CN101815803B - 二相不锈钢线材、钢线及螺栓及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的冷锻性优良的高强度、高耐蚀螺栓用奥氏体-铁素体系二相钢线材以质量％计含有C：0.005～0.05％、Si：0.1～1.0％、Mn：0.1～10.0％、Ni：1.0～6.0％、Cr：19.0～30.0％、Cu：0.05～3.0％、N：0.005～0.20％，余量由Fe及实质上不可避免的杂质构成，C+N为0.20％以下，式(a)的M值为60以下，式(b)的F值为45～85，抗拉强度为550～750N/mm2。M＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo (a)，F＝5.6Cr-7.1Ni+2.4Mo+15Si-3.1Mn-300C-134N-26.6 (b)。

Description

二相不锈钢线材、钢线及螺栓及其制造方法
技术领域
本发明涉及冷锻性优良的二相不锈钢线材，并廉价地提供具有例如与SUS304同等的耐蚀性的高强度螺栓。
本发明涉及冷加工性优良的具有磁化性的软质二相不锈钢线材，具体涉及能够廉价地提供具有例如与SUS304、SUS316同等的耐蚀性的螺钉、销钉、金属网、钢丝、钢缆、弹簧等强冷加工部件、同时赋予了磁化性的冷加工性优良的软质二相不锈钢线材。
本申请基于于2007年10月10日在日本申请的特愿2007-264992号、于2007年10月10日在日本申请的特愿2007-264993号主张优先权，这里援引其内容。
背景技术
目前为止，作为强度为700N/mm2级的高强度、高耐蚀螺栓，广泛使用SUS304线材。可是，近年来，以汽车、家电等领域为中心进一步要求螺栓高强度化(轻量化)。此外，SUS304螺栓因多含高价的Ni原料而使得价格高，因此强烈要求低成本化。
目前为止，螺栓的高强度化，例如用马氏体系不锈钢的SUS630螺栓来对应(例如，专利文献1)。
可是，SUS630螺栓尽管强度优异，但是不仅耐蚀性不好，而且冷锻性也明显劣化，因而制造成本大幅度增加，使用受到极大限制。
另外，还提出了制造性优良的、且廉价的大约13％Cr系马氏体系不锈钢制的高强度螺栓(专利文献2)。可是，耐蚀性不太好，使用受到限制。
此外，提出了高(C+N)量的奥氏体系不锈钢制的高强度螺栓(专利文献3)。可是，因冷锻性差而使得制造成本大幅度提高，因而没有被市场接受。
另一方面，近年来，提出了抑制高价Ni的使用的低Ni系的廉价的二相不锈钢(专利文献4～6)。
可是，在以往的二相不锈钢中，冷锻性差，且制造成本高，因此二相不锈钢制的螺栓没有在市场上出现。
以上，在以前的不锈钢螺栓及螺栓用不锈钢线材中，还没有兼具高耐蚀性、高强度、高冷锻性、低成本的制品。
关于要求耐蚀性的螺钉、销钉、金属网、钢丝等制品，使用SUS304、SUSXM7等奥氏体系不锈钢线材，通过拉伸或冷锻、弯曲加工等强冷加工来制造。在线材的冷加工中，与要求材料的高延伸特性的钢板的冲压成形性不同，要求软质且高拉伸断裂收缩率特性(不要求高延伸特性)。所谓软质，按线材的抗拉强度计，要求为700N/mm2以下、优选为650N/mm2以下。
可是，作为奥氏体系不锈钢的制品，添加了大量高价的Ni，因此尽管制造工艺廉价，但有制品价格高的缺陷。
此外，奥氏体系不锈钢没有磁性，因此在紧固件连结作业时因不能附在工具上而使得作业性差，在通过金属网、筛孔(特别是食品用的传送带等)发生材料脱落而混入食品中时，不能用磁传感器检查混入等，因没有磁性而更为不便。
关于要求磁性、耐蚀性的制品，提出了由铁素体系不锈钢线材制造、低C、N、添加了Nb的铁素体系不锈钢线材(专利文献7～9)。
可是，不仅冷加工制品的耐蚀性不足，而且在高Cr系的情况下因线材轧制时的表面缺陷而使得制造成本增高。
另一方面，近年来，还提出了多种降低了Ni的廉价的二相不锈钢(专利文献10～12)。
在专利文献10中记载了低Ni系、含有0.04％以上的提高强度的氮、杨氏模量优良的高强度二相不锈钢。可是，为了提高强度，添加了超过1％的Si、及0.04％以上的氮，在实施例中记载了超过80kg/mm2的高强度，但没有考虑软质、高拉伸断裂收缩率特性，实质上线材的冷加工性是困难的。
在专利文献11中记载了低Ni系、含有0.05％以上的氮、具有耐蚀性及良好的焊接性的二相不锈钢。可是，关于冷加工性没有记载，提高强度的氮的优选范围为0.06～0.12％，在实施例中记载了含有0.13％以上的氮的钢(低Si钢)，没有考虑软质、高拉伸断裂收缩率特性，实质上线材的冷加工性是困难的。
