CN101389778B - 拉丝加工性优异的线材及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种拉丝加工性优异、即使在从粗直径开始就进行强力加工也能够充分地抑制断线的热轧线材。热轧线材含有：C：0.35～0.65％、Si：1.4～3.0％、Mn：0.10～1.0％、Cr：0.1～2.0％、P：0.025％以下(不包含0％)、S：0.025％以下(不包含0％)、N：0.006％以下(不包含0％)、Al：0.1％以下(不包含0％)及O：0.0030％以下(不包含0％)，余量由Fe及不可避免的杂质构成，钢中的氢量为2.50ppm以下，硬度(HV)为460×C0 0.1以下(C0表示深度D/4(D：线材直径)位置的C含量(质量％))。

Description

拉丝加工性优异的线材及其制造方法
技术领域
本发明涉及可以用作钢丝或胎圈钢丝线、PC钢线、弹簧钢等拉丝加工品的材料的线材、及其制造方法，详细地说，涉及拉丝加工性优异、即使在自粗线径的强力拉丝加工中也能够充分地抑制断线的热轧线材及其制造方法。
背景技术
目前，在提供给拉丝加工的线材或弹簧用钢等中，通过组织因子的控制和偏析的抑制等可以改善其拉丝加工性。例如，特开平11-199977号已提出如下方案，为了提高线材的拉丝加工性(尤其是冷拔性)而控制珠光体球尺寸、中心偏析度及珠光体组织的层片间隔。另外，特开2000-239797号提提出的方案是，为了提高弹簧用钢的冷拉丝性，适当地调节其机械特性。
由于弹簧等的伴随高强度化的高合金化，线材中过冷组织的抑制也被要求。该过冷组织的抑制，可以通过首先制造线径粗的线材，其次在拉丝加工工序调整成所希望的线径来实现。但是，粗直径的线材由于进行强拉丝加工，因此其加工硬化大，另外，初始线径越大拉丝加工越困难。因此，对于粗直径的线材，要求更高的拉丝加工性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种拉丝加工性优异、即使从粗直径开始就进行强力加工也能够充分地抑制断线的热轧线材及其制造方法。
可以达到上述目的的本发明的热轧线材，其特征在于，含有C：0.35～0.65％(质量％的意思，以下相同)、Si：1.4～3.0％、Mn：0.10～1.0％、Cr：0.1～2.0％、P：0.025％以下(不包含0％)、S：0.025％以下(不包含0％)、N：0.006％以下(不包含0％)、Al：0.1％以下(不包含0％)、及O：0.0030％以下(不包含0％)，余量由Fe及不可避免的杂质构成，钢中的氢量为2.50ppm(质量ppm的意思，以下相同)以下，硬度(HV)为460×C0 0.1以下(C0表示深度为D/4(D：线材直径)的位置的C含量(质量％))。另外，在本发明中，所谓“热轧线材”意思是“仅进行过热轧的线材”。
作为本发明的热轧线材的更优选的方式，可以列举：(I)在金属组织的bcc-Fe晶粒中，平均晶粒直径(Dave)为20μm以下，最大晶粒直径(Dmax)为80μm以下，和/或(II)满足下述式(1)的线材。
Cmax/C0≤1.20……(1)
[式中，Cmax表示深度为D/2(D：线材直径)位置的C含量(质量％)，C0表示深度为D/4位置的C含量(质量％)。]
在本发明的热轧线材中，除上述成分之外，根据需要还含有：(1)Ni：1％以下(不包含0％)和/或Cu：1.0％以下(不包含0％)；(2)从V：0.30％以下(不包含0％)、Ti：0.10％以下(不包含0％)、Nb：0.1％以下(不包含0％)及Zr：0.10％以下(不包含0％)中选出的至少一种元素；(3)Mo：1.0％以下(不包含0％)；(4)B：50ppm以下(不包含0ppm)；和/或(5)从Mg：50ppm以下(不包含0ppm)、Ca：50ppm以下(不包含0ppm)及稀土元素：1.5ppm以下(不包含0ppm)中选出的至少一种元素等也是有效的，根据含有的成分的种类，能够进一步改善线材的特性。
