WO2020230880A1 - Steel wire and hot-rolled wire material - Google Patents

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直樹 松井
山▲崎▼ 浩一
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Abstract

A steel wire which has a component composition comprising 0.10 to 0.60% of C, 0.01 to 0.50% of Si, 0.20 to 1.00% of Mn, 0.030% or less of P, 0.050% or less of S, 0.85 to 1.50% of Cr, 0.001 to 0.080% of Al, 0.0010 to 0.0200% of N, and a remainder made up by Fe, impurity elements and arbitrary elements, and includes a center axis of the steel wire, wherein, in a cross section parallel to the center axis, 95% by area or more of the metal structure is made up by ferrite and a spherical carbide, ferrite grains have an average grain diameter of 10.0 to 30.0 μm, spherical carbide particles each having an equivalent circle diameter of 0.1 μm or more have an average aspect ratio of 2.5 or less, and the number of the spherical carbide particles each having an equivalent circle diameter of 0.1 μm or more is 1.5×106×[C] to 7.0×106×[C] particles/mm2 wherein [C] represents the content (% by mass) of C in the steel wire.

Description

鋼線、及び熱間圧延線材Steel wire and hot rolled wire
 本開示は鋼線、及び熱間圧延線材に関する。
 本願は、2019年5月16日に、日本に出願された特願2019-092640号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present disclosure relates to steel wire and hot rolled wire.
The present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-092640 filed in Japan on May 16, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
 冷間鍛造は成形品の寸法精度や生産性が優れることから、鋼製のボルト、ねじ、ナット等の機械部品の成形に際して、従来から行われていた熱間鍛造から冷間鍛造への切り替えが拡大している。また、ボルトやナットなどの部品は構造用途に用いられることが多く、このためC、Mn、Crなどの合金元素を添加して強度を付与している。 Since cold forging is excellent in dimensional accuracy and productivity of molded products, it is possible to switch from conventional hot forging to cold forging when molding mechanical parts such as steel bolts, screws, and nuts. It is expanding. Further, parts such as bolts and nuts are often used for structural purposes, and for this reason, alloying elements such as C, Mn, and Cr are added to impart strength.
 しかし、合金元素含有量が増大すると、鋼材の変形抵抗が高くなったり延性が低くなったりするので、冷間鍛造の際に金型負荷が増大して金型の摩耗や損傷が発生すること、及び、成形部品に加工割れが発生することなどの課題が生じる。 However, when the alloy element content increases, the deformation resistance of the steel material increases and the ductility decreases, so that the mold load increases during cold forging, causing wear and damage to the mold. In addition, problems such as processing cracks occurring in the molded parts occur.
 また、近年は部品製造コストの低減や部品の高機能化を目的として、部品形状が複雑化している。このため、冷間鍛造に用いる鋼材には軟質であるとともに、極めて高い延性が要求される。そのため、従来から、熱間圧延材を球状化焼鈍などの熱処理により軟質化して、加工性を向上させることが行われている。 In recent years, the shape of parts has become complicated for the purpose of reducing parts manufacturing costs and improving the functionality of parts. Therefore, the steel material used for cold forging is required to be soft and have extremely high ductility. Therefore, conventionally, the hot-rolled material has been softened by heat treatment such as spheroidizing annealing to improve workability.
 冷間鍛造用鋼の加工性には、金型負荷に影響する変形抵抗と、加工割れの発生に影響する延性がある。鋼材の用途により求められる特性が異なるが、変形抵抗および延性の両方、あるいは一方が求められることが通常である。 The workability of cold forging steel includes deformation resistance that affects the mold load and ductility that affects the occurrence of machining cracks. Although the required characteristics differ depending on the use of the steel material, it is usual that both deformation resistance and ductility, or one of them, is required.
 このような背景のもとで、鋼材の冷間鍛造性を向上させる技術として、従来から種々の方法が提案されている。 Against this background, various methods have been conventionally proposed as techniques for improving the cold forging property of steel materials.
 特許文献1では、フェライト粒の平均粒径が2~5.5μm、且つ長径が3μm以下で、且つアスペクト比が3以下のセメンタイトの比率が全セメンタイトに対して70%以上である領域を表面から線径の10%以上とすることで冷間加工性が向上することが開示されている。 In Patent Document 1, a region in which the average particle size of ferrite grains is 2 to 5.5 μm, the major axis is 3 μm or less, and the ratio of cementite having an aspect ratio of 3 or less is 70% or more with respect to all cementite is defined from the surface. It is disclosed that the cold workability is improved by setting the wire diameter to 10% or more.
 特許文献2では、セメンタイト間距離の標準偏差をセメンタイト間距離の平均値で除した値を0.50以下とすることで、すなわち、セメンタイト間の間隔をほぼ均一とすることで、冷間鍛造時の変形抵抗が低下し、且つ割れが低減される鋼線が開示されている。 In Patent Document 2, the standard deviation of the cementite distance divided by the average value of the cementite distance is set to 0.50 or less, that is, by making the distance between cementites substantially uniform, during cold forging. A steel wire having a reduced deformation resistance and a reduced cracking has been disclosed.
 特許文献3では、フェライト粒の平均粒径を15μm以上とし、球状炭化物の平均粒径を0.8μm以下、最大粒径を4.0μm以下、1mm当たりの個数を0.5×10×C%~5.0×10×C%個とし、粒径が0.1μm以上の球状炭化物間の最大距離を10μm以下とすることで冷間鍛造性が優れることが開示されている。 In Patent Document 3, an average particle size of the ferrite grains is not less than 15 [mu] m, 0.8 [mu] m or less average grain size of globular carbides, the maximum particle size 4.0μm or less, 1 mm 2 per 0.5 × 10 6 × the number of and C% ~ 5.0 × 10 6 × C% number particle size is cold forgeability that excellent disclosed by the maximum distance between 0.1μm or more globular carbides and 10μm or less.
日本国特開2000-73137号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-73137 日本国特開2006-316291号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-316291 国際公開第2011/108459号International Publication No. 2011/108459
 特許文献1に開示されている方法は、クラックの発生位置が圧延線材の表面近傍となる加工に関して有効であるが、クラックの発生位置が圧延線材の内部となる加工に対しては、加工性の向上効果が小さい。実際の冷間鍛造では、圧延線材を切断した後、冷間鍛造する。そのため、圧延線材の表面近傍がクラックの発生位置とならない場合が多く、効果が限定される The method disclosed in Patent Document 1 is effective for processing in which the crack generation position is near the surface of the rolled wire, but is workable for processing in which the crack generation position is inside the rolled wire. The improvement effect is small. In actual cold forging, the rolled wire is cut and then cold forged. Therefore, in many cases, the vicinity of the surface of the rolled wire does not become the crack generation position, and the effect is limited.
 特許文献2に開示されている鋼線では、変形抵抗に影響するフェライト粒径やセメンタイトの個数密度が規定されておらず、変形抵抗が高く、冷間鍛造の際に金型負荷が高くなるという課題がある。 In the steel wire disclosed in Patent Document 2, the ferrite grain size and the number density of cementite, which affect the deformation resistance, are not specified, the deformation resistance is high, and the die load becomes high during cold forging. There are challenges.
 特許文献3に開示されている鋼線は、Crの含有量が0.20%以下であり、焼入れ性が低く、線径が大きくなると焼入れ焼戻し後の部品の強度が不安定となる課題がある。 The steel wire disclosed in Patent Document 3 has a problem that the Cr content is 0.20% or less, the hardenability is low, and the strength of the parts after quenching and tempering becomes unstable as the wire diameter becomes large. ..
 また、冷間鍛造に使用されている従来の鋼線は、Crなど合金元素の含有量が高くなると、焼鈍後に十分にセメンタイトが球状化せず、変形抵抗が高く、加工割れが発生しやすいという課題がある。 Further, in the conventional steel wire used for cold forging, when the content of alloying elements such as Cr is high, cementite does not sufficiently spheroidize after annealing, the deformation resistance is high, and processing cracks are likely to occur. There are challenges.
 そこで、本開示は合金元素を含有し、優れた冷間鍛造性を有する鋼線、及びこの鋼線の製造用の熱間圧延線材を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present disclosure to provide a steel wire containing an alloying element and having excellent cold forging property, and a hot-rolled wire rod for manufacturing the steel wire.
 上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
<1>
 成分組成が、質量%で、
 C :0.10~0.60%、
 Si:0.01~0.50%、
 Mn:0.20~1.00%、
 P :0.030%以下、
 S :0.050%以下、
 Cr:0.85~1.50%、
 Al:0.001~0.080%、
 N :0.0010~0.0200%、並びに
 残部:Fe及び不純物元素であり、
 鋼線の中心軸を含み、かつ、前記中心軸に平行な断面において、
 金属組織の95面積%以上が、フェライト及び球状炭化物からなり、
 前記フェライトは、平均粒径が10.0~30.0μmであり、
 前記球状炭化物は、円相当径0.1μm以上の球状炭化物の平均アスペクト比が2.5以下であり、かつ、前記鋼線に含まれるCの含有量(質量%)を[C]で表した場合に、円相当径0.1μm以上の前記球状炭化物の個数が1.5×10×[C]~7.0×10×[C]個/mmである、鋼線。
<2>
 前記断面において、前記円相当径0.1μm以上の球状炭化物の平均粒径が0.50μm以下であり、かつ、前記球状炭化物の最大粒径が3.00μm以下である、<1>に記載の鋼線。
<3>
 前記成分組成が、質量%で、
 Ti:0~0.050%、
 B :0~0.0050%、
 Mo:0~0.50%、
 Ni:0~1.00%、
 Cu:0~0.50%、
 V :0~0.50%、
 Nb:0~0.050%、
 Ca:0~0.0050%、
 Mg:0~0.0050%、及び
 Zr:0~0.0050%、
の1つ又は2つ以上を満たす、<1>又は<2>に記載の鋼線。
<4>
 <1>~<3>のいずれか一項に記載の鋼線の製造用の熱間圧延線材。
The means for solving the above problems include the following aspects.
<1>
Ingredient composition is mass%,
C: 0.10 to 0.60%,
Si: 0.01-0.50%,
Mn: 0.20 to 1.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.050% or less,
Cr: 0.85 to 1.50%,
Al: 0.001 to 0.080%,
N: 0.0010 to 0.0200%, and the balance: Fe and impurity elements.
In a cross section that includes the central axis of the steel wire and is parallel to the central axis.
More than 95 area% of the metallographic structure is composed of ferrite and spherical carbides.
The ferrite has an average particle size of 10.0 to 30.0 μm.
The spherical carbide has an average aspect ratio of 2.5 or less for the spherical carbide having a diameter equivalent to a circle of 0.1 μm or more, and the content (mass%) of C contained in the steel wire is represented by [C]. case, a circle number of equivalent diameter 0.1μm or more of the globular carbides is 1.5 × 10 6 × [C] ~ 7.0 × 10 6 × [C] number / mm 2, the steel wire.
<2>
The above. <1>, wherein in the cross section, the average particle size of the spherical carbide having a diameter equivalent to a circle of 0.1 μm or more is 0.50 μm or less, and the maximum particle size of the spherical carbide is 3.00 μm or less. Steel wire.
<3>
When the component composition is mass%,
Ti: 0 to 0.050%,
B: 0 to 0.0050%,
Mo: 0 to 0.50%,
Ni: 0 to 1.00%,
Cu: 0 to 0.50%,
V: 0 to 0.50%,
Nb: 0 to 0.050%,
Ca: 0 to 0.0050%,
Mg: 0 to 0.0050%, and Zr: 0 to 0.0050%,
The steel wire according to <1> or <2>, which satisfies one or more of the above.
<4>
The hot-rolled wire rod for manufacturing the steel wire according to any one of <1> to <3>.
 本開示によれば、合金元素を含有し、優れた冷間鍛造性を有する鋼線、及びこの鋼線の製造用の熱間圧延線材が提供される。 According to the present disclosure, a steel wire containing an alloying element and having excellent cold forging property, and a hot-rolled wire rod for manufacturing the steel wire are provided.
本開示に係る鋼線のL断面においてフェライト粒の粒径を測定する領域を説明する概略図である。It is the schematic explaining the region which measures the particle diameter of a ferrite grain in the L cross section of the steel wire which concerns on this disclosure.
 本開示の一例である実施形態について説明する。
 なお、本明細書中において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、「~」の前後に記載される数値に「超」または「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値または上限値として含まない範囲を意味する。
 本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
 また、成分組成の元素の含有量は、元素量(例えば、C量、Si量等)と表記する場合がある。
 また、成分組成の元素の含有量について、「%」は「質量%」を意味する。
 また、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
 また、「鋼線の中心軸を含み、かつ、前記中心軸に平行な断面」とは、鋼線の中心軸を含み、鋼線の長手方向(つまり伸線方向)に沿って切断した、中心軸方向と平行な断面(L断面とも称する。)を示す。
 また、「中心軸」とは、鋼線の軸方向(長手方向)と直交する断面の中心点を通り、軸方向に延びる仮想線を示す。
 また、「鋼線の表層部」とは、鋼線の表面(外周面)から、中心軸に向かって(径方向に向かって)、500μmまでの深さの領域を示す。
 また、「数値XD」との表記は、鋼線の直径をDとしたとき、鋼線の表面から、中心軸に向かって(径方向に向かって)、直径DのX倍の深さの位置を示す。例えば、「0.25D」は、直径Dの0.25倍の深さの位置を示す。
An embodiment which is an example of the present disclosure will be described.
In the present specification, the numerical range represented by using "-" means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value. In addition, the numerical range when "greater than" or "less than" is added to the numerical values before and after "to" means a range in which these numerical values are not included as the lower limit value or the upper limit value.
In the numerical range described stepwise in the present specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range described stepwise may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range described stepwise. , Or you may replace it with the value shown in the examples.
In addition, the content of elements in the component composition may be expressed as an elemental amount (for example, C amount, Si amount, etc.).
Further, regarding the content of the element in the component composition, "%" means "mass%".
Further, the term "process" is included in this term not only as an independent process but also as long as the intended purpose of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes.
Further, the "cross section including the central axis of the steel wire and parallel to the central axis" includes the central axis of the steel wire and is cut along the longitudinal direction (that is, the drawing direction) of the steel wire. A cross section parallel to the axial direction (also referred to as an L cross section) is shown.
Further, the "central axis" indicates a virtual line extending in the axial direction through the center point of the cross section orthogonal to the axial direction (longitudinal direction) of the steel wire.