在专利文献12中记载了低Ni系、含有0.05％以上的氮、张弛性优良的高强度二相不锈钢。可是，在实施例中记载了含有0.13％以上的提高强度的氮的钢，没有考虑软质、高拉伸断裂收缩率特性，实质上线材的冷加工性是困难的。
在专利文献13中记载了低Ni系、含有0.05％以上的氮、延性及深冲性优良的二相不锈钢。可是，在实施例中记载了为通过改善延伸性来改善钢板的深冲性而含有0.08％以上的提高强度的氮的钢，没有考虑软质、高拉伸断裂收缩率特性，实质上线材的冷加工性是困难的。
以上，在以前的不锈钢中，具有线材的冷加工性所必要的软质、高断裂收缩特性、且廉价并显示高耐蚀性、磁化性的不锈钢还没有。
专利文献1：日本特开平9-314276号公报
专利文献2：日本特开2005-179718号公报
专利文献3：日本特开2006-274295号公报
专利文献4：国际公开WO2005/073422号公报
专利文献5：日本专利第3271262号公报
专利文献6：EP0337846号说明书
专利文献7：日本专利第2906445号公报
专利文献8：日本专利第2817266号公报
专利文献9：日本特开2006-16665号公报
专利文献10：日本特开昭62-47461号公报
专利文献11：日本特开昭61-56267号公报
专利文献12：日本特开平2-305940号公报
专利文献13：日本特开2006-169622号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供廉价的高强度、高耐蚀螺栓用奥氏体-铁素体系二相钢线材、钢线及螺栓及其制造方法，通过对廉价的高耐蚀二相不锈钢线的组织、成分、材质进行控制，赋予冷锻性和螺栓制品的高强度化。
本发明的目的在于，提供冷加工性和耐蚀性优良的、具有磁性的廉价的二相不锈钢线材，可使以往的奥氏体系不锈钢线材的冷加工制品的制造成本大幅度下降，且赋予磁化性。
本发明者们为解决上述课题进行了多种研究，结果发现：在高耐蚀的二相不锈钢中降低高价的Ni含量，同时通过成分调整使组织稳定化(低M值)、将铁素体相的体积分率控制在高位，且通过热处理和拉丝加工使线材、钢线的抗拉强度适当化，能够廉价地兼顾冷锻性和螺栓制品的高强度化。
另外，本发明者们发现：通过以具有磁性的铁素体相+奥氏体相的高耐蚀性二相不锈钢为基础，降低高价的Ni，同时通过成分调整控制组织(M值控制)，并且用低(C+N)化抑制加工硬化，能够向廉价的高耐蚀性的二相不锈钢线材赋予极其优异的冷加工性。
本发明是基于上述见解而完成的，作为其要旨的地方如下。
也就是说，本发明的第一种方式是一种奥氏体-铁素体系二相钢线材，其中，
以质量％计，含有：
C：0.005～0.05％、
Si：0.1～1.0％、
Mn：0.1～10.0％、
Ni：1.0～6.0％、
Cr：19.0～30.0％、
Cu：0.05～3.0％、
N：0.005～0.20％，
余量由Fe及实质上不可避免的杂质构成，C+N为0.20％以下，式(a)的M值为60以下、式(b)的F值为45～85，抗拉强度为550～750N/mm2。
M＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn
-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo                (a)
F＝5.6Cr-7.1Ni+2.4Mo+15Si-3.1Mn-300C
-134N-26.6                              (b)
本发明的第二种方式是在第一种方式的基础上，以质量％计还可以含有Mo：1.0％以下。
本发明的第三种方式是在第一种方式的基础上，以质量％计还可以含有B：0.01％以下。
本发明的第四种方式是在第一种方式的基础上，以质量％计还可以含有以下元素中的1种以上：
Al：0.1％以下、
Mg：0.01％以下、
Ca：0.01％以下。
本发明的第五种方式是在第一种方式的基础上，以质量％计还可以含有以下元素中的1种以上：
Nb：1.0％以下、
Ti：0.5％以下、
V：1.0％以下、
Zr：1.0％以下。
本发明的第六种方式是包含上述第一种方式至第五种方式中的任一项、且抗拉强度为700～1000N/mm2的奥氏体-铁素体系二相钢线。