本发明的制造方法是作为用于制造具有所述特性的拉丝加工性优异的热轧线材有用的方法而被赋予地位的方法。本发明的制造方法的第一方式的特征在于，对满足所述成分组成的必要条件(除去氢量)的钢坯进行在500～730℃保持60分钟以上的加热处理，加热至950～1250℃，在800℃以上的轧制温度(Tr)及1150℃以下的结束轧制温度(Tf)进行热轧后，在1020℃以下的卷取温度(TL)下载置于冷却台上，以5℃/秒以下的平均冷却速度(CR2)从所述卷取温度(TL)冷却至500℃。
本发明的制造方法的第二方式的特征在于，对满足所述成分组成的必要条件(除去氢量)的钢坯进行在500～730℃保持60分钟以上的加热处理，加热至950～1250℃，在800℃以上的轧制温度(Tr)及1150℃以下的结束轧制温度(Tf)下进行热轧后，在1020℃以下的卷取温度(TL)下载置于冷却台上，以2℃/秒以上的平均冷却速度(CR1)从所述卷取温度(TL)冷却至730℃，及以5℃/秒以下的平均冷却速度(CR2)从所述卷取温度(TL)冷却至500℃。
本发明的制造方法的第三方式的特征在于，对满足所述成分组成的必要条件(除去氢量)的钢坯进行在1250～1350℃的均质化处理后，进行在500～730℃下保温60分钟以上的加热处理，加热至950～1250℃，在800℃以上的轧制温度(Tr)及1150℃以下的结束轧制温度下进行热轧后，在1020℃以下的卷取温度(TL)下载置于冷却台上，以2℃/秒以上的平均冷却速度(CR1)从所述卷取温度(TL)冷却至730℃，及以5℃/秒以下的平均冷却速度(CR2)从所述卷取温度(TL)冷却至500℃。
本发明的制造方法的第四方式的特征在于，对具有所述成分组成(除去氢量)的钢坯进行在500～730℃保持60分钟以上的加热处理后，进行在1250～1350℃保持60分钟以上的均质化处理，调节至950～1250℃的温度，在800℃以上的轧制温度(Tr)及1150℃以下的结束轧制温度下进行热轧后，在1020℃以下的卷取温度(TL)下载置于冷却台上，以2℃/秒以上的平均冷却速度(CR1)从所述卷取温度(TL)冷却至730℃，及以5℃/秒以下的平均冷却速度(CR2)从所述TL冷却至500℃。
另外，本发明还提供一种降低对拉丝加工性造成恶劣影响的线材的钢中氢的方法，其特征在于，对钢坯进行在500～730℃保持60分钟以上的加热处理。
本发明者等发现，通过限定钢中的C、Si、Mn、Cr、P、S、N、Al及O的含量，并且，降低钢中的氢量、且将硬度控制在一定范围以下，能够提供具有优异的拉丝加工性、即使从粗线径开始就进行强力加工也能够充分地抑制断线的热轧线材。
附图说明
图1是表示由实施例得到的线材的硬度和C0(＝深度D/4(D：线材直径)位置的C含量(质量％))的关系的图表。
具体实施方式
为实现优异的拉丝加工性，本发明的线材的特征在于，降低了钢中氢量。迄今为止，已知氢以延迟破坏的方式，在可以充分扩散的长期间的应力负荷状况下造成恶劣影响，但是，可以认为在拉丝加工这种比较短时间的应力负荷状况下不会造成恶劣影响。但是，在强力拉丝加工条件下，本发明者们发现目前不成为问题的钢中的氢对拉丝加工性具有大的影响。另外，为高强度化而添加的合金元素的碳氮化物等在线材中存在时，它们作为氢捕捉发挥作为，由此钢中氢量被提高。
在强力拉丝加工中，作为氢带来的恶劣影响的原因，可以推定为，强力加工导致加工硬化，由此强度上升且氢脆敏感性提高；强力加工导致温度上升，由此固定于捕捉位置的氢从该位置脱离，有助于脆化等。但是，本发明不限于这些推断。
在强力加工中，为充分地抑制断线，需要将热轧线材的钢中氢量设定为2.50ppm以下。优选钢中氢量为2ppm以下，更优1.50ppm以下。
钢中氢量可以使用APIMS(大气压离子化质量分析装置)测定。本发明的“钢中氢量”的值为切断线材且采取圆盘状试样(厚度：2mm)，使用APIMS测定在升温速度为10K/分的条件下从室温升到350℃时从该试样放出的全部的氢量。
另外，根据本发明者们的探讨发现，线材的拉丝加工性和硬度有关，且初始的线材硬度高时，在拉丝加工中容易断线。作为其原因，认为初始硬度高时加工硬化显著，因此，破坏敏感性提高、加工发热的影响等。但是，本发明不限于这些推定。