Further, the "surface layer portion of the steel wire" indicates a region having a depth of up to 500 μm from the surface (outer peripheral surface) of the steel wire toward the central axis (in the radial direction).
Further, the notation "numerical value XD" is a position at a depth X times the diameter D from the surface of the steel wire toward the central axis (in the radial direction), where D is the diameter of the steel wire. Is shown. For example, "0.25D" indicates a position at a depth of 0.25 times the diameter D.
 本開示に係る鋼線は、所定の成分組成を有し、かつ下記(1)及び(2)を満たす金属組織を有する鋼線である。
 (1)L断面において、金属組織の95面積%以上がフェライトと球状炭化物から構成される。
 (2)前記フェライトは、平均粒径が10.0μm以上であり、前記球状炭化物は、円相当径0.1μm以上の球状炭化物の平均アスペクト比(以下、単に「球状炭化物の平均アスペクト比」と称する場合がある。)が2.5以下で、かつ、L断面において1mm当たりの個数が1.5×10×[C]~7.0×10×[C]個である([C]は、鋼線に含まれる炭素(C)の含有量(質量%)を表す)。
The steel wire according to the present disclosure is a steel wire having a predetermined component composition and having a metal structure satisfying the following (1) and (2).
(1) In the L cross section, 95 area% or more of the metal structure is composed of ferrite and spherical carbide.
(2) The ferrite has an average particle size of 10.0 μm or more, and the spherical carbide has an average aspect ratio of a spherical carbide having a circular equivalent diameter of 0.1 μm or more (hereinafter, simply referred to as “average aspect ratio of spherical carbide”). The number (which may be referred to) is 2.5 or less, and the number of pieces per 1 mm 2 in the L cross section is 1.5 × 10 6 × [C] to 7.0 × 10 6 × [C] ([[]. C] represents the content (mass%) of carbon (C) contained in the steel wire).
 本開示に係る鋼線は、上記構成により、冷間鍛造性に優れた鋼線となる。本開示に係る鋼線は、次の知見により見出された。 The steel wire according to the present disclosure is a steel wire having excellent cold forging properties due to the above configuration. The steel wire according to the present disclosure was found based on the following findings.
 鋼線の冷間鍛造性を向上させるためには、変形抵抗を低くして、延性を高くすることが有効である。そこで、0.85%以上のCrを含有する鋼を用いて、変形抵抗と延性に及ぼす金属組織の影響を検討した。その結果、変形抵抗にはフェライト粒径と炭化物のアスペクト比、炭化物の個数密度が影響するとの知見を得た。変形抵抗を低くして良好な加工性を得るためには、フェライト粒径を大きくして、炭化物の個数密度を小さくすることが有効である。一方、延性に対しては炭化物の粒径とアスペクト比が影響するとの知見を得た。延性を高くして、成形の際の割れを抑制するためには、炭化物の粒径とアスペクト比を小さくすることが有効である。 In order to improve the cold forging property of steel wire, it is effective to lower the deformation resistance and increase the ductility. Therefore, the influence of the metallographic structure on the deformation resistance and ductility was examined using a steel containing 0.85% or more of Cr. As a result, it was found that the deformation resistance is affected by the ferrite grain size, the aspect ratio of carbides, and the number density of carbides. In order to reduce the deformation resistance and obtain good workability, it is effective to increase the ferrite grain size and reduce the number density of carbides. On the other hand, it was found that the particle size and aspect ratio of carbides affect ductility. In order to increase the ductility and suppress cracking during molding, it is effective to reduce the particle size and aspect ratio of the carbide.
 従来技術では、0.10~0.60%の炭素を含有する中炭素鋼のフェライト粒を粗粒化するためには、球状炭化物の粒径を大きくして、個数密度を低下させる必要があった。一般に、炭化物の粒径が小さくなると、フェライト粒径も細粒化するため、フェライト粒の粗粒化と炭化物粒径の微細化の両立は困難である。特にCrの含有量が高い鋼では、Crが炭化物中に固溶することで、炭化物の成長が抑制され、フェライトを粗粒化することが困難であった。このため、従来技術では、炭化物を微細にして延性を高くすると、変形抵抗が高くなり、金型寿命が低下する。 In the prior art, in order to coarsen the ferrite grains of medium carbon steel containing 0.10 to 0.60% carbon, it is necessary to increase the particle size of the spherical carbide and reduce the number density. It was. Generally, when the particle size of the carbide becomes smaller, the ferrite particle size also becomes finer, so that it is difficult to achieve both coarse graining of the ferrite grain and finer particle size of the carbide. In particular, in steels having a high Cr content, it has been difficult to coarse-grain ferrite because the growth of carbides is suppressed by the solid solution of Cr in the carbides. Therefore, in the prior art, when the carbide is made finer and the ductility is increased, the deformation resistance is increased and the mold life is shortened.
 本発明者らは、線材と鋼線の製造方法を改良することで、Crを0.85%以上含有した鋼でも、フェライト粒の粗粒化と炭化物の微細化を両立させ、変形抵抗の低減と延性の向上を同時に達成することに成功した。 By improving the method for producing wire rods and steel wires, the present inventors can achieve both coarse graining of ferrite grains and miniaturization of carbides even in steel containing 0.85% or more of Cr, and reduce deformation resistance. And succeeded in achieving improvement in ductility at the same time.
 具体的には、Crを0.85%以上含有する鋼で、フェライト粒の粗粒化と炭化物の微細化を両立させるためには、
(a)熱間圧延材の組織を、初析フェライト分率が小さいベイナイトを主体とする組織とすること、
(b)熱間圧延後に、総減面率20%以上の伸線加工などで鋼線にひずみを付与すること、
(c)Ac以下の温度で球状化焼鈍を行うこと、
が重要であることを見出した。
Specifically, in a steel containing 0.85% or more of Cr, in order to achieve both coarse graining of ferrite grains and miniaturization of carbides,
(A) The structure of the hot-rolled material shall be a structure mainly composed of bainite having a small proeutectoid ferrite fraction.
(B) After hot rolling, strain is applied to the steel wire by wire drawing with a total surface reduction rate of 20% or more.
(C) Performing spheroidizing annealing at a temperature of Ac 1 or less,
Found to be important.
 これにより、従来技術では困難であった、Crを0.85~1.50%、Cを0.10~0.60%含有する鋼のフェライト粒を粗粒とし、炭化物を微細とし、かつ、炭化物のアスペクト比を小さくすることが可能となった。このような組織を得ることにより、変形抵抗の低減と、延性の向上を達成した。 As a result, ferrite grains of steel containing 0.85 to 1.50% of Cr and 0.10 to 0.60% of C, which were difficult in the prior art, are made coarse grains, carbides are made fine, and carbon dioxide is made fine. It has become possible to reduce the aspect ratio of carbides. By obtaining such a structure, the deformation resistance was reduced and the ductility was improved.
 粗大なフェライト粒と微細な球状炭化物とで構成される組織からなる鋼線の冷間鍛造性が優れる理由としては、成形割れの発生起点となりやすい粗大な炭化物や、アスペクト比が大きい球状炭化物の粒径を微細にすることで、き裂の発生を抑制することができ、かつフェライト粒径を粗粒にすることで強度が低下し変形抵抗が小さくなるためと考えられる。 The reason why the cold forging property of the steel wire having a structure composed of coarse ferrite grains and fine spherical carbides is excellent is that the coarse carbides that are likely to generate molding cracks and the spherical carbide grains having a large aspect ratio. It is considered that the occurrence of cracks can be suppressed by making the diameter finer, and the strength is lowered and the deformation resistance is reduced by making the ferrite grain size coarse.
 そして、Crなどの合金元素の含有量が高い組成においても、鋼線の変形能を向上させることで、本開示に係る鋼線では、冷間鍛造による複雑形状部品の成形が可能となり、製品歩留まりや生産性が向上する。また、本開示に係る鋼線では、従来困難であった高強度を有する複雑形状部品の一体成形が可能となる。すなわち、本開示に係る鋼線は、例えば、ボルト、ねじ、ナット等の機械部品の素材として用いられる機械構造用鋼に好適に利用できる。 Further, even in a composition having a high content of alloying elements such as Cr, by improving the deformability of the steel wire, the steel wire according to the present disclosure can be formed into a complicated shape part by cold forging, and the product yield can be obtained. And productivity are improved. Further, with the steel wire according to the present disclosure, it is possible to integrally mold a complex-shaped part having high strength, which has been difficult in the past. That is, the steel wire according to the present disclosure can be suitably used for machine structural steel used as a material for machine parts such as bolts, screws, and nuts.
 本開示に係る鋼線は、成形割れが抑制できるため、部品形状の複雑化による高機能化、機械部品の生産性の向上に寄与し、産業上極めて有用である。
 以下、本開示に係る鋼線の成分組成及び金属組織について具体的に説明する。
Since the steel wire according to the present disclosure can suppress molding cracks, it contributes to high functionality by complicating the shape of parts and improvement of productivity of mechanical parts, and is extremely useful in industry.
Hereinafter, the composition and metallographic structure of the steel wire according to the present disclosure will be specifically described.
<成分組成>
 本開示に係る鋼線の成分組成は、質量%で、C:0.10~0.60%、Si:0.01~0.50%、Mn:0.20~1.00%、P:0.030%以下、S:0.050%以下、Cr:0.85~1.50%、Al:0.001~0.080%、N:0.0010~0.0200%、並びに残部:Fe及び不純物元素からなる。
 ただし、本開示に係る鋼線はFeの一部に代えて上記以外の元素を含んでもよく、成分組成が、質量%で、例えば、Ti:0~0.050%、B:0~0.0050%、Mo:0~0.50%、Ni:0~1.00%、Cu:0~0.50%、V:0~0.50%、Nb:0~0.050%、Ca:0~0.0050%、Mg:0~0.0050%、及びZr:0~0.0050%の1つ又は2つ以上を満たしてもよい。Ti、B、Mo、Ni、Cu、V、Nb、Ca、Mg、及び、Zrは、任意元素である。つまり、これらの元素は、鋼線に含まれなくてもよい。
 以下、鋼線に含まれる各元素量の範囲を限定した理由を説明する。
<Ingredient composition>
The composition of the steel wire according to the present disclosure is, in mass%, C: 0.10 to 0.60%, Si: 0.01 to 0.50%, Mn: 0.20 to 1.00%, P: 0.030% or less, S: 0.050% or less, Cr: 0.85 to 1.50%, Al: 0.001 to 0.080%, N: 0.0010 to 0.0200%, and the balance: It consists of Fe and impurity elements.
However, the steel wire according to the present disclosure may contain an element other than the above instead of a part of Fe, and the component composition is mass%, for example, Ti: 0 to 0.050%, B: 0 to 0. 0050%, Mo: 0 to 0.50%, Ni: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 0.50%, V: 0 to 0.50%, Nb: 0 to 0.050%, Ca: One or more of 0 to 0.0050%, Mg: 0 to 0.0050%, and Zr: 0 to 0.0050% may be satisfied. Ti, B, Mo, Ni, Cu, V, Nb, Ca, Mg, and Zr are arbitrary elements. That is, these elements do not have to be contained in the steel wire.
Hereinafter, the reason for limiting the range of the amount of each element contained in the steel wire will be described.
(C:0.10~0.60%)
 Cは、機械部品としての強度を確保するため含有させる。C量が0.10%未満では機械部品としての必要な強度を確保することが困難である。一方、C量が0.60%を超えると延性、靱性、及び冷間鍛造性が劣化する。そのため、C量は、0.10~0.60%とした。C量を0.15%以上、0.20%以上、または0.25%以上としてもよい。C量を0.55%以下、0.50%以上、または0.40%以下としてもよい。
(C: 0.10 to 0.60%)
C is contained in order to secure the strength as a mechanical part. If the amount of C is less than 0.10%, it is difficult to secure the required strength as a mechanical part. On the other hand, when the amount of C exceeds 0.60%, ductility, toughness, and cold forging property deteriorate. Therefore, the amount of C was set to 0.10 to 0.60%. The amount of C may be 0.15% or more, 0.20% or more, or 0.25% or more. The amount of C may be 0.55% or less, 0.50% or more, or 0.40% or less.
(Si:0.01~0.50%)
 Siは、脱酸元素として機能するとともに、焼入れ性を付与し、焼戻し軟化抵抗を向上させて、機械部品に必要な強度を付与するのに有効な元素である。Si量が0.01%未満ではこれらの効果が不十分である。Si量が0.50%を超えると、機械部品の延性、靱性が劣化するとともに、鋼線の変形抵抗を上昇させて冷間鍛造性を劣化させる。そのため、Si量は、0.01~0.50%とした。Si量を0.03%以上、0.05%以上、または0.10%以上としてもよい。Si量を0.35%以下、0.30%以下、または0.25%以下としてもよい。
(Si: 0.01 to 0.50%)
Si is an element that functions as a deoxidizing element, imparts hardenability, improves temper softening resistance, and imparts the strength required for mechanical parts. If the amount of Si is less than 0.01%, these effects are insufficient. When the amount of Si exceeds 0.50%, the ductility and toughness of the mechanical parts are deteriorated, and the deformation resistance of the steel wire is increased to deteriorate the cold forging property. Therefore, the amount of Si was set to 0.01 to 0.50%. The amount of Si may be 0.03% or more, 0.05% or more, or 0.10% or more. The amount of Si may be 0.35% or less, 0.30% or less, or 0.25% or less.
(Mn:0.20~1.00%)
 Mnは、焼入れ性を付与し、機械部品に必要な強度を付与するのに必要な元素である。Mn量が0.20%未満では効果が不十分である。Mn量が1.00%を超えると、機械部品の靱性が劣化するとともに、鋼線の変形抵抗が上昇し冷間鍛造性を劣化させる。そのため、Mn量は、0.20~1.00%とした。Mn量を0.25%以上、0.30%以上、または0.35%以上としてもよい。Mn含有量を0.90%以下、0.85%以下、または0.80%以下としてもよい。
(Mn: 0.20 to 1.00%)
Mn is an element necessary for imparting hardenability and imparting strength required for mechanical parts. If the amount of Mn is less than 0.20%, the effect is insufficient. If the amount of Mn exceeds 1.00%, the toughness of the mechanical parts deteriorates, the deformation resistance of the steel wire increases, and the cold forging property deteriorates. Therefore, the amount of Mn was set to 0.20 to 1.00%. The amount of Mn may be 0.25% or more, 0.30% or more, or 0.35% or more. The Mn content may be 0.90% or less, 0.85% or less, or 0.80% or less.