本发明的第七种方式是包含上述第一种方式至第五种方式中的任一项、且抗拉强度为700～1200N/mm2的高强度、高耐蚀螺栓。
本发明的第八种方式是将包含上述第一种方式至第五种方式中的任一项、且抗拉强度为700～1000N/mm2的奥氏体-铁素体系二相钢线冷成形成螺栓后，在300～600℃下实施1～100分钟的时效热处理的高强度、高耐蚀螺栓的制造方法。
本发明的第九种方式是一种具有磁化性的软质二相不锈钢线材，其中，
以质量％计，含有：
C：0.005～0.05％、
Si：0.1～1.0％、
Mn：0.1～10.0％、
Ni：1.6～6.0％、
Cr：19.0～30.0％、
Cu：0.05～3.0％、
N：0.005％以上且低于0.06％，
余量由Fe及实质上不可避免的杂质构成，C+N为0.09％以下，式(a)的M值为60以下，抗拉强度为700N/mm2以下，拉伸断裂收缩率为70％以上。
M＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)
-13.7Cr-18.5Mo                            (a)
本发明的第十种方式是在第九种方式的基础上，以质量％计还含有Mo：3.0％以下。
本发明的第十一种方式是在第九种方式的基础上，以质量％计还含有B：0.01％以下。
本发明的第十二种方式是在第九种方式的基础上，以质量％计还含有以下元素中的1种以上：
Al：0.1％以下、
Mg：0.01％以下、
Ca：0.01％以下。
本发明的第十三种方式是在第九种方式的基础上，以质量％计还含有以下元素中的1种以上：
Nb：1.0％以下、
Ti：0.5％以下、
V：1.0％以下、
Zr：1.0％以下。
本发明的冷锻性优良的高强度、高耐蚀螺栓用二相不锈钢线材尽管不怎么含有高价的Ni，但仍能够确保优良的冷锻性，并且能够赋予与SUS304同等以上的高耐蚀性和高强度，具有廉价提供高强度、高耐蚀螺栓的效果。
本发明的冷加工性优良的软质的二相不锈钢线材，尽管不怎么含有高价的Ni，但仍能够赋予极其优异的冷加工性、磁化性和与SUS304、SUS316等奥氏体系不锈钢同等的耐蚀性，具有能够廉价地提供具有磁化性的高耐蚀性制品的显著效果。
附图说明
图1是表示F值与线材制品的铁素体相的体积分率的关系的图。
图2是表示与F值对应的钢线(15％拉伸线材)的加工率(％)与压缩变形应力(N/mm2)的关系的图。
具体实施方式
下面对本发明的第一种方式～第八种方式的限定理由进行说明。
为了确保螺栓制品的强度，含有0.005％以上的C。可是，如果含有超过0.05％，则不仅因生成Cr碳氮化物而使得耐蚀性劣化，而且冷锻性也劣化，因此将其限定在0.05％以下。优选为0.03％以下。
为了通过固溶强化和时效硬化来确保螺栓制品的强度，含有0.005％以上的N。可是，如果含有超过0.20％，则冷锻性明显劣化，因此将上限规定为0.20％。优选的范围是低于0.05％。
从上述的冷锻性的理由考虑，C+N限定在0.20％以下。优选为0.10％以下。
为了脱氧，含有0.1％以上的Si。可是，如果含有超过1.0％，则冷锻性劣化。因此，将上限规定为1.0％。优选的范围是0.2～0.6％。
作为为了脱氧及为了得到稳定的奥氏体组织而进行的调整，含有0.1％以上的Mn。可是，如果含有超过10.0％，则耐锈性及铁素体体积分率减少，抗拉强度上升，冷锻性劣化。因此，将上限规定为10.0％。优选的范围是0.5～5.0％。
为了使奥氏体组织稳定化、确保冷锻性，含有1.0％以上的Ni。可是，即使含有超过6.0％，其效果也饱和，相反还使铁素体相的体积分率成为45％以下，不仅冷锻性(工具寿命)劣化，而且因Ni高价而使经济性劣化。因此，将上限限定为6.0％。优选的范围是超过3.0％且在5.0％以下。
为了确保耐蚀性、增加铁素体相的体积分率、且通过使奥氏体组织稳定化来确保冷锻性，含有19.0％以上的Cr。但是，即使含有超过30.0％，其效果也饱和，相反还使铁素体相的体积分率超过85％，因而螺栓制品的强度下降。因此，将上限规定为30.0％。优选的范围是22.0～26.0％。
Cu对于使奥氏体组织稳定化、抑制加工硬化、提高冷锻性、且在冷锻后的时效处理时促进铁素体相的时效硬化而使螺栓制品高强度化是有效的。因此，含有0.05％以上。可是，如果含有超过3.0％，则超过Cu的固溶度，原材料的热制造性明显劣化，因此，将上限规定为3.0％。优选的范围是0.2％以上且低于1.0％。