另外，线材的硬度主要受线材的C含量和组织的影响。而且，一般而言，C含量越多或过冷组织即马氏体组织越多，硬度越上升。而且，线材组织也和硬度同样对拉丝加工性造成影响。具体而言，认为马氏体多时容易断线。
如上所述，线材的拉丝加工性(容易断线)不仅受硬度影响，而且受组织影响。因此，即使是同样硬度的线材，C含量低且马氏体组织多的也比C含量高且铁素体-珠光体组织多的容易断线。因此认为，假如是同样的硬度，高C含量的线材比低C含量的形成难以断裂，在拉丝加工性良好的线材中，允许的硬度的基准值(上限值)也设定的高。
根据上述的观点，并考虑组织的影响，将[硬度(HV)460×C0 0.1以下(C0表示深度为D/4(D：线材直径)位置的C含量(质量％))]作为硬度的主要条件进行设定。该必要条件(硬度≤460×C0 0.1)的求得方法如下。
在以下所示的实施例中，将认为因硬度高而拉丝加工性差的线材(比较例、图1中的黑点)的“C0”和“硬度”的数据乘方近似计算后，得到图1所示的实线状的曲线(近似式“硬度＝466.06×C0 0.10”(R2＝0.62))。
在该近似式(硬度＝466.06×C0 0.10)中，C0值变大时硬度值也增大，相反，C0值变小时硬度值也减少。由此，本发明者们提出了将该近似式作为表示也考虑到了组织容易断裂的线材的硬度的基准值(上限值)的式子。而且，在图1中，在该实线状的曲线(所述比较例的近似曲线)的更下方，将虚线状的曲线(硬度＝460×C0 0.10)以下的区域、即“硬度≤460×C0 0.1”的区域设定为应满足本发明的线材的硬度的范围。更优选的范围是“硬度≤450×C0 0.1”(在图1中，单点划线状的曲线以下的区域)，特别优选的范围是“硬度≤440×C0 0.1”(在图1中，单点划线曲线以下的区域)。
另外，不考虑组织时，认为硬度越低拉丝加工性越好。因此，本发明优选的线材的硬度(HV)的上限值为420，更优选410以下，进一步优选400以下。
本发明的“硬度”值是用横断面切断线材，每一线材调整三个以上的试样，用维氏硬度计(负荷1kgf)在各试样的深度D/4的位置测定四点以上而得到的值的单纯相加的平均值。
在本发明的热轧线材中，优选金属组织的bcc-Fe晶粒中，平均晶粒直径(Dave)为20μm以下，最大晶粒直径(Dmax)为80μm以下。发现，拉丝加工中的断线起点和加工缺陷的发生是因为晶粒粗大时容易发生，另外，即使在使晶粒直径的平均值微细的情况下，假如有粗大的晶粒存在也容易发生断线。在金属组织的bcc-Fe晶粒中，平均晶粒直径(Dave)和最大晶粒直径(Dmax)双方都越微细，拉丝加工性越提高。平均晶粒直径更优选15μm以下，最大晶粒直径更优选60μm以下。另外，本发明的平均晶粒直径(Dave)及最大晶粒直径(Dmax)的值是线材的线径中间部的测定值。
本发明的平均晶粒直径(Dave)及最大晶粒直径(Dmax)的值是使用SEM/EBSP(Electron Back Scatter diffraction Pattern)法测定的如下的值。
首先，利用湿式切断加工从线材上采取长度为10mm的试样后，作为EBSP测定用的试样调整，进行湿式研磨、抛光研磨、化学研磨，制成尽可能地降低了研磨加工的变形和凹凸的试样。这时，以观察面成为线材纵断面的线材直径中心部的方式进行研磨加工。用得到的试样，将线材的线材直径中心部作为EBSP测定位置进行测定。这时，测定步骤以线材直径为0.5μm以下、各线材的测定面积达到60000μm2以上的方式设定。测定后，进行结晶方位的解析，但是，为提高解析的可靠性，用平均CI(Confidence Index)值为0.3以上的测定结果进行解析。
利用bcc-Fe结晶范围的解析，将方位角度差10°以上即被边界线包围的区域作为本发明的“晶粒”，汇总解析结果(边界图)。用得到的边界图，用图像解析软件“Image-Pro”(ァドバンソフト株式会社制)，求出由边界线包围的各个区域(结晶单位)的面积，由该面积计算相当于圆的直径(圆直径)作为各个晶粒的粒径。用3个以上的试样进行所述测定，根据全部的测定数据算出作为个数平均直径的平均晶粒直径(Dave)及最大晶粒直径(Dmax)。
在本发明的热轧线材中，为进一步提高拉丝加工性，优选以使C偏析满足下述式(1)的方式进行控制。