(P:0.030%以下)
 Pは、不純物として鋼線に含有される。Pは焼入れ焼戻し後の機械部品の結晶粒界に偏析し、靱性を劣化させるため低減させることが望ましい。このため、P量の上限は、0.030%とした。好ましいP量の上限は0.020%である。より好ましいP量の上限は0.015%以下、または0.012%以下である。なお、P量の下限は、0%がよいが(つまり含まないことがよいが)、脱Pコストを低減する観点から、0%超え(又は0.0001%以上もしくは0.005%以上)であることがよい。
(P: 0.030% or less)
P is contained in the steel wire as an impurity. It is desirable to reduce P because it segregates at the grain boundaries of mechanical parts after quenching and tempering and deteriorates toughness. Therefore, the upper limit of the amount of P is 0.030%. The upper limit of the preferable amount of P is 0.020%. The upper limit of the more preferable amount of P is 0.015% or less, or 0.012% or less. The lower limit of the amount of P is preferably 0% (that is, it is preferable not to include it), but it exceeds 0% (or 0.0001% or more or 0.005% or more) from the viewpoint of reducing the de-P cost. There should be.
(S:0.050%以下)
 Sは、MnS等の硫化物として鋼線に含有される。これらの硫化物は鋼線の被削性を向上させる。S量が0.050%を超えると鋼線の冷間鍛造性を劣化させるとともに、焼入れ焼戻し後の機械部品の靱性を劣化させる。このため、S量の上限は0.050%とした。好ましいS量の上限は、0.030%である。より好ましいS量の上限は、0.015%または0.010%である。なお、S量の下限は、0%がよいが(つまり含まないことがよいが)、脱Sコストを低減する観点から、0%超え(又は0.0001%以上もしくは0.005%以上)であることがよい。
(S: 0.050% or less)
S is contained in the steel wire as a sulfide such as MnS. These sulfides improve the machinability of steel wire. When the amount of S exceeds 0.050%, the cold forging property of the steel wire is deteriorated and the toughness of the mechanical parts after quenching and tempering is deteriorated. Therefore, the upper limit of the amount of S is set to 0.050%. The upper limit of the preferable amount of S is 0.030%. A more preferable upper limit of the amount of S is 0.015% or 0.010%. The lower limit of the amount of S is preferably 0% (that is, it is preferable not to include it), but it exceeds 0% (or 0.0001% or more or 0.005% or more) from the viewpoint of reducing the cost of removing S. There should be.
(Cr:0.85~1.50%)
 Crは、焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与するのに必要な元素である。さらに、Crを含有することにより、焼鈍後の炭化物の形状が球状になり、冷間加工性を向上させる。Cr量が0.85%未満では効果が不十分である。Cr量が1.50%を超えると、球状化時間が長時間となり、製造コストを増加させるとともに、鋼線の変形抵抗が上昇し冷間鍛造性を劣化させる。そのため、Cr量は、0.85~1.50%とした。Cr量を0.87%以上、0.90%以上、または0.95%以上としてもよい。Cr量を1.40%以下、1.30%以下、または1.20%以下としてもよい。
(Cr: 0.85 to 1.50%)
Cr is an element required to improve hardenability and impart the required strength to mechanical parts. Further, by containing Cr, the shape of the carbide after annealing becomes spherical, and the cold workability is improved. If the amount of Cr is less than 0.85%, the effect is insufficient. When the amount of Cr exceeds 1.50%, the spheroidizing time becomes long, the manufacturing cost increases, the deformation resistance of the steel wire increases, and the cold forging property deteriorates. Therefore, the amount of Cr was set to 0.85 to 1.50%. The amount of Cr may be 0.87% or more, 0.90% or more, or 0.95% or more. The amount of Cr may be 1.40% or less, 1.30% or less, or 1.20% or less.
(Al:0.001~0.080%)
 Alは、脱酸元素として機能するとともに、AlNを形成してオーステナイト結晶粒を細粒化し、機械部品の靱性を向上させる効果がある。また、Alは、固溶Nを固定して動的ひずみ時効を抑制し、変形抵抗を低減する効果がある。Al量が0.001%未満ではこれらの効果が不十分である。Al量が0.080%を超えると効果が飽和するとともに製造性を低下させることがある。そのため、Al量は0.001~0.080%とした。Al量を0.010%以上、0.020%以上、または0.025%以上としてもよい。Al量を0.060%以下、0.050%以下、または0.040%以下としてもよい。
(Al: 0.001 to 0.080%)
Al has the effect of functioning as a deoxidizing element and forming AlN to refine austenite crystal grains and improve the toughness of mechanical parts. Further, Al has an effect of fixing the solid solution N, suppressing dynamic strain aging, and reducing deformation resistance. If the amount of Al is less than 0.001%, these effects are insufficient. If the amount of Al exceeds 0.080%, the effect may be saturated and the manufacturability may be lowered. Therefore, the amount of Al was set to 0.001 to 0.080%. The amount of Al may be 0.010% or more, 0.020% or more, or 0.025% or more. The amount of Al may be 0.060% or less, 0.050% or less, or 0.040% or less.
(N:0.0010~0.0200%)
 Nは、Al、Ti、Nb、V等と窒化物を形成し、オーステナイト結晶粒を細粒化し、機械部品の靱性を向上させる効果がある。N量が0.0010%未満では窒化物の析出量が不足し、効果が得られない。N量が0.0200%を超えると固溶Nによる動的ひずみ時効により鋼線の変形抵抗が高くなり加工性を劣化させる。そのため、N量は、0.0010~0.0200%とした。N量の範囲を0.0020%以上、0.0025%以上、または0.0030%以上としてもよい。N量を0.0080%以下、0.0050%未満、または0.0040%以下としてもよい。
(N: 0.0010 to 0.0200%)
N has the effect of forming a nitride with Al, Ti, Nb, V and the like, making austenite crystal grains finer, and improving the toughness of mechanical parts. If the amount of N is less than 0.0010%, the amount of nitride precipitated is insufficient and no effect can be obtained. When the amount of N exceeds 0.0200%, the deformation resistance of the steel wire becomes high due to the dynamic strain aging due to the solid solution N, and the workability deteriorates. Therefore, the amount of N was set to 0.0010 to 0.0200%. The range of the amount of N may be 0.0020% or more, 0.0025% or more, or 0.0030% or more. The amount of N may be 0.0080% or less, less than 0.0050%, or 0.0040% or less.
 本開示に係る鋼線は、以下に記載する特性の向上を目的に、Ti:0~0.050%、B:0~0.0050%、Mo:0~0.50%、Ni:0~1.00%、Cu:0~0.50%、V:0~0.50%、Nb:0~0.050%、Ca:0~0.0050%、Mg:0~0.0050%、及びZr:0~0.0050%の1種または2種以上を含有してもよい。ただし、これらの元素を含むことなく、本開示にかかる鋼線はその課題を解決することができる。したがって、これら任意元素の含有量の下限値は0%である。 The steel wire according to the present disclosure has Ti: 0 to 0.050%, B: 0 to 0.0050%, Mo: 0 to 0.50%, Ni: 0 to 0 to improve the characteristics described below. 1.00%, Cu: 0 to 0.50%, V: 0 to 0.50%, Nb: 0 to 0.050%, Ca: 0 to 0.0050%, Mg: 0 to 0.0050%, And Zr: 0 to 0.0050% may contain one or more. However, the steel wire according to the present disclosure can solve the problem without containing these elements. Therefore, the lower limit of the content of these arbitrary elements is 0%.
(Ti:0~0.050%)
 Tiは、脱酸元素として機能する。さらにTiには、窒化物や炭化物を形成しオーステナイト結晶粒を細粒化し、機械部品の靱性を向上させる効果、固溶Bの生成を促進し、焼入れ性を高める効果、および、固溶Nを固定して動的ひずみ時効を抑制し、変形抵抗を低減する効果がある。Ti量が0.050%を超えると、これらの効果が飽和するとともに、粗大な酸化物又は窒化物を生成して、機械部品の疲労強度を劣化させることがある。そのため、Ti量は0超~0.050%の範囲で含有させてもよい。Ti量を0.005%以上、または0.010%以上としてもよい。Ti量を0.030%以下、または0.025%以下としてもよい。
(Ti: 0 to 0.050%)
Ti functions as a deoxidizing element. Furthermore, Ti has the effect of forming nitrides and carbides to refine austenite crystal grains to improve the toughness of mechanical parts, the effect of promoting the formation of solid solution B, and the effect of enhancing hardenability, and solid solution N. It has the effect of fixing and suppressing dynamic strain aging and reducing deformation resistance. If the amount of Ti exceeds 0.050%, these effects may be saturated and coarse oxides or nitrides may be generated to deteriorate the fatigue strength of mechanical parts. Therefore, the amount of Ti may be contained in the range of more than 0 to 0.050%. The amount of Ti may be 0.005% or more, or 0.010% or more. The amount of Ti may be 0.030% or less, or 0.025% or less.
(B:0~0.0050%)
 Bは、固溶Bとして粒界に偏析して、焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与する効果がある。一方、B量が0.0050%を超えると、粒界に炭化物を生成して伸線加工性を劣化させることがある。そのため、B量は0超~0.0050%の範囲で含有させてもよい。B量を0.0003%以上、または0.0005%以上としてもよい。B量を0.0030%以下、又は0.0020%以下としてもよい。
(B: 0 to 0.0050%)
B has the effect of segregating into grain boundaries as a solid solution B to improve hardenability and impart the required strength to mechanical parts. On the other hand, if the amount of B exceeds 0.0050%, carbides may be generated at the grain boundaries to deteriorate the wire drawing workability. Therefore, the amount of B may be contained in the range of more than 0 to 0.0050%. The amount of B may be 0.0003% or more, or 0.0005% or more. The amount of B may be 0.0030% or less, or 0.0020% or less.
(Mo:0~0.50%)
 Moは、焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与する効果がある。一方、Mo量が0.50%を超えると、合金コストが増加するとともに、鋼線の変形抵抗が上昇し冷間鍛造性を劣化させる。そのため、Mo量は、0超~0.50%の範囲で含有させてもよい。Mo量を0.10%以上、または0.15%以上としてもよい。Mo量を0.40%以下、又は0.30%以下としてもよい。
(Mo: 0 to 0.50%)
Mo has the effect of improving hardenability and imparting the required strength to mechanical parts. On the other hand, when the amount of Mo exceeds 0.50%, the alloy cost increases and the deformation resistance of the steel wire increases, which deteriorates the cold forging property. Therefore, the amount of Mo may be contained in the range of more than 0 to 0.50%. The amount of Mo may be 0.10% or more, or 0.15% or more. The amount of Mo may be 0.40% or less, or 0.30% or less.
(Ni:0~1.00%)
 Niは、焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与する効果がある。一方、Ni量が1.00%を超えると合金コストが増加する。そのため、Ni量は0超~1.00%の範囲で含有させてもよい。Ni量を0.02%以上、または0.10%以上としてもよい。Ni量を0.50%以下、又は0.30%以下としてもよい。
(Ni: 0 to 1.00%)
Ni has the effect of improving hardenability and imparting the required strength to mechanical parts. On the other hand, if the amount of Ni exceeds 1.00%, the alloy cost increases. Therefore, the amount of Ni may be contained in the range of more than 0 to 1.00%. The amount of Ni may be 0.02% or more, or 0.10% or more. The amount of Ni may be 0.50% or less, or 0.30% or less.
(Cu:0~0.50%)
 Cuは、焼入れ性を向上させて、機械部品に必要な強度を付与するとともに耐食性を向上させる効果がある。一方、Cu量が0.50%を超えると合金コストが増加する。そのため、Cu量は0超~0.50%の範囲で含有させてもよい。Cu量を0.02%以上、又は0.10%以上としてもよい。Cu量を0.40%以下、又は0.35%以下としてもよい。
(Cu: 0 to 0.50%)
Cu has the effect of improving hardenability, imparting the necessary strength to mechanical parts, and improving corrosion resistance. On the other hand, if the amount of Cu exceeds 0.50%, the alloy cost increases. Therefore, the amount of Cu may be contained in the range of more than 0 to 0.50%. The amount of Cu may be 0.02% or more, or 0.10% or more. The amount of Cu may be 0.40% or less, or 0.35% or less.
(V:0~0.50%)
 Vは、炭化物VCを析出させて、機械部品の強度を高める効果がある。一方、V量が0.50%を超えて含有すると合金コストが増加する。そのため、V量は0超~0.50%の範囲で含有させてもよい。V量を0.01%以上、又は0.05%以上としてもよい。V量を0.20%以下、又は0.15%以下としてもよい。
(V: 0 to 0.50%)
V has the effect of precipitating carbide VC and increasing the strength of mechanical parts. On the other hand, if the amount of V exceeds 0.50%, the alloy cost increases. Therefore, the amount of V may be contained in the range of more than 0 to 0.50%. The amount of V may be 0.01% or more, or 0.05% or more. The amount of V may be 0.20% or less, or 0.15% or less.
(Nb:0~0.050%)
 Nbは、炭化物や窒化物を析出させて、機械部品の強度を高める効果、オーステナイト結晶粒を細粒化して靱性を向上させる効果、固溶Nを低減して、変形抵抗を低減する効果等がある。一方、Nb量が0.050%を超えるとこれらの効果が飽和するとともに冷間鍛造性を劣化させることがある。そのため、Nb量は0超~0.050%の範囲で含有させてもよい。Nb量を0.001%以上、又は0.005%以上としてもよい。Nb量を0.030%以下、又は0.020%以下としてもよい。
(Nb: 0 to 0.050%)
Nb has the effect of precipitating carbides and nitrides to increase the strength of mechanical parts, the effect of finely granulating austenite grains to improve toughness, the effect of reducing solid solution N, and the effect of reducing deformation resistance. is there. On the other hand, if the amount of Nb exceeds 0.050%, these effects may be saturated and the cold forging property may be deteriorated. Therefore, the amount of Nb may be contained in the range of more than 0 to 0.050%. The amount of Nb may be 0.001% or more, or 0.005% or more. The amount of Nb may be 0.030% or less, or 0.020% or less.