下述式(a)的M值有助于奥氏体相的稳定度，是“鉄と鋼”、63(1977)、772页中记载的指标，如果M值增高，则生成硬质的加工引起的马氏体相。在二相不锈钢的冷锻时，如果M值超过60，则在冷锻时生成硬质的加工引起的马氏体相，使得冷锻性明显劣化(工具寿命劣化，发生冷锻裂纹)。因此，将M值规定为60以下。优选的范围是40以下。
M＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)
-13.7Cr-18.5Mo                         (a)
下述式(b)的F值有助于铁素体相的体积分率，是日本特公平7-74416号公报中记载的指标，如果F值增高，则铁素体相增加。图1示出了F值和二相不锈钢线材制品的铁素体相的体积分率的调查结果。如果F值达到45以上，则铁素体相的体积分率就达到45vol.％以上，显示出高耐力、低加工硬化特性(图2)，能够使制品的强度(螺栓轴部的抗拉强度)高强度化到700～1200N/mm2，并且能够确保头部的冷锻性。因此，将F值限定在45以上。图2的与F值对应的加工率(％)与压缩变形应力(N/mm2)的关系表明，在F值低于45时，加工硬化大，冷锻性(锻造裂纹、工具损伤)大幅度劣化。另一方面，如果F值超过85，则软质的铁素体相超过85％，强度高的奥氏体相减少，因此螺栓制品的强度反而降低。因此，将上限规定为85。优选的范围是50～80。
F＝5.6Cr-7.1Ni+2.4Mo+15Si-3.1Mn-300C
-134N-26.6                            (b)
线材的抗拉强度非常有助于冷锻性，在线材的抗拉强度低于550N/mm2时，螺栓等冷锻部件的强度低，作为高强度制品的价值降低。因此，将下限规定为550N/mm2。另一方面，如果线材的抗拉强度超过750N/mm2，则冷锻性明显劣化(工具寿命劣化、发生冷锻裂纹)。因此，将上限规定为750N/mm2。优选的范围是600～700N/mm2。
Mo是对于提高耐蚀性有效的元素，通过添加0.1％以上可稳定地得到效果。可是，如果含有超过1.0％，则不仅材料的成本上升，而且材料硬质化，冷锻性劣化。因此，将上限限定为1.0％。优选的范围是0.2％以上且低于0.5％。
B是对于提高热加工性有效的元素，通过添加0.001％以上可稳定地得到效果。可是，如果含有超过0.01％，则生成硼化物，使耐蚀性及冷锻性劣化。因此，将上限限定为0.01％。优选的范围是0.002％～0.006％。
Al、Mg、Ca对于脱氧是有效的，因此通过添加Al：0.005％以上、Mg：0.001％以上、Ca：0.001％以上中的一种以上，可稳定地得到效果。可是，即使分别使Al超过0.1％、使Mg超过0.01％、使Ca超过0.01％地含有，其效果也饱和，相反还产生粗大的氧化物(夹杂物)，产生冷锻性裂纹。因此，分别将上限规定为Al：0.1％、Mg：0.01％、Ca：0.01％。优选的范围是含有Al：0.01％～0.06％、Mg：0.002～0.005％、Ca：0.002～0.005％中的一种以上。
Nb、Ti、V、Zr对于抑制Cr碳氮化物的生成而确保耐蚀性是有效的，通过添加Nb：0.05％以上、Ti：0.02％以上、V：0.05％以上、Zr：0.05％以上中的一种以上，可稳定地得到效果。可是，即使使Nb超过1.0％、使Ti超过0.5％、使V超过1.0％、使Zr超过1.0％地含有，其效果也饱和，相反还产生粗大的析出物，产生冷锻性裂纹。因此，规定各元素的上限。优选的范围是含有Nb：0.1％～0.6％、Ti：0.05～0.5％、V：0.1～0.6％、Zr：0.1～0.6％中的一种以上。
通常，作为不可避免的杂质，在制造工序上，钢含有氧，但在本发明的情况下，作为不可避免的杂质，优选将氧规定为0.01％以下。
虽然将线材拉丝加工而形成拉拔钢线，但钢线的抗拉强度非常有助于冷锻性和螺栓制品强度，在钢线的抗拉强度低于700N/mm2时，螺栓制品的强度低，作为高强度制品的价值降低。因此，将下限规定为700N/mm2。另一方面，如果钢线的抗拉强度超过1000N/mm2，则冷锻性明显劣化(工具寿命劣化、发生冷锻裂纹)。因此，将上限规定为1000N/mm2。优选的范围是750～900N/mm2。