Cmax/C0≤1.20……(1)
[式中，Cmax表示深度D/2(D：线材直径)位置的C含量(质量％)，C0表示深度D/4位置的C含量(质量％)。]
C偏析过剩时，由于线材内部的拉丝加工时的加工硬化产生不均匀，在C偏析部容易生成空隙等理由，因此拉丝加工性差。本发明的线材的Cmax/C0更优选1.15以下，特别优选1.10以下。
在本发明中，作为Cmax的值，采用了深度D/2(D：线材直径)位置的C含量(质量％)。这是因为线材中心部碳偏析提高。另外，作为C0的值采用了深度D/4位置的C含量(质量％)。是为了避免表层的脱碳部及中心的C偏析部的影响。本发明的Cmax或C0值是分别从深度D/2或D/4位置采取的粉末状试样，利用燃烧红外线吸收法测定的值。
本发明其特征也在于，在热轧线材的钢中氢量及硬度的基础上，特定的化学成分组成。这是因为各化学成分元素不在适当的范围内时，拉丝加工性差。下面，对线材的化学成分进行说明。
[C：0.35～0.65％]
C是影响钢铁材料的强度的元素，含量越多得到的强度越高。将本发明的线材使用于高强度弹簧中时，C含量需要0.35％以上。优选的C含量下限为0.40％。但是C含量过多时，使拉丝加工性变差，因此，将上限设定为0.65％。优选C量的上限为0.60％。
[Si：1.4～3.0％以下]
Si是对弹簧需要的耐久性的提高有效的元素，将本发明的线材使用于高强度弹簧中时，Si量需要为1.4％以上。优选Si量的下限为1.6％，更优选为1.8％以上。但是，Si促进脱碳，因此，Si含量过多时在拉丝过程中容易发生断线。于是，将Si量的上限设定为3.0％。优选Si量的上限为2.5％，更优选2.2％以下。
[Mn：0.10～1.0％]
Mn作为脱氧元素使用，并且因为形成MnS而使钢中的有害元素即S无害化，因此其为有益的元素。为充分发挥这些效果，Mn量需要0.10％以上。优选Mn量的下限为0.15％，更优选0.2％以上。但是，Mn量过多时，形成偏析带，拉丝加工性差。另外，容易形成对于拉丝加工性而言不优选的过冷组织。于是，将Mn量的上限设定为1.0％。优选Mn量的上限为0.85％，更优选为0.75％以下。
[Cr：0.1～2.0％]
Cr对确保回火后的强度是有效的。另外，有提高耐腐蚀性的效果，相对于必要的悬架弹簧耐腐蚀性是重要的元素。为充分发挥这些效果将Cr量的下限设定为0.1％。优选Cr量的下限为0.15％，更优选0.2％以上。但是，Cr量过剩时，容易发生偏析和过冷组织，拉丝加工性差。于是，将Cr量的上限设定为2.0％。优选Cr量的上限为1.8％，更优选1.6％以下。
[P：0.025％以下(不包含0％)]
由于P使线材的拉丝加工性变差，因此，优选尽可能少。因此，P量为0.025％以下，优选0.020％以下，更优选0.015％以下。
[S：0.025％以下(不包含0％)]
由于S使线材的拉丝加工性变差，因此，优选尽可能少。因此，S量为0.025％以下，优选0.020％以下，更优选0.015％以下。
[N：0.006％以下(不包含0％)]
N以固溶状态存在时，拉丝加工性差。于是，将N量的上限设定为0.006％。优选N量的上限为0.004％，更优选0.003％以下。但是，线材含有Al和Ti等形成氮化物的元素时，N对组织微细化发挥有效作用。因此，优选N量的下限为0.0015％，更优选0.0020％以上。
[Al：0.1％以下(不包含0％)]
Al主要作为的脱氧元素而添加。另外，形成AlN，且在固定N而使其无害化的基础上，有助于组织微细化。从N固定的理由考虑，含Al的量最好是超过N量的两倍的量。理想的含Al的量为优选超过0.0030％的量，更优选超过0.0040％的量。但是，Al促进脱碳，尤其是在含有大量Si的弹簧钢中，不优选Al量过多。于是，将Al量的上限设定为0.1％。优选Al量的上限为0.07％，更优选0.05％以下，特别优选0.03％以下。
[O：0.0030％以下(不包含0％)]
钢中氧量增大时，形成粗大氧化物而使拉丝加工性变差，因此，优选尽可能少。因此，将O量的上限设定为0.0030％。优选O量的上限为0.0020％，更优选0.0015％以下。