(Ca:0~0.0050%)
(Mg:0~0.0050%)
(Zr:0~0.0050%)
 Ca、Mg、Zrは、脱酸を目的に用いてもよい。これらの元素は酸化物を微細にして疲労強度を向上させる効果がある。一方、これら元素それぞれの含有量が0.050%を超えると、効果が飽和するとともに、粗大な酸化物を生成し、疲労特性を劣化させることがある。そのため、Ca量、Mg量、及びZr量はそれぞれ0超~0.050%の範囲で含有させてもよい。Ca量、Mg量、及びZr量それぞれを0.0001%以上、0.0005%以上としてもよい。Ca量、Mg量、及びZr量それぞれを0.030%以下、又は0.020%以下としてもよい。
(Ca: 0 to 0.0050%)
(Mg: 0 to 0.0050%)
(Zr: 0 to 0.0050%)
Ca, Mg and Zr may be used for the purpose of deoxidation. These elements have the effect of making oxides finer and improving fatigue strength. On the other hand, if the content of each of these elements exceeds 0.050%, the effect is saturated and coarse oxides are generated, which may deteriorate the fatigue characteristics. Therefore, the Ca amount, the Mg amount, and the Zr amount may each be contained in the range of more than 0 to 0.050%. The amount of Ca, the amount of Mg, and the amount of Zr may be 0.0001% or more and 0.0005% or more, respectively. The amount of Ca, the amount of Mg, and the amount of Zr may be 0.030% or less, or 0.020% or less, respectively.
(残部:Fe及び不純物元素)
 本開示に係る鋼線の成分組成において、残部はFe及び不純物元素である。
 ここで、不純物元素とは、例えば原材料に含まれる成分、または、製造の工程で意図せず混入する成分であって、意図的に含有させたものではない成分を指す。さらに、不純物元素は、意図的に含有させた成分であっても、鋼線の性能に影響を与えない範囲の量で含有する成分も含む。
(Remaining: Fe and impurity elements)
In the composition of the steel wire according to the present disclosure, the balance is Fe and impurity elements.
Here, the impurity element refers to, for example, a component contained in a raw material or a component that is unintentionally mixed in a manufacturing process and is not intentionally contained. Further, the impurity element includes a component contained in an amount within a range that does not affect the performance of the steel wire even if the component is intentionally contained.
 不純物元素としては、例えば、O等が挙げられる。Oは鋼線中に、Al、Tiなどの酸化物として存在する。O量が高いと粗大な酸化物が形成し、機械部品の疲労強度が低下する原因となる。そのため、O量は0.01%以下に抑制することが好ましい。 Examples of the impurity element include O and the like. O exists in the steel wire as an oxide such as Al and Ti. If the amount of O is high, coarse oxides are formed, which causes a decrease in fatigue strength of mechanical parts. Therefore, the amount of O is preferably suppressed to 0.01% or less.
<金属組織>
 次に、本開示に係る鋼線の金属組織の限定理由について述べる。
 本開示に係る鋼線では、鋼線の中心軸を含み、かつ、前記中心軸に平行な断面(L断面)において、金属組織の95面積%以上が、フェライトと球状炭化物(球状セメンタイト)で構成される。金属組織中にマルテンサイト組織、ベイナイト組織、パーライト組織などが含まれると、変形抵抗が増大するとともに延性が低下し、冷間鍛造性が劣化するため、これらの組織が含まれないことが好ましい。従って、本開示に係る鋼線では、鋼線の中心軸を含み、かつ、中心軸に平行な断面(L断面)において、金属組織の97面積%以上、98面積%以上、又は99面積%以上が、フェライトと球状炭化物(球状セメンタイト)で構成されてもよい。なお、L断面において金属組織の95面積%以上がフェライトと球状炭化物から構成されるとは、L断面を観察したときに、金属組織の95面積%以上がフェライトと球状炭化物から形成されることを意味する。
<Metal structure>
Next, the reasons for limiting the metal structure of the steel wire according to the present disclosure will be described.
In the steel wire according to the present disclosure, 95 area% or more of the metal structure is composed of ferrite and spherical carbide (spherical cementite) in a cross section (L cross section) parallel to the central axis and including the central axis of the steel wire. Will be done. If the metal structure contains a martensite structure, a bainite structure, a pearlite structure, or the like, the deformation resistance increases, the ductility decreases, and the cold forging property deteriorates. Therefore, it is preferable that these structures are not included. Therefore, in the steel wire according to the present disclosure, in the cross section (L cross section) including the central axis of the steel wire and parallel to the central axis, 97 area% or more, 98 area% or more, or 99 area% or more of the metal structure. However, it may be composed of ferrite and spherical carbide (spherical cementite). The fact that 95 area% or more of the metal structure is composed of ferrite and spherical carbide in the L cross section means that 95 area% or more of the metal structure is formed of ferrite and spherical carbide when the L cross section is observed. means.
 フェライトと球状炭化物の面積%は以下の手順により求める。鋼線の中心軸を含み中心軸に平行な断面(L断面)を、鏡面研磨した後、室温のナイタール(5%硝酸+95%エタノール溶液)に試料を20秒間浸漬し金属組織を現出させる。この試料を用いて、走査型電子顕微鏡(SEM)により、表面(鋼線の外周面)から250μm深さ部(表層部の深さ方向の中央部位)、0.25D深さ部(鋼線の表面から中心に向かう方向に鋼線の直径Dの0.25倍の深さの部分)、0.5D深さ部(鋼線の中心部分)を中心に、深さ方向に90μm、中心軸方向に120μmの領域を各2視野、計6視野を1000倍の倍率で写真撮影する。得られた組織写真から、マルテンサイト、ベイナイト、パーライト部を目視でマーキングし、撮影写真を画像解析(ソフト名:ニレコ製小型汎用画像処理解析システムLUZEX_AP)することでマルテンサイト、ベイナイトとパーライトの合計面積%を得る。フェライトと球状炭化物の面積%は、撮影視野全体からマルテンサイト、ベイナイトとパーライトの合計面積を減じた値をフェライトと球状炭化物の面積とみなし、この値を撮影視野の面積で割ることで求めることができる。なお、パーライト組織は、アスペクト比(長軸/短軸)が5.0超の炭化物が層状に存在した組織とした。 The area% of ferrite and spherical carbide is calculated by the following procedure. After mirror-polishing the cross section (L cross section) including the central axis of the steel wire and parallel to the central axis, the sample is immersed in nital (5% nitric acid + 95% ethanol solution) at room temperature for 20 seconds to reveal the metal structure. Using this sample, a scanning electron microscope (SEM) was used to measure a depth of 250 μm (the central part of the surface layer in the depth direction) and a depth of 0.25D (of the steel wire) from the surface (outer peripheral surface of the steel wire). 90 μm in the depth direction, centered on the 0.5D depth (central part of the steel wire) at a depth of 0.25 times the diameter D of the steel wire in the direction from the surface to the center. A 120 μm area is photographed with 2 visual fields each, and a total of 6 visual fields are photographed at a magnification of 1000 times. From the obtained tissue photograph, martensite, bainite, and pearlite are visually marked, and the photographed photograph is image-analyzed (software name: Nireco's small general-purpose image processing analysis system LUZEX_AP) to total martensite, bainite, and pearlite. Get area%. The area% of ferrite and spherical carbide can be obtained by subtracting the total area of martensite, bainite and pearlite from the entire imaging field as the area of ferrite and spherical carbide, and dividing this value by the area of the imaging field. it can. The pearlite structure was a structure in which carbides having an aspect ratio (major axis / minor axis) of more than 5.0 were present in layers.
(フェライト粒)
-フェライト粒の平均粒径-
 フェライト粒の粗粒化は、変形抵抗を低下させ、冷間鍛造の際の金型寿命を向上させる。フェライト粒の平均粒径が10.0μm未満では、変形抵抗の低減効果が小さい。このため、フェライト粒の平均粒径の下限を10.0μmとするとよい。フェライト粒の平均粒径の好ましい下限は11.5μmである。フェライト粒の平均粒径のより好ましい下限は13.0μmである。一方、30.0μmを超えるフェライト粒径を得ようとする場合、焼鈍時間が長くなり製造コストが増加する。このためフェライト粒の平均粒径の上限を30.0μmとした。好ましいフェライト粒の平均粒径の上限は、20.0μmである。
(Ferrite grain)
-Average grain size of ferrite grains-
Coarse-grained ferrite grains reduce deformation resistance and improve die life during cold forging. When the average particle size of the ferrite grains is less than 10.0 μm, the effect of reducing the deformation resistance is small. Therefore, the lower limit of the average particle size of the ferrite grains is preferably 10.0 μm. The preferable lower limit of the average particle size of the ferrite grains is 11.5 μm. A more preferable lower limit of the average particle size of the ferrite grains is 13.0 μm. On the other hand, when trying to obtain a ferrite grain size exceeding 30.0 μm, the annealing time becomes long and the manufacturing cost increases. Therefore, the upper limit of the average particle size of the ferrite grains was set to 30.0 μm. The upper limit of the average particle size of the preferred ferrite grains is 20.0 μm.
-フェライト粒の測定方法-
 フェライト粒の平均粒径は電子線後方散乱回折(EBSD:Electron Back Scattering Diffraction)法により測定できる。具体的には、図1に示すように、鋼線10の中心軸Cを含み中心軸Cに平行な断面(L断面)の表面から250μm深さ部(表層部の深さ方向の中央部位)、0.25D深さ部(鋼線の表面から鋼線の中心に向かう方向に鋼線の直径Dの0.25倍の深さの部分)、0.5D深さ部(鋼線の中心部分)を中心に、深さ方向(径方向)に500μm、中心軸方向に500μmの領域、すなわち、図1においてA1、A2、A3で示されるそれぞれ500μm四方の領域において、測定ステップを1.0μmとして領域内の各測定点でのbcc-Feの結晶方位を測定する。ここで、方位差が15度以上の境界をフェライト粒界と定義する。そして、このフェライト粒界に囲まれた5ピクセル以上の領域をフェライト粒とする。フェライト粒の平均粒径を、混粒が前提となる粒集団の平均粒径の求め方であるJohnson-Saltykovの測定方法(「計量形態学」内田老鶴圃新社、S47.7.30発行、原著:R.T.DeHoff.F.N.Rbiness.P189参照)を用いて得た。これを2つのサンプルについて行い、合計6つの測定領域で測定した平均粒径の平均値をフェライト粒の平均粒径とする。
-Measurement method of ferrite grains-
The average particle size of ferrite grains can be measured by an electron backscattering diffraction (EBSD) method. Specifically, as shown in FIG. 1, a depth portion 250 μm from the surface of a cross section (L cross section) including the central axis C of the steel wire 10 and parallel to the central axis C (central portion in the depth direction of the surface layer portion). , 0.25D depth part (the part with a depth of 0.25 times the diameter D of the steel wire in the direction from the surface of the steel wire toward the center of the steel wire), 0.5D depth part (the center part of the steel wire) ), The measurement step is 1.0 μm in a region of 500 μm in the depth direction (diametrical direction) and 500 μm in the central axis direction, that is, in a region of 500 μm square shown by A1, A2, and A3 in FIG. The crystal orientation of bcc-Fe at each measurement point in the region is measured. Here, a boundary having an orientation difference of 15 degrees or more is defined as a ferrite grain boundary. Then, a region of 5 pixels or more surrounded by the ferrite grain boundaries is defined as a ferrite grain. Johnson-Saltykov's measurement method ("Measurement Morphology", Uchida Otsuru Farm Shinsha, S47.7.30), which is a method for determining the average particle size of a grain population on the premise of mixing ferrite grains. , Original work: RT DeHoff. F.N.Rbiness. P189). This is performed for two samples, and the average value of the average particle diameters measured in a total of six measurement regions is taken as the average particle diameter of the ferrite grains.
(球状炭化物)
-球状炭化物の平均アスペクト比-
 球状炭化物とは、炭化物の長径/短径で表されるアスペクト比が5.0以下のセメンタイトを意味する。球状炭化物のアスペクト比(長径/短径)が大きくなると、ひずみを受けた炭化物の周囲からクラックが発生し割れやすくなる。特に、円相当径0.1μm以上の球状炭化物の平均アスペクト比が2.5を超えると、延性が低下し加工割れが発生しやすくなる。このため、円相当径0.1μm以上の球状炭化物の平均アスペクト比の上限を2.5とした。円相当径0.1μm以上の球状炭化物の平均アスペクト比の好ましい上限は2.0である。円相当径0.1μm以上の球状炭化物の平均アスペクト比のより好ましい上限は1.8である。
(Spherical carbide)
-Average aspect ratio of spherical carbide-
The spherical carbide means cementite having an aspect ratio of 5.0 or less represented by the major axis / minor axis of the carbide. When the aspect ratio (major axis / minor axis) of the spherical carbide becomes large, cracks are generated from around the strained carbide and it becomes easy to crack. In particular, when the average aspect ratio of the spherical carbide having a circle equivalent diameter of 0.1 μm or more exceeds 2.5, the ductility is lowered and processing cracks are likely to occur. Therefore, the upper limit of the average aspect ratio of spherical carbide having a circle equivalent diameter of 0.1 μm or more is set to 2.5. The preferable upper limit of the average aspect ratio of the spherical carbide having a circle equivalent diameter of 0.1 μm or more is 2.0. A more preferable upper limit of the average aspect ratio of the spherical carbide having a circle equivalent diameter of 0.1 μm or more is 1.8.
-球状炭化物の最大粒径-
 上述の要件が満たされる限り、球状炭化物の粒径は特に規定されない。ただし、球状炭化物の最大粒径は、成形割れの発生に影響する。最大粒径が小さくなると、ひずみを受けた炭化物の周囲からクラックが発生することを防止し、鋼線の割れを一層効果的に防止することができる。例えば、球状炭化物の最大粒径が3.00μm以下である場合、延性が一層向上し、冷鍛割れを一層防止しやすくなる。このため、球状炭化物の最大粒径の上限を3.00μmとしてもよい。球状炭化物の最大粒径の好ましい上限は2.00μmである。球状炭化物の最大粒径のより好ましい上限は1.50μmである。
-Maximum particle size of spherical carbide-
As long as the above requirements are met, the particle size of the spherical carbide is not particularly specified. However, the maximum particle size of the spherical carbide affects the occurrence of molding cracks. When the maximum particle size is reduced, it is possible to prevent cracks from being generated around the strained carbide, and it is possible to more effectively prevent cracks in the steel wire. For example, when the maximum particle size of the spherical carbide is 3.00 μm or less, the ductility is further improved and it becomes easier to prevent cold forging cracks. Therefore, the upper limit of the maximum particle size of the spherical carbide may be 3.00 μm. The preferable upper limit of the maximum particle size of the spherical carbide is 2.00 μm. A more preferable upper limit of the maximum particle size of the spherical carbide is 1.50 μm.