本发明的高强度螺栓的抗拉强度通过拉丝加工和冷锻后的时效热处理进行高强度化。此时，在螺栓制品的抗拉强度低于700N/mm2时，作为高强度螺栓制品的价值低，另一方面，如果螺栓制品的抗拉强度达到1200N/mm2以上，则发生冷锻裂纹及工具损伤等、冷锻成本明显劣化。因此，将螺栓制品的抗拉强度的上限规定为1200N/mm2。经济地发挥效果的优选范围是800～1000N/mm2。
在通过冷锻将本发明的钢线成形成螺栓后，为了有效地提高螺栓制品的抗拉强度，若实施在300℃以上保持1分钟以上的时效热处理，则是有效果的。另一方面，如果超过600℃则成为过时效，因而使螺栓制品的抗拉强度下降。因此，将上限规定为600℃。优选的温度范围是400～550℃。此外，如果保持时间超过100分钟，则不仅时效硬化的效果饱和，而且根据情况因过时效而使得螺栓制品的抗拉强度降低。因此，将保持时间的上限规定为100分钟。优选的保持时间的范围为5～60分钟。
下面对本发明的第九种方式～第十三种方式的限定理由进行说明。
为了确保钢的强度，添加0.005％以上的C。可是，如果添加超过0.05％，则不仅冷加工性劣化，而且因生成Cr碳化物而使得耐蚀性也劣化。因此，将上限规定为0.05％以下。优选的范围是0.01～0.03％。
为了通过固溶强化来确保冷加工部件的强度，添加0.005％以上的N。可是，如果添加0.06％以上，则抗拉强度上升，冷加工性劣化。因此，将上限规定为低于0.06％。在普通的二相不锈钢中，为了减少高价的合金元素的使用而添加0.06％以上的N，但在本发明钢的情况下，其特征在于：通过控制组织及成分平衡并将N含量抑制在低水平，从而以软质的状态飞跃性地使线材的冷加工性提高。优选的范围是0.02％以上且低于0.05％。
从上述的冷加工性的理由考虑，C+N限定在0.09％以下。优选为0.07％以下。
为了脱氧，添加0.1％以上的Si。可是，如果添加超过1.0％，则因硬质化而使得冷加工性劣化。因此，将上限规定为1.0％。优选的范围是0.2～0.6％。
作为为了脱氧及为了得到铁素体+奥氏体的二相组织、且使奥氏体组织稳定化而进行的调整，添加0.1％以上的Mn。可是，如果添加超过10.0％，则因耐蚀性及强度上升而使得冷加工性劣化。因此，将上限限定为10.0％。优选的范围是0.5～5.0％。
为了降低M值而得到铁素体+奥氏体的二相组织、且使奥氏体组织稳定化而确保冷加工性，添加1.6％的Ni。可是，即使添加超过6.0％，其效果也饱和，而且因Ni是高价元素而使得经济性劣化。因此，将上限限定为6.0％。优选的范围是2.0～5.0％。
为了确保耐蚀性且得到铁素体+奥氏体的二相组织、并使奥氏体组织稳定化来确保冷加工性，添加19.0％以上的Cr。可是，即使添加超过30.0％，其效果也饱和，相反冷加工性劣化。因此，将上限规定为30.0％。优选的范围是20.0～26.0％。
为了降低M值而得到铁素体+奥氏体的二相组织、且使奥氏体组织稳定化、抑制加工硬化而使冷加工性提高，含有0.05％以上的Cu。可是，如果含有超过3.0％，则超过Cu的固溶度，使得原材料的热制造性明显劣化，因此，将上限规定为3.0％。优选的范围是低于1.0％。
下述式(a)的M值有助于奥氏体相的稳定度，是“鉄と鋼”、63(1977)、772页中记载的指标，如果M值增高，则生成硬质的加工引起的马氏体相。在二相不锈钢的冷锻时，如果M值超过60，则在冷加工时生成硬质的加工引起的马氏体相，冷加工性明显劣化。因此，将M值规定为60以下。优选的范围是40以下。
M＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)
-13.7Cr-18.5Mo                            (a)
线材的抗拉强度非常有助于线材的冷加工性，如果线材的抗拉强度超过700N/mm2，则冷加工性显著降低。因此，将上限规定为700N/mm2。另一方面，在线材的抗拉强度低于500N/mm2时，冷加工制品的强度过低，作为制品的价值降低。因此，优选将下限规定为500N/mm2。优选的范围是500～650N/mm2。
线材的拉伸断裂收缩率非常有助于线材的冷加工性，在线材的拉伸断裂收缩率低于70％时，冷拉丝加工、冷锻性等冷加工性劣化。因此，将上限规定为70％以上。优选的范围是75％以上。
磁化性是奥氏体系不锈钢中没有的功能，在紧固件连结作业时利用对磁性工具的磁化性来提高作业性，在通过金属网、筛孔(特别是食品用的传送带等)发生材料脱落而混入食品中的情况下利用磁传感器防止混入等，在工业上磁化性的功能非常大。因此，本发明中限定磁化性。按比导磁率计优选为3.0以上。