本发明的线材的基本成分组成如前所述，余量实际上是Fe。但是，当然允许在线材中含有由于原料、物资、制造设备等状况带入的不可避免的杂质的情况。另外，本发明的线材根据需要也可以含有以下任意元素。
[Ni：1％以下]
Ni在抑制表层脱碳的基础上，还具有提高耐蚀性的效果。为充分发挥这种效果，根据需要优选含有0.1％以上的Ni，更优选含有0.2％以上。但是Ni量过多时，容易产生过冷组织而使拉丝加工性变差。因此，含有时的Ni量，优选1％以下，更优选0.8％以下，特别优选0.6％以下。
[Cu：1.0％以下]
Cu和Ni同样，具有抑制表层脱碳及提高耐蚀性的效果。为充分发挥这种效果，根据需要优选含有0.1％以上的Cu，更优选含有0.2％以上。但是Cu量过多时，容易产生过冷组织而使拉丝加工性变差。另外，在热加工时有时发生裂纹。因此，含有时的Cu量，优选1.0％以下，更优选0.8％以下，特别优选0.6％以下。
Ni和Cu在有助于抑制表层脱碳及提高耐蚀性的这一点上是同样的。因此，热轧线材优选含有上述量的Ni及Cu中的至少一种。
[V：0.30％以下]
V主要与C、N形成碳氮化物而有助于组织微细化。为充分发挥这种效果，根据需要优选含有0.01％以上的V，更优选含有0.05％以上。但是V量过多时，拉丝加工性差。因此，含有时的V量，优选0.30％以下，更优选0.2％以下，特别优选0.15％以下。
[Ti：0.10％以下]
Ti和C及N或S形成碳氮化物或硫化物。有助于使N及S无害化。另外，Ti碳氮化物具有有助于组织微细化的效果。为充分发挥这种效果，根据需要优选使Ti含量为0.01％以上。另外，从N的固定化的观点考虑，优选的Ti量为超过N量3.5倍的量。但是，Ti量过多时，有时形成粗大的碳氮化物，拉丝加工性差。因此，Ti的含量优选为0.10％以下，更优选0.07％以下，特别优选0.05％以下。
[Nb：0.1％以下]
Nb和C、N形成碳氮化物，有助于组织微细化。为充分发挥这种效果，根据需要优选使Nb含量为0.01％以上，更优选含有0.03％以上。但是，Nb量过多时，有时形成粗大的碳氮化物，拉丝加工性差。因此，Nb的含量优选为0.1％以下，更优选0.07％以下，特别优选0.05％以下。
[Zr：0.10％以下]
Zr形成碳氮化物，有助于组织微细化。为充分发挥这种效果，根据需要优选使Zr含量为0.01％以上，更优选含有0.02％以上。但是，Zr量过多时，形成粗大的碳氮化物，拉丝加工性差。因此，Zr的含量优选为0.10％以下，更优选0.07％以下，特别优选0.05％以下。
V、Ti、Nb及Zr在碳氮化物的形成有助于组织微细化这一点上是相同的。因此，热轧线材优选含有上述量的V、Ti、Nb及Zr中的至少一种。
[Mo：1.0％以下]
Mo和C、N形成碳氮化物，并且，通过浓化渗碳体有助于确保强度。为充分发挥这种效果，根据需要优选含有0.1％以上的Mo，更优选含有0.2％以上。但是Mo量过多时，容易产生过冷组织而使拉丝加工性变差。因此，含有的Mo量优选1％以下，更优选0.7％以下，特别优选0.5％以下。
[B：50ppm以下]
B通过形成氮化物使N无害化。为充分发挥这种效果，根据需要优选含有B量为1ppm以上，更优选3ppm以上，特别优选含有5ppm以上。但是B量过多时，形成粗大的碳硼化物和过冷组织，因此使拉丝加工性变差。由此，含有的B量优选50ppm以下，更优选40ppm以下，特别优选30ppm以下。
[Mg：50ppm以下]
Mg具有使氧化物软化，且提高拉丝加工性的效果。为充分发挥这种效果，根据需要优选含有Mg量为0.1ppm以上，更优选1ppm以上，特别优选含有10ppm以上。但是Mg量过多时，氧化物的性质改变，反过来恐怕会使拉丝加工性变差。由此，含有的Mg量优选50ppm以下，更优选40ppm以下。
[Ca：50ppm以下]
Ca具有使氧化物软化，且提高拉丝加工性的效果。为充分发挥这种效果，根据需要优选含有Ca量为0.1ppm以上，更优选1ppm以上，特别优选含有10ppm以上。但是Ca量过多时，氧化物的性质改变，反过来恐怕会使拉丝加工性变差。由此，含有的Ca量优选50ppm以下，更优选40ppm以下。