-球状炭化物の平均粒径-
 また、球状炭化物の平均粒径を0.50μm以下にすると、延性が一層向上し、冷鍛割れを一層防止しやすくなる。このため球状炭化物の平均粒径の上限を0.50μmとしてもよい。球状炭化物の平均粒径の好ましい上限は0.40μmである。球状炭化物の平均粒径のより好ましい上限は0.32μmである。
-Average particle size of spherical carbide-
Further, when the average particle size of the spherical carbide is 0.50 μm or less, the ductility is further improved and it becomes easier to prevent cold forging cracks. Therefore, the upper limit of the average particle size of the spherical carbide may be 0.50 μm. The preferable upper limit of the average particle size of the spherical carbide is 0.40 μm. A more preferable upper limit of the average particle size of the spherical carbide is 0.32 μm.
 なお、球状炭化物以外のセメンタイトの全セメンタイトに対する面積率が5%未満であれば、冷間鍛造性への影響が小さいため、5%未満の球状炭化物以外のセメンタイトを含有してもよい。なお、球状炭化物の平均粒径とは、球状炭化物の円相当径の個数平均を意味する。円相当径0.1μm未満の球状炭化物については除外したうえで個数平均は計算される。 If the area ratio of cementite other than spherical carbide to the total cementite is less than 5%, the effect on cold forging property is small, and therefore cementite other than spherical carbide of less than 5% may be contained. The average particle size of the spherical carbide means the average number of circle-equivalent diameters of the spherical carbide. The number average is calculated after excluding spherical carbides with a circle equivalent diameter of less than 0.1 μm.
-球状炭化物の個数密度-
 鋼線の中心軸を含み、且つ中心軸に平行な断面(L断面)の1mm当たりにおいて、円相当径0.1μm以上の球状炭化物(本明細書において「1mm当たりの球状炭化物」と称する場合がある。)の個数が1.5×10×[C]個未満の場合、冷間鍛造の際に、炭化物の周囲にクラックが発生し、加工割れが発生する場合がある。このため、1mm当たりの円相当径0.1μm以上の球状炭化物の下限を1.5×10×[C]個とした。ここで、[C]は、質量%で表される鋼線中のC含有量を示す。円相当径0.1μm以上の球状炭化物の1mm当たりの個数の好ましい下限は、3.0×10×[C]個、又は3.5×10×[C]個である。
-Number density of spherical carbides-
Spherical carbide having a circle equivalent diameter of 0.1 μm or more per 1 mm 2 of a cross section (L cross section) including the central axis of the steel wire and parallel to the central axis (referred to as “spherical carbide per 1 mm 2 ” in the present specification). If there is a.) If the number is less than 1.5 × 10 6 × [C] number of the time of cold forging, there is a crack is generated around carbides, machining cracks occur. For this reason, the lower limit of the circle equivalent diameter 0.1μm or more globular carbides per 1 mm 2 and 1.5 × 10 6 × [C] number. Here, [C] indicates the C content in the steel wire represented by mass%. Circle preferable lower limit of the number of 1 mm 2 per equivalent diameter 0.1μm or more globular carbide, 3.0 × 10 6 × [C ] number, or 3.5 × 10 is a 6 × [C] number.
 一方、円相当径0.1μm以上の球状炭化物の1mm当たりの個数が7.0×10×[C]個を超える場合、変形抵抗が増加し、金型負荷を増加させる。このため、1mm当たりの円相当径0.1μm以上の球状炭化物の上限を7.0×10×[C]個とした。円相当径0.1μm以上の球状炭化物の1mm当たりの個数の好ましい上限は6.5×10×[C]個、又は6.0×10×[C]個である。なお“[C]”とは、前述したように鋼線に含まれるC含有量(質量%)を意味し、例えばC含有量が0.35質量%である場合、[C]=0.35である。後述するAc温度を算出する式における[Mn]、[Si]、[Cr]も同様であり、それぞれ鋼材中の各元素の含有量(質量%)を意味する。 On the other hand, if the number of 1 mm 2 per equivalent circle diameter 0.1μm or more globular carbides exceeds 7.0 × 10 6 × [C] number, deformation resistance is increased, increasing the mold load. Therefore, the upper limit of the circle equivalent diameter 0.1μm or more globular carbides per 1mm 2 7.0 × 10 6 × [ C] number and. Circle equivalent diameter preferred upper limit is 6.5 × 10 6 × the number of 1 mm 2 per 0.1μm or more globular carbides [C] number, or 6.0 × 10 6 × [C] number. Note that "[C]" means the C content (mass%) contained in the steel wire as described above. For example, when the C content is 0.35% by mass, [C] = 0.35. Is. The same applies to [Mn], [Si], and [Cr] in the formula for calculating the Ac 1 temperature, which will be described later, and each means the content (mass%) of each element in the steel material.
-球状炭化物の測定方法-
 球状炭化物の最大粒径、球状炭化物の平均粒径、球状炭化物のアスペクト比、球状炭化物の個数密度は走査型電子顕微鏡(SEM)写真を画像解析することにより求められる。
-Measuring method of spherical carbide-
The maximum particle size of the spherical carbide, the average particle size of the spherical carbide, the aspect ratio of the spherical carbide, and the number density of the spherical carbide can be obtained by image analysis of a scanning electron microscope (SEM) photograph.
 具体的には、鋼線の中心軸を含み、かつ、前記中心軸に平行な断面(L断面)を鏡面研磨した後、室温のピクラール(5%ピクリン酸+95%エタノール溶液)に試料を50秒間浸漬し、金属組織を現出させる。次に、SEMにより、鋼線の表面から250μm深さ部(表層部の深さ方向の中央部位)、0.25D深さ部、及び0.5D深さ部が測定視野の中心になるようにして、深さ方向に20μm、中心軸方向に25μmの領域を5000倍の倍率で各5視野、計15視野の金属組織を写真撮影する。撮影写真を画像解析(ソフト名:ニレコ製小型汎用画像処理解析システムLUZEX_AP)することで球状炭化物の上記各パラメータを求めることができる。 Specifically, after the cross section (L cross section) including the central axis of the steel wire and parallel to the central axis is mirror-polished, the sample is placed in picral (5% picric acid + 95% ethanol solution) at room temperature for 50 seconds. Immerse to reveal the metallographic structure. Next, by SEM, the 250 μm depth part (the central part in the depth direction of the surface layer part), the 0.25D depth part, and the 0.5D depth part from the surface of the steel wire are set to be the center of the measurement field of view. Then, a metal structure of a total of 15 fields of view is photographed at a magnification of 5000 times in a region of 20 μm in the depth direction and 25 μm in the central axis direction. Each of the above parameters of spherical carbide can be obtained by performing image analysis (software name: Nireco's small general-purpose image processing analysis system LUZEX_AP) on the photographed photograph.
 0.1μm以上の球状炭化物の円相当径の個数平均を球状炭化物の平均粒径とし、測定視野中の最大粒径を球状炭化物の最大粒径とする。球状炭化物の円相当径とは、球状炭化物の面積と等しい面積をもつ円の直径である。0.1μm以上の球状炭化物のアスペクト比は長軸の長さ/短軸の長さで求められる。球状炭化物の個数密度は円相当径0.1μm以上の球状炭化物の数を測定視野の面積で除すことで求められる。 The average number of circle-equivalent diameters of spherical carbides of 0.1 μm or more is defined as the average particle size of spherical carbides, and the maximum particle size in the measurement field is defined as the maximum particle size of spherical carbides. The circle-equivalent diameter of the spherical carbide is the diameter of a circle having an area equal to the area of the spherical carbide. The aspect ratio of the spherical carbide of 0.1 μm or more is obtained by the length of the major axis / the length of the minor axis. The number density of spherical carbides is obtained by dividing the number of spherical carbides having a circle-equivalent diameter of 0.1 μm or more by the area of the measurement field of view.
<鋼線の製造方法>
 本開示に係る鋼線の製造方法の一例について説明する。ただし、以下に説明する鋼線の製造方法は、本開示に係る鋼線を限定するものではない。即ち、その製造方法に関わらず、上述の要件を満たす鋼線は、本開示に係る鋼線である。
<Steel wire manufacturing method>
An example of a method for manufacturing a steel wire according to the present disclosure will be described. However, the method for manufacturing a steel wire described below does not limit the steel wire according to the present disclosure. That is, regardless of the manufacturing method, the steel wire satisfying the above requirements is the steel wire according to the present disclosure.
 本開示に係る鋼線の製造方法の一例は、
 ベイナイトを主体とする線材を、総減面率20~50%で伸線加工する工程と、
 伸線加工された線材を、650℃以上Ac温度(℃)以下で3時間以上保持して冷却することにより焼鈍する工程と、
を備える。この鋼線の製造方法において、
 上記本開示に係る鋼線の成分組成を有する鋼片を、950~1150℃に加熱する工程と、
 加熱された鋼片を、仕上げ圧延温度850~1000℃で熱間圧延して線材を得る工程と、
 熱間圧延後、850~1000℃である線材を、850℃から550℃までの平均冷却速度を30~250℃/sとして、400~500℃未満の温度範囲まで冷却する工程と、
 冷却された線材を、400℃~500℃未満の温度範囲内に20秒以上保持する工程(第1保持工程)と、
 さらに、第1保持工程を経た線材を、500℃~600℃の温度範囲内に30秒以上保持する工程(第2保持工程)と
によって、ベイナイトを主体とする線材を製造してもよい。以下、各工程について詳細に説明する。
An example of the method for manufacturing a steel wire according to the present disclosure is
The process of drawing a wire mainly composed of bainite with a total surface reduction rate of 20 to 50%,
The process of annealing the wire drawn wire by holding it at 650 ° C or higher and Ac 1 temperature (° C) or lower for 3 hours or longer and cooling it.
To be equipped. In the method of manufacturing this steel wire,
The step of heating the steel piece having the composition of the steel wire according to the present disclosure to 950 to 1150 ° C.
A process of hot-rolling a heated steel piece at a finish rolling temperature of 850 to 1000 ° C. to obtain a wire rod.
After hot rolling, the wire rod at 850 to 1000 ° C. is cooled to a temperature range of less than 400 to 500 ° C. with an average cooling rate of 30 to 250 ° C./s from 850 ° C. to 550 ° C.
A step of holding the cooled wire rod in a temperature range of 400 ° C. to less than 500 ° C. for 20 seconds or more (first holding step) and
Further, a wire rod mainly composed of bainite may be produced by a step of holding the wire rod that has undergone the first holding step within a temperature range of 500 ° C. to 600 ° C. for 30 seconds or longer (second holding step). Hereinafter, each step will be described in detail.
(加熱工程)
 加熱工程では、上記本開示に係る鋼線の成分組成を有する鋼片を、950~1150℃に加熱する。加熱温度が950℃未満では、熱間圧延の際の変形抵抗が増大し圧延コストが嵩む。加熱温度が1150℃を超えると表面の脱炭が顕著となり、最終製品の表面硬さが低下する。
(Heating process)
In the heating step, the steel piece having the component composition of the steel wire according to the present disclosure is heated to 950 to 1150 ° C. If the heating temperature is less than 950 ° C., the deformation resistance during hot rolling increases and the rolling cost increases. When the heating temperature exceeds 1150 ° C., decarburization of the surface becomes remarkable, and the surface hardness of the final product decreases.
(熱間圧延工程)
 熱間圧延工程では、加熱された鋼片を、仕上げ圧延温度850~1000℃で熱間圧延する。仕上げ圧延温度が850℃未満では、フェライト粒が細粒化し、焼鈍工程後にフェライト粒の平均粒径が10.0~30.0μmの組織が得られない。仕上げ圧延温度が1000℃を超えると、第1保持工程における変態完了時間が長くなり、製造コストが増加する。なお、仕上げ圧延温度とは、仕上げ圧延直後の線材の表面温度を指す。
(Hot rolling process)
In the hot rolling step, the heated steel pieces are hot rolled at a finish rolling temperature of 850 to 1000 ° C. If the finish rolling temperature is less than 850 ° C., the ferrite grains become finer and a structure having an average grain size of 10.0 to 30.0 μm cannot be obtained after the annealing step. When the finish rolling temperature exceeds 1000 ° C., the transformation completion time in the first holding step becomes long, and the manufacturing cost increases. The finish rolling temperature refers to the surface temperature of the wire rod immediately after finish rolling.
(冷却工程)
 冷却工程では、熱間圧延後、850~1000℃である線材を、850℃から550℃までを30~250℃/sの平均冷却速度で、400~500℃未満まで冷却する。例えば、熱間圧延後の線材をリング状に巻取って、上記平均冷却速度となるように溶融塩槽に浸漬すればよい。平均冷却速度が30℃/s未満では、焼鈍工程後にフェライトと球状炭化物の面積率の低下や、球状炭化物の個数密度の低下を招き易い。一方、平均冷却速度が250℃/s以上とするには製造コストが嵩む。なお、冷却速度とは、線材の表面冷却速度を指す。850℃から550℃までの平均冷却速度とは、300℃(=850℃-550℃)を、線材の表面温度を850℃から550℃まで低下させるのに要した時間で割って得られる値である。
(Cooling process)
In the cooling step, after hot rolling, the wire rod at 850 to 1000 ° C. is cooled from 850 ° C. to 550 ° C. at an average cooling rate of 30 to 250 ° C./s to less than 400 to 500 ° C. For example, the wire rod after hot rolling may be wound into a ring shape and immersed in a molten salt tank so as to have the above average cooling rate. If the average cooling rate is less than 30 ° C./s, the area ratio of ferrite and spherical carbides tends to decrease after the annealing step, and the number density of spherical carbides tends to decrease. On the other hand, if the average cooling rate is 250 ° C./s or more, the manufacturing cost increases. The cooling rate refers to the surface cooling rate of the wire rod. The average cooling rate from 850 ° C to 550 ° C is the value obtained by dividing 300 ° C (= 850 ° C-550 ° C) by the time required to reduce the surface temperature of the wire from 850 ° C to 550 ° C. is there.
(第1保持工程)
 第1保持工程では、冷却された線材を、400℃~500℃未満で20秒以上保持する。保持温度が400℃未満では、焼鈍工程後の強度が高くなり、冷間鍛造性を劣化させる。保持温度が500℃以上では、第1保持工程における変態完了時間が著しく長くなり、第1保持工程、及び第2保持工程後に未変態部分が残存する。未変態部分は、伸線加工工程において断線の原因となるとともに、焼鈍工程後の冷間鍛造性を劣化させる。
(First holding step)
In the first holding step, the cooled wire rod is held at 400 ° C. to less than 500 ° C. for 20 seconds or more. If the holding temperature is less than 400 ° C., the strength after the annealing step becomes high and the cold forging property deteriorates. When the holding temperature is 500 ° C. or higher, the transformation completion time in the first holding step becomes remarkably long, and the untransformed portion remains after the first holding step and the second holding step. The untransformed portion causes disconnection in the wire drawing process and deteriorates the cold forging property after the annealing process.