Mo是对于提高耐蚀性有效的元素，通过添加0.1％以上，可稳定地得到效果。可是，如果添加超过3％，则不仅材料硬质化，而且析出σ相，使得冷加工性明显劣化。因此，将上限限定为3％。优选的范围是0.3～1.0％。
B是对于提高热加工性有效的元素，通过添加0.001％以上，可稳定地得到效果。可是，如果添加超过0.01％，则生成硼化物，使得耐蚀性及冷加工性劣化。因此，将上限规定为0.01％。优选的范围是0.002％～0.006％。
Al、Mg、Ca对于脱氧是有效的，因此，通过添加Al：0.005％以上、Mg：0.001％以上、Ca：0.001％以上中的一种以上，可稳定地得到效果。可是，即使分别使Al超过0.1％、使Mg超过0.01％、使Ca超过0.01％地含有，其效果也饱和，相反产生粗大的氧化物(夹杂物)，冷加工性劣化。因此，分别将上限规定为Al：0.1％、Mg：0.01％、Ca：0.01％。优选的范围是含有Al：0.008％～0.06％、Mg：0.001～0.005％、Ca：0.001～0.005％中的一种以上。
Nb、Ti、V、Zr对于抑制Cr碳氮化物的生成而确保耐蚀性是有效的，通过添加Nb：0.01％以上、Ti：0.01％以上、V：0.01％以上、Zr：0.01％以上中的一种以上，可稳定地得到效果。可是，即使使Nb超过1.0％、使Ti超过0.5％、使V超过1.0％、使Zr超过1.0％地含有，其效果也饱和，相反产生粗大的析出物，冷加工性劣化。因此，规定各元素的上限。优选的范围是含有Nb：0.05％～0.6％、Ti：0.05～0.5％、V：0.1～0.6％、Zr：0.05～0.6％中的一种以上。
通常，作为不可避免的杂质，在制造工序上，钢含有氧，但在本发明的情况下，作为不可避免的杂质，优选将氧规定为0.01％以下。
实施例1
以下对本发明的实施例1进行说明。
表1～4中示出实施例1的钢的化学组成。
Figure GPA00001081188500131
Figure GPA00001081188500141
Figure GPA00001081188500151
用300kg的真空熔化炉将上述化学组成的钢熔化，铸造成φ180mm的铸坯，通过线材热轧将该铸坯轧制到φ5.5～6.5mm，在1050℃结束热轧，接着通过在线热处理实施在1050℃下保持5分钟、水冷的熔体化处理，然后，进行酸洗，制成线材制品。然后，实施草酸皮膜处理，轻冷拉丝加工到φ5.2mm，精加工成冷锻用的钢线。
然后，通过冷锻及滚轧来加工成约5000个六角螺栓。然后，对其一部分实施300～650℃、保持3～200分钟的时效处理。然后，将全部螺栓通过滚筒研磨、清洗而精加工成六角螺栓制品。
评价是对钢线的抗拉强度、钢线的铁素体相的体积分率、冷锻性(裂纹有无、工具的缺损有无)、螺栓制品的抗拉强度、耐蚀性进行了评价。其评价结果示于表5～8。
Figure GPA00001081188500181
Figure GPA00001081188500191
Figure GPA00001081188500201
Figure GPA00001081188500211
机械性质是按照JIS Z 2241的拉伸试验中的抗拉强度和断裂收缩率来进行评价的。在本发明例的钢线中，全部在650～1000N/mm2的范围内，在本发明例的螺栓制品中，全部在700～1200N/mm2的范围内，高强度性优良。
关于钢线的铁素体相的体积分率，通过对钢线的纵截面进行镜面研磨，用村上试剂使铁素体相着色，通过图像解析算出面积率来求出体积分率。本发明例的钢线的铁素体分率在45～85vol.％的范围内。
关于冷锻性，通过用3段顶锻机实施锻造加工，制成5000个六角头，对锻造裂纹的有无和工具损伤进行了评价。将没有发生工具损伤时评为工具寿命○、将发生工具损伤时评为工具寿命×。本发明例的线材没有发生冷裂纹，为工具寿命○，冷锻性优良。
关于螺栓制品的耐蚀性，按照JIS Z 2371的盐水喷雾试验，对各螺栓制品各10个实施100小时的喷雾试验，评价了是否生锈。只要是没有生锈及仅一点生锈的水平，就将耐蚀性评价为○，在发生流锈、全面生锈的情况下将耐蚀性评价为×。本发明例的螺栓制品的耐锈性全部为○。
另一方面，比较例No.38～61在本发明的范围外，冷锻性、螺栓制品的强度、耐蚀性等劣化，本发明的优势性明显。
实施例2
以下对本发明的实施例2进行说明。
表9、10中示出实施例2中采用的钢(供试材)的化学组成(质量)。