Mg和Ca在通过软化氧化物使拉丝加工性提高这一点上是相同的。因此，热轧线材优选含有上述量的Mg和Ca中的至少一种。
[稀土类元素：1.5ppm以上]
稀土类元素(有时省略为“REM”)具有使氧化物软化且提高拉丝加工性的效果。为充分发挥这种效果，根据需要优选含有REM量为0.1ppm以上。但是REM量过多时，氧化物的性质改变，反过来恐怕会使拉丝加工性变差。由此，含有的REM量优选1.5ppm以下，更优选0.5ppm以下。在REM中优选的是La、Ce、Pr及Nd，有时使用它们中的一种或两种以上。
满足所述钢中氢量及硬度的必要条件(优选、还有晶粒直径的必要条件)的热轧线材，可以如下进行制造，通过将满足所述成分组成的必要条件的钢坯进行在500～730℃保持60分钟以上的加热处理，加热至950～1250℃，在800℃以上的轧制温度(Tr)及1150℃以下的结束轧制温度(Tf)下进行热轧制后，在1020℃以下的卷取温度(TL)下载置于冷却台上，以5℃/秒以下的平均冷却速度(CR2)从所述TL冷却至500℃(优选以2℃/秒以上的平均冷却速度(CR1)从所述TL冷却至730℃，及以5℃/秒以下的平均冷却速度(CR2)从所述TL冷却至500℃)。下面，对该制造方法的各工序进行说明。
氢在钢材(线材)的制造过程中进入。尤其是在本发明的热轧线材、及用于得到该线材的钢坯中，含有各种合金元素，因此，它们的碳氮化物和非金属夹杂物等形成氢陷阱位置，氢容易积存在钢中。另外，它们的氢陷阱由于较坚固，在常温时难以去掉氢。本发明者评价了氢陷阱位置的陷阱能力，结果发现，为了有效降低钢中氢量，可以进行在500℃以上的温度保持60分钟以上的加热处理。但是，还发现将钢坯加热到超过生成奥氏体的高温时，与铁素体时相比氢更容易固溶于奥氏体中，因此，反倒难以去除氢。
因此，为有效地降低线材的钢中的氢量，可以将轧制前的钢坯在500～730℃，优选550～700℃的温度下加热60分钟以上，优选120分钟以上。该轧制前的热处理作为拉丝加工性优异的热轧线材的制造方法的一工序是重要的工序，并且，作为降低热轧线材的钢中的氢的方法也起作用。该热处理在和轧制线同样的联机线、或和轧制线脱离的脱机线的任何线上进行都可以。
接着，将满足上述成分组成的要件的钢坯加热至950～1250℃、优选1000～1200℃，在800℃以上、优选850℃以上、更优选900℃以上的轧制温度(Tr)及1150℃以下，优选1100℃以下的结束轧制温度(Tf)进行热轧制。轧制前的加热温度过低、过高都会在线材表层部产生脱碳。另外，轧制温度低于800℃时，发生脱碳的概率增加。另外，结束轧制温度为超过1150℃的高温时，奥氏体晶粒成长，淬透性增加，线材强度可能会过度上升。
轧制后，推荐在1020℃以下，优选980℃以下，更优选950℃以下的卷取温度(TL)装载于冷却台上。卷取温度超过1020℃时，奥氏体粒径粗大化。而且，以5℃/秒以下的平均冷却速度(CR2)从所述TL冷却至500℃以下，是为了降低线材硬度而需要的。另外，通过这种缓慢冷却从TL降至500℃，能够实现钢中氢的进一步的降低。CR2优选4℃/秒以下，更优选3℃/秒以下。
但是，将从所述TL冷却至730℃的冷却速度CRI设定为优选2℃/秒以上，更优选5℃/秒以上，进一步优选8℃/秒以上，能够抑制奥氏体晶粒的成长，从而有利于组织的微细化及硬度降低。
为了抑制C偏析，将Cmax/C0设定为1.20以下，在轧制前将满足所述成分组成的钢坯在1250～1350℃、优选进行在1280～1310℃保持60分钟以上、优选120分钟以上的均质处理，只要在上述制造方法中增加上即可。该均质处理在和轧制线同样的联机线、或和轧制线脱离的脱机线的任何线上进行都可以。另外，也可以在用于降低钢中氢量的所述热处理前或后的任一时候进行。
但是，为了能够进一步降低钢中的氢，优选在进行所述均质处理而除掉偏析带后，进行所述热处理。另外优选，需要高温的均质化处理在和轧制线不同的脱机线上进行，将降低钢中氢量的热处理在和轧制线同样的联机线上进行，从设备方面的观点考虑，优选首先进行所述均质处理，其次进行所述热处理。