 第1保持工程での保持時間が20秒未満では、第1保持工程後、及び第2保持工程後に未変態部分が残存し、伸線加工工程において断線の原因となるとともに、焼鈍工程後の冷間鍛造性を劣化させる。製造コストの観点から、保持時間の上限は、120秒がよい。第1保持工程は、例えば、溶融塩槽への線材の浸漬により実施する。 If the holding time in the first holding step is less than 20 seconds, untransformed portions remain after the first holding step and after the second holding step, which causes disconnection in the wire drawing process and cold after the annealing step. Deteriorates forgeability. From the viewpoint of manufacturing cost, the upper limit of the holding time is preferably 120 seconds. The first holding step is carried out, for example, by immersing the wire rod in the molten salt tank.
(第2保持工程)
 第2保持工程では、第1保持工程を経た線材を、500℃~600℃に30秒以上保持する。保持温度が500℃未満では線材の強度が高いため、伸線加工工程において断線の原因となる。保持温度が600℃以上では、製造コストが増加する。製造コストの観点から、保持時間の上限は、150秒がよい。第2保持工程は、例えば、溶融塩槽への浸漬により実施する。
(Second holding step)
In the second holding step, the wire rod that has undergone the first holding step is held at 500 ° C. to 600 ° C. for 30 seconds or longer. If the holding temperature is less than 500 ° C., the strength of the wire rod is high, which causes disconnection in the wire drawing process. If the holding temperature is 600 ° C. or higher, the manufacturing cost increases. From the viewpoint of manufacturing cost, the upper limit of the holding time is preferably 150 seconds. The second holding step is carried out, for example, by immersing in a molten salt tank.
 第2保持工程後、室温に冷却された線材は、初析フェライトとパーライトを抑制し、ベイナイトを主体とした組織を有する。具体的には、線材の組織は、そのC断面において測定されるベイナイトの面積率が50%以上であって、マルテンサイトの面積率が0%以上である。線材のC断面において、マルテンサイトの面積率は0%であってもよく、好ましくは0%超である。線材の組織をこのように制御することにより、球状化焼鈍後の延性が高くなるとの知見を本発明者らは得た。この理由は以下のように推定することができる。 After the second holding step, the wire rod cooled to room temperature suppresses proeutectoid ferrite and pearlite, and has a structure mainly composed of bainite. Specifically, in the structure of the wire rod, the area ratio of bainite measured in the C cross section is 50% or more, and the area ratio of martensite is 0% or more. In the C cross section of the wire rod, the area ratio of martensite may be 0%, preferably more than 0%. The present inventors have found that by controlling the structure of the wire rod in this way, the ductility after spheroidizing annealing is increased. The reason for this can be estimated as follows.
 炭素含有量が0.50%以下の亜共析鋼を用いて、通常の方法で熱間圧延して冷却して製造した線材の組織は、フェライト及びパーライトの混合組織となる。このような混合組織では、鋼中の炭素はパーライト部に偏在する。そのため、球状化焼鈍後に炭化物は、焼鈍前にパーライトであった部分に偏在し、延性が低下する。線材の組織を、フェライトを抑制したベイナイト組織やマルテンサイト組織にすると、鋼中の炭素は均一に分布するため、球状化焼鈍後に炭化物が均一に分散し、延性が向上する。マルテンサイトは球状化焼鈍後の炭化物を微細にするため、延性の向上に有効であるが、一方で、焼鈍後のフェライト粒径を細粒にするため変形抵抗を増大させる。このため、球状化焼鈍後の鋼線の延性を向上させ、かつ変形抵抗を低減させるためには、線材の組織を、ベイナイトを主体とした組織とすることが有効である。 The structure of the wire rod produced by hot rolling and cooling by a normal method using subeutectoid steel with a carbon content of 0.50% or less is a mixed structure of ferrite and pearlite. In such a mixed structure, carbon in the steel is unevenly distributed in the pearlite portion. Therefore, after spheroidizing annealing, the carbides are unevenly distributed in the portion that was pearlite before annealing, and the ductility is lowered. When the structure of the wire is a bainite structure or martensite structure in which ferrite is suppressed, carbon in the steel is uniformly distributed, so that carbides are uniformly dispersed after spheroidizing annealing, and ductility is improved. Martensite is effective in improving ductility because it makes carbides after spheroidizing annealing finer, but on the other hand, it increases deformation resistance because it makes the ferrite grain size after annealing finer. Therefore, in order to improve the ductility of the steel wire after spheroidizing annealing and reduce the deformation resistance, it is effective to make the structure of the wire rod mainly composed of bainite.
 なお、本開示におけるベイナイトは、パーライトと同様にフェライト相(α)とセメンタイト相(FeC)が含まれる。しかし、パーライトは、フェライト相とセメンタイト相とが交互に連続して層状に積層した組織である。一方、ベイナイトは、粒内にラス(針状の下部組織)を含み、かつ粒状または針状の炭化物が分散した組織である。この点で、パーライト及びベイナイトは区別される。 Incidentally, bainite in the present disclosure includes as with pearlitic ferrite phase (alpha) and cementite phase (Fe 3 C) are. However, pearlite is a structure in which ferrite phases and cementite phases are alternately and continuously laminated in layers. On the other hand, bainite is a structure in which lath (needle-shaped lower structure) is contained in grains and granular or needle-shaped carbides are dispersed. In this respect, pearlite and bainite are distinguished.
 線材のベイナイト、フェライト、及びマルテンサイトの各面積率(面積%)は以下の手順により決定する。 The area ratio (area%) of bainite, ferrite, and martensite of the wire is determined by the following procedure.
 まず、測定対象とする線材(以下「対象物」と称する場合がある。)のC断面を鏡面研磨した後、室温のピクラール(5%ピクリン酸+95%エタノール溶液)に対象物を50秒間浸漬して組織を現出させる。 First, the C cross section of the wire rod to be measured (hereinafter sometimes referred to as "object") is mirror-polished, and then the object is immersed in picral (5% picric acid + 95% ethanol solution) at room temperature for 50 seconds. To reveal the organization.
 次に、対象物のC断面における9箇所において、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて倍率1000倍の組織写真を撮影する。9つの測定箇所の具体的位置は以下に説明する通りである。以下、対象物の直径をDと表す。
(1)表層部における4箇所
 当該対象物の表面からの深さが250μmの深さ位置(表層部の深さ方向の中央部位)における、対象物の周方向に90°おきに4箇所を、表層部における測定箇所とする。視野形状は、深さ方向の長さが80μm、周方向の長さが120μmの長方形とし、視野の中心を、上述の測定位置に一致させる。
(2)0.25Dの深さ位置における4箇所
 当該対象物の表面からの深さが0.25Dの深さ位置における、対象物の周方向に90°おきに4箇所を、0.25Dの深さ位置における測定箇所とする。視野形状は、深さ方向の長さが80μm、周方向の長さが120μmの長方形とし、視野の中心を、上述の測定位置に一致させる。
(3)中心軸における1箇所
 中心軸と重なる部分(表面からの深さが0.5Dの深さ位置)の1箇所を、中心軸における測定箇所とする。視野形状は中心軸を中心とした縦横80μmの正方形とする。
Next, at nine points on the C cross section of the object, a microstructure photograph at a magnification of 1000 times is taken using a scanning electron microscope (SEM). The specific positions of the nine measurement points are as described below. Hereinafter, the diameter of the object is referred to as D.
(1) Four locations on the surface layer At a depth position of 250 μm from the surface of the object (the central portion in the depth direction of the surface layer), four locations at 90 ° intervals in the circumferential direction of the object. It is the measurement point on the surface layer. The visual field shape is a rectangle having a length of 80 μm in the depth direction and a length of 120 μm in the circumferential direction, and the center of the visual field is aligned with the above-mentioned measurement position.
(2) Four locations at a depth of 0.25D At a depth of 0.25D from the surface of the object, four locations at 90 ° intervals in the circumferential direction of the object are 0.25D. The measurement point at the depth position. The visual field shape is a rectangle having a length of 80 μm in the depth direction and a length of 120 μm in the circumferential direction, and the center of the visual field is aligned with the above-mentioned measurement position.
(3) One point on the central axis One point on the central axis that overlaps with the central axis (depth position with a depth of 0.5D from the surface) is defined as the measurement point on the central axis. The visual field shape is a square with a length and width of 80 μm centered on the central axis.
 本開示では、撮影された組織写真において、(長軸の長さ)/(短軸の長さ)が5.0以上のセメンタイト及びフェライトが交互に連続して層状に積層し、且つこれらの層の間に粒状または針状のセメンタイトを含まない組織を、パーライトとした。なお、パーライトは疑似パーライトを含む。疑似パーライトとは、分断したセメンタイトが列状に並び、列間に粒状または針状の炭化物を含まず、かつ、粒内にラス(針状の下部組織)を含まない組織とした。ベイナイトは、粒内にラスを含み、かつラス間やラス内に粒状または針状の炭化物が分散した組織とした。 In the present disclosure, in the photographed microstructure, cementite and ferrite having (length of major axis) / (length of minor axis) of 5.0 or more are alternately and continuously laminated in layers, and these layers are laminated. A tissue containing no granular or acicular cementite between the two was designated as pearlite. In addition, pearlite includes pseudo pearlite. The pseudo-pearlite was a structure in which the divided cementites were arranged in a row, did not contain granular or needle-like carbides between the rows, and did not contain a lath (needle-shaped substructure) in the grains. Bainite had a structure in which laths were contained in the grains and granular or needle-like carbides were dispersed between the laths and in the laths.
 さらに、撮影された組織写真中のベイナイト、フェライト、マルテンサイト、パーライト、オーステナイト、及び初析セメンタイトの各組織を目視でマーキングする。そして、各組織の領域の面積を画像解析(ソフト名:ニレコ製小型汎用画像処理解析システムLUZEX_AP)により求める。なお、上述の一連の操作は少なくとも2個のサンプルについて行い、これらサンプルにおける組織の面積率を測定及び算出し、それらの平均値を求め、当該平均値を本開示における線材の各組織の面積%とする。 Furthermore, each structure of bainite, ferrite, martensite, pearlite, austenite, and proeutectoid cementite in the photographed microstructure is visually marked. Then, the area of the region of each tissue is obtained by image analysis (software name: Nireco's small general-purpose image processing analysis system LUZEX_AP). In addition, the above-mentioned series of operations is performed on at least two samples, the area ratio of the structure in these samples is measured and calculated, the average value thereof is obtained, and the average value is the area% of each structure of the wire rod in the present disclosure. And.
 なお、フェライトとマルテンサイトの判別が困難な場合は、以下に説明する方法で判別をする。観察位置を判別できるように対象物のC断面に圧痕を付し、室温のピクラールに50秒間浸漬して、組織を現出させて組織写真を撮影する。その後、対象物を再研磨し、室温のナイタール(5%硝酸+95%エタノール溶液)に20秒間浸漬して組織を現出させる。そして、ピクラールエッチング写真と同一箇所の組織写真を、SEMを用いて、倍率1000倍で撮影する。 If it is difficult to distinguish between ferrite and martensite, use the method described below to distinguish between them. An indentation is made on the C cross section of the object so that the observation position can be determined, and the object is immersed in piclar at room temperature for 50 seconds to reveal the tissue and take a tissue photograph. Then, the object is re-polished and immersed in nital (5% nitric acid + 95% ethanol solution) at room temperature for 20 seconds to reveal the tissue. Then, a tissue photograph of the same portion as the picral etching photograph is taken at a magnification of 1000 times using SEM.
 ピクラールエッチング写真とナイタールエッチング写真とを比較し、ナイタールで腐食されるが、ピクラールでの腐食が弱い領域をマルテンサイトと判定し、ナイタール、ピクラールとも腐食が弱い領域をフェライトと判定する。そして、上述の方法にて各組織の領域を目視でマーキングし、各組織の面積%を画像解析により求める。 Comparing the picral etching photograph and the nital etching photograph, the region that is corroded by nital but weakly corroded by piclar is determined to be martensite, and the region where both nital and picral are weakly corroded is determined to be ferrite. Then, the region of each tissue is visually marked by the above method, and the area% of each tissue is obtained by image analysis.
 ベイナイトと疑似パーライトの判別が困難な場合は、以下に説明する方法で判別をする。測定対象とする線材または鋼線のC断面を鏡面研磨する。次いで、室温のナイタールに20秒間浸漬して組織を現出する。その後、C断面中の9つの領域内全域の組織写真を、SEMを用いて倍率5000倍で撮影する。粒内にラス(針状の下部組織)が存在し、かつ粒状、または針状炭化物が存在する組織をベイナイトと判定した。なお、「C断面中の9つの領域」とは、上述した(1)表層部における4箇所、(2)0.25Dの深さ位置における4箇所、及び(3)中心軸における1箇所のことである。 If it is difficult to distinguish between bainite and pseudo-perlite, use the method described below to distinguish between them. The C cross section of the wire rod or steel wire to be measured is mirror-polished. The tissue is then exposed by immersion in Nital at room temperature for 20 seconds. Then, a histological photograph of the entire area in the nine regions in the C cross section is taken using SEM at a magnification of 5000 times. A structure in which laths (needle-shaped substructures) were present in the grains and granules or needle-like carbides were present was determined to be bainite. The "nine regions in the C cross section" are (1) four locations on the surface layer portion, (2) four locations at a depth position of 0.25D, and (3) one location on the central axis. Is.
(伸線加工工程)
 伸線加工工程では、第2保持工程後、室温に冷却された線材を、総減面率20~50%で伸線加工する。伸線加工を行うことで、焼鈍工程の際に炭化物の球状化を促進するとともに、フェライト粒の成長を促進する。伸線加工の際の総減面率が20%未満では、これらの効果が不十分で冷間鍛造性が劣化する。総減面率が50%を超えても効果が飽和するとともに、鋼線径が小さくなり用途が制限される可能性がある。
(Wire drawing process)
In the wire drawing process, after the second holding step, the wire rod cooled to room temperature is drawn with a total surface reduction rate of 20 to 50%. By performing wire drawing, spheroidization of carbides is promoted during the annealing step, and growth of ferrite grains is promoted. If the total surface reduction rate during wire drawing is less than 20%, these effects are insufficient and the cold forging property deteriorates. Even if the total surface reduction rate exceeds 50%, the effect may be saturated and the steel wire diameter may become smaller, which may limit the application.