Figure GPA00001081188500231
Figure GPA00001081188500241
用150kg的真空熔化炉将上述化学组成的钢熔化，铸造成φ180mm的铸坯，通过线材热轧将该铸坯轧制到φ5.5mm，在1050℃结束热轧，以此状态，实施在1050℃下保持5分钟、水冷的连续热处理，然后进行酸洗，制成线材。然后，用通常的工艺强冷拉丝加工到φ2.0mm，通过弯曲加工将该钢线冷加工成传送带用的筛网状的金属网。
评价：对线材的抗拉强度、拉伸断裂收缩率、冷加工性、耐蚀性、磁化性进行了评价。其评价结果见表11、12。
表11
Figure GPA00001081188500261
表12
Figure GPA00001081188500271
线材的抗拉强度和拉伸断裂收缩率是按照JIS Z 2241的拉伸试验中的抗拉强度和断裂收缩率进行评价的。在本发明例的线材中，全部抗拉强度为500～700N/mm2，断裂收缩率为≥70％的范围。
冷加工性是根据冷拉丝加工和其后的金属网加工性进行评价的。将无断线、折损地成形成金属网时的冷成形性评价为○，将因断线、折损而不能成形成金属网时评价为×。在本发明例的线材中，无断线、折损，冷加工性优良。
关于耐蚀性，在将经过酸洗的线材的表层用#500研磨后，按照JIS Z2371的盐水喷雾试验，实施100小时的喷雾试验，评价了是否生锈。只要是没有生锈及仅一点生锈的水平，就将耐蚀性评价为○，在发生流锈、全面生锈时将耐蚀性评价为×。本发明例的耐锈性全部为○。
关于磁化性，用金属网通过铁素体计(简易导磁率计)测定了比导磁率。如果是比导磁率为能够明确确认磁化性的3.0以上，评价为具有磁化性，将低于3.0的情况评价为无磁化性。
另一方面，比较例No.86～107在本发明的范围外，在冷加工性、耐蚀性、成本、磁化性等方面劣化，本发明的优势性明显。
以上的各实施例表明，本发明的不怎么含有高价的Ni的高耐蚀性的二相不锈钢线具有优良的冷锻性，而且可进行螺栓制品的高强度化，能够廉价地提供高强度、高耐蚀螺栓，而且，也可在螺母中应用，在工业上是非常有用的。
以上的各实施例表明，根据本发明，能够制造软质、具有磁化性的廉价的二相不锈钢线材，能够赋予非常优异的冷加工性和与SUS304、SUS316等奥氏体系不锈钢同等的耐蚀性，能够廉价地提供螺钉、销钉、金属网、钢丝、钢缆、弹簧等具有磁化性的高耐蚀的冷加工制品，在工业上是非常有用的。

Claims (19)

1.一种冷锻性优良的高强度、高耐蚀螺栓用奥氏体-铁素体系二相钢线材，其以质量％计含有：
C：0.005～0.05％、
Si：0.1～1.0％、
Mn：0.1～10.0％、
Ni：1.0～6.0％、
Cr：19.0～30.0％、
Cu：0.05～3.0％、
N：0.005～0.20％，
余量由Fe及实质上不可避免的杂质构成，C+N为0.20％以下，式(a)的M值为60以下、式(b)的F值为45～85，抗拉强度为550～750N/mm2，M＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn
-29(Ni+Cu)-13.7Cr-18.5Mo    (a)
F＝5.6Cr-7.1Ni+2.4Mo+15Si-3.1Mn-300C-134N-26.6                      (b)。
2.根据权利要求1所述的冷锻性优良的高强度、高耐蚀螺栓用奥氏体-铁素体系二相钢线材，其中，以质量％计含有Mo：1.0％以下、B：0.01％以下中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的冷锻性优良的高强度、高耐蚀螺栓用奥氏体-铁素体系二相钢线材，其中，以质量％计含有以下元素中的1种以上：
Al：0.1％以下、
Mg：0.01％以下、
Ca：0.01％以下。
4.根据权利要求1所述的冷锻性优良的高强度、高耐蚀螺栓用奥氏体-铁素体系二相钢线材，其中，以质量％计含有Mo：1.0％以下、B：0.01％以下中的一种或两种； 
还含有以下元素中的1种以上：
Al：0.1％以下、
Mg：0.01％以下、
Ca：0.01％以下。
5.根据权利要求1所述的冷锻性优良的高强度、高耐蚀螺栓用奥氏体-铁素体系二相钢线材，其中，以质量％计含有以下元素中的1种以上：
Nb：1.0％以下、
Ti：0.5％以下、
V：1.0％以下、
Zr：1.0％以下。