在本发明中，热轧线材的线材直径没有特殊限定。但是，为抑制过冷组织的发生，优选线材直径粗的一方。另外，本发明的线材拉丝加工性优异，即使从粗直径开始就进行强力加工也能够有效地抑制断线。因此，线材直径优选的下限为8mm，更优选10mm以上，特别优选12mm以上。另一方面，线材直径太粗时，拉丝加工困难，因此，优选其上限为25mm，更优选20mm，特别优选18mm。
实施例
下面，列举实施例对本发明进行更具体的说明，但是，本发明不受以下实施例的限制，当然，也可以在适于前·后述的宗旨的范围内进行适当的变更而实施，这些都包括在本发明的技术范围内。
[线材的制造]
熔制具有表1所述的化学成分组成(余量：铁及不可避免的杂质)的钢，加工成□155mm的钢坯。接着，在表2所述的条件下，按顺序进行均质处理、热处理、热轧制、卷取及冷却，制造线材直径为8.0～18mm的热轧线材。
[表1-1]
Figure G2006800533832D00131
[表1-2]
Figure G2006800533832D00132
REM：La、Co、Pr、Nd的合计含量
[表2-1]
[表2-2]
[表2-3]
Figure G2006800533832D00151
[钢中氢量]
作为钢中氢量，使用APIMS测定在升温速度：10K/分的条件下从室温升到350℃时从该试样(厚度：2mm)放出的全部的氢量。将结果示于表3。
[硬度]
用横断面切断线材，每一个线材调整三个以上的试样，用维氏硬度计(负荷1kgf)在各试样的深度D/4的位置测定四点以上，将得到的值单纯相加进行平均，由此算出各线材的硬度。将结果示于表3。
另外，将表示各线材的C0(＝深度D/4(D：线材直径)位置的C含量(质量％))和硬度的关系的图表作成图1进行了记载。另外，在图1中，黑点(硬度为本发明的范围之外)是线材A1-4、A2-1、A3-1、A3-2及A14-4数据的图标；黑四角(成分组成为本发明的范围外)是由钢种A5、A12、A13、A16及A17得到的线材数据的图标；黑三角(氢量为本发明的范围外)是线材A1-1、A4-1、A6-1、A7-1、A14-1及A14-2数据的图标；白点(发明例)是其它的线材数据的图标。
将线材A1-4、A2-1、A3-1、A3-2及A14-4的数据乘方近似后，得到近似式[硬度＝466.06×C0 0.10](R2＝0.62)。该近似曲线也用图1中的实线表示。另外，在图1中，同样地将460×C0 0.10的近似曲线用虚线表示、将450×C0 0.10的近似曲线用单点划线表示、将440×C0 0.10的近似曲线用点线表示。
[平均晶粒直径(Dave)及最大晶粒直径(Dmax)]
利用湿式切断加工从线材上采取长度为10mm的试样后，作为EBSP测定用的试样调整，进行湿式研磨、抛光研磨、化学研磨，制成尽可能地降低了研磨加工的变形和凹凸的试样。这时，以观察面成为线材纵断面的线材直径中心部的方式进行研磨加工。使用得到的试样，将线材的线材直径中心部作为EBSP测定位置进行测定。这时，测定步骤以线材直径为0.5μm以下、各线材的测定面积达到60000μm2以上的方式设定。测定后，进行结晶方位的解析，但是，为提高解析的可靠性，用平均CI(ConfidenceIndex)值为0.3以上的测定结果进行解析。
将利用bcc-Fe结晶范围的解析，方位角度差为10°以上即被边界线包围的区域作为本发明的“晶粒”，得到解析结果(边界图)。通过得到的边界图，用图像解析软件“Image-Pro”(ァドバンソフト株式会社制)，求出由边界线包围的各个区域(结晶单位)的面积，由该面积计算作为各个晶粒的粒径的相当于圆的直径(圆直径)。用3个以上的试样进行所述测定，根据全部的测定数据算出作为个数平均直径的平均晶粒直径(Dave)及最大晶粒直径(Dmax)。将结果示于表3。
[Cmax/C0]
分别从深度D/2或D/4位置采取粉末状试样，通过燃烧红外线吸收法测定Cmax或C0。将由这些计算的Cmax/C0的值示于表3。
[拉丝加工]
对得到的线材通过酸洗去除标记，通过磷化处理实施表面涂敷后，进行干式拉丝加工。首先在拉丝加工1中，在真应变＞0.25的条件下进行拉丝加工，检查有无断线。另外，对经过拉丝加工1没有断线的线材，进一步在严格的条件下即真应变＞0.50时进行拉丝加工，检查有无断线。将结果示于表3。