 なお、本開示に係る鋼線径(直径)は特に限定されず、用途に応じて決めればよいが、例えば、ボルト、ねじ、ナット等の機械部品の素材として用いられる場合は、例えば、直径が3.5~16.0mmの鋼線となるように伸線加工を行う。 The steel wire diameter (diameter) according to the present disclosure is not particularly limited and may be determined according to the intended use. However, when used as a material for mechanical parts such as bolts, screws and nuts, for example, the diameter is Wire drawing is performed so that the steel wire has a diameter of 3.5 to 16.0 mm.
(焼鈍工程)
 焼鈍工程では、伸線加工によって得られた鋼線を、650℃以上Ac温度(℃)以下で3時間以上保持して冷却する。ここで、Ac=723-10.7×[Mn]+29.1×[Si]+16.9×[Cr]である。焼鈍温度が650℃未満では、フェライト粒の平均粒径が10μm未満となり冷間鍛造性が劣化する。焼鈍温度がAcを超えると、フェライト粒の平均粒径が10μm未満となり、また、炭化物の個数が減少し、冷間鍛造性が劣化する可能性がある。保持時間が3時間未満では、フェライト粒の平均粒径が10μm未満となり冷間鍛造性が劣化する。
(Annealing process)
In the annealing step, the steel wire obtained by wire drawing is held at 650 ° C. or higher and Ac 1 temperature (° C.) or lower for 3 hours or longer to cool. Here, Ac 1 = 723-10.7 × [Mn] + 29.1 × [Si] + 16.9 × [Cr]. If the annealing temperature is less than 650 ° C., the average particle size of the ferrite grains is less than 10 μm, and the cold forging property deteriorates. When the annealing temperature exceeds Ac 1 , the average particle size of the ferrite grains becomes less than 10 μm, the number of carbides decreases, and the cold forging property may deteriorate. If the holding time is less than 3 hours, the average particle size of the ferrite grains is less than 10 μm, and the cold forging property deteriorates.
 上記工程を経て、本開示に係る鋼線を好適に製造することができる。しかしながら、上述のように、本開示に係る鋼線の製造方法は特に限定されない。上記工程から構成される鋼線の製造方法は、本開示に係る鋼線を得るための好適な一例に過ぎない。 Through the above steps, the steel wire according to the present disclosure can be suitably manufactured. However, as described above, the method for producing the steel wire according to the present disclosure is not particularly limited. The method for producing a steel wire composed of the above steps is only a preferable example for obtaining the steel wire according to the present disclosure.
 次に、本開示に係る線材について説明する。本開示に係る線材は、本開示に係る鋼線の製造用の熱間圧延線材である。線材から鋼線を製造する際に、その化学成分は変化しない。そのため、本開示に係る線材は、必然的に本開示に係る鋼線と略同一の化学成分を有する。一方、任意の加工(例えば伸線加工、及び熱処理等)を経て、本開示に係る鋼線を得られる限り、本開示に係る線材の金属組織、及び球状炭化物の諸態様などは特に限定されない。線材の金属組織の好ましい一例は、そのC断面において、ベイナイトの面積率が50%以上であって、マルテンサイトの面積率が0%以上であるものである。このような金属組織を有する線材に、総減面率20%以上の伸線加工などで鋼線にひずみを付与し、さらにAc以下の温度で球状化焼鈍を行うことにより、本開示に係る鋼線を得ることができる。 Next, the wire rod according to the present disclosure will be described. The wire rod according to the present disclosure is a hot-rolled wire rod for manufacturing the steel wire according to the present disclosure. When steel wire is manufactured from wire rod, its chemical composition does not change. Therefore, the wire rod according to the present disclosure inevitably has substantially the same chemical composition as the steel wire according to the present disclosure. On the other hand, as long as the steel wire according to the present disclosure can be obtained through arbitrary processing (for example, wire drawing processing, heat treatment, etc.), the metal structure of the wire rod according to the present disclosure and various aspects of spherical carbide are not particularly limited. A preferable example of the metal structure of the wire rod is that the area ratio of bainite is 50% or more and the area ratio of martensite is 0% or more in the C cross section. The present disclosure relates to a wire rod having such a metal structure by applying strain to the steel wire by wire drawing with a total surface reduction rate of 20% or more, and further performing spheroidizing annealing at a temperature of Ac 1 or less. Steel wire can be obtained.
 以下、本開示の鋼線について実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本開示の鋼線を制限するものではない。 Hereinafter, the steel wire of the present disclosure will be described in more detail with reference to examples. However, each of these examples does not limit the steel wire of the present disclosure.
[鋼線の製造]
 表1に示す成分組成を有する鋼種A~Pの鋼片を用いて、後述の表2-1~表4-2に示す条件で、次の通り、鋼線を製造した。なお、表1において「-」で示した部分は、その欄における元素を意図的に添加していないことを意味する。
 また、表2-1~表4-2において、下線部分は、本開示において必須とする範囲から外れているか、任意であるものの好ましい範囲から外れていることを意味する。
[Manufacturing of steel wire]
Using steel pieces of steel grades A to P having the component compositions shown in Table 1, steel wires were produced as follows under the conditions shown in Tables 2-1 to 4-2 described later. In addition, the part indicated by "-" in Table 1 means that the element in the column was not intentionally added.
Further, in Tables 2-1 to 4-2, the underlined portions mean that they are out of the range required in the present disclosure, or are optional but out of the preferable range.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
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 具体的には、表2-1~表2-4に示す試験番号1~16、32~36、41の鋼線は、次の通り製造した。 Specifically, the steel wires of test numbers 1 to 16, 32 to 36, and 41 shown in Tables 2-1 to 2-4 were manufactured as follows.
 まず、鋼片を加熱した後、熱間圧延して、得られた線材をリング状に巻取り、熱間圧延ライン後方に設置された溶融塩槽に浸漬して、470~520℃まで冷却した。 First, the steel pieces were heated and then hot-rolled, and the obtained wire rod was wound into a ring shape and immersed in a molten salt tank installed behind the hot-rolling line and cooled to 470 to 520 ° C. ..
 次に、溶融塩槽に浸漬された線材を2槽の溶融塩浴にて第1保持、及び第2保持した。その後、室温(25℃)まで冷却した線材を表2-1及び表2-2に示す総減面率で伸線加工し、伸線後に加熱して焼鈍処理した。なお、試験番号1~12、15、32、35の鋼線の焼鈍処理は、710℃に5時間保持した後空冷し、試験番号16の鋼線の焼鈍処理は、760℃に5時間保持した後空冷し、試験番号33の鋼線の焼鈍処理は、740℃に5時間保持した後空冷し、試験番号34の鋼線の焼鈍処理は、695℃に5時間保持した後空冷し、試験番号36の鋼線の焼鈍処理は、730℃に5時間保持した後空冷し、試験番号41の鋼線の焼鈍処理は、735℃に5時間保持した後、空冷して行った。 Next, the wire rod immersed in the molten salt tank was first held and second held in the molten salt bath of two tanks. Then, the wire rod cooled to room temperature (25 ° C.) was wire-drawn at the total surface reduction rate shown in Table 2-1 and Table 2-2, and after the wire was drawn, it was heated and annealed. The annealing treatment of the steel wires of test numbers 1 to 12, 15, 32 and 35 was held at 710 ° C. for 5 hours and then air-cooled, and the annealing treatment of the steel wire of test number 16 was held at 760 ° C. for 5 hours. After air cooling, the annealing treatment of the steel wire of test number 33 was held at 740 ° C. for 5 hours and then air cooled, and the annealing treatment of the steel wire of test number 34 was held at 695 ° C. for 5 hours and then air cooled. The annealing treatment of the steel wire of 36 was held at 730 ° C. for 5 hours and then air-cooled, and the annealing treatment of the steel wire of Test No. 41 was carried out after holding at 735 ° C. for 5 hours and then air-cooled.
 これら工程を経て、試験番号1~16、32~36に示す鋼線を製造した。なお、試験番号13と14の鋼線は、伸線途中で断線したため、焼鈍処理は行わなかった。表2-1及び表2-2において製造条件に関する欄の「-」は実施しなかったことを意味し、組織に関する「-」は測定しなかったことを意味する。 Through these steps, the steel wires shown in test numbers 1 to 16 and 32 to 36 were manufactured. Since the steel wires of test numbers 13 and 14 were broken during the wire drawing, no annealing treatment was performed. In Table 2-1 and Table 2-2, "-" in the column for manufacturing conditions means that the measurement was not performed, and "-" for the tissue means that the measurement was not performed.
 試験番号31の鋼線は、次の通り製造した。
 まず、鋼片を加熱した後、熱間圧延して、得られた線材をリング状に巻取り、衝風冷却により470℃まで冷却した。その後、得られた線材を2槽の溶融塩槽に浸漬して第1保持、及び第2保持した。その後、室温(25℃)まで冷却した線材を表2-2に示す総減面率で伸線加工し、伸線後に710℃に5時間保持した後、空冷して行った。
The steel wire of test number 31 was manufactured as follows.
First, the steel pieces were heated and then hot-rolled, and the obtained wire rod was wound into a ring shape and cooled to 470 ° C. by impulse cooling. Then, the obtained wire rod was immersed in two molten salt tanks for first holding and second holding. Then, the wire rod cooled to room temperature (25 ° C.) was drawn at the total surface reduction rate shown in Table 2-2, held at 710 ° C. for 5 hours after the wire drawing, and then air-cooled.
 また、表2-1~表2-4に示す試験番号17~28、37~40の鋼線は、次の通り製造した。
 まず、鋼片を加熱した後、熱間圧延して、得られた線材をリング状に巻き取り、衝風冷却した。その後、室温(25℃)まで冷却した線材を表2-1及び表2-2に示す総減面率で伸線加工し、伸線後に加熱して焼鈍処理した。なお、試験番号17~28、37~40の鋼線の焼鈍処理は、760℃に5時間保持した後、冷却速度15℃/hで660℃まで冷却し、その後空冷して行った。
 これら工程を経て、試験番号17~28、37~40に示す鋼線を製造した。
The steel wires of test numbers 17 to 28 and 37 to 40 shown in Tables 2-1 to 2-4 were manufactured as follows.
First, the steel pieces were heated and then hot-rolled, and the obtained wire rod was wound into a ring shape and cooled by an impulse. Then, the wire rod cooled to room temperature (25 ° C.) was wire-drawn at the total surface reduction rate shown in Table 2-1 and Table 2-2, and after the wire was drawn, it was heated and annealed. The steel wires of test numbers 17 to 28 and 37 to 40 were annealed at 760 ° C. for 5 hours, cooled to 660 ° C. at a cooling rate of 15 ° C./h, and then air-cooled.
Through these steps, the steel wires shown in test numbers 17 to 28 and 37 to 40 were manufactured.
 また、表3-1及び表3-2に示す試験番号29の鋼線は、次の通り製造した。
 鋼片を加熱した後、熱間圧延して、得られた線材をリング状に巻き取り、衝風冷却した。その後、室温(25℃)まで冷却した線材を850℃に加熱し焼入れし、650℃に加熱し焼戻した。その後、表3-1に示す総減面率で伸線加工し、伸線後に加熱して焼鈍処理した。
The steel wire of test number 29 shown in Table 3-1 and Table 3-2 was manufactured as follows.
After heating the steel pieces, they were hot-rolled, and the obtained wire rod was wound into a ring shape and cooled by an impulse. Then, the wire rod cooled to room temperature (25 ° C.) was heated to 850 ° C. and quenched, and then heated to 650 ° C. and tempered. Then, the wire was drawn at the total surface reduction rate shown in Table 3-1 and then heated and annealed after the wire was drawn.
 また、表4-1及び表4-2に示す試験番号30の鋼線は、次の通り製造した。
 鋼片を加熱した後、熱間圧延して、得られた線材をリング状に巻き取り、衝風冷却した。その後、室温(25℃)まで冷却した線材を加熱し第1焼鈍処理した。その後、室温(25℃)まで冷却した線材を表4-1に示す総減面率で伸線加工し、伸線後に加熱して第2焼鈍処理した。なお、第1焼鈍処理、及び第2焼鈍処理は、760℃に5時間保持した後、冷却速度15℃/hで660まで冷却し、その後空冷して行った。
The steel wire of test number 30 shown in Table 4-1 and Table 4-2 was manufactured as follows.
After heating the steel pieces, they were hot-rolled, and the obtained wire rod was wound into a ring shape and cooled by an impulse. Then, the wire rod cooled to room temperature (25 ° C.) was heated and subjected to the first annealing treatment. Then, the wire rod cooled to room temperature (25 ° C.) was wire-drawn at the total surface reduction rate shown in Table 4-1 and heated after the wire drawing to be subjected to the second annealing treatment. The first annealing treatment and the second annealing treatment were carried out at 760 ° C. for 5 hours, then cooled to 660 at a cooling rate of 15 ° C./h, and then air-cooled.
[評価]
 これらの鋼線に対して、伸線加工で断線した試験番号13、14以外の鋼線については金属組織の観察を行い、圧縮試験を行った。
[Evaluation]
For these steel wires, the metallographic structure of the steel wires other than the test numbers 13 and 14 that were broken by the wire drawing process was observed, and a compression test was performed.
 鋼線のフェライトと球状炭化物の合計面積率、平均フェライト粒径、球状炭化物の平均アスペクト比、円相当径0.1μm以上の球状炭化物の個数密度、円相当径0.1μm以上の球状炭化物の平均粒径(表中では、「平均粒径」と記載)、及び円相当径0.1μm以上の球状炭化物の最大粒径(表中では、「最大粒径」と記載)は、既述した方法に従って測定した。結果を表に示す。なお、表中の「個数/C%」は、各鋼線のL断面1mm当たりに観察された円相当径0.1μm以上の球状炭化物の個数を、その鋼線に含まれるC含有量(%)で除した値である。 Total area ratio of ferrite and spherical carbide of steel wire, average ferrite grain size, average aspect ratio of spherical carbide, number density of spherical carbide with equivalent circle diameter of 0.1 μm or more, average of spherical carbide with equivalent circle diameter of 0.1 μm or more The particle size (described as "average particle size" in the table) and the maximum particle size of spherical carbide having a circle-equivalent diameter of 0.1 μm or more (described as “maximum particle size” in the table) are the methods described above. Measured according to. The results are shown in the table. In the table, "number / C%" is the number of spherical carbides with a circular equivalent diameter of 0.1 μm or more observed per 1 mm 2 L cross section of each steel wire, and the C content (C content) contained in the steel wire. %) Divided by.
