 y 32 de los ejemplos comparativos, ya que el intervalo de d estaba fuera de la especificación, y la estructura de capa de la superficie antes del recocido con esfereoidización no era buena, la cementita después del recocido con esfereoidización no estaba suficientemente dispersado uniformemente, y por lo tanto la proporción de compresión crítico se redujo. Fue causada por un enfriamiento insuficiente debido a la falta de cantidad de agua durante el enfriamiento en los Números. 28 y 31, y la rápida velocidad de paso de material en la banda de enfriamiento por agua en el Número 32.

En los ejemplos comparativos Núms. 29 y 30, ya que la temperatura de laminación era baja, la capacidad de deformación durante la laminación se deterioró, por lo tanto la rugosidad de la superficie se deterioró, y la proporción de compresión límite crítico se redujo.

En los ejemplos comparativos Núms. 33 y 34, la composición química de P o S que reduce la capacidad de trabajo en frió superó la especificación de la presente solicitud, y el limite de trabajo se reduce en consecuencia.

En el ejemplo comparativo No. 35, después de extraer la palanquilla del horno de calentamiento, la presión del agua de desincrustación antes de la laminación en caliente era demasiado baja, por lo tanto la desincrustación no se realizó suficientemente. Por lo tanto, la rugosidad de la superficie superó la especificación de la presente solicitud, y el limite de trabajo se reduce en consecuencia.

En el ejemplo comparativo No. 36, después de extraer la palanquilla del horno de calentamiento, la presión del agua de desincrustación antes de la laminación en caliente era demasiado alto, por lo tanto la temperatura mínima en la superficie del material de acero durante el paso del material laminado era baja, y la palanquilla estaba fuera de la especificación de la presente solicitud. Por lo tanto, la capacidad de deformación durante la laminación se deterioró, por lo tanto la rugosidad de la superficie se deterioró, y el límite de trabajo se reduce.

Además, para los Ejemplos 37 a 78, la carburación, temple y revenido (el temple se realizó después de la carburación de gas en las condiciones de 950°Cx300 minutos y un potencial de carbono de 0.8, a continuación, un revenido a 150°Cx90 minutos se llevó a cabo.) se realizaron después del recocido con esfereoidización .

Resistencia a la fatiga de superficie Se preparó un rodillo pequeño (con una superficie cilindrica con un diámetro de 26 mm x anchura de 18 mm) para una prueba de picaduras de rodillo, y una prueba de fatiga de picaduras de rodillo se llevó a cabo en las condiciones de una tensión de Hertz de 3000 MPa, una proporción de deslizamiento de -40%, y una ATF temperatura del aceite de 80°C. El número de repeticiones se produjo hasta picaduras se enumeran en la Tabla 4. En un caso en el que no se produjo picaduras, la prueba de fatiga de picaduras de rodillo se repitió hasta 10,000,000 veces.

Resistencia a la fatiga de ciclo bajo Una pieza de ensayo de fatiga por flexión de cuatro puntos (13 mm x 80 mm L, 3 mm muesca en V en la parte central) se preparó, y una prueba de fatiga de bajo ciclo de flexión de cuatro puntos se realizó a una frecuencia de 1 Hz con un seno de onda a una proporción de tensiones de 0.1. En la Tabla 4, 500 veces la tensión se listo.

La resistencia a la fatiga de la superficie es alta en los Ejemplos 37 a 76 que satisface la fórmula (2), en comparación con los Ejemplos 77 y 78.

Se puede ver que los Ejemplos 57 a 78 que contiene Ti: 0.02 a 0.20% y B: 0.0005% a 0.0035% son excelentes en la fatiga de ciclo bajo en comparación con los Ejemplos 37 a 56 que no contienen Ti y B.

Tabla 1 Tabla 2 Tabla 4

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Un alambrón de acero o barra de acero como laminados en caliente, que tiene una excelente capacidad de forjado en frió, caracterizado en que comprende: en % en masa, como una composición química, C: 0.1% a 0.6%, Si : 0.01% a 1.5%, Mn: 0.05% a 2.5%, Al: 0.015% a 0.3%, N: 0.0040% a 0.0150%, y P: limitado a 0.035% o menos, S: limitado a 0.025% o menos, y el balance o resto que consiste sustancialmente de hierro e impurezas inevitables, en donde una profundidad de d (ram) desde la superficie de la región de capa superficial con 20 HV 0.2 o más alto, con respecto a HV 0.2 que es la dureza media en la región donde la profundidad desde la superficie es desde el radio Rx0.5 (mm) seccional al centro satisface la siguiente fórmula (1) ; la estructura de acero de la región de la capa superficial tiene una fracción de ferrita de 10% o menos en proporción de área, siendo el resto uno o dos o más de martensita, bainita y perlita: la estructura de acero donde la profundidad desde la superficie es desde el radio Rx0.5 (mm) seccional al centro es de ferrita-perlita o ferrita-bainita; y la rugosidad superficial Ra en la dirección circunferencial cuando se han eliminado las escamas que se adhieren a la superficie es 4 µp? o menos. 0.5 > d/R = 0.03... (1)

2. El alambrón de acero o barra de acero de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que comprende además uno o dos o más de, en % en masa, como la composición química del acero, Cr: 3.0% o menos, Mo: 1.5% o menos, Cu : 2.0% o menos, Ni: 5.0% o menos, B: 0.0035% o menos, Ca: 0.005% o menos, Zr: 0.005% o menos, Mg: 0.005% o menos, Rem: 0.015% o menos, Ti: 0.20% o menos, Nb: 0.1% o menos, V: 1.0% o menos, W: 1.0% o menos, Sb: 0.0150% o menos, Sn : 2.0% o menos , Zn: 0.5% o menos, Te: 0.2% o menos, Bi: 0.5% o menos, y Pb: 0.5% o menos.

3. El alambrón de acero o barra de acero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado en que satisfacen además la siguiente fórmula (2), en % en masa, como la composición química del acero. 31Si + 15Mn + 23Cr + 26Mo + 100V > 55... Fórmula (2)

4. El alambrón de acero o barra acero de acuerdo con cualquiera de la reivindicación 1 o 2, caracterizado en que comprende además: en % en masa, como la composición química del acero, Ti: 0.02% a 0.20% y B: 0.0005 a 0.0035%. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Esta invención proporciona un alambrón de acero/barra de acero que tiene una excelente capacidad de forjado en frió. Este alambrón de acero/barra de acero está provisto con una composición de componente químico predeterminado en la condición inmediatamente después de la laminación en caliente, en el que la profundidad d (mm) , desde la superficie, de una región de capa superficial que tiene una dureza HVO .2 media que es al menos 20 más alto que la dureza HVO .2 media de la región desde el radio (R)x0.5 (mm) de la sección transversal al centro satisface la fórmula (1); la estructura de acero de la región de capa superficial comprende de ferrita en una fracción de 10% o menos en proporción por proporción de área, y el resto se compone de uno o más tipos de estructura de acero de entre martensita, bainita, y perlita; la estructura de acero desde el radio (R)x0.5 (mm) de la sección transversal al centro es una estructura de acero ferrita-perlita o ferrita bainita; y la rugosidad (Ra) superficial en la dirección circunferencial cuando se han eliminado las escamas que se adhieren a la superficie que es igual o inferior a 4 µp?.