[表3-1]
Figure G2006800533832D00171
拉丝结果○：无断线、×：有断线
[表3-2]
Figure G2006800533832D00172
[表3-3]
Figure G2006800533832D00181
拉丝结果○：无断线、×：有断线
由表3表示的结果可知，未满足本发明规定的成分组成、钢中氢量或硬度的必要条件的任一个的线材，连在宽松的条件下的拉丝加工1中都产生断线，但是，全部满足这些必要条件的线材，在拉丝加工1中没有发生断线。另外，在本发明的线材中，进一步满足结晶粒径(Dave及Dmax)及C偏析(Cmax/C0)的必要条件的线材，即使在严酷条件下的拉丝加工2中也没有发生断线。

Claims (10)

1.一种真应变为0.42以上的强拉丝加工用的热轧线材，其特征在于，以质量％计含有C：0.35～0.65％、Si：1.4～3.0％、Mn：0.10～1.0％、Cr：0.1～2.0％、P：0.025％以下但不包含0％、S：0.025％以下但不包含0％、N：0.006％以下但不包含0％、Al：0.1％以下但不包含0％、及O：0.0030％以下但不包含0％，
余量由Fe及不可避免的杂质构成，
钢中的氢量为2.50ppm以下，其中ppm是质量ppm的意思，
硬度HV为460×C0 0.1以下，其中，C0表示深度为D/4位置的C的质量百分比含量，D是线材直径，
在金属组织的bcc-Fe晶粒中，平均晶粒直径Dave为20μm以下，最大晶粒直径Dmax为80μm以下，
线径为8～25mm。
2.如权利要求1所述的热轧线材，其中，满足下式(1)，
Cmax/C0≤1.20……(1)
式中，Cmax表示深度为D/2位置的C的质量百分比含量，C0表示深度为D/4位置的C的质量百分比含量，其中D是线材直径。
3.如权利要求1或2所述的热轧线材，其中，以质量％计还含有Ni：1％以下但不包含0％和/或Cu：1.0％以下但不包含0％。
4.如权利要求1或2所述的热轧线材，其中，以质量％计还含有从V：0.30％以下但不包含0％、Ti：0.10％以下但不包含0％、Nb：0.1％以下但不包含0％及Zr：0.10％以下但不包含0％中选出的至少一种。
5.如权利要求3所述的热轧线材，其中，以质量％计还含有从V：0.30％以下但不包含0％、Ti：0.10％以下但不包含0％、Nb：0.1％以下但不包含0％及Zr：0.10％以下但不包含0％中选出的至少一种。
6.如权利要求5所述的热轧线材，其中，以质量％计还含有Mo：1.0％以下但不包含0％。
7.如权利要求5所述的热轧线材，其中，以质量ppm计还含有B：50ppm以下但不包含0ppm。
8.如权利要求5所述的热轧线材，其中，以质量ppm计还含有从Mg：50ppm以下但不包含0ppm、Ca：50ppm以下但不包含0ppm及稀土类元素：1.5ppm以下但不包含0ppm中选出的至少一种。
9.一种热轧线材的制造方法，是权利要求1或2所述的热轧线材的制造方法，其特征在于，
对钢坯进行在500～730℃保持60分钟以上的加热处理，
加热至950～1250℃，在800℃以上的轧制温度Tr及1150℃以下的结束轧制温度Tf进行热轧后，
在1020℃以下的卷取温度TL载置于冷却台上，
以5℃/秒以上的平均冷却速度CR1从所述卷取温度TL冷却至730℃，并以4℃/秒以下的平均冷却速度CR2从所述卷取温度TL冷却至500℃。
10.一种热轧线材的制造方法，是权利要求1或2所述的热轧线材的制造方法，其特征在于，
对钢坯进行在1250～1350℃保持60分钟以上的均质化处理后，
进行在500～730℃保持60分钟以上的加热处理，
加热至950～1250℃，在800℃以上的轧制温度Tr及1150℃以下的结束轧制温度Tf进行热轧后，
在1020℃以下的卷取温度TL载置于冷却台上，
以5℃/秒以上的平均冷却速度CR1从所述卷取温度TL冷却至730℃，及以4℃/秒以下的平均冷却速度CR2从所述卷取温度TL冷却至500℃。
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