6.根据权利要求1所述的冷锻性优良的高强度、高耐蚀螺栓用奥氏体-铁素体系二相钢线材，其中，以质量％计含有Mo：1.0％以下、B：0.01％以下中的一种或两种；
还含有以下元素中的1种以上：
Nb：1.0％以下、
Ti：0.5％以下、
V：1.0％以下、
Zr：1.0％以下。
7.根据权利要求1所述的冷锻性优良的高强度、高耐蚀螺栓用奥氏体-铁素体系二相钢线材，其中，以质量％计含有Al：0.1％以下、Mg：0.01％以下、Ca：0.01％以下中的1种以上；
还含有以下元素中的1种以上：
Nb：1.0％以下、
Ti：0.5％以下、
V：1.0％以下、
Zr：1.0％以下。 
8.根据权利要求1所述的冷锻性优良的高强度、高耐蚀螺栓用奥氏体-铁素体系二相钢线材，其中，以质量％计含有Mo：1.0％以下、B：0.01％以下中的一种或两种；
还含有Al：0.1％以下、Mg：0.01％以下、Ca：0.01％以下中的1种以上；
还含有以下元素中的1种以上：
Nb：1.0％以下、
Ti：0.5％以下、
V：1.0％以下、
Zr：1.0％以下。
9.一种冷锻性优良的高强度、高耐蚀螺栓用奥氏体-铁素体系二相钢线，其具有权利要求1～8中任一项记载的化学组成，抗拉强度为700～1000N/mm2。
10.一种高强度、高耐蚀螺栓，其具有权利要求1～8中任一项记载的化学组成，抗拉强度为700～1200N/mm2。
11.一种高强度、高耐蚀螺栓的制造方法，其中，在将具有权利要求1～8中任一项记载的化学组成的、抗拉强度为700～1000N/mm2的奥氏体-铁素体系二相钢线冷成型成螺栓后，在300～600℃下实施1～100分钟的时效热处理。
12.一种冷加工性优良的具有磁化性的软质二相不锈钢线材，其以质量％计含有：
C：0.005～0.05％、
Si：0.1～1.0％、
Mn：0.1～10.0％、
Ni：1.6～6.0％、
Cr：19.0～30.0%
Cu：0.05～3.0％、
N：0.005％以上且低于0.06％，
余量由Fe及实质上不可避免的杂质构成，C+N为0.09％以下，式(a)的M值为60以下，抗拉强度为500～700N/mm2，拉伸断裂收缩率为70％以上，
M＝551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)
-13.7Cr-18.5Mo    (a)。
13.根据权利要求12所述的冷加工性优良的具有磁化性的软质二相不锈钢线材，其中，以质量％计含有Mo：3.0％以下、B：0.01％以下中的一种或两种。
14.根据权利要求12所述的冷加工性优良的具有磁化性的软质二相不锈钢线材，其中，以质量％计含有以下元素中的1种以上：
Al：0.1％以下、
Mg：0.01％以下、
Ca：0.01％以下。
15.根据权利要求12所述的冷加工性优良的具有磁化性的软质二相不锈钢线材，其中，以质量％计含有Mo：3.0％以下、B：0.01％以下中的一种或两种；
还含有以下元素中的1种以上：
Al：0.1％以下、
Mg：0.01％以下、
Ca：0.01％以下。
16.根据权利要求12所述的冷加工性优良的具有磁化性的软质二相不锈钢线材，其中，以质量％计含有以下元素中的1种以上：
Nb：1.0％以下、
Ti：0.5％以下、 
V：1.0％以下、
Zr：1.0％以下。
17.根据权利要求12所述的冷加工性优良的具有磁化性的软质二相不锈钢线材，其中，以质量％计含有Mo：3.0％以下、B：0.01％以下中的一种或两种；
还含有以下元素中的1种以上：
Nb：1.0％以下、
Ti：0.5％以下、
V：1.0％以下、
Zr：1.0％以下。
18.根据权利要求12所述的冷加工性优良的具有磁化性的软质二相不锈钢线材，其中，以质量％计含有Al：0.1％以下、Mg：0.01％以下、Ca：0.01％以下中的1种以上；
还含有以下元素中的1种以上：
Nb：1.0％以下、
Ti：0.5％以下、
V：1.0％以下、
Zr：1.0％以下。
19.根据权利要求12所述的冷加工性优良的具有磁化性的软质二相不锈钢线材，其中，以质量％计含有Mo：3.0％以下、B：0.01％以下中的一种或两种；
还含有Al：0.1％以下、Mg：0.01％以下、Ca：0.01％以下中的1种以上；
还含有以下元素中的1种以上：
Nb：1.0％以下、
Ti：0.5％以下、
V：1.0％以下、
Zr：1.0％以下。 
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