 鋼線の変形抵抗と限界圧縮率は圧縮試験により測定した。
 焼鈍後の鋼線を、減面率8%で伸線加工し、伸線後の鋼線から直径D、高さ1.5Dの円柱状の試験片を作製した。
 圧縮試験方法は日本塑性加工学会冷間鍛造分科会基準(塑性と加工,vol.22,No.211,1981,p139)に基づき同心円状に溝がついた金型により端面を拘束して圧縮試験を行った。
 変形抵抗は、小坂田の方法(K.Osakada:Ann.CIRP,30-1(1981),p135)による相当ひずみ1.6、圧縮率73.6%で加工した際の相当応力とした。
 限界圧縮率は、前記伸線後鋼線から機械加工で作製した直径5.0mm、高さ7.5mmの円柱状試験片の周部軸方向に曲率0.15mm、深さ0.8mm、角度30°の切欠きを有する試験片を用いて、圧縮試験を行った。長さ0.5mm以上の割れが観察されたとき割れ発生と認定し、割れが発生しない最大の圧縮率を限界圧縮率とした。
The deformation resistance and limit compressibility of the steel wire were measured by a compression test.
The annealed steel wire was drawn with a surface reduction rate of 8% to prepare a columnar test piece having a diameter D and a height of 1.5 D from the drawn steel wire.
The compression test method is a compression test in which the end face is constrained by a die with concentric grooves based on the standards of the Cold Forging Subcommittee of the Japan Society for Plasticity Processing (Plasticity and Processing, vol.22, No.211, 1981, p139). Was done.
The deformation resistance was the equivalent stress when processed at an equivalent strain of 1.6 and a compressibility of 73.6% according to Kosakada's method (K. Osakada: Ann. CIRP, 30-1 (1981), p135).
The critical compressibility is a curvature of 0.15 mm, a depth of 0.8 mm, and an angle in the circumferential axial direction of a cylindrical test piece having a diameter of 5.0 mm and a height of 7.5 mm manufactured from the drawn steel wire by machining. A compression test was performed using a test piece having a 30 ° notch. When cracks with a length of 0.5 mm or more were observed, it was determined that cracks had occurred, and the maximum compressibility at which cracks did not occur was defined as the limit compressibility.
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 表には、変形抵抗と限界圧縮率の測定結果を示し、さらに、通常鋼線(試験番号17~28、及び37~40)との比較結果を示す。変形抵抗及び/又は限界圧縮率「同等」と記載された試験番号の鋼線は、通常鋼線(試験番号17~28、及び37~40)と比較して、変形抵抗が±20MPa以内、及び/又は限界圧縮率が±2%以内である。「良」と記載された試験番号の鋼線は、通常鋼線より優れた特性を有し、「不良」と記載された試験番号の鋼線は、通常鋼線より特性が劣っていた。 The table shows the measurement results of deformation resistance and critical compressibility, and also shows the comparison results with ordinary steel wires (test numbers 17 to 28 and 37 to 40). Deformation resistance and / or the steel wire with the test number described as "equivalent" to the limit compressibility has a deformation resistance within ± 20 MPa and less than ± 20 MPa as compared with the normal steel wire (test numbers 17 to 28 and 37 to 40). / Or the critical compressibility is within ± 2%. The steel wire with the test number described as "good" had better characteristics than the normal steel wire, and the steel wire with the test number described as "poor" was inferior to the normal steel wire.
 上記結果から、本開示で規定する要件をすべて満たす試験番号1~12、33~36、及び41の鋼線は、変形抵抗が通常鋼線(試験番号17~28、及び37~40)と比較して同等、または優れていた。さらに、本開示で規定する要件をすべて満たす試験番号1~12、33~36、及び41の鋼線は、限界圧縮率が通常鋼線と比較して優れることがわかる。なお、これら鋼線の一部に関して、伸線前の組織(即ち線材の組織)を評価したところ、ベイナイト主体の組織を有していた(後述する表5参照)。
 通常鋼線17~28、及び37~40は、伸線前の組織がベイナイトを主体とした組織にならないと推定される製造条件のもとで製造されたものである。これら通常鋼線の一部に関して、伸線前の組織(即ち線材の組織)を評価したところ、ベイナイト主体ではなかった(後述する表5参照)。
 試験番号13では、伸線中に断線が生じたので、鋼線を製造することができなかった。これは、第1保持工程における保持温度が高すぎたので、伸線前の線材の硬度が過剰になったからであると推定される。
 鋼線14では、伸線中に断線が生じたので、鋼線を製造することができなかった。これは、第1保持工程における保持時間が短すぎたので、伸線前の線材の硬度が過剰になったからであると推定される。
 試験番号15の鋼線では、フェライト及び球状炭化物の合計面積率が不足し、さらにフェライトの平均粒径が小さすぎたので、変形抵抗及び限界圧縮率が通常鋼線よりも劣った。これは、伸線加工における総減面率が不足したからであると推定される。
 試験番号16の鋼線では、円相当径0.1μm以上の球状炭化物の個数が不足し、さらにフェライトの平均粒径が小さすぎたので、変形抵抗及び限界圧縮率が通常鋼線よりも優れたものとはならなかった。これは、伸線加工後の焼鈍における焼鈍温度がAc1点を上回っていたからであると推定される。
 試験番号31の鋼線では、フェライト及び球状炭化物の合計面積率が不足し、さらに円相当径0.1μm以上の球状炭化物の個数が不足したので、変形抵抗及び限界圧縮率が通常鋼線よりも優れたものとはならなかった。これは、仕上圧延後の平均冷却速度が不足したからであると推定される。
 試験番号32の鋼線では、フェライト及び球状炭化物の合計面積率が不足し、さらにフェライトの平均粒径が小さすぎたので、変形抵抗が通常鋼線に劣り、限界圧縮率が通常鋼線よりも優れたものとはならなかった。これは、第2保持工程を行わなかったからであると推定される。
From the above results, the steel wires of test numbers 1 to 12, 33 to 36, and 41 that satisfy all the requirements specified in the present disclosure are compared with the normal steel wires (test numbers 17 to 28 and 37 to 40) in terms of deformation resistance. Was equivalent or superior. Furthermore, it can be seen that the steel wires of test numbers 1 to 12, 33 to 36, and 41 that satisfy all the requirements specified in the present disclosure are superior in the critical compressibility to the normal steel wire. When the structure before wire drawing (that is, the structure of the wire rod) was evaluated for a part of these steel wires, it had a structure mainly composed of bainite (see Table 5 described later).
The ordinary steel wires 17 to 28 and 37 to 40 are manufactured under manufacturing conditions in which it is presumed that the structure before wire drawing does not become a structure mainly composed of bainite. When the structure before wire drawing (that is, the structure of the wire rod) was evaluated for a part of these ordinary steel wires, it was not mainly bainite (see Table 5 described later).
In test number 13, the steel wire could not be manufactured because the wire was broken during the wire drawing. It is presumed that this is because the holding temperature in the first holding step was too high and the hardness of the wire before wire drawing became excessive.
In the steel wire 14, the steel wire could not be manufactured because the wire was broken during the drawing. It is presumed that this is because the holding time in the first holding step was too short and the hardness of the wire before wire drawing became excessive.
In the steel wire of test number 15, the total area ratio of ferrite and spherical carbide was insufficient, and the average particle size of ferrite was too small, so that the deformation resistance and the critical compressibility were inferior to those of the normal steel wire. It is presumed that this is because the total surface reduction rate in wire drawing was insufficient.
In the steel wire of test number 16, the number of spherical carbides having a diameter equivalent to a circle of 0.1 μm or more was insufficient, and the average grain size of ferrite was too small, so that the deformation resistance and the critical compression ratio were superior to those of the normal steel wire. It didn't become a thing. It is presumed that this is because the annealing temperature in the annealing after the wire drawing process exceeded the Ac1 point.
In the steel wire of test number 31, the total area ratio of ferrite and spherical carbide was insufficient, and the number of spherical carbides with a circular equivalent diameter of 0.1 μm or more was insufficient. Therefore, the deformation resistance and the limit compressibility were higher than those of the normal steel wire. It didn't turn out to be excellent. It is presumed that this is because the average cooling rate after finish rolling was insufficient.
In the steel wire of test number 32, the total area ratio of ferrite and spherical carbide was insufficient, and the average particle size of ferrite was too small. Therefore, the deformation resistance was inferior to that of the normal steel wire, and the critical compression ratio was higher than that of the normal steel wire. It didn't turn out to be excellent. It is presumed that this is because the second holding step was not performed.
 さらに、全ての発明範囲内の実施例鋼線、及び一部の発明範囲外の比較例鋼線に関しては、その原材料である線材の金属組織の評価も行った。評価方法は、本明細書において上述された通りとした。評価結果を表5に示す。 Furthermore, with respect to the example steel wire within the scope of all inventions and the comparative example steel wire outside the scope of some inventions, the metallographic structure of the wire rod as the raw material was also evaluated. The evaluation method was as described above in the present specification. The evaluation results are shown in Table 5.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
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 本開示で規定する要件をすべて満たす試験番号1~12、33~36、41の鋼線の材料である線材は、伸線加工前の段階で、C断面におけるベイナイトの面積率が50%以上であって、マルテンサイトの面積率が0%以上であった。
 一方、伸線加工時に断線が生じた試験番号13及び14の線材では、ベイナイト量が不足し、かつマルテンサイト量が大きかった。
 球状炭化物の平均アスペクト比が本開示の上限を超え、かつ球状炭化物の個数密度が本開示の下限未満であった鋼線にかかる、試験番号19の線材では、ベイナイト及びマルテンサイトの両方が含まれなかった。
 平均フェライト粒径が本開示の下限未満であった鋼線にかかる、試験番号22及び24の線材では、ベイナイト及びマルテンサイトの両方が含まれていたものの、その量が不足していた。
The wire rods, which are the materials of the steel wires of test numbers 1 to 12, 33 to 36, and 41 that satisfy all the requirements specified in the present disclosure, have a bainite area ratio of 50% or more in the C cross section before wire drawing. Therefore, the area ratio of martensite was 0% or more.
On the other hand, in the wire rods of test numbers 13 and 14 in which the wire was broken during the wire drawing process, the amount of bainite was insufficient and the amount of martensite was large.
The wire rod of Test No. 19 for steel wire in which the average aspect ratio of the spherical carbide exceeds the upper limit of the present disclosure and the number density of the spherical carbide is less than the lower limit of the present disclosure includes both bainite and martensite. There wasn't.
The wire rods of test numbers 22 and 24 on the steel wire having an average ferrite grain size below the lower limit of the present disclosure contained both bainite and martensite, but the amount was insufficient.
10 鋼線
C 中心軸
D 鋼線の直径 
10 Steel wire C Central axis D Diameter of steel wire

Claims (4)

  1.  成分組成が、質量%で、
     C :0.10~0.60%、
     Si:0.01~0.50%、
     Mn:0.20~1.00%、
     P :0.030%以下、
     S :0.050%以下、
     Cr:0.85~1.50%、
     Al:0.001~0.080%、
     N :0.0010~0.0200%、並びに
     残部:Fe及び不純物元素であり、
     鋼線の中心軸を含み、かつ、前記中心軸に平行な断面において、
     金属組織の95面積%以上が、フェライト及び球状炭化物からなり、
     前記フェライトは、平均粒径が10.0~30.0μmであり、
     前記球状炭化物は、円相当径0.1μm以上の球状炭化物の平均アスペクト比が2.5以下であり、かつ、前記鋼線に含まれるCの含有量(質量%)を[C]で表した場合に、円相当径0.1μm以上の前記球状炭化物の個数が1.5×10×[C]~7.0×10×[C]個/mmである、鋼線。
    Ingredient composition is mass%,
    C: 0.10 to 0.60%,
    Si: 0.01-0.50%,
    Mn: 0.20 to 1.00%,
    P: 0.030% or less,
    S: 0.050% or less,
    Cr: 0.85 to 1.50%,
    Al: 0.001 to 0.080%,
    N: 0.0010 to 0.0200%, and the balance: Fe and impurity elements.
    In a cross section that includes the central axis of the steel wire and is parallel to the central axis.
    More than 95 area% of the metallographic structure is composed of ferrite and spherical carbides.
    The ferrite has an average particle size of 10.0 to 30.0 μm.
    The spherical carbide has an average aspect ratio of 2.5 or less for the spherical carbide having a diameter equivalent to a circle of 0.1 μm or more, and the content (mass%) of C contained in the steel wire is represented by [C]. case, a circle number of equivalent diameter 0.1μm or more of the globular carbides is 1.5 × 10 6 × [C] ~ 7.0 × 10 6 × [C] number / mm 2, the steel wire.
  2.  前記断面において、前記円相当径0.1μm以上の球状炭化物の平均粒径が0.50μm以下であり、かつ、前記球状炭化物の最大粒径が3.00μm以下である、請求項1に記載の鋼線。 The first aspect of claim 1, wherein in the cross section, the average particle size of the spherical carbide having a diameter equivalent to a circle of 0.1 μm or more is 0.50 μm or less, and the maximum particle size of the spherical carbide is 3.00 μm or less. Steel wire.
  3.  前記成分組成が、質量%で、
     Ti:0~0.050%、
     B :0~0.0050%、
     Mo:0~0.50%、
     Ni:0~1.00%、
     Cu:0~0.50%、
     V :0~0.50%、
     Nb:0~0.050%、
     Ca:0~0.0050%、
     Mg:0~0.0050%、及び
     Zr:0~0.0050%、
    の1つ又は2つ以上を満たす、請求項1又は請求項2に記載の鋼線。
    When the component composition is mass%,
    Ti: 0 to 0.050%,
    B: 0 to 0.0050%,
    Mo: 0 to 0.50%,
    Ni: 0 to 1.00%,
    Cu: 0 to 0.50%,
    V: 0 to 0.50%,
    Nb: 0 to 0.050%,
    Ca: 0 to 0.0050%,
    Mg: 0 to 0.0050%, and Zr: 0 to 0.0050%,
    The steel wire according to claim 1 or 2, which satisfies one or more of the above.
  4.  請求項1~3のいずれか一項に記載の鋼線の製造用の熱間圧延線材。 The hot-rolled wire rod for manufacturing the steel wire according to any one of claims 1 to 3